CH626697A5 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Schutzeinrichtung zum Verhindern der Beschädigung benachbarter Rohre und Einrichtungen beim Sprengverschluss leck gewordener Rohre eines Rohrbündels, das, beispielsweise im Druckkessel eines Damperzeugers axial verlaufend eingesetzt, in beidendig angeordneten Abschlusscheiben, diese durchsetzend, festgehalten ist und eine Verwendung dieser Einrichtung.

Wärmetauscher und Dampferzeuger, auf die die gegenständliche Erfindung insbesondere anwendbar ist, besitzen eine grosse Zahl von Rohren mit verhältnismässig kleinem Durchmesser, die in einem Bündel zusammengefasst sind. Die Wärme wird dabei von einem Medium abgegeben, das durch die Rohre fliesst, an ein anderes, das ausserhalb an diesen vorbeistreicht. Die Medien sind dabei physikalisch durch die Rohre und Abschlusscheiben getrennt, wobei je eine Abschlusscheibe an jedem Ende des Rohrbündels vorgesehen ist.

Es ist bekannt, leck gewordene Rohre in solch einem Wärmetauscher oder Dampferzeuger durch einen Sprengbolzen an jedem Rohrende zu verschliessen. Dieser enthält eine explosive Ladung mit einem Zünder, der aus Entfernung ausgelöst werden kann, wobei die Masse des Bolzens ausgedehnt wird und mit der Rohrinnenwand verschweisst einen dichten Abschluss ergibt.

Schwierigkeiten bestehen bei einer solchen Explosionsver-schweissung in der vorangeführten Art von Wärmetauschern oder Dampferzeugern, da wegen der eng nebeneinander liegenden Rohre, benachbarte Rohre und die zwischenliegenden Abschnitte der Abschlusscheiben durch die Sprengwirkung beschädigt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist, diesen Nachteil auszuschliessen und einen Sprengverschluss bei schadhaften Rohren von Wärmetauschern oder Dampferzeugern zu ermögliche, durch den die umliegenden Teile keine Beeinträchtigung erfahren.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs angeführten Art nach dem Vorschlag der Erfindung dadurch gelöst, dass Verschlusszapfen vorhanden sind, die, zum Schutz der Abschlusscheiben und der Enden der dem lecken Rohr benachbarten Rohre, bei der Zündung des in das lecke Rohr eingeführten Sprengbolzens in die benachbarten Rohre einsetzbar und nach dem Verschluss des Rohres entfernbar sind.

Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand der Figuren der Zeichnung eingehend beschrieben, doch soll sie nicht auf diese Möglichkeit ihrer Verwirklichung beschränkt sein.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Zwangsdurchlauf-Dampfgenerator-Anlage, bei der die Erfindung verwendet werden kann,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 3,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach der Linie 3-3 von Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht auf einem in ein Rohrende eingeschobenen Verschlusspfropfen, teilweise aufgerissen,

Fig. 5 in Draufsicht einen Querschnitt nach der Linie 5-5 von Fig. 4,

Fig. 6 eine um 90° gedrehte Ansicht des Verschlusspfropfens von Fig. 4,

Fig. 7 einen keilförmigen Spannteil in Ansicht auf seine gewölbten Seiten,

Fig. 8 eine um 90° gedrehte Ansicht von Fig. 7,

Fig. 9 und 10 den Keil eines Verschlusspfropfens in zwei zueinander um 90° verdrehten Ansichten, und

Fig. 11 die Ansicht auf ein Werkzeug, das zum Einsetzen bzw. Ausziehen des Spannteiles Verwendung finden kann.

Die Zwangsdurchlauf-Dampfgenerator-Anlage 10 von Fig. 1 besteht aus einem hochstehenden zylindrischen Druckkessel 11, der an seinen Enden durch ein oberes und unteres Kopfstück 12 bzw. 13 abgeschlossen und durch obere und untere Abschlusscheiben 14 bzw. 15 quergeteilt ist. Die obere Abschlusscheibe 14 ist einstückig mit dem Druckkessel 11 und dem Kopfstück 12 und bildet zwischen sich und diesem eine s

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Einlaufkammer 16 für die Flüssigkeit. Auf der Kesselunterseite bildet die mit ihm und dem unteren Kopfstück 13 einstückig untere Abschlusscheibe 15 eine Auslasskammer 17 für die Flüssigkeit.

Zwischen den beiden Abschlusscheiben 14,15 ist ein vertikal verlaufendes Rohrbündel 8 angeordnet, das diese Scheiben durchsetzt und eine Verbindung zwischen der Einlasskammer 16 und der Auslasskammer 17 herstellt.

Eine zylindrische Ummantelung 19 des Rohrbündels 18 erstreckt sich von einer oberhalb der unteren Abschlusscheibe 15 verlaufenden Ebene bis zu einer unterhalb der oberen Abschlusscheibe 14 verlaufenden Ebene, wobei sie im Abstand von der Innenwand des Druckkessels 11 zwischen sich und diesem einen ringförmigen Schacht bildet. Dieser ist durch eine an der Innenwand des Druckkessels 11 einerseits und an der Aussenwand der Ummantelung 19 anderseits angeschweisste Ringplatte 22 in einen Einlassweg 21 und einen Auslassweg 20 unterteilt.

Im normalen Arbeitsgang wird der Dampfgenerator 10 über eine Einlassdüse 24 in der Einlasskammer 16 mit heissen Kühlmittel gespeist, das von einem druckdichten Wasser-Reaktor oder einer ähnlichen, nicht dargestellten Quelle zugeführt wird. Diese Primärflüssigkeit des Kühlmittels gibt seine Wärme an eine Sekundärflüssigkeit während seines Durchflusses durch das Rohrbündel 18 ab und wird durch eine Auslassdüse 25 in die Kammer 17 abgeführt. Diese Sekundärflüssigkeit tritt durch eine Einlassdüse 26 in den Schacht zwischen dem Druckkessel 11 und der Ummantelung 19 ein und wird durch die Ringplatte 22 gezwungen, nach unten in den Einlassweg 21 zu strömen und von dort weiter durch die unten offene Ummantelung 19. Hierbei wird sie erhitzt und verdampft durch die im Rohrbündel 18 durchströmende Primärflüssigkeit des Kühlmittels. Der gebildete Dampf, der entsprechend der Wärmeabgabe gesättigt oder überhitzt sein kann, strömt am oberen Ende der Ummantelung 19 in den Auslassweg 20 und wird durch die Auslassdüse 27 abgeführt.

Das Rohrbündel 18 in der Dampfgenerator-Anlage 10 weist eine grosse Zahl von Rohren auf. Es ist nun allgemeine Praxis bei einem Leck in einem dieser Rohre, es einfach auszuschalten, indem man die Rohrenden in den Abschlusscheiben 14, 1-5 verschliesst. In dieser Weise wird ein schadhaftes Rohr isoliert und vom Durchfluss der Primärflüssigkeit durch sein Inneres ausgeschlossen. Die verbleibenden Rohre des Bündels erfüllen weiterhin die gewünschte Tätigkeit der Wärmeübertragung. Bekannt ist es, ein leck gewordenes Rohr durch Sprengver-schweissung zu verschliessen, indem man eine Sprengladung in einem hohlen Metallkörper in das Ende des zu verschliessen-den Rohres einschiebt und die in der Ladung enthaltene Sprengkapsel fernzündet, wobei sich der Metallkörper gegen die Rohrwand ausreichend kräftig ausdehnt, so dass sich eine Zone metallurgischer Verbindung zwischen dem Metallkörper der Sprengladung und der Rohrinnenwand bildet, die sich auch in axialer Richtung ausreichend weit erstreckt, um das schadhafte Rohr dicht abzuschliessen.

Da die Anordnung und Konstruktion des Rohrbündels 18 in der oberen und unteren Abschlusscheibe 14,15 im allgemeinen gleich ist, wird die gegenständliche Erfindung an der oberen Abschlusscheibe 14 allein erläutert.

In den Fig. 2 bis 10, in denen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen aufweisen, sind Verschlusspfropfen 29 in das Ende der Rohre eines Rohrbündels 18 rund um das schadhafte Rohr 18A eingeschoben, wobei jeder Pfropfen 29 aus einem Paar Keilen 30 und einem keilförmigen Spannteil 31 besteht.

Jeder Keil 30 weist eine gewölbte, der Innenkontur des Rohres 18 angepasste Seite 32 und eine flache Seite 33 auf. Am einen Ende der gewölbten Seite 32 ist eine Schulter 34 und am entgegengesetzten Ende eine Abschrägung 35 vorgesehen. In Achsrichtung verläuft die flache Seite 33 der Keile gegen die Schulter 34 abfallend.

Der keilförmige Spannteil 31 besteht aus einem längsgestreckten Mittelabschnitt mit einander gegenüberliegenden Flachseiten 36, die über gewölbte Seiten 37 verbunden sind, sowie einem Kegelstumpf 38 am Unter- und einem Stumpfge-winde 39 an seinem Oberende. Die grössere Fläche des Kegelstumpfes 38 schliesst an vorspringenden Randteilen 40 an, die beidseitig seitlich von den Flachseiten 36 abstehen. Eine Schulter 41 ist zwischen den Flachseiten 36 und dem Stumpfgewinde 39 vorgesehen. Jede Flachseite des Spannteiles 31 weist einen Abschnitt 42 auf, der in Achsrichtung gegen den Kegelstumpf 38 abfallend verläuft.

Um das schadhafte Rohr 18A zu verschliessen, wird in die Enden des Rohres am oberen und unteren Abschlusstück 14, 15 ein bekannter Sprengbolzen 43 eingesetzt, wie dies in Fig. 3 am oberen Abschlusstück 14 gezeigt ist. Jeder Verschlusspfropfen 29 wird zusammengesetzt, indem die Abschrägungen 35 der Keile 30 auf die Randteile 40 aufgesetzt und deren flache Seiten 33 beidseitig an die gegenüberliegenden abfallenden, flachen Abschnitte 42 des Spannteiles 31 angelegt werden. Der solcherart zusammengesetzte Verschlusspfropfen 29 wird dann in ein dem schadhaften Rohr 18A benachbartes Rohr 18 eingesetzt, wobei er, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit einem seiner Keile 30 dem schadhaften Rohr 18A zugekehrt ist. Die Schulter 34 sitzt dabei am Rohrende auf und verhindert so das weitere Einschieben, wobei die Lage der Keile 30 am Ende des Rohres 18 gesichert ist. Hierauf wird der Spannteil 31 weiter in das Rohr 18 eingetrieben, der dabei die Keile 30 radial auseinanderspreizt, so dass sie an der Innenwand des Rohres 18 und über diese an der Abschlusscheibe 14 fest anliegen.

Nachdem der Sprengbolzen 43 gezündet ist und dessen Material mit der Innenwand des schadhaften Rohres 18A,

dieses abdichtend, autogen verschweisst ist, wird der Spannteil 31 ausgezogen, womit die Keile 30 freigesetzt werden und der Verschlusspfropfen aus dem Rohr 18 herausgezogen werden kann.

Um den Spannteil 31 einzutreiben bzw. herauszuziehen, kann jedes Werkzeug verwendet werden, das sich in das Stumpfgewinde 39 einsetzen lässt. Ein besonders hierfür geeignetes Werkzeug ist in Fig. 11 dargestellt. Dieses Werkzeug besteht aus einem Führungsstab 45, der an einem Ende ein Innengewinde 46 aufweist, das in Fig. 4 gezeigt, auf das Stumpfgewinde 39 aufgeschraubt werden kann. Am Führungsstab 45 sind im Abstand voneinander radial verlaufende Ringscheiben 47, 48 angeschweisst, zwischen denen ein stösselför-miger Handgriff 49 verschieblich ist. Der Handgriff 49 wird in Anlage an die Ringscheibe 47 geschoben, wenn der Spannteil 31 zwecks radialem Verspannen der Keile 30 in das Ende des zu schützenden Rohres 18 eingeschoben wird. Umgekehrt wird der Handgriff 49 an die Ringscheibe 48 angelegt, wenn der Spannteil 31 ausgezogen und die Keile 30 vom Andruck an die Innenwand des zu schützenden Rohres 18 befreit werden sollen.

Es ist leicht ersichtlich, dass im Rahmen der Erfindung mancherlei Varianten möglich sind, die alle vom Schutzumfang umfasst sein sollen.

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2 Blatt Zeichnungen

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1. Schutzeinrichtung zum Verhindern der Beschädigung benachbarter Rohre und Einrichtungen beim Sprengverschluss leck gewordener Rohre eines Rohrbündels, das, beispielsweise im Druckkessel eines Dampferzeugers axial verlaufend eingesetzt, in beidendig angeordneten Abschlusscheiben, diese durchsetzend, festgehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass Verschlusspfropfen (29) vorhanden sind, die zum Schutz der Abschlusscheiben (14,15) und der Enden der dem lecken Rohr (18A) benachbarten Rohre (18) bei der Zündung des in das lecke Rohr (18A) eingeführten Sprengbolzens (43) in die • benachbarten Rohre (18) einsetzbar und nach dem Verschluss des Rohres (18A) entfernbar sind.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verschlusspfropfen (29) radial gegen die umschliessende Rohrwand verspannbar ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verspannen des Verschlusspfropfens (29) ein langgestreckter Spannteil (31) mit keilförmig verlaufenden Seitenflächen (42) vorgesehen ist.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusspfropfen (29) ein am Spannteil (31) anliegendes Keilpaar (30) aufweist, dessen Schrägflächen (33) mit den keilförmigen Seitenflächen (42) des Verschlusspfropfens (29) korrespondieren.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Keil (30) eine gewölbte Seite (32) aufweist, die mit der Innenwand des zu schützenden Rohres (18) korrespondiert.

6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannteil (31) an einem Ende einen vorspringenden Rand (40) zum leichteren Einsetzen und Ausziehen aus dem Rohr (18) aufweist.

7. Verwendung der Einrichtung nach Anspruch 1, zum Verhindern der Beschädigung benachbarter Rohre und Einrichtungen beim Sprengverschluss leck gewordener Rohre eines Rohrbündels, das, beispielsweise im Druckkessel eines Dampferzeugers axial verlaufend eingesetzt, in beidendig angeordneten Abschlusscheiben, diese durchsetzend, festgehalten ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Einführung von Sprengbolzen (43) in die Enden des lecken Rohres (18A),

b) Einführen der Verschlusspfropfen (29) in die Enden benachbarter Rohre,

c) Zündung der Sprengbolzen (43) zum Verschweissen des Bolzenmaterials mit der Innenwand und damit Abdichtung des lecken Rohres (18A) und d) Entfernung der Verschlusspfropfen (29) von den dem lecken Rohr (18A) benachbarten Rohren (18).

8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der eingesetzte Verschlusspfropfen radial gegen die Innenwand der Rohre (18) verspannt wird, um diese und die Abschlusscheiben (14, 15) bei der Zündung des Sprengbolzens (43) zu schützen.

9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verspannen der keilförmige Spannteil (31) gegen die Keile (30) vorgeschoben wird.

10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entspannen des Verschlusspfropfens (29) der Spannteil (31) aus dem geschützten Rohr (18) ausgezogen wird.