DE202008004922U1

DE202008004922U1 - Beschickungssystem für Rohrbündelreaktoren

Info

Publication number: DE202008004922U1
Application number: DE202008004922U
Authority: DE
Original assignee: Sued Chemie AG
Current assignee: Clariant Produkte Deutschland GmbH
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2018-04-11

Abstract

Beschickungssystem (10) für Rohrbündelreaktoren, mit einer Befüllvorrichtung (90), die eine Mehrzahl von Dosierkammern (94) aufweist, die jeweils in eine Zuführeinrichtung (98) auslaufen, mit einer Wechselkassette (70), die auf die Befüllvorrichtung (90) aufsetzbar ist und eine Mehrzahl von Vorkammern (72) aufweist, die in Fluidverbindung mit den Dosierkammern (94) der Befüllvorrichtung (90) bringbar sind, wenn die Wechselkassette (70) auf die Befüllvorrichtung (90) aufgesetzt wird, gekennzeichnet durch einen Transportwagen (50), der die Wechselkassette (70) aufnehmen, verfahren und auf die Befüllvorrichtung (90) aufsetzen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beschickungssystem zum Einbringen von Füllmaterial, z. B. körnigen Feststoffen, in einen Rohrbündelreaktor, wobei das Beschickungssystem eine Befüllvorrichtung mit einer Mehrzahl von Dosierkammern aufweist, die jeweils in eine Zuführeinrichtung auslaufen, sowie eine Wechselkassette, die auf die Befüllvorrichtung aufsetzbar ist und eine Mehrzahl von Vorkammern aufweist, die in Fluidverbindung mit den Dosierkammern der Befüllvorrichtung bringbar sind, wenn die Wechselkassette auf die Befüllvorrichtung aufgesetzt ist.
Die Rohre von Rohrbündelreaktoren werden mit körnigen Feststoffen (Kugeln, Ringe, Tabletten etc.) beschickt oder befüllt. In den letzten Jahren wurden auch große Rohrbündelreaktoren mit 20.000 oder 40.000 Rohren realisiert. Das manuelle Befüllen einer solchen Vielzahl von Rohren ist sehr zeitaufwändig. Da der Raum oberhalb eines Reaktors meist begrenzt ist, können auch nicht beliebig viele Bediener gleichzeitig arbeiten. Neben den Lohnkosten entstehen dem Betreiber des Reaktors daher auch hohe Stillstandkosten.
Vielfach müssen Rohrbündelreaktoren auch mit unterschiedlichen Füllmaterialien oder Katalysatoren beschickt werden. Die Füllmaterialien können eine unterschiedliche Konsistenz aufweisen und werden regelmäßig in unterschiedlichen Füllmengen eingebracht. Es ist dabei wichtig, dass die einzelnen Rohre in der richtigen Füllhöhe und Verdichtung befüllt werden und dass insbesondere in jedem Rohr das betreffende Füllmaterial in der jeweils gewünschten Menge vorliegt. Aus DE 10 2004 023 249 A1 ist es dazu bekannt, für jedes Rohr und für jede Katalysatorlage vorportionierte Zusammenstellungen von Katalysatorformkörpern einzubringen.
Eine besondere Herausforderung stellen Reaktoren dar, die aus betriebswirtschaftlichen und technischen Gründen bei aufgesetztem Reaktordeckel befüllt werden. Der Vorteil für den Anlagenbetreiber liegt in der Reduzierung der Stillstandzeit der Produktionsanlagen infolge geringeren Demontage- und Montageaufwands. Ein weiterer Aspekt ist darüber hinaus, die Abdichtung des Reaktordeckels. In der Regel wird diese Technik des Katalysatoraustauschs mit aufgesetztem Reaktordeckel hauptsächlich bei Reaktoren mit einer Rohrzahl von über etwa 18.000 Rohren angewendet. Bei dieser Größe kam es in der Vergangenheit immer wieder zu Undichtigkeiten an den Reaktordeckel-Dichtungen. Der Reaktorhersteller löste dieses Problem dadurch, dass der Reaktordeckel mit dem Reaktor fest verschweißt wurde, was allerdings einen erhöhten Aufwand bei der Demontage und Montage darstellt. Die Katalysatormenge für einen solchen Reaktor beträgt zwischen 20–40 t und kann bei diesen Katalysatoren in der Regel nur über Mannlöcher, die einen Innendurchmesser von 60 bis 100 cm haben, in den Innenbereich des oberen Reaktorbodens zugeführt werden. Dies geschieht bei dem in DE 10 2004 023 249 A1 beschriebenen Verfahren durch einzeln vorportionierte Katalysatorbeutel, die manuell durch das Mannloch dem Füllpersonal zugereicht werden. Erschwerend kommt bei diesen geschlossenen Reaktoren die geringe Arbeitshöhe während des Katalysatorwechsels hinzu. Während im Zentrum des Reaktors noch eine Arbeitshöhe von ca. 100–120 cm zur Verfügung steht, reduziert sich diese in den Randbereichen bis auf ca. 30–45 cm.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Beschicken eines Rohrbündelkatalysators zu vereinfachen und weitgehend zu automatisieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Beschickungssystem der eingangs genannten Art durch einen Transportwagen gelöst, der die Beschickungskassette aufnehmen, verfahren und auf die Befüllvorrichtung aufsetzen kann.
Vorzugsweise weist das Beschickungssystem eine Lifteinrichtung auf, in die die Wechselkassette einhängbar ist. Durch die Lifteinrichtung kann die Wechselkassette durch ein Mannloch im Reaktordeckel auf den oberen Reaktorboden abgesenkt werden. Die Lifteinrichtung erkennt zweckmäßig den korrekten Sitz der Dosierkammer auf einer Traggabel der Lifteinrichtung. Erst nachdem der korrekte Sitz der Wechselkassette erkannt wurde, kann ein erster Operator, der sich außerhalb des Reaktors am oberen Ende der Lifteinrichtung befindet, einen dort angebrachten ersten Taster betätigen. Durch das Betätigen des ersten Tasters wird die Funktion eines zweiten Tasters freigegeben, der sich am unteren Ende der Lifteinrichtung und damit im Inneren des Reaktors befindet, und wird gleichzeitig einem dort stehenden, zweiten Operator signalisiert, dass die Lifteinrichtung förderbereit ist. Der zweite Operator drückt dann den zweiten Taster und setzt dadurch die Lifteinrichtung in Gang. Die Aktivierung der Lifteinrichtung erfolgt ausschließlich durch den zweiten Taster.
Die Lifteinrichtung weist eine Liftschiene auf, die durch passende Verlängerungsstücke in der Länge variabel ist, so dass die Liftlänge flexibel für verschieden hohe Arbeitsräume unterschiedlicher Reaktoren anwendbar ist. Die Lifteinrichtung erstreckt sich durch das Mannloch im Reaktordeckel hinunter zum oberen Reaktorboden. Mittels verstellbarer Streben ist die Liftschiene gegen den Rand des Mannlochs abgestützt.
Vorzugsweise wird die Lifteinrichtung mit Pressluft angetrieben und ist die Fördergeschwindigkeit über ein Drosselventil stufenlos regelbar. Der Pressluftantrieb der Lifteinrichtung kann ein direkt angetriebenes System sein, bei dem ein im Inneren der Liftschiene gleitender Förderschlitten mit einer Gliederkette verbunden ist. Die Förderung der Kassette aus dem Reaktor erfolgt durch Beaufschlagung des Förderschlittens mit ca. 5 bar Pressluft. Die Fördergeschwindigkeit kann mit Hilfe eines Entlüftungsventils stufenlos eingestellt werden, das sich in einem Schaltkasten am oberen Ende der Liftschiene befindet. Die Geschwindigkeit zum Einbringen der Kassetten kann ebenfalls über ein Entlüftungsventil stufenlos eingestellt, wobei sich dieses Entlüftungsventil in einem Schaltkasten am unteren Ende der Liftschiene befindet. Bei Freischaltung dieses Entlüftungsventils entweicht die anstehende Pressluft, und der Schlitten gleitet durch sein Eigengewicht zu seiner Endposition.
Wenn der erste Operator, der sich außerhalb des Reaktors befindet, die Wechselkassette auf die Liftgabel aufgesetzt hat und den ersten Taster betätigt hat, kann der sich im Innenraum des Reaktors befindende zweite Operator den zweiten Taster betätigen, worauf die Wechselkassette sicher in den Innenbereich des Reaktors hinabgleitet. Am unteren Ende der Lifteinrichtung befindet sich eine Andockstation mit einem ersten Andockmechanismus zum Andocken des Transportwagens. Der Transportwagen wird in der Andockstation zur Aufnahme der Wechselkassette platziert, sodass die Wechselkassette von der Lifteinrichtung direkt auf den Transportwagen gesetzt werden kann. Der Transportwagen und die Wechselkassette sind mit einem zweiten Andockmechanismus versehen, der den Transportwagen und die Wechselkassette schlüssig zu einer Transporteinheit koppelt. Die Transporteinheit aus Transportwagen und Wechselkassette wird zur Befüllvorrichtung verfahren oder geschoben, ohne dass die Wechselkassette angehoben zu werden braucht. Mittels eines dritten Andockmechanismus wird die Transporteinheit aus Transportwagen und Wechselkassette mit der Befüllvorrichtung gekoppelt.
Der Transportwagen weist ein gefedertes Fahrwerk auf, zum Beispiel Laufrollen mit einer weichen Gummibereifung, um einen vibrationsarmen Transport bis an die Befüllvorrichtung zu gewährleisten und ein Kippen oder Herausspringen von Katalysatormaterial oder sonstigem Füllmaterial während des Transports zu verhindern.
Die Befüllvorrichtung steht mit den Zuführeinrichtungen über den zu füllenden Reaktorrohren, wobei eine Mehrzahl von Rohren, z. B. 5 bis 20, gleichzeitig befüllt werden können. Auf der Unterseite hat die Befüllvorrichtung vorstehende Rastzapfen, die in einer dem Lochmuster der Bodenplatten entsprechenden Position zu den Zuführeinrichtungen angeordnet sind, sodass die Rohrstücke der Zuführeinrichtung mit den zu befüllenden Rohren fluchten, wenn sich die Rastzapfen im Eingriff mit Öffnungen von Rohren des Reaktors befinden.
Die Befüllvorrichtung ist im Einzelnen in DE 10 2005 013 845 A1 beschrieben. Diese Befüllvorrichtung weist eine Kodierung auf, durch die sichergestellt wird, dass nur eine Wechselkassette mit dem zutreffenden Füllmaterial auf die Befüllvorrichtung aufgesetzt werden kann. Die Kodierung erfolgt in der Weise, dass seitlich an den beiden gegenüberliegenden Schmalseiten der Kassette jeweils zwei Bolzen waagerecht abstehen, die walzenförmige Köpfe von vergrößertem Durchmessers tragen können. Wenn die Wechselkassette auf die Befüllvorrichtung aufgesetzt wird, so kommen die Bolzen der Wechselkassette in Kerben zu liegen, die an der oberen Kante von seitlichen Stützwänden der Befüllvorrichtung ausgebildet sind. Die Wechselkassette wird mit geringem Spiel zwischen diesen Stützwänden aufgenommen. Unmittelbar unterhalb der Kerben sind an den Stützwänden Indikationsschalter so angeordnet, dass sie von den an der Wechselkassette seitlich abstehenden Bolzen nur dann betätigt werden, wenn am Ende der Bolzen ein walzenförmiger Kopf aufgesetzt ist. Bei insgesamt vier Bolzen bestehen 16 (= 2⁴) Kodiermöglichkeiten. Die Anzahl der Kodiermöglichkeiten kann durch eine entsprechende Vergrößerung der Anzahl der Bolzen beliebig vergrößert werden. Die Signale der Indikationsschalter werden an eine Steuerung in der Befüllvorrichtung übertragen. Die Steuerung enthält gleichzeitig ein Signal über eine Wähleinrichtung, mittels der die zutreffende Wechselkassette ausgewählt werden kann. Nur wenn das von den Indikationsschaltern erzeugte Signalmuster der mittels der Wähleinrichtung ausgewählten Wechselkassette entspricht, wird eine Sperreinrichtung freigegeben, so dass ein Schieber an der Unterseite der Wechselkassette geöffnet werden kann und eine Fluidverbindung zwischen jeder Vorkammer in der Wechselkassette mit der entsprechenden Dosierkammer in der Befüllvorrichtung hergestellt wird. Das Füllmaterial kann dadurch aus der Wechselkassette in die Dosierkammern der Befüllvorrichtung entladen werden. Die Sperreinrichtung besteht aus mindestens einem Verriegelungsbolzen an der Befüllvorrichtung, der beim Aufsetzen der Wechselkassette in eine Bohrung des Schieberblechs eintritt und dadurch zunächst ein Öffnen des Schiebers verhindert. Wenn das Signalmuster der Indikationsschalter der mittels der Wähleinrichtung angegebenen Kassette entspricht, wird der Bolzen nach unten zurückgezogen und dadurch der Schieber freigegeben. Um die Kassetten auch optisch zu kennzeichnen, können sie eine farbliche Markierung tragen und können die jeweils entsprechenden Stellungen der Wähleinrichtung die gleiche farbliche Markierung tragen.
Zusätzlich kann zwischen der Befüllvorrichtung und der Wechselkassette noch eine weitere Kodierung vorgesehen sein, um zwei Systeme voneinander trennen zu können. An den Schmalseiten der Wechselkassette stehen dazu kurze Bolzen vor, die nicht gegen Indexklötze stoßen dürfen, die an den Stützwänden der Befüllvorrichtung vorgesehen sind. Für die Bolzen und die Indexklötze sind jeweils mehrere Befestigungspositionen vorgesehen. Diese zweite Kodierung ist vorzugsweise zusätzlich zu der oben erwähnten ersten Kodierung vorgesehen, und der Schieber auf der Unterseite der Wechselkassette wird nur freigegeben, wenn beide Kodierungen erfüllt sind.
Häufig müssen unterschiedliche Füllmaterialien in unterschiedlichen Mengen in die Rohre eines Rohrbündelreaktors eingefüllt werden. Die Wechselkassetten sind daher vorzugsweise so ausgebildet, dass ihr Volumen veränderbar ist. Die Wechselkassette besteht dazu aus einem unteren, festen Kassettenelement und einem oberen, beweglichen Kassettenelement, wobei das obere Kassettenelement innerhalb des unteren Kassettenelements angeordnet ist und diesem gegenüber teleskopisch verschiebbar ist. Die Verschiebung kann durch Gewindestangen und Führungsstifte an den Schmalseiten der Wechselkassette erfolgen.
Vorzugsweise sind die Dosierkammern in der Befüllvorrichtung jeweils in zwei Abschnitte unterteilt. Der erste Abschnitt ist eine sich über den größten Teil der Befüllvorrichtung erstreckende, im Wesentlichen waagerechte Förderrinne, die am vorderen Ende in ein senkrechtes, erstes Fallrohr mündet. Aus dem Fallrohr fällt das Füllmaterial in den zweiten Abschnitt, der aus einer zunächst unter einem Winkel von etwa 45° abfallenden und dann nur noch unter einem Winkel von etwa 10° abfallenden Rutsche besteht, die schließlich in die Zuführeinrichtungen münden, die ebenfalls senkrecht stehende, zweite Fallrohre sind. Die Rutsche liegt dementsprechend tiefer als die erste Rinne. Die Förderrinne und die Rutsche sind vorzugsweise jeweils mit eigenen Vibrationseinrichtungen versehen, deren Vibrationsfrequenz jeweils stufenlos einstellbar ist. Dadurch kann man die Rutsche mit höherer Frequenz vibrieren lassen, wodurch der Austrag des Füllmaterials begünstigt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 das an einem Rohrbündelreaktor installierte Beschickungssystem;
2 die Lifteinrichtung mit einer ersten Ausführungsform des angedockten Transportwagens;
3 den Transportwagen von 2, der die Wechselkassette trägt und etwas von der Andockstation am unteren Ende der Lifteinrichtung abgezogen ist;
4 die Befüllvorrichtung, die auf dem oberen Reaktorboden steht und in geringem Abstand davon eine zweite Ausführungsform des Transportwagens mit der Wechselkassette;
5 eine Darstellung ähnlich der von 4, wobei die Wechselkassette weggelassen ist, sodass die Tragplatte mit den Durchbrechungen sichtbar ist, die mit den Dosierkammern in Fluchtung bringbar sind;
6 die Befüllvorrichtung mit angedocktem Transportwagen, der die Wechselkassette trägt,
7 Details des dritten Andockmechanismus zwischen Wechselkassette und Befüllvorrichtung;
8 die Mittel zur Einstellung des Füllvolumens der Wechselkassette in einer Teil-Schnittdarstellung;
9 die Befüllvorrichtung mit ausgesetzter Wechselkassette in einer Teil-Schnittdarstellung und
10 die Unterseite der Befüllvorrichtung mit angedocktem Transportwagen.
Das Beschickungssystem 10 enthält mehrere Komponenten, nämlich eine Lifteinrichtung 20, einen Transportwagen 50, eine Wechselkassette 70, die mittels der Lifteinrichtung 20 und des Transportwagens 50 transportiert wird, und eine Befüllvorrichtung 90, auf die die Wechselkassette 70 aufgesetzt wird und die die körnigen Feststoffe gleichzeitig in mehrere Rohre des Rohrbündelreaktors einfüllt. Das Beschickungssystem 10 ist in 1 installiert auf dem oberen Reaktorboden dargestellt, wobei von dem Reaktorboden nur zwei Abdeckplatten 12 und nur ein Teil des Reaktordeckels 14 mit einem Mannloch 16 dargestellt sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass der Reaktordeckel 14 angeschweißt ist, sodass die Beschickung und Befüllung der Reaktorrohre über das Mannloch 16 erfolgen muss.
Die Lifteinrichtung 20 weist eine vertikale Schiene 22 auf, die auf einem Stützfuß steht, der aus einem längeren Querbalken 24 und zwei kürzeren Längsbalken 26 zusammengesetzt ist. Die Schiene 22 ist in der Mitte des Querbalkens 24 aufgesetzt. Mittels Streben 27 ist die Liftschiene gegen den Rand des Mannlochs 16 abgestützt. Auf der Schiene 22 ist ein Schlitten 28 geführt, an dem eine Traggabel 30 befestigt ist. Die Traggabel 30 besteht aus einer am Schlitten befestigten Querplatte 32 und davon rechtwinklig abstehenden, horizontalen Fingern 34. Die Oberseite der Finger 34 ist an beiden Enden etwas nach oben gezogen, sodass sich dazwischen eine breite Vertiefung ergibt, in der eine aufgesetzte Wechselkassette 70 gehalten wird. An den beiden Enden der Querplatte 32 stehen Haltedaumen 36 vor, die zwischen sich die Wechselkassette 70 halten, sodass sich diese auch nicht entlang der Querplatte 32 verschieben kann. Der Schlitten 28 mit der an ihm befestigten Traggabel 30 wird mittels Pressluft entlang der Schiene 22 nach oben gefahren. Dort setzt ein erster Operator von Hand die volle Wechselkassette 70 auf der Traggabel 30 ab. Der erste Operator drückt dann einen ersten Taster 38, der am oberen Ende der Schiene 22 an einem oberen Schaltkasten 37 angeordnet ist, und signalisiert dadurch, dass die Traggabel 30 mit der aufgesetzten Wechselkassette 70 für den Transport nach unten bereit ist. Durch Betätigen des ersten Tasters 38 wird ein zweiter Taster 40 freigegeben, der sich am unteren Ende der Schiene 22 an einem unteren Schaltkasten 39 befindet. Der dort stehende zweite Operator löst die Abwärtsfahrt der Traggabel 30 dann durch Drücken des zweiten Tasters 40 aus.
Der Pressluftantrieb des Schlittens 28 der Lifteinrichtung 20 ist ein direkt angetriebenes System, bei dem der Schlitten 28 mit einer nicht dargestellten Gliederkette verbunden ist. Zur Aufwärtsbewegung wird der Schlitten mit ca. 5 bar Pressluft beaufschlagt, wobei die Fördergeschwindigkeit mittels eines Entlüftungsventils, das sich im oberen Schaltkasten 37 befindet, stufenlos eingestellt werden. Die Abwärts-Geschwindigkeit des Schlittens 28 zum Einbringen der Wechselkassette 70 wird durch ein weiteres Entlüftungsventil stufenlos geregelt, das sich im unteren Schaltkasten 39 befindet und durch einen Handhebel 42 eingestellt wird. Der Pressluftantrieb einschließlich der Schiene 22 und des Schlittens 28 sind im Handel erhältlich.
Am unteren Ende der Schiene 22 befindet sich eine Andockstation 44 mit einem ersten Andockmechanismus. Bevor der zweite Operator den zweiten Taster 40 betätigt, schiebt er den Transportwagen 50 an das untere Ende der Schiene 22 in die Andockstation 44, sodass der Transportwagen 50 die von oben kommende Wechselkassette 70 aufnehmen kann (2). Der Transportwagen 50 hat einen rechteckigen Rahmen 52, der auf einer Seite vollständig offen ist. Der Transportwagen 50 fährt auf drei Doppel-Lenkrollen 54. Zwei der Lenkrollen 54 sind an den freien Enden der kurzen Seiten des Rahmens 52 angeordnet und die dritte Lenkrolle 54 ist in der Mitte der geschlossenen langen Seite des Rahmens 52 an der Unterseite eines horizontal abstehenden Stummels 56 angeordnet, wobei der Stummel 56 in einem Handgriff 58 verlängert ist, mit dem der Transportwagen 50 von Hand geführt werden kann. Zwei Tragarme 60 erstrecken sich von der längeren geschlossenen Seite des Rahmens 52 aus. Sie verlaufen parallel zu den kurzen Seiten des Rahmens 52 und sind diesen gegenüber nach innen versetzt, und ihre Oberseite liegt über der durch den Rahmen 52 aufgespannten Ebene. Der Abstand zwischen den Tragarmen 60 ist auf die Länge der Wechselkassette 70 abgestimmt, so dass die Tragarme 60 die Wechselkassette 70 zwischen sich aufnehmen und halten können.
Mittels des ersten Andockmechanismus wird eine genaue Positionierung des Transportwagens 50 in der Andockstation 44 am Fuß der Lifteinrichtung 20 sichergestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 weist der erste Andockmechanismus auf Seiten der Andockstation seitlich und etwas oberhalb der Querbalken 24 des Stützfußes jeweils einen Führungsstab 46 auf und auf Seiten des Transportwagens 50 am vorderen freien Ende der kurzen Seiten des Rahmens 52 des Transportwagens 50 kleine walzenförmige Rollen 62. Die Rollen 62 rollen auf den Führungsstäben 46 ab, wenn der Transportwagen 50 in die Andockstation am Fuß der Lifteinrichtung 20 geschoben wird. Am Ende der Führungsstäbe 46 sind Kuhlen 48 ausgenommen, in die die Rollen 62 einfallen, so dass der Transportwagen 50 in der Andockstation der Lifteinrichtung 20 einrastet. Der Abstand der Außenseiten der Führungsstäbe 46 ist außerdem auf die Abmessung der Öffnung der freien Längsseite des Rahmens 52 des Transportwagens 50 abgestimmt, sodass der Transportwagen 50 auch in Querrichtung in der Andockstation 44 positioniert wird. Um das Einschieben des Transportwagens 50 in die Andockstation 44 zu erleichtern, sind die Außenseiten der Führungen 46 abgeschrägt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 bis 7 hat der Transportwagen 50 keine Rollen 62. Der erste Andockmechanismus besteht lediglich aus seitlichen Führungsflächen 64 des Transportwagens 50, die entlang der Querbalken 24 geführt werden. Der Transportwagen 50 wird so weit in die Andockstation der Lifteinrichtung 20 hinein gefahren, bis die freien Enden der kurzen Seiten des Rahmens 52 an dem Querbalken 24 des Stützfußes anstoßen.
Bei der in den 1 bis 3 gezeigten ersten Ausführungsform des Transportwagens 50 wird die Wechselkassette 70 nur von den Tragarmen 60 gehalten. Bei der in den 4 bis 6 gezeigten zweiten Ausführungsform befindet sich zwischen den Tragarmen 60 eine Tragplatte 66, die zusammen mit den Tragarmen 60 die Wechselkassette 70 in dem Transportwagen 50 abstützt. Die Tragplatte 66 hat parallel liegende längliche Durchbrechungen 68.
Wenn der Transportwagen 50 in der Andockstation 44 am unteren Ende der Lifteinrichtung 20 in Position gebracht ist, drückt der zweite Operator, wie bereits erwähnt, den zweiten Taster 40, wodurch die Traggabel 30 nach unten fährt und die Wechselkassette 70 auf dem Transportwagen 50 absetzt, wo sie mittels eines zweiten Andockmechanismus gehalten und exakt positioniert wird. Der zweite Operator zieht dann den Transportwagen 50 mit der Wechselkassette 70 von der Andockstation weg (3 und 4) und schiebt ihn zur Befüllvorrichtung 90, wobei er den Handgriff 58 ergreift.
Der zweite Andockmechanismus besteht aus jeweils zwei Bolzen 100, die von jeder der beiden gegenüberliegenden Schmalseiten der Wechselkassette 70 waagrecht nach außen abstehen. Diese Bolzen 100 kommen in Kerben 102 zu liegen, die in der Oberseite der Tragarme 60 des Transportwagens 50 eingeschnitten sind. Die Lifteinrichtung 20 setzt die Wechselkassette 70 genau auf dem Transportwagen 50 ab, so dass die Bolzen 100 in den Kerben 102 zu liegen kommen. Der zweite Andockmechanismus verbindet die Wechselkassette 70 ausreichend sicher mit dem Transportwagen 50, so dass beide als Einheit zur Befüllvorrichtung 90 gefahren werden können.
Wie im Einzelnen in DE 10 2005 013 845 A1 beschrieben, enthält die Befüllvorrichtung 90 in einem Rahmen 92 eine Mehrzahl länglicher, parallel nebeneinander angeordneter Dosierkammern 94 mit einem geneigten Boden 96. Die Dosierkammern 94 laufen in Zuführeinrichtungen 98 aus, bei denen es sich um kurze Rohrstücke handelt, die in demselben Raster wie die Reaktorrohre angeordnet sind. Zum Beschicken der Reaktorrohre werden die Zuführeinrichtungen 98 mit der entsprechenden Anzahl von Reaktorrohren in Fluchtung gebracht, sodass mehrere Reaktorrohre gleichzeitig beschickt werden können.
Der Transportwagen 50 mit der angedockten Wechselkassette 70 wird von Hand zur Befüllvorrichtung 90 gezogen oder geschoben. Der Transportwagen 50 wird mit der freien Seite voraus an die Befüllvorrichtung 90 herangefahren, sodass sich die Wechselkassette 70 über den Dosierkammern 94 befindet. Die Wechselkassette 70 weist eine Anzahl Vorkammern 72 auf, deren Anzahl und Anordnungsmuster der bzw. dem der Dosierkammern 94 entspricht. Mittels eines dritten Andockmechanismus wird die Wechselkassette 70 so auf der Befüllvorrichtung 90 ausgerichtet, dass die Vorkammern 72 mit den Dosierkammern 94 fluchten. Die Durchbrechungen 68 in der Tragplatte 66 des Transportwagens 50, die bei der zweiten Ausführungsform des Transportwagens 50 vorhanden ist, fluchten ebenfalls mit den Austragsöffnungen der Vorkammern 72.
Die seitlich von der Wechselkassette 70 abstehenden Bolzen 100 sind auch Teil des dritten Andockmechanismus. Auf Seiten der Befüllvorrichtung 90 besteht der dritte Andockmechanismus ebenfalls jeweils aus zwei Kerben 104 in zwei gegenüberliegenden, hochgezogenen seitlichen Stützwänden 106 der Befüllvorrichtung 90. Das Ende der Stützwände 106, an das der Transportwagen 50 herangefahren wird, weist eine Abschrägung 108 auf. Wenn der Transportwagen 50 mit der aufgesetzten Wechselkassette 70 an die Befüllvorrichtung 90 herangefahren wird, so gleiten die Bolzen 100 an der Abschrägung 108 auf und fallen dann in die Kerben 104 der Befüllvorrichtung 90. Unterhalb jeder der vier Kerben 104 befindet sich ein Indikationsschalter 110. Die Bolzen 100 erreichen die Indikationsschalter 110 nicht. An den Enden der Bolzen 100 können jedoch walzenförmige Köpfe 112 aufgesetzt werden, die die Indikationsschalter 110 dann betätigen. Bei vier Bolzen 100 bestehen 2⁴ = 16 Möglichkeiten der Markierung oder Kennzeichnung der Wechselkassetten 70. Beim Andocken der Wechselkassette 70 wird von den Indikationsschaltern 110 dann ein entsprechendes der 16 Signalmuster erzeugt. Die Befüllvorrichtung 90 enthält eine Steuerung, der das Signalmuster der Indikationsschalter 110 zugeführt wird. Die Steuerung enthält ferner als Wähleinrichtung einen in mehrere Positionen verschwenkbaren Hebel 114, wobei jede Position einem anderen Füllmaterial in der Wechselkassette 70 entspricht. Die durch die Anbringung der walzenförmigen Köpfe 112 erzeugte Kodierung in Form eines Signalmusters kann dadurch mit dem durch den Hebel 114 vorgewählten Füllmaterial verglichen werden. Mittels der Kodierung kann verhindert werden, dass das falsche Füllmaterial in die Befüllvorrichtung 90 gefüllt wird.
Am Boden der Wechselkassette 70 ist ein Schieber 74 vorgesehen, der alle Vorkammern 72 nach unten abschließt. Der Schieber 74 weist an den gegenüberliegenden Schmalseiten erste Führungselemente 116 auf, die mit zweiten Führungselementen 118 zusammenwirken, die seitlich an der Wechselkassette 70 vorgesehen sind. An den ersten Führungselementen 116 sind Handgriffe angebracht, mittels denen der Schieber 74 bewegt werden kann, so dass die Unterseite der Wechselkassette 70 frei ist und das in den Vorkammern 72 enthaltene Füllmaterial in die Dosierkammern 94 der Befüllvorrichtung 90 entladen wird.
Wenn die Wechselkassette 70 auf die Befüllvorrichtung 90 aufgesetzt wird, so taucht ein Verriegelungsbolzen 122, der von der Befüllvorrichtung 90 nach oben vorsteht, in eine entsprechende Aussparung 124 im schmalseitigen Randbereich des Schiebers 74 ein und sperrt diesen zunächst. Die Steuerung der Befüllvorrichtung 90 zieht den Verriegelungsbolzen 122 nach unten zurück, wenn das Signalmuster der Indikationsschalter 110 ausgewertet worden ist und festgestellt wurde, dass das Signalmuster dem vorgewählten Füllmaterial entspricht. Auf diese Weise wird durch die Kodierung verhindert, dass falsches Füllmaterial in die Befüllvorrichtung 90 gelangt.
Wie man in 7 ferner erkennt, ist an dem ersten Führungselement 116 ein nach außen abstehender Indexbolzen 126 eingeschraubt. Nach dem Aufsetzen der Wechselkassette 70 auf die Befüllvorrichtung 90 befindet sich der Indexbolzen 126 auf der gleichen Höhe wie ein Indexklotz 128, der an der Seitenwand der Befüllvorrichtung 90 befestigt ist, so dass der Schieber 74 nicht herausgezogen werden kann. Für den Indexklotz 128 ist eine auch zweite, tiefer liegende Anschraubposition vorgesehen. Um den Schieber 74 öffnen zu können, müsste der Indexklotz 128 daher in der zweiten, tiefer liegenden Position angeschraubt werden. Mittels des Indexbolzens 126 und des Indexklotzes 128 können zwei Systeme getrennt werden und kann sichergestellt werden, dass die Wechselkassette 70 des einen Systems nicht auf die Befüllvorrichtung 90 des anderen Systems aufgesetzt und entladen werden kann. Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel passt die Wechselkassette 70 also nicht zu der Befüllvorrichtung 90.
Wenn die durch die passende Anordnung der walzenförmigen Köpfe 112 erzeugte Kodierung mit der Einstellung des Wählhebels 104 übereinstimmt und der Indexklotz 128 so angeordnet ist, dass er nicht mit dem Indexbolzen 126 kollidiert, so kann der Schieber 74 der aufgesetzten Wechselkassette 70 herausgezogen werden, sodass sich der Inhalt der Vorkammern 72 in die Dosierkammern 94 entlädt und auf diese Weise die Befüllvorrichtung 90 mit dem Inhalt der Wechselkassette 70 befüllt wird.
Während die Breite der Vorkammern 72 im Wesentlichen der der Dosierkammern 94 entspricht und weitgehend durch das Rastermaß vorgegeben ist, kann die Länge der Vorkammern 72 gleich der Länge der Dosierkammern 94 oder kürzer sein. Durch die Länge der Vorkammern 72 kann deren Füllvolumen eingestellt werden und damit das in die Reaktorrohre eingefüllte Volumen des Füllmaterials. Wie man in 6 erkennt, haben in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Vorkammern 72 nur etwa die halbe Länge der Dosierkammern 94.
Die verschiedenen Füllmaterialien müssen im Allgemeinen in unterschiedlichen Mengen in die Reaktoren eingefüllt werden. Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Füllvolumen der Wechselkassette 70 daher veränderbar. Die Wechselkassette 70 weist dazu ein unteres, festes Kassettenelement 76 auf, in dem ein oberes, bewegliches Kassettenelement 78 teleskopisch verschiebbar angeordnet ist. An dem unteren Kassettenelement 76 sind dazu vertikale Führungsstifte 80 an den Schmalseiten befestigt, entlang denen das obere Kassettenelement 78 bewegbar ist. Parallel zu den Führungsstiften ist eine Gewindestange 82 befestigt, auf der die Position des oberen Kassettenelements 78 mittels zweier Muttern 82 einstellbar und fixierbar ist.
Wie man in der Schnittdarstellung von 9 erkennt, sind die Dosierkammern 94 in zwei Abschnitte unterteilt. Der erste Abschnitt ist eine sich über den größten Teil der Befüllvorrichtung 90 erstreckende, im Wesentlichen waagrechte Förderrinne 130, die am vorderen Ende in ein senkrechtes Fallrohr 132 mündet. Das Fallrohr 132 befindet sich über dem hinteren Ende einer Förderrutsche 134, die zunächst unter einem Winkel von etwa 45° abfällt und dann ein längeres, flaches Stück aufweist, das unter einem Winkel von etwa 10° abfällt und schließlich in die Zuführeinrichtung mündet, die wiederum aus einem vertikal angeordneten Fallrohr besteht.
Eine Mehrzahl der Förderrinnen 130 ist nebeneinander in einem Materialblock ausgebildet. An der Unterseite der Förderrinnen 130 liegt eine erste Rüttelplatte 136 an, die mit einem ersten Vibrator verbunden ist. Die Förderrinnen 130 sind elastisch gelagert, so dass sie durch den ersten Vibrator 138 über die erste Rüttelplatte 136 in Schwingung versetzt werden können.
Die Förderrutschen 134 sind ebenfalls aus einem gemeinsamen Materialblock herausgearbeitet und elastisch gelagert. Gegen ihr rückwärtiges Ende liegt eine Rüttelschiene 140 an, die mit einem zweiten Vibrator 142 verbunden ist. Die Schwingungsfrequenz der beiden Vibratoren 138, 142 sind getrennt einstellbar. Die Schwingungsfrequenz des zweiten Vibrators 142 wird im Allgemeinen höher gewählt als die des ersten Vibrators 138, um einen Aufstau des Füllmaterials zu verhindern und einen möglichst gleichmäßigen Austrag zu erzielen.
Auf der Unterseite hat die Befüllvorrichtung 90 stehen Rastzapfen 144 vor (10), die in einer dem Lochmuster der Bodenplatten 12 entsprechenden Position zu den Zuführeinrichtungen angeordnet sind, sodass die Rohrstücke der Zuführeinrichtung 98 mit den zu befüllenden Rohren fluchten, wenn sich die Rastzapfen im Eingriff mit Öffnungen von Rohren des Reaktors befinden.
Nachdem der Inhalt der Wechselkassette 70 in die Befüllvorrichtung 90 und von dort in die Reaktorrohre übertragen worden ist, löst der Operator den dritten Andockmechanismus und trennt dadurch den Transportwagen 50 und die Wechselkassette 70 von der Befüllvorrichtung 90 und fährt mittels des Transportwagen 50 die Wechselkassette 70 wieder zurück zur Andockstation 44. Dort dockt er den Transportwagen 50 mittels des ersten Andockmechanismus wieder an. Die Traggabel 30 befindet sich noch in ihrer Position in der Andockstation 44 und übernimmt dann beim Aufwärtsfahren die Wechselkassette 70 vom Transportwagen 50, wobei der zweite Andockmechanismus gelöst wird.
Bei der Ausführungsform des Transportwagens 50 gemäß den 1 bis 3 kann der Transportwagen auch von der Wechselkassette 70 und der Befüllvorrichtung 90 getrennt werden, bevor oder während das Füllmaterial mittels der Befüllvorrichtung 90 in die Reaktorrohre gefüllt wird. Bei der Ausführungsform des Transportwagens gemäß den 4 bis 6, bei dieser eine Tragplatte 66 aufweist, muss der Transportwagen 50 während des Einfüllens des Füllmaterials in die Reaktorrohre mit der Wechselkassette 70 verbunden bleiben, da die Abmessungen der Wechselkassette 70 und der Befüllvorrichtung 90 so gewählt sind, dass zwischen ihnen die Tragplatte 66 des Transportwagens 50 Platz findet.
Natürlich muss die Traggabel 30 nicht in der Andockstation bleiben, nachdem eine volle Wechselkassette 70 entnommen wurde und während sie mittels des Transportwagens 50 zur Befüllvorrichtung 90 gefahren und dort entleert wird. Vielmehr kann in der Zwischenzeit die Traggabel 30 leer nach oben fahren oder kann mittels der Lifteinrichtung 20 eine andere leere Wechselkassette 70 nach oben oder eine volle nach unten befördert werden. In jedem Fall sorgt der Operator jedoch dafür, dass sich die leere Traggabel 30 in der Andockstation 44 befindet, bevor er den Transportwagen 50 mit der leeren Wechselkassette 70 dort andockt.
Die Befüllvorrichtung 90 weist eine nicht weiter dargestellte Stromversorgung auf, z. B. einen Akkumulator, der die Steuerung und die Vibratoren 138, 142 mit Energie versorgt.

10: Beschickungssystem
12: Abdeckplatten
14: Reaktordeckel
16: Mannloch
20: Lifteinrichtung
22: Schiene
24: Querbalken
26: Längsbalken
27: Streben
28: Schlitten
30: Traggabel
32: Querplatte
34: Finger
36: Haltedaumen
37: oberer Schaltkasten
38: erster Taster
39: unterer Schaltkasten
40: zweiter Taster
42: Handhebel
44: erste Andockstation
46: Führungsstab
48: Kuhle
50: Transportwagen
52: Rahmen
54: Lenkrollen
56: Stummel
58: Handgriff
60: Tragarme
62: Rollen
64: Führungsflächen
66: Tragplatte
68: Durchbrechungen
70: Wechselkassette
72: Vorkammer
74: Schieber
76: festes Kassettenelement
78: bewegtes Kassettenelement
80: Führungsstifte
82: Gewindestange
84: Mutter
90: Befüllvorrichtung
92: Rahmen
94: Dosierkammern
96: Boden
98: Zuführeinrichtungen
100: Bolzen
102: Kerben
104: Kerben
106: Stützwände
108: Abschrägung
110: Indikationsschalter
112: Köpfe
114: Wählhebel
116: erste Führungselemente
118: zweite Führungselemente
120: Handgriffe
122: Verriegelungsbolzen
124: Aussparung
126: Indexbolzen
128: Indexklotz
130: Förderrinnen
132: Fallrohr
134: Förderrutsche
136: Rüttelplatte
138: erster Vibrator
140: Rüttelschiene
142: zweiter Vibrator
144: Rastzapfen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004023249 A1 [0003, 0004]
- DE 102005013845 A1 [0013, 0037]

Claims

Beschickungssystem (10) für Rohrbündelreaktoren, mit einer Befüllvorrichtung (90), die eine Mehrzahl von Dosierkammern (94) aufweist, die jeweils in eine Zuführeinrichtung (98) auslaufen, mit einer Wechselkassette (70), die auf die Befüllvorrichtung (90) aufsetzbar ist und eine Mehrzahl von Vorkammern (72) aufweist, die in Fluidverbindung mit den Dosierkammern (94) der Befüllvorrichtung (90) bringbar sind, wenn die Wechselkassette (70) auf die Befüllvorrichtung (90) aufgesetzt wird, gekennzeichnet durch einen Transportwagen (50), der die Wechselkassette (70) aufnehmen, verfahren und auf die Befüllvorrichtung (90) aufsetzen kann.
Beschickungssystem (10) nach Anspruch 1, mit einer Lifteinrichtung (20) zum Transport der Wechselkassette (70).
Beschickungssystem (10) nach Anspruch 2, mit einem ersten und zweiten Taster (38, 40) am unteren bzw. oberen Ende der Lifteinrichtung (20), wobei der erste Taster (38) am oberen Ende der Lifteinrichtung (20), nur bei Förderbereitschaft betätigbar ist, und durch Betätigen des ersten Tasters (38) die Funktion des zweiten Tasters (40) freigegeben wird, durch den die Lifteinrichtung (20) in Betrieb gesetzt wird.
Beschickungssystem (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Lifteinrichtung (20) mit Pressluft betrieben wird und die Geschwindigkeit der Lifteinrichtung (20) über ein Drosselventil stufenlos regelbar ist.
Beschickungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorkammern (72) der Wechselkassette (70) aus einem ersten und zweiten Kassettenelement (76, 78) gebildet sind, die teleskopisch gegeneinander verschiebbar sind.
Beschickungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dosierkammern (94) in zwei Abschnitte unterteilt sind, der erste Abschnitt eine sich über den größten Teil der Befüllvorrichtung (90) erstreckende, im Wesentlichen waagrechte Förderrinne (130) ist und der zweite Teil eine Förderrutsche (134) ist, die in eine Zuführeinrichtung (98) mündet.
Beschickungssystem (10) nach Anspruch 6, wobei die beiden Teile der Dosierkammern (94) mit Vibrationen beaufschlagbar sind und die Vibrationsfrequenzen der beiden Teile getrennt einstellbar sind.