DE2802778A1

DE2802778A1 - Hitzeschild, sowie hitzeschilder enthaltendes pump- oder ruehrwerk

Info

Publication number: DE2802778A1
Application number: DE19782802778
Authority: DE
Inventors: Gilles Gerardus Hirs
Original assignee: Neratoom BV
Current assignee: Neratoom BV
Priority date: 1977-02-11
Filing date: 1978-01-23
Publication date: 1978-08-17
Also published as: NL7701481A; FR2380490A1; JPS5399556A; US4202552A; GB1571779A; FR2380490B1

Description

20. Januar 1978 32 061 B

B.V. Neratoom

¹s-Gravenhage, Niederlande.

Hitzeschild, sowie Hitzeschilder enthaltendes Pump- oder Rührwerk.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hitzeschild.

Hitzeschilder werden in der Technik oft in Vorrichtung angewendet, in denen bestimmte Teile vor Ueberhitzung zu schützen sind. Als Beispiel können Vorrichtung zum Umpumpen oder Rühren heisser Flüssigkeiten genannt werden, die ein zylindrisches Gefäss oder Gehäuse und eine rotierbare Welle zum Antreiben des Rühr- oder Pumporgans umfassen. Die heisse Flüssigkeit befindet sich im Unterteil des Gehäuses. Im Oberteil des Gehäuses sind ein oder mehrere Hitzeschilder angeordnet, welche die oben im Gehäuse vorhandenen Teile, wie Lager, vor der von der heissen Flüssigkeit abgegebenen Wärme schützen. Ein konkreteres Beispiel einer solchen Vorrichtung ist eine Pumpe für flüssiges Natrium, die beim Kühlsystem natriumgekühlter Kernreaktoren Anwendung findet.

Im Zusammenhang mit beim Bau von Kernreaktoren notwendigen, stringenten Sicherheitsmassnahmen ist es äusserst wichtig, dass die Temperatur des flüs-

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sigen Natriums in der Natriumpumpe zur Oberseite der Pumpe hin abgebaut wird. Dieser Temperaturabbau wird zunächst einmal dadurch bewirkt, dass die Hitzeschilder die vom Natrium abgegebene Strahlungswärme aufhalten. Zwischen den Hitzeschildern, die einen Winkel mit der Normalen der Wand bilden, um den Abfluss kondensierten Natriums zu ermöglichen, und der Wand des Gehäuses bzw. der Welle befinden sich Spalte, die notwendig sind, um Montage und Demontage bzw. Rotation der Welle zu ermöglichen. Durch diese Spalte tritt eine nicht rotationssymraetrische natürliche Konvektion auf, wodurch der rotationssymmetrische Temperaturaufbau, der angestrebt wird, um zu verhindern, dass die Welle und das Gehäuse sich verziehen, labil ist. Eine solche nicht rotationssymmetrische natürliche Konvektion tritt namentlich dann auf, wenn die Welle nicht rotiert oder wenn das Niveau des freien Natriumspiegels sinkt. Dies lässt sich dadurch erklären, dass einerseits eine stillstehende Welle im Gegensatz zu einer drehenden Welle keinen Mischeffekt hat und dass andererseits bei einem niedriger werdenden Niveau des Natriumspiegels zur Ergänzung ein Gas oben in das Pumpengehäuse eingeführt wird, wodurch ein rotationssymmetrischer Temperaturaufbau verhindert wird.

Die Erfindung verfolgt den Zweck, ein Hitzeschild zu schaffen, das verhindert, dass der rotationssymmetrischen Temperaturaufbau gestört wird, so dass die genannten Gefahr, nämlich dass die Welle und das Gehäuse sich verziehen, auf ein Mindestmass herabgesetzt wird.

Dieser Zweck wird durch das erfindungsgemässe Hitzeschild dadurch erreicht, dass es aus mindestens zwei ring- und/oder plattenförmigen Teilen besteht, und zwar derart, dass im Betrieb eine optimale Abdichtung zwischen dem Hitzeschild und einer Wand erzielt werden .kann.

Bei Vorzugsausführungsformen des anmeldungsgemässen Hitzeschildes umfasst das Schild mindestens zwei Schichten, deren Materialien verschiedene Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, oder zwei plattenförmige Teile, deren gegenseitiger Abstand durch mechanische Mittel gelenkig einstellbar ist. Auch ist es möglich und abhängig vom System vorteilhaft, solche Hitzeschilder gewellt auszubilden. Bei zylindrischen Vorrichtungen sind die anmeldungsgemässen Hitzeschilder bevorzugt kegelförmig.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemässen Hitzeschildes besteht es aus einem plattenförmigen Teil mit kreisförmigem Umriss und einem darauf aufsetzbaren, ringförmigen Teil, der an einer oder mehreren Stellen, bevorzugt an einer Stelle, durchgesägt ist und mindestens teilweise derart aus Materialien mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten besteht, dass im Betrieb eine optimale Abdichtung zwischen der umgebenden Wand und dem ringförmigen Teil erzielt werden kann. Der Querschnitt des ringförmigen Teiles kann L-förmig sein, aber vorzugsweise ist dieser U-förmig, wobei der Stegteil des U-Profils aus zwei Schichten mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten besteht und den Aussenumfang des vom ringförmigen Teil beschriebenen Kreises bildet.

Bevorzugt sind die Hitzeschilder an einer zylindrischen Wand befestigt, mit der sie in einfacher Weise in die betreffende Vorrichtung eingebracht oder aus dieser entfernt werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, in der einige Vorzugsaus führungs formen der Erfindung wiedergegeben sind, näher erläutert.

In Fig. 1 ist ein Teil eines kegelförmigen Hitzeschildes 1 im Schnitt wiedergegeben, bestehend aus zwei Schichten 2 und 3, deren Materialien verschiedene Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Bei Temperaturanstieg kann der Spalt zwischen dem Hitzeschild und der Wand 4 dadurch verengt werden, dass der Winkel, den das Hitzeschild mit der Normalen der Wand bildet, infolge der verschiedenen Ausdehnung der Schichten, aus denen das Hitzeschild besteht, geringer wird. Die Veränderung des Standes des Hitzeschildes ist in Fig. 1 durch einen Pfeil angegeben. Es ist klar, dass es für die in Fig. 1 wiedergegebene Situation erforderlich ist, dass von den Schichten 2 und 3 die Schicht 3 den grössten Ausdehnungskoeffizienten aufweist.

In Fig. 2 ist ein Teil eines kegelförmigen Hitzeschildes in Ansicht wiedergegeben, bestehend aus zwei Schichten, deren Materialien verschiedene Ausdehnungskoeffizienten aufweisen und welches Hitzeschild gewellt ausgebildet ist. Ein solches gewelltes Hitzeschild ist flexibler als das Hitzeschild

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nach Fig. 1, aber es funktioniert übrigens in analoger Weise.

In Fig. 3 ist ein Teil eines Hitzeschildes im Schnitt wiedergegeben, bestehend aus zwei kegelförmigen Platten 5 und 6, deren gegenseitigen Abstand der Enden durch mechanische Mittel gelenkig einstellbar ist. Bei Verkleinerung dieses gegenseitigen Abstandes wird der Spalt zwischen dem Hitzeschild und der Wand verengt.

In Fig. 4 ist ein Teil eines kegelförmigen Hitzeschildes 7 im Schnitt wiedergegeben, auf dem ein an e i η e r Stelle durchgesägter, ringförmiger Teil 8 mit U-förmigen Querschnitt angeordnet ist. Der Stegteil des U-Profils besteht aus zwei Schichten 9, 10, deren Materialien verschiedene Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Wenn die Schicht 9 aus einem Material mit einem kleineren Ausdehnungskoeffizienten besteht, als das Material der Schicht 10, wird bei Temperaturanstieg der Spalt zwischen dem ringförmigen Teil 8 und der Wand 4 verengt.

In Fig. 5 ist ein Teil einer Pumpe für flüssiges Natrium im Axialschnitt wiedergegeben. In dieser Figur sind einige erfindungsgemässe Hitzeschilder 11 und andere Hitzeschilder 12 an einer zylindrischen Wand 13 befestigt, die über einem freien Natriumspiegel 14 wiedergegeben ist. Im zentralen Teil des zylindrischen Gehäuses mit der Wand 15 befindet sich eine rotierbare Welle 16. Die Spalte zwischen der rotierbaren Welle 16 und den Hitzeschildern 12 dürfen nicht abgedichtet werden, um die Rotation der Welle nicht zu hindern. Die Hitzeschilder 11 können entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ausgebildet sein, wobei namentlich die Hitzeschilder,bestehend aus zwei Schichten, deren Materialen verschiedene Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, besonders geeignet sind.

Die erfindungsgemässen Hitzeschilder können in vielerlei Vorrichtungen angewendet werden. Ausser der als Beispiel genommenen Pumpe für flüssiges Natrium sind auch andere Pump- und Rührwerke für heisse Flüssigkeiten möglich, in denen die erfindungsgemässen Hitzeschilder mit Vorteil angewendet werden können. Meistens sind solche Vorrichtungen zylindrisch ausgebildet, so dass vor allem kegelförmige Hitzeschilder geeignet sind. Für den Erfindungs-

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gedanken ist die Form eines Hitzeschildes jedoch nicht wesentlich. Auch viereckige oder rechteckige Hitzeschiläer sind deshalb möglich, vorausgesetzt, dass sie so befestigt sind,^ dass das Hitzeschild eine Gelenkbewegung ausführen kann und dadurch der Abstand zu einer Wand kleiner wird.

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Claims

ANSPRUECHE

1. Hitzeschild, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mindestens zwei ring- und/oder plattenförmigen Teilen besteht, und zwar derart, dass im Betrieb eine optimale Abdichtung zwischen dem Hitzeschild und einer Wand erzielt werden kann.

2. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mindestens zwei Schichten besteht ,deren Materialien verschiedene Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.

3. Hitzeschild nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es gewellt ist.

4. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus zwei plattenförmigen Teilen besteht, deren gegenseitiger Abstand durch mechanische Mittel gelenkig einstellbar ist.

5. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem plattenförmigen Teil mit kreisförmigem Umriss und einem ringförmigen Teil, der auf dem plattenförmigen Teil angeordnet werden kann, besteht, an mindestens einer Stelle durchgesägt ist und wenigstens teilweise als Bimetall ausgeführt ist.

6. Hitzeschild nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Teil an einer Stelle durchgesägt ist und einen U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der Stegteil des U-Profils aus zwei Schichten besteht, deren Materialien verschiedene Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, und den Aussenumfang des vom ringförmigen Teil beschriebenen Kreises bildet.

7. Hitzeschild nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass es kegelförmig ausgebildet ist.

8. Vorrichtung zum Umpumpen oder Rühren heisser Flüssigkeiten, wenigstens versehen mit einer rotierbaren Welle in einem zylindrischen Gehäuse, in dessen Unterteil sich die heisse Flüssigkeit befinden kann und dessen

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Oberteil mit einem oder mehreren Hitzeschildern versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Hitzeschilder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7 angewendet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die darin vorhandenen Hitzeschilder an einer nahezu konzentrischen, zylindrischen Wand befestigt sind und zusammen mit dieser Wand montiert und demontiert werden können.