BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen stationär angeordneten Druckbehälter mit einer Symmetrieachse und mit einer zu dieser Achse koaxialen Durchtrittsöffnung.
Solche Druckbehälter werden aus Sicherheitsgründen in regelmässigen Zeitabständen auf ihren festigkeitsmässigen Zustand hin untersucht. Je höher die Druckbeanspruchung ist, wozu bei gewissen Anwendungsfällen noch Temperaturbeanspruchungen hinzukommen, desto häufiger müssen solche Untersuchungen vorgenommen werden. Dies ist z. B.
der Fall bei einem Wasserabscheider eines mit fossilem Brennstoff befeuerten Dampferzeugers für Spitzenlastbetrieb, der oft angefahren und abgestellt oder mit geringer Teillast gefahren wird, so dass im Wasserabscheider immer wieder erhebliche Temperatur- und Druckunterschiede auftreten. Die erwähnten Untersuchungen bestehen im wesentlichen aus einer visuellen Inspektion der Innenwand des Druckbehälters mit dem Ziel, Oberflächenveränderungen, wie z. B. Risse, festzustellen. Zu diesem Zweck dient eine Beobachtungsperson, die in den Druckbehälter hineinsteigt.
Diese Art der Untersuchung hat folgende Nachteile: - Die Beobachtungsbedingungen sind sehr ungünstig.
- Die Beobachtungsperson muss gewisse körperliche Bedingungen erfüllen, so dass oft kein erfahrener Fachmann eingesetzt werden kann.
- Infolge der ungünstigen Arbeitsbedingungen ist die Möglichkeit einer Registrierung der beobachteten Schäden, z. B. durch Fotographieren, Filmen oder Videoaufnahmen, eingeschränkt.
- Eine vollständige Erfassung des Zustandes der Innenwand ist kaum möglich.
- Es müssen Abstützmittel eingesetzt werden, mit deren Hilfe sich die Beobachtungsperson innerhalb des Druckbehälters fortbewegen kann.
- Ein gewisses Gefahrenrisiko ist für die Beobachtungsperson nicht auszuschliessen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Druckbehälter der eingangs genannten Gattung die Möglichkeit zu häufigen, einwandfreien Inspektionen der Druckbehälterinnenwand zu schaffen, die auf einfache, risikolose und kostengünstige Weise durchgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine zur Symmetrieachse koaxiale, teleskopartig verlängerbare Hebevorrichtung vorhanden ist, deren eines Ende durch die Durchtrittsöffnung hindurch in den Druckbehälter bewegbar ist und deren anderes Ende gegenüber dem Druckbehälter fest steht, dass die Hebevorrichtung auf ihrem bewegbaren Ende mindestens eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen der Innenwand des Druckbehälters und mindestens einen Aufnahmeapparat zur Aufnahme der von der Innenwand reflektierten Strahlen trägt und dass Steuermittel vorhanden sind, die die Lage und die Ausrichtung der Bestrahlungsvorrichtung und des Aufnahmeapparates im Innern des Druckbehälters steuern. Durch die teleskopartige Hebevorrichtung mit der Bestrahlungsvorrichtung und dem Aufnahmeapparat kann auf einen Einsatz einer Beobachtungsperson innerhalb des Behälters verzichtet werden.
Die Steuermittel ermöglichen eine vollständige visuelle Erfassung der Innenwand. Es kann nun der geeigneste Experte, unabhängig von seinen physischen Bedingungen, in Ruhe und Sicherheit die Inspektion durchführen, und zwar auch von einem weit entfernten Standort aus, wenn die vom Aufnahmeapparat erfassten Bilder dorthin übertragen werden.
Werden die Aufnahmen registriert, z. B. mittels Filmen oder Videobändern, so können sie auch nachträglich betrachtet und analysiert werden. Es ergibt sich ferner eine Erweiterung der Beobachtungsmöglichkeiten, indem die Anwendung von für Menschen schädlicher Strahlung, wie Infrarot- und Ultravioletstrahlen, ermöglicht wird. Die Hebevorrichtung kann in ausgefahrenem Zustand zusätzlich dazu dienen, die Innenwand des Druckbehälters zu reinigen, z. B. mittels einer von der Hebevorrichtung getragenen Wasserspritzvorrichtung.
Die Hebevorrichtung kann auch dazu benützt werden, Beobachtungshilfsmittel auf die Innenwand aufzutragen, z. B. ein Leuchtpulver zum besseren Erkennen von Rissen. Die Erfindung bewährt sich auch bei Druckbehältern, die schädliche Produkte enthalten, z. B. bei Kugelbehältern zum Lagern solcher Produkte, bei Reaktionsgefässen in der chemischen Industrie und bei Druckbehältern in der Nukleartechnik.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt einen Druckbehälter mit einer Hebevorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Hebevorrichtung,
Fig. 3 teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt eine andere Ausführungsform der Hebevorrichtung,
Fig. 4 ein Detail gemäss der Schnittlinie B-B in Fig. 3 und
Fig. 5 eine Ansicht aus Richtung C auf ein Detail in Fig. 3.
Gemäss Fig. 1 hat der Druckbehälter 1 eine zylindrische Form mit vertikaler Zylinderachse 1' und bildet einen Wasserabscheider eines mit fossilem Brennstoff befeuerten Zwangdurchlaufdampferzeugers. Der Behälter 1 weist an seinem unteren Ende eine zu seiner Zylinderachse koaxiale Durchtrittsöffnung 2 auf, die als Mannloch ausgebildet ist.
Die Fig. 1 zeigt den Druckbehälter 1 im Betrieb, weshalb die Durchtrittsöffnung 2 mit einem Deckel 21 und Schrauben 22 dicht verschlossen ist. Auf einem in Fig. 1 nicht gezeigten Kesselgerüst ruht der Druckbehälter 1 mittels Pratzen 23.
Eine teleskopartig nach oben verlängerbare, zur Zylinderachse des Druckbehälters koaxiale Hebevorrichtung 3 ist unterhalb der Durchtrittsöffnung 2 vorgesehen. Sie ist mit ihrem unteren Ende auf einer Platte 30' einer Tragstruktur 30 befestigt, die ihrerseits mit dem oberen Ende am unteren Ende des Druckbehälters 1 befestigt ist. Somit kann - bei abgenommenem Deckel 21 - das obere Ende der Hebevorrichtung 3 durch die Durchtrittsöffnung 2 hindurch in das Innere des Behälters 1 bewegt werden. Auf ihrem oberen Ende trägt die Hebevorrichtung 3 einen als Scheinwerfer ausgebildeten Beleuchtungskörper 4 und ein damit verbundenes Videoaufnahmegerät 5, die so aufeinander abgestimmt sind, dass das Videoaufnahmegerät 5 die vom Beleuchtungskörper 4 beleuchteten Wandabschnitte aufnimmt.
Der Beleuchtungskörper 4 und das Videoaufnahmegerät 5 sind drehbar um die Längsachse 1' des Druckbehälters gelagert und so dimensioniert, dass sie die Durchtrittsöffnung 2 passieren können.
Gemäss Fig. 2 weist die Hebevorrichtung 3 fünf ineinander gesteckte rohrförmige Teile 31 auf, von denen das äus- serste auf derTragplatte 30' angeschweisst ist. Die vier äus- seren Teile 31 tragen an ihrem oberen Ende je eine Passfeder 32, die in einer Längsnut 33 des jeweiligen innen benachbarten Teils 31 gleitet und diesen an einer Drehung hindert.
Die Passfedern 32 sind durch Kappen 34 festgehalten, die mittels Schrauben 35 auf der Stirnfläche des betreffenden Teils 31 befestigt sind. An ihrem unteren Ende tragen die vier inneren rohrförmigen Teile 31 je drei Dichtungsringe 36, die gegen die innere Wand des jeweiligen aussen benachbarten Teils 31 wirken. Am oberen Ende des innersten rohrförmigen Teils 31 ist ein Zapfen 37 eingesteckt und dicht verschweisst. Auf dem Zapfen 37 sind eine kreisförmige Plattform 38, ein darüberliegender Zwischenring 39 und ein auf diesem sitzendes Wälzlager 40 angeordnet und mittels einer Mutter 37' festgehalten. Mittels einer Feder 37" sind sie gegen Verdrehen auf dem Zapfen gesichert, wobei aber der Aussenring des Wälzlagers 40 frei drehbar bleibt.
Dieser Aussenring weist auf seinem Umfang einen Zahnkranz 40' auf, der mit einer von einem ferngesteuerten Elektromotor 41 angetriebenen Schnecke 42 zusammenwirkt. Vorzugsweise ist die Verzahnung so ausgelegt, dass sie in Richtung vom Zahnkranz 40' zur Schnecke 42 hin selbsthemmend wirkt, um eine hohe Steuerungspräzision zu gewährleisten. Der Aussenring des Wälzlagers 40 trägt das Videoaufnahmegerät 5, an dem der Beleuchtungskörper 4 mittels eines Gelenkes 43 vertikal einstellbar befestigt ist. Am Umfang der Plattform 38 ist koaxial zur Längsachse des Druckbehälters 1 eine ringförmige Skala 44 mit einer Winkelteilung von 0 " bis 360 " befestigt.
Ein mit dem Videoaufnahmegerät 5 fest verbundener und in dessen Aufnahmebereich angeordneter Spiegel 45 macht die Skala 44 für das Videoaufnahmegerät 5 lesbar, wobei vorzugsweise Striche auf der Spiegeloberfläche eingeritzt sind, um die Ablesegenauigkeit zu verbessern. Am Videoaufnahmegerät 5 ist ferner ein Radargerät 46 befestigt, das eine für das Videoaufnahmegerät 5 lesbare Angabe seiner Höhelage h relativ zur oberen Fläche der Tragplatte 30 anzeigt, wozu auf dieser ein Reflektor 47 befestigt ist. Das Radargerät 46 ist zusätzlich für das Messen der Geschwindigkeit VR des beweglichen Endes der Hebevorrichtung 3 ausgelegt und enthält einen Funksender 46', der ein dieser Geschwindigkeit entsprechendes Signal auf einen ersten Funkempfänger 48 überträgt.
Eine Batterie 10 liefert den notwendigen Strom für das Betätigen des Elektromotors 40, des Beleuchtungskörpers 4, des Videoaufnahmegerätes 5 und des Radargerätes 46.
Das Innere der Hebevorrichtung 3 steht über eine Pumpe 6 in einer Leitung 63 mit einem Tank 61 in Verbindung, der eine Flüssigkeit - vorzugsweise Öl - enthält. Über einen Lüftungsstutzen 62 steht das Innere des Tanks 61 unter Umgebungsdruck. Eine Bypassleitung 64 umgeht die Pumpe 6 und weist ein Steuerventil 65 und ein Rückschlagventil 66 auf.
Letzteres lässt eine Strömung nur in Richtung von stromunterhalb nach stromoberhalb der Pumpe 6 zu. Das Steuerventil 65 wird von einem Signal s aus dem Ausgang eines Reglers 69 verstellt, der vorzugsweise als PID-Regler ausgebildet ist. Am Eingang des Reglers 69 wirkt ein Differenzsignal d, das in einem Komparator 50 erzeugt wird. Das Differenzsignal d wird aus der Differenz zwischen einem Ist Wert VR und einem Soll-Wert Vo der Geschwindigkeit des beweglichen Endes der Hebevorrichtung 3 gebildet, wobei der Ist-Wert aus dem ersten Funkempfänger 48 und der Soll Wert aus einem zweiten Funkempfänger 49 stammen. Eine Rückführleitung 67 verbindet eine Stelle der Leitung 63 stromunterhalb der Pumpe 6 mit dem Tank 61 und weist ein Sicherheitsventil 68 auf, das bei einem für die Hebevorrichtung 3 höchstzulässigen Druck öffnet, wodurch Flüssigkeit zum Tank 61 zurückgeführt wird.
Ein Funksteuergerät 7 weist einen ersten Steuerknopf 71 auf, bei dessen Betätigung ein Funksignal m gesendet wird, das über einen dritten Funkempfänger 41' den Elektromotor 41 einschaltet. Ein zweiter Steuerknopf 72 löst bei seiner Betätigung ein anderes Funksignal aus, das auf den zweiten Funkempfänger 49 einwirkt. Dieses andere Funksignal entspricht dem Soll-Wert Vo und wird mit Hilfe eines Drehknopfes 73 eingestellt.
Die Innenwand des Druckbehälters 1 wird folgendermassen untersucht:
Im ausserbetrieblichen Zustand des Dampferzeugers wird der Deckel 21 geöffnet. Bei Bedarf wird eine Reinigung der Innenwand vorgenommen, wobei die Hebevorrichtung 3 als Träger für Reinigungsvorrichtungen, wie Dampf- oder Wasserdüsen, benützt werden kann. Nach einer solchen Reinigung wird das Videoaufnahmegerät 5 zusammen mit dem Beleuchtungskörper 4, dem Spiegel 45 und dem Radargerät 46 auf die Hebevorrichtung 3 montiert. Beim Einschalten der Pumpe 6 wird Flüssigkeit aus dem Tank 61 über die Leitung 63 unter Druck in das Innere der Hebevorrichtung 3 gefördert, so dass die einzelnen rohrförmigen Teile 31 nach oben geschoben werden und das Videoaufnahmegerät 5 mit den an ihm befestigten Komponenten durch die Durchtrittsöffnung 2 hindurch in das Innere des Druckbehälters 1 eintritt.
Durch Einstellen der Öffnung des Steuerventils 65 wird die Flüssigkeitsmenge beeinflusst, die über die Bypassleitung 64 zum Pumpeneintritt zurückfliesst. Bei voll geöffnetem Steuerventil 65 strömt die gesamte, von der Pumpe 6 geförderte Menge, gegebenenfalls zusätzlich ein Teil der in der Hebevorrichtung 3 befindlichen Flüssigkeit, zum Eintritt der Pumpe 6 bzw. zum Tank 61 zurück. Die rohrförmigen Teile 31 und das Videogerät 5 - falls vorher gehoben - senken sich.
Das Steuerventil 65 kann daher so eingestellt werden, dass das Videoaufnahmegerät 5 entweder steigt, sinkt oder stillsteht. Der jeweilige Bewegungszustand der Hebevorrichtung 3 wird am Funksteuergerät 7 mittels des Drehknopfes 73 gewählt, so dass beim Drücken des zweiten Steuerknopfes 72 der gewünschte Soll-Wert Vo der Geschwindigkeit des Videoaufnahmegerätes 5 dem zweiten Funkempfänger 49 übermittelt wird. Der Komparator 50 vergleicht diesen Soll-Wert Vo (Null für stillstehendes, V positiv für steigendes und V negativ für sinkendes Videoaufnahmegerät 5) mit dem vom Radargerät 46 gemessenen und durch den Funksender 46' zum ersten Funkempfänger 48 übermitteln Ist-Wert VR und übermittelt das entsprechende Differenzsignal d dem Regler 69. Dieser sendet bei d ungleich 0 ein entsprechendes Befehlssignal s aus, das die Stellung des Steuerventils 65 festlegt.
Der Regler 69 und das Steuerventil 65 sind so ausgelegt, dass der Übergang von einem Bewegungszustand zu einem andern stets sanft verläuft, um Erschütterungen am Videogerät 5 zu vermeiden. Bei nicht gedrücktem zweiten Steuerknopf 72, verharrt das obere Ende der Hebevorrichtung 3 im Stillstand.
Die hier beschriebene Steuerung ist eher einfacher Art und kann ohne weiteres verfeinert werden. Unter anderem können Endschalter für die höchste und die niedrigste Stellung des beweglichen Endes der Hebevorrichtung 3 vorgesehen werden sowie Überwachungsvorrichtungen, die Abweichungen vom normalen Betrieb anzeigen und bei Bedarf die Pumpe 6 abstellen.
Bei einem unzulässig hohen Druck im Innern der Hebevorrichtung 3, öffnet sich das Sicherheitsventil 68 und gibt die Rückführleitung 67 frei für ein Abströmen von Flüssigkeit in den Tank 61.
Die Höhenlage h des Videoaufnahmegerätes 5 gegenüber der Tragplatte 30' wird vom Radargerät 46 zusammen mit dem Reflektor 47 ständig gemessen und durch das Videoaufnahmegerät 5 abgelesen bzw. auf einem Videoband registriert.
Bei jeder Höhenlage h wird durch Betätigen des ersten Steuerknopfes 71 des Funksteuergerätes 7 der Motor 41 eingeschaltet. Dieser Motor dreht dann mittels der Schnecke 42 und des Zahnkranzes 40' das Videoaufnahmegerät 5 und den Beleuchtungskörper 4. Der Beleuchtungskörper ist so eingestellt, dass er den vom Videoaufnahmegerät jeweils aufgenommenen Abschnitt der Behälterinnenwand vollständig beleuchtet. Die jeweilige Ausrichtung des Videoaufnahmegerätes 5 wird durch die Skala 44 und den Spiegel 45 ermittelt und mit Hilfe des Videoaufnahmegerätes festgestellt bzw. auf Videoband aufgenommen.
Für eine vollständige Aufnahme der Innenwand des Druckbehälters 1 wird das Videoaufnahmegerät 5 vom unteren Ende bis zum oberen des Druckbehälters 1 mit einer gleichmässigen Geschwindigkeit V axial verschoben und zugleich mit einer Drehzahl n um die Längsachse des Druckbehälters 1 gedreht, wobei im Funksteuergerät 7 der Soll Wert Vo = n b eingestellt wird; b ist die grösste axiale Ausdehnung des vom sich in Ruhe befindenden Videoaufnahmegerät aufgenommen Abschnitt der Innenwand. Durch diese Verknüpfung von Drehzahl und Geschwindigkeit wird die ganze Innenwand schraubenlinienförmig erfasst, wie dies im geschnitten dargestellten Teil in Fig. 1 angedeutet ist. Die Lage von etwaigen Schäden kann jederzeit aus der Höhenangabe des Radargerätes 46 und aus der Winkelangabe der Skala 44 zusammen mit dem Spiegel 45 abgelesen werden.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 bis 5 ist keine Funkverbindung nötig, da sämtliche Antriebselemente so wie Positionsanzeigen im Bereich der Tragplatte 30' angeordnet sind. Die Hebevorrichtung 3 ist dabei gleich ausgebildet wie im Beispiel nach der Fig. 2, wird jedoch mittels Luft beaufschlagt. Zu diesem Zweck ist ein Luftkompressor 6' in einer Leitung 63' vorgesehen, die in das Innere der Hebevorrichtung 3 mündet und ein Rückschlagventil 66' sowie ein Steuerventil 65' für die Luftmenge aufweist. Zwischen dem Steuerventil 65" und dem Rückschlagventil 66' zweigt von der Leitung 63' eine Entlastungsleitung 67' ab, in der ein Sicherheitsventil 68 vorgesehen ist.
Das Steuerventil 65 ist so ausgelegt, dass bei seiner maximalen Öffnung die Geschwindigkeit des beweglichen Endes der Hebevorrichtung 3 einen für die Beobachtung der Innenwand des hier nicht gezeigten Druckbehälters optimalen Wert aufweist.
Um Erschütterungen des Beleuchtungskörpers 4 und Videoaufnahmegerätes 5 zu vermeiden, empfiehlt es sich auch hier, nicht gezeigte Endstellungsschalter vorzusehen, die auf das Steuerventil 65' so einwirken, dass es schon anfängt zu schliessen, bevor das bewegliche Ende der Hebevorrichtung 3 eine der beiden Endstellungen ganz erreicht hat. Dadurch wird eine sanfte Bremsung der Bewegung eingeleitet. Ein Stillstand der Hebevorrichtung 3 wird durch Schliessen des Steuerventils 65 erreicht, wobei im Falle einer Luftleckage im Bereich der Hebevorrichtung 3 das Steuerventil 65' so weit geöffnet würde, dass diese Leckage ausgeglichen würde.
Dies könnte automatisch geschehen, z. B. mittels eines am Innenraum der Hebevorrichtung angeschlossenen Druckmessgerätes, das bei Druckahnahme im öffnenden Sinne proportional auf das Steuerventil 65 einwirkt.
Die Hebevorrichtung 3 weist am beweglichen Ende zwei auf der Plattform 38 symmetrisch zur Zylinderachse 1' des Druckbehälters angeordnete, drehbare obere Kettenräder 81 auf. Unterhalb der Tragplatte 30 sind zwei ebenfalls drehbare und zur Längsachse 1' symmetrisch angeordnete, untere Kettenräder 82 vorhanden, die zusammen mit den oberen Kettenrädern 81 eine Kette 8 führen. Diese Kette verläuft in einer Ebene, die die Längsachse 1' enthält. Ein Ende der Kette 8 ist über eine Befestigung 83 mit der Tragplatte 30' verbunden. Von der Befestigung 83 ausgehend, erstreckt sich die Kette 8 vertikal bis auf das in der Fig. 3 linke obere Kettenrad 81, umspannt dieses und erstreckt sich weiter vertikal nach unten durch eine Öffnung in der Plattform 38 und eine weitere Öffnung in der Tragplatte 30' hindurch, bis sie das in der Fig. 3 linke untere Kettenrad 82 umspannt.
Die Kette 8 erstreckt sich dann horizontal bis zum rechten unteren Kettenrad 82 und von diesem aus weiter symmetrisch zum bisherigen Verlauf, bis sie wieder die Tragplatte 30' erreicht. Hier durchdringt sie eine vertikale Bohrung in der Tragplatte 30', durchläuft einen Antrieb 84 und endet in einem Kasten 85.
Damit die Kette 8, ohne sich zu verheddern, im Kasten 85 eingelegt und wieder daraus geholt werden kann, ist der Kasten 85 innen etwa so schmal, wie die Kette 8 breit ist.
Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, besteht der Antrieb 84 aus einem an der Tragplatte 30' befestigten Elektromotor 841, der über einen Riementrieb 842 ein Antriebsrad 843 antreibt. Das Antriebsrad 843 ist innerhalb des Kastens 85 angeordnet und stützt sich auf zwei Lagern 844 ab, die in den Wänden des Kastens befestigt sind. Die Kette 8 ist mit Hilfe von zwei Führungsrädern 845 um das Antriebsrad 843 herum geführt, die ebenfalls im Innern des Kastens 85 angeordnet und in Lagern 846 abgestützt, die in den Wänden des Kasten 85 befestigt sind.
Mit dem in Fig. 3 rechten, oberen Kettenrad 81 ist eine Schnecke 42' verbunden, die über einen Zahnkranz 40' den äusseren Ring des Wälzlagers antreibt. Dadurch ist für jede Höhenlage h des Videoaufnahmegerätes 5 eine bestimmte Ausrichtung dieses Gerätes vorgegeben. Die Schnecke 42', das rechte obere Kettenrad 81 und der Zahnkranz 40' sind so dimensioniert, dass für jede Höhenänderung des beweglichen Endes der Hebevorrichtung 3 um den bereits definierten Betrag b das Videoaufnahmegerät eine volle Umdrehung ausführt.
Zwischen dem in Fig. 3 linken, oberen Kettenrad 81 und dem entsprechenden unteren Kettenrad 82 treibt die Kette 8 nahe an der Tragplatte 30' eine Messstelle 86 für die Höhenlage und Ausrichtung des Videoaufnahmegerätes 5 an. Die Messstelle 86 weist ein von der Kette 8 angetriebenes Antriebsrad 863 auf, um das herum die Kette 8 mit Hilfe von zwei Führungsrädern 865 geführt ist, wobei die Räder 863 und 865 von an der Hebevorrichtung 3 befestigten Lagern 864 bzw. 866 getragen sind. Das Antriebsrad 863 treibt auf der einen Seite mittels eines Getriebes 861 einen Höhenmesser 867 und auf der anderen Seite mit Hilfe eines Riementriebes 862 eine Winkelmessuhr 868 an. Einfachheitshalber werden die Anzeigen des Höhenmessers 867 und der Messuhr 868 in der Fig. 5 direkt an der Messstelle 86 angebracht.
In Wirklichkeit aber können diese Anzeigen auch an einer anderen Beobachtungsstelle, z. B. bei einem Schaltschrank für die ganze Anlage angeordnet und über Funk, Kabel, eine elektrische oder eine andere Art Leitung angetrieben werden. Das Getriebe 861 und der Riementrieb 862 sind so dimensioniert und der Höhenmesser 867 bzw. die Winkelmessuhr 868 so geeicht, dass aufgrund der Verschiebung der Kette 8 bei einer Änderung der Höhenlage des Videoaufnahmegerätes 5 sowohl seine wahre Höhe h wie auch seine wahre Ausrichtung im Winkelmass angezeigt werden.
Beim ausserbetrieblichen Zustand des Druckbehälters und offener Durchtrittsöffnung kann die Innenwand folgendermassen beobachtet werden:
Durch Einschalten des Kompressors 6' und Öffnen des Steuerventils 65' strömt Luft in das Innere der Hebevorrichtung 3 und hebt ihr bewegbares Ende zusammen mit dem Videoaufnahmegerät 5. Der Antrieb 84 ist dabei ausser Betrieb und ungebremst, so dass die Kette 8 infolge der Befestigung 83 aus dem Kasten 85 herausgezogen wird und sämtliche Kettenräder 81, 82 sowie das Antriebsrad 863 der Messstelle 86 antreibt. Mittels der Schnecke 42' und des Zahnkranzes 40' werden dabei der äussere Ring des Wälzlagers und das Videoaufnahmegerät 5 gedreht, wobei seine Höhenlage und Ausrichtung vom Höhenmesser 867 bzw. von der Winkelmessuhr 868 angezeigt werden.
Durch Schliessen des Steuerventils 65' wird das Videoaufnahmegerät 5 bei jeder gewünschten Höhenlage stillgesetzt. Um eine vollständige Aufnahme der Innenwand des Druckbehälters zu erhalten, wird zuerst das Videoaufnahmegerät bis zum oberen Behälterende gefahren. Bei offenem Steuerventil 65' wird dann der Antrieb 84 eingeschaltet und dieses zieht die Kette 8 zurück in den Kasten 85, wodurch das bewegliche Ende der Hebevorrichtung 3 nach unten gezogen wird. Die dabei aus dem Innern der Hebevorrichtung 3 verdrängte Luft entweicht über das offene Steuerventil 65' und das dafür entsprechend eingestellte Sicherheitsventil 68 in die Atmosphäre. Dies geschieht sowohl bei ein- als auch bei ausgeschaltetem Kompressor 6', wobei im zweiten Fall das Rückschlagventil 66' ein Entweichen der verdrängten Luft über den Kompressor 6' verhindert.
Auf diese Weise wird ein sanftes, erschütterungsfreies Verschieben des Videoaufnahmegerätes 5 gewährleistet, wobei die Kette 8 stabilisierend auf die Bewegung der Hebevorrichtung 3 und zugleich vibrationsdämpfend wirkt.
Anstelle eines Videoaufnahmegerätes können eine einfache Fernsehkamera, ein Fotoapparat oder eine Filmkamera verwendet werden. Anstelle von sichtbarem Licht können auch andere Wellenformen verwendet werden, z. B.
infrarotes Licht, ultraviolettes Licht oder akustische Wellen.
Bei sehr langem Druckbehälter kann das bewegliche Ende der Hebevorrichtung zusätzlich an der Innenwand des Druckbehälters mittels ein- und ausziehbaren Stützen geführt werden.
Bei einem kugelförmigen Druckbehälter ist es zweckmässig, mit der Hebevorrichtung den Aufnahmeapparat bis zum Zentrum der Kugel zu fahren, ihn dort festzuhalten und mittels entsprechender Gelenke um zwei zueinander senkrechte Symmetrieachsen ( = Durchmesser der Kugel) zu drehen, wobei eine der beiden Achsen mit der Längsachse der Hebevorrichtung zusammenfällt. Dabei ist eine zentrale Beleuchtung für das ganze Innere der Kugel anzustreben.
Der Antrieb für die Ausrichtung des Aufnahmeapparates und die zugehörige Steuerung können hier beispielsweise mittels batteriegespeister Elektromotoren bzw. Funk verwirklicht werden, ähnlich wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2. Anstelle der Anzeige für die Höhe h wäre aber hier ausser der ersten Skala 44 und dem Spiegel 45 eine weitere Skala und ein weiterer Spiegel für die Neigung des Aufnahmeapparates gegenüber der Längsachse der Hebevorrichtung notwendig. Die Längsachse der Hebevorrichtung verläuft dabei günstigerweise von schräg unten zum Mittelpunkt der Kugel.
Um Bildverzerrungen zu vermeiden, empfiehlt es sich, den Aufnahmeapparat stets so zu richten, dass die Aufnahme senkrecht zur Innenwand des Druckbehälters stattfindet. Die Bestrahlung dagegen, sollte vorwiegend schräg zur Innenwand des Druckbehälters gerichtet sein, um durch Schattenbildung die gesuchten Fehler - wie Unebenheiten und Risse - hervorzuheben.
Anstatt die Tragstruktur 30 (Fig. 1) am Druckbehälter 1 zu befestigen, ist es auch möglich, sie - je nach Abstand des Behälters vom Boden - direkt am Boden oder auf einem am Boden oder am Kesselgerüst angebrachten Podest abzustützen.
Anstatt die Kette 8 (Fig. 3) in der die Längsachse 1' enthaltenden Ebene zu führen, ist es möglich, zwei gleiche Ketten vorzusehen, die in zwei zueinander parallelen Ebenen verlaufen, die symmetrisch zu der die Längsachse enthaltenden Ebene liegen. Entsprechend sind dann auch die Kettenräder 81 und 82, der Antrieb 84 und der Kasten 85 zweifach vorhanden.
DESCRIPTION
The invention relates to a stationary pressure vessel with an axis of symmetry and with a passage opening coaxial to this axis.
For safety reasons, such pressure vessels are checked for their strength-related condition at regular intervals. The higher the pressure load, to which temperature stresses are added in certain applications, the more often such tests have to be carried out. This is e.g. B.
the case with a water separator of a steam generator fired with fossil fuel for peak load operation, which is often started up and shut down or driven with a low partial load, so that considerable temperature and pressure differences occur again and again in the water separator. The studies mentioned consist essentially of a visual inspection of the inner wall of the pressure vessel with the aim of surface changes such. B. cracks. An observer who climbs into the pressure vessel is used for this purpose.
This type of examination has the following disadvantages: - The observation conditions are very unfavorable.
- The observer has to meet certain physical conditions, so that often no experienced specialist can be used.
- As a result of the unfavorable working conditions, the possibility of registering the observed damage, e.g. B. limited by photography, filming or video recordings.
- A complete assessment of the condition of the inner wall is hardly possible.
- Support means must be used, with the aid of which the observer can move within the pressure vessel.
- A certain risk of danger cannot be ruled out for the observer.
The invention has for its object to provide the possibility for frequent, flawless inspections of the pressure vessel inner wall for a pressure vessel of the type mentioned, which can be carried out in a simple, risk-free and inexpensive manner.
This object is achieved according to the invention in that there is a telescopically extendable lifting device coaxial with the axis of symmetry, one end of which can be moved into the pressure vessel through the passage opening and the other end of which is fixed relative to the pressure vessel, in that the lifting device has at least one on its movable end Irradiation device for irradiating the inner wall of the pressure vessel and carries at least one receiving device for receiving the rays reflected from the inner wall and that control means are present which control the position and the orientation of the irradiation device and the receiving apparatus inside the pressure vessel. The telescopic lifting device with the irradiation device and the recording apparatus means that an observer cannot be used inside the container.
The control means enable a complete visual detection of the inner wall. The most suitable expert, regardless of his physical conditions, can now carry out the inspection calmly and safely, even from a distant location, if the images captured by the recording apparatus are transferred there.
If the recordings are registered, e.g. B. by means of films or video tapes, they can also be viewed and analyzed subsequently. There is also an expansion of the observation possibilities by enabling the use of radiation which is harmful to humans, such as infrared and ultraviolet rays. In the extended state, the lifting device can additionally serve to clean the inner wall of the pressure container, e.g. B. by means of a water spray device carried by the lifting device.
The lifting device can also be used to apply observation aids to the inner wall, e.g. B. a luminous powder for better detection of cracks. The invention has also proven itself in pressure vessels which contain harmful products, e.g. B. in spherical containers for storing such products, in reaction vessels in the chemical industry and in pressure vessels in nuclear technology.
Two embodiments of the invention will now be described with reference to the drawing. Show it:
1 partially in view and partially in section, a pressure vessel with a lifting device according to the invention,
2 shows a vertical section through the lifting device,
3 partly in view and partly in section another embodiment of the lifting device,
Fig. 4 shows a detail along the section line B-B in Fig. 3 and
5 is a view from the direction C on a detail in FIG. 3rd
1, the pressure vessel 1 has a cylindrical shape with a vertical cylinder axis 1 'and forms a water separator of a once-through steam generator fired with fossil fuel. At its lower end, the container 1 has a passage opening 2 which is coaxial with its cylinder axis and which is designed as a manhole.
Fig. 1 shows the pressure vessel 1 in operation, which is why the passage opening 2 is sealed with a lid 21 and screws 22. The pressure vessel 1 rests on a boiler frame (not shown in FIG. 1) by means of claws 23.
A lifting device 3, which can be extended telescopically upwards and is coaxial with the cylinder axis of the pressure vessel, is provided below the passage opening 2. It is fastened with its lower end to a plate 30 ′ of a support structure 30, which in turn is fastened with the upper end to the lower end of the pressure vessel 1. With the cover 21 removed, the upper end of the lifting device 3 can thus be moved through the passage opening 2 into the interior of the container 1. On its upper end, the lifting device 3 carries a lighting fixture 4 designed as a headlight and a video recording device 5 connected to it, which are matched to one another in such a way that the video recording device 5 receives the wall sections illuminated by the lighting fixture 4.
The lighting fixture 4 and the video recording device 5 are rotatably mounted about the longitudinal axis 1 'of the pressure vessel and are dimensioned such that they can pass through the passage opening 2.
According to FIG. 2, the lifting device 3 has five tubular parts 31 inserted into one another, the outermost of which is welded onto the support plate 30 '. The four outer parts 31 each have a feather key 32 at their upper end, which slides in a longitudinal groove 33 of the respective inner part 31 and prevents it from rotating.
The feather keys 32 are held by caps 34, which are fastened by means of screws 35 on the end face of the part 31 in question. At their lower end, the four inner tubular parts 31 each carry three sealing rings 36, which act against the inner wall of the respective part 31 adjacent on the outside. At the upper end of the innermost tubular part 31, a pin 37 is inserted and welded tight. A circular platform 38, an overlying intermediate ring 39 and a roller bearing 40 seated thereon are arranged on the pin 37 and held in place by means of a nut 37 '. They are secured against rotation on the journal by means of a spring 37 ″, but the outer ring of the roller bearing 40 remains freely rotatable.
This outer ring has a toothed ring 40 ′ on its circumference, which cooperates with a worm 42 driven by a remote-controlled electric motor 41. The toothing is preferably designed in such a way that it acts self-locking in the direction from the toothed ring 40 ′ to the worm 42 in order to ensure a high degree of control precision. The outer ring of the roller bearing 40 carries the video recording device 5, to which the lighting fixture 4 is fastened in a vertically adjustable manner by means of a joint 43. On the circumference of the platform 38, an annular scale 44 with an angular pitch of 0 "to 360" is fastened coaxially to the longitudinal axis of the pressure vessel 1.
A mirror 45, which is firmly connected to the video recording device 5 and arranged in its recording area, makes the scale 44 readable for the video recording device 5, wherein lines are preferably incised on the mirror surface in order to improve the reading accuracy. A radar device 46 is also attached to the video recording device 5, which indicates an indication of its height h relative to the upper surface of the support plate 30 in a manner that can be read by the video recording device 5, for which purpose a reflector 47 is attached. The radar device 46 is additionally designed for measuring the speed VR of the movable end of the lifting device 3 and contains a radio transmitter 46 'which transmits a signal corresponding to this speed to a first radio receiver 48.
A battery 10 supplies the necessary current for actuating the electric motor 40, the lighting fixture 4, the video recording device 5 and the radar device 46.
The inside of the lifting device 3 is connected via a pump 6 in a line 63 to a tank 61 which contains a liquid - preferably oil. The interior of the tank 61 is under ambient pressure via a ventilation connection 62. A bypass line 64 bypasses the pump 6 and has a control valve 65 and a check valve 66.
The latter only allows a flow in the direction from downstream to upstream of the pump 6. The control valve 65 is adjusted by a signal s from the output of a controller 69, which is preferably designed as a PID controller. A difference signal d, which is generated in a comparator 50, acts at the input of the controller 69. The difference signal d is formed from the difference between an actual value VR and a target value Vo of the speed of the movable end of the lifting device 3, the actual value coming from the first radio receiver 48 and the target value from a second radio receiver 49. A return line 67 connects a point of the line 63 downstream of the pump 6 to the tank 61 and has a safety valve 68 which opens at a pressure which is the maximum permissible for the lifting device 3, as a result of which liquid is returned to the tank 61.
A radio control device 7 has a first control button 71, upon actuation of which a radio signal m is sent which switches on the electric motor 41 via a third radio receiver 41 '. When actuated, a second control button 72 triggers another radio signal which acts on the second radio receiver 49. This other radio signal corresponds to the target value Vo and is set using a rotary knob 73.
The inner wall of the pressure vessel 1 is examined as follows:
When the steam generator is out of operation, the cover 21 is opened. If necessary, the inner wall is cleaned, wherein the lifting device 3 can be used as a carrier for cleaning devices, such as steam or water nozzles. After such cleaning, the video recording device 5 is mounted on the lifting device 3 together with the lighting fixture 4, the mirror 45 and the radar device 46. When the pump 6 is switched on, liquid is conveyed from the tank 61 via the line 63 under pressure into the interior of the lifting device 3, so that the individual tubular parts 31 are pushed upward and the video recording device 5 with the components attached to it through the passage opening 2 enters into the interior of the pressure vessel 1.
By adjusting the opening of the control valve 65, the amount of liquid that flows back via the bypass line 64 to the pump inlet is influenced. When the control valve 65 is fully open, the entire amount conveyed by the pump 6, possibly also a part of the liquid in the lifting device 3, flows back to the inlet of the pump 6 or to the tank 61. The tubular parts 31 and the video device 5 - if raised beforehand - sink.
The control valve 65 can therefore be set such that the video recording device 5 either rises, falls or stands still. The respective state of movement of the lifting device 3 is selected on the radio control device 7 by means of the rotary knob 73, so that when the second control button 72 is pressed, the desired target value Vo of the speed of the video recording device 5 is transmitted to the second radio receiver 49. The comparator 50 compares this target value Vo (zero for stationary, V positive for rising and V negative for falling video recording device 5) with the actual value VR measured by the radar device 46 and transmitted by the radio transmitter 46 'to the first radio receiver 48 and transmits this corresponding difference signal d to controller 69. If d is not equal to 0, it sends out a corresponding command signal s which defines the position of control valve 65.
The controller 69 and the control valve 65 are designed such that the transition from one state of motion to another is always smooth in order to avoid vibrations on the video device 5. When the second control button 72 is not pressed, the upper end of the lifting device 3 remains stationary.
The control described here is rather simple and can be easily refined. Among other things, limit switches for the highest and the lowest position of the movable end of the lifting device 3 can be provided as well as monitoring devices which indicate deviations from normal operation and, if necessary, switch off the pump 6.
If the pressure inside the lifting device 3 is inadmissibly high, the safety valve 68 opens and releases the return line 67 for an outflow of liquid into the tank 61.
The height h of the video recording device 5 relative to the support plate 30 'is continuously measured by the radar device 46 together with the reflector 47 and read by the video recording device 5 or registered on a video tape.
At any altitude h, the motor 41 is switched on by actuating the first control button 71 of the radio control device 7. This motor then rotates the video recording device 5 and the lighting fixture 4 by means of the worm 42 and the toothed ring 40 ′. The lighting fixture is set in such a way that it completely illuminates the section of the inner wall of the container recorded by the video recording device. The respective orientation of the video recording device 5 is determined by the scale 44 and the mirror 45 and determined using the video recording device or recorded on video tape.
For a complete recording of the inner wall of the pressure vessel 1, the video recording device 5 is axially displaced from the lower end to the top of the pressure vessel 1 at a uniform speed V and at the same time rotated at a speed n about the longitudinal axis of the pressure vessel 1, with the desired value in the radio control device 7 Vo = nb is set; b is the greatest axial extent of the section of the inner wall recorded by the video recording device which is at rest. Through this combination of speed and speed, the entire inner wall is recorded in a helical shape, as indicated in the section shown in FIG. 1. The location of any damage can be read at any time from the height of the radar 46 and from the angle of the scale 44 together with the mirror 45.
In the exemplary embodiment according to FIGS. 3 to 5, no radio connection is necessary, since all drive elements and position indicators are arranged in the region of the support plate 30 '. The lifting device 3 is of the same design as in the example according to FIG. 2, but is acted upon by air. For this purpose, an air compressor 6 'is provided in a line 63' which opens into the interior of the lifting device 3 and has a check valve 66 'and a control valve 65' for the amount of air. Between the control valve 65 ″ and the check valve 66 ′, a relief line 67 ′ branches off from the line 63 ′, in which a safety valve 68 is provided.
The control valve 65 is designed such that, at its maximum opening, the speed of the movable end of the lifting device 3 has an optimum value for observing the inner wall of the pressure container, not shown here.
In order to avoid vibrations of the lighting fixture 4 and video recording device 5, it is also recommended here to provide end position switches, not shown, which act on the control valve 65 'in such a way that it begins to close before the movable end of the lifting device 3 completely moves one of the two end positions has reached. This initiates gentle braking of the movement. The lifting device 3 comes to a standstill by closing the control valve 65, wherein in the event of an air leak in the area of the lifting device 3, the control valve 65 'would be opened so far that this leakage would be compensated for.
This could happen automatically, e.g. B. by means of a pressure gauge connected to the interior of the lifting device, which acts proportionally on the control valve 65 when pressure is taken in the opening sense.
The lifting device 3 has at the movable end two rotatable upper chain wheels 81 arranged on the platform 38 symmetrically to the cylinder axis 1 'of the pressure container. Below the support plate 30 there are two lower sprockets 82 which are likewise rotatable and arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis 1 ′ and which, together with the upper sprockets 81, guide a chain 8. This chain runs in a plane that contains the longitudinal axis 1 '. One end of the chain 8 is connected to the support plate 30 'via a fastening 83. Starting from the attachment 83, the chain 8 extends vertically to the upper sprocket 81 on the left in FIG. 3, spans it and extends vertically downward through an opening in the platform 38 and a further opening in the support plate 30 '. through until it spans the lower left sprocket 82 in FIG. 3.
The chain 8 then extends horizontally to the lower right sprocket 82 and from there further symmetrically to the previous course until it reaches the support plate 30 'again. Here it penetrates a vertical bore in the support plate 30 ', passes through a drive 84 and ends in a box 85.
So that the chain 8 can be inserted into the box 85 and taken out of it again without getting tangled, the inside of the box 85 is approximately as narrow as the chain 8 is wide.
As can be seen from FIGS. 3 and 4, the drive 84 consists of an electric motor 841 fastened to the support plate 30 ′, which drives a drive wheel 843 via a belt drive 842. The drive wheel 843 is arranged inside the box 85 and is supported on two bearings 844 which are fastened in the walls of the box. The chain 8 is guided by means of two guide wheels 845 around the drive wheel 843, which are likewise arranged in the interior of the box 85 and are supported in bearings 846 which are fastened in the walls of the box 85.
A worm 42 'is connected to the upper sprocket 81 on the right in FIG. 3 and drives the outer ring of the roller bearing via a ring gear 40'. As a result, a specific orientation of this device is predefined for each altitude h of the video recording device 5. The worm 42 ', the upper right sprocket 81 and the ring gear 40' are dimensioned such that for each change in height of the movable end of the lifting device 3 by the amount b already defined, the video recording device makes one full rotation.
Between the left, upper sprocket 81 in FIG. 3 and the corresponding lower sprocket 82, the chain 8 drives a measuring point 86 close to the support plate 30 'for the height and orientation of the video recording device 5. The measuring point 86 has a drive wheel 863 driven by the chain 8, around which the chain 8 is guided by means of two guide wheels 865, the wheels 863 and 865 being carried by bearings 864 and 866 fastened to the lifting device 3. The drive wheel 863 drives an altimeter 867 on one side by means of a gear 861 and on the other side by means of a belt drive 862 an angle dial indicator 868. For the sake of simplicity, the displays of the altimeter 867 and the dial indicator 868 in FIG. 5 are attached directly to the measuring point 86.
In reality, however, these displays can also be at another observation point, e.g. B. arranged in a control cabinet for the entire system and driven by radio, cable, an electrical or other type of line. The gear 861 and the belt drive 862 are dimensioned and the altimeter 867 or the angle dial indicator 868 are calibrated such that due to the displacement of the chain 8 when the height of the video recording device 5 changes, both its true height h and its true orientation are indicated in the angular dimension will.
When the pressure vessel is out of operation and the passage opening is open, the inner wall can be observed as follows:
By switching on the compressor 6 'and opening the control valve 65', air flows into the interior of the lifting device 3 and lifts its movable end together with the video recording device 5. The drive 84 is out of operation and is not braked, so that the chain 8 as a result of the fastening 83 is pulled out of the box 85 and drives all the sprockets 81, 82 and the drive wheel 863 of the measuring point 86. The outer ring of the roller bearing and the video recording device 5 are rotated by means of the worm 42 'and the toothed ring 40', its height and orientation being indicated by the altimeter 867 and the angle dial indicator 868.
By closing the control valve 65 ', the video recording device 5 is stopped at any desired altitude. In order to obtain a complete picture of the inner wall of the pressure container, the video recording device is first moved to the upper end of the container. When the control valve 65 'is open, the drive 84 is then switched on and this pulls the chain 8 back into the box 85, as a result of which the movable end of the lifting device 3 is pulled downward. The air displaced from the inside of the lifting device 3 escapes into the atmosphere via the open control valve 65 'and the safety valve 68 set accordingly. This occurs both when the compressor 6 'is switched on and when it is switched off, and in the second case the check valve 66' prevents the displaced air from escaping via the compressor 6 '.
In this way, a smooth, vibration-free displacement of the video recording device 5 is ensured, the chain 8 having a stabilizing effect on the movement of the lifting device 3 and at the same time damping vibration.
Instead of a video recording device, a simple television camera, a camera or a film camera can be used. Instead of visible light, other waveforms can also be used, e.g. B.
infrared light, ultraviolet light or acoustic waves.
If the pressure vessel is very long, the movable end of the lifting device can also be guided on the inner wall of the pressure vessel by means of retractable and extendable supports.
In the case of a spherical pressure vessel, it is expedient to move the pick-up device to the center of the ball with the lifting device, to hold it there and to rotate it by means of appropriate joints about two mutually perpendicular axes of symmetry (= diameter of the ball), one of the two axes with the longitudinal axis the lifting device coincides. Central lighting for the entire interior of the sphere should be aimed for.
The drive for the alignment of the recording apparatus and the associated control can be implemented here, for example, by means of battery-powered electric motors or radio, similar to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2. Instead of the display for the height h, however, the first scale would be 44 and mirror 45 requires a further scale and a further mirror for the inclination of the receiving apparatus with respect to the longitudinal axis of the lifting device. The longitudinal axis of the lifting device advantageously extends obliquely from below to the center of the ball.
In order to avoid image distortion, it is advisable to always direct the recording apparatus so that the recording takes place perpendicular to the inner wall of the pressure vessel. The radiation, on the other hand, should be directed predominantly at an angle to the inner wall of the pressure vessel in order to emphasize the defects sought, such as bumps and cracks, by forming shadows.
Instead of fastening the support structure 30 (FIG. 1) to the pressure vessel 1, it is also possible, depending on the distance of the vessel from the floor, to support it directly on the floor or on a platform attached to the floor or to the boiler frame.
Instead of guiding the chain 8 (FIG. 3) in the plane containing the longitudinal axis 1 ', it is possible to provide two identical chains which run in two mutually parallel planes which are symmetrical to the plane containing the longitudinal axis. Correspondingly, the chain wheels 81 and 82, the drive 84 and the box 85 are then also present twice.