DE1501621C - In einem Druckbehälter angeordneter Wärmeübertrager - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen in einem Druck- wobei jedes Element mit einer Öffnung seines Gehäubehälter angeordneten Wärmeübertrager einer Kern- ses einer Öffnung des Rostes zugewandt und das reaktoranlage mit einem von einem wärmeabgeben- Gehäuse dicht mit den die zugehörige Öffnung umden Fluid durchströmten Kanal und mehreren darin gebenden Tragstäben des Rostes verbunden ist, und nebeneinander angeordneten Heizflächenelementen, 5 daß mindestens die der Kanalwand benachbarten von welchen jedes ein in der Strömungsrichtung des Tragstäbe mit dieser durch eine bewegliche Dichtung wärmeabgebenden Fluids offenes Gehäuse und darin verbunden sind, derart, daß. der Rost zwei Räume die Heizfläche bildende Rohre enthält. begrenzt, welche nur durch die mit den Öffnungen

Bei einem bekannten Wärmeübertrager sind die des Rostes verbundenen Elemente miteinander in Heizflächenelemente aus Rohrbündeln gebildet, io Verbindung stehen.

welche nicht von einem Gehäuse umschlossen, son- Durch die Erfindung wird eine gemeinsame, ebene

dem frei stehend im Druckbehälter angeordnet und Auflage für die Heizflächenelemente geschaffen. Die auf mehreren, je für sich beweglich gelagerten Rost- Verbindungsstellen zwischen den Gehäusen und den elementen abgestützt sind (französische Patentschrift Tragstäben werden vorteilhaft gering mechanisch 1 390 156). Die Rostelemente ruhen je auf eigenen, 15 beansprucht, da einerseits die sich berührenden Teile am Boden des Druckbehälters stehenden Stützen und des Rostes und der Gehäuse die gleiche Dehnung . sind dementsprechend gegeneinander vertikal und aufweisen und andererseits im wesentlichen keine horizontal verschiebbar. Diese Anordnung erfordert vertikalen Kräfte an ihnen angreifen können. Beim eine große Anzahl Stützen, welche den Zugang zu Auftreten derartiger Kräfte, etwa im Falle eines den unteren Partien der Rohrbündel bzw. zu den aus 20 Erdbebens, werden diese von dem in sich steif aus- ' dem Bodenbereich des Druckbehälters herauszufüh- gebildeten Rost aufgenommen. Die einzelnen Gerenden Verbindungsleitungen behindern. Ferner stel- häuse der Heizflächenelemente sind daher keinen vonlen die relativ zueinander beweglichen Rostelemente · einander verschiedenen Beanspruchungen ausgesetzt große Anforderungen an die bauliche Ausführung und können auch keine voneinander verschiedenen insbesondere des Behälterbodens, da sich schon 35 Bewegungen ausführen, so daß nur die mit den geringfügige Unebenheiten oder etwa eine Durch- Randstäben des Rostes verbundenen Dichtungen biegung des Boden, z. B. unter der Wirkung des beweglich ausgebildet sein müssen. Innendrucks des Behälters, nachteilig auf die Stellung Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ander Rohrbündel auswirken. Diese müssen daher in Ordnung besteht darin, daß die Kräfte aus der einem relativ großen Abstand voneinander angeord- 30 Belastung durch die Heizflächenelemente an vorteilnet werden, um eine unerwünschte gegenseitige haft wenigen Stellen in den Druckbehälter eingeleitet Berührung und damit die Gefahr von Beschädigun- werden können. Dadurch wird der Zugang zur gen zu vermeiden. Unterseite des Rostes und der Elemente für Mon-

Bei einem bekannten Wärmeübertrager der ein- tage- und Reparaturarbeiten erleichtert, und man ist gangs genannten Art ist jedes der von einem Gehäuse 35 freier bei der Führung der aus dem Druckbehälter umschlossenen Heizflächenelemente auf einem eige- herauszuführenden Verbindungsleitungen. Ferner nen Aufstellfuß angeordnet, der auf dem Boden des wird durch das Fehlen von sehr vielen Aufstellfüßen Druckbehälters steht (französische Patentschrift der Einbau der im allgemeinen ohnehin relativ hohen 1 381 767). Auch bei dieser bekannten Anordnung Elemente vereinfacht.

muß durch die Einhaltung entsprechend großer 40 Um die Kräfte aus der Belastung durch die Heiz-Abstände zwischen den Heizflächenelementen ver- flächenelemente in einem für die Beanspruchung des hindert werden, daß sich deren Gehäuse durch Druckbehälters möglichst günstigen Verhältnis ver-Schrägstellen bei unebenem Boden bzw. bei einer teilt in diesen einzuleiten, ist in weiterer Ausgestaldas zulässige Maß überschreitenden Verformung tung der Erfindung der Rost durch auf dem Boden des Behälterbodens berühren und beschädigen. Die 45 des Druckbehälters stehende Stützen getragen. Die Zwischenräume zwischen den Gehäusen sowie zwi- Stützen können weitgehend unabhängig von der Ansehen diesen und der Kanalwand sind durch hori- Ordnung der Heizflächenelemente entsprechend den zontale Bleche abgedichtet. Falls sich die Stellung statischen Erfordernissen angeordnet werden, der Gehäuse zueinander oder bezüglich des Behäl- Eine optimale Ausnutzung des Behälterquer-

ters ändert, treten an den Verbindungsstellen mit 50 Schnitts wird nach einer weiteren Ausbildung der den Abdeckblechen große Kräfte auf und es besteht Erfindung dadurch erreicht, daß die Elemente einen die Gefahr, daß sich die Bleche lösen, wodurch das rechteckigen Querschnitt aufweisen. Diese Ausfühwärmeabgebende Fluid neben bzw. zwischen den rung ermöglicht eine besonders einfache Rostkon-Gehäusen, und damit ungekühlt, gegen den Boden struktion; die geraden Roststäbe können mit den des Behälters strömen kann. 55 Gehäusen leicht dichtend verbunden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Um den Raum zwischen den Heizflächenelementen

Wärmeübertrager der eingangs genannten Gattung in und der sie umgebenden Kanalwand durch eine gedrängter Bauart zu schaffen, in welchem die Heiz- einfache und besonders günstig beanspruchte Dichflächenelemente in kleinen Abständen voneinander, tung zu unterteilen, besteht bei einer bevorzugten jedoch gegen gegenseitige Berührung gesichert, auf 60 Ausführungsform der Erfindung zwischen der Kanaleiner stabilen Tragkonstruktion angeordnet sind, wand und dem Rand des Rostes ein ringförmiger durch welche die Durchströmung der die Heiz- Spalt, der von einem etwa horizontal verlaufenden flächenelemente enthaltenden Gehäuse sichergestellt Dichtungsring überdeckt ist, welcher aus einem wird. Stück oder aus mehreren miteinander verbundenen

Das Ziel der Erfindung wird bei einem Wärme- 65 Segmenten besteht und an der Kanalwand bzw. am Übertrager der eingangs genannten Art dadurch er- Rand des Rostes dicht befestigt ist, wobei der andere reicht, daß die Elemente durch einen innerhalb des Rand des Dichtungsrings am Rand des Rostes bzw. Druckbehälters angeordneten Rost getragen sind, an der Kanalwand dichtend geführt ist, derart, daß

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der Rost gegenüber der Kanalwand in radialer Rieh- wälzgebläse durch einen ringförmigen Spalt 34 zwi-

tung verschiebbar ist. sehen der Wand des Druckbehälters 31 und der

Damit sich die Stäbe des Rostes, der jeweiligen Kanalwand 1 von neuem dem Reaktor 32 zuge-

Temperatur entsprechend, ungehindert ausdehnen führt.

können, ist der Rost in weiterer Ausgestaltung der 5 Bei der Anlage nach F i g. 2 ist der Reaktor 32 in

Erfindung mit einer festen Stütze verbunden und auf einem durch eine Decke 40 abgeschlossenen Druck-

den anderen Stützen beweglich gelagert. behälter 41 untergebracht. Der Reaktor 32 ist in

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist einem Kanal angeordnet, welcher an der Decke 40 der Rost mit einer festen Stütze verbunden, während des Druckbehälters 41 aufgehängt ist. Die Elemente 3 die anderen Stützen als Pendelstützen ausgebildet io sind in dem Kanal oberhalb des Reaktors 32 an dem sind, welche bezüglich der festen Stütze in radialer Rost 4 hängend angeordnet. Dieser ist mit Zug-Richtung beweglich sind. gliedern 43 an der Decke 40 befestigt und ebenfalls

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfin- durch eine Dichtung 20 mit der Kanalwand 42 verdünn ist der Rost an einem Auflagepunkt mit einer bunden.

steifen Stütze verbunden und an anderen Auflage- 15 Der Reaktor 32 und die Elemente 3 werden von

punkten auf bezüglich der festen Stütze in radialer einem Reaktorkühlmittel von unten nach oben

Richtung biegsamen Stützen gelagert. durchströmt.

Eine betriebssichere Anordnung mit vorteilhaft Die von der Kanalwand 1 umgebenen Elemente 3 gering beanspruchten Bauteilen besteht nach einer (F i g. 3 und 4) sind auf dem Rost 4 abgestützt, der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darin, 20 aus miteinander verbundenen, kastenförmigen Tragdaß der Rost mit einer in der Längsachse des Kanals stäben 5 besteht. Diese umgeben Öffnungen 6, über angeordneten Stütze starr verbunden ist und daß die denen die Elemente 3 angeordnet sind, wobei sie anderen Stützen je mit einem Rollenlager versehen die zwischen den Elementen 3 bestehenden Zwischensind, welches so eingestellt ist, daß der darauf abge- räume 3 a begrenzen. Zwischen den Elementen 3 und stütze Te'l des Rostes eine der Wärmedehnung ent- 25 der Kanalwand 1 bestehen Zwischenräume 3 b, die sprechende Bewegung in radialer Richtung bezüglich mit Ausnahme eines ringförmigen Spaltes 8 durch der festen Stütze ausführen kann. die Tragstäbe 5 und Bleche 7 begrenzt sind. Die

Unter Verwendung eines abdichtenden Sperrfluids Elemente 3 enthalten von einem wärmeaufnehmen-

wird eine besonders wirksame Unterteilung des den Arbeitsmittel durchströmte und von einem

Raumes zwischen den Gehäusen und der Kanal- 30 wärmeabgebenden Fluid umströmte Rohrstränge 9.

wand in weiterer Ausgestaltung der Erfindung,durch Diese sind je von seitlichen Wänden eines Gehäuses

zwei Dichtungsringe erreicht, welche mit der Kanal- 10 umschlossen, welches einen oben und unten offe-

wand und dem Rost emen rineförmieen Raum be- nen Kasten bildet. Die Gehäuse 10 sind mit den

grenzen, der das Sperrfluid enthält. Der Druck des Tragstäben 5 dicht verbunden, so daß die im Raum

Snerrfluids ist dabei vorzugsweise höher als der im 35 17 befindlichen Elemente 3 durch die Öffnungen 6

Kanal herrschende Druck. mit dem Raum 18 unterhalb des Rostes 4 in Verbin-

Die Erfindung ist an Hand zweier in der Zeich- dung stehen.

nun» schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele Der auf dem Boden 2 abgestützte Rost 4 ist mit

erläutert. Es zeigt einer in der Längsachse des Kanals angeordneten

Fi fr. 1 eine Reaktoranlage mit einem erfindungs- 40 steifen Mittelstütze 11 mit kreisförmigem Quergemäßen Wärmeübertrager in einem Längsschnitt, schnitt über eine Kopfplatte 12 starr verbunden. An

F i g. 2 einen entsprechenden Längsschnitt durch den anderen Auflagepunkten (F i g. 5) ist der Rost 4

eine Reaktoranlage mit einem erfindungsgemäßen je auf einer Platte 13 mit einer zylindrisch ausgebil-

Wänneübertrager in einer anderen Ausführunasform, deten Lagerfläche 35 abgestützt. Die Platte 13 ruht

Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 1, in größerem 45 mit einer Keilfläche36 auf einem Zwischenstück37,

Maßstab und in einem Vertikalschnitt gemäß der welches auf einer Rolle 14 beweglich gelagert ist. Die

Linie III-III in F i g. 4, Rolle 14 ruht auf einer Kopfplatte 15 einer zylin-

F i g. 4 einen Horizontalschnitt entsprechend der drischen Stütze 16. Die Teile 13, 37,14 sind durch

Linie IV-IV in Fig. 3, nicht gezeichnete Anschläge und Verzahnungen

Fig. 5 und 6 je eine Einzelheit aus Fig. 3, in 5° geführt,

größerem Maßstab. Der Spalt 8 (in Fi g. 6) und der von den Trag-

D^;e Anlage nach F i g. 1 enthält in einem Druck- stäben 5 und den Blechen 7 gebildete Rand des behälter 31, z. B. aus Beton, einen Reaktor 32, wel- Rostes 4 sind durch einen etwa horizontal verlaufencher in einem Kanal mit kreisförmigem Querschnitt den kreisförmigen oder vieleckigen Dichtungsring 20 angeordnet ist. Der Kanal steht auf dem Boden 2 des 55 überdeckt. Dieser besteht aus mehreren miteinander Druckbehälters 31. Unterhalb des Reaktors 32 sind verbundenen Segmenten und ist etwa entlang seiner in dem Kanal mehrere Heizflächenelemente 3 neben- Außenkante an einem mit der Kanalwand 1 vereinander auf einem Rost 4 angeordnet. Dieser ist mit bundenen Ring 21 mittels Schrauben 22 und Ringder Kanalwand 1 durch eine bewegliche Dichtung 20 Segmenten 23 dicht befestigt und ragt mit seiner verbunden, so daß der Kanal etwa auf der Höhe des 6° Innenkante über ein am Rand des Rostes 4 angeord-Rostes 4 in zwei Räume 17 und 18 unterteilt ist. netes, zusammenhängendes ringförmiges Dichtprofil

Ein Reaktorkühlmittel durchströmt den Reaktor 32 24. Entlang dem Dichtprofil 24 sind mehrere

von oben nach unten und gelangt als wärmeabgeben- Schraubenbolzen 25 und Nocken 26 am Rost 4 ange-

des Fluid in den Raum 17 mit dem von den Elemen- bracht.

ten 3 gebildeten Wärmeübertrager und anschließend 65 Auf die Schraubenbolzen 25 sind Klemmplatten 27

in den Raum 18 unterhalb des Rostes 4. Das nunmehr aufgesteckt, welche gegen die Nocken 26 anliegen

gekühlte Fluid wird durch Austrittsöffnungen 33 aus und je einen Wulst 28 enthalten, mit dem sie gegen

dem Kanal heraus und über nicht gezeichnete Um- den Dichtungsring 20 abgestützt und durch die je

mit einer Federscheibe 29 und einer gesicherten Mutter 30 versehenen Schraubenbolzen 25 verspannt sind.

Der Rost dehnt sich im Betrieb unter der Wärmeeinwirkung aus. Die Rollen 14 sind auf den Stützen so eingestellt, daß der jeweils darauf abgestützte Teil des Rostes 4 eine der Wärmedehnung entsprechende Bewegung in radialer Richtung bezüglich der festen Stütze ausführen kann.

Durch die Keilfläche 36 der Platte 13 können z. B. Montageungenauigkeiten ausgeglichen werden. Die zylindrisch ausgebildete Lagerfiäche 35 der Platte 13 ermöglicht eine gute Lagerung des darauf abgestützten Tragrostes.

Die Abdichtung des Spaltes 8 erfolgt durch den Dichtungsring 20. Dieser ist zwischen dem Dichtprofil 24 und den Klemmplatten 27 so geführt, daß der Rost 4 gegenüber dem Dichtungsring 20 und damit gegenüber der Wand 1 in radialer Richtung verschiebbar ist.

Durch eine federnde Ausbildung des Dichtungsringes 20 kann eine geringe Verschiebung des Rostes 4 gegenüber der Wand 1 auch in Richtung der Längsachse des Kanals, infolge der Wärmedehnung der Stützen 11,16, von der Dichtung aufgenommen werden.

Die Erfindung ermöglicht eine besonders einfache, gedrängte und wirtschaftliche Bauart des Wärmeübertragers. Die Elemente 3 bilden relativ kleine und leichte Transport- und Montageeinheiten.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. In einem Druckbehälter angeordneter Wärmeübertrager einer Kernreaktoranlage mit einem von einem wärmeabgebenden Fluid durchströmten Kanal und mehreren darin nebeneinander angeordneten Heizflächenelementen, von welchen jedes ein in der Strömungsrichtung des wärmeabgebenden Fluids offenes Gehäuse und darin die Heizfläche bildende Rohre enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (3) durch einen innerhalb des Druckbehälters (31, 41) angeordneten Rost (4) getragen sind, wobei jedes Element (3) mit einer Öffnung seines Gehäuses (10) einer öffnung (6) des Rostes (4) zugewandt und das Gehäuse (10) dicht mit den die zugehörige öffnung (6) umgebenden Tragstäben (5) des Rostes (4) verbunden ist, und daß mindestens die der Kanalwand (1,42) benachbarten Tragstäbe (5) mit dieser durch eine bewegliche Dichtung (20) verbunden sind, derart, daß der Rost (4) zwei Räume (17,18) begrenzt, welche nur durch die mit den öffnungen (6) des Rostes (4) verbundenen Elemente (3) miteinander in Verbindung stehen.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (4) durch auf dem Boden (2) des Druckbehälters (31) stehende Stützen (11,16) getragen ist.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (3) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kanalwand (1) und dem Rand des Rostes (4, 7) ein ringförmiger Spalt (8) besteht, der von einem etwa horizontal verlaufenden Dichtungsring (20) überdeckt ist, welcher aus einem Stück oder aus mehreren miteinander verbundenen Segmenten besteht und an der Kanalwand (1) bzw. am Rand des Rostes (4) dicht befestigt ist, wobei der andere Rand des Dichtungsrings (20) am Rand des Rostes (4, 24) bzw. an der Kanalwand (1) dichtend geführt ist, derart, daß der Rost (4, 24) gegenüber der Kanalwand (1) in radialer Richtung verschiebbar ist.

5. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (4) mit einer festen Stütze (11) verbunden und auf den anderen Stützen (16) beweglich ist.

6. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (4) mit einer festen Stütze (11) verbunden ist und daß die anderen Stützen als Pendelstützen ausgebildet sind, welche bezüglich der festen Stütze in radialer Richtung beweglich sind.

7. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (4) an einem Auflagepunkt mit einer steifen Stütze (11) verbunden und an anderen Auflagepunkten auf bezüglich der festen Stütze in radialer Richtung biegsamen Stützen gelagert ist.

8. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (4) mit einer in der Längsachse des Kanals angeordneten Stütze (11) starr verbunden ist und daß die anderen Stützen (16) je mit einem Rollenlager (14,15) versehen sind, welches so eingestellt ist, daß der darauf abgestützte Teil des Rostes (4,13) eine der Wärmedehnung entsprechende Bewegung in radialer Richtung bezüglich der festen Stütze (11) ausführen kann.

9. Wärmeübertrager nach Anspruch 4 mit einem abdichtenden Sperrfluid, gekennzeichnet durch zwei Dichtungsringe (20), welche mit der Kanalwand (1) und dem Rost (4, 7) einen ringförmigen Raum begrenzen, der das Sperrfluid enthält.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen