WO2016026986A1 - Pipeline for hot gases, and method for producing same - Google Patents

Pipeline for hot gases, and method for producing same Download PDF

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WO2016026986A1
WO2016026986A1 PCT/EP2015/069378 EP2015069378W WO2016026986A1 WO 2016026986 A1 WO2016026986 A1 WO 2016026986A1 EP 2015069378 W EP2015069378 W EP 2015069378W WO 2016026986 A1 WO2016026986 A1 WO 2016026986A1
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WO
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tubular body
fibers
pipe device
ceramic
fiber
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PCT/EP2015/069378
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Inventor
Ralph Wenzel
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Krones Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00Thermal insulation in general
    • F16L59/14Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/147Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems the insulation being located inwardly of the outer surface of the pipe
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00Thermal insulation in general
    • F16L59/14Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/145Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems providing fire-resistance

Definitions

  • the present invention relates to a pipeline, and more particularly to a pipeline for carrying hot flowable media, particularly hot gases.
  • the invention relates to a method for producing such a pipeline
  • Such pipelines are known from the prior art and are used for example in power plants, incinerators and the like. In these applications, it is often necessary to transport hot gases and / or hot liquids or vapors while still achieving satisfactory insulation.
  • Numerous insulating concepts for gas conduction in high-temperature applications are known from the prior art.
  • the longest-used systems are internally insulated bricked pipes with refractory and thermal insulating stones.
  • the disadvantage here is mainly the problem of cracking in the lining due to temperature changes at e.g. Approach and departure.
  • a better alternative is to use internally insulated pipelines with a metallic Inliner made of Inconel or Hastelloy.
  • the materials are often close to the Operated material load limit, so that in order to ensure the strength, high wall thicknesses are required, which is associated with high costs. Due to the required mounting of the inner tube to the outer tube there is a risk of thermal bridge formation. Also particularly disadvantageous proves to be the insufficient dimensional stability with fast pressure drop.
  • Ceramics are distinguished, for example, by their excellent mechanical strength and strength even at high temperatures. They are extremely wear-resistant and show excellent sliding properties. They also have excellent heat resistance and are particularly resistant to acids and other chemical or chemo-electric attacks as well as to corrosion and can therefore be used in many areas.
  • EP 96791 A1 describes an insulation with inner non-pressure-tight tube for gas conduction made of a heat-resistant ceramic, an outer metallic pressure tube and a built-up of several bowls insulating layer of a mineral insulating material. To avoid gas flow into the insulation, additional sealing elements of mineral fibers are provided.
  • DE3144857 describes a possibility to fix the ceramic inner tube coaxially, so that the relative position of the two tubes is maintained to each other.
  • the present invention has for its object to provide insulation for pressurized and flowing at high flow rates gases at operating temperatures up to 1200 ° C. Another underlying object is to provide insulation which is stable to gas side pressure changes. Furthermore, a particularly abrasion-resistant insulation is to be presented by which no additional Staubund particle loads are introduced into the gas.
  • Areas of application of the invention are i.a. in gas ducts for nuclear power plants with gas-cooled high-temperature reactors, in hot blast lines for, for example, indirectly fired gas turbines, for solar thermal power plants or flue gas ducts of combustion chambers or furnaces.
  • a piping device for conducting flowable media has an outer first tubular body which is impermeable to the flowable medium and is suitable and intended to withstand a pressure applied by the flowable medium.
  • the pipeline device has a second tubular body arranged within the first tubular body, which serves to guide the gaseous and / or flowable medium and which at least partially consists of a porous material.
  • an insulating medium is at least partially disposed between the first tubular body and the second tubular body, and the second tubular body is at least partially made of a fiber-reinforced and ceramic-containing material.
  • An insulating medium is understood in particular to mean a medium which serves for thermal insulation.
  • the outer tubular body is made of a material and / or provided with a wall thickness which is suitable and intended to withstand the pressure applied by the flowable medium and this in particular also taking into account a high temperature of the flowable medium.
  • the outer tube surrounds shaped bodies completely surround the inner tubular body in a direction surrounding a flow direction of the flowable medium.
  • the piping means may be a branch piece such as a tee or a trouser piece.
  • the pipeline is designed such that it withstands temperatures of the flowable medium which are higher than 200 ° C, preferably higher than 400 ° C, preferably higher than 600 ° C, preferably higher than 800 ° C and preferably higher than 1000 ° C ,
  • the ceramic fiber composite materials described here are advantageously made of ceramic fibers which are embedded in a - preferably also ceramic - matrix.
  • Currently used fibers or fabrics are known, for example, under the brand name Nextel®.
  • the underlying object is achieved such that the insulation is multi-layered and is preferably constructed with layers of various insulating materials and functions.
  • the pipe insulation has an inner, preferably substantially non-pressure-tight, pipe with an erosion-resistant surface for guiding gas from a ceramic material or ceramic-containing material, but more preferably from an oxide-ceramic fiber composite material which is preferably constructed in individual segments, which are particularly preferably designed to be plugged together wherein the inner tube is at least partially porous.
  • the insulation preferably has an outer metallic jacket which takes over the pressure inclusion.
  • Between the gas guide tube and the pressure-bearing outer tube is advantageous at least one layer and are particularly advantageous various layers of insulating material attached, which consist of various materials or material combinations can exist and which are particularly preferably at least partially porous.
  • the individual layers at least partially from prefabricated molded parts such. Shells, half-shells, pipe shells or casings exist. Preferably, the individual parts are laid in such a way that a leakage flow is avoided. For example, a staggered assembly is conceivable. It is possible that individual or multiple layers may be formed, for example, as a mat. Due to the predominantly porous structure and the staggered assembly, the risk of gas flows in the insulation composite is minimized, so that it can be used even with pressure cycling.
  • the piping device described here is used for conducting gases or vapors and in particular for conducting hot media. It would also be conceivable (if necessary, with further modifications, an application for conducting liquids.
  • the first tubular body is made of a metallic material. In this way, in particular a high pressure resistance can be achieved.
  • a porosity of the material of the second tubular body is between 10% and 40%, preferably between 25% and 35% and particularly preferably between 28% and 32%.
  • the porosity is a dimensionless measurand and represents the ratio of void volume to total volume of a substance or mixture of substances. It serves as a classifying measure for the actually existing cavities.
  • a thickness of the second tubular body is between 1 mm and 15 mm, preferably between 1 mm and 10 mm and particularly preferably between 1 mm and 5 mm. Since the inner tube is not a pressure-bearing component, the design can be made according to other aspects.
  • the fiber content of the ceramic-containing material is arranged in a matrix.
  • the fiber content of the ceramic-like material in the matrix is between 25% and 50%, more preferably between 30% and 45%, and most preferably between 35% and 40%.
  • a material of the fibers of the fiber-reinforced material is selected from a group of materials comprising aluminum silicate fibers, mullite fibers, Al 2 O 3 fibers, SiO 2 fibers, Al 2 O 3 -SiO 2 fibers, SiC fibers, SiBNC fibers, SiCN fibers, Si 3 N 4 fibers and ZrC> 2-fibers combinations thereof and the like.
  • Nextel fibers from 3M
  • the material of the matrix is preferably selected from a group of materials containing aluminasilicates, mullite, Al 2 O 3 , YSZ, SiO 2, SiC, Si 3 N 4 , ZrO 2 and the system Al 2 O 3 -SiO 2 -ZrO 2 .
  • use is made of oxide-ceramic fiber composites which are advantageously based on continuous filament fabrics of the Al2O3-S1O2 system and a matrix of the Al203-SiO2-ZrC> 2 system, more preferably 3M TM fibers with the Nextel TM brand name 610 can be used.
  • the second tubular body is segmented.
  • flat bodies are arranged on an outer circumference of the second tubular body, in particular fiber mats or other insulating materials.
  • flat bodies are understood body which extend in two mutually perpendicular directions in a predetermined length and in a direction perpendicular thereto in a much shorter length.
  • these are fiber mats of aluminum silicate and / or alumina.
  • a thickness of the layer resulting from these flat bodies is between 1 mm and 40 mm, preferably between 5 mm and 25 mm and particularly preferably between 5 mm and 15 mm.
  • an insulating body which can be formed, for example, from half-shells and / or specially cut and shaped plates, is preferably arranged around these flat bodies.
  • an insulation made of ceramic fiber molded parts can be provided here.
  • these could be vacuum-formed shark shell bodies.
  • a thickness of this insulation may preferably be between 10 mm and 400 mm, preferably between 20 mm and 300 mm, preferably between 40 mm and 200 mm. The thicknesses given here are defined here in each case in a radial direction, i. in a direction which is perpendicular to a flow direction of the flowable medium.
  • This insulating body and the outer tubular body there may be another planar body, preferably of a ceramic-containing material, which in turn may completely surround the inner tubular body.
  • This flat body preferably has a thickness of between 1 mm and 50 mm, preferably between 1 mm and 30 mm and particularly preferably between 1 mm and 15 mm.
  • a further insulating element is arranged between the inner tubular body and the outer tubular body, and more preferably between the further planar body and the outer tubular body.
  • This insulating element is preferably a microporous insulation.
  • This microporous insulation can in this case again in shells such. be constructed like a shell. It would also be conceivable that two such insulating elements are arranged one above the other in the radial direction of the pipeline device.
  • at least one of these elements has a thickness which is between 10 mm and 300 mm, preferably between 20 mm and 200 m and particularly preferably between 20 mm and 100 mm.
  • the inner gas guide tube ie the second tubular body may be insulated with flexible fiber mats, fiberboard, wool, felt, fiber modules or other flexibly applicable insulating material, through which small movements. conditions of the inner tube can be accommodated, whereby a flexible storage is possible.
  • high temperature resistant materials are used.
  • these fiber mats can also be laid in a different position of the insulating composite.
  • the outer tube to prevent condensation can be additionally isolated outside.
  • the present invention is further directed to a cogeneration apparatus having at least one turbine and at least one piping device of the type described above.
  • the piping means is disposed in a flow direction of a medium to be supplied to the turbine upstream of the turbine.
  • the present invention is further directed to the use of a tubular body of the type described above for a cogeneration device.
  • the present invention is further directed to a method of manufacturing a piping device.
  • an inner tubular body is provided in a first step.
  • an attachment of insulating material, for example, of fiber mats to the inner tubular body takes place.
  • a sealing material is applied around an outer periphery of this inner tubular body (in particular in the form of a jacket).
  • the inner tubular body provided with the sealing material is mounted in an outer tubular body.
  • the outer tubular body is a pressure-resistant body, and more preferably a metallic body.
  • the inner tubular body is a ceramic body containing a ceramic material. In a preferred method, the inner tubular body is centered.
  • a centering aid for example in the form of a centering platform
  • a centering aid which consists of a softer material than the material of the tubular body or inner tube.
  • this centering aid can be made of wood or plastic.
  • the complete unit can be centered.
  • a wrapping film and in particular a PE wrapping film may be applied.
  • this winding film is preferably used only for the purpose of assembly.
  • an insulating material is arranged in the outer tube and in particular glued.
  • the assembly of the whole body takes place in a lying form.
  • a first layer of insulating material can be arranged on the outer tube or the first tubular body. It would also be conceivable that sealing strips are glued in the outer tube, in addition, other layers and sealing strips can be arranged on the outer tube. Finally, there is still a lowering of the outer tube to the inner tube.
  • the method described here can be applied both to rectilinear pipes and (if appropriate in slightly modified form and described in more detail below) to T-shaped pipes. Also, 90 ° bends or Y-pieces are possible.
  • FIG. 1 shows a cross section of an embodiment of the invention
  • Fig. 2 shows the segmental construction of the gas guide tube
  • Fig. 3 is a longitudinal section of an embodiment with mounting aids and Fig. 4 is a longitudinal section of a T-shaped embodiment with mounting aids.
  • Fig. 1 shows an illustration of a tubular body according to the invention.
  • the gas flow is realized by means of an inner tube or an inner tubular body 4, which is not carried out pressure-tight.
  • This is preferably a tube made of a ceramic-like or ceramic-containing material, preferably a tube made of a ceramic material, but more preferably an oxide-ceramic fiber composite material.
  • Oxide ceramics are harder, more wear-resistant and heat-resistant, but also more brittle than hard metals. The advantages of these materials are their high hardness and heat resistance as well as their high chemical and thermal resistance. They are highly resistant to corrosion even at high temperatures in the operating range up to> 1000 ° C.
  • the tube is advantageously divided into individual segments or pipe sections, which are particularly preferably plugged together or designed with connectors or sliding system.
  • the transition between the sections may be formed stepwise and / or (preferably) as a cone segment. It is advantageous that in each case a pipe segment end protrudes over the entire length, so that it can be fitted into the inner tube of the next tube.
  • the inner tube is a substantially porous tube.
  • Illustrated by the reference numeral 12 are advantageously existing high-temperature resistant fiber mats of aluminum silicate or aluminum oxide used in the prior art. These serve above all the mechanical damping and the protection of the external insulation against glazing and thermal radiation of the inner tube. Although the insulating effect is rather low, this expansions of the insulating composite are compensated and thus compensate movements or displacements of the gas guide tube with respect to the half-shells.
  • next layer 14 of vacuum-formed ceramic-based molded parts such as half shells or pipe shells, as these are well known in the prior art.
  • any type of high-temperature insulating materials can be used.
  • the molded parts can be laid in one or more layers, for example 2 or 3 layers, but preferably at least 2 layers. This allows a joint offset or staggered assembly and / or the use of sealing strips, which significantly reduces the risk of flowing through the insulation.
  • the maximum thickness of the molded parts is often limited in manufacturing by fading during firing, so that the desired total thickness for the necessary insulation effect can be achieved by using several superimposed shells.
  • a 2-layer insulation with ceramic fiber moldings 14 and a sealing strip 16 is shown.
  • a centering of the inner tube is made possible by means of the molded parts.
  • the individual layers are placed inside each other.
  • Another layer of filling compound 22 is mainly used for the purpose of assembly.
  • materials for example, high-temperature resistant plastic repair ceramic materials for ceramic fiber applications can be used.
  • microporous insulating materials 26 The largest insulation effect in Dämmverbund is achieved by means of microporous insulating materials 26.
  • materials with low thermal conductivity such as inorganic silicatic substances based on highly dispersed silicic acid are preferably used.
  • a useful material for the invention may for example consist of 80% S1O2, 15% SiC and impurities.
  • the insulation materials are in prefabricated shells, half shells, pipe shells, casings, Dämmplattten or other moldings.
  • the molded parts can be single-layered or multi-layered, e.g. Be laid 2- or 3-ply, but preferably at least 2-ply. This allows a joint offset or staggered assembly and / or the use of sealing strips, which significantly reduces the risk of flowing through the insulation.
  • the individual layers of the microporous insulation are preferably glued together.
  • the connection to the metallic outer tube 6 can also be carried out by means of gluing.
  • the pressure-bearing metallic tube 2 (which may be made of steel or stainless steel, for example) implements the pressure-tight closure to the outside. Due to the low temperature, low-temperature-resistant metallic materials can be used. To avoid condensation on the inside of the outer tube, additional insulation can be provided from the outside. This is not shown.
  • Reference numeral 28 denotes a flange which is disposed on the outer tubular body 2.
  • Fig. 2 an embodiment of the invention, the segmental design of the inner tube is shown, wherein the plug connection is realized via a cone segment.
  • the segment is conical.
  • the entire pipe segment is frusto-conical.
  • a step which is then introduced into another segment.
  • the inner tubular body widens in its cross section by only 4 mm, which corresponds approximately to the thickness of the inner tubular body 4.
  • the segment length is 896 mm
  • the cross-section of the inner tubular body is considered to be constant and hence favorable in terms of flow.
  • two successive segments in the longitudinal direction of the segments overlap in a range between 20mm and 200mm, preferably a range of 20mm and 150mm, preferably between 30mm and 100mm and more preferably between 40mm and 60mm, respectively in relation to the segment length of 896mm, ie for shorter or longer segments the overlap is correspondingly smaller or larger.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention, from which also the butting assembly of the sealing material 14 and the microporous sealing material 26 can be seen.
  • Reference symbol L denotes a longitudinal direction of the pipeline device which also corresponds to the flow direction of a medium flowing through the pipeline device.
  • the reference symbol R denotes a radial direction, in which the individual thicknesses indicated above are defined.
  • the first layer of the insulating material and any sealing strips with the outer tube ie the outer tubular body 2 is glued.
  • Each additional layer of insulating material and any other sealing strips is then glued to the already glued layer.
  • the unit of outer tube 2 and the glued Th insulating material 26 is lowered over the fixed unit with fixing aids, preferably with winding film, fixed inner tubular body 4, fiber mats 12 and sealing material 14.
  • the centering 8 is fixed to the flange of the outer tube 6 by means of clamping means, such as clamps or screw 10.
  • a centering aid 9 is fixed to the opposite flange with the outer tube also by means of clamping means 10.
  • the centering serve the purpose of transport and / or installation of the pipe in the proposed pipeline network.
  • the gap between the microporous sealing material 26 and the sealing material 14 is filled with prior art filling material 22 (e.g., ceramic restoration compounds) in at least one operation.
  • the gap is split in two passes, e.g. advantageously filled in the form of a strip filling. In two or more operations thus drying of the filler is possible.
  • T-shaped piping can be isolated. Accordingly, the inner tube is subdivided into a T-shaped section 4a and at least three straight tube sections 4b. Two pipe sections 4b of the inner tube are inserted into each other with the two axial ends of the T-shaped inner tube 4a and encased with the fiber mats 12.
  • the pipe section thus mounted is placed and centered perpendicular to the centering aid 8 located in the first assembly step.
  • the sealing material 14 is preferably placed in the form of half-shells around the longitudinal tube sides.
  • the T-shaped metallic outer tube 2 a with the microporous sealing material 26 is laid with a staggered offset and any necessary sealing strips are laid.
  • the metallic outer tube 2a with the assembled microporous sealing material 26 is placed over the inner tube, fixed with the centering 8 by means of the clamping means 10 and linked to another centering 9 and also fixed with clamping means 10.
  • the filling of the gap between the sealing material 14 and the microporous sealing material 22 with filling compound preferably takes place in at least one operation.
  • the gap is filled in two operations, for example, advantageously in the form of a strip filling. In two or more operations is thus drying of the Filler possible.
  • the T-piece is folded over, so that the inner tube 1 b can be inserted into the T-piece inner tube part 6a.
  • the sheathing of quasi free-standing inner tube 6b with the fiber mats 2 the insertion of the sealing material 14 and possibly mounting the sealing strips (not shown in Fig. 4), center and fix the inner tube with the centering aid 1 1 and filling the remaining gap with the filling compound 22nd

Abstract

The invention relates to a pipeline device (1) for conducting fluid media, comprising a first outer tubular element (2), which is not permeable to the flowable medium and is suited and designed to maintain a pressure applied by the flowable medium, and a second tubular element (4), which is arranged within the first tubular element (2), is used to conduct the gaseous medium, and consists at least partly of a porous material. According to the invention, an insulating medium (12, 14) is arranged at least in some sections between the first tubular element (2) and the second tubular element (4), and the second tubular element (4) is made at least partly of a fiber-reinforced material which contains ceramic.

Description

Rohrleitung für Heißgase und Verfahren zu deren Herstellung  Pipeline for hot gases and process for their production
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rohrleitung und insbesondere eine Rohrleitung zum Führen von heißen fließfähigen Medien wie insbesondere von Heißgasen. Daneben bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Rohrleitung Derartige Rohrleitungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und finden beispielsweise in Kraftwerken, Verbrennungsanlagen und dergleichen Anwendung. Bei diesen Anwendungen ist es oftmals erforderlich, heiße Gase und/oder heiße Flüssigkeiten bzw. Dämpfe zu transportieren und dabei gleichwohl eine zufriedenstellende Isolierung zu erreichen. Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Isolierkonzepte für die Gasführung in Hochtemperaturanwendungen bekannt. Die am längsten genutzten Systeme sind innen isolierte ausgemauerte Rohrleitungen mit feuerfesten und wärmedämmenden Steinen. Nachteilig ist hierbei vor allem das Problem der Rissbildung in der Ausmauerung aufgrund von Temperaturwechseln bei z.B. An- und Abfahrvorgängen. Dies birgt eine erhebliche Gefahr für Anwen- düngen, die besonders sensitiv gegenüber Partikelbeladungen im Gasstrom sind, z.B. für den Betrieb von Turbinen. Des Weiteren erweist sich bei diesem Konzept der Einbau von Kompensatoren schwierig bzw. es erfordert aufwendige konstruktive Maßnahmen um Rohrspannungen auszugleichen, z.B. in Form von Lyra-Bögen. Auch ist ein erhöhter Wartungsaufwand durch Abplatzungen und Risse in der Ausmauerung in Kauf zu nehmen. The present invention relates to a pipeline, and more particularly to a pipeline for carrying hot flowable media, particularly hot gases. In addition, the invention relates to a method for producing such a pipeline Such pipelines are known from the prior art and are used for example in power plants, incinerators and the like. In these applications, it is often necessary to transport hot gases and / or hot liquids or vapors while still achieving satisfactory insulation. Numerous insulating concepts for gas conduction in high-temperature applications are known from the prior art. The longest-used systems are internally insulated bricked pipes with refractory and thermal insulating stones. The disadvantage here is mainly the problem of cracking in the lining due to temperature changes at e.g. Approach and departure. This poses a considerable risk for uses which are particularly sensitive to particle loadings in the gas stream, e.g. for the operation of turbines. Furthermore, in this concept, the installation of compensators proves difficult or it requires complex constructive measures to compensate for pipe stresses, e.g. in the form of lyra bows. Also, an increased maintenance through chipping and cracks in the lining is to be accepted.
Als bessere Alternative bieten sich innenisolierte Rohrleitungen mit einem metallischen Inli- ner aus Inconel oder Hastelloy an. Hierbei werden die Materialien aber oftmals nahe an der Material-Belastungsgrenze betrieben, so dass, um die Festigkeit zu gewährleisten, hohe Wandstärken erforderlich sind, welches mit hohen Kosten verbunden ist. Durch die erforderliche Halterung des Innenrohres zum Außenrohr besteht die Gefahr von Wärmebrückenbildung. Als besonders nachteilig erweist sich auch die ungenügende Formstabilität bei schnel- lern Druckabfall. A better alternative is to use internally insulated pipelines with a metallic Inliner made of Inconel or Hastelloy. However, the materials are often close to the Operated material load limit, so that in order to ensure the strength, high wall thicknesses are required, which is associated with high costs. Due to the required mounting of the inner tube to the outer tube there is a risk of thermal bridge formation. Also particularly disadvantageous proves to be the insufficient dimensional stability with fast pressure drop.
Mit der Entwicklung neuer Werkstoffe und entsprechender Fertigungsverfahren sind Isolierkonzepte entwickelt worden, welche die Nachteile der herkömmlichen Konzepte versuchten aufheben. Keramiken zeichnen sich beispielsweise durch ihre hervorragende mechanische Festigkeit und Beanspruchbarkeit selbst bei hohen Temperaturen aus. Sie sind überaus verschleißfest und zeigen hervorragende Gleiteigenschaften. Auch weisen sie eine hervorragende Hitzebeständigkeit auf und sind besonders widerstandsfähig gegenüber Säuren und anderer chemischer oder chemo-elektrischer Angriffe sowie gegen Korrosion und sind dadurch in vielen Bereichen einsetzbar. With the development of new materials and corresponding manufacturing methods insulating concepts have been developed that overrun the disadvantages of conventional concepts. Ceramics are distinguished, for example, by their excellent mechanical strength and strength even at high temperatures. They are extremely wear-resistant and show excellent sliding properties. They also have excellent heat resistance and are particularly resistant to acids and other chemical or chemo-electric attacks as well as to corrosion and can therefore be used in many areas.
Bekannt sind vor allem innenisolierte Rohrleitungen mit keramischen Inliner und druckhaltendem metallischem Außenrohr, Allerdings sind keine Standardlösungen verfügbar. Eine Herausforderung bei diesem Konzept stellt das Verbindungssystem zwischen den Keramikrohren dar, welches oftmals aufwändige Konstruktionen erfordert. Hierbei besteht eine erhebliche Gefahr, dass in den Spalten zwischen den Übergängen und zwischen der Innenisolierung und der äußeren Wandung eine Gasströmung auftritt, insbesondere bei größeren Druckgradienten im strömenden Gas. Diese setzen die Isolierwirkung in häufig nicht kontrollierbarer Weise stark herab, so dass lokal sehr hohe Temperaturen auftreten können. Weiterhin besteht erhebliche Rissgefahr bei hohen Temperaturdifferenzen zwischen Strö- mungsraum und Außenraum. Above all, internally insulated pipelines with ceramic inliner and pressure-retaining metallic outer pipe are known. However, no standard solutions are available. A challenge in this concept is the connection system between the ceramic pipes, which often requires complex constructions. In this case, there is a considerable risk that a gas flow occurs in the gaps between the transitions and between the inner insulation and the outer wall, in particular with larger pressure gradients in the flowing gas. These greatly reduce the insulating effect in a manner that is often uncontrollable, so that locally very high temperatures can occur. Furthermore, there is a considerable risk of cracking with high temperature differences between the flow space and the exterior.
Die EP 96791 A1 beschreibt eine Isolierung mit innerem nicht druckdichten Rohr für Gasführung aus einer hitzebeständigen Keramik, einem äußeren metallischen Druckhalterohr sowie einer aus mehreren Schüsseln aufgebauten Isolierschicht aus einem mineralischen Isolier- stoff. Zur Vermeidung von einer Gasströmung in die Isolierung sind zusätzliche Dichtelemente aus mineralischen Fasern vorgesehen. Die DE3144857 beschreibt eine Möglichkeit um das keramische Innenrohr koaxial zu fixieren, so dass die relative Lage der beiden Rohre zueinander erhalten bleibt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Isolierung für unter Druck stehende und mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten strömende Gase bei Betriebstemperaturen bis zu 1200°C bereit zu stellen. Eine weitere zugrundeliegende Aufgabe ist die Bereitstellung einer Isolierung welche gegenüber gasseitigen Druckwechseln stabil ist. Ferner soll eine besonders abriebfeste Isolierung vorgestellt werden, durch welche keine zusätzlichen Staubund Partikelfrachten in das Gas eingebracht werden. EP 96791 A1 describes an insulation with inner non-pressure-tight tube for gas conduction made of a heat-resistant ceramic, an outer metallic pressure tube and a built-up of several bowls insulating layer of a mineral insulating material. To avoid gas flow into the insulation, additional sealing elements of mineral fibers are provided. DE3144857 describes a possibility to fix the ceramic inner tube coaxially, so that the relative position of the two tubes is maintained to each other. The present invention has for its object to provide insulation for pressurized and flowing at high flow rates gases at operating temperatures up to 1200 ° C. Another underlying object is to provide insulation which is stable to gas side pressure changes. Furthermore, a particularly abrasion-resistant insulation is to be presented by which no additional Staubund particle loads are introduced into the gas.
Anwendungsgebiete der Erfindung liegen u.a. in Gasführungen für Kernenergieanlagen mit gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren, in Heißwindleitungen für bspw. indirekt befeuerte Gasturbinen, für solarthermische Kraftwerke oder Rauchgasleitungen von Brennkammern oder Öfen. Areas of application of the invention are i.a. in gas ducts for nuclear power plants with gas-cooled high-temperature reactors, in hot blast lines for, for example, indirectly fired gas turbines, for solar thermal power plants or flue gas ducts of combustion chambers or furnaces.
Die vorgenannten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegen- stand der Unteransprüche. The above objects are achieved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are the subject matter of the subclaims.
Eine erfindungsgemäße Rohrleitungseinrichtung zum Leiten von fließfähigen Medien weist einen äußeren ersten rohrförmigen Körper auf der undurchlässig für das fließfähige Medium ist und geeignet und bestimmt ist, einem durch das fließfähige Medium aufgebrachten Druck standzuhalten. Daneben weist die Rohrleitungseinrichtung einen innerhalb des ersten rohrförmigen Körpers angeordneten zweiten rohrförmigen Körper auf, welcher zur Führung des gasförmigen und/oder fließförmigen Mediums dient und welcher zumindest abschnittsweise aus einem porösen Material besteht. Erfindungsgemäß ist zwischen dem ersten rohrförmigen Körper und dem zweiten rohrförmigen Körper wenigstens abschnittsweise ein Isoliermedium angeordnet ist und der zweite rohrförmige Körper ist wenigstens teilweise aus einem faserverstärktem und Keramik enthaltenden Material gefertigt. Unter einem Isoliermedium wird insbesondere ein Medium verstanden, welches der thermischen Isolierung dient. A piping device according to the invention for conducting flowable media has an outer first tubular body which is impermeable to the flowable medium and is suitable and intended to withstand a pressure applied by the flowable medium. In addition, the pipeline device has a second tubular body arranged within the first tubular body, which serves to guide the gaseous and / or flowable medium and which at least partially consists of a porous material. According to the invention, an insulating medium is at least partially disposed between the first tubular body and the second tubular body, and the second tubular body is at least partially made of a fiber-reinforced and ceramic-containing material. An insulating medium is understood in particular to mean a medium which serves for thermal insulation.
Vorteilhaft ist damit der äußere rohrförmige Körper aus einem Material gefertigt und/oder mit einer Wanddicke versehen, die geeignet und dazu bestimmt ist, dem durch das fließfähige Medium aufgebrachten Druck standzuhalten und dies insbesondere auch unter Berücksichtigung einer hohen Temperatur des fließfähigen Mediums. Vorteilhaft umgibt der äußere rohr- förmige Körper den inneren rohrförmigen Körper in einer Flussrichtung des fließfähigen Mediums umgebenden Richtung vollständig. Bei der Rohrleitungseinrichtung kann es sich jedoch auch um ein Abzweigungsstück handeln, wie etwa ein T-Stück oder ein Hosenstück. Bevorzugt ist die Rohrleitung derart ausgestaltet, dass sie Temperaturen des fließfähigen Mediums standhält, welche höher sind als 200°C, bevorzugt höher als 400°C, bevorzugt höher als 600°C, bevorzugt höher als 800°C und bevorzugt höher als 1000°C. Advantageously, the outer tubular body is made of a material and / or provided with a wall thickness which is suitable and intended to withstand the pressure applied by the flowable medium and this in particular also taking into account a high temperature of the flowable medium. Advantageously, the outer tube surrounds shaped bodies completely surround the inner tubular body in a direction surrounding a flow direction of the flowable medium. However, the piping means may be a branch piece such as a tee or a trouser piece. Preferably, the pipeline is designed such that it withstands temperatures of the flowable medium which are higher than 200 ° C, preferably higher than 400 ° C, preferably higher than 600 ° C, preferably higher than 800 ° C and preferably higher than 1000 ° C ,
Als nachteilig erweist sich bei keramischen Werkstoffen die hohe Sprödigkeit, was gerade auch bei sicherheitsrelevanten Anwendungen im Hochtemperaturbereich kritisch ist. Aus diesem Grund wurde versucht, solche Materialien mit ausreichender Zähigkeit bereitzustellen. Eine solche Möglichkeit stellen keramische Faserverbundwerkstoffe dar. Ebenso wie klassische Keramiken weisen diese hervorragende mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen, eine exzellente Hitzebeständigkeit sowie eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Säuren oder anderer chemischer oder chemo-elektrischer Angriffe und Korrosion auf. The high brittleness proves to be disadvantageous in ceramic materials, which is critical even in safety-relevant applications in the high-temperature range. For this reason, it has been attempted to provide such materials with sufficient toughness. Such a possibility is ceramic fiber composites. Like classical ceramics, these have excellent high temperature mechanical properties, excellent heat resistance, and resistance to acids or other chemical or chemoelectrical attack and corrosion.
Die hier beschriebenen Keramischen Faserverbundwerkstoffe bestehen vorteilhaft aus keramischen Fasern die in eine -bevorzugt ebenfalls keramische - Matrix eingebettet sind. Derzeitig verwendete Fasern bzw. Gewebe sind beispielsweise unter dem Markennamen Nextel® bekannt. The ceramic fiber composite materials described here are advantageously made of ceramic fibers which are embedded in a - preferably also ceramic - matrix. Currently used fibers or fabrics are known, for example, under the brand name Nextel®.
Der vorliegenden Erfindung nach wird die zugrundlegende Aufgabe derart gelöst, dass die Isolierung mehrschichtig ist und bevorzugt mit Lagen verschiedenartiger Isoliermaterialen und Funktionen aufgebaut ist. Die Rohrleitungsisolierung weist ein inneres, - bevorzugt im wesentlichen nicht druckdichtes - Rohr mit erosionsstabiler Oberfläche für die Gasführung aus einem Keramikmaterial oder Keramik enthaltendem Material, besonders bevorzugt jedoch aus einem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff auf welches bevorzugt in einzelnen Segmenten aufgebaut ist, welche besonders bevorzugt zusammensteckbar ausgeführt sind, wobei das Innenrohr zumindest teilweise porös ist. Des Weiteren weist die Isolierung bevorzugt ein äußeres metallisches, den Druckeinschluss übernehmendes Mantelrohr auf. Zwischen dem Gasführungsrohr und dem drucktragenden Außenrohr ist vorteilhaft wenigstens eine Lage und sind besonders vorteilhaft verschiedene Lagen Isoliermaterial angebracht, welche aus verschiedenartigen Materialien oder Material- kombinationen bestehen können und welche besonders bevorzugt zumindest teilweise porös sind. According to the present invention, the underlying object is achieved such that the insulation is multi-layered and is preferably constructed with layers of various insulating materials and functions. The pipe insulation has an inner, preferably substantially non-pressure-tight, pipe with an erosion-resistant surface for guiding gas from a ceramic material or ceramic-containing material, but more preferably from an oxide-ceramic fiber composite material which is preferably constructed in individual segments, which are particularly preferably designed to be plugged together wherein the inner tube is at least partially porous. Furthermore, the insulation preferably has an outer metallic jacket which takes over the pressure inclusion. Between the gas guide tube and the pressure-bearing outer tube is advantageous at least one layer and are particularly advantageous various layers of insulating material attached, which consist of various materials or material combinations can exist and which are particularly preferably at least partially porous.
Dabei ist es möglich, dass die einzelnen Lagen zumindest teilweise aus vorgefertigten Form- teilen wie z.B. Schalen, Halbschalen, Rohrschalen oder Hüllen bestehen. Bevorzugt werden die einzelnen Teile derart miteinander verlegt, dass eine Leckageströmung vermieden wird. So ist beispielsweise ein stoßversetzter Zusammenbau denkbar. Es ist möglich, dass einzelne oder auch mehrere Lagen beispielsweise als Matte ausgebildet sein können. Aufgrund der überwiegend porösen Struktur und des stoßversetzten Zusammenbaus wird die Gefahr von Gasströmungen in dem Isolierungsverbund minimiert, so dass diese auch bei Druckwechselbeanspruchungen genutzt werden kann. It is possible that the individual layers at least partially from prefabricated molded parts such. Shells, half-shells, pipe shells or casings exist. Preferably, the individual parts are laid in such a way that a leakage flow is avoided. For example, a staggered assembly is conceivable. It is possible that individual or multiple layers may be formed, for example, as a mat. Due to the predominantly porous structure and the staggered assembly, the risk of gas flows in the insulation composite is minimized, so that it can be used even with pressure cycling.
Vorteilhaft dient die hier beschriebene Rohrleitungseinrichtung zum Leiten von Gasen bzw. Dämpfen und insbesondere zum Leiten von heißen Medien. Denkbar wäre auch (ggfs. mit weiteren Modifikationen eine Anwendung zum Leiten von Flüssigkeiten. Advantageously, the piping device described here is used for conducting gases or vapors and in particular for conducting hot media. It would also be conceivable (if necessary, with further modifications, an application for conducting liquids.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der erste rohrförmige Körper aus einem metallischen Material gefertigt. Auf diese Weise kann insbesondere auch eine hohe Druckbeständigkeit erreicht werden. In a further advantageous embodiment, the first tubular body is made of a metallic material. In this way, in particular a high pressure resistance can be achieved.
Vorteilhaft liegt eine Porosität des Materials des zweiten rohrförmigen Körpers zwischen 10% und 40%, bevorzugt zwischen 25% und 35% und besonders bevorzugt zwischen 28% und 32%. Die Porosität ist eine dimensionslose Messgröße und stellt das Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen eines Stoffes oder Stoffgemisches dar. Sie dient als klas- sifizierendes Maß für die tatsächlich vorliegenden Hohlräume. Advantageously, a porosity of the material of the second tubular body is between 10% and 40%, preferably between 25% and 35% and particularly preferably between 28% and 32%. The porosity is a dimensionless measurand and represents the ratio of void volume to total volume of a substance or mixture of substances. It serves as a classifying measure for the actually existing cavities.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt eine Dicke des zweiten rohrförmigen Körpers zwischen 1 mm und 15mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 10mm und besonders bevorzugt zwischen 1 mm und 5mm. Da es sich bei dem Innenrohr um kein Drucktragendes Bauteil handelt, kann die Auslegung nach anderen Gesichtspunkten geschehen. In a further advantageous embodiment, a thickness of the second tubular body is between 1 mm and 15 mm, preferably between 1 mm and 10 mm and particularly preferably between 1 mm and 5 mm. Since the inner tube is not a pressure-bearing component, the design can be made according to other aspects.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Faseranteil des Keramik enthaltenden Werkstoffes in einer Matrix angeordnet. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt der Faseranteil des keramikähnlichen Werkstoffes in der Matrix zwischen 25% und 50%, besonders bevorzugt zwischen 30% und 45% und besonders bevorzugt zwischen 35% und 40%. In a further advantageous embodiment, the fiber content of the ceramic-containing material is arranged in a matrix. In a further advantageous embodiment, the fiber content of the ceramic-like material in the matrix is between 25% and 50%, more preferably between 30% and 45%, and most preferably between 35% and 40%.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Material der Fasern des faserver- stärkten Materials aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, welche Aluminiumsilikatfasern, Mullitfasern, AI2O3 - Fasern, S1O2 -Fasern, AI2O3 - S1O2 - Fasern, SiC-Fasern, SiBNC - Fasern, SiCN-Fasern, Si3N4-Fasern und ZrC>2-Fasern Kombinationen hieraus und dergleichen enthält. Daneben können vorteilhaft auch Nextel-Fasern der Firma 3M verwendet werden In another advantageous embodiment, a material of the fibers of the fiber-reinforced material is selected from a group of materials comprising aluminum silicate fibers, mullite fibers, Al 2 O 3 fibers, SiO 2 fibers, Al 2 O 3 -SiO 2 fibers, SiC fibers, SiBNC fibers, SiCN fibers, Si 3 N 4 fibers and ZrC> 2-fibers combinations thereof and the like. In addition, it is also advantageous to use Nextel fibers from 3M
Das Material der Matrix ist bevorzugt aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt, welche Aluminasilikate, Mullit, Al203, YSZ, S1O2, SiC, Si3N4, Zr02 und das System Al203-Si02-Zr02 enthält. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden oxidkeramische Faserverbundwerkstoffe verwendet, welche vorteilhaft auf Geweben aus Endlosfasern aus dem System AI2O3- S1O2 und einer Matrix aus dem System Al203-Si02-ZrC>2 basieren, wobei besonders bevorzugt Fasern der Firma 3M™ mit dem Markennamen Nextel™ 610 verwendet werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der zweite rohrförmige Körper segmentiert. The material of the matrix is preferably selected from a group of materials containing aluminasilicates, mullite, Al 2 O 3 , YSZ, SiO 2, SiC, Si 3 N 4 , ZrO 2 and the system Al 2 O 3 -SiO 2 -ZrO 2 . In a particularly preferred embodiment, use is made of oxide-ceramic fiber composites which are advantageously based on continuous filament fabrics of the Al2O3-S1O2 system and a matrix of the Al203-SiO2-ZrC> 2 system, more preferably 3M ™ fibers with the Nextel ™ brand name 610 can be used. In a further advantageous embodiment, the second tubular body is segmented.
Wie oben erwähnt kann bei derartigen Rohren die Gefahr von Rissbildungen auftreten. So wäre es denkbar, dass mehrere ineinander gesteckte Rohrsegmente vorgesehen sind und/oder ein Übergang zwischen diesen Segmenten stufenförmig oder kegelsegmentförmig ist. As mentioned above, in such pipes, the risk of cracking occur. So it would be conceivable that a plurality of nested tube segments are provided and / or a transition between these segments is step-shaped or cone-segment-shaped.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind an einem Außenumfang des zweiten rohrförmigen Körpers flächige Körper angeordnet, insbesondere Fasermatten oder andere Dämmstoffe. Unter flächigen Körpern werden Körper verstanden, welche sich in zwei zueinander senkrechte Richtungen in einer vorgegebenen Länge erstrecken und in einer hierzu senkrechten Richtung in einer erheblich geringeren Länge. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Fasermatten aus Aluminiumsilikat und/oder Aluminiumoxid. Auf diese Weise kann eine flexible Lagerung des zweiten rohrförmigen Körpers erreicht werden. Dabei ist es mög- lieh, dass diese flächigen Körper unmittelbar an einen Außenumfang des zweiten rohrförmi- gen Körpers angelegt sind. Vorteilhaft liegt eine Dicke der sich aus diesen flächigen Körpern ergebenden Schicht zwischen 1 mm und 40mm, bevorzugt zwischen 5mm und 25mm und besonders bevorzugt zwischen 5mm und 15mm. In a further advantageous embodiment, flat bodies are arranged on an outer circumference of the second tubular body, in particular fiber mats or other insulating materials. By flat bodies are understood body which extend in two mutually perpendicular directions in a predetermined length and in a direction perpendicular thereto in a much shorter length. Preferably, these are fiber mats of aluminum silicate and / or alumina. In this way, a flexible mounting of the second tubular body can be achieved. It is possible lend that these flat bodies are applied directly to an outer circumference of the second tubular body. Advantageously, a thickness of the layer resulting from these flat bodies is between 1 mm and 40 mm, preferably between 5 mm and 25 mm and particularly preferably between 5 mm and 15 mm.
Um diese flächigen Körper ist, wie oben erwähnt, bevorzugt ein Isolierkörper angeordnet, der beispielsweise aus Halbschalen und/oder speziell zugeschnittenen und geformten Platten gebildet sein kann. So kann hier beispielsweise eine Isolierung aus Keramikfaserformteilen vorgesehen sein. Beispielsweise könnte es sich hier um vakuumgeformte Haibschalenkörper handeln. Eine Dicke dieser Isolierung kann dabei bevorzugt zwischen 10mm und 400mm, bevorzugt zwischen 20mm und 300mm, bevorzugt zwischen 40mm und 200mm liegen. Die hier angegeben Dicken sind hier jeweils in einer radialen Richtung definiert, d.h. in einer Richtung, welche zu einer Strömungsrichtung des fließfähigen Mediums senkrecht steht. Zwischen diesem Isolierkörper und dem äußeren rohrförmigen Körper kann sich ein weiterer flächiger Körper, bevorzugt aus einem keramikenthaltenden Material, befinden, der dabei wiederum vollständig den inneren rohrförmigen Körper umgeben kann. Dieser flächige Körper weist dabei bevorzugt eine Dicke auf, die zwischen 1 mm und 50mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 30mm und besonders bevorzugt zwischen 1 mm und 15mm liegt. As mentioned above, an insulating body, which can be formed, for example, from half-shells and / or specially cut and shaped plates, is preferably arranged around these flat bodies. Thus, for example, an insulation made of ceramic fiber molded parts can be provided here. For example, these could be vacuum-formed shark shell bodies. A thickness of this insulation may preferably be between 10 mm and 400 mm, preferably between 20 mm and 300 mm, preferably between 40 mm and 200 mm. The thicknesses given here are defined here in each case in a radial direction, i. in a direction which is perpendicular to a flow direction of the flowable medium. Between this insulating body and the outer tubular body, there may be another planar body, preferably of a ceramic-containing material, which in turn may completely surround the inner tubular body. This flat body preferably has a thickness of between 1 mm and 50 mm, preferably between 1 mm and 30 mm and particularly preferably between 1 mm and 15 mm.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem inneren rohrförmigen Körper und dem äußeren rohrförmigen Körper und besonders bevorzugt zwischen dem weiteren flächigen Körper und dem äußeren rohrförmigen Körper ein weiteres Dämmelement angeordnet. Bevorzugt handelt es sich bei diesem Dämmelement um eine mikroporöse Dämmung. Diese mikroporöse Dämmung kann dabei wieder in Schalen wie z.B. halbscha- lenartig aufgebaut sein. Auch wäre es denkbar, dass zwei derartige Dämmelemente in der radialen Richtung der Rohrleitungseinrichtung übereinander angeordnet sind. Vorzugsweise weist wenigstens eines dieser Elemente eine Dicke auf, die zwischen 10mm und 300mm, bevorzugt zwischen 20mm und 200m und besonders bevorzugt zwischen 20mm und 100mm liegt. In a further preferred embodiment, a further insulating element is arranged between the inner tubular body and the outer tubular body, and more preferably between the further planar body and the outer tubular body. This insulating element is preferably a microporous insulation. This microporous insulation can in this case again in shells such. be constructed like a shell. It would also be conceivable that two such insulating elements are arranged one above the other in the radial direction of the pipeline device. Preferably, at least one of these elements has a thickness which is between 10 mm and 300 mm, preferably between 20 mm and 200 m and particularly preferably between 20 mm and 100 mm.
So kann bei einer besonderen Ausführungsform das innere Gasführungsrohr, d.h. der zweite rohrförmige Körper mit flexiblen Fasermatten, Faserplatten, Wolle, Filz, Fasermodulen oder anderweitigem flexibel verlegbarem Dämmstoff isoliert sein, durch welche kleine Bewegun- gen des Innenrohres aufgenommen werden können, wodurch eine flexible Lagerung ermöglicht wird. Insbesondere sind hochtemperaturbeständige Materialien einzusetzen. In einer weiteren Ausführungsform können diese Fasermatten auch in einer anderen Lage des Isolierverbundes verlegt werden. Thus, in a particular embodiment, the inner gas guide tube, ie the second tubular body may be insulated with flexible fiber mats, fiberboard, wool, felt, fiber modules or other flexibly applicable insulating material, through which small movements. conditions of the inner tube can be accommodated, whereby a flexible storage is possible. In particular, high temperature resistant materials are used. In a further embodiment, these fiber mats can also be laid in a different position of the insulating composite.
Aufgrund des mehrschichtigen Aufbaus der Isolierung muss im Rohrleitungsnetz nur die thermische Dehnung des Außenrohres kompensiert werden. Da die Temperatur des Mantelrohres vorteilhaft auf einem sehr geringen Niveau ist, kann somit bevorzugt auf aufwendige Kompensationsmaßnahmen verzichtet werden. Due to the multi-layered construction of the insulation, only the thermal expansion of the outer pipe in the pipeline network has to be compensated. Since the temperature of the jacket tube is advantageously at a very low level, can therefore be dispensed with complex compensation measures preferably.
Vorteilhaft kann das Außenrohr zur Verhinderung von Kondensation zusätzlich außen isoliert werden. Advantageously, the outer tube to prevent condensation can be additionally isolated outside.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zur Kraft-Wärme -Erzeugung mit wenigstens einer Turbine und wenigstens einer Rohrleitungseinrichtung der oben beschriebenen Art gerichtet. Vorzugsweise ist die Rohrleitungseinrichtung in einer Strömungsrichtung eines der Turbine zuzuführenden Mediums stromaufwärts bezüglich der Turbine angeordnet. The present invention is further directed to a cogeneration apparatus having at least one turbine and at least one piping device of the type described above. Preferably, the piping means is disposed in a flow direction of a medium to be supplied to the turbine upstream of the turbine.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf die Verwendung eines rohrförmigen Körpers der oben beschriebenen Art für eine Vorrichtung zur Kraft-Wärme-Erzeugung gerichtet. The present invention is further directed to the use of a tubular body of the type described above for a cogeneration device.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrleitungseinrichtung gerichtet. Dabei wird in einem ersten Schritt ein innerer rohrförmiger Körper zur Verfügung gestellt. In einem weiteren optionalen Verfahrensschritt erfolgt ein Anbringen von Dämmmaterial z.B. von Fasermatten an dem inneren rohrförmigen Körper. Weiterhin wird ein Dichtungsmaterial um einen Außenumfang dieses inneren rohrförmigen Körpers (insbesondere in Form einer Ummantelung) angebracht. Schließlich wird der mit dem Dichtungsmaterial versehene innere rohrförmige Körper in einem äußeren rohrförmigen Körper montiert. Bevorzugt handelt es sich bei dem äußeren rohrförmigen Körper um einen druckfesten Körper und besonders bevorzugt um einen metallischen Körper. Bei dem inneren rohrförmigen Körper handelt es sich insbesondere um einen keramischen Körper bzw. einen Körper, der ein Keramikmaterial enthält. Bei einem bevorzugten Verfahren wird der innere rohrförmige Körper zentriert. Hierzu wird besonders bevorzugt eine Zentrierhilfe (beispielsweise in Form einer Zentrierplattform) verwendet und besonders eine Zentrierhilfe die aus einem weicheren Material besteht als das Material des rohrförmigen Körpers bzw. Innenrohrs. So kann diese Zentrierhilfe beispielswei- se aus Holz oder Kunststoff hergestellt sein. The present invention is further directed to a method of manufacturing a piping device. In this case, an inner tubular body is provided in a first step. In a further optional method step, an attachment of insulating material, for example, of fiber mats to the inner tubular body takes place. Furthermore, a sealing material is applied around an outer periphery of this inner tubular body (in particular in the form of a jacket). Finally, the inner tubular body provided with the sealing material is mounted in an outer tubular body. Preferably, the outer tubular body is a pressure-resistant body, and more preferably a metallic body. In particular, the inner tubular body is a ceramic body containing a ceramic material. In a preferred method, the inner tubular body is centered. For this purpose, a centering aid (for example in the form of a centering platform) is particularly preferably used, and in particular a centering aid which consists of a softer material than the material of the tubular body or inner tube. For example, this centering aid can be made of wood or plastic.
Bevorzugt wird nach dem Anbringen der Fasermatten und/oder nach dem Anbringen des Dichtungsmaterials wenigstens ein und bevorzugt mehrere Dichtleisten angebracht. In einem weiteren optionalen Verfahrensschritt kann die vollständige Einheit zentriert werden. Preferably, after the attachment of the fiber mats and / or after the attachment of the sealing material at least one and preferably a plurality of sealing strips is attached. In a further optional process step, the complete unit can be centered.
Zum Zwecke eines vorübergehenden Fixierens kann eine Wickelfolie und insbesondere eine PE-Wickelfolie angebracht werden. Diese Wickelfolie wird jedoch bevorzugt nur zum Zweck der Montage genutzt. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird ein Dämmmaterial in dem Außenrohr angeordnet und insbesondere eingeklebt. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren erfolgt die Montage des ganzen Körpers in liegender Form. For the purpose of temporary fixing, a wrapping film and in particular a PE wrapping film may be applied. However, this winding film is preferably used only for the purpose of assembly. In a further preferred method, an insulating material is arranged in the outer tube and in particular glued. In a further preferred method, the assembly of the whole body takes place in a lying form.
Dabei kann zunächst eine erste Schicht von Dämmmaterial an dem Außenrohr bzw. dem ersten rohrförmigen Körper angeordnet werden. Auch wäre es denkbar, dass Dichtleisten in dem Außenrohr verklebt werden, daneben können auch weitere Schichten sowie Dichtleisten an dem Außenrohr angeordnet werden. Schließlich erfolgt noch ein Absenken des Außenrohres auf das Innenrohr. In this case, initially a first layer of insulating material can be arranged on the outer tube or the first tubular body. It would also be conceivable that sealing strips are glued in the outer tube, in addition, other layers and sealing strips can be arranged on the outer tube. Finally, there is still a lowering of the outer tube to the inner tube.
Das hier beschriebene Verfahren kann sowohl für geradlinige Rohre angewandt werden als auch (ggfs. in leicht modifizierter und unten genauer beschriebener Form) auf T-förmige Rohre angewandt werden. Ebenfalls sind 90°-Bögen oder Y-Stücke möglich. The method described here can be applied both to rectilinear pipes and (if appropriate in slightly modified form and described in more detail below) to T-shaped pipes. Also, 90 ° bends or Y-pieces are possible.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Figuren. Darin zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung; Further advantages and embodiments will be apparent from the attached figures. 1 shows a cross section of an embodiment of the invention;
Fig. 2 die Segmentbauweise des Gasführungsrohres; Fig. 2 shows the segmental construction of the gas guide tube;
Fig. 3 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels mit Montagehilfen und Fig. 4 einen Längsschnitt eines T-förmigen Ausführungsbeispiels mit Montagehilfen. Fig. 3 is a longitudinal section of an embodiment with mounting aids and Fig. 4 is a longitudinal section of a T-shaped embodiment with mounting aids.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines erfindungsgemäßen rohrförmigen Körpers. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird dem Sinne der Erfindung nach die Gasführung mittels eines innenliegenden Rohres bzw. eines inneren rohrförmigen Körpers 4 realisiert, welches nicht druckdicht ausgeführt ist. Bevorzugt handelt es sich dabei um ein Rohr aus einem keramikähnlichen bzw. Keramik enthaltenden Material, bevorzugt aus einem Rohr aus einem Keramikwerkstoff, besonders bevorzugt aber um einen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff. Oxidkeramiken sind härter, verschleißfester und wärmebeständiger, allerdings auch spröder als Hartmetalle Die Vorteile dieser Materialien liegen in ihrer hohen Härte und der Warmfestigkeit sowie der hohen chemischen und thermischen Beständigkeit. Sie sind hoch korrosionsbeständig auch bei hohen Temperaturen im Einsatzbereich bis > 1000°C. Fig. 1 shows an illustration of a tubular body according to the invention. As shown in Fig. 1, according to the spirit of the invention, the gas flow is realized by means of an inner tube or an inner tubular body 4, which is not carried out pressure-tight. This is preferably a tube made of a ceramic-like or ceramic-containing material, preferably a tube made of a ceramic material, but more preferably an oxide-ceramic fiber composite material. Oxide ceramics are harder, more wear-resistant and heat-resistant, but also more brittle than hard metals. The advantages of these materials are their high hardness and heat resistance as well as their high chemical and thermal resistance. They are highly resistant to corrosion even at high temperatures in the operating range up to> 1000 ° C.
Hierdurch wird ein Rohr für besonders hohe Temperaturen und ein besonders elastisches und dadurch auch besonders temperaturwechselbeständiges Rohr geschaffen. Um Wärmeausdehnungen auszugleichen wird das Rohr vorteilhaft in einzelne Segmente bzw. Rohrabschnitte unterteilt, welche besonders bevorzugt zusammensteckbar bzw. mit Steckverbindungen oder Schiebesystem ausgeführt sind. Der Übergang zwischen den Abschnitten kann stufenförmig und/oder (bevorzugt) als Kegelsegment ausgebildet sein. Dabei ist es vorteil- haft, dass jeweils ein Rohrsegmentende über die Gesamtlänge herausragt, so dass dieses in das Innenrohr des nächsten Rohres eingepasst werden kann. Vorteilhaft handelt es sich bei dem Innenrohr um ein im Wesentlichen poröses Rohr. As a result, a tube for particularly high temperatures and a particularly elastic and thus also particularly temperature change resistant tube is created. To compensate for thermal expansion, the tube is advantageously divided into individual segments or pipe sections, which are particularly preferably plugged together or designed with connectors or sliding system. The transition between the sections may be formed stepwise and / or (preferably) as a cone segment. It is advantageous that in each case a pipe segment end protrudes over the entire length, so that it can be fitted into the inner tube of the next tube. Advantageously, the inner tube is a substantially porous tube.
Mit dem Bezugszeichen 12 dargestellt werden vorteilhaft vorhandene hochtemperaturbe- ständige Fasermatten aus Aluminiumsilikat oder Aluminiumoxid aus dem Stand der Technik verwendet. Diese dienen vor allem der mechanischen Dämpfung und dem Schutz der außenliegenden Isolierung vor Verglasung und Wärmestrahlung des Innenrohres. Wenngleich die Isolierwirkung eher gering ist, werden hierdurch Dehnungen des Isolierverbundes kompensiert und gleichen so Bewegungen bzw. Verschiebungen des Gasführungsrohres gegen- über den Halbschalen aus. Illustrated by the reference numeral 12 are advantageously existing high-temperature resistant fiber mats of aluminum silicate or aluminum oxide used in the prior art. These serve above all the mechanical damping and the protection of the external insulation against glazing and thermal radiation of the inner tube. Although the insulating effect is rather low, this expansions of the insulating composite are compensated and thus compensate movements or displacements of the gas guide tube with respect to the half-shells.
In diesem Ausführungsbeispiel besteht die nächste Schicht 14 aus vakuumgeformten keramikbasierten Formteilen wie Halbschalen oder Rohrschalen, wie diese aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt sind. Bevorzugt werden Formteile auf Basis von Aluminiumsiii- katfasern, im Sinne der Erfindung können aber jegliche Art von Hochtemperaturisoliermateri- alien genutzt werden. Die Formteile können dabei je nach Anwendungsfall einlagig oder mehrlagig, z.B. 2- oder 3-lagig verlegt werden, bevorzugt jedoch mindestens 2-lagig. Dies ermöglicht eine fugenversetzte oder stoßversetzte Montage und/oder die Verwendung von Dichtleisten, welches die Gefahr eines Durchströmens der Isolierung erheblich vermindert. In this embodiment, the next layer 14 of vacuum-formed ceramic-based molded parts such as half shells or pipe shells, as these are well known in the prior art. Preference is given to moldings based on aluminum However, for the purposes of the invention, any type of high-temperature insulating materials can be used. Depending on the application, the molded parts can be laid in one or more layers, for example 2 or 3 layers, but preferably at least 2 layers. This allows a joint offset or staggered assembly and / or the use of sealing strips, which significantly reduces the risk of flowing through the insulation.
Zudem ist oftmals die maximale Dicke der Formteile bei der Herstellung durch Schwund beim Brennvorgang limitiert, sodass die gewünschte Gesamtdicke für die notwendige Dämmwirkung durch Verwendung von mehreren übereinanderliegenden Schalen erreicht werden kann. Im Beispiel aus Fig. 1 ist eine 2-lagige Isolierung mit Keramikfaserformteilen 14 und einer Dichtleiste 16 dargestellt. Des Weiteren wird mittels der Formteile eine Zentrierung des Innenrohres ermöglicht. Bevorzugt werden die einzelnen Lagen ineinander gelegt. In addition, the maximum thickness of the molded parts is often limited in manufacturing by fading during firing, so that the desired total thickness for the necessary insulation effect can be achieved by using several superimposed shells. In the example of FIG. 1, a 2-layer insulation with ceramic fiber moldings 14 and a sealing strip 16 is shown. Furthermore, a centering of the inner tube is made possible by means of the molded parts. Preferably, the individual layers are placed inside each other.
Eine weitere Schicht aus Füllmasse 22 dient vor allem dem Zwecke der Montage. Als Mate- rialien können beispielsweise hochtemperaturbeständige plastische Reparatur- Keramikmassen für Keramikfaserzustellungen verwendet werden. Another layer of filling compound 22 is mainly used for the purpose of assembly. As materials, for example, high-temperature resistant plastic repair ceramic materials for ceramic fiber applications can be used.
Die größte Isolationswirkung im Dämmverbund wird mittels mikroporöser Dämmmaterialien 26 erzielt. Hier werden bevorzugt Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit, wie anorgani- sehe, silikatische Substanzen auf Basis von hochdisperser Kieselsäure verwendet. Ein für die Erfindung nutzbares Material kann beispielsweise aus 80% S1O2, 15% SiC und Begleitstoffen bestehen. The largest insulation effect in Dämmverbund is achieved by means of microporous insulating materials 26. Here, materials with low thermal conductivity, such as inorganic silicatic substances based on highly dispersed silicic acid are preferably used. A useful material for the invention may for example consist of 80% S1O2, 15% SiC and impurities.
Bevorzugt liegen die Dämmmaterialien in vorgefertigten Schalen, Halbschalen, Rohrschalen, Hüllen, Dämmplattten oder anderen Formteile vor. Die Formteile können dabei je nach Anwendungsfall einlagig oder mehrlagig, z.B. 2- oder 3-lagig verlegt werden, bevorzugt jedoch mindestens 2-lagig. Dies ermöglicht eine fugenversetzte oder stoßversetzte Montage und/oder die Verwendung von Dichtleisten, welches die Gefahr eines Durchströmens der Isolierung erheblich vermindert. Bevorzugt werden die einzelnen Lagen der mikroporösen Isolierung miteinander verklebt. Die Verbindung zum metallischen Außenrohr 6 kann ebenfalls mittels Verkleben ausgeführt sein. Preferably, the insulation materials are in prefabricated shells, half shells, pipe shells, casings, Dämmplattten or other moldings. Depending on the application, the molded parts can be single-layered or multi-layered, e.g. Be laid 2- or 3-ply, but preferably at least 2-ply. This allows a joint offset or staggered assembly and / or the use of sealing strips, which significantly reduces the risk of flowing through the insulation. The individual layers of the microporous insulation are preferably glued together. The connection to the metallic outer tube 6 can also be carried out by means of gluing.
Das drucktragende metallische Rohr 2 (welches beispielsweise aus Stahl oder Edelstahl gefertigt sein kann) realisiert den druckdichten Abschluss nach außen. Aufgrund der niedri- gen Temperatur können niedrigtemperaturbeständige metallische Werkstoffe genutzt werden. Zur Vermeidung von Kondensation auf der Innenseite des Außenrohres, kann eine zusätzliche Isolierung von außen erfolgen. Diese ist nicht abgebildet. Das Bezugszeichen 28 kennzeichnet einen Flansch, der an dem äußeren rohrförmigen Körper 2 angeordnet ist. The pressure-bearing metallic tube 2 (which may be made of steel or stainless steel, for example) implements the pressure-tight closure to the outside. Due to the low temperature, low-temperature-resistant metallic materials can be used. To avoid condensation on the inside of the outer tube, additional insulation can be provided from the outside. This is not shown. Reference numeral 28 denotes a flange which is disposed on the outer tubular body 2.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Segmentbauweise des Innenrohres dargestellt, wobei die Steckverbindung über ein Kegelsegment realisiert ist. Hierbei ist zumindest ein Teil des Segments kegelförmig ausgebildet. Man erkennt jedoch, dass hier das gesamte Rohrsegment kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Es wäre, wie oben erwähnt, auch in einem Endbereich eine Stufe denkbar, welche dann in ein weiteres Segment eingeführt wird. Man erkennt weiterhin, dass sich der innere rohrförmige Körper in diesem Ausführungsbeispiel in seinem Querschnitt um lediglich 4mm erweitert, was in etwa der Dicke des inneren rohrförmigen Körpers 4 entspricht. Durch diese relativ geringfügige Erweiterung über die gesamte Segmentlänge hinweg (die Segmentlänge liegt hier bei 896mm, ist der Querschnitt des inneren rohrförmigen Körpers in guter Näherung als konstant anzusehen und daher strömungstechnisch günstig. Vorzugsweise überlappen zwei aufeinanderfolgende Segmente in der Längsrichtung der Segmente in einem Bereich zwischen 20mm und 200mm, bevorzugt einem Bereich von 20mm und 150mm, bevorzugt zwischen 30mm und 100mm und besonders bevorzugt zwischen 40mm und 60mm, jeweils in Relation zur Segmentlänge von 896mm, d.h. bei kürzeren oder längeren Segmenten ist die Überlappung entsprechend kleiner oder größer. In Fig. 2, an embodiment of the invention, the segmental design of the inner tube is shown, wherein the plug connection is realized via a cone segment. Here, at least a part of the segment is conical. It can be seen, however, that here the entire pipe segment is frusto-conical. It would, as mentioned above, also conceivable in one end region, a step, which is then introduced into another segment. It can further be seen that in this embodiment the inner tubular body widens in its cross section by only 4 mm, which corresponds approximately to the thickness of the inner tubular body 4. As a result of this relatively slight widening over the entire segment length (the segment length is 896 mm, the cross-section of the inner tubular body is considered to be constant and hence favorable in terms of flow.) Preferably two successive segments in the longitudinal direction of the segments overlap in a range between 20mm and 200mm, preferably a range of 20mm and 150mm, preferably between 30mm and 100mm and more preferably between 40mm and 60mm, respectively in relation to the segment length of 896mm, ie for shorter or longer segments the overlap is correspondingly smaller or larger.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, aus welcher auch der stoßversetzte Zusammenbau des Dichtungsmaterials 14 und des mikroporösen Dichtungsmaterials 26 hervorgeht. Das Bezugszeichen L kennzeichnet eine Längsrichtung der Rohrleitungseinrichtung welche auch der Strömungsrichtung eines durch die Rohrleitungseinrichtung strömenden Mediums entspricht. Das Bezugszeichen R kennzeichnet eine radiale Richtung, in der auch die einzelnen oben angegebenen Dicken definiert sind. FIG. 3 shows a further embodiment of the invention, from which also the butting assembly of the sealing material 14 and the microporous sealing material 26 can be seen. Reference symbol L denotes a longitudinal direction of the pipeline device which also corresponds to the flow direction of a medium flowing through the pipeline device. The reference symbol R denotes a radial direction, in which the individual thicknesses indicated above are defined.
Zum Zwecke der bereits oben beschriebenen Montage wird die erste Schicht des Dämmmaterials und etwaige Dichtleisten mit dem Außenrohr d.h. dem äußeren rohrförmigen Körper 2 verklebt. Jede weitere Schicht des Dämmmaterials und etwaige weitere Dichtleisten wird dann auf die bereits geklebte Schicht geklebt. Die Einheit aus Außenrohr 2 und des verkleb- ten Dämmmaterials 26 wird über die fixierte Einheit aus mit Fixierhilfen, bevorzugt mit Wickelfolie, fixierten inneren rohrförmigen Körpers 4, Fasermatten 12 und Dichtungsmaterial 14 gesenkt. Anschließend wird die Zentrierhilfe 8 mit dem Flansch des Außenrohrs 6 mittels Klemmmittel, wie Klemmen oder Verschraubungen 10 fixiert. Des Weiteren wird eine Zentrierhilfe 9 am entgegengesetzten Flansch mit dem Außenrohr ebenfalls mit Hilfe von Klemmmitteln 10 fixiert. For the purpose of the assembly already described above, the first layer of the insulating material and any sealing strips with the outer tube ie the outer tubular body 2 is glued. Each additional layer of insulating material and any other sealing strips is then glued to the already glued layer. The unit of outer tube 2 and the glued Th insulating material 26 is lowered over the fixed unit with fixing aids, preferably with winding film, fixed inner tubular body 4, fiber mats 12 and sealing material 14. Subsequently, the centering 8 is fixed to the flange of the outer tube 6 by means of clamping means, such as clamps or screw 10. Furthermore, a centering aid 9 is fixed to the opposite flange with the outer tube also by means of clamping means 10.
Die Zentrierhilfen dienen dem Zweck des Transportes und/oder der Montage des Rohres im vorgesehenen Rohrleitungsverbund. Im letzten Arbeitsschritt wird der Spalt zwischen dem mikroporösen Dichtungsmaterial 26 und dem Dichtungsmaterial 14 mit aus dem Stand der Technik bekannter Füllmasse 22 (z.B. Keramiksanierungsmassen) in mindestens einem Arbeitsgang gefüllt. Bevorzugt wird der Spalt in zwei Arbeitsgängen z.B. vorteilhaft in Form von einer Streifenfüllung gefüllt. Bei zwei oder mehreren Arbeitsgängen ist somit ein Austrocknen des Füllstoffs möglich. The centering serve the purpose of transport and / or installation of the pipe in the proposed pipeline network. In the final step, the gap between the microporous sealing material 26 and the sealing material 14 is filled with prior art filling material 22 (e.g., ceramic restoration compounds) in at least one operation. Preferably, the gap is split in two passes, e.g. advantageously filled in the form of a strip filling. In two or more operations thus drying of the filler is possible.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind, wie in Fig. 4 gezeigt, T-förmige Rohrleitungen isolierbar. Demnach wird das Innenrohr in ein T-förmiges Teilstück 4a und mindestens drei gerade Rohrstücke 4b unterteilt. Zwei Rohrstücke 4b des Innenrohres werden mit den beiden axialen Enden des T-förmigen Innenrohres 4a ineinander gesteckt und mit den Fasermatten 12 ummantelt. According to the present invention, as shown in Fig. 4, T-shaped piping can be isolated. Accordingly, the inner tube is subdivided into a T-shaped section 4a and at least three straight tube sections 4b. Two pipe sections 4b of the inner tube are inserted into each other with the two axial ends of the T-shaped inner tube 4a and encased with the fiber mats 12.
Das derart montierte Rohrstück wird senkrecht auf die im ersten Montageschritt liegende Zentrierhilfe 8 gestellt und zentriert. Danach wird das Dichtungsmaterial 14 bevorzugt in Form von Halbschalen um die in Längsrichtung liegenden Rohrseiten gelegt. In einem weite- ren Montageschritt wird das T-förmige metallische Außenrohr 2a mit dem mikroporösen Dichtungsmaterial 26, stoßversetzt verlegt und ggf. notwendige Dichtleisten verlegt. Das metallische Außenrohr 2a mit dem montierten mikroporösen Dichtungsmaterial 26 wird über das Innenrohr gestellt, mit der Zentrierhilfe 8 mittels der Klemmmittel 10 fixiert und mit einer weiteren Zentrierhilfe 9 verknüpft und ebenfalls mit Klemmmitteln 10 fixiert. The pipe section thus mounted is placed and centered perpendicular to the centering aid 8 located in the first assembly step. Thereafter, the sealing material 14 is preferably placed in the form of half-shells around the longitudinal tube sides. In a further assembly step, the T-shaped metallic outer tube 2 a with the microporous sealing material 26 is laid with a staggered offset and any necessary sealing strips are laid. The metallic outer tube 2a with the assembled microporous sealing material 26 is placed over the inner tube, fixed with the centering 8 by means of the clamping means 10 and linked to another centering 9 and also fixed with clamping means 10.
Im nächsten Schritt erfolgt das Füllen des Spaltes zwischen dem Dichtungsmaterial 14 und dem mikroporösen Dichtungsmaterial 22 mit Füllmasse bevorzugt in mindestens einem Arbeitsgang. Bevorzugt wird der Spalt in zwei Arbeitsgängen z.B. vorteilhaft in Form von einer Streifenfüllung gefüllt. Bei zwei oder mehreren Arbeitsgängen ist somit ein Austrocknen des Füllstoffs möglich. Anschließend wird das T-Stück umgelegt, so dass das Innenrohr 1 b in das T-Stückförmige Innenrohrteil 6a eingelegt werden kann. Nun erfolgt das Ummanteln des quasi freistehenden Innenrohres 6b mit den Fasermatten 2, das Einsetzten des Dichtungsmaterials 14 und ggf. Montieren der Dichtleisten (in Fig. 4 nicht dargestellt), zentrieren und fixieren des Innenrohres mit der Zentrierhilfe 1 1 und Füllen des verbleibenden Spaltes mit der Füllmasse 22. In the next step, the filling of the gap between the sealing material 14 and the microporous sealing material 22 with filling compound preferably takes place in at least one operation. Preferably, the gap is filled in two operations, for example, advantageously in the form of a strip filling. In two or more operations is thus drying of the Filler possible. Subsequently, the T-piece is folded over, so that the inner tube 1 b can be inserted into the T-piece inner tube part 6a. Now, the sheathing of quasi free-standing inner tube 6b with the fiber mats 2, the insertion of the sealing material 14 and possibly mounting the sealing strips (not shown in Fig. 4), center and fix the inner tube with the centering aid 1 1 and filling the remaining gap with the filling compound 22nd
Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombina- tion gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können. The Applicant reserves the right to claim all features disclosed in the application documents as essential to the invention, provided that they are novel individually or in combination with the prior art. It is further pointed out that features have also been described in the individual figures, which in themselves can be advantageous. The person skilled in the art immediately recognizes that a particular feature described in one figure can also be advantageous without taking over further features from this figure. Furthermore, the person skilled in the art recognizes that advantages can also result from a combination of several features shown in individual or in different figures.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Rohrleitungseinrichtung 1 pipeline device
2 äußerer rohrförmiger Körper  2 outer tubular body
4 innerer rohrförmiger Körper  4 inner tubular body
4a Innenrohr, T-Stück  4a inner tube, T-piece
4b Innenrohr, gerades Rohrstück  4b inner tube, straight tube piece
8 Zentrierhilfe  8 centering aid
9 Zentrierhilfe  9 Centering aid
10 Klemmmittel  10 clamping means
1 1 Zentrierhilfe  1 1 centering aid
12 Fasermatten  12 fiber mats
14 Dichtungsmaterial  14 sealing material
16 Dichtleisten  16 sealing strips
22 Füllmasse  22 filling material
26 Mikroporöses Dichtungsmaterial Flansch 26 Microporous sealing material flange
Längsrichtung radiale Richtung Longitudinal radial direction

Claims

Patentansprüche claims
Rohrleitungseinrichtung (1 ) zum Leiten von fließfähigen Medien mit einem äußeren ersten rohrformigen Körper (2) der undurchlässig für das fließfähige Medium ist und geeignet und bestimmt ist, einem durch das fließfähige Medium aufgebrachten Druck standzuhalten, mit einem innerhalb des ersten rohrformigen Körpers (2) angeordneten zweiten rohrformigen Körper (4), welcher zur Führung des fließformigen Mediums dient und welcher zumindest abschnittsweise aus einem porösen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass A conduit means (1) for directing flowable media having an outer first tubular body (2) which is impermeable to the flowable medium and which is suitable and intended to withstand a pressure applied by the fluid medium, within a first tubular body (2). arranged second tubular body (4), which serves to guide the flowable medium and which at least partially consists of a porous material, characterized in that
zwischen dem ersten rohrformigen Körper (2) und dem zweiten rohrformigen Körper (4) wenigstens abschnittsweise ein Isoliermedium (12, 14) angeordnet ist und der zweite rohrförmige Körper (4) wenigstens teilweise aus einem faserverstärktem und Keramik enthaltenden Material gefertigt ist. between the first rohrformigen body (2) and the second rohrformigen body (4) at least partially an insulating medium (12, 14) is arranged and the second tubular body (4) is made at least partially of a fiber-reinforced and ceramic-containing material.
Rohrleitungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , Pipe device (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der erste rohrförmige Körper (2) aus einem metallischen Material gefertigt ist. the first tubular body (2) is made of a metallic material.
Rohrleitungseinrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Pipe device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
eine Porosität des Materials des zweiten rohrformigen Körpers (4) zwischen 10% und 40%, bevorzugt zwischen 25% und 35% und besonders bevorzugt zwischen 28% und 32% liegt. a porosity of the material of the second tubular body (4) is between 10% and 40%, preferably between 25% and 35% and particularly preferably between 28% and 32%.
Rohrleitungseinrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Pipe device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
eine Dicke des zweiten rohrformigen Körpers (4) zwischen 1 mm und 15mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 10mm und besonders bevorzugt zwischen 1 mm und 5mm liegt. a thickness of the second tubular body (4) is between 1 mm and 15 mm, preferably between 1 mm and 10 mm and particularly preferably between 1 mm and 5 mm.
Rohrleitungseinrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faseranteil des keramikähnlichen Werkstoffes in einer Matrix zwischen 25% und 50%, besonders bevorzugt zwischen 30% und 45% und besonders bevorzugt zwischen 35% und 40% liegt. Pipe device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fiber content of the ceramic-like material in a matrix is between 25% and 50%, particularly preferably between 30% and 45% and particularly preferably between 35% and 40%.
Rohrleitungseinrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Pipe device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
ein Material der Fasern des faserverstärkten Materials aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, welche Aluminiumsilikatfasern, Mullitfasern, AI2O3 - Fasern, SIO2 - Fasern, AI2O3 - S1O2 - Fasern, SiC-Fasern, SiBNC - Fasern, SiCN-Fasern. a material of the fibers of the fiber reinforced material is selected from a group of materials including aluminum silicate fibers, mullite fibers, Al 2 O 3 fibers, SIO 2 fibers, Al 2 O 3 - S1O 2 fibers, SiC fibers, SiBNC fibers, SiCN fibers.
Rohrleitungseinrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Pipe device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
ein Material der Matrix aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt wird, welche Alu- minasilikate, Mullit, Al203, YSZ, Si02, SiC, Si3N4, Zr02 oder das System Al203-Si02- Zr02 enthält. a material of the matrix is selected from a group of materials which aluminum silicates, mullite, Al 2 0 3 , YSZ, Si0 2 , SiC, Si 3 N 4 , Zr0 2 or the system Al 2 0 3 -Si0 2 - Zr0 2 contains.
Rohrleitungseinrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Pipe device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
der zweite rohrförmige Körper (4) segmentiert ist. the second tubular body (4) is segmented.
Rohrleitungseinrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Pipe device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
an einem Außenumfang des zweiten rohrförmigen Körpers (4) flächige Körper insbesondere aus Aluminiumsilikat und/oder Aluminiumoxid angeordnet sind. on an outer periphery of the second tubular body (4) planar body are arranged in particular of aluminum silicate and / or aluminum oxide.
Vorrichtung zur Kraft-Wärme -Erzeugung mit wenigstens einer Turbine und wenigstens einer Rohrleitungseinrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche. A device for generating power and heat with at least one turbine and at least one pipeline device (1) according to at least one of the preceding claims.
Verfahren zur Herstellung einer Rohrleitungseinrichtung mit den Schritten: Method for producing a pipeline device with the steps:
- Zurverfügungstellen eines inneren rohrförmigen Körpers (4);  - providing an inner tubular body (4);
- Anbringen von Fasermatten an dem inneren rohrförmigen Körper (4);  - attaching fiber mats to the inner tubular body (4);
- Anordnung eines Dichtungsmaterials um einen Außenumfang dieses inneren rohrförmigen Körpers; - Montage des mit dem Dichtungsmaterial versehenen inneren rohrformigen Körpers in einem äußeren rohrformigen Körper (2). - Arrangement of a sealing material around an outer periphery of this inner tubular body; - Mounting the provided with the sealing material inner rohrformigen body in an outer rohrformigen body (2).
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