WO2012007218A1 - Rohrleitungsanordnung - Google Patents

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WO2012007218A1
WO2012007218A1 PCT/EP2011/058797 EP2011058797W WO2012007218A1 WO 2012007218 A1 WO2012007218 A1 WO 2012007218A1 EP 2011058797 W EP2011058797 W EP 2011058797W WO 2012007218 A1 WO2012007218 A1 WO 2012007218A1
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WO
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pipe
pipeline
end portion
bearing elements
elements
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/058797
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English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Mauss
Original Assignee
Flagsol Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L51/00—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines
    • F16L51/04—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bends, e.g. lyre-shaped
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
    • F16L1/024—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground
    • F16L1/0243—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground above ground
    • F16L1/0246—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground above ground at a certain height off the ground

Definitions

  • the invention is directed to a pipeline assembly comprising a pipeline having a first end portion and a second end portion opposite the first end portion, wherein the first end portion and the second end portion are each supported on a bearing member. Furthermore, the invention is directed to the use of such a piping arrangement.
  • the piping arrangements according to the invention are preferably designed as overhead piping arrangements which, for example, in power plants, for example on a steam generator as a live steam pipe or
  • a pipe arrangement usually comprises a plurality of pipes arranged one behind the other, wherein the pipes are at their end portions of bearing elements, also called supports, placed or stored.
  • the pipeline may be cantilevered or guided in a support structure.
  • the piping of a piping arrangement serve to guide media, such as water, steam or chemical substances, with changing temperature, the pipes thereby assume the temperature of the leading medium, which leads to a temperature change of the pipe itself. Increases the temperature of the medium and thus the temperature of the pipeline, this leads to an expansion of the pipeline or an expansion of the wall of the pipeline. If the temperature of the medium and thus the temperature of the pipe sink, this leads to a shrinkage or compression of the pipeline or the wall of the pipeline. If the pipeline is freely movable on the bearing elements, for example by the bearing elements being designed as slide bearings, a temperature increase or a temperature reduction of the pipeline leads to a change in length of the pipeline.
  • media such as water, steam or chemical substances
  • a known construction is to run along the horizontal, usually rectilinear
  • the size of the possible reduction in constraining forces depends on the geometry of the bends and the wall thickness of the pipeline in the area of the bend and the bending radius of the bends. In this construction, however, it is not possible to fully compensate for the constraining forces, so that still constraining forces and thus stresses in the pipes, especially the end portions of the pipes, and on the bearing elements occur, thereby promoting the wear of the pipes and thus the life such a piping arrangement is reduced.
  • the installation of such pipelines with bends is very expensive, since the individual pieces of the piping arrangement, in particular the pipeline, must be welded together at the construction site.
  • a second known construction is, along the pipeline compensators, for example
  • Corrugated pipe compensators to provide in the form of axial compensators and / or lateral compensators.
  • the axial expansion joints allow a change in length of the pipeline in the axial direction.
  • the lateral compensators allow a lateral displacement of the pipeline.
  • the size of the possible reduction of the constraining forces depends on the Rigidity of the compensators used.
  • this embodiment of a pipe assembly or a pipe does not allow complete compensation of the constraining forces.
  • expansion joints are expensive to manufacture and require additional supports or storage points along the pipeline.
  • the movement of the compensators must be taken into account when designing the pipeline.
  • the life of such compensators is limited due to their small wall thickness and the electrochemical corrosion that occurs at the transition between compensator and tubing by using different materials for the compensator and tubing.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a solution by means of which a pipe assembly with an improved Kompensationsf ability of occurring due to temperature changes length changes and / or constraining forces at the same time reduced costs and a reduced space requirement of the piping arrangement is provided.
  • this object is achieved in that between the first end portion and the second end portion of the pipe, a tension member is provided and the pipe between its first end portion and its second end portion is arcuate, so that between the first end portion and the second end portion of the pipe, the pipe is provided spaced from the tension member.
  • the pipeline of a pipe arrangement according to the invention is thus not formed horizontally to the earth's surface, but it is arcuately stretched between its two end portions on which the pipe is mounted by the distance between the bottom or the earth's surface and the pipe preferably continuously changed and not as in a horizontal formation of a pipeline is designed to be consistent.
  • the pipe is between its first end portion and its second end portion over its entire length arcuate, preferably in the form of a single arc, formed, so that the pipe is preferably formed in this area as a kind of arcuate pipe bridge.
  • the tension element is in particular at rest, d. H. if there is no displacement or deformation due to a change in temperature of the pipe, preferably formed horizontally to the ground or to the earth's surface.
  • the tension element serves as a tensioning element by means of the tension element, the end portions of the pipeline in a certain position to one another, even at a
  • the pipe is formed due to its arcuate configuration between its first end portion and its second end portion such that the pipe in the vertical direction spaced from the tension element, is arranged wegersharend.
  • the piping arrangement according to the invention makes it possible for the pipeline to absorb compressive forces and transverse forces due to its arcuate formation with forces acting vertically on the pipeline, for example in the form of the weight of the pipeline and the weight of the medium in the pipeline, while the tensile forces occurring from the tension element can be included.
  • the arcuate configuration of the pipeline is preferably designed in the form of a circle segment, a parabola or a polygon segment.
  • the pipeline is preferably formed between its first end portion and its second end portion in the form of an archway, wherein the rounding of the pipe between its first end portion and its second end portion in the form of a circle segment, a parabola, a polygon, for example, a triangle, or else of any other shape may be formed.
  • the pipeline preferably has a continuous curvature along its length, wherein only the curvature of the pipeline changes at its apex, wherein in an embodiment in the form of a parabola, the pipeline is preferably a smaller curvature in the apex, as in an embodiment in the form of a circle segment. If the arched configuration is in the form of a polygon segment, one or more angled regions are provided along the curvature of the pipeline.
  • the pipeline between its first end portion and its second end portion is connected by means of one or more stabilizing elements with the tension element.
  • the stabilizing elements are preferably formed of a dimensionally stable material, for example of structural steel, so that by means of the stabilizing elements a mutual support of the pipe and the tension element between the first end portion and the second end portion or the bearing elements can be realized.
  • the stabilizing element is preferably designed such that at a deformation in the form of a change in length of the pipe due to a
  • the tension element can be designed such that it can follow the displacement of the stabilization element.
  • the stabilizing element is preferably rod-shaped, triangular or semicircular. If the stabilizing element is rod-shaped, a tension element is preferably provided per pipeline of a pipeline arrangement, wherein the rod-shaped stabilizing element serves as a connecting element between the one tension element and the pipeline. If the stabilizing element is of triangular or semicircular design, preferably two tension elements per pipeline of a pipeline arrangement are provided, whereby a particularly high stability of the pipeline arrangement can be achieved and thus the length of a pipeline arrangement can be increased while the stability remains constant.
  • the stabilizing elements are advantageously fastened by means of pipe clamps to the pipeline.
  • the clamps enable a slip-proof, releasable attachment of the stabilizing elements on the outer circumferential surface of the pipeline.
  • the clamps can also prevent tilting of the stabilizing elements, for example by hitting a gust of wind on the stabilizing elements. moreover allows the use of a pipe clamp rapid assembly and disassembly of a stabilizing element on the pipeline.
  • the stabilizing elements can be attached to the pipeline by means of welded tabs.
  • Pipe arrangement is achieved that occur at the end portions of the pipe and thus also on the bearing elements on which the end portions are mounted, no shifts due to length changes or constraining forces due to suppressed length changes. Due to the arcuate configuration of the pipeline, only a deformation or change in length of the pipeline takes place between its first end section and its second end section vertically upwards or downwards, in which constraining moments can occur at the end sections of the pipeline.
  • the bearing elements are formed against rotation, wherein between the bearing elements and the end portions each have an intermediate pipe section of the pipe is provided, wherein the intermediate pipe section is formed rotatable.
  • the pipe is preferably not with their End portions, but by means of the Z ischenrohrabitese stored or attached directly to the bearing elements.
  • the intermediate pipe sections preferably run horizontally to the ground or to the earth's surface in contrast to the region of the pipeline which is provided between the two end sections. When compensating for a constraining moment, the intermediate pipe section is preferably rotated about its axial axis.
  • the intermediate pipe sections preferably have a rotary feedthrough.
  • the rotary feedthrough can be directly at the area of
  • Intermediate pipe sections may be provided, which is fixed to the bearing element, so that the rotary feedthrough can serve as a kind of support for the pipeline at the same time.
  • the pipe has a bend, in particular a 90 ° bend.
  • the region of the pipeline which is arc-shaped, merges into the preferably horizontally formed intermediate pipe section of the pipeline.
  • the bearing elements themselves may also be designed to be rotatable. If the bearing elements themselves are designed to be rotatable, they themselves can follow a deformation of the arcuate region of the pipeline by a rotation.
  • the intermediate pipe sections between the bearing elements and the end sections are preferably formed torsionally soft or designed so that the
  • the bearing elements are preferably secured against rotation, fixed and the pipe is mounted or arranged directly on the bearing elements via their end portions, wherein the pipe itself also has no area which is designed to be rotatable.
  • the invention further relates to a use of a piping arrangement as set forth above and further developed in a power generation plant, a power plant, in particular a solar thermal power plant, a chemical plant and / or a refinery, in which variable temperature media are transported in the piping arrangement.
  • Fig. 1 is a schematic representation of one of the prior
  • Fig. 2 is a schematic representation of another of the
  • Fig. 3 is a schematic representation of an inventive
  • Fig. 4 is a schematic representation of a pipe arrangement according to the invention according to a second
  • FIG. 5 is a schematic representation of a sequence of a plurality of inventive pipeline arrangements according to the first embodiment shown in FIG.
  • Fig. 1 shows a known from the prior art pipe assembly 10, in particular a
  • the pipeline assembly 10 has a horizontally extending to the ground or to the earth surface pipe 12, which has a first end portion 14 and a second end portion 16 opposite the first end portion 14, wherein the end portions 14, 16 respectively mounted on a bearing member 18 and arranged and the bearing members 18 are each disposed on a main support member 34.
  • Fig. 2 shows another known from the prior art piping assembly 10, which serves for the transport of media with changing temperature, wherein in this
  • Pipe assembly no U-shaped bends 20 are provided to compensate for a change in length in the event of a change in temperature of the pipe 12, but a compensator 24, in particular an ellrohrkompensator, is provided, which is arranged in the ⁇ us Adjustsform shown here in the region of the first end portion 14 of the pipe 12 , Also in this embodiment, the pipe 12 is itself formed horizontally to the ground or to the earth's surface and along the length of the pipe 12 additional intermediate support members 22 are provided which support the pipe 12 along its length.
  • FIG. 3 shows a first possible embodiment of a pipeline arrangement 110 according to the invention for transporting variable temperature media.
  • the tubing assembly 110 has a first end portion 114 and a second end portion 116 having tubing 112 which between its first end portion 114 and its second end portion 116 along its entire length arcuate in Form of a circle segment is formed.
  • the pipe 112 extends between its first end portion 114 and its second end portion 116 is not horizontal to the ground or to the earth's surface but the distance between the bottom or the earth's surface and the pipe 112 changes continuously in the vertical direction or in the z -Direction.
  • the pipeline 112 can expand in the z-direction between the end sections 114, 116 or, in the case of a temperature reduction, shrink or shorten in the z-direction. At the end portions 114, 116 itself takes place no change in length.
  • a tension element 126 extending horizontally to the ground or to the earth's surface is provided between the first end section 114 and the second end section 116.
  • the tension member 126 spaced from the pipe 112 is provided.
  • the stabilizing elements 128 are rod-shaped in this embodiment, for example in the form of a steel profile.
  • the end portions 114, 116 are immediately adjacent to the Main support elements 134 arranged bearing elements 118 mounted, wherein the bearing elements 118 are rotatable in this case, so that in a caused by a change in temperature of the pipe 112 deformation of the arcuate portion of the pipe 112, a rotation of the bearing elements 118 can take place, whereby at the end portions 114, 116 of the pipe 112 can be compensated by the deformation of the arcuate portion of the pipe 112 caused compulsory moments.
  • FIG. 4 shows a second possible embodiment of a pipeline arrangement 210 according to the invention.
  • the pipeline arrangement 210 shown in FIG. 4 differs from the pipeline arrangement 110 shown in FIG. 3, inter alia in that not only one tension element 226 but two tension elements 226 are provided which are provided horizontally to the ground or between the first end portion 214 and the second end portion 216 of the pipeline 212. Due to the provision of two tension elements 228, the stabilizing elements 228 are triangular in this case, so that they can achieve a particularly good stabilization between the two tension elements 226 and the pipe 212 by the stabilizing elements 228 form a connection between the two tension elements 226 and the pipe 212 ,
  • the end sections 214, 216 are not arranged directly on the bearing elements 218 arranged on the main carrier support elements 234, but rather are arranged on the bearing elements 218 via an intermediate pipe section 230 of the pipeline 212.
  • the pipeline 212 in each case has a 90 ° bend 232, which represents the transition to the intermediate pipe sections 230 and the arcuate pipe line 212 between the end sections 214, 216.
  • the intermediate pipe sections 230 in contrast to the arcuate pipe 212 between the end portions 214, 216 formed horizontally extending to the ground or to the earth's surface.
  • the intermediate pipe sections 230 are rotatable in that the intermediate pipe sections 230 can rotate about their axial axis during a deformation of the arcuate region of the pipeline 212. This is achieved, for example, by having the intermediate pipe sections 230 a rotary feedthrough not shown here.
  • the bearing elements 218 themselves are in this embodiment, in contrast to the embodiment shown in Fig. 3 against rotation, for example, as a fixed bearing formed.
  • FIG. 5 shows a juxtaposition of three pipe arrangements 110 according to the invention according to the first embodiment shown in FIG. 3, in which the pipe arrangements 110 each have a pipe 112 formed in an arcuate manner between two end sections 114, 116 and in each case a tension element extending horizontally to the floor or to the earth's surface 126 is provided between the end portions 114, 116.
  • the stabilizing elements 128 are here, as in the embodiment shown in Fig. 3, rod-shaped.
  • the end sections 114, 116 are, as in the embodiment shown in FIG.
  • bearing elements 118 are rotatably formed to allow at a caused by a change in temperature of the pipe 112 deformation of the arcuate portion of the pipe 112 to allow rotation of the bearing elements 118 to the at the end portions 114, 116 of the pipe 112 through the Deformation of the arcuate portion of the pipe 112 caused compulsory moments to compensate.
  • the piping arrangement 110, 210 according to the invention which is shown in various possible embodiments in FIGS. 3 to 5, is distinguished by a cost-effective design that can be quickly manufactured and mounted.
  • a pipeline arrangement 110, 210 according to the invention, without additional intermediate support elements 22 having to be provided for supporting the pipeline 112, 212 along their length.
  • the end sections 114, 116, 214, 216 of the pipeline 112, 212 can be mounted on the bearing elements 118, 218 without displacement and force.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Rohrleitungsanordnung umfassend eine Rohrleitung (112) mit einem ersten Endabschnitt (114) und einem dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt (116), wobei der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt jeweils an einem Lagerelement (118) gelagert sind. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt der Rohrleitung ein Zugelement (126) vorgesehen ist und die Rohrleitung zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt bogenförmig ausgebildet ist, so dass zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt der Rohrleitung die Rohrleitung beabstandet zu dem Zugelement vorgesehen ist.

Description

Rohrleitungsanordnung
Die Erfindung richtet sich auf eine Rohrleitungsanordnung umfassend eine Rohrleitung mit einem ersten Endabschnitt und einem dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt, wobei der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt jeweils an einem Lagerelement gelagert sind. Ferner richtet sich die Erfindung auf die Verwendung einer derartigen Rohrleitungsanordnung .
Die Rohrleitungsanordnungen gemäß der Erfindung sind vorzugsweise als Überlandrohrleitungsanordnungen ausgebildet, welche beispielsweise in Kraftwerken, beispielsweise an einem Dampferzeuger als Frischdampfrohrleitung oder
Zwischenüberhitzerrohrleitung, vorgesehen sind. Dabei umfasst eine Rohrleitungsanordnung üblicherweise mehrere hintereinander angeordnete Rohrleitungen, wobei die Rohrleitungen an ihren Endabschnitten an Lagerelementen, auch Auflager genannt, aufgesetzt bzw. gelagert sind. Die Rohrleitung kann dabei freitragend ausgebildet sein oder in einer Stützstruktur geführt sein.
Die Rohrleitungen einer Rohrleitungsanordnung dienen dazu, Medien, wie beispielsweise Wasser, Dampf oder chemische Substanzen, mit wechselnder Temperatur zu führen, wobei die Rohrleitungen dabei die Temperatur des sie führenden Mediums annehmen, was zu einer Temperaturänderung der Rohrleitung selber führt. Erhöht sich die Temperatur des Mediums und damit die Temperatur der Rohrleitung, führt dies zu einer Ausdehnung der Rohrleitung bzw. einer Ausdehnung der Wandung der Rohrleitung. Sinkt die Temperatur des Mediums und damit die Temperatur der Rohrleitung, führt dies zu einer Schrumpfung bzw. Stauchung der Rohrleitung bzw. der Wandung der Rohrleitung. Ist die Rohrleitung an den Lagerelementen frei beweglich, beispielsweise indem die Lagerelemente als Gleitlager ausgebildet sind, führt eine Temperaturerhöhung oder eine Temperaturreduzierung der Rohrleitung zu einer Längenänderung der Rohrleitung. Bei einer Rohrleitung aus Stahl mit einer Länge von 18 m und einer Temperaturzunahme von 400 °C kann dies zu einer Längenänderung der Rohrleitung von bis zu 86 mm führen. Ist das Lagerelement hingegen als Festlager ausgebildet, kann keine Längenänderung der Rohrleitung stattfinden. Aufgrund der unterbundenen Längenänderung treten stattdessen in Richtung der unterbundenen Längenänderung Zwangskräfte auf, was zu hohen Spannungen innerhalb der Rohrleitung und an den Endabschnitten der Rohrleitung und damit auch an den Lagerelementen führt. Bei einer Rohrleitung aus Stahl mit einer Länge von 18 m, einer Wandstärke von 6,3 mm und einer sich daraus ergebenden Querschnittsfläche von 21,4 cm2 tritt bei einer Temperaturzunähme von 400 °C eine Zwangskraft von 2045 kN auf. In der Praxis ist es bisher nicht möglich, Rohrleitungen weder für freie Längenänderungen noch für Zwangskräfte in dieser Größenordnung auszulegen. Es werden daher üblicherweise zwei verschiedene Konstruktionen verwendet, mittels welcher die bei einer Temperaturänderung der Rohrleitung auftretenden Längenänderungen und/oder die auftretenden Zwangskräfte zumindest teilweise kompensiert werden können.
Eine bekannte Konstruktion besteht darin, entlang der horizontal, üblicherweise geradlinig, verlaufenden
Rohrleitungen abschnittsweise Biegungen, insbesondere u- förmige Biegungen, vorzusehen, welche eine Aufnahme von Längenänderungen der Rohrleitung aufgrund von Temperaturänderungen bei reduzierten Zwangskräften ermöglichen. Die Größe der möglichen Reduzierung der Zwangskräfte ist abhängig von der Geometrie der Biegungen sowie der Wandstärke der Rohrleitung im Bereich der Biegung und dem Biegeradius der Biegungen. Bei dieser Konstruktion ist es jedoch nicht möglich, die Zwangskräfte vollständig zu kompensieren, so dass trotzdem weiterhin Zwangskräfte und damit Spannungen in den Rohrleitungen, insbesondere den Endabschnitten der Rohrleitungen, und an den Lagerelementen, auftreten, wodurch der Verschleiß der Rohrleitungen gefördert und damit die Lebensdauer einer solchen Rohrleitungsanordnung reduziert wird. Zudem ist die Montage derartiger Rohrleitungen mit Biegungen sehr kostenintensiv, da die Einzelstücke der Rohrleitungsanordnung, insbesondere der Rohrleitung, auf der Baustelle zusammengeschweißt werden müssen. Ferner benötigen derartige Rohrleitungsanordnungen aufgrund der abschnittsweise vorgesehenen, seitlich herausragenden Biegungen entlang der Länge der Rohrleitung einen erhöhten Platzbedarf. Zudem erhöht sich aufgrund der zusätzlichen Biegungen die Gesamtlänge einer derartigen Rohrleitung, was zu einem erhöhten Volumen des die Rohrleitung durchströmenden Mediums, einem erhöhten Wärmeverlust des durchströmenden Mediums und einem erhöhten Druckverlust des Volumenstroms in der Rohrleitung führt.
Eine zweite bekannte Konstruktion besteht darin, entlang der Rohrleitung Kompensatoren, beispielsweise
Wellrohrkompensatoren, in Form von Axial-Kompensatoren und/oder Lateral-Kompensatoren vorzusehen. Die Axial- Kompensatoren erlauben eine Längenänderung der Rohrleitung in axialer Richtung. Die Lateral-Kompensatoren erlauben eine seitliche Verschiebung der Rohrleitung. Die Größe der möglichen Reduzierung der Zwangskräfte hängt von der Steifigkeit der verwendeten Kompensatoren ab. Auch diese Ausgestaltung einer Rohrleitungsanordnung bzw. einer Rohrleitung erlaubt jedoch keine vollständige Kompensation der Zwangskräfte. Zudem sind Kompensatoren teuer in der Herstellung und sie benötigen zusätzliche Auflager bzw. Lagerpunkte entlang der Rohrleitung. Ferner muss die Bewegung der Kompensatoren bei der Auslegung der Rohrleitung berücksichtigt werden. Auch ist die Lebensdauer derartiger Kompensatoren aufgrund ihrer geringen Wandstärke sowie der auftretenden elektrochemischen Korrosion an dem Übergang zwischen Kompensator und Rohrleitung durch Verwendung unterschiedlicher Materialien für Kompensator und Rohrleitung begrenzt .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, mittels welcher eine Rohrleitungsanordnung mit einer verbesserten Kompensationsf higkeit von aufgrund von Temperaturänderungen auftretenden Längenänderungen und/oder Zwangskräften bei gleichzeitig reduzierten Kosten und einem verringerten Platzbedarf der Rohrleitungsanordnung zur Verfügung gestellt wird.
Bei einer Rohrleitungsanordnung der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt der Rohrleitung ein Zugelement vorgesehen ist und die Rohrleitung zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt bogenförmig ausgebildet ist, so dass zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt der Rohrleitung die Rohrleitung beabstandet zu dem Zugelement vorgesehen ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Rohrleitung einer erfindungsgemäßen Rohrleitungsanordnung ist somit nicht horizontal zur Erdoberfläche ausgebildet, sondern sie ist zwischen ihren beiden Endabschnitten, an welchen die Rohrleitung gelagert ist, bogenförmig aufgespannt, indem sich der Abstand zwischen dem Boden bzw. der Erdoberfläche und der Rohrleitung vorzugsweise kontinuierlich verändert und nicht wie bei einer horizontalen Ausbildung einer Rohrleitung gleichbleibend ausgebildet ist. Die Rohrleitung ist dabei zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt über ihre gesamte Länge bogenförmig, in Form vorzugsweise eines einzigen Bogens, ausgebildet, so dass die Rohrleitung in diesem Bereich vorzugsweise als eine Art bogenförmige Rohrbrücke ausgebildet ist. Das Zugelement ist insbesondere im Ruhezustand, d. h. wenn keine Verschiebung bzw. Verformung aufgrund einer Temperaturänderung der Rohrleitung erfolgt, vorzugsweise horizontal zum Boden bzw. zur Erdoberfläche ausgebildet. Das Zugelement dient als Spannelement, indem mittels des Zugelements die Endabschnitte der Rohrleitung in einer bestimmten Position zueinander, auch bei einer
Temperaturänderung der Rohrleitung, gehalten werden. Es können dabei auch mehr als ein Zugelement zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt der Rohrleitung vorgesehen sein. Die Rohrleitung ist aufgrund ihrer bogenförmigen Ausbildung zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt derart ausgebildet, dass die Rohrleitung in vertikaler Richtung von dem Zugelement beabstandet, sich wegerstreckend angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Rohrleitungsanordnung ermöglicht es, dass die Rohrleitung aufgrund ihrer bogenförmigen Ausbildung bei vertikal auf die Rohrleitung wirkenden Kräften, beispielsweise in Form des Eigengewichts der Rohrleitung und dem Gewicht des Mediums in der Rohrleitung, Druckkräfte und Querkräfte aufnehmen kann, während die auftretenden Zugkräfte von dem Zugelement aufgenommen werden können. Im Falle einer Temperaturerhöhung der Rohrleitung kann die Rohrleitung aufgrund ihrer bogenförmigen Ausbildung zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt infolge ihrer Längenänderung in vertikaler Richtung nach oben ausweichen, wobei sich der Biegeradius der bogenförmigen Ausbildung dabei verringert. Im Falle einer Temperaturreduzierung der Rohrleitung kann die Rohrleitung aufgrund ihrer bogenförmigen Ausbildung zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt infolge ihrer Längenänderung in vertikaler Richtung wieder nach unten, vorzugsweise bis hin zu ihrer ursprünglichen Ausgangsbiegung, ausweichen, wobei sich der Biegeradius der bogenförmigen Ausbildung dabei vergrößert. Dadurch können im Bereich der Endabschnitte der Rohrleitung und damit an den Stellen, wo die Rohrleitung an den Lagerelementen gelagert ist, sowohl Längenänderungen der Rohrleitung als auch Zwangskräfte bei einer Temperaturänderung der Rohrleitung fast vollständig vermieden werden. Dadurch, dass nun keine Kräfte mehr von der Rohrleitung auf die Lagerelemente übertragen werden, können durch
Temperaturänderungen hervorgerufene ungewollte translatorische Bewegungen der Lagerelemente vermieden werden. Zudem kann im Vergleich zu einer üblicherweise horizontal zum Boden bzw. zur Erdoberfläche verlaufenden Rohrleitung aufgrund der bogenförmigen Ausgestaltung der Rohrleitung die Tragf higkeit der Rohrleitung um ein Vielfaches erhöht werden, so dass die Anzahl der bei freitragenden Rohrleitungen häufig verwendeten Zwischenstützen weitestgehend reduziert werden kann oder gar nicht mehr benötigt werden. Durch die mögliche Reduzierung der Anzahl der Zwischenstützen steht unter der Rohrleitung in länglicher Ausrichtung der Rohrleitung mehr Platz zur Verfügung, so dass beispielsweise Einschränkungen für Fahrstraßen unterhalb der Rohrleitung in Bezug auf die Breite der Fahrstraße vermieden werden können.
Aufgrund der bogenförmigen Ausgestaltung der Rohrleitung sind zudem abschnittsweise vorgesehene Biegungen, insbesondere u- förmige Biegungen, der Rohrleitung nicht mehr notwendig. Gegenüber Rohrleitungen mit Biegungen können bei der erfindungsgemäßen Rohrleitungsanordnung Rohrleitungen mit geringerer Länge verwenden werden, um die gleiche Strecke zu überspannen wie Rohrleitungen mit Biegungen. Durch die geringere notwendige Rohrleitungslänge kann das notwendige Volumen des die Rohrleitung passierenden Mediums und zudem die Wärmeverluste des Mediums reduziert werden und der prozesstechnische Druckverlust kann vermindert werden. Zudem sind bei der erfindungsgemäßen Rohrleitungsanordnung auch keine Kompensatoren mehr notwendig, so dass die Lebensdauer einer Rohrleitung durch Kompensatoren nicht mehr eingeschränkt wird und zudem die Herstellungskosten und auch Installationskosten einer derartigen Rohrleitungsanordnung reduziert werden können.
Die bogenförmige Ausgestaltung der Rohrleitung ist vorzugsweise in Form eines Kreissegmentes, einer Parabel oder eines Polygonsegmentes ausgebildet. Die Rohrleitung ist dabei vorzugsweise zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt in Form eines Torbogens ausgebildet, wobei die Rundung der Rohrleitung zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt in Form eines Kreissegmentes, einer Parabel, eines Polygons, beispielsweise eines Dreiecks, oder aber auch einer beliebig anderen Form ausgebildet sein kann. Ist die bogenförmige Ausgestaltung in Form eines Kreissegmentes oder einer Parabel ausgebildet, weist die Rohrleitung vorzugsweise eine kontinuierlich verlaufende Krümmung entlang ihrer Länge auf, wobei sich lediglich die Krümmung der Rohrleitung in ihrem Scheitel verändert, wobei bei einer Ausgestaltung in Form einer Parabel die Rohrleitung vorzugsweise eine kleinere Krümmung im Scheitel aufweist, als bei einer Ausgestaltung in Form eines Kreissegmentes. Ist die bogenförmige Ausgestaltung in Form eines Polygonsegmentes ausgebildet, sind entlang der Krümmung der Rohrleitung ein oder mehrere abgewinkelte Bereiche vorgesehen .
Um die Stabilität der erfindungsgemäßen Rohrleitungsanordnung zu erhöhen, ist es weiter bevorzugt vorgesehen, dass die Rohrleitung zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt mittels ein oder mehrerer Stabilisierungselemente mit dem Zugelement verbunden ist. Die Stabilisierungselemente sind vorzugsweise aus einem formsteifen Material, beispielsweise aus Baustahl, ausgebildet, so dass mittels der Stabilisierungselemente eine gegenseitige Abstützung der Rohrleitung und des Zugelements zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt bzw. den Lagerelementen realisiert werden kann. Das Stabilisierungselement ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass bei einer Verformung in Form einer Längenänderung der Rohrleitung aufgrund einer
Temperaturerhöhung oder Temperaturreduzierung das Stabilisierungselement der Verformung der Rohrleitung durch eine Bewegung vertikal nach oben oder nach unten folgt, wobei das Stabilisierungselement dabei selber nicht verformt wird, sondern lediglich eine Verschiebung des
Stabilisierungselements vertikal nach unten oder oben erfolgt. Ist das Stabilisierungselement einteilig, beispielsweise als ein einteiliges Profil ausgebildet, kann das Zugelement derart ausgebildet sein, dass es der Verschiebung des Stabilisierungselements folgen kann.
Das Stabilisierungselement ist vorzugsweise stabförmig, dreiecks örmig oder halbkreisförmig ausgebildet. Ist das Stabilisierungselement stabförmig ausgebildet, ist vorzugsweise ein Zugelement pro Rohrleitung einer Rohrleitungsanordnung vorgesehen, wobei das stabförmige Stabilisierungselement als Verbindungselement zwischen dem einen Zugelement und der Rohrleitung dient. Ist das Stabilisierungselement dreiecksförmig oder halbkreisförmig ausgebildet, sind vorzugsweise zwei Zugelemente pro Rohrleitung einer Rohrleitungsanordnung vorgesehen, wodurch eine besonders hohe Stabilität der Rohrleitungsanordnung erreicht werden kann und damit auch die Länge einer Rohrleitungsanordnung bei gleich bleibender Stabilität erhöht werden kann.
Die Stabilisierungselemente sind vorteilhafterweise mittels Rohrschellen an der Rohrleitung befestigt. Die Rohrschellen ermöglichen eine verrutschsichere, lösbare Befestigung der Stabilisierungselemente an der Außenumfangsflache der Rohrleitung. Die Rohrschellen können ferner ein Verkippen der Stabilisierungselemente, beispielsweise durch Auftreffen einer Windböe auf die Stabilisierungselemente, verhindern. Zudem ermöglicht die Verwendung einer Rohrschelle eine schnelle Montage und Demontage eines Stabilisierungselements an der Rohrleitung. Ebenso können die Stabilisierungselemente mittels angeschweißter Laschen an der Rohrleitung befestigt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der
Rohrleitungsanordnung wird erreicht, dass an den Endabschnitten der Rohrleitung und damit auch an den Lagerelementen, an welchen die Endabschnitte gelagert sind, keine Verschiebungen aufgrund von Längenänderungen oder Zwangskräfte aufgrund von unterbundenen Längenänderungen auftreten. Durch die bogenförmige Ausgestaltung der Rohrleitung erfolgt ausschließlich eine Verformung bzw. Längenänderung der Rohrleitung zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt vertikal nach oben oder nach unten, bei der Zwangsmomente an den Endabschnitten der Rohrleitung auftreten können.
Zur Kompensation dieser Zwangsmomente ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Lagerelemente verdrehsicher ausgebildet sind, wobei zwischen den Lagerelementen und den Endabschnitten jeweils ein Zwischenrohrabschnitt der Rohrleitung vorgesehen ist, wobei der Zwischenrohrabschnitt verdrehbar ausgebildet ist. Durch das Vorsehen vorzugsweise von zwei zu der Rohrleitung gehörenden, verdrehbar ausgebildeten
Zwischenrohrabschnitten, welche jeweils zwischen einem Lagerelement und dem ersten Endabschnitt bzw. dem zweiten Endabschnitt der Rohrleitung vorgesehen sind, kann eine zwangsfreie Verdrehung der gesamten Rohrleitung zum Ausgleich eines Zwangsmomentes bei einer Verformung der Rohrleitung aufgrund einer Temperaturänderung erreicht werden. Bei dieser Ausgestaltung ist die Rohrleitung vorzugsweise nicht mit ihren Endabschnitten, sondern mittels der Z ischenrohrabschnitte unmittelbar an den Lagerelementen gelagert bzw. befestigt. Die Zwischenrohrabschnitte verlaufen vorzugsweise im Gegensatz zu dem Bereich der Rohrleitung, welcher zwischen den beiden Endabschnitten vorgesehen ist, horizontal zum Boden bzw. zur Erdoberfläche. Bei dem Ausgleich eines Zwangsmomentes erfolgt eine Verdrehung des Zwischenrohrabschnittes vorzugsweise um seine Axialachse.
Zur Realisierung der Verdrehbewegung eines
Zwischenrohrabschnittes weisen die Zwischenrohrabschnitte vorzugsweise eine Drehdurchführung auf. Die Drehdurchführung kann dabei unmittelbar an dem Bereich der
Zwischenrohrabschnitte vorgesehen sein, welche an dem Lagerelement befestigt ist, so dass die Drehdurchführung gleichzeitig als eine Art Auflager für die Rohrleitung dienen kann .
Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass im Bereich der Endabschnitte die Rohrleitung eine Biegung, insbesondere eine 90°-Biegung, aufweist. Im Bereich der Biegung geht der Bereich der Rohrleitung, welcher bogenförmig ausgebildet ist, in den vorzugsweise horizontal ausgebildeten Zwischenrohrabschnitt der Rohrleitung über. Durch das Vorsehen einer Biegung der Rohrleitung in diesem Bereich kann erreicht werden, dass bei einer Verformung des bogenförmig ausgebildeten Bereichs der Rohrleitung sich dieser Bereich der Rohrleitung um die Axialachse der Zwischenrohrabschnitte verdrehen kann, indem sich die Zwischenrohrabschnitte um ihre Axialachse verdrehen. Dadurch ist ein einfach zu realisierender Ausgleich des bei einer Temperaturveränderung entstehenden Zwangsmomentes an einer Rohrleitung bzw. an den Endabschnitten der Rohrleitung möglich .
Alternativ zu der verdrehsicheren Ausbildung der Lagerelemente zur Kompensation der bei einer Temperaturänderung der Rohrleitung entstehenden Zwangsmomente können die Lagerelemente selber auch verdrehbar ausgebildet sein. Sind die Lagerelemente selber verdrehbar ausgebildet, können diese selber einer Verformung des bogenförmig ausgebildeten Bereichs der Rohrleitung durch eine Verdrehung folgen. Die Zwischenrohrabschnitte zwischen den Lagerelementen und den Endabschnitten sind dabei vorzugsweise torsionsweich ausgebildet bzw. so ausgebildet, dass die
Zwischenrohrabschnitte die bei einer Verformung und einer dabei entstehenden Verdrehung des bogenförmig ausgebildeten Bereichs vorherrschenden Torsionsmomente aufnehmen kann. Alternativ ist es auch möglich, eine Drehdurchführung vorzusehen. Die verdrehbare Ausbildung der Lagerelemente kann beispielsweise durch das Vorsehen eines Gelenkes oder eines Scharniers erreicht werden.
Weiter Alternativ kann es zur Kompensation der bei einer Temperaturänderung der Rohrleitung entstehenden Zwangsmomente vorgesehen sein, dass die Rohrleitung im Bereich der Lagerelemente eine größere Wandstärke aufweist, als im Bereich zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt. Bei dieser Ausgestaltung sind die Lagerelemente vorzugsweise verdrehsicher, fest ausgebildet und die Rohrleitung ist über ihre Endabschnitte unmittelbar an den Lagerelementen gelagert bzw. angeordnet, wobei die Rohrleitung selber auch keinen Bereich aufweist, welcher verdrehbar ausgebildet ist. Dadurch, dass die Rohrleitung in dem Bereich, wo sie an den Lagerelementen gelagert ist, d. h. im Bereich ihrer Endabschnitte, eine stärker ausgebildete Wandung aufweist, kann bei einer Verformung der Rohrleitung aufgrund einer Temperaturänderung die dabei entstehenden Zwangsmomente durch eine elastische Verformung der Rohrleitung im Bereich der größeren Wandstärke kompensiert werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer wie vorstehend aus- und weitergebildeten Rohrleitungsanordnung in einer Energieerzeugungsanlage, einem Kraftwerk, insbesondere einem solarthermischen Kraftwerk, einer chemischen Anlage und/oder einer Raffinerie, bei welchen Medien mit veränderbarer Temperatur in der Rohrleitungsanordnung transportiert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der
Technik bekannten Ausgestaltung einer
Rohrleitungsanordnung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren aus dem
Stand der Technik bekannten Ausgestaltung einer Rohrleitungsanordnung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Rohrleitungsanordnung gemäß einer ersten
Ausführungsform; Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Rohrleitungsanordnung gemäß einer zweiten
Ausführungsform; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Aneinanderreihung mehrerer erfindungsgemäßer Rohrleitungsanordnungen gemäß der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Rohrleitungsanordnung 10, insbesondere einer
Überlandrohrleitungsanordnung, welche zum Transport von Medien mit wechselnder Temperatur dient. Die Rohrleitungsanordnung 10 weist eine horizontal zum Boden bzw. zur Erdoberfläche verlaufende Rohrleitung 12 auf, welche einen ersten Endabschnitt 14 und einen dem ersten Endabschnitt 14 gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt 16 aufweist, wobei die Endabschnitte 14, 16 an jeweils einem Lagerelement 18 gelagert bzw. angeordnet sind und die Lagerelemente 18 jeweils an einem Hauptträgerstützelement 34 angeordnet sind. Zum Ausgleich der bei einer Temperaturänderung des die Rohrleitung 12 durchfließenden Mediums und damit auch einer
Temperaturänderung der Rohrleitung 12 selber erfolgenden Längenänderung der Rohrleitung 12 sind entlang der Länge der Rohrleitung 12 zwei u-förmige Biegungen 20 der Rohrleitung 12 vorgesehen, wobei auch im Bereich der Biegungen 20 die Rohrleitung 12 horizontal zum Boden bzw. zur Erdoberfläche verläuft. Im Bereich der Biegungen 20 und im weiteren Verlauf der Rohrleitung 12 sind ferner zwei zusätzliche Zwischenstützelemente 22 vorgesehen, um eine ausreichende Stützung der Rohrleitung 12 entlang ihrer Länge zu gewährleisten. Fig. 2 zeigt eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Rohrleitungsanordnung 10, welche zum Transport von Medien mit wechselnder Temperatur dient, wobei bei dieser
Rohrleitungsanordnung keine u-förmigen Biegungen 20 zum Ausgleich einer Längenänderung im Falle einer Temperaturänderung der Rohrleitung 12 vorgesehen sind, sondern ein Kompensator 24, insbesondere ein ellrohrkompensator, vorgesehen ist, welcher bei der hier gezeigten Äusführungsform im Bereich des ersten Endabschnittes 14 der Rohrleitung 12 angeordnet ist. Auch bei dieser Ausgestaltung ist die Rohrleitung 12 selber horizontal zum Boden bzw. zur Erdoberfläche ausgebildet und entlang der Länge der Rohrleitung 12 sind zusätzliche Zwischenstützelemente 22 vorgesehen, welche die Rohrleitung 12 entlang ihrer Länge abstützen.
Bei keiner der in Fig. 1 oder Fig. 2 gezeigten bekannten Rohrleitungsanordnung 10 können jedoch Längenänderungen und/oder Zwangskräfte im Bereich der Endabschnitte 14, 16 der Rohrleitung 12 und damit an den Lagerelementen 18 ausreichend gut und möglichst kostengünstig kompensiert werden. Dies ist jedoch mit dem in Fig. 3 bis 5 gezeigten erfindungsgemäßen Rohrleitungsanordnungen 110, 210, 310 möglich.
Fig. 3 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrleitungsanordnung 110 zum Transport von Medien mit veränderbarer Temperatur. Die Rohrleitungsanordnung 110 weist eine einen ersten Endabschnitt 114 und einen zweiten Endabschnitt 116 aufweisende Rohrleitung 112 auf, welche zwischen ihrem ersten Endabschnitt 114 und ihrem zweiten Endabschnitt 116 entlang ihrer gesamten Länge bogenförmig in Form eines Kreissegmentes ausgebildet ist. Die Rohrleitung 112 verläuft dabei zwischen ihrem ersten Endabschnitt 114 und ihrem zweiten Endabschnitt 116 nicht horizontal zum Boden bzw. zur Erdoberfläche sondern der Abstand zwischen dem Boden bzw. der Erdoberfläche und der Rohrleitung 112 verändert sich kontinuierlich in vertikaler Richtung bzw. in der hier gezeigten z-Richtung. Bei einer Längenänderung der Rohrleitung 112, beispielsweise aufgrund einer Temperaturerhöhung, kann sich die Rohrleitung 112 zwischen den Endabschnitten 114, 116 in z-Richtung ausdehnen oder, bei einer Temperaturreduzierung, in z-Richtung schrumpfen bzw. verkürzen. An den Endabschnitten 114, 116 selber erfolgt dabei keine Längenänderung.
Um die Endabschnitte 114, 116 bei einer Temperaturänderung der Rohrleitung 112 in ihrer Position zu halten, ohne dass diese sich insbesondere zueinander bewegen können, ist zwischen dem ersten Endabschnitt 114 und dem zweiten Endabschnitt 116 ein horizontal zum Boden bzw. zur Erdoberfläche verlaufendes Zugelement 126, beispielsweise in Form eines Stahlseiles, vorgesehen, wobei zwischen dem ersten Endabschnitt 114 und dem zweiten Endabschnitt 116 der Rohrleitung 112 das Zugelement 126 beabstandet zu der Rohrleitung 112 vorgesehen ist.
Zwischen der Rohrleitung 112 und dem Zugelement 126 sind mehrere Stabilisierungselemente 128 vorgesehen, welche jeweils mit der Rohrleitung 112 und dem Zugelement 126 verbunden sind. Die Stabilisierungselemente 128 sind bei dieser Ausführungsform stabförmig, beispielsweise in Form eines Stahlprofiles, ausgebildet.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind die Endabschnitte 114, 116 unmittelbar an den an Hauptträgerstützelementen 134 angeordneten Lagerelementen 118 gelagert, wobei die Lagerelemente 118 hierbei verdrehbar ausgebildet sind, so dass bei einer durch eine Temperaturänderung der Rohrleitung 112 hervorgerufene Verformung des bogenförmig ausgebildeten Bereichs der Rohrleitung 112 eine Verdrehung der Lagerelemente 118 erfolgen kann, wodurch die an den Endabschnitten 114, 116 der Rohrleitung 112 durch die Verformung des bogenförmigen Bereichs der Rohrleitung 112 hervorgerufenen Zwangsmomente kompensiert werden können.
Fig. 4 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrleitungsanordnung 210. Die in Fig. 4 gezeigte Rohrleitungsanordnung 210 unterscheidet sich von der in Fig. 3 gezeigten Rohrleitungsanordnung 110 unter anderem dadurch, dass nicht nur ein Zugelement 226, sondern dass zwei Zugelemente 226 vorgesehen sind, welche horizontal zum Boden bzw. zur Erdoberfläche verlaufend zwischen dem ersten Endabschnitt 214 und dem zweiten Endabschnitt 216 der Rohrleitung 212 vorgesehen sind. Aufgrund des Vorsehens von zwei Zugelementen 228 sind die Stabilisierungselemente 228 hierbei dreiecksförmig ausgebildet, so dass sie eine besonders gute Stabilisierung zwischen den beiden Zugelementen 226 und der Rohrleitung 212 erreichen können, indem die Stabilisierungselemente 228 eine Verbindung zwischen den beiden Zugelementen 226 und der Rohrleitung 212 ausbilden.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind die Endabschnitte 214, 216 nicht unmittelbar an den an den Hauptträgerstützelementen 234 angeordneten Lagerelementen 218 angeordnet, sondern jeweils über einen Zwischenrohrabschnitt 230 der Rohrleitung 212 an den Lagerelementen 218 angeordnet. Im Bereich der Endabschnitte 214, 216 weist die Rohrleitung 212 hierbei jeweils eine 90°-Biegung 232 auf, welche den Übergang zu den Zwischenrohrabschnitten 230 und der bogenförmigen Rohrleitung 212 zwischen den Endabschnitten 214, 216 darstellen. Die Zwischenrohrabschnitte 230 sind im Gegensatz zu der bogenförmigen Rohrleitung 212 zwischen den Endabschnitten 214, 216 horizontal zum Boden bzw. zur Erdoberfläche verlaufend ausgebildet. Zum Ausgleich der bei einer Verformung der Rohrleitung 212 zwischen den Endabschnitten 214, 216 entstehenden Zwangsmomente sind die Zwischenrohrabschnitte 230 verdrehbar ausgebildet, indem sich die Zwischenrohrabschnitte 230 bei einer Verformung des bogenförmigen Bereichs der Rohrleitung 212 um ihre Äxialachse verdrehen können. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, indem die Zwischenrohrabschnitte 230 eine hier nicht dargestellte Drehdurchführung aufweisen. Die Lagerelemente 218 selber sind bei dieser Ausführungsform im Gegensatz zu der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform verdrehsicher, beispielsweise als Festlager, ausgebildet.
Fig. 5 zeigt eine Aneinanderreihung dreier erfindungsgemäßer Rohrleitungsanordnungen 110 gemäß der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungsform, bei der die Rohrleitungsanordnungen 110 jeweils eine zwischen zwei Endabschnitten 114, 116 bogenförmig ausgebildete Rohrleitung 112 aufweisen und jeweils ein horizontal zum Boden bzw. zur Erdoberfläche verlaufendes Zugelement 126 zwischen den Endabschnitten 114, 116 vorgesehen ist. Die Stabilisierungselemente 128 sind hier, ebenso wie bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform, stabförmig ausgebildet. Die Endabschnitte 114, 116 sind, wie bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform, unmittelbar an den an den Hauptträgerstützelementen 134 angeordneten Lagerelementen 118 gelagert, wobei die Lagerelemente 118 verdrehbar ausgebildet sind, um bei einer durch eine Temperaturänderung der Rohrleitung 112 hervorgerufene Verformung des bogenförmig ausgebildeten Bereichs der Rohrleitung 112 eine Verdrehung der Lagerelemente 118 ermöglichen zu können, um die an den Endabschnitten 114, 116 der Rohrleitung 112 durch die Verformung des bogenförmigen Bereichs der Rohrleitung 112 hervorgerufenen Zwangsmomente kompensieren zu können.
Die erfindungsgemäße Rohrleitungsanordnung 110, 210, welche in den Fig. 3 bis 5 in verschiedenen möglichen Ausführungsformen gezeigt ist, zeichnet sich durch eine kostengünstige und schnell zu fertigende und zu montierende Ausgestaltung aus. Eine Einschränkung der Lebensdauer durch abgeminderte Rohrwandstärken entlang der Rohrleitung 112, 212, wie dies beim Einsatz von Kompensatoren 24 der Fall ist, kann bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung verhindert werden, da die Rohrleitung 112, 212 keine Kompensatoren aufweist und zumindest im Bereich ihrer bogenförmigen Ausgestaltung vorzugweise eine gleichbleibende Wandstärke und damit eine gleichbleibende Querschnittsfläche aufweist. Zudem können, bei gleichzeitiger Kompensation der durch Temperaturänderungen hervorgerufene Wärmedehnung der Rohrleitung 112, 212, große Distanzen mit einer erfindungsgemäßen Rohrleitungsanordnung 110, 210 überspannt werden, ohne dass zusätzliche Zwischenstützelemente 22 zur Abstützung der Rohrleitung 112, 212 entlang ihrer Länge vorgesehen werden müssen. Ferner können die Endabschnitte 114, 116, 214, 216 der Rohrleitung 112, 212 verschiebungsfrei und kräftefrei an den Lagerelementen 118, 218 gelagert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Rohrleitungsanordnung, umfassend
eine Rohrleitung (112, 212) mit
einem ersten Endabschnitt (114, 214) und einem dem ersten Endabschnitt (114, 214} gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt (116, 216),
wobei der erste Endabschnitt (114, 214) und der zweite Endabschnitt (116, 216) jeweils an einem Lagerelement (118, 218) gelagert sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem ersten Endabschnitt (114, 214) und dem zweiten Endabschnitt (116, 216) der Rohrleitung (112, 212) ein Zugelement (126, 226) vorgesehen ist und
die Rohrleitung (112, 212) zwischen ihrem ersten Endabschnitt (114, 214) und ihrem zweiten Endabschnitt (116, 216) bogenförmig ausgebildet ist, so dass zwischen dem ersten Endabschnitt (114, 214) und dem zweiten Endabschnitt (116, 216) der Rohrleitung (112, 212) die Rohrleitung (112, 212) beabstandet zu dem Zugelement (126, 226) vorgesehen ist.
2. Rohrleitungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmige Ausbildung der Rohrleitung (112, 212) in Form eines Kreissegmentes, einer Parabel oder eines Polygonsegmentes ausgebildet ist.
3. Rohrleitungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (112, 212) zwischen ihrem ersten Endabschnitt (114, 214) und ihrem zweiten Endabschnitt (116, 216) mittels ein oder mehrerer Stabilisierungselemente (128, 228} mit dem Zugelement (126, 226) verbunden ist.
4. Rohrleitungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungselemente (128, 228} stabförmig, dreiecksförmig oder halbkreisförmig ausgebildet sind .
5. Rohrleitungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungselemente (128, 228) mittels Rohrschellen an der Rohrleitung (112, 212} befestigt sind.
6. Rohrleitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (218) verdrehsicher ausgebildet sind, wobei zwischen den Lagerelementen (218) und den Endabschnitten (214, 216) jeweils ein Zwischenrohrabschnitt (230) der Rohrleitung (212) vorgesehen ist, wobei die Zwischenrohrabschnitte (230) verdrehbar ausgebildet sind.
7. Rohrleitungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenrohrabschnitte (230) eine Drehdurchführung aufweist.
8. Rohrleitungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Endabschnitte (214, 216} die Rohrleitung (212) eine Biegung (232), insbesondere eine 90°-Biegung, aufweist.
9. Rohrleitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (118, 318) verdrehbar ausgebildet sind.
10. Rohrleitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung im Bereich der Lagerelemente eine größere Wandstärke aufweist als im Bereich zwischen ihrem ersten Endabschnitt und ihrem zweiten Endabschnitt.
11. Verwendung einer Rohrleitungsanordnung (110, 210) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einer Energieerzeugungsanlage, einem Kraftwerk, insbesondere einem solarthermisches Kraftwerk, einer chemischen Anlage und/oder einer Raffinerie.
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