CH640625A5

CH640625A5 - Dampferzeuger fuer kernkraftwerke, insbesondere fuer druckwasserreaktoren.

Info

Publication number: CH640625A5
Application number: CH543278A
Authority: CH
Inventors: Zvonimir Sterk; Martin Dr Sawitzki; Heinz Grimm
Original assignee: Kraftwerk Union Ag
Priority date: 1977-08-05
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1984-01-13
Also published as: DE2735450A1; ES472374A1; FR2399716A1; IN149153B; IT1097666B; US4200061A; JPS6017966B2; BE869483A; SE7808160L; FR2399716B1; BR7804772A; IT7826483A0; JPS5428902A

Description

10 Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger für Kernkraftwerke, insbesondere für Druckwasserreaktoren, mit einem zylindrischen Gehäuse und einem vom Gehäuse umschlossenen Rohrbündel zur Führung des Primärmediums, sowie mit mindestens einer Rohrplatte, in welcher das 15Rohrbündel gefasst ist, wobei die Rohrplatte zusammen mit einem halbkugelförmigen Boden Ein- und/oder Auslasskammern für das Primärmedium bildet und wobei zum Ein- und Ausbau des Rohrbündels beidseits der Rohrplatte gelegene Gehäuseabschnitte des Dampferzeugers mittels lösbarer 20Flanschverbindung dichtend miteinander verbunden sind.

Ein solcher Dampferzeuger ist durch das DT-GM 7 312 164 bekannt. Er ist reparaturfreundlich, da nach Lösen einer ersten unteren Flanschverbindung der halbkugelförmige, die Primärkammer begrenzende Boden abgenommen 25 werden kann und somit eine gute Zugänglichkeit zum Rohrboden besteht, ferner kann dann auch ein den Rohrboden mit U-Rohrbündel umfassender Gehäuseabschnitt durch Lösen einer zweiten Flanschverbindung demontiert werden. Es ergibt sich jedoch das Problem der Dichtigkeit der Flanschver-30bindungen. Das Primärkühlmittel steht unter einem Druck von rund 160 bar bei einer Eintrittstemperatur von ca. 323 °C, das Sekundärmedium auf der Sekundärseite des Dampferzeugers unter einem Druck von rund 60 bar bei einer Kühlmittelaustrittstemperatur von ca. 280 °C. Die Flansch-35 Verbindung muss nicht nur druckdicht, sondern auch den Temperaturwechselbeanspruchungen beim Anfahren, Abfahren und bei Laständerungen gewachsen sein. Die Flanschschrauben werden beim Aufheizvorgang einer verstärkten Zugspannungsbelastung ausgesetzt, da sie sich zeitverzögert 40 aufheizen und deshalb in bezug auf die übrigen Dampferzeugerteile eine nachlaufende Wärmedehnung haben. Hierbei kann es leicht zu Überdehnungen kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flanschverbindung bei einem Dampferzeuger der eingangs genannten 45 Art so auszubilden, dass die geschilderten Schwierigkeiten vermieden sind, d.h., die Flanschverbindung auch bei Temperaturwechselbeanspruchung ihrer Flanschschrauben im Rahmen der üblichen Betriebsbedingungen auf jeden Fall ihre Dichtigkeit beibehält. Eine Unteraufgabe besteht darin, die 50 gute Zugänglichkeit zur Flanschverbindung zwecks leichter Montier- und Demontierbarkeit und damit die Reparaturfreundlichkeit zu gewährleisten. Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe bei einem Dampferzeuger der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Flanschverbindung als 55 Stiftschraubenverbindung ausgeführt ist und dass zwischen einander zugekehrten Dichtflächen der Flansche eine Lippendichtung eingefügt ist, deren nach aussen vorstehende Lippen miteinander und in ihrem Wurzelbereich auch mit den Flanschen mittels umlaufender Rundnähte dichtend verschweisst 60 sind. Auf diese Weise sind die Wärmeübergangsflächen zwischen den Flanschschrauben und dem Flansch erheblich ver-grössert, so dass auch der Wärmestrom ohne nennenswerte Drosselwirkung von den Flanschen in die Flanschschrauben 65 fliessen kann. Eine Zeitverzögerung beim Temperaturverlauf der Flanschschrauben in bezug auf die übrigen Flanschteile ist damit praktisch vermieden. Die Flanschschrauben können nicht überdehnt werden, und die Flanschverbindung behält in

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Verbindung mit der wärmeelastischen Lippendichtung ihre es einen Weg in mäanderförmigem Strömungsverlauf gemäss Dichtigkeit bei. Ausgehend von einer Flanschverbindung, bei Pfeilen 17 in den Verdampfungsraum 18 nimmt. Die nicht der die Teilfuge zwischen einem Rohrplattenflansch und ei- verdampften Wasseranteile, sowie die aus nicht dargestellten nem Gegenflansch des halbkugelförmigen Gehäusebodens oberhalb des Rohrbündels 2 angeordneten Dampfabschei-angeordnet ist, besteht eine bevorzugte Ausführungsform der 5 dem austretenden Wasseranteile strömen im Fallraum 13 geErfindung darin, dass die Stiftschrauben Durchsteckbohrun- mäss Pfeilen 17 nach unten in Richtung auf den Rohrboden 3, gen des Gegenflansches durchdringen, mit ihrem Gewinde- von wo sie wiederum aufwärts innerhalb des Verdampfungsfuss in Gewindebohrungen des Rohrplattenflansches einge- raumes 18 geführt werden.

schraubt und an ihren anderen der Rohrplatte abgewandten Zur näheren Erläuterung der Flanschverbindung 7 wird und aus dem Gegenflansch hervorstehenden kopfseitigen En- "> im folgenden auf die Figuren 2 und 3 bezug genommen, in de-den mit Gewinde zum Aufschrauben der Spannmuttern ver- nen gleiche Teile zu Fig. 1 auch die gleichen Bezugszeichen sehen sind. tragen. Fig. 2 zeigt, dass die Flanschverbindung 7 als Stift-Im folgenden wird unter Bezugnahme der beiliegenden Schraubenverbindung ausgeführt ist. Im dargestellten Aus-Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrie- führungsbeispiel ist die Teilfuge 19 der Flanschverbindung 7 ben. Darin zeigen schematisch, unter Fortlassung der für das 15 zwischen einem Rohrplattenflansch 3a und einem Gegen-Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile: flansch 4a des halbkugelförmigen Gehäusebodens 4 angeord-Fig. 1 im Längsschnitt einen Dampferzeuger des U-Rohr- net. Hierbei durchdringen die Stiftschrauben 20 Durchsteckbündel-Typs für eine Kernkraftanlage mit Druckwasser- bohrungen 21 des Gegenflansches 4a, sind mit ihrem Gewin-reaktor; defuss 20a in Gewindebohrungen 22 des Rohrplattenflan-

Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung der Flanschverbin- 20 sches 3a eingeschraubt und sind an ihren anderen, der Rohrdung im Rohrbodenbereich nach Fig. 1 und platte 3 abgewandten und aus dem Gegenflansch 4a hervor-

Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung der Lippendichtung stehenden kopfseitigen Enden 20b mit Gewinde 20c zum Aufaus Fig. 2 (Einzelheit Z). schrauben der Spannmuttern 23 versehen. Die Stiftschrau-Der in Fig. 1 dargestellte Dampferzeuger ist vom U-Rohr- benverbindung ist nur im rechten Teil der Fig. 2 im Detail Typ, für eine thermische Leistung von ca. 950 MWtherm ausge-25 dargestellt und im linken Teil nur durch gestrichelte Linien legt und für einen Druckwasserreaktor bestimmt, der z.B. in angedeutet, ebenso wie in Fig. 1, wobei die in Fig. 1 darge-Vier-Loop-Anordnung in seinem Primärkreislauf vier der stellte Flanschverbindung 8 entsprechend der Flanschverbin-dargestellten Dampferzeuger aufweist. Der als Ganzes mit dung 7 ebenfalls als Stiftschraubenverbindung ausgeführt ist. DE bezeichnete Dampferzeuger besteht aus einem im wesent- Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei schräg liehen zylindrischen Gehäuse 1, einem vom Gehäuse 1 um- 30 von unten, zueinander praktisch spiegelsymmetrisch an den schlossenen U-Rohrbündel 2, einer mit dem Gehäusemittel- Boden 4 angeschlossene Einlass- und Auslass-Rohrstutzen stück la verschweissten Rohrplatte 3, in welcher das Rohr- El, E2 vorgesehen. Bei dieser Ausführung sind, wie darge-bündel 2 mit seinem heissen Ende 2a und mit seinem kalten stellt, die Stutzenachsen el, al so zur Gehäuselängsachse m Ende 2b gefasst ist, sowie aus einem halbkugelförmigen Bo- geneigt, dass dir Ringzone des Gegenflansches 4a ausserhalb den 4 mit Trennwand 5. Durch die Rohrplatte 3 und den 35 der Axialprojektion der Rohrstutzen El, AI zu liegen Rohrboden 4 mit Trennwand 5 sind eine Einlasskammer E kommt. Auf diese Weise besteht eine gute Zugänglichkeit und eine Auslasskammer A für das Primärmedium gebildet, zum Aufsetzen von hydraulischen Spannvorrichtungen auf dessen Strömungsrichtung durch Pfeile e und a angedeutet ist. die Enden 20b einschliesslich der Muttern 23 der Stiftschrau-Zum Zwecke der Zu- und Ableitung des Primärmediums, im ben 20, ebenso wie zum Ansetzen von Schraubenwerkzeug, vorliegenden Falle Wasser, sind in den Rohrboden 4 ein in die 40 Bei den dargestellten Durchmesser- und Längenabmessungen Einlasskammer E mündender Einlassstutzen El und ein in der Rohrstutzen El, AI hat sich ein Neigungswinkel von die Auslasskammer mündender Auslassstutzen AI einge- a = 30° als günstig herausgestellt; allgemein gesprochen liegt schweisst. Die an diese Stutzen angeschweissten Rohrleitun- ein günstiger Bereich dieses Neigungswinkels zwischen 40 und gen sind mit 6 bezeichnet. 30°. Wenn man wesentlich unter 30° geht, so kommen die

Die beidseits der Rohrplatte 3 gelegenen Gehäuseab- 45 Schweissnähte E2 und A2 der Stutzen El, AI in eine zu enge schnitte, und zwar ein Mittelstück la und der schon erwähnte Nachbarschaft.

Boden 4 sind mittels lösbarer Flanschverbindung 7 dichtend Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind pro Flansch-

miteinander verbunden. Entsprechend ist eine weitere dich- Verbindung 44 Stiftschrauben gleichzeitig über den Umfang tende Flanschverbindung 8 zwischen dem Gehäuseoberteil lb verteilt verwendet. Hierdurch ergibt sich ein ausreichender und dem Mittelstück la angeordnet. Das Gehäusemittelstück 50 Überschuss an Anpresskraft für die Stiftschrauben, ohne dass 1 a umfasst die als Ganzes mit 9 bezeichnete Vorwärmkammer die tragenden Gewindegänge überlastet werden. Am Gegen-

mit oberer Kammer 9a und unterer Kammer 9b, in die je ein flansch 4a sind vier über den Umfang gleichmässig verteilte

Speisewasserstutzen 10a, 10b mündet, und zwar über je einen Tragpratzen 24 angeschweisst, von denen in Fig. 2 nur eine

Wasserkasten 1 la, 1 lb. Der Dampferzeuger DE ist ein Na- ersichtlich ist. Mit diesen Tragpratzen 24 ruht der Dampfer-

turumlauf-Dampferzeuger mit einem das U-Rohrbündel um- 55 zeuger in seiner Einbaulage auf nicht dargestellten Konsolen gebenden Hemd 12, wobei zwischen dem Hemd 12 und dem des Kernkraftwerk-Containments. Fig. 2 zeigt ferner, dass

Gehäuse 1 ein Fallraum 13 begrenzt ist. Das Hemd 12 ist auf den den Stiftschraubenfuss 20 aufnehmenden Gewindeboh-

nicht näher dargestellte Weise am Gehäuse 1 befestigt; es rangen 22 gleichachsige Durchgangsbohrungen 25 kleineren dient seinerseits der Befestigung einer in der Rohrgasse 14 an- Durchmessers zugeordnet sind, die zum Hindurchgreifen von geordneten Zwischenwand 15, welche zusammen mit dem 60 Hebezeug 26 für die Stiftschrauben 20 dienen. Zum Angreifen

Hemd 12 die gegeneinander versetzt angeordneten Leitwände des Hebezeuges 26 ist der Stiftschraubenfuss 20a mit einem

16 der Vorwärmkammer 9a, 9b haltert. Die Wasserkästen Gewindesacklock 20b versehen, in das eine Tragöse 27 einge-

1 la, 1 lb, die ebenfalls am Hemd 12 auf nicht näher darge- schraubt ist. In die Tragöse 27 ist der Haken 26a des Hebezeu-

stellte Weise befestigt sind, sind bogenförmig ausgeführt und ß5 ges 26, von dem im übrigen nur ausschnittsweise das Zugseil an ihrem Innenumfang mit einer Perforierung versehen, dargestellt ist, eingehängt. Beim dargestellten Dampferzeuger durch welche das Speisewasser - siehe Strömungspfeile 17 - in beträgt das Gewicht einer einzelnen Stiftschraube rund die obere und untere Vorwärmkammer 9a, 9b eintritt, von wo 560 kp. Um Stiftschrauben dieses Gewichts handhaben zu

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können, zumal unter räumlich beengten Verhältnissen, ist das dargestellte Einhängen der Stiftschrauben an das Hebezeug 26 beim Ein- und Ausschrauben zwecks Gewichtsentlastung der Gewindegänge vorteilhaft.

Die in den Figuren 1 und 2 als Ganzes mit 28 bezeichnete Flanschdichtung ist in Fig. 3 vergrössert herausgezeichnet. Zwischen den einander zugekehrten Dichtflächen 3al und 4al der Flansche 3a und 4a ist die Lippendichtung 28 eingefügt, die aus den beiden Dichtungsringen 28a und 28b besteht und deren nach aussen vorstehende Lippen 28al, 28b 1 miteinander verschweisst sind (Schweissnaht 29) und auch in ihrem Wurzelbereich mit den Flanschen 3a, 4a mittels umlaufender Rundnähte 30 dichtend verschweisst sind. Wie ersichtlich, sind die Flanschdichtflächen 3al, 4al jeweils mit einer austenitischen Plattierung 31 versehen, wobei die Lippendichtung 28 gleichfalls aus austenitischem Material besteht und mit den von aussen zugänglichen Plattierungsringflächen 31a, 31b verschweisst ist (siehe die schon erwähnten Rund-schweissnähte 30). Auch die Schweissnaht 29 ist eine umlaufende Rundschweissnaht, so dass beim Lösen der Flanschverbindung 7 und entsprechend der Flanschverbindung 8 ein Aufschneiden, Aufschweissen oder Aufschleifen der genannten Rundschweissnähte auf einfache Weise möglich ist, ebenso wie auch ein Anbringen der Schweissnähte wegen guter Zugänglichkeit ermöglicht ist. Hierzu sind die Flansche 3a, 4a und entsprechend auch die Flansche Ibi, lai der Flanschverbindung 8 (Fig. 1) mit Abschrägungen 32 versehen. Die beiden einander zugeordneten Dichtungsringe 28a, 28b bilden, wie ersichtlich, jeweils eine halbkreisförmige vorstehende Lippe 28al, 28bl, die in ihrem Stossfugenbereich durch die schon genannte umlaufende Schweissnaht 29 zu einer umlaufenden kreisförmigen Dichtungswulst 33 verschweisst sind.

In Fig. 2 ist zur Vereinfachung das U-Rohrbündel nicht dargestellt. Aus der genannten Figur ist noch die Befestigung der gewölbten Trennwand 5 näher ersichtlich, die mit ihrem oberen Rand zwischen zwei Halteleisten der Unterseite des 5 Rohrbodens 3 bei 35 verschraubt ist und mit ihrem übrigen, der Form des Bodens 4 angepassten, abgerundeten Rand an den Boden 4 bei 36 dichtend angeschweisst ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel eines Dampferzeu-10 gers mit Vorwärmkammer 9 ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, die zweite Flanschverbindung 8 oberhalb der Vorwärmkammer 9 angeordnet. Auf diese Weise lässt sich nach Lösen der Flanschverbindung 7 und Abtransport des Bodens 4 durch Lösen der zweiten Flanschverbindung 8 das Gehäusemittel-15 stück la einschliesslich U-Rohrbündel und Vorwärmkammer 9 vom übrigen Dampferzeuger lösen und zu einem Inspektionsort transportieren, zweckmässigerweise nach Lagerung in einem Abklingbecken und nach Dekontaminierung. Wenn die Erfindung bei einem Geradrohr-Dampferzeuger verwirk-20 licht wird, so sind bei diesem seinen beiden Rohrböden je eine Flanschverbindung zuzuordnen. Sollte dieser Dampferzeuger auch einen Vorwärmer umfassen, der in einem Bereich des Gehäuses befestigt ist, so müsste dieser Bereich durch eine weitere Flanschverbindung lösbar ausgeführt sein, um das 25 Geradrohrbündel vom übrigen Dampferzeuger zu lösen. Durch die Pfeile 37 in Fig. 2 ist noch der Wärmestrom angedeutet, der von der Rohrplatte 3 in die Stiftschrauben 20 fliesst, wenn der Dampferzeuger DE aufgeheizt wird. Wie ersichtlich, ist eine ausreichende Wärmeübergangsfläche gegeben, so dass sich die Flanschschrauben 20 ohne nachteilige Verzögerung mit dem Rohrboden 3 aufwärmen und dehnen können. Entsprechendes gilt für den Abkühlvorgang.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

640 625 PATENTANSPRÜCHE

1. Dampferzeuger für Kernkraftwerke, insbesondere für Druckwasserreaktoren, mit einem zylindrischen Gehäuse und einem vom Gehäuse umschlossenen Rohrbündel zur Führung des Primärmediums, sowie mit mindestens einer Rohrplatte, in welcher das Rohrbündel gefasst ist, wobei die Rohrplatte zusammen mit einem halbkugelförmigen Boden Ein-und/oder Auslasskammern für das Primärmedium bildet und wobei zum Ein- und Ausbau des Rohrbündels beidseits der Rohrplatte gelegene Gehäuseabschnitte des Dampferzeugers mittels lösbarer Flanschverbindung dichtend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschverbindung (7, 8) als Stiftschraubenverbindung ausgeführt ist und dass zwischen einander zugekehrten Dichtflächen (3al, 4a 1) der Flansche (3a, 4a) eine Lippendichtung (28) eingefügt ist, deren nach aussen vorstehende Lippen (28al, 28bl) miteinander und in ihrem Wurzelbereich auch mit den Flanschen mittels umlaufender Rundnähte (29,30) dichtend ver-schweisst sind.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, wobei die Teilfuge der Flanschverbindung zwischen einem Rohrplattenflansch und einem Gegenflansch des halbkugelförmigen Gehäusebodens angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stiftschrauben (20) Durchsteckbohrungen (21) des Gegenflansches (4a) durchdringen, mit ihrem Gewindefuss (20a) in Gewindebohrungen (22) des Rohrplattenflansches (3a) eingeschraubt und an ihren anderen, der Rohrplatte (3a) abgewandten und aus dem Gegenflansch (4a) hervorstehenden kopfseitigen Enden (20b) mit Gewinde (20c) zum Aufschrauben der Spannmutter (23) versehen sind.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 2, mit schräg von unten, vorzugsweise zueinander spiegelsymmetrisch, an den halbkugelförmigen Boden angeschlossenen Primärmittel-Einlass- und -Auslass-Rohrstutzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stutzenachsen (al, el) so zur Gehäuselängsachse (m) geneigt sind, dass die Ringzone des Gegenflansches (4a) ausserhalb der Axialprojektion der Rohrstutzen (El, AI) zu liegen kommt.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei entsprechender Durchmesser- und Längenabmessung der Rohrstutzen (El, AI) ihr Neigungswinkel (a) kleiner als 40° ist, vorzugsweise 30° beträgt.

5. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer weiteren Flanschverbindung im Rohrbündelbereich des Dampferzeugergehäuses, dadurch gekennzeichnet, dass auch diese weitere Flanschverbindung (8) als Stiftschrauben-Flanschverbindung ausgeführt ist.

6. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er ein U-Rohr-Dampferzeuger ist.

7. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass den den Stiftschraubenfuss (20a) aufnehmenden Gewindebohrungen (22) gleichachsige Durchgangsbohrungen (25), vorzugsweise kleineren Durchmessers, zugeordnet sind, die zum Hindurchgreifen von Hebezeug (26) für die Stiftschrauben (20) dienen, wobei der Stiftschraubenfuss (20a) mit einem Gewindesackloch (20b) zum Einschrauben einer Tragöse (27) oder eines Traghakens versehen ist.

8. Dampferzeuger nach Anspruch 5 und 6, mit einer Vorwärmkammer im rohrbodennahen Bereich des kalten Schenkels des U-Rohrbündels, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flanschverbindung (8) oberhalb der Vorwärmkammer (9) angeordnet ist.

9. Dampferzeuger nach Anspruch 1, mit austenitischer Plattierung der Flansch-Dichtflächen, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Lippendichtung (28) aus austenitischem Material besteht und mit von aussen zugänglichen Plattie-rungs-Ringlächen (31a, 31b) verschweisst ist.

10. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander zugeordnete Dichtungsringe (28a, 28b) der Lippendichtung (28) jeweils eine halbkreisförmig vorstehende Lippe (28a 1,28b 1) aufweisen, wobei die Lip-spen in ihrem Stossfugenbereich zu einer umlaufenden kreisförmigen Dichtungswulst (33) verschweissbar sind.