DE1602455A1

DE1602455A1 - Vorrichtung zur Durchfuehrung von Operationen an den Enden von Rohren,die in cmem Waermetauscher angeordnet sind

Info

Publication number: DE1602455A1
Application number: DE1967G0051080
Authority: DE
Inventors: Hawke Basil Cromey
Original assignee: GULF GEON AL ATOMIC Inc
Current assignee: GULF GEON AL ATOMIC Inc
Priority date: 1966-09-19
Filing date: 1967-09-14
Publication date: 1970-12-10
Also published as: GB1179190A; DE1602455B2; CH472920A; US3394442A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. RWeickmann, Dr. Ing. A. Weickmann

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. E A.Weickmann

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

G-eneral Dynamics Corporation, Rockefeller Plaza, New York_f Mew York, V.St.A,

Vorrichtung zur Durchführung von Operationen an den Enden von Rohren, die in einem Wärmetauscher angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung bestimmter Operationen an den Enden von Rohren, die in einem Wärmetauscher angeordnet sind und insbesondere eine Vorrichtung, mittels der durch Erkennen und Verschließen schadhafter Wärmetauscherrohre .Wärmetauscher inständgesetat werden können»

Viele Wärmetauscher einschließlich zahlreicher Dampfgeneratoren verwenden eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Rohre (die geradlinig, TJ-förmig usw. ausgebildet sind), durch die ein erstes Medium geführt ist. Ein zweites Medium wird durch die zwischen, den Rohren ausgebildeten Räume über die Rohraussenf lachen geführt, wobei zwischen dem ersten und zweiten Medium ein Wärmeübergang erfolgt. Zur Dampferzeugung kann beispielsweise Wasser-oder-Dampf durch die Rohre des Warmetaub werden, wobei durch Verbrennung oder Kern-· ÖO.n 0 50 /ODSB ' ■

reaktionen erzeugte heiße Gase über die RohrauSenflächen geführt werden· Die heißen Gase dienen zur Verdampfung des Wassers oder, falls bereits Dampf durch die Rohre geführt wird, zur Überhitzung dieses Dampfes.

Ein häufig verwendeter Wärmetauscher ist als ein Wärmetauscher mit sogenannter "Röhrstirnwand¹¹ bekannt. Bei dieser Art eines Wärmetauschers enden die beiden Rohrenden in rohrförmig durchbrochenen Stirnwänden, welche, die einen-Wände von Mediumkam— mern bilden, die zum Einspeisen eines zu erhitzenden Mediums in die Rohre bzw. zur Aufnahme eines in den Rohren erhitzten Mediums dienen. Die Rohre sind häufig in Reihen unterschiedlicher Länge angeordnet, ao daß der die Röhrenden begrenzende Bogen innerhalb der Grenzen eines in der Rohrstirnwandebene angeordneten Kreises liegt. Wie bereits andeutungsweise erwähnt, sind die Enden der Rohre mit der Mediumkammer verbunden. Je nachdem diese Kammer zum Einspeisen des Mediums in die Rohre oder zur Aufnahme des aus diesen Rohren entweichenden Mediums dient, ist die Kammer entweder an den Rohrenden hohen oder niedrigen Druckes angeordnet. Zur Zufuhr oder Entnahme eines Mediums aus der Kammer ist diese Kammer mit einer Leitung verbunden. In einigen Dampfgeneratoren ist diese Leitung unmittelbar mit der Rohrstirnwand verbunden, wobei das der Rohrotirnwand benachbarte LeitungoenJe die Kammer bildet.

Bei einem Wärmetauscher kann durch Zerreißen eines Rohres ein Rohrfehler auftreten, wobei das außerhalb der Rohre befindliiu"O^C= c&ii 0 9,8 5 C) / 0 0 5 S

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ehe höiöe Medi Uta das in α eh Röhren str^me^de' Mätiüia verunreinigt öder das iti den Höhten enthaltene fredium nach außen dringti Iii beiden Fällen wiroV zur InstandSetzung des tfäMeläUsciiers das schadhafte Röhr an öeinen bHläöh Bncien virsöhlöäiaiöh und damit vom Syötöäi abgfetffennti i?Ur dietie PUiIe enthUlt ein Warmeiati'BcliBi' rtorinalerWeiaö mehr Rohre-,alö Kur Sehäffling der gewünachtian WärmetaUBöherkajiUzi%äi; erfts^derübh -IiM-* Eine derartige ihbtafidBetzUng des Wärmötäüaeheire ist erheülieh Weniger aufwendig äla %ίΆ Zeriege'ii deö ^ärmetäliBefierö» Um-das BGhüdhafte Röhr aüazutäüsöhfehi

Zur üehäffüng eines Zutritte zu: den Röhrendefi, um sehaahäfte Rohre durch übliche hähdbetUti^te Werkzeuge erkennen und ver-Bchiießeri zu kbnnen_f müö öiii großer Teil der mit dein Wärmetauscher (aiii* die Mediumkammer und Leitung) verbundenen Vorrichtung zerlegt und entfernt werden. Zusätzlich muß normalerweise abgewartet werden» bis die Vorrichtung auf äimohmbare Temperaturen abgekühlt ist, wobei bei Kernreaktoren usw. eine Entgiftung der Anlage erförderlich werden kanne Diese liachteile führen.zu erheblichen Betriebest!liegungen und damit zu bedeutenden wirtsehaftli'cheh Verlusten»

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Instandsetzung von Wärmetauschern zu schaffen·

Eine weitere Aufgabe der Erfindung'besteht in der Schaffung einer Vorrichtung' zur ferngesteuerten iJurclifülirung vci Oyι ra-

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ti'onen an den Enden von Rohren, die in einem Wärmetauscher angeordnet sind. Wiederum eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von Einrichtungen zum Erkennen und Verschließen schadhafter Rohre eines Wärmetauschers in einer schädlichen Umgebung, wobei eine ansonsten zur Schaffung eines Zutrittes zu den Rohren erforderliche Demontage von Vorrichtungen, die mit dem Wärmetauscher verbunden sind, entfallen solle

Die zur Durchführung von Operationen an den Enden der Wärmetauscherrohre dienende Vorrichtung soll soll durch Fernsteuerung selbsttätig betätigbar sein«,

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigtί

Fig.1 eine teilweise gefichnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ein Teil eines Wärmetauschers und zugehörige Elemente nur angedeutet sind;

Fig.2 eine Draufsieht auf einen .Teil eines Wärmetauschers nach der Erfindung;

Fig.3 einen Längsschnitt durch einen Teil eines der Werkzeuge, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden;

Figv4 in teilweise geschnittener Ansicht ein weiteres Ausfüh«· rungsbeiepiel nach der Erfindung}

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Figo5 in "vergrößerter geschnittener Ansicht einen ieil der Vorrichtung nach Fig*4-J und

·6 eine Draufsicht gemäß eier Linie 6-6 in Fig·-5»

Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung enthält einen drehbaren Revolverkopf 11, der mehrere ausziehbare Werkzeuge 12 trägt, die im ausgezogenen Zustand mit den Enden der Wärme-, tauscherrohre in Eingriff gelangen können» Unter der Wirkung einer Hinrichtung 13 wird der Revolverkopf in einer Höhe gehalten, in der die ausziehbaren Werkzeuge nacheinander zu den Wärmetaüscherrohren ausgerichtet werden können. Der Revolverkopf ist durch einen Motor 41gegen die Einrichtung 15 drehbar. Zur Verschiebung der Halteeinrichtung 13 gegen die Wärmetauscherrohre sind Einrichtungen 58, 59 und 61 vorgesehen» Beim Betrieb dieser Einrichtungen und des Motors 41 können die ausziehbaren Werkzeuge'nacheinander zu Jedem der Wärmetauscherrohre ausgerichtet werden·

Die in Figur 1 dargestellte Einrichtung dient für einen mit einer sogenannten Rohrstirnwand versehenen Dampfgenerator, der für einen gasgekühlten Kernreaktor verwendet wird. Diese Einrichtung zeigt ein schadhaftes Rohr an, bereitet das Rohrende zum Schweißen vor, setzt einen Rflock o,dgl· in das Rohrende ein, verschweißt diesen Pflock mit dem Rohrende und wiederholt sehlieölioü die ieoksuöhe» Sämtliche Operationen sind ferngesteuert durchgeführt_r weshalb sich der Bedienenäe nicht in

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Nähe der Enden der Rohrstirnwand begeben muß» Die Rohre können daher in einer schädlichen Umgebung, d.h. z.B. einer „Umgebunghoher Temperatur oder hoher Radioaktivität, instandgesetzt werden. In Figur 1 ist die Innenfläche einer Dampfleitung durch strichpunktierte Linien 14 angedeutet. Die Vorrichtung ist mit einem Gehäuse 16 versehen, das einen zylindrischen Körper 17 enthält, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser" der Dampfleitung 14· Das Gehäuse 16 ist on dem von der Rohrstirnwand abgekehrten Ende in die Dampfleitung eingesetzt· Die Stirnflächen der Rohrstirnwand sind durch strichpunktierte Linien 18 angedeutet. Die in dieser Rohrstirnwand angeordneten Rohre sind mit 20 bezeichnet·

Das rückwärtige Ende des zylindrischen Körpers 17 des Gehäuses

16 ist als ein nach außen gerichteter Flansch 19 ausgebildet. Der Plansch 19 dient zur Halterung des Gehäuses im Bereich der Einlaßöffnung der Dampfleitung. Am offenen Ende des Körpers

17 ist eine mit dem Plansch 19 verbundene Trägerplatte 21 angeordnet. Die Verbindung der Platte 21 mit dem Plansch 19 kann durch mehrere am Außenbereich der Trägerplatte 21 angeordnete Schraubbolzen, durch Schweißen oder durch sonstige geeignete Einrichtungen erfolgen» An der der Rohrstirnwand 18 zugekehrten Umfangsflache des zylindrischen Körpers 17 sind im Abstand zueinander mehrere in Armen 23 gelagerte Führungerader 22 angeordnet» Durch diese Räder wird der Einsatz des Gehäuses 16 in die Dampfleitung 14 erleichtert. Sobald sich das Gehäuse innerhalb der Dampfleitung 14 in einer gewünschten

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Stellung befindet, kann es in dieser Stellung durch Betätigung mehrerer radial nach außen gerichteter pneumatischer Kolben 24 gesichert werden» Diese Kolben treten aus Kolbengehäusen 26 aus, die länge dem Umfang des zylindrischen Körpers 17 angeordnet sind»

Die zur Durchführung der verschiedenen Operationen an den Enden der in der Rohrstirnwand 18 angeordneten Rohre dienenden Werkzeuge 12 sind auf der der Rohrstirnwand zugekehrten Stirnfläche des 8cheibenformigea Revolverkopfes 11 befestigt. An seiner von den Werkzeugen 12 abgekehrten Seitenfläche iat der Revolverkopf 11 mit einem zu diesem Kopf axial ausgerichteten Wellengehäuseteil 27 versehen, das zur Halterung des Revolverkopfes auf einer Revolverkopfwelle 28 dient· Diese Welle ist in zwei in einem Lagergehäuseteil 31 angeordneten Lagern 29 drehbar gelagert. Das Lagergehäuseteil 31 ist mit einer Stirnplatte 32 der Halteeinrichtung 13 einstückig verbunden. Weitere Einzelheiten der Halteeinrichtung 13 werden nachstehend beschrieben»

An ihrem vom Revolverkopf 11 abgekehrten Stirnende ist die Revolverkopfwelle 28 mit einem Zahnrad 33 verbunden, um dan Revolverkopf und die Revolverkopfwelle zu drehen. Das Zahnrad 33 kämmt mit einem Antriebezahnrad 34,das auf einer Antriebswelle 56 befestigt und durch diese getrieben wird. Das Ende der Antriebswelle 36 ist durch ein Lager 37 in der Stirnplatte 31 der Halteeinrichtung 13 gelagerte Das andere Ende der An·

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triebswelle 36 ist in der rückwärtigen Stirnplatte 38 der Halteeinrichtung gelagert und über eine Maltesereinrichtung durch einen in seiner Rotationsrichtung umkehrbaren Motor 41 angetrieben. Die Maltesereinrichtung 39 schafft eine zusätzliche Hinteilung des Ifarolverkopfes, deren Zweck im weiteren Verlauf der Beschreibung erläutert wird.

Die Werkzeuge 12 dienen zur Durchführung der verschiedenen Operationen, die zum Erkennen und zum Verschließen eines schadhaften Rohres notwendig sind. Ein schadhaftes Rohr kann zu einer fehlerhaften Arbeitsweise des Wärmetauschers führen_e Bei einer Alt eines gasgekühlten Kernreaktors führen die in der Rohrstirnwand angeordneten Rohre Dampf, wobei heißes Helium über die Außenflächen der in der Rohrstirnwand befindlichen Rohre geleitet wird. Bei einem solchen Reaktor kann ein schadhaftes Rohr das Entweichen heißen Heliums oder eines bestimmten Betrages an Radioaktivität im Dampf-Wassersystem ermöglichen oder dazu führen, daß sich Wasser oder Dampf mit dem Heliumstrom vermischt und gegebenenfalls die Heliurazirkulatoren oder den Reaktorkern zerstört. Es sind daher Werkzeuge entwickelt worden, um Lecke in Wärmetauscherrohren derartiger Reaktoren zu erkennen. Diese Werkzeuge werden erst nach Entfernen des Wassers und des Dampfes aus dem System betätigt und zeigen das Vorhandensein von Helium im Rohr an· Eines der in Figur 1 gezeigten Werkzeuge 12 dient zur Durchführung dieses Arbeits-Bchrittes. Wenigstens eines der weiteren Werkzeuge 12 dient zur Vorbereitung öee Endes des schadhaften Rohres zum Schweißen.

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Dieses Werkzeug kann beispielsweise ein Senkwerkzeug aufweisen, unter dessen Wirkung die alte Schweißnaht zwischen dem Rohr und der Kammerwand entfernt und-eine vergrößerte Öffnung für einen Pflock geschaffen wird»

Wie^rbereits erwähnt, erfolgt die Instandsetzung des Wärmetauschers durch Verschließen des schadhaften Rohres. Die meisten Wärmetauscher besitzen mehr Rohre als zum Betrieb erforderlich sind, um die schadhaften Rohre rasch austauschen und ohne Stillegung des Wärmetauschera instandsetzen zu können* Eines der Werkzeuge 12 des Revolverkopfes 11 dient zum Einsatz eines Metallpflocks in das Ende des schadhaften Rohres oder der durch das Senkwerkzeug geschaffenen Öffnung· Dieses Werkzeug kann gegebeienfalls nur einen einzelnen Pflock tragen (in den meisten Fällen ist es unwahrscheinlich, daß mehr als ein Rohr schadhaft ist) oder ein Magazin aufweisen, das zur Aufnahme von mehreren Pflöcken diente Ein weiteres Werkzeug eignet sieh zum Verschweißen des Pflockes mit dem Ende des schadhaften Rohres. Es kann ein zweites oder das ursprüngliche Werkzeug zur leckanzeige verwendet werden, um den durchgeführten Verschluß zu prüfen« ·

Die Figur 3 zeigt ein Auaführungabeispiel eines Kopfes eines Schweißwerkzeugea. Der Kopf enthält einen in seinem Durchmesser stufenförmig verjüngten Körper 42, der mit einer Stirnkappe 43 verbunden ist. Me Stirnkappe 43 weist drei axial auageriehtete zylindrische !eile 44 auf, durch die eine Ausnehmung 45 diagonal

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geführt ist. 3ine Werkzeugspitze 46 greift über den äußersten der Teile 44 hinaus. In der Ausnehmung 45 ist eine Schweißeinrichtung 48 angeordnet· Im Körper 42 den Sohweißkopfe's sind Kanäle 47 vorgesehen, um ein Gas zur Schweißeinrichtung 48 zu führen» Die Schweißeinrichtung 48 dient zum Schweißen in Heliumgas und enthält eine Schweißdüse 49. Die üchweißdüse erzeugt eine elektrische Bogenentladung zum Schweißen und Schmelzen des Materials dea Pflockes und des Rohres, wobei das Heliumgas als Heliumatmosphäre für den Bogen dient» Die Werkzeugspitze 46 greift bei der Instandsetzung in eine Ausnehmung des in ein Rohr 52 eingesetzten Pflockes 51 ein und hält die Ochwelßdüse 49 in einer zur Peripherie des Pflockes 51 und de3 Rohres.52 benachbarten Stellung. Der Körper des Sohweißv/erkaeuges ist- mit dem Revolver kopf 11 drehbar verbunden und durch ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Antriebssystem mit einem Ilotor gekopj/elto Das Schweißwerkseug und die zugehörigen Motoren sind hinter den Werkzeugen befestigt und in Gehäusen 40 angeordnet. Wenn das Sohweißwerkzeug nach seinem Eingriff in den Pflock gedreht wird, wird die Schweißdüse 49 um die Peripherie des Pflockes 51 geführt und dieser leil mit dem Rohr 52 verschweißt·

Das Schweißwerkzeug und die anderen Werkzeuge sind ausziehbar, ui&ß mit den in der Rohr stirnwand angeordneten Rohren in Eingriff befördert werden zu können. Zu .diesem- Zweck sind je Werkzeug- pneumatische Binrichtungen vorgesehen, die jeweils mit den Werkzeugen verbundene Kolben aufweisen und in den Gehäusen

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40 angeordnet sind. Gemäß Figur 1 sind mit 53 bezeichnete Leitungen durch eine in der Antriebswelle 28 angeordnete Öffnung geführt. Diese in ihrer Beschaffenheit unterschiedlichen leitungen dienen zur Zufuhr von elektrischem Strom und Preßluft zu den Antriebsniotoren der Sehweiß- und Schweißvorbereitungswerkzeuge und zu den zum Ausziehen der Werkzeuge^ benötigten pneumatischen Einrichtungen. Diese Leitungen können durch die Vorrichtung und die rückwärtige Stirnplatte 58 geführt sein. Der als Träger der Werkzeuge dienende Revolverkopf wird nach jedem Instandsetzungszyklua durch Drehung in die seiner ursprünglichen Stellung entgegengesetzte Stellung gedreht, um ein übermäßiges Verdrehen der Leitungen J3 zu vermeiden.

Zur Einstellung des Revolverkopfes 11 und der Werkzeuge auf die in der Rohrstirnwand 18 angeordneten einzelnen Rohre ist die Haltβeinrichtung 13 derart ausgebildet, daß der gesamte Revolverkopf 11 gegen die Wärmetauscherrohre verschiebbar ist. Zu diesem Zweck kann die Stirnplatte 32 der Halteeinrichtung um eine Achse rotiert werden, die zur Rotationsachse des Revolverkopfes 11 versetzt ist· In eier in Figur 1 gezeigten Vorrichtung weist die Halteeinrichtung 13 einen zylindrischen Körper 54 auf, der die beiden Stirnplatten 32 und 38 trägt. Diese beiden Stirnplatten sind jeweils an den Enden des zylindrisohen Körpers 54 mit Planschen 50 bzw. 55 verbunden. Die Stirnplatten 32, 38 und der zylindrische Körper 54 bilden eine feste Anordnung, die durch Lager 56 und 571 die jeweils an den Enden der Halteeinriohtung 13 angeordnet sind, drehbar

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im Gehäuse 16 gelagert ist. Das Lager 57 ist zwischen der ötirnplatte 32 und der Stirnkante des zylindrischen Körpers 17 des Gehäuses 16 angeordnet und liegt gegen die Stirnfläche des Flansches 50 an. Das Lager 56 ist zwischen einem Teil der Umfangsfläche der Stimplatte 38 und der Trägerplatte 21 des Gehäuses gehalten.

Zur Rotation der Halteeinrichtung 13 um ihre Achse, die mit der Rotationsachse der Welle 36 zusammenfällt, ist ein mit der ütirnplatte 38 verbundenes Getriebe 58 vorgesehen. Dieses Getriebe wird Über einen in der Zeichnung nicht dargestellten und von einem Gehäuse 59 uoinchloesenen Getriebemechanismus durch einen elektrischen Ilotor 61 angetrieben. Mit dem im Gehäuse 59 angeordneten Getriebemechanismus sind eine elektronische Einrichtung zur Lageverschiebung oder Codierer 6.2 verbunden, um die Verschiebung der beiden rotierenden-Elemente, d.h. der Halteeinrichtung 13 und des Revolverkopfes 11, ferngesteuert aufeinander abzustimmen und damit die gewünschte Stellung der "Werkzeuge 12 zu schaffen.

Bei Betrieb der Vorrichtung wird durch die Motoren 41 und 61 das äur Lecksuche dienende Werkzeug über sämtliche Enden der in der Rohrstirnwand in Reihen angeordneten Rohre geschwenkt (s«Figur 2)ο Diese Abtastung kann durch ein n&.ch einem vorprogrammierten Abtastschema arbeitenden elektronisches Steuersystem 60 oder durch einen Operateur erfolgen, der eine in der Zeichnung nicht dargestellte sowie durch die elektronische Ein-

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richtung--zur Lageverschiebung 62 betätigte Anzeigeeinrichtung optisch beobachtet* Bei Auftreten eines- schadhaften Rohres wird durch das zur Schadensanzeige· dienende Werkzeug die Anwesenheit eines Wärmetauschermediums, ζ„B* Helium, im Rohr angezeigt. Die Vorrichtung wird durch den Motor 61 in dieser dem schadhaften Bohr entsprechenden Stellung angehaltene Dies kann beispielsweioe durch automatische Einrichtungen oder durch einen Operateur erfolgen, der in Abhängigkeit von einer optischen Anzeige arbeitet« Anschließend wird durch den föotor 41 der Revolverkopf 11 so gedreht, daß das aur Durchführung des nächstfolgenden Arbeitsschrittes dienende Werkzeug in die der Stirnöffnung -des. schadhaften Rohres zugekehrte Stellung gelangt* Das Werkzeug gx*eift danach in das Rohrende ein und führt den ihm. eigenen Bearbeitungsschritt aus. Nach Beendigung dieses Bearbeitungtischrittes wire! das Werfcseug zurückgezogen und der Revolverkopf in die nächste Stellung gedreht, so daß das folgende Werkzeug in Stellung zum schadhaften Rohr gelangt, Nach dem Einsatz und Schweißen des Pflockes wirdder Revolverkopf in seine Ausgangsstellung gedreht, in der die Schweißnaht durch das zur Leckanzeige dienende Werkzeug geprüft wird* Falls die Schweißnaht einwandfrei ausgeführt ist, befördert der Motor das zur Leckanzeige dienende Werkzeug zum nächsten Rohr der Rohrstirnwand. Die Ausrichtung des Revolverkopfes mit den einzelnen Rohren erfolgt durch. Einrichtungen, die außerhalb sowie im Abstand von der Rohrstirnwand angeordnet sind, so daß die Vorrichtung von der Rohrstirnwand vollstänaig unabhängig ist,

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In den Figuren 4 bis 6 ist ein mit einer Hohrstirnwand versehenes weiteres erfindungsgemäßes Ausfünrungsbeispiel dargestellt, das sich für einen Dampfgenerator eignet* Dieses Ausführungabeispiel enthält ein Gehäuse 63, das analog dem Gehäuse 16 dee erstgenannten Ausführung&beispielea in das Innere einer Dampf- oder Wasserleitung 65 eingesetzt ist. Daa Gehäuse 63 weist einen zylindrischen Körper 64 auf und ist durch einen mit vier divergierenden Streben 151 versehenen Rahmen, mit einem rückwärtigen zylindrischen Gehäuse 66 verbunden* Die Streben 131 sind durch Arme 132 mit dem Gehäuse und durch ein Kugelgelenk 141 mit dem Gehäuse 66 verbunden. Das Gehäuse 66 kann mit einem zur Abschirmung dienenden Mittel 67 gefüllt sein, um einen Austritt radioaktiver Strahlung aus der Leitung 65 zu vermeiden« Das vordere Ende des zylindrischen Körpers 64 des Gehäuses 63 enthält einen nach innen gekehrten ringförmigen Flansch 68. Das rückwärtige Ende dea Gehäuses 66 hat einen nach außen gekehrten ringförmigen Flansch 126, der über eine in der Dampfleitung befindliche Öffnung aufgeschraubt ist, um das Gehäuse 66 - bezogen auf die Rohrstirnwand des Dampfgenerators «- in einer festen Stellung zu sichern.

Entsprechend dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel sind mehrere Werkzeuge 69 mit dem Handbereich eines drehbaren Revolverkopfes 71 verbunden. Die Werkzeuge 69 sind wiederum ausziehbar und können die zur Instandsetzung eines schadhaften Rohres erforderlichen Eöarloeitungssöhritte ausüben. Die in der Zeichnung

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nicht dargestellten Motoren für das zur Vorbereitung der Sohweitiung dienende Werkzeug und für das Sehweißwerfcaeug Bind, im Randbereich dea jAevolverköpfes 71 angeordnet und durch in der Zeichnung nicht dargestellte Gretriebemechanisiaen mit diesen "werkzeugen gekoppelt. Die Werkzeuge 69 sind durch pneu^* matischeEinrichtungen 133 (s. Figur 5) ausziehbar, die sich in Ausnehmungen 85 des Revolverkopfes befinden· Me durch Pflöcke 72 ceBchloseenen Ausnehmungen 85 enthalten zusätzlich die Antriebemotoren eines Teile der Werkzeuge· .

Der Revolverkopf 71 ist ringförmig ausgebildet und durch Lager 75» die in einem Vorderteil 73 einer zweiteiligen Halteeinrichtung angeordnet sind, drehbar gelagert· Die Halteeinrichtung weist einen mit einem Plansch 74 versehenen rückwärtigen Teil 70 auf. In Plansch 74 ist eine mittige Ausnehmung 76 ausgebildet. Ein kardanischer Ring 77 ist durch Drehzapfen 78 in der Ausnehmung 76 schwenkbar angeordnet. Ein schwebend gelagertes rohrförmiges Gehäuse 79 ist durch in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel so mit dem kardänischen Ring verbunden, daß Ss um eine zur Achse der Zapfen 78 senkrechte Achse schwenkbar ist· Die schwenkbare Verbindung des kardanischen Ringes 77 mit dem Gehäuse 79 und dem Plansch 74 bildet ein Universalgelenk, durch das die Halteeinrichtung 70, 73 eine unbegrenzte'Anzahl von Höhenstellungen zum Gehäuse 79 einnehmen kann. Das hierzu abgekehrte Ende des Gehäuses 79 ist in einem kardanieohen Ring 81 schwenkbar gelagert« Der kar- danische Ring 81 ist wiederum mit eiiiem Ring 82 schwenkbar

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verbunden, der im Flansch 68 lagegesichert angeordnet ist«, Die Verbindung des kardanischen Ringes 81 mit dem Gehäuse 79 und der lagegesichert angeordnete Hing 82 bilden für das Gehäuse 79 ein Universalgelenk, derart, daß das Gehäuse 79 bezogen auf das Gehäuse 63 - eine unbegrenzte Anzahl von Ilöhenstellungen einnehmen kann.

Um zu gewährleisten, daß die Werkzeuge 69 während der Instandsetzung zu den in der Rohrstirnwand angeordneten Rohren geeignet auegerichtet sind (s. z.B. die in Figur 2 gezeigte Stellung),ist die Halteeinrichtung 70, 73 so angeordnet, daß ihre Höhe zur Rohrstirnwand stets gleich ist. Zu diesem Zweck sind vier Arme 83 vorgesehen, die· den Flansch 74 des rückwärtigen Teiles 70 der H_aiteeinrichtung mit den Flansch 68 des Gehäusen 63 koppeln. Die Artie 83 sind jeweils um 90° zueinander versetzt; um die Längsachse des Gehäuses 79 angeordnet und bilden ein mit vier Stäben versehenes Gelenk, unter dessen Wirkung die Halteeinrichtung in einer Höhe gehalten wird, derart, daß die mit den Werkzeugen versehene Stirnflache des Revolverkopfes unabhängig von der Stellung der HbIteeinrichtung parallel zur Rohrstirnwand ausgerichtet ist. Die Enden der Arme 83 sind jeweils in Kugelgelenken 84 bzw. 86 angelenkt, die im Flansch 74 bzw. 68 befestigt sind. Diese Kugelgelenke ermöglichen eine universelle Bewegung der Arme·

Zur Ausrichtung der gewünschten Werkzeuge 69 zu irgendeinem der in der Rohrstirnvand angeordneten Hohra wird die Halteein-

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richtung- 70, 73 durch das Gehäuse 79 relativ zur Rohrstirnwand " verschoben« Diese Verschiebung erfolgt durch eine nachstehend erläuterte Traversierungseinrichtunge Vor dem Betrieb der Traversieruhgseinriehtung wird das Gehäuse durch in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtungen verriege.lt, um den Einsatz des Gehäuses in die Leitung 65 zu erleichtern· Der Einsatz der Maschine wird dadurch erleichtert, daß das rückwär-' tige Gehäuse universell auf dem Kugelgelenk 141 schwenkbar ist, Zur genauen radialen Anordnung des Gehäuses 63 in der Leitung 65 ist die Leitung mit einer ringförmigen Lippe 143 versehen· Die Lippe weist eine in Richtung zum Gehäuse 63 abgeschrägte Kante auf* Durch Eingriff des Gehäust3S 63 wia?ä mit dieser Kante wird das Gehäuse in seiner radialen Stellung gehalten. Die Lippe kann mit Keilnuten und das Gehäuse 63 mit entsprechenden Keilen versehen sein (beide sind nicht dargestellt), um das Gehäuse 63 gegen Drehen in der Leitung zu sichern· Wenn der Plansch 126 verschraubt ist, sind der Revolverkopf und die Halteeinrichtung zur Rohrstirnfläche benachbart. Die aus dem.Revolverkopf und der Halteeinrichtung gebildete Anordnung trägt mehrere nachstehend erläuterte Kolben, wovon einer in ein Rohr der Rohrstirnwand eingreift und dadurch die erwähnte Anordnung trägt· Die zur Verriegelung des Gehäuses 79 dienende Einrichtung kann dann gelöst wenden·

*?· Wenn das verriegelte Gehäuse eingesetzt und der Revolverkopf zur Rohrstirnfläche benachbart ist. wird die Travereierungeein- richtung betätigt und "wandert* über die RohrStirnwand. Unter

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der Wirkung der Traversierungseinrichtung werden die Halteei'nrichtung 70, 73 und der Revolverkopf 71 in Richtung zueinander gedreht. Die Traversierungseinrichtung weist eine Antriebswelle 88 auf, die im Gehäuse 79 verläuft und in zwei Ansätzen 89 endet· Ein kardanischer Ring 91 ist mit den Ansätzen 89 schwenkbar verbunden. Bin Antriebswellenstummel 92 ist über zwei Ansätze 93 schwenkbar mit dem kardanisehen Ring 91 verbunden. Diese.Anordnung bildet zwischen dem Antriebswellenstummel 92 und der Antriebswelle 88 ein Universalgelenk, durch das der Wellenstummel 92 bei Rotation der Antriebswelle 88 rotiert wird.

Der Antriebswellenstummel 92 ist im rückwärtigen Teil 70» der Halteeinrichtung in zwei Kugellagern 94 gelagert. Im mittleren Bereich des Teiles 70 ist eine zur Aufnahme des Antriebswellenstummeis 92 und eines Planetengetriebes dienende Kammer 96 ausgebildet« Der Antriebswellenstummel 92 trägt ein Zahnrad 97, das als Sonnenrad eines Planetengetriebes wirkt. Eine in Lagern 99 gelagerte Welle 98 trägt ein Planetenrad 101» das mit dem Sonnenrad 97 kämmt. Die Welle 93 trägt ein zusätzliches Planetenrad 102, das durch einen in der Wand der Sammer 96 ausgebildeten Schute 105 greift. Der Schlitz 103 steht mit einem ringförmigen Raum 104 Ir-föraigen Querschnitte in Verbindung, der zwischen den Teilen 70 und 73 der Halteeinriohtung ausgebildet ist· Der Revolverkopf 71 ist mit einem ringförmigen Teil 106 versehen, der in die Ausnehmung 104 ein·· greift und ein ringförmig·β Zahnrad 107 aufweist, das mit dem

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Planetenrad 102 kämmt.

Zur Durchführung des vorerwähnten "Wanderns·· über die Rohretirnwand trägt die Halteeinrichtung zwei ausziehbare Kolben 103 und 109, die zu den in der RohrBtirnwand angeordneten Rohren ausgerichtet ist. Der Revolverkopf trägt ebenfalls einen in seinem Randbereich angeordneten ausziehbaren Kolben 110, der zu den in der Rohrstirnwand enthaltenen Rohren ausgerichtet ist· Sämtliche Kolben sind pneumatisch betätigbar, um jeweils in die zu ihnen ausgerichteten Rohre eingreifen zu können. Der eine der beiden Kolben 108 und 109 greift in eines der Rohre der Röhrstirnwand ein, wenn die Maschine in die Leitung eingesetzt ist. Bei Rotation der Antriebswelle durch einen im Gehäuse 63 angeordneten Antriebsmechanismus 111 setzt nach dem Entriegeln des Gehäuses 79 die "Manderbewe-Qung" ein, da der V/ellenstumael 92 eine Rotation des Planetengetriebes erzeugt, unter deren Wirkung die Halteeinrichtung und der Revolverkopf zueinander gegensinnig rotieren. Da die gesamte Halteeinrichtung-Revolverkopfanordnung schwebend aufgehängt ist, wird sie durch die resultierenden Kräfte in Bezug auf die Rohrstirnwand verschoben. Nach einem bestimmten Betrag der Rotation greift der Kolben 110 in eines der Rohre der Rohrstirnwand ein, wobei der Kolben der Halteeinriohtung zurückgezogen wird· Die Rotation wird hierauf wiederholt, wobei die Verschiebung der Halteeinrichtung-Revolverkopfanordnung mit Rücksicht auf den neu eingesetzten Kolben erfolgt. Der Revolverkopf kann daher längs der gesamten Reihe der in ßer

Holretirnwand angeordneten Rohre vpn Rohr zu Rohr geochveülrt · 009 8 50/Q;ßS5 ^ *

BADORIQiNAL

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v/erden. Die beiden Kolben der Halteeinrichtung gewährleisten, daß zur Verschiebung der Halteeinrichtung und dos Revolverkopfes geeignete winkelförmige Beziehungen gegeben sind, und zwar gleichgültig, welche Beziehung der Revolverkopf und die Halteeiurichtung zueinander aufweisen.

Zur Durchführung der "wandernden" Verschiebung kann auf den Kolben 110 des Revolverkopfes verzichtet werden, wenn mit der Welle 98 eine ferngesteuert betätigbare Brerase verbunden v/ird. Eei Sicherung der Welle 98 gegen Drehen rotieren der Revolverkopf und die Halteeinrichtung zusammen mit dem Antriebswellenstumr^el 92. Die Halteeinrichtung wird folglich in Bezug auf die Rohrstirnwand gedreht, wodurch die Halteeinrichtung um den ausgezogenen der beiden Kolben 108, 109 schwenkt und die "wandernde" Bewegung ausübt. Zur Fortsetzung dieser "wandernden" Bewegung werden die Kolben 108 und 109 abwechselnd ausgezogen bzw· ausgefahren.

Das Verfahren des Traversierens der Rohrstirnwand ist anhand der Figur 2 verständlicher. Die in Figur 2 gezeigte Rohr-Stirnwand ist"beispielsweise innerhalb eines Kreises in einem rechteckförmigen Schema angeordnet. Wenn ein Kolben in ein Rohr eingreift, zu dem er nach Einsatz der Vorrichtung in die Leitung 65 angenähert ausgerichtet ist, befindet sich einer der anderen Kolben in einer Stellung, die etwa 60° zu diesem Kolben versetzt ist. Eine Antriebseinrichtung 111 kann so bemessen sein, daß in dieser V/eise eine stufenweise Drehung der

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Halteeinrichtung und de3 Revolverkopfes erfolgte Fach Ausrichten dey zurückgezogenen Kolbensau einem neuen Rohr wird er in dieses Rohr eingeführt und der vorher eingeführte Kolben zurückgezogen. Diese Reihenfolge wird solange wiederholt, bis eine Rohrreihe durchlaufen ist. ITaOh Erreichen des Endes einer Rohrreihe muß der Revolverkopf um · 1/2.0? oder 180? relativ verschoben werden, um von einer Rohrreihe.zur nächsten zu gelangen. Der erforderliche Drehwinkei hängt von der Stellung des ersten Rohres in der folgenden Rohrreihe ab.

Wenn das zur leckanzeige dienende Werkzeug des Revolverkopfes 71 zu einem schadhaften Rohr ausgerichtet und die Anwesenheit eines Kühlmittels angezeigt worden ist, gibt dieses Werkzeug an einen entsprechenden elektronischen Steuerschaltkreis oder an einen Operateur ein Signal ab. Zu diesem Zeitpunkt wird der zurückgezogene der beiden Kolben 108 und 109 in das zu diesem Kolben ausgerichtete Rohr eingeführt. Die Kolben 108 und 109 sichern dadurch die Halteeinrichtung gegen die Rohrstirnfläche und gegen Drehen. Anschließend wird zur Drehung der Antriebswelle 8S und. des AntriebBw§rkzeuge.8 92 die Antriebs einrichtung111 betätigt.

Hierdurch wird das Sonnenrad 97 und damit wiederum das Planetenrad 101 und die Welle 98 gedreht, die schließlich das Planetenrad 102 in Rotation versetzt. Da das Teil 73 der HaI-teeinrichtung gegen die Röhrstirnwand drehgesichert ist, wird bei Drehung des Planetenrades 102 der Revolverkopf 71 duroh

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das Zahnrad 107 relativ zur Rohrstirnwand gedreht. Durch die stufenweise Drehung des Revolverkopfes 71 werden die Werkzeuge 69 zum Zwecke des Verschließene nacheinander zum Bchadhaften Rohr ausgerichtet. Das Verschließen erfolgt in der anhand des ersten Ausfü|irungsbeispieles beschriebenen Weiae.

Da das schwebend gelagerte Gehäuse 79 eine bestimmte Länge aufweist, ist die aus dem Revolverkopf und der Ilalteeinrichtung gebildete Anordnung auf einer Krümmungslinie schwenkbar, deren Kriimmungsmittelpunkt in dem im PlanBch 68 angeordneten Universalgelenk liegt. Uk die Kolben 108, 109, 110 und die Werkzeuge 69 ausreichend nahe zur Stirnfläche der Roh^stirnwand anordnen zu können, ist der vordere Teil 75 der Halteeinriohtung zum rückwärtigen Teil 70 axial verschiebbar. Der rückwärtige Teil 70 ist mit einen Hals 136 versehen, der durch eine im vorderen Teil 73 mittig angeordnete Durchbrechung koaxial geführt ist. Der vordere und rückwärtige Teil sind durch den Hals 136 derart miteinander verbunden, daß eine relative axiale Verschiebung ermöglicht, jedoch eine relative Drehung verhindert wird· Diese Verbindung kann durch eine in der Zeichnung nicht "dargestellte ]?eder-Keilnutkupplung erfolgen« Im Hals ist ein Zylinder 137 angeordnet, der einen pneumatisch betätigbaren Kolben 138 enthält« Dieser Kolben ist unter der Wirkung einer Schraubenfeder 139 gegen das rückwärtige Ende des Zylinders vorgespannt·- Eine Kolbenstange 141 greift über den Zylinder hinaus und ist mit einer Kappe 112 verbunden. Die" Kappe 112 ist mit dem vorderen OJeil 73 der

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Halteeinrichtung verschraubt_;o.dgl. ,

Die.Steuerung der Kolbenstellung kann durch pneumatischen Druck bewirkt werden, der durch eine geeignete, in der Zeichnung nicht, dargestellte Einrichtung in den hinter dem Kolben 138 befindlichen Zylinderraua 137 erzeugt wird. Da der vordere Teil 73 durch die Kappe 112 und die Kolbenstange 141 mit dem Kolben verbunden ist, kann der axiale Abstand des vorderen Teiles vom rückwärtigen Teil 70 durch die Höhe des.pneumatischen Druckes geregelt werden. Der im vorderen Teil gelagerte Revolverkopf 71 wird mit dem vorderen Teil axial verschoben. Die Kolben 108, 109, 110 und die Werkzeuge 69 können daher unabhängig von der Stellung des schwebend gelagerten Gehäuses 79 im geeigneten Abstand von der Stirnfläche der Rohrstirnwand gehalten werden.

Zur Schaffung einer optischen Anzeige der Stellung der verschiedenen Werkzeuge ist die Vorrichtung mit einem zweiten Revolverkopf 113 ausgerüstet. Dieser Revolverkopf ist an dem Ende der Antriebswelle 88 befestigt, das durch ein Gehäuse 114 geführt ist, das einen Teil der Antriebseinrichtung für die Welle 88 enthält. Der Revolverkopf 113 trägt für jedes Werkzeug und für jeden Kolben jeweils einen in entsprechender Stellung angeordneten Kontakt 121· Ein Abtasteohirm 123, der eine der Rohranordnung in der Rohrstirnwand entsprechende Reihe von Kontakten 124 aufweist, ist mit dem Gehäuse 63 verbunden· . -

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Wenn der Revolverkopf 21 zur Rohrstirnwand geschwenkt wird, wird durch Kontaktgabe zwischen den Kontakten 121 und 124 auf dem Abtastschirm 123 eine Anzeige der Werkzeug- oder Kolbenstellung geschaffene Die Kontakte können jeweils aua Lichtquellen und Photozellen gebildet sein. Zur Schaffung einer exakten Steuerung der Betriebselemente der Vorrichtung kann mühelos ein geeigneter elektronischer Schaltkreis geschaffen werden. Die Vorrichtung kann beispielsweise vollständig durch Fernsteuerung betrieben werden.

Obgleich im Vorstehenden nicht gezeigt, ist der Gegenstand nach der Erfindung auch für die Art eines Wärmetauschers verwendbar, bei der beide Rohrenden in den Wänden eines Zylinders enden. Die Rohrenden sind hierbei radial zu und axial längs den Zylinderwande.n angeordnet. Das eine Ende des Zylinders ist normalerweise geschlossen, während das andere Ende mit der Mediumleitung in Verbindung steht, um ein Medium zum Zylinder zu führen oder aus diesem abzuleiten. Der Zylinder dient hierbei als Ilediumkaminer und kann entweder an den Enden hohen oder niedrigen Druckes der Rohre angeordnet sein»

Bei diesem Wärmetauscher können ebenfalle Rohrschäden auftreten, wobei zur Instandsetzung beide Enden des schadhaften Rohres verschlossen werden, um dieses Rohr vom System abtrennen su können. Die bei der Instandsetzung dieser Wärmetauscher auftretenden Schv/ierigkeiten ähneln jenen, die bei den vorbeschriebenen Wärmetauschern mit sogenannter Bohrstirnwand auftreten.

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Bel Anwendung der lehre nach der Erfindung auf die letztgenannte Art eines Wärmetauschers werden die Werkzeuge in radialer Richtung auf einem drehbaren Revolverkopf angeordnet. Der Revolverkopf iat hierbei auf einer Halteeinrichtung o.dgl. befestigt, die in diesem Wärmetauscher axial verschiebbar ist, um nacheinander die radial gerichteten Werkzeuge zu den Verschiedenen Rohren auszurichten.

Daraus ist zu entnehmen, daß der Vorsehlag nach der Erfindung zu einer verbesserten Vorrichtung führt, mit deren Hilfe . . verschiedene Operationen an Enden der Rohre in einem Wärmetauscher durchführbar sind ο Die Erfindung gibt somit eine lehre, um schadhafte Wärmetauscher in einer schädlichen Umge« bung ernennen und instandsetzen zu können. Dabei ist es auch unnötig, den Wärmetauscher oder die benachbarten Geräte auszubauen. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können durch fernsteuerung bedient werden» Im ersten der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele wurde die Ausrichtung des Revolverkopfes, gegen die einzelnen Rohre durch Vorrichtungen bewirkt, die sich außerhalb und im Abstand von der Rohrstirnwand befanden· Das zweite Ausführungsbeispiel verwendet ein Verfahren, bei dem der Revolverkopf die Rohrreihe überstreicht, indem er da<zu die Rohre selbst ausnützt©

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Durchführen von Operationen (Arbeitsvorgängen) an den Enden von in einem Wärmetauscher angeordneten Rohrenι gekennzeichnet durch einen drehbaren Revolverkopf (11 bzw." 71), der mit ausziehbaren Werkzeugen (12 bzw. 69) versehen ist, die zur Durchführung verschiedener Operationen an den Rohrenden (20) dienen, eine Halteeinrichtung (13 bzw. 73) > unter deren Wirkung der Revolverkopf in einer bestimmten Stellung gehaltert ist, so daß die Werkzeuge nacheinander zu den Rohren im Wärmetaue-sker ausrichtbar sind, eine Einrichtung (.4.1 bzw. 111) zum. Drehen des Revolverkopfes gegen die Halteeinrichtung und eine Einrichtung (58, 59» 61 bzw* 79) zur Verschiebung der Halteeinrichtung gegen die Rohrenden, so daß nacheinander die ausziehbaren Werkzeuge durch Betätigung der Dreh- und Verschiebeeinrichtungen zu jedem der Rohre ausrichtbar sind.

2β Vorrichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung (113» 12t, 125, 124) vorgesehen ist, welche die Stellung der einzelnen Werkzeuge (69) zu den Rohren (20) anzeigt»

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung bzw· Führung (14) mit den Enden der -;. * Rohre (20) in Eingriff steht und daS die Badeeinrichtung (13)

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für den Revolverkopf (11) langgestreckt und mit einer Einrichtung (?2) versehen ist, um den Revolverkopf (11) in dieser Leitung führen und benachbart zu den Rohrenden anordnen zu können·

4· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (12) derart ausgebildet sind, da3 schadhafte Rohre (20) in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen erkenn- und verschließbar sind, wobei zunächst jedes der Rohre mit einem zur Lecksuche dienenden Werkzeug gekoppelt wird, das beim Anzeigen eines Lecks über einen elektronischen Schaltkreis (6Q) die Dreheinrichtung (41, 61) und nacheinander in einer bestimmten Reihenfolge die anderen Werkzeuge betätigt,

5c Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für einen Wärmetauscher mit an ihren Enden im /wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß der Revolverkopf (71) unter der Wirkung der Halteeinrichtung (73) in einer Stellung gehalten ist, in der die ausziehbaren Werkzeuge (69) im wesentlichen parallel zu den Rohren (20) verlaufen und daß die Verschiebeeinrichtung -< (79) die Rotationsachse des Revolverkopfes versetzt·

6. Vorrichtung nach. Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung (79) exzentrisch angeordnet ist.

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7· Vorrichtung nach Anepruoh 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verechiebeeinrichtung (79) einen winkelig verschiebbaren Aueleger aufweist und daß eine zur axialen Verschiebung des Revolverkopfes (71) gegen die Halteeinrichtung
(73) dienende Einrichtung vorgesehen lot, so daß der Revolverkopf in jeder Stellung des Auslegers benachbart zu den Enden der Rohre (20) angeordnet ist.

B. Vorrichtung nach Anepruoh 7_t dadurch gekennzeichnet, daß die llalteeinriohtung (73) zwei Kolben (108, 109) aufweist, die wechselweise betätig- und zur Bildung jeweils exzentrischer Schwerpunkte in beliebig vorgegebene Rohre (20) einführbar sind, und daß die Halteeinrichtung (73) in
Abhängigkeit vom Betrieb der Verschiebeeinrichtung (79)
jeweils um die Schwenkpunkte schwenkbar 1st, so daß die
Halteeinriohtung samt Revolverkopf (71) über die Enden
der Rohre bewegbar ist·

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