CH259927A - Doppelmanteliger Bauteil zur Aufnahme eines hocherhitzten, unter Druck stehenden Mittels, besonders für Wärmekraftanlagen. - Google Patents

Description

      Doppelmanteliger    Bauteil zur Aufnahme eines     hoeberhitzten,    unter     Druck     stehenden Mittels, besonders für Wärmekraftanlagen.    Die Erfindung betrifft einen     doppel-          manteligen    Bauteil zur Aufnahme eines hoch  erhitzten, unter Druck stehenden Mittels, be  sonders für Wärmekraftanlagen, bei dem  sich zwischen den beiden Mänteln ein von  einem Kühlmittel durchströmter Raum befin  det und an dessen Aussenmantel eine Anzahl  Rohrstutzen zur Verbindung von     Durchfluss-          rohren    mit einem Innenhohlraum des Bau  teils befestigt sind.  



       Doppelmantelige    Bauteile dieser Art kom  men z. B. als Kollektoren in Wärmekraft  anlagen zur Verwendung, bei denen ein einen  Kreislauf beschreibendes Arbeitsmittel, vor  -ugsweise Luft, nachdem es durch äussere  Wärmezufuhr in einem Erhitzer auf höhere  Temperatur gebracht worden ist, unter Lei  stungsabgabe an mindestens einen Nutz  leistungsempfänger in mindestens einer Ma  schine expandiert und hierauf nach Kühlung  in mindestens einer Maschine wieder auf-.  höheren Druck gebracht wird. Im genannten  Kollektor wird dabei das in einer Anzahl von  Rohrbündeln erhitzte, unter Druck stehende  Arbeitsmittel gesammelt, um von dort aus  der oder den Expansionsmaschinen zuzu  strömen.  



  Der innere Mantel eines     doppelmanteligen     Bauteils dieser Art besteht für gewöhnlich  aus dünnem Blech, das nur hitzebeständig  sein muss, aber ebenso wie eine diesen Mantel  umgebende Isolierschicht keine grosse Festig-         keit    zu besitzen braucht. Der äussere Mantel  hat dagegen aus einem Metall hoher Festig  keit zu bestehen. Das hocherhitzte, unter  einem Druck von z. B. 50     at    stehende Mittel  kann beispielsweise mit einer Temperatur von  über 700 C durch Rohrstutzen strömen,  welche     Durchflussrohre    für dieses Mittel mit  einem Innenhohlraum des     doppelmanteligen     Bauteils verbinden.

   Bei solchen Betriebsver  hältnissen besteht die Gefahr, dass von den  hocherhitzten Rohrstutzen aus so viel Wärme  in den äussern Mantelteil überströmen kann,  dass dieser ebenfalls hoch erhitzt wird. Das  ist jedoch höchst unerwünscht, denn bekannt  lich nimmt die Festigkeit selbst von hoch  legierten Stählen von einer gewissen Tem  peratur an rapid ab, so dass sie beispielsweise  bei der erwähnten Temperatur von<B>700'C</B>  nur noch einen Bruchteil derjenigen     beträgt,     die z. B. bei 300  C vorhanden ist. Da aber der  äussere Mantel hinsichtlich Festigkeit hohen  Ansprüchen bei hohen Temperaturen und  Drücken genügen sollte, so liegt es auf der  Hand, dass eine Erhitzung des äussern Man  tels von Bauelementen der hier in Frage kom  menden Art tunlichst unterbunden werden  sollte.  



  Zu diesem Behufe sind nun bei einem       doppelmanteligen    Bauteil der eingangs er  wähnten Art gemäss der Erfindung im Innern  der Rohrstutzen durch achsgleich zu denselben  angeordnete Hohlkörper Räume begrenzt, die  eine zwangsmässige Führung eines Teils des      den Zwischenraum zwischen den beiden Män  teln bestreichenden     Kühlmittels    in solcher  Weise bewirken, dass Wärmeübertragungen  von dem den Innersten der     Stutzenhohl-          körper        durchströmenden,    hocherhitzten Mit  tel auf den zugeordneten Rohrstutzen weit  gehend unterbunden sind.

   Das Kühlmittel  kann, nachdem es die von den Hohlkörpern  begrenzten     Räiune    durchströmt hat, unmittel  bar oder durch einen allen Rohrstutzen ge  meinsamen     Abströmraum    in den     Innenhohl-          raiun    des Bauteils oder z. B. auch in einen  allen     Rohrstutzen        gemeinsamen        Abströmraum     gelangen, der vom Innenhohlraum des Bau  teils getrennt ist.  



  Auf den beiliegenden     Zeichnungen    sind  mehrere beispielsweise Ausführungsformen  des     Erfindungsgegenstandes    veranschaulicht,  und zwar zeigt       Fig.    1 einen     Längsschnitt    durch einen       doppelmanteligen    Kollektor mit Rohrstutzen,  in deren Innern durch zwei achsgleich dazu       angeordnete        Hülsen    Räume begrenzt sind, die       untereinander    und ferner mit dem Innenhohl  raum des Kollektors     und    dem Raum zwischen  den zwei     Kollektormänteln    in Verbindung  stehen,

         Fig.    2 eine Einzelheit der Bauart nach       Fig.    1 in grösserem Massstab,       Fig.    3 eine     Ausführungsform,    bei der die  Räume zwischen zwei Hülsen im Innern der  Rohrstutzen an einen gemeinsamen     Abström.-          raum    angeschlossen sind, der seinerseits mit  dem Innenhohlraum des     doppelmanteligen     Bauteils in Verbindung steht und       Fig.    4 eine     Ausführungsform,    bei welcher  die Räume zwischen den zwei Hülsen der ver  schiedenen Rohrstutzen an einen.

   gemeinsamen       Abströmraum    angeschlossen sind, der vom       Innenhöhlraiun    . des     doppelmanteligen    Bau  teils     getrennt    ist und an eine eigene     Abström-          leitung        angeschlossen    ist.  



  In     Fig.    1 bezeichnet 1 einen     Sammelraum     für ein hocherhitztes, unter Druck stehendes       Mittel.    Dieser Raum 1 wird von einem Innen  mantel 2 aus hochhitzebeständigem Metall be  grenzt, der von einer     Isolierschieht    3 um-    geben ist, durch die Wärmestrahlungen     naeb     aussen verhindert werden. Die Isolierschicht 3  ist ihrerseits von einem Schutzblech 4 umfasst.  5 bezeichnet einen glockenförmigen äussern  Metallmantel, der aus einem     Werkstoff    hoher  Festigkeit besteht.

   Zwischen dem äussern  Mantel 5     iuid    dem Schutzblech 4 ist ein  Hohlraum 6 vorgesehen, dem durch eine Lei  tung 7 ein     Kühlmittel    zuströmt, dessen  Druck unwesentlich höher ist als der Druck  des im Raum 1 zu sammelnden, hocherhitzten  Mittels. Infolgedessen sind die Teile 2, 3  und 4 vom Druck praktisch entlastet, so dass  sie hinsichtlich Festigkeit geringen Anfor  derungen zu genügen haben. Der äussere  Mantel 5     muss    dagegen dem im Raum 6 herr  schenden Druck widerstehen     können.     



  Hat der beschriebene Bauteil z. B. als Kol  lektor für in einen Erhitzer auf etwa 670  C  erhitzte Lift von z. B. 50     at    einer Wärme  kraftmaschine zu dienen, in welcher Luft  einen Kreislauf beschreibt und nach erfolgter  Erhitzung in einer Turbine     zwecks    Erzeu  gung von Nutzleistung entspannt und an  schliessend in einem Verdichter wieder auf  höheren Druck gebracht wird, so kann dem  Raum 6 als     Kühlmittel    Luft zugeführt wer  den, welche dem Kreislauf     zwischen    der Aus  trittsstelle der Luft aus dem Verdichter und  ihrer Eintrittsstelle in den Erhitzer entnom  men wird.  



  Die hocherhitzte Luft strömt durch       Durchflussrohre    8 dem Sammelraum 1     zu.     Die Verbindung der Rohre 8 mit dem Sam  melraum 1 erfolgt durch Rohrstutzen 9, die  gegen den Aussenmantel 5 hin, mit dem sie  verschweisst sind, erweitert sind. In den er  weiterten Teil der Rohrstutzen 9 sind zwei  achsgleich dazu angeordnete Hülsen 10, 11  eingebaut. Jede Innenhülse 10 bildet mit dem  zugeordneten Rohrstutzen 9 ein Ganzes, und  sie weist denselben Innendurchmesser wie der  nicht erweiterte Teil des Stutzens 9, d. h. den  selben Innendurchmesser wie das zugeordnete       Durchflussrohr    8 auf. Die äussern     Hülsen    11.  sind am Schutzblech 4 befestigt, und sie mün  den unmittelbar in den     Sammelraum    1.

   Die       Aussenhülse    11 begrenzt zusammen mit der      Innenwand des erweiterten Teils des zugeord  neten Rohrstutzens 9 einen zylindrischen Raum  12 und je zwei zugeordnete Hülsen 10 und 17.  begrenzen zusammen einen zylindrischen  Raum 13. Die     zwei    Räume 7.2 und 13 stehen  am     obern    Ende der Hülse 12 miteinander in  Verbindung; ferner steht der zylindrische  Raum 12 mit dem Kühlraum 6 und der zylin  drische Raum 1.3 mit dem     Sammelrahm    1 in  Verbindung. Folglich kann ein Teil des denn  Kühlraum 6 zuströmenden Kühlmittels durch  die zylindrischen Räume 12 und 13 unmittel  bar in den Sammelraum 1 gelangen.  



  Das durch die     zylindrischen    Räume 12  und 13 strömende Kühlmittel     -unterbindet     weitgehend     Wärmestrahlungen    von den sehe  heissen Hülsen 1.0, die von dem. hocherhitzten  Mittel durchströmt werden, nach den Rohr  stutzen 9 und auch von den äussern Hülsen  11 nach dem diese umgebenden Teil des  Aussenmantels 5. Dadurch wird eine gefähr  liche Erhitzung dieses Mantels 5 verhindert.  



  Das im Raum 1. sieh sammelnde hoch  erhitzte und unter Druck stehende Mittel  kann durch eine Leitung 11 aus dein Raum 1.  abströmen.  



  Bei der beschriebenen Bauart lassen sich  die     Durchflussrohre    8 und die Stutzen 9 aus  einem Stahl mit grossem     Wärmeausdehnungs-          koeffizient    und der Aussenmantel 5 aus einem  Stahl mit niedrigem     Wärmeausdehnungskoeffi-          zient    herstellen, weil durch die beschriebene  Kühlung die Schweissnähte zwischen den  zwei Stahlsorten sich so tief kühlen lassen,  z. B. bis auf 2001 C, dass in diesen Nähten  keine gefährlichen     Wärmespannungen    auf  treten.  



  Die in     Fig.    3 gezeigte Ausführungsform  unterscheidet sich von der beschriebenen vor  allem dadurch, dass der zylindrische Raum 15  zwischen der innern Hülse 16 und der äussern  Hülse 17 nicht mit dem Innenhohlraum 18  des     doppelmanteligen    Bauteils in Verbindung  steht, sondern an einen allen Stutzen 19 der  Rohre 20 gemeinsamen     Abströmraum    21 an  geschlossen ist, der durch eine Leitung 22 mit  dem Innenhohlraum 18 des     doppelmanteligen     Bauteils in Verbindung steht.

      Bei der in     Fig.    4 gezeigten Bauart ist ein  allen Rohrstutzen 23 gemeinsamer     Abström-          ratin    21, in den das diese Stutzen kühlende  Mittel gelangt, von dem Innenhohlraum 25  des     doppelmanteligen    Bauteils getrennt. Dem  Raum     2.1    ist daher eine eigene     Abströmleitung     26 für das in denselben gelangende Kühl  mittel zugeordnet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Doppelmanteliger Bauteil zur Aufnahme eines hocherhitzten Mittels, besonders für Wärmekraftanlagen, bei dem sich zwischen den beiden Mänteln ein von einem Kühlmittel durchströmter Raum befindet und an dessen Aussenmantel eine Anzahl Rohrstutzen zur Verbindung von Dureliflussrohren mit einem Innenhohlraum des Bauteils befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern der Rohrstutzen durch aelisgleich ztt denselben an geordnete Hohlkörper Räume begrenzt sind, die eine zwangsmässige Führung eines Teils des den Zwischenraum zwischen den beiden Mänteln bestreichenden Kühlmittels in sol cher Weise bewirken,

   dass Wärmeübertragun gen von dem den Innersten der Stutzenhohl- körper durchströmenden, lioclierhitzenden Mittel auf den zugeordneten Rohrstutzen weit gehend unterbunden sind. LTN TERANSPRtrCHE 1.

   Doppelmanteliger Bauteil nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in. einen gegen den Aussenmantel hin erweiterten Teil jedes Rohrstutzens eine an letzterem an geordnete Hülse eingebaut ist, die denselben Innendurchmesser wie der nicht erweiterte Stutzenteil hat und von einer am Innenmantel des Bauteils angeordneten zweiten Hülse um geben ist, wobei zwischen letzterer und der Innenwand des erweiterten Stutzenteils einer seits und zwischen den zwei Hülsen ander seits Zwischenräume vorgesehen sind,

   die so wohl unter sich als auch mit dem Kühlraum zwischen den beiden Mänteln in Verbindung stehen und ferner an eine Abströmstelle für das sie durchströmende Kühlmittel ange schlossen sind. 2. Doppelmanteliger Bauteil nach Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die zwischen den zwei koaxial angeordneten Hülsen vorgesehenen Zwischenräume unmittelbar mit dem Innen hohlraum des Bauteils in Verbindung stehen.

   3. Doppelmanteliger Bauteil nach Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die zwischen den zwei koaxial angeordneten Hülsen vorgesehenen Zwischenräume an einen gemeinsamen Ab- strömraum angeschlossen sind. 4. Doppelmanteliger Bauteil nach Patent anspruch und den Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Abströmraum mit dem Innenhohlraum des Bauteils in Verbindung steht.

   5. Doppelmanteliger Bauteil nach Patent anspruch und den Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Abströmraum vom Innenhohlraum des Bau teils getrennt und ersterem eine eigene Ab- strömIeitung zugeordnet ist. Aktiengesellschaft für technische Studien.