DE1901069C2

DE1901069C2 - Koaxiale Mehrfachrohranordnung

Info

Publication number: DE1901069C2
Application number: DE1901069A
Authority: DE
Inventors: Thornton Winchester Mass. Stearns
Original assignee: Vacuum Barrier Corp
Current assignee: Vacuum Barrier Corp
Priority date: 1968-01-15
Filing date: 1969-01-10
Publication date: 1982-02-18
Also published as: CH498331A; NL160646C; SE344233B; JPS498963B1; DE1901069A1; US3490496A; GB1257701A; FR2000268A1; BE726941A; NL6900406A

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrfachrohranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche bekannte Mehrfachrohranordnung weist ein Innenrohr und ein im Abstand vom Innenrohr angeordnetes Außenrohr auf. Die beiden Rohre werden dabei im gleichmäßigen Abstand durch ein Abstandsband gehalten, das schraubenlinienförmig um das Innenrohr so herumgewickelt ist, daß die Windungen des Bandes den Gängen einer Schraube oder Schnecke entsprechen. Ein so angeordnetes Band muß einen verhältnismäßig großen Querschnitt haben, um auftretende radiale Drücke .aufzunehmen. Außerdem stellt ein solches, mit seinen .Endkanten im wesentlichen ganz gegen die beiden Rohre anliegendes Band wärmemäßig eine gewisse Überbrückung des Zwischenraumes zwischen den Rohren dar, was bei bestimmten Anwendungen nachteilig ist. Falls der Zwischenraum zwischen den Rohren von einem Fließmedium durchflossen wird, so ist es ferner ungünstig, daß dieses Fließmedium ganz der wendeiförmigen Bahn folgen muß (US-PS 33 32 446).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrfachrohranordnung zu schaffen, bei der das Band so im Zwischenraum angeordnet ist, daß die an sich dem Bandquerschnitt entsprechende Festigkeit oder Steifigkeit erhöht wird, daß das Band nicht voll gegen die beiden Rohre anliegt und daß eine gewisse Axialströ-ο mung im Zwischenraum möglich ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei der eingangs erwähnten Mehrfachrohranordnung dadurch gelöst, daß das Band um seine Achse verdrillt ist Hierdurch erhält das Band eine zusätzliche Steifigkeit, is so daß Bänder mit verhältnismäßig kleinem (Querschnitt ausreichend sind. Ferner liegt das verdrillte Band an den Rohren nur an einzelnen Punkten an, deren Abstand der Verdrillung und der Steigung des Bandes entspricht. Dies führt dazu, daß der Wärmeübergang von Rohr zu Rohr über das Band auf ein Minimum herabgesetzt ist. Ferner ergibt sich durch die Verdrillung eine Strombahn für flüssige Medien, die teilweise axial verläuft.

In der Beschreibung sind anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Rohranordnung gemäß F ig. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Form des Bandes,

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine weitere abgewandelte Form des Bandes,

Fig. 5 einen Querschnitt zur Darstellung der Anordnung des Bandes gemäß F i g. 4 in der Ausführungsform nach Fig. 1,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, ·

F i g. 7 einen Querschnitt gemäß F i g. 6, wobei jedoch die Isolierumhüllung auf dem Innenrohr weggelassen ist.

In der Ausführungsform einer Mehrfachrohranordnung nach F i g. 1 und 2 ist mit 10 ein schraubenlinienförmig gewelltes Innenrohr und mit 12 ein schraubenlinienförmig gewelltes Außenrohr bezeichnet. Derartige Rohre sind üblicherweise aus Kupfer hergestellt und sind bei einem entsprechend großen Radius in bestimmtem Umfang flexibel. Wendelförmig ist urrf das Innenrohr 10 eine Länge eines fachen Bandes 20 herumgewickelt, das aus Metall oder Kunststoff sein kann, im letzteren Fall vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen. Dieses Band hat eine gleichmäßige Breite und ist mit einer Steigung von ungefähr 45° relativ zur Achse der Mehrfachrohranordnung aufgewickelt.

Das Band 20 ist um 180° um seine eigene Achse alle 90° seiner Umwicklung um das Innenrohr 10 herum so verdrillt, daß die eine oder andere der Kanten des Bandes 20 das Innenrohr 10 einmal alle 90° bei den einzelnen Verdrillungen berührt.

Damit ist das Band 20 mit seiner Kante 21 radial nach außen an den Punkten A, C₁ £, G, I, K, M gerichtet, während es mit seiner Kante 21 an den Punkten B, D, F, H, J, L, N radial nach innen gerichtet ist und das Innenrohr 10 berührt.

Das Band ist damit an seiner entgegengesetzten

6ü Kante 22 an den Punkten A, C₁ E, G, I, K, M radial nach innen gerichtet und berührt das Innenrohr 10 und ist an den dazwischen liegenden Punkten, nämlich B, D, F, H₁), L, N radial nach außen gerichtet. Es ergibt sich ferner,

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daß überall dort, wo das Band mit einer der Kanten radial nach innen gerichtet ist, diese Bandstärke sich in eines der Wellentäler 30 zwischen den Wellenbergen 32 des Innenrohres 10 einzusetzen versucht Dies ist an den Punkten B, F, J. N in F i g. 1 und bei D, H, L in F i g. 2 der Fall, obgleich der Deutlichkeit wegen die Zeichnung das Band in einer mehr angenähert symmetrischen Wendel an diesen Punkten zeigt

Normalerweise ist das Band von einer solchen Breite, daß es vorzugsweise, doch nicht notwendigerweise, das Außenrohr an allen Verdrillungspunkten berührt Auf jeden Fall bildet das Band ein Abstandsglied, das die beiden Rohre in konzentrischem Abstand hält

Die Steigung des Bandes kann sich auch von 45° unterscheiden, und das Band kann in kürzeren oder längeren Intervallen entlang auf seiner Länge verdrillt sein, als dies in der Zeichnung dargestellt ist, und zwar je nach der Höhe der gewünschten Tragfähigkeit zwischen den beiden Rohren. Auf jeden Fall ist, wie in der Zeichnung dargestellt eine Überbrückung zwischen den beiden Rohren in bezug auf das Abstandsglied nur an den Punkten A bis N einschließlich vorhanden, an denen das Band radial orientiert ist, wobei die Teilstücke des Bandes zwischen diesen Punkten stets im Abstand vom Außenrohr infolge der Verdrillung des Bandes sind.

Wenn beispielsweise das Außenrohr einen Innendurchmesser mit 31,6 mm und das Innenrohr einen Außendurchmesser von 20,2 mm hat, so kann das Band 7,2 mm breit und 1,0 mm stark sein. Bei Verwendung von cryogenischen Flüssigkeiten bei einem Vakuum unterhalb von 5 χ 10-⁵Torr wird damit der Wärmeleckfluß auf lediglich 1,0 kg CaI. pro Stunde pro Meter reduziert, wenn die Messung zwischen einer Raumtemperatur und — 195,5°C erfolgt. Für größere Leitungen kann die Bandbreite bis auf 10,2 mm ansteigen, und eine größere Stärke kann ebenfalls verwendet werden, die bis zu 2,5 mm und darüber je nach der radialen Dimension zwischen den beiden Rohren ansteigen kann.

Die Anwendung der Konstruktion gemäß der Erfindung ist nicht auf gerillte oder gewellte Rohre beschränkt, sondern kann auch bei glatten, d. h. zylinderförmigen Rohren benützt werden.

Bei einer Wellung des Innenrohres kann dieses eine äußere, rohrförmige, geflochtene Verstärkungshülle 50 haben (s. F i g. 6), wie dies oft bei anderen Abstandskonstruktionen zur Erhöhung der Druckfestigkeit verwendet wird. In diesem Zusammenhang sei auf die US-PS 32 40 234 verwiesen.

F i g. 3 zeigt eine abgewandelte Form 20a des Bandes. Dieses Band ist ähnlich wie in F i g. 1 und 2, jedoch mit dem Unterschied, daß seine Kanten mit versetzten Ausschnitten 40 in solchen Abständen vorgesehen sind, daß die Kanten der Ausschnitte in zusammengebautem Zustand das Innenrohr an den Punkten berühren, an denen das verdrillte Band sich ungefähr radial quer über den Ringraum zwischen den Rohren weg erstreckt Die Ausschnitte können einen etwas größeren Radius als das Innenrohr haben, wie dies in Fig.5 dargestellt ist. Die Ausschnitte benützende Ausführungsform ergibt eine Zunahme der Stabilität des Bandes, da das Band sich mehr der Oberfläche des Rohres an den Berührungspunkten anpassen kann.

F i g. 4.zeigt eine weitere abgewandelte Form 20b des Bandes, bei dem die Ausschnitte 40 nicht versetzt angeordnet sind, sondern periodisch an gegenüberliegenden Stellen des Bandes vorhanden sind, so daß es nun gleichgültig ist, welche Kante des Bandes dem Innenrohr zugewandt ist, da beide Kanten nun mit Ausschnitten versehen sind. F i g. 5 zeigt das Band gemäß Fig.4, wie es in der Rohrkonstruktion nach F i g. 1 und 2 verwendet werden kann.

In Fig.6 ist der Durchmesser des Außenrohres 120 so vergrößert, daß um das Innenrohr wendelförmig lose herumgewickelte Mehrschichtisolierlagen 52 untergebracht werden können, die beispielsweise in der US-Patentschrift 32 40 234 beschrieben sind und abwechselnd Schichten aus mit Aluminium beschichteten Kunststoff und Faserg-Ias aufweisen. Das verstärkte und mit Isoliermaterial umwickelte Innenrohr wird dann mit dem verdrillten Band 20, 20a und 206 umwickelt. Anschließend wird eine weitere Isolierlage um das Band herumgewickelt und dann diese Baugruppe durch das Außenrohr 120 umschlossen. Die Isolierlagen 52 und 54 werden dadurch lediglich an den Punkten der radialen Orientierung des Bandes zusammengepreßt, derart, daß also die optimale Dichte der Umwicklung im ganzen übrigen, ringförmigen Raum zwischen den Rohren verbleibt, wie dies in der US-Patenschrift 32 36 406 des näheren erklärt ist.

F i g. 7 zeigt eine lose aufgewickelte Mehrschichtisolierlage, die lediglich außerhalb des aufgewickelten Bandes 20 angeordnet ist, so daß der Druck auf diese Schichten im wesentlichen nur an den Punkten der radialen Orientierung des Bandes auftritt. Anstatt gemäß Fig. 7 die das Innenrohr isolierende Lage 52 wegzulassen, kann auch die das Außenrohr isolierende Lage 54 weggelassen werden, wobei die Isolierlage 52 des Innenrohres zusammen mit der Verstärkungshülle 50 oder auch ohne diese beibehalten werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Koaxiale Mehrfachrohranordnung mit mindestens einem Innenrohr und mindestens einem im Abstand vom Innenrohr befindlichen Außenrohr und mit einem als Abstandsmittel dienenden, zwischen den beiden Rohren angeordneten flachen. Band, das schraubenlinienförmig um die Mittelachse der Mehrfachrohranordnung herumgewickelt ist, wobei sich das Band an der oder den Berührungsstellen seiner Kanten mit den beiden Rohren in radialer Lage zur Mittelachse befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (20) um seine Achse verdrillt ist

2. Mehrfachrohranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (20) um 180° je Viertelwindung einer Schraubenwindung verdrillt ist

3. Mehrfachrohranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Schraubenlinienwindungen ungefähr 45° ist.

4. Mehrfachrohranordnung, bei der das Innenrohr eine schraubenlinienförmig gewellte Form mit Wellenbergen und Wellentälern aufweist, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in radialer Lage zur Mittelachse befindlichen Berührungsstellen (B, D, F, H, J, L N; A, C, £ G, I, K, M) der Kanten (21,22) des Bandes (20) mit dem Innenrohr (10) in dessen Wellentälern angeordnet sind.

5. Mehrfachrohranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (20) eine gleichmäßige Breite hat.

6. Mehrfachrohraliordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (20) aus Kunststoff ist.

7. Mehrfachrohranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (20) Ausschnitte (40) an den Berührungsstellen mit dem Innenrohr (10) aufweist.

8. Mehrfachrohranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante des Bandes (20) Ausschnitte (40) aufweist, die den die Berührungsstellen mit dem Innenrohr (10) bildenden Ausschnitten der Innenkante des Bandes gegenüberliegen.