CH699710B1 - Rohrschelle. - Google Patents

Abstract

Schelle zum Koppeln einer Nahtstelle zwischen zwei Rohren (52, 50), die zwei Schellensegmente (54) am Umfang aufweist, die um die Nahtstelle zusammengeschraubt werden. Ein axiales Ende der Schelle weist sich am Umfang erstreckende Rippen (62) auf, die nach innen ragen und sich in entsprechende umlaufende Nuten (46) in einem der Rohre (52) an einer Seite der Nahtstelle einpassen. Das andere axiale Ende der Schelle weist am Umfang verteilte Finger (64) auf, die sich nach innen erstrecken und in entsprechende Vertiefungen (48) an der anderen Seite der Nahtstelle passen. Die Rippen (62) und/oder die Finger (64) weisen eine Verjüngung auf, deren Querschnitt sich in einer Richtung nach innen verringert und in komplementäre Nuten (46) oder Vertiefungen (48) an beiden Seiten der Nahtstelle passt. Die Verjüngung zwingt die gegenüberstehenden Seiten der Nahtstelle zueinander, während die Schellensegmente (54) zusammengespannt werden.

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

[0001] Diese Erfindung betrifft allgemein Rohrschellen und ist direkter besonders zur Reparatur von Strahlpumpen-Steigrohrbaugruppen innerhalb eines Druckbehälters eines Siedewasser-Kernreaktors geeignet.

2. Beschreibung des Stands der Technik

[0002] Ein Reaktor-Druckbehälter eines Siedewasserreaktors weist typisch eine allgemein zylindrische Gestalt auf und ist an beiden Enden durch einen Boden und einen abnehmbaren Deckel verschlossen. Eine obere Führung ist typisch mit Abstand oberhalb einer Kernplatte innerhalb des Reaktor-Druckbehälters angebracht. Ein Kernmantel umgibt typisch einen Kern und wird durch eine Mantel-Tragstruktur gehalten. Insbesondere weist der Mantel eine allgemein zylindrische Gestalt auf und umgibt sowohl die Kernplatte als auch die obere Führung. Die obere Führung enthält mehrere Öffnungen, durch die Brennelementbündel eingeführt werden, wobei die Brennelementbündel durch die Kernplatte gehalten werden.

[0003] Wasser tritt in den Reaktor-Druckbehälter durch einen Eintrittstutzen in der Seitenwand des Reaktor-Druckbehälters ein. Eine Strahlpumpen-Steigrohrbaugruppe ist an den Eintrittstutzen angeschlossen, und die Strahlpumpen-Steigrohrbaugruppe enthält typisch teilweise eine Wärmemanschette, einen unteren Krümmer und ein Steigrohr. Die Wärmemanschette erstreckt sich durch den Eintrittstutzen und ist an ein Ende des Krümmers geschweisst. In einigen Anlagen ist eine Verlängerung, ein kurzes Rohrstück, zwischen die Wärmemanschette und den Krümmer geschweisst. Das andere Ende des Krümmers ist an das Steigrohr geschweisst. Das Steigrohr ist zwischen der Reaktor-Druckbehälter-Seitenwand und dem Mantel in dem relativ engen Raum zwischen dem Reaktor-Druckbehälter und dem Mantel positioniert und erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu ihnen.

[0004] Während des Betriebs leitet die Strahlpumpenbaugruppe die Umlaufströmung innerhalb des Reaktor-Druckbehälters. Demgemäss werden erhebliche Wassermengen durch die Strahlpumpenbaugruppe gezwungen und bedeutende hydraulische Kräfte und Vibrationen auf die Strahlpumpenbaugruppe, einschliesslich des Krümmers der Strahlpumpenbaugruppe, ausgeübt. Weiter und während des Betriebs wird innerhalb des Reaktor-Druckbehälters eine grosse Wärmemenge erzeugt und setzt daher die Strahlpumpenbaugruppe einer Wärmebeanspruchung aus. Diese hydraulischen Kräfte, Vibrationsbelastungen und Wärmebeanspruchungen könnten Spannungsrisskorrosion im Steigrohrkrümmer verursachen, und in extremen Fällen könnte sich der Steigrohrkrümmer von der Wärmemanschette lösen, was unerwünscht ist.

[0005] Spannungsrisskorrosion ist ein bekanntes Phänomen, das bei Reaktorbauteilen wie etwa Strukturelementen, Rohrleitungen, Befestigungen und Schweissnähten auftritt, die Wasser hoher Temperatur ausgesetzt sind. Die Reaktorbauteile unterliegen einer Vielzahl von Beanspruchungen, die z.B. mit Unterschieden in der Wärmeausdehnung, dem für das Containment des Reaktorkühlwassers benötigten Betriebsdruck und anderen Quellen, wie etwa Restspannungen vom Schweissen, Kaltumformen und anderen ungleichmässigen Metallbehandlungen, verknüpft sind. Zusätzlich können Wasserchemie, Schweissen, Wärmebehandlung und Strahlung die Anfälligkeit von Metall in einem Bauteil erhöhen, Spannungsrisskorrosion zu zeigen.

[0006] Es wäre wünschenswert, eine Vorrichtung zu schaffen, die Abstützung für einen Strahlpumpen-Steigrohrkrümmer und insbesondere die Verbindung zwischen dem Steigrohrkrümmer und der Wärmemanschette schafft. Vorzugsweise würde eine solche Vorrichtung den axialen Druck zwischen dem Steigrohrkrümmer und der Wärmemanschette halten, um Leckage zu minimieren, sollte die Schweissung dazwischen versagen. Zusätzlich wäre es auch wünschenswert, eine solche Vorrichtung zu schaffen, die sich leicht von fern als Reparatur in dem begrenzten Zugangsraum einbauen lässt.

[0007] Eine Anzahl von Schellenkonstruktionen haben versucht, diese Punkte anzugehen, zum Beispiel die US-Patente 6 053 652, 6 086 120, 6 108 391, 6 264 203 und 6 375 230. Weitere Verbesserung ist noch erwünscht, um die Menge jeglicher Leckage zu steuern und den Einbau in einem sehr eingeschränkten Bereich zu erleichtern. Zusätzlich ist es erwünscht, eine solche Abstützung sowohl für die Schweissnaht zwischen der Wärmemanschette und der Verlängerung als auch für die Schweissnaht zwischen der Verlängerung und dem Krümmer in denjenigen Anlagen zu schaffen, bei denen eine Verlängerung benutzt wird. Weiter ist es wünschenswert, eine solche Abstützung zu schaffen, welche die verringerte Dicke des Krümmers im Vergleich mit der Wärmemanschette in Betracht zieht.

Zusammenfassung der Erfindung

[0008] Diese Aufgaben werden durch eine Schelle gelöst, welche die im Patentanspruch 1 angeführten Merkmale aufweist.

[0009] In einer bevorzugten Ausführungsform schwebt die radiale Innenfläche des ersten Schellensegments und des zweiten Schellensegments zwischen den Rippen und den Fingern im Abstand oberhalb der Aussenfläche des Krümmers, der Schweissstelle und der Wärmemanschette, wobei nur die Rippen den Kontakt mit den Nuten am Krümmer herstellen und die Finger den Kontakt mit den Vertiefungen an der Wärmemanschette herstellen.

[0010] In der bevorzugten Ausführungsform enthalten die Mittel zum Verbinden des ersten Schellensegments mit dem zweiten Schellensegment radiale, sich nach aussen erstreckende Lippen an beiden Umfangsenden des ersten Schellensegments und des zweiten Schellensegments, wo eine der Lippen am ersten Schellensegment mit einer der Lippen am zweiten Schellensegment verbunden ist und die andere der Lippen am ersten Schellensegment mit der anderen der Lippen am zweiten Schellensegment verbunden ist. In einer Ausführungsform sind die Lippen am ersten Schellensegment und am zweiten Schellensegment durch Bolzen verbunden.

[0011] Vorzugsweise sind die Finger verjüngt mit einem Querschnitt, der sich in der Richtung, in der sie sich erstrecken, nach innen, verengt. Möglichst weisen die Vertiefungen eine entsprechende Verjüngung auf, sodass die Enden des Krümmers und der Wärmemanschette zueinander gezogen werden, während die sich durch die Lippen erstreckenden Bolzen festgezogen werden.

[0012] In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Rippen und die Finger oder beide zerstörungsfrei abnehmbar innerhalb einer Ausnehmung in der radialen Innenfläche des ersten Schellensegments und des zweiten Schellensegments eingepasst. In einer Ausführungsform sind die Rippen oder die Finger in die Ausnehmung in der radialen Innenfläche durch eine mechanische Verbindung eingepasst. Vorzugsweise ist die mechanische Verbindung eine Schraubverbindung oder eine Presspassung.

[0013] Vorzugsweise weist das erste Schellensegment eine Vielzahl von am Umfang verteilten Fingern auf, die sich nahe dem zweiten axialen Ende befinden, und das erste Schellensegment weist möglichst zweimal so viele Finger auf, wie es Rippen aufweist.

[0014] In einem weiteren Sinn findet die hierin beschriebene Erfindung Anwendung bei einer Rohrverbindungsbaugruppe, die aus mindestens einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr, die radiale und axiale Masse aufweisen, sowie einer Klemmbaugruppe zum Koppeln einer Nahtstelle zwischen gegenüberstehenden Enden des ersten und des zweiten Rohrs besteht, die eine Zwischenverbindung enthalten kann. Die Klemmbaugruppe umfasst ein erstes und ein zweites Schellensegment wie oben beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0015] Weiteres Verständnis der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen gewonnen werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:

[0016] Fig. 1 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Reaktor-Druckbehälters eines Siedewasserreaktors ist, wobei Teile weggeschnitten sind;

[0017] Fig. 2 eine seitliche perspektivische Ansicht einer Verbindung eines Strahlpumpen-Steigrohrkrümmers und einer Wärmemanschette mit einer Verlängerung dazwischen und in die Wärmemanschette eingearbeiteten Vertiefungen und einer in den Krümmer eingearbeiteten Nut ist;

[0018] Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Unterseite eines Schellensegments nach dieser Erfindung ist;

[0019] Fig. 4 eine Seitenansicht ist, die teilweise das erste Schellensegment und das zweite Schellensegment zeigt, wie sie bei anstossenden Lippen durch einen Bolzen und eine Mutter gekoppelt sind;

[0020] Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Schelle nach dieser Erfindung ist, welche die Positionierung der Finger und Rippen darstellt;

[0021] Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 5gezeigten Schelle von einem gegenüberliegenden Blickpunkt ist, der die Rippen an jedem Schellensegment im Vordergrund zeigt;

[0022] Fig. 7 eine perspektivische Ansicht ähnlich der in Fig. 6gezeigten ist und die Fassungen oder Vertiefungen darstellt, in die abnehmbare Rippen während des Klemmens eingepasst sind;

[0023] Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Schellensegments ist, die eine abnehmbare Rippe zeigt, die unter Benutzung von Durchgangs-Bolzenlöchern in Position befestigt ist;

[0024] Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Unterseite des in Fig. 8gezeigten Schellensegments ist, die eine weitere Ansicht der Durchgangs-Bolzenlöcher bietet, welche die Rippen in Position befestigen; und

[0025] Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der Schelle nach dieser Erfindung ist und eine abnehmbare Rippe zeigt, die an der Wärmemanschetten-Seite der Schelle in Position befestigt ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

[0026] Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Reaktor-Druckbehälters 20 für einen Siedewasserreaktor, wobei Teile weggeschnitten sind. Der Reaktor-Druckbehälter 20 weist typisch eine allgemein zylindrische Gestalt auf und ist an einem Ende durch einen Boden und an seinem anderen Ende durch einen abnehmbaren Deckel (nicht gezeigt) verschlossen. Eine obere Führung (nicht gezeigt) ist oberhalb einer Kernplatte 22 innerhalb des Reaktor-Druckbehälters 20 mit Abstand angebracht. Ein Mantel 24 umgibt die Kernplatte 22 und wird durch eine Mantel-Tragstruktur 26 gehalten. Ein Ringraum 28 ist zwischen dem Mantel 24 und der Seitenwand 30 des Reaktor-Druckbehälters 20 ausgebildet.

[0027] Ein Einlassstutzen 32 erstreckt sich durch die Seitenwand 30 des Reaktor-Druckbehälters 20 und ist mit einer Strahlpumpenbaugruppe 34 gekoppelt. Die Strahlpumpenbaugruppe 34 enthält eine Wärmemanschette 36, die sich durch den Stutzen 32, einen unteren Krümmer 42 (in Fig. 1teilweise sichtbar) und ein Steigrohr 38 erstreckt. Die Wärmemanschette 36 ist an einem ersten Ende (nicht gezeigt) an einem ersten Ende des unteren Krümmers befestigt. Genauer ist das erste Ende der Wärmemanschette 36 an das erste Ende des unteren Krümmers 42 geschweisst. Ein zweites Ende des unteren Krümmers 42 ist ähnlich an einem Ende des Steigrohrs 38 befestigt oder daran angeschweisst. Das Steigrohr 38 erstreckt sich zwischen und im Wesentlichen parallel zu dem Mantel 24 und der Reaktor-Druckbehälter-Seitenwand 30. Eine Steigrohrstütze 40 stabilisiert das Steigrohr 38 innerhalb des Reaktor-Druckbehälters 20. Strahlpumpenbaugruppen wie etwa die Baugruppe 34 sind in der Technik wohl bekannt, und die Baugruppe 34 ist hier nur als Beispiel dargestellt. Die vorliegende Erfindung kann mit anderen Strahlpumpenbaugruppen und Wärmemanschetten benutzt werden und ist nicht auf die alleinige Verwendung mit der Baugruppe 34 beschränkt.

[0028] Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Anwendung bei dem in Fig. 1dargestellten Siedewasserreaktor beschränkt. Die vorliegende Erfindung könnte in einer Anzahl verschiedener Reaktorkonstruktionen, die alternative Anordnungen aufweisen, und in vielen verschiedenen Rohrleitungsanordnungen verwendet werden, wie etwa dort, wo eine Verlängerung zwischen den Steigrohrkrümmer 42 und die Wärmemanschette 36 eingefügt ist. Weiter kann die Schellenhalterung nach dieser Erfindung bei anderen kritischen Rohrverbindungen innerhalb einer Nuklearanlage oder anderswo verwendet werden.

[0029] Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Endes 50 der Wärmemanschette 36, das sich an das gegenüberstehende Ende 52 des Krümmers 42 koppelt. In dieser Darstellung ist eine Zwischenverlängerung 44 zwischen dem gegenüberstehenden Ende 52 des Krümmers 42 und dem Anschlussende 50 der Wärmemanschette 36 eingefügt. Die Verbindungen der Verlängerung 44 mit dem Ende 50 der Wärmemanschette 36 und dem gegenüberstehenden Ende 52 des Krümmers 42 erfolgen durch Schweissen. Fig. 2bietet eine bessere Ansicht der Verbindung des Krümmers 42 mit der Wärmemanschette 36, als der Fig. 1 entnommen werden kann. Wie nachstehend erläutert wird, sind gemäss dieser Erfindung Vertiefungen 48 in das Ende 50 der Wärmemanschette 36 gearbeitet, und Nuten 46 sind in das Ende 52 des Krümmers 42 gearbeitet. Vorzugsweise sind vier symmetrisch verteilte Vertiefungen um den Umfang des Endes 50 der Wärmemanschette 36 vorgesehen. Möglichst sind zwei umlaufende Nuten um das Ende 52 des Krümmers 42 vorgesehen. In der bevorzugten Ausführungsform durchdringen die Nuten 46 und die Vertiefungen 48 nicht die Wand und sind vorzugsweise durch ein Funkenerosions-Bearbeitungsverfahren hergestellt. Wie hiernach besser verstanden werden kann, steuern jedoch, selbst wenn die Wände entweder des Krümmers 42 oder der Wärmemanschette 36 im Zuge des Bearbeitungsverfahrens durchbrochen werden, Einsätze in der Schelle, d.h. Finger und Rippen, die in die Vertiefungen 48 und Nuten 46 eingepasst sind, wenn die Schelle über der Kupplungsstelle angesetzt ist, jede Leckage auf ein akzeptables Niveau.

[0030] Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Innenseite eines Segments der Schelle 54 zeigt. Das in Fig. 3dargestellte Segment ist halbkreisförmig, wodurch nur zwei Segmente 54 benötigt werden, um die Verbindung zwischen dem Krümmer 42 und der Wärmemanschette 36 zu umschreiben. Jedoch sollte verstanden werden, dass eine beliebige Anzahl von Schellensegmenten 54 benutzt werden kann, z.B. von Viertelsegmenten oder Achtelsegmenten, um die Verbindung zwischen dem Krümmer 42 und der Wärmemanschette 36 zu umschreiben. Das Schellensegment weist an jedem der beiden Enden eine sich radial erstreckende Lippe 58 mit einem Durchgangs-Bolzenloch 60 auf, das benutzt wird, um sich zu entsprechenden Bolzenlöchern an einem gepaarten Segment der Schelle auszurichten. In dieser Ausführungsform ragen Finger 64 von einem axialen Ende der Schelle nach innen und sind am Umfang verteilt, um zu entsprechenden Vertiefungen 48 in der Wärmemanschette 36 ausgerichtet zu sein. Obwohl zwei Finger 64 gezeigt sind, sollte verstanden werden, dass die Anzahl der verwendeten Finger von den Kräften abhängt, denen das Schellensegment 54 in jeder Anwendung begegnet. In dieser Anwendung für eine Kupplungsstelle eines Strahlpumpen-Steigrohrkrümmers mit einer Wärmemanschette wurden zwei Finger 64 als angemessen ermittelt. Die Finger 64 erstrecken sich von der Innenfläche des Schellensegments 54 in einer Richtung parallel zu einem Kraftvektor, der gegenüberstehende Schellensegmente zusammenzieht. Daher erstrecken sich die Finger 64 in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform in einer Richtung quer zu einer Ebene, die durch die gegenüberstehenden Flächen der Lippen 58 und in einer Richtung zum zweiten axialen Ende 70 des Schellensegments 54 verläuft. Die Erstreckungslänge der Finger 64 hängt zu einem gewissen Mass von der Wanddicke der Wärmemanschette 36 und der Tiefe der Vertiefungen 48 ab. Die verbleibende minimale Wanddicke in der Wärmemanschette 36 zwischen dem Boden der Vertiefungen 48 und der Innenfläche der Wärmemanschette beträgt möglichst ungefähr 0,25 Zoll (0,64 cm). Die Erstreckungslänge der Finger 64 sollte lang genug sein, um die Innenfläche 66 des Schellensegments 54 zumindest leicht oberhalb der Schweissverbindung und vorzugsweise oberhalb der äusseren darunterliegenden Fläche der Wärmemanschette 36 zu halten. In dieser bevorzugten Ausführungsform weisen die Finger 64 eine Breite in Umfangsrichtung von ungefähr 1,83 Zoll (4,65 cm) auf. Die Vertiefungen 48 am Ende 50 der Wärmemanschette weisen komplementäre Masse auf.

[0031] Ähnlich ragt eine Rippe 62 in einer Richtung parallel zu dem Kraftvektor nach innen, der die gegenüberstehenden Schellensegmente von der Innenfläche 66 des Schellensegments 54 zum ersten axialen Ende der Schelle 68 zusammenzieht. Die Erstreckungslänge der Rippe 62 hängt zu einem gewissen Mass von der Wanddicke des Krümmers 42 und der Tiefe der Nut 46 ab. Die verbleibende minimale Wanddicke im Krümmer 42 zwischen dem Boden der Nut 46 und der Innenfläche des Krümmers 42 beträgt möglichst ungefähr 0,06 Zoll (0,16 cm). Die Erstreckungslänge der Rippe 62 sollte lang genug sein, um die Innenfläche 66 des Schellensegments 54 zumindest leicht oberhalb der Schweissverbindung und vorzugsweise oberhalb der äusseren darunterliegenden Fläche des Krümmers 42 zu halten. In dieser Ausführungsform erstreckt sich die Rippe 62 am Umfang über einen Winkel von ungefähr 120 Grad, zentriert zwischen den Lippen 58. In dieser Ausführungsform weist die Rippe 62 eine axiale Breite von ungefähr 0,85 Zoll (2,16 cm) auf und passt sich in eine komplementäre Nut 46 in dem Steigrohrkrümmer 42 ein, die entsprechende Masse aufweist. Vorzugsweise sind die Finger 64 verjüngt, sodass sich ihre Querschnitte in der Erstreckungsrichtung nach innen verengen, und passen sich in komplementäre verjüngte Öffnungen in den Vertiefungen 48 ein. Die komplementäre Verjüngung zwingt den Krümmer 42 und die Wärmemanschette 36 dazu, zusammengezogen zu werden, wenn die Schellensegmente 54 um die Verbindung zwischen dem Krümmer 42 und der Wärmemanschette 36 festgezogen werden. Die mittlere Innenfläche 66 des Schellensegments 54 ist möglichst konkav, und die radiale Erstreckung der Finger 64 und der Rippe 62 ist grösser als die Tiefe der Vertiefungen 48 beziehungsweise der Nut 46, sodass die Innenfläche der Schelle oberhalb des Krümmers 42, der Verlängerung 44 und der Wärmemanschette 36 sitzt, ausser den Fingern 64, die in Kontakt mit den Vertiefungen 48 stehen, sowie der Rippe 62, die in Kontakt mit der Nut 46 steht. Auf diese Weise erhalten die Schweissnähte an beiden Seiten der Verlängerung 44 keinen radialen Druck von der Schelle.

[0032] Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Endes gepaarter Schellensegmente 54, wobei die Lippen 58 ausgerichtet sind, um durch einen Bolzen 72 befestigt zu werden, der durch eine Mutter 74 in Position verankert und durch Blockiernäpfe 76 gesichert ist.

[0033] Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht von der ersten axialen Seite 68 der Schelle 54, die eine vollständige Ansicht der beiden Segmente 54 der Schelle von der Seite der Finger 64 her zeigt.

[0034] Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht der vollständigen, in Fig. 5 gezeigten Schelle von der gegenüberliegenden Seite 70 und bietet eine bessere Sicht auf die Rippen 62.

[0035] Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der vollständigen Schelle und zeigt die beiden Segmente 54, durch die Bolzen 72 und Muttern 74 zusammengekoppelt. Fig. 7zeigt auch den Schlitz 78, in den sich die in Fig. 6 gezeigte Rippe 62 einpasst und durch eine Presspassung festgehalten wird. Daher können die Rippen 62 zum leichteren Bearbeiten oder Ersetzen zerstörungsfrei entfernt werden. Ähnlich können die Finger 64 zu demselben Zweck abnehmbar sein.

[0036] Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Schellensegment 54 von der zweiten axialen Seite 70 mit einer abnehmbaren Rippe 62 zeigt, die mit Bolzen festgehalten ist, welche die Rippe 62 durch die Bolzenaufnahmelöcher 80 hindurch befestigen.

[0037] Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Schelle mit einer abnehmbaren Rippe 62 und stellt dar, wie die abnehmbare Rippe 62 an den Körper der Schelle sowohl von der Oberseite als auch der Seite 70 durch die Bolzenaufnahmelöcher 80 hindurch verschraubt ist. Fig. 9zeigt auch Schlitze für abnehmbare Finger 64, die auf ähnliche Weise befestigt werden können.

[0038] Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines Schellensegments 54, das um den Steigrohrkrümmer 42 positioniert ist, wobei eine abnehmbare Rippe 62 durch sechs Rippenbolzen 82 angeschraubt ist. Es ist einzusehen, dass die Anzahl der zum Anschrauben der Rippen oder Finger erforderlichen Bolzen mit der Anwendung und der Kraft variieren kann, die während des Betriebs des Systems auftritt, bei dem die Schelle angebracht wird.

[0039] In einer Anwendung bei einem Siedewasserreaktor-Strahlpumpen-Steigrohrkrümmer 42 und einer Wärmemanschette 36 sind die Nuten 46 in den Steigrohrkrümmer 42 gearbeitet, sodass sie sich mit den Rippen 62 ergänzen und die Belastung verteilen, der die Schellensegmente 54 ausgesetzt sind, weil die Wände am Steigrohrkrümmer 42 dünner sind als die Wände an der Wärmemanschette 36. Daher verteilen die Nuten 46 und die Rippen 62 die Belastung am Krümmer 42, um sicherzustellen, dass die Wände des Krümmers 42 nicht beeinträchtigt werden. Die Wärmemanschette 36 weist dagegen dickere Wände auf, die einer Belastung besser standhalten können, die durch das Segment 54 ausgeübt wird. Daher werden an der Wärmemanschette 36 kleinere Vertiefungen 48 als die Nuten 46 benutzt, um die Materialmenge, die entfernt werden muss, und die erforderliche Bearbeitungszeit zu verringern. Die axiale Länge der Schelle beruht auf den nominalen Orten der Vertiefungen 48 und Nuten 46 nahe den Schweissstellen und schliesst ein Aufmass für eine kürzere oder längere Verlängerung 44 ein, sofern vorhanden, sowie für die Zugänglichkeit des Endes 52 des Steigrohrkrümmers 42. Die Schelle ist so konstruiert, dass sie einen grosszügigen Abstand zur Wärmemanschette 36, zum Verlängerungsrohrstück 44 und zum Steigrohrkrümmer 42 aufweist. Die Finger 64 der Schelle sind so konstruiert, dass sie genau in die Vertiefungen 48 passen, um eine festsitzende Passung und einen axialen Druck zu erhalten. Fehlausrichtung der Schweissstellen, Unrundheit und übermässige Schweissnahtverstärkung werden innerhalb der Toleranzen der Schweissvorschriften und der Felderfahrung erwartet. Die Vertiefungen 48 werden zur besten Passung beim Krümmer 42 angeordnet, der die dünnere Wand aufweist. Die Vertiefungen 48 und die Wärmemanschette 36 können nach Bedarf aussermittig sein, um zum Krümmer 42 zu passen. Dasselbe gilt für den Krümmer. Die Schelle ist so konstruiert, dass sie passt, ohne die Wärmemanschette 36 oder den Krümmer 42 zu durchbrechen. Im Falle eines unbemerkten Durchbrechens entweder der Wärmemanschette 36 oder des Krümmers 42 begrenzt die Passung der Finger 64 in den Vertiefungen 48 und der Rippen 62 in den Nuten 46 die Leckage auf akzeptable Raten. Wie zuvor erwähnt, werden die Schellenhälften mit zwei Bolzen 72 verbunden, die nach Drehmoment angezogen werden. Die Bolzen werden durch Blockiernäpfe festgehalten, die an Kopf und Mutter 74 der Bolzen 72 gequetscht werden.

[0040] Wie zuvor angegeben, weisen die Finger 64 und Vertiefungen 48 zueinander passende Verjüngungen auf, die eine axiale Vorbelastung entwickeln, die auf eine Reduzierung der Lücke an der gerissenen Schweissnaht hinwirkt. Zusätzlich oder alternativ können die Rippen 62 und die Nuten 46 zueinander passende Verjüngungen zu demselben Zweck aufweisen.

[0041] Der Anlauf der Kälteumlaufschleife erzeugt eine Temperaturdifferenz von 50 °F (10 °C), wobei die Steigleitung kälter wird als die Fallleitung und die Schelle. Die Verringerung des Durchmessers der Wärmemanschette 36 und des Steigrohrkrümmers 42 relativ zur Schelle beträgt 0,005 Zoll (0,127 mm). Die Kopplung der Finger 64 in den Vertiefungen 48 ist wesentlich grösser, sodass sich die Schelle nicht löst. Dieser Übergangszustand weist eine kurze Dauer auf und sollte nicht zu bedeutsamer Leckage führen. Das Gewicht der Schelle beträgt ungefähr 125 Pfund (46,66 kg), und nach Berechnung ist die Auswirkung der Schellenmasse auf den Umlaufstutzen akzeptabel.

[0042] Während besondere Ausführungsformen der Erfindung in Einzelheiten beschrieben wurden, ist von Fachleuten einzusehen, dass verschiedene Abwandlungen und Alternativen an diesen Einzelheiten im Lichte der alIgemeinen Lehren der Offenbarung entwickelt werden könnten. Demgemäss sind die besonderen offengelegten Ausführungsformen nur zur Darstellung gedacht und sollen den Umfang der Erfindung nicht einschränken, dem die volle Breite der angefügten Ansprüche zu gewähren ist.

Claims (23)

1. Schelle zum Koppeln einer Nahtstelle zwischen einem ersten und einem zweiten Rohrende, die einander gegenüberstehen, welche radiale und axiale Masse aufweist, wobei die Schelle umfasst: ein erstes Schellensegment (54), das eine radiale Innenfläche (66) aufweist, die im Wesentlichen der Krümmung des Umfangs eines ersten Segments des ersten und des zweiten Rohrs (52, 50) angepasst ist, an denen das erste Schellensegment angebracht wird, wobei das erste Schellensegment (54) eine erste Rippe (62) angrenzend an ein erstes axiales Ende (68) des ersten Schellensegments aufweist, wobei sich die erste Rippe (62) nach innen und in Richtung des Umfangs erstreckt, um sich mit einer entsprechenden umlaufenden Nut (46) im ersten Rohr (52) nahe dem gegenüberstehenden Ende zu paaren, wobei das erste Schellensegment (54) einen ersten Finger (64) angrenzend an ein zweites axiales Ende (70) des ersten Schellensegments aufweist, wobei sich der erste Finger (64) nach innen erstreckt, um sich mit einer entsprechenden Vertiefung (48) im zweiten Rohr (50) nahe dem gegenüberstehenden Ende zu paaren, wobei ein Umfangsmass der ersten Rippe (62) wesentlich grösser ist als ein Umfangsmass des ersten Fingers (64); ein zweites Schellensegment (54), das eine radiale Innenfläche (66) aufweist, die im Wesentlichen der Krümmung des Umfangs eines zweiten Segments des ersten und des zweiten Rohrs (52, 50) angepasst ist, an denen das zweite Schellensegment angebracht wird, wobei das zweite Schellensegment (54) eine zweite Rippe (62) angrenzend an ein erstes axiales Ende (68) des zweiten Schellensegments aufweist, wobei sich die zweite Rippe (62) nach innen und in Richtung des Umfangs erstreckt, um sich mit einer entsprechenden umlaufenden Nut (46) im ersten Rohr (52) nahe dem gegenüberstehenden Ende zu paaren, wobei das zweite Schellensegment (54) einen zweiten Finger (64) angrenzend an ein zweites axiales Ende (70) des zweiten Schellensegments aufweist, wobei sich der zweite Finger (64) nach innen erstreckt, um sich mit einer entsprechenden Vertiefung (48) im zweiten Rohr (50) nahe dem gegenüberstehenden Ende zu paaren, wobei ein Umfangsmass der zweiten Rippe (62) wesentlich grösser ist als ein Umfangsmass des zweiten Fingers (64); und Mittel zum festen Verbinden des ersten Schellensegments mit dem zweiten Schellensegment um das erste und das zweite Rohr (52, 50), wobei die Nahtstelle überspannt wird.

2. Schelle nach Anspruch 1, wobei zumindest ein mittlerer axialer Bereich der inneren radialen Fläche (66) des ersten Schellensegments und des zweiten Schellensegments konkav ist.

3. Schelle nach Anspruch 2, wobei eine durch den mittleren axialen Bereich der inneren radialen Fläche gebildete Vertiefung tief genug ist, um die Innenfläche (66) in Abstand zu einer Schweissnaht zu halten, welche die Nahtstelle zwischen dem ersten und dem zweiten gegenüberstehenden Rohrende (52, 50) herstellt.

4. Schelle nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum festen Verbinden des ersten Schellensegments mit dem zweiten Schellensegment radiale, sich nach aussen erstreckende Lippen (58) an beiden Umfangsenden des ersten Schellensegments und des zweiten Schellensegments sind, wobei eine der Lippen am ersten Schellensegment mit einer der Lippen am zweiten Schellensegment verbunden ist und die andere der Lippen am ersten Schellensegment mit der anderen der Lippen am zweiten Schellensegment verbunden ist.

5. Schelle nach Anspruch 4, wobei die entsprechenden Lippen (58) am ersten Schellensegment und zweiten Schellensegment durch Bolzen (72) verbunden sind.

6. Schelle nach Anspruch 1, wobei entweder die Rippen (62) oder die Finger (64) oder beide verjüngt mit einem sich in der radialen Richtung nach innen verengenden Querschnitt ausgebildet sind.

7. Schelle nach Anspruch 6, wobei die Nuten (46) und die Vertiefungen (48) eine den Konturen der Rippen bzw. der Finger entsprechende Verjüngung aufweisen.

8. Schelle nach Anspruch 5, wobei diese derart ausgebildet ist, dass das erste und das zweite Rohrende zueinander gezogen werden, wenn das Verbindungsmittel (72) festgezogen wird.

9. Schelle nach Anspruch 1, wobei ein Erstreckungsmass der sich von der jeweiligen Innenfläche des ersten Schellensegments und des zweiten Schellensegments erstreckenden Rippen (62) grösser ist als eine Tiefe der Nuten (46) und wobei ein Erstreckungsmass der sich von der jeweiligen Innenfläche des ersten Schellensegments und des zweiten Schellensegments erstreckenden Finger (64) grösser ist als eine Tiefe der Vertiefungen (48), sodass die Innenfläche (66) einen Abstand zur jeweiligen Aussenwand des ersten Rohrs (52) und des zweiten Rohrs (50) aufweist, wenn die Schelle in Position angeklemmt ist.

10. Schelle nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Rippen (62) und/oder der Finger (64) zerstörungsfrei abnehmbar innerhalb einer Ausnehmung in der jeweiligen radialen Innenfläche (66) des ersten Schellensegments und des zweiten Schellensegments (54) eingepasst sind.

11. Schelle nach Anspruch 10, wobei entweder die Rippen (62) oder die Finger (64) durch eine mechanische Verbindung in die Ausnehmung in der radialen Innenfläche (66) eingepasst sind.

12. Schelle nach Anspruch 11, wobei die mechanische Verbindung eine Presspassung ist.

13. Schelle nach Anspruch 11, wobei die mechanische Verbindung eine Schraubverbindung (80, 82) ist.

14. Schelle nach Anspruch 1, wobei das erste Schellensegment beziehungsweise das zweite Schellensegment (54) im Wesentlichen 180 Grad des Umfangs des ersten und des zweiten Rohrs (52, 50) umspannt.

15. Schelle nach Anspruch 1, wobei das erste Schellensegment eine Vielzahl von am Umfang verteilten Fingern (64) angrenzend an das zweite axiale Ende (70) aufweist.

16. Schelle nach Anspruch 15, wobei das erste Schellensegment zweimal so viele Finger (64) wie Rippen (62) aufweist.

17. Schelle nach Anspruch 1, wobei diese derart ausgebildet ist, dass sich die erste Rippe, der erste Finger, die zweite Rippe und der zweite Finger jeweils nach innen in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu einem Kraftvektor erstrecken, der ein gegenüberstehendes Schellensegment mit dem Schellensegment zusammenzieht, das jeweils der ersten Rippe, dem ersten Finger, der zweiten Rippe und dem zweiten Finger entspricht, und sich zu den ersten und zweiten Rohrenden erstrecken.

18. Rohrverbindungsbaugruppe, die aus einem ersten Rohr (52) und einem zweiten Rohr (50), die radiale und axiale Masse aufweisen, sowie einer Schelle gemäss Anspruch 1 besteht.

19. Rohrverbindungsbaugruppe nach Anspruch 18, wobei das erste Rohr (52) eine dünnere Rohrwand aufweist als das zweite Rohr (50).

20. Rohrverbindungsbaugruppe nach Anspruch 19, wobei das erste Rohr (52) ein Krümmer ist.

21. Rohrverbindungsbaugruppe nach Anspruch 18, wobei die Rohrverbindungsbaugruppe ein drittes, axial zwischen dem ersten Rohr (52) und dem zweiten Rohr (50) eingefügtes Rohr enthält und die Schelle eine Nahtstelle zwischen dem ersten Rohr (52) und dem dritten Rohr sowie eine Nahtstelle zwischen dem dritten Rohr und dem zweiten Rohr (50) überspannt.

22. Rohrverbindungsbaugruppe nach Anspruch 18, wobei die gegenüberstehenden Enden des ersten Rohrs (52) und des zweiten Rohrs (50) zusammengedrängt werden, wenn das Mittel zum Verbinden des ersten Schellensegments mit dem zweiten Schellensegment festgezogen wird.

23. Rohrverbindungsbaugruppe nach Anspruch 18, wobei sich die erste Rippe (62), der erste Finger (64), die zweite Rippe (62) und der zweite Finger (64) jeweils nach innen in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu dem axialen Mass des ersten und des zweiten Rohrs (52, 50) und zu den gegenüberstehenden Enden des ersten und des zweiten Rohrs hin erstrecken.