DE102008056987A1 - insulating cartridge - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Isolierkassette als Teil einer Rohrmantelisolierung mit einem im Wesentlichen geschlossenen Blechgehäuse (5), welches eine Dämmstofffüllung (7) vollständig einschließt. Die Isolierkassette (2) gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dämmstofffüllung (7) ein Silicat-Aerogel umfasst.The invention relates to an insulating cassette as part of a pipe jacket insulation with a substantially closed sheet metal housing (5) which completely encloses a Dämmstofffüllung (7). The insulating cassette (2) according to the invention is characterized in that the Dämmstofffüllung (7) comprises a silicate airgel.

Description

Translated fromGerman

DieErfindung betrifft eine Isolierkassette als Teil einer Ummantelungvon unter Mediendruck stehenden Einrichtungen eines Dampferzeugers,beispielsweise als Rohrmantelisolierung mit einem im Wesentlichengeschlossenen Blechgehäuse, das eine Dämmstofffüllungvollständig einschließt.TheThe invention relates to an insulating cassette as part of a casingof medium-pressure facilities of a steam generator,for example, as pipe jacket insulation with a substantiallyclosed sheet metal housing, which is an insulating material fillingincludes completely.

SolcheIsolierkassetten finden häufig Anwendung zur Wärmeisolierungvon Rohrleitungen an Dampferzeugern.SuchInsulating cassettes are often used for thermal insulationof piping to steam generators.

Beiden bekannten Isolierkassetten handelt es sich um halbschalenförmigeBlechkassetten, welche mit Mineralwolle, Glasfaserwolle oder ähnlichen Isoliermaterialiengefüllt sind. Diese sind beispielsweise in derDE 29 23 094 A beschrieben.Bei der Kälte- und Wärmedämmung von Rohrleitungenist es üblich, Dämmmaterialien mit einer Ummantelungzu versehen, die das Dämmmaterial gegen Verwitterung undmechanische Beschädigung schützt. Vielfach erfolgtdie Ummantelung der Dämmung durch eine Verblechung desDämmmaterials, beispielsweise mit Zinkblech. Bei einigenAnwendungen, so beispielsweise bei der Anwendung in Kühlmittelkreisläufen vonKernkraftwerken hat sich die Verwendung von geschlossenen Isolierkassettenbewährt, die das Dämmmaterial vollständigeinschließen. Insbesondere das Blechgehäuse derIsolierkassetten soll einen hinreichenden Schutz gegen mechanischeBeeinträchtigung des Dämmmaterials bieten. Eskann allerdings in Kühlmittelverluststörfällenin Kernkraftwerken dennoch eintreten, dass die Metallkassette zerstörtwird und das darin enthaltene Isoliermaterial austritt. Es könntebeispielsweise der Fall eintreten, dass der Leckstrahl einer Kühlmittelleitungdas Abreißen und die Zerstörung einer Isolierkassettebewirkt. Isolierkassetten der vorstehend beschriebenen Art sindbeispielsweise für Leitungen bis etwa 800 mm Durchmesserund einen Innendruck von 160 bar bei etwa 300°C Medientemperaturvorgesehen. Es ist leicht vorstellbar, dass der Leckstrahl einersolchen Leitung verhältnismäßig hohemechanische Kräfte in die Isolierkassette eintragen kann.The known insulating cassettes are half-shell-shaped sheet-metal cassettes, which are filled with mineral wool, fiberglass wool or similar insulating materials. These are for example in the DE 29 23 094 A described. In the refrigeration and thermal insulation of pipelines, it is common to provide insulation materials with a sheath that protects the insulation against weathering and mechanical damage. In many cases, the sheathing of the insulation is done by a blending of the insulating material, for example with zinc sheet. In some applications, such as application in coolant circuits of nuclear power plants, the use of closed insulation cassettes has been proven to completely enclose the insulation material. In particular, the sheet metal housing of the insulating cassettes should provide adequate protection against mechanical damage to the insulating material. However, it can still occur in coolant loss accidents in nuclear power plants that the metal cassette is destroyed and the insulating material contained therein emerges. For example, it could be the case that the leakage jet of a coolant line causes the tearing off and the destruction of an insulating cassette. Insulating cassettes of the type described above are provided for example for lines up to about 800 mm in diameter and an internal pressure of 160 bar at about 300 ° C media temperature. It is easy to imagine that the leak jet of such a line can enter relatively high mechanical forces in the Isolierkassette.

Dabeikönnte es theoretisch vorkommen, dass das Blechgehäuseeiner Isolierkassette reißt und das Dämmmaterialvom Leckstrahl des Kühlmittels ausgespült wird.Das ausgewaschene Isoliermaterial könnte die Ansaugsiebeder im Reaktorsumpf vorgesehenen Pumpen verstopfen, wodurch die Störfallbeherrschungerschwert wird.thereIt could theoretically happen that the sheet metal housingan insulating cassette ruptures and the insulation materialis flushed out by the leak jet of the coolant.The washed-out insulating material could be the suction strainersclog the pump provided in the reactor sump, causing the Störfallbereschungis difficult.

DieRückhaltung bzw. Aushaltung von faserigen Isoliermaterialienmittels Sieben hat sich grundsätzlich als schwierig herausgestellt.Laborversuche haben gezeigt, dass das Fasermaterial zum Einen mitverhältnismäßig feinmaschigen Siebenschlecht zurückzuhalten ist und zum Anderen hohe Druckverluste überdie Siebe bei Anlagerung erzeugt. Dies führt ggf. zum Versagender Siebe.TheRetention or retention of fibrous insulating materialsusing sieves has proved to be fundamentally difficult.Laboratory tests have shown that the fiber material with onerelatively fine-meshed sievesis poor retention and on the other high pressure lossescreates the sieves when attached. This may lead to failurethe sieves.

DerErfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Isolierkassetteder eingangs genannten Art diesbezüglich zu verbessern.Of theThe invention is therefore based on the object, an insulating cassetteto improve the type mentioned in this regard.

Dieder Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird gelöst durcheine Isolierkassette als Teil einer Ummantelung von unter Mediendruckstehenden Einrichtungen eines Dampferzeugers, beispielsweise alsRohrmantelisolierung mit einem im Wesentlichen geschlossenen Blechgehäuse,das eine Dämmstofffüllung vollständigeinschließt, wobei sich die Isolierkassette dadurch auszeichnet,dass die Dämmstofffüllung ein Aerogel umfasst.Unter Aerogel im Allgemeinen und im Sinne der Erfindung sind hochporöse Festkörperzu verstehen, bei denen bis zu 95% des Volumens aus Poren besteht.Die Verwendung dieses Materials als Füllmaterial füreine Isolierkassette hat den Vorzug, dass etwa aus der Isolierkassette austretendesMaterial auf Grund seiner physikalischen Eigenschaften leichteraus einem Wasserkreislauf auszuhalten ist.TheThe object underlying the invention is achieved byan insulating cassette as part of a sheath of under media pressurestanding facilities of a steam generator, for example asPipe jacket insulation with a substantially closed sheet metal housing,the one insulation filling completelyincludes, wherein the insulating cartridge characterized thereby,that the Dämmstofffüllung comprises an airgel.Under airgel in general and within the meaning of the invention are highly porous solidto understand where up to 95% of the volume consists of pores.The use of this material as filler foran insulating cassette has the advantage that about leaking from the IsolierkassetteMaterial lighter due to its physical propertiescan be endured from a water cycle.

Vorzugsweiseist als Dämmstofffüllung ein anorganisches Aerogelvorgesehen, welches nicht benetzbar ist, welches schwimmfähigist und welches nicht brennbar ist. Als besonders vorteilhaft hatsich eine Isolierkassette erwiesen, bei welcher die Dämmstofffüllungein Silicat-Aerogel umfasst. Solche Silicat-Aerogele könnenbeispielsweise einen Porendurchmesser von etwa 20 nm bei einer Porösitätvon > 90% aufweisen.Die Dichte des Materials kann zwischen 90 und 100 kg/m³ betragen.Die Wärmeleitfähigkeit kann beispielsweise etwa 0,018W/m·K bei 25°C betragen. Ein solches Materialkann eine innere Oberfläche von etwa 600 bis 800 m²/g aufweisen. Das Material ist daher hervorragendals Isoliermaterial für die zuvor beschriebenen Zweckegeeignet.Preferably, an inorganic airgel is provided as Dämmstofffüllung, which is not wettable, which is buoyant and which is not flammable. Particularly advantageous is an insulating cassette has been found in which the Dämmstofffüllung comprises a silicate airgel. Such silicate aerogels may for example have a pore diameter of about 20 nm with a porosity of> 90%. The density of the material can be between 90 and 100 kg / m³ . The thermal conductivity may be, for example, about 0.018 W / m · K at 25 ° C. Such a material may have an inner surface area of about 600 to 800 m² / g. The material is therefore excellent as an insulating material for the purposes described above.

Beispielsweisekann als geeignetes Silicat-Aerogel ein Material mit der Handelsbezeichnung „Nanogel” Anwendungfinden, welches von der Firma CABOT Corporation vertrieben wird.For exampleFor example, as a suitable silicate airgel, a material having the trade name "Nanogel" may be usedwhich is sold by CABOT Corporation.

Beieiner zweckmäßigen Variante der Isolierkassettegemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dämmstofffüllungein Aerogel als Granulat, vorzugsweise mit einer mittleren Korngrößevon 0 bis 4 mm umfasst. Ein solches Granulat besitzt insbesondereVorzüge bei der Handhabung. Dieses kann in entsprechendeFüllöffnungen von Blechkassetten abgefülltwerden. Die Isolierkassetten können mit der höchstmöglichenPackungsdichte befüllt werden.atan expedient variant of the insulating cassetteAccording to the invention it is provided that the Dämmstofffüllungan airgel as granules, preferably with an average particle sizefrom 0 to 4 mm. Such a granule has in particularAdvantages in handling. This can in appropriateFilling holes filled from sheet metal cassettesbecome. The insulating cassettes can with the highest possiblePacking be filled.

Alternativkann die Dämmstofffüllung wenigstens einen Aerogel-Formkörperumfassen. Ein solcher Formkörper könnte an dieGestalt des vorzugsweise formstabilen Blechgehäuses angepasst sein.Das Blechgehäuse der Isolierkassetten kann beispielsweiseaus austenitischem Stahl bestehen. Bei einer besonders bevorzugtenVariante der Isolierkassette gemäß der Erfindungist vorgesehen, dass das Aerogel nicht transluzent ist. Hierzu kannein entsprechend behandeltes Aerogel Anwendung finden. Dies hatden Vorzug, dass die Infrarotreflektivität des verwendetenDichtmaterials erhöht wird, womit die Isolierwirkung verbessertwird.Alternatively, the Dämmstofffüllung comprise at least one airgel molded body. Such a shaped body could be adapted to the shape of the preferably dimensionally stable sheet metal housing be. The sheet metal housing of the insulating cassettes can for example consist of austenitic steel. In a particularly preferred variant of the insulating cassette according to the invention, it is provided that the airgel is not translucent. For this purpose, a suitably treated airgel can be used. This has the advantage that the infrared reflectivity of the sealing material used is increased, whereby the insulating effect is improved.

Hierzukann beispielsweise die Dämmstofffüllung Graphit-und/oder Metalloxidstaub umfassen. Der Staub kann beispielsweisemit einem Aerogel-Granulat in homogener Mischung vorliegen. Beispielsweisekann die Dämmstofffüllung Aerogel und Graphit-und/oder Metalloxidstaub in homogener Mischung umfassen, wobei derAnteil an Graphit- und/oder Metalloxidstaub zwischen 1,5 und 4,5ma% umfasst.For thisFor example, the insulation filling graphiteand / or metal oxide dust. For example, the dust canwith an airgel granules in homogeneous mixture. For examplethe insulation filling airgel and graphiteand / or metal oxide dust in homogeneous mixture, wherein thePercentage of graphite and / or metal oxide dust between 1.5 and 4.5ma% includes.

Zweckmäßigweist die Isolierkassette gemäß der Erfindungeinen etwa C-förmigen Querschnitt auf und ist mit Befestigungsmittelnversehen, mit welchen zueinander komplementär ausgebildeteIsolierkassetten zu einem im Wesentlichen geschlossenen Rohrmantelzusammensetzbar sind.expedientshows the insulating cassette according to the inventionan approximately C-shaped cross-section and is with fastening meansprovided, with which complementary to each otherInsulating cassettes to a substantially closed pipe jacketare composable.

ImRahmen der Erfindung kann die Isolierkassette allerdings an jedebeliebige Kontur einer zu isolierenden, medienführendenEinrichtung angepasst sein.in theHowever, within the scope of the invention, the insulating cartridge can be attached to any oneany contour of a media-leading to be isolatedFacility adapted.

DieErfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestelltenAusführungsbeispiels erläutert:TheInvention is described below with reference to an illustrated in the drawingsEmbodiment explained:

EszeigenItdemonstrate

1 eineschematische Ansicht einer Rohrleitung, die mit Isolierkassettengemäß der Erfindung verkleidet ist, 1 a schematic view of a pipeline, which is covered with insulating cassettes according to the invention,

2 eineDraufsicht entlang der Pfeile II-II in1, 2 a plan view along the arrows II-II in 1 .

3 einenLängsschnitt entlang der Pfeile III-III in2, 3 a longitudinal section along the arrows III-III in 2 .

4 eineExplosionsansicht einer alternativen Ausgestaltung der Isolierkassettegemäß der Erfindung, und 4 an exploded view of an alternative embodiment of the insulating cassette according to the invention, and

5 dieIsolierkassette aus5 im zusammengesetzten Zustand. 5 the insulating cassette off 5 in the assembled state.

1 zeigteinen Rohrleitungsabschnitt1 einer heißgehendenRohrleitung, die ein unter Druck stehendes Medium führt.Der Rohrleitungsabschnitt1 ist mit Isolierkassetten2 gemäß derErfindung verkleidet, wobei die Isolierkassetten2 jeweilsein C-förmiges Querschnittsprofil aufweisen und zwei zueinanderkomplementäre Isolierkassetten2 jeweils mit Befestigungsmitteln3 zueinem geschlossenen, rohrförmigen Isoliermantel4 zusammengesetztsind. Als Befestigungsmittel kommen beispielsweise an und fürsich bekannte Bügel-Spannverschlüsse in Betracht.Jede Isolierkassette2 besteht aus einem genieteten oderverschweißten Blechgehäuse5, vorzugsweiseaus austenitischem Stahlblech. Das Blechgehäuse ist vollumfänglichsowie an den Stirnseiten6 geschlossen und mit einer Dämmstofffüllung7 versehen.Bei der in den1 bis3 gezeigten Variante derIsolierkassetten2 umfassen diese eine Dämmstofffüllungin Form eines Granulats eines Silicat-Aerogels. Es handelt sichhierbei um ein Granulat mit einer mittleren Korngrößevon 0 bis 4 mm, umfassend als Hauptbestandteil Trimethylsilyloxy-modifiziertesKieselgel. Dieses hat eine Porösität von > 90%, einen Porendurchmesservon etwa 20 nm, eine Schüttdichte von zwischen 90 und 100kg/m³ und eine Wärmeleitfähigkeitvon etwa 0,18 W/m·K bei 25°C. Die spezifischeOberfläche beträgt zwischen 600 und 800 m²/g. Das Aerogel ist nicht brennbar und nichtbenetzbar sowie schwimmfähig. 1 shows a pipe section 1 a hot tubing that carries a pressurized medium. The pipe section 1 is with insulating cassettes 2 clad according to the invention, wherein the insulating cassettes 2 each having a C-shaped cross-sectional profile and two mutually complementary insulating cassettes 2 each with fasteners 3 to a closed, tubular insulating jacket 4 are composed. As fastening means, for example, known and known temple fasteners into consideration. Each insulating cassette 2 consists of a riveted or welded sheet metal housing 5 , preferably austenitic steel sheet. The sheet metal housing is full and on the front sides 6 closed and with a Dämmstofffüllung 7 Mistake. In the in the 1 to 3 shown variant of the insulating cassettes 2 These include an insulation filling in the form of a granulate of a silicate airgel. It is a granule with a mean grain size of 0 to 4 mm, comprising as its main component trimethylsilyloxy-modified silica gel. This has a porosity of> 90%, a pore diameter of about 20 nm, a bulk density of between 90 and 100 kg / m³ and a thermal conductivity of about 0.18 W / m · K at 25 ° C. The specific surface area is between 600 and 800 m² / g. The airgel is non-combustible, non-wettable and buoyant.

DasGranulat wird in die Isolierkassetten durch die auf den Stirnseitenderselben vorgesehen Öffnungen8 eingefüllt.Die Öffnungen8 werden anschließend mitDeckeln9 verschlossen. Die Deckel9 könnenverschweißt, verschraubt oder vernietet sein.The granules are introduced into the insulating cassettes through the openings provided on the front sides thereof 8th filled. The openings 8th are then covered with lids 9 locked. The lids 9 can be welded, bolted or riveted.

Die4 und5 zeigenein weiteres Ausführungsbeispiel der Isolierkassette2 gemäß der Erfindung.Die Dämmstofffüllung7 ist als Formkörper10 ausgebildet,dessen Gestalt der Gestalt des formstabilen Blechgehäuses5 angepasstist.The 4 and 5 show a further embodiment of the insulating cassette 2 according to the invention. The insulating material filling 7 is as a molded body 10 formed, the shape of the shape of the dimensionally stable sheet metal housing 5 is adjusted.

DerFormkörper10 wird passend in das Blechgehäuse5 eingesetzt,dessen Stirnseite6 mit einem entsprechend ausbildetenDeckel9 verschlossen wird.The molded body 10 fits into the sheet metal housing 5 used, whose front page 6 with a correspondingly formed lid 9 is closed.

DasAerogel, entweder in Form des Granulats oder des Formkörpers10,wird durch eine Einfärbung in seiner Infrarotreflektivität,d. h. in seinen Dämmeigenschaften hinsichtlich Wärmstrahlung, verbessert.Beispielsweise kommt eine Bestäubung des Formkörpers10 mitGraphit- und/oder Metalloxidstaub in Betracht. Das Granulat kannmit Graphit- und/oder Metalloxidstaub gemischt werden, wobei Graphit-und/oder Metalloxidstaub mit einem Anteil von 1 bis 4 ma% an derMischung beteiligt sind.The airgel, either in the form of the granules or the molding 10 , is improved by a coloring in its infrared reflectivity, ie in its thermal insulation properties. For example, there is a pollination of the molding 10 with graphite and / or metal oxide dust into consideration. The granules can be mixed with graphite and / or metal oxide dust, with graphite and / or metal oxide dust being involved in a proportion of 1 to 4 ma% of the mixture.

11

RohrleitungsabschnittPipeline section

22

Isolierkassetteinsulating cartridge

33

Befestigungsmittelfastener

44

Isoliermantelinsulating

55

Blechgehäusemetal housing

66

Stirnseitenfront sides

77

Dämmstofffüllunginsulating material filling

88th

Öffnungenopenings

99

Deckelcover

1010

Formkörpermoldings

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - DE 2923094A[0003]- DE 2923094 A[0003]

Claims (10)

Translated fromGerman

Isolierkassette (2) als Teil einer Ummantelung vonunter Mediendruck stehenden Einrichtungen eines Dampferzeugers,beispielsweise als Rohrmantelisolierung, mit einem im Wesentlichengeschlossenen Blechgehäuse (5), der eine Dämmstofffüllung(7) vollständig einschließt,dadurchgekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung(7) ein Aerogel umfasst.Insulating cassette ( 2 ) as part of a casing of devices under pressure of a steam generator, for example as pipe jacket insulation, with a substantially closed sheet metal housing ( 5 ) containing an insulating material filling ( 7 ),characterized in that the insulation filling ( 7 ) comprises an airgel.Isolierkassette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Dämmstofffüllung (7) ein anorganischesAerogel umfasst.Insulating cassette according to claim 1, characterized in that the Dämmstofffüllung ( 7 ) comprises an inorganic airgel.Isolierkassette nach einem der Ansprüche1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung(7) ein Silicat-Aerogel umfasst.Insulating cassette according to one of claims 1 or 2, characterized in that the Dämmstofffüllung ( 7 ) comprises a silicate airgel.Isolierkassette nach einem der Ansprüche1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung(7) ein Aerogel als Granulat, vorzugsweise mit einer mittlerenKorngröße von 0 bis 4 mm, umfasst.Insulating cassette according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Dämmstofffüllung ( 7 ) comprises an airgel as granules, preferably with a mean grain size of 0 to 4 mm.Isolierkassette nach einem der Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllungwenigstens einen Aerogel-Formkörper (10) umfasst.Insulating cassette according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Dämmstofffüllung at least one airgel molded body ( 10 ).Isolierkassette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass der Formkörper (10) an die Gestalt des vorzugsweiseformstabilen Blechgehäuses angepasst ist.Insulating cassette according to claim 5, characterized in that the shaped body ( 10 ) is adapted to the shape of the preferably dimensionally stable sheet metal housing.Isolierkassette nach einem der Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aerogel eine erhöhteInfrarotreflektivität aufweist.Insulating cassette according to one of the claims1 to 6, characterized in that the airgel increasedHas infrared reflectivity.Isolierkassette nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Dämmstofffüllung (7) Graphit- und/oderMetalloxidstaub umfasst.Insulating cassette according to claim 7, characterized in that the Dämmstofffüllung ( 7 ) Comprises graphite and / or metal oxide dust.Isolierkassette nach einem der Ansprüche7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmstofffüllung(7) Aerogel und Graphit- und/oder Metalloxidstaub in homogenerMischung umfasst, wobei der Anteil an Graphit- und/oder Metalloxidstaubzwischen 1,5 und 4,5 ma% umfasst.Insulating cassette according to one of claims 7 or 8, characterized in that the Dämmstofffüllung ( 7 ) Comprises airgel and graphite and / or metal oxide dust in a homogeneous mixture, wherein the proportion of graphite and / or metal oxide dust comprises between 1.5 and 4.5 ma%.Isolierkassette nach einem der Ansprüche1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen etwa C-förmigenQuerschnitt aufweist und mit Befestigungsmitteln (3) versehenist, mit welchen zueinander komplementär ausgebildete Isolierkassetten(2) zu einem im Wesentlichen geschlossenen Rohrmantel zusammensetzbarsind.Insulating cassette according to one of claims 1 to 9, characterized in that it has an approximately C-shaped cross-section and with fastening means ( 3 ) is provided, with which mutually complementary insulation cassettes ( 2 ) are composable to form a substantially closed pipe jacket.