WO2010054752A2 - Isolierkassette - Google Patents

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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
    • F16L59/021—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials comprising a single piece or sleeve, e.g. split sleeve, two half sleeves
    • F16L59/024—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials comprising a single piece or sleeve, e.g. split sleeve, two half sleeves composed of two half sleeves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/36—Arrangements for sheathing or casing boilers

Definitions

  • the invention relates to an insulating cassette as part of a shell of under medium pressure standing facilities of a steam generator, for example, as pipe jacket insulation with a substantially closed sheet metal housing, which completely encloses a Dämmstoff spallung.
  • Such insulation cassettes are often used for thermal insulation of pipelines to steam generators.
  • the known insulating cassettes are half-shell-shaped sheet-metal cassettes, which are filled with mineral wool, fiberglass wool or similar insulating materials. These are described for example in DE 29 23 094 A.
  • the sheathing of the insulation is done by a blending of the insulating material, for example with zinc sheet.
  • the use of closed insulation cassettes has been proven that completely enclose the insulation material.
  • the sheet metal housing of the insulating cassettes should provide adequate protection against mechanical damage to the insulating material.
  • Insulating cassettes of the type described above are provided for example for lines up to about 800 mm in diameter and an internal pressure of 160 bar at about 300 0 C media temperature. It is easy to imagine that the leak jet of such a line can enter relatively high mechanical forces in the Isolierkassette.
  • the invention is therefore based on the object to improve an insulating cassette of the type mentioned in this regard.
  • an insulating cassette as part of a jacket of devices under pressure of a steam generator, for example as pipe jacket insulation with a substantially closed sheet metal housing, which completely encloses a Dämmstoff spallung, wherein the insulating cassette is characterized in that the Dämmstoff spallung comprises an airgel.
  • Airgel in general and within the meaning of the invention are to be understood as meaning highly porous solids in which up to 95% of the volume consists of pores.
  • This material as a filling material for an insulating cassette has the advantage that, for example, material emerging from the insulating cassette is easier to bear out of a water cycle because of its physical properties.
  • an inorganic airgel is provided as insulant filling, which is not wettable, which is buoyant and which is not flammable.
  • an insulating cassette has been found in which the Dämmstoff spallung comprises a silicate airgel.
  • silicate aerogels may, for example, have a pore diameter of about 20 nm with a porosity of> 90%.
  • the density of the material can be between 90 and 100 kg / m 3 .
  • the thermal conductivity can, for example, about 0.018 W / rn-K at 25 ° C.
  • Such a material may have an inner surface area of about 600 to 800 m 2 / g. The material is therefore excellent as an insulating material for the purposes described above.
  • silicate airgel a material having the trade name "Nanogel” marketed by CABOT Corporation can be used.
  • the insulation filling comprises an airgel as granules, preferably with a mean grain size of 0 to 4 mm.
  • Such granules have particular advantages in handling. This can be filled into corresponding filling openings of sheet metal cassettes. Insulating cassettes can be filled with the highest possible packing density.
  • the Dämmstoff spallung comprise at least one airgel molded body.
  • a shaped body could be adapted to the shape of the preferably dimensionally stable sheet metal housing.
  • the sheet metal housing of the insulating cassettes can for example consist of austenitic steel.
  • the airgel is not translucent.
  • a suitably treated airgel can be used. This has the advantage that the infrared reflectivity of the sealing material used is increased, whereby the insulating effect is improved.
  • the insulating material filling may comprise graphite and / or metal oxide dust.
  • the dust can be present for example with an airgel granules in homogeneous mixture.
  • the insulating cassette according to the invention has an approximately C-shaped cross-section and is provided with fastening means with which mutually complementary trained insulating cassettes are assembled to form a substantially closed tube shell.
  • the insulating cassette can be adapted to any desired contour of a media-carrying device to be insulated.
  • Figure 1 is a schematic view of a pipeline lined with insulating cassettes according to the invention
  • FIG. 2 shows a plan view along the arrows II-II in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a longitudinal section along the arrows III-IM in FIG. 2,
  • Figure 4 is an exploded view of an alternative embodiment of the insulating cassette according to the invention.
  • Figure 5 shows the insulating cassette of Figure 5 in the assembled state.
  • FIG. 1 shows a pipe section 1 of a hot runner leading a pressurized medium.
  • the pipe section 1 is lined with insulating cassettes 2 according to the invention, wherein the insulating cassettes 2 each have a C-shaped cross-sectional profile and two mutually complementary insulating cassettes 2 are each assembled with fastening means 3 to form a closed, tubular insulating jacket 4.
  • Suitable fastening means include, for example, clip-type buckles known per se.
  • Each insulating cassette 2 consists of a riveted or welded sheet metal housing 5, preferably made of austenitic steel sheet. The sheet metal housing is fully closed and closed at the end faces 6 and provided with an insulating material filling 7.
  • Insulating cassettes 2 comprise an insulation filling in the form of a granulate of a silicate airgel.
  • This is a granulate with an average particle size of 0 to 4 mm, comprising as its main component trimethylsiloxy-modified silica gel.
  • This has a porosity of> 90%, a pore diameter of about 20 nm, a bulk density of between 90 and 100 kg / m 3 and a thermal conductivity of about 0.18 W / m K at 25 0 C.
  • the specific O The surface area is between 600 and 800 m 2 / g.
  • the airgel is non-combustible, non-wettable and buoyant.
  • the granules are filled in the insulating cassettes through the openings 8 provided on the front sides thereof.
  • the openings 8 are then closed with lids 9.
  • the cover 9 can be welded, bolted or riveted.
  • Figures 4 and 5 show another embodiment of the insulating cassette 2 according to the invention.
  • the Dämmstoff spallung 7 is formed as a shaped body 10, the shape of the shape of the dimensionally stable sheet metal housing 5 is adjusted.
  • the molded body 10 is suitably inserted into the sheet metal housing 5, the end face 6 is closed with a correspondingly formed cover 9.
  • the airgel is improved by a coloring in its infrared reflectivity, ie in its insulating properties with respect to heat radiation.
  • a pulverization of the shaped body 10 with graphite and / or metal oxide dust comes into consideration.
  • the granules can be mixed with graphite and / or metal oxide dust, wherein graphite and / or metal oxide dust in a proportion of 1 to 4 ma% of the mixture are involved.
  • Insulation filling openings cover

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Isolierkassette als Teil einer Rohrmantelisolierung mit einem im Wesentlichen geschlossenen Blechgehäuse (5), welches eine Dämmstofffüllung (7) vollständig einschließt. Die Isolierkassette (2) gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dämmstofffüllung (7) ein Silicat-Aerogel umfasst.

Description

Isolierkassette
Die Erfindung betrifft eine Isolierkassette als Teil einer Ummantelung von unter Mediendruck stehenden Einrichtungen eines Dampferzeugers, beispielsweise als Rohrmantelisolierung mit einem im Wesentlichen geschlossenen Blechgehäuse, das eine Dämmstofffüllung vollständig einschließt.
Solche Isolierkassetten finden häufig Anwendung zur Wärmeisolierung von Rohrleitungen an Dampferzeugern.
Bei den bekannten Isolierkassetten handelt es sich um halbschalenförmige Blechkassetten, welche mit Mineralwolle, Glasfaserwolle oder ähnlichen Isoliermaterialien gefüllt sind. Diese sind beispielsweise in der DE 29 23 094 A beschrieben. Bei der Kälte- und Wärmedämmung von Rohrleitungen ist es üblich, Dämmmaterialien mit einer Ummantelung zu versehen, die das Dämmmaterial gegen Verwitterung und mechanische Beschädigung schützt. Vielfach erfolgt die Ummantelung der Dämmung durch eine Verblechung des Dämmmaterials, beispielsweise mit Zinkblech. Bei einigen Anwendungen, so beispielsweise bei der Anwendung in Kühlmittelkreisläufen von Kernkraftwerken hat sich die Verwen- düng von geschlossenen Isolierkassetten bewährt, die das Dämmmaterial vollständig einschließen. Insbesondere das Blechgehäuse der Isolierkassetten soll einen hinreichenden Schutz gegen mechanische Beeinträchtigung des Dämmmaterials bieten. Es kann allerdings in Kühlmittelverluststörfällen in Kernkraftwerken dennoch eintreten, dass die Metallkassette zerstört wird und das darin enthaltene Isoliermaterial austritt. Es könnte beispielsweise der Fall eintreten, dass der Leckstrahl einer Kühlmittelleitung das Abreißen und die Zerstörung einer Isolierkassette bewirkt. Isolierkassetten der vorstehend beschriebenen Art sind beispielsweise für Leitungen bis etwa 800 mm Durchmesser und einen Innendruck von 160 bar bei etwa 3000C Medientemperatur vorgesehen. Es ist leicht vorstellbar, dass der Leckstrahl einer solchen Leitung verhältnismäßig hohe mechanische Kräfte in die Isolierkassette eintragen kann.
Dabei könnte es theoretisch vorkommen, dass das Blechgehäuse einer Isolierkassette reißt und das Dämmmaterial vom Leckstrahl des Kühlmittels ausgespült wird. Das ausgewaschene Isoliermaterial könnte die Ansaugsiebe der im Reaktorsumpf vorgesehenen Pumpen verstopfen, wodurch die Störfallbeherrschung erschwert wird.
Die Rückhaltung bzw. Aushaltung von faserigen Isoliermaterialien mittels Sieben hat sich grundsätzlich als schwierig herausgestellt. Laborversuche haben gezeigt, dass das Fasermaterial zum Einen mit verhältnismäßig feinmaschigen Sieben schlecht zurückzuhalten ist und zum Anderen hohe Druckverluste über die Siebe bei Anlagerung erzeugt. Dies führt ggf. zum Versagen der Siebe.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Isolierkassette der eingangs genannten Art diesbezüglich zu verbessern.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird gelöst durch eine Isolierkassette als Teil einer Ummantelung von unter Mediendruck stehenden Einrichtungen eines Dampferzeugers, beispielsweise als Rohrmantelisolierung mit einem im Wesentlichen geschlossenen Blechgehäuse, das eine Dämmstofffüllung vollstän- dig einschließt, wobei sich die Isolierkassette dadurch auszeichnet, dass die Dämmstofffüllung ein Aerogel umfasst. Unter Aerogel im Allgemeinen und im Sinne der Erfindung sind hochporöse Festkörper zu verstehen, bei denen bis zu 95 % des Volumens aus Poren besteht. Die Verwendung dieses Materials als Füllmaterial für eine Isolierkassette hat den Vorzug, dass etwa aus der Isolierkas- sette austretendes Material auf Grund seiner physikalischen Eigenschaften leichter aus einem Wasserkreislauf auszuhalten ist.
Vorzugsweise ist als Dämmstofffüllung ein anorganisches Aerogel vorgesehen, welches nicht benetzbar ist, welches schwimmfähig ist und welches nicht brenn- bar ist. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Isolierkassette erwiesen, bei welcher die Dämmstofffüllung ein Silicat-Aerogel umfasst. Solche Silicat-Aerogele können beispielsweise einen Porendurchmesser von etwa 20 nm bei einer Porosität von > 90 % aufweisen. Die Dichte des Materials kann zwischen 90 und 100 kg/m3 betragen. Die Wärmeleitfähigkeit kann beispielsweise etwa 0,018 W/rn-K bei 25°C betragen. Ein solches Material kann eine innere Oberfläche von etwa 600 bis 800 m2/g aufweisen. Das Material ist daher hervorragend als Isoliermaterial für die zuvor beschriebenen Zwecke geeignet.
Beispielsweise kann als geeignetes Silicat-Aerogel ein Material mit der Handelsbezeichnung „Nanogel" Anwendung finden, welches von der Firma CABOT Corporation vertrieben wird.
Bei einer zweckmäßigen Variante der Isolierkassette gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dämmstofffüllung ein Aerogel als Granulat, vorzugsweise mit einer mittleren Korngröße von 0 bis 4 mm umfasst. Ein solches Granulat besitzt insbesondere Vorzüge bei der Handhabung. Dieses kann in entsprechende Füllöffnungen von Blech kassetten abgefüllt werden. Die Isolierkassetten können mit der höchstmöglichen Packungsdichte befüllt werden.
Alternativ kann die Dämmstofffüllung wenigstens einen Aerogel-Formkörper umfassen. Ein solcher Formkörper könnte an die Gestalt des vorzugsweise formstabilen Blechgehäuses angepasst sein. Das Blechgehäuse der Isolierkassetten kann beispielsweise aus austenitischem Stahl bestehen. Bei einer besonders bevorzugten Variante der Isolierkassette gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Aerogel nicht transluzent ist. Hierzu kann ein entsprechend behandeltes Aerogel Anwendung finden. Dies hat den Vorzug, dass die Infrarotreflektivität des verwendeten Dichtmaterials erhöht wird, womit die Isolierwirkung verbessert wird.
Hierzu kann beispielsweise die Dämmstofffüllung Graphit- und/oder Metall- oxidstaub umfassen. Der Staub kann beispielsweise mit einem Aerogel-Granulat in homogener Mischung vorliegen. Beispielsweise kann die Dämmstofffüllung Aerogel und Graphit- und/oder Metalloxidstaub in homogener Mischung umfassen, wobei der Anteil an Graphit- und/oder Metalloxidstaub zwischen 1 ,5 und 4,5 ma% umfasst.
Zweckmäßig weist die Isolierkassette gemäß der Erfindung einen etwa C- förmigen Querschnitt auf und ist mit Befestigungsmitteln versehen, mit welchen zueinander komplementär ausgebildete Isolierkassetten zu einem im Wesentlichen geschlossenen Rohrmantel zusammensetzbar sind.
Im Rahmen der Erfindung kann die Isolierkassette allerdings an jede beliebige Kontur einer zu isolierenden, medienführenden Einrichtung angepasst sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert:
Es zeigen
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Rohrleitung, die mit Isolierkassetten gemäß der Erfindung verkleidet ist,
Figur 2 eine Draufsicht entlang der Pfeile Il - Il in Figur 1 ,
Figur 3 einen Längsschnitt entlang der Pfeile III - IM in Figur 2,
Figur 4 eine Explosionsansicht einer alternativen Ausgestaltung der Isolier- kassette gemäß der Erfindung, und
Figur 5 die Isolierkassette aus Figur 5 im zusammengesetzten Zustand.
Figur 1 zeigt einen Rohrleitungsabschnitt 1 einer heißgehenden Rohrleitung, die ein unter Druck stehendes Medium führt. Der Rohrleitungsabschnitt 1 ist mit Isolierkassetten 2 gemäß der Erfindung verkleidet, wobei die Isolierkassetten 2 jeweils ein C-förmiges Querschnittsprofil aufweisen und zwei zueinander komplementäre Isolierkassetten 2 jeweils mit Befestigungsmitteln 3 zu einem geschlossenen, rohrförmigen Isoliermantel 4 zusammengesetzt sind. Als Befestigungsmit- tel kommen beispielsweise an und für sich bekannte Bügel-Spannverschlüsse in Betracht. Jede Isolierkassette 2 besteht aus einem genieteten oder verschweißten Blechgehäuse 5, vorzugsweise aus austenitischem Stahlblech. Das Blechgehäuse ist vollumfänglich sowie an den Stirnseiten 6 geschlossen und mit einer Dämmstofffüllung 7 versehen. Bei der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Variante der Isolierkassetten 2 umfassen diese eine Dämmstofffüllung in Form eines Granulats eines Silicat-Aerogels. Es handelt sich hierbei um ein Granulat mit einer mittleren Korngröße von 0 bis 4 mm, umfassend als Hauptbestandteil Trimethylsi- lyloxy-modifiziertes Kieselgel. Dieses hat eine Porosität von > 90 %, einen Poren- durchmesser von etwa 20 nm, eine Schüttdichte von zwischen 90 und 100 kg/m3 und eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,18 W/m K bei 25 0C. Die spezifische O- berfläche beträgt zwischen 600 und 800 m2/g. Das Aerogel ist nicht brennbar und nicht benetzbar sowie schwimmfähig.
Das Granulat wird in die Isolierkassetten durch die auf den Stirnseiten derselben vorgesehen Öffnungen 8 eingefüllt. Die Öffnungen 8 werden anschließend mit Deckeln 9 verschlossen. Die Deckel 9 können verschweißt, verschraubt oder vernietet sein.
Die Figuren 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Isolierkassette 2 gemäß der Erfindung. Die Dämmstofffüllung 7 ist als Formkörper 10 ausgebildet, dessen Gestalt der Gestalt des formstabilen Blechgehäuses 5 angepasst ist.
Der Formkörper 10 wird passend in das Blechgehäuse 5 eingesetzt, dessen Stirnseite 6 mit einem entsprechend ausbildeten Deckel 9 verschlossen wird.
Das Aerogel, entweder in Form des Granulats oder des Formkörpers 10, wird durch eine Einfärbung in seiner Infrarotreflektivität, d. h. in seinen Dämmeigenschaften hinsichtlich Wärmstrahlung, verbessert. Beispielsweise kommt eine Be- stäubung des Formkörpers 10 mit Graphit- und/oder Metalloxidstaub in Betracht. Das Granulat kann mit Graphit- und/oder Metalloxidstaub gemischt werden, wobei Graphit- und/oder Metalloxidstaub mit einem Anteil von 1 bis 4 ma% an der Mischung beteiligt sind. Bezugszeichenliste
Rohrleitungsabschnitt Isolierkassette
Befestigungsmittel Isoliermantel
Blechgehäuse Stirnseiten
Dämmstofffüllung Öffnungen Deckel
Formkörper

Claims

Patentansprüche
1. Isolierkassette (2) als Teil einer Ummantelung von unter Mediendruck stehenden Einrichtungen eines Dampferzeugers, beispielsweise als Rohrman- telisolierung, mit einem im Wesentlichen geschlossenen Blechgehäuse (5), der eine Dämmstofffüllung (7) vollständig einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) ein Aerogel umfasst.
2. Isolierkassette nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) ein anorganisches Aerogel umfasst.
3. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) ein Silicat-Aerogel umfasst.
4. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) ein Aerogel als Granulat, vorzugsweise mit einer mittleren Korngröße von 0 bis 4 mm, umfasst.
5. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Dämmstofffüllung wenigstens einen Aerogel-
Formkörper (10) umfasst.
6. Isolierkassette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (10) an die Gestalt des vorzugsweise formstabilen Blechge- häuses angepasst ist.
7. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aerogel eine erhöhte Infrarotreflektivität aufweist.
8. Isolierkassette nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) Graphit- und/oder Metalloxidstaub umfasst.
9. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung (7) Aerogel und Graphit- und/oder Metalloxidstau b in homogener Mischung umfasst, wobei der Anteil an Graphit- und/oder Metalloxidstaub zwischen 1 ,5 und 4,5 ma% umfasst.
10. Isolierkassette nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen etwa C-förmigen Querschnitt aufweist und mit Befestigungsmitteln (3) versehen ist, mit welchen zueinander komplementär ausgebildete Isolierkassetten (2) zu einem im Wesentlichen geschlossenen Rohrmantel zusammensetzbar sind.
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