DE2139254A1 - Verfahren und Anordnung zum Koppeln oder Entkoppeln mindestens zweier Rohrenden unter Berücksichtigung jederzeitiger Gasdichtheit - Google Patents

Description

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Patentanwalts Dipl.-!ng. Richard Möiler-Börner

Djpl.-lng. Hans-Heiarich Wey Berlin-Dahlem, Podbielskiallea 68

Berlin, den 2. August 1971

EUROPAEISCHE ATOMGEMEINSCHAFT (EURATOM)

Patentanmeldung

Verfahren und Anordnung zum Koppeln oder Entkoppeln, mindestens zweier Rohrenden unter Berücksichtigung jederzeitiger Gasdichtheit

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zun Koppeln oder Entkoppeln von Rohren und auf eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In vielen Anwendungsfällen, insbesondere wenn giftige oder radioaktive Stoffe in den Rohren zirkulieren, lassen sich die üblichen Armaturen zuu Verbinden oder Trennen zweier Rohrenden nicht verwenden, da rait derartigen Armaturen die Gefahr besteht, daß Teile

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des Rohrinhalts, insbesondere beim Entkoppeln, in die Umgebung austreten. Man hat deshalb für derartige Betriebsfälle Verfahren entwickelt, bei denen zum Entkoppeln das Rohr im Koppelbereich flachgequetscht wird, worauf das Rohr im Bereich der Quetschung zerschnitten wird.

Dieses Verfahren weist in der Praxis die Nachteile auf, daß die Gasdichtheit vor dem Zerschneiden nicht mit Sicherheit festgestellt werden kann, daß wegen der großen Deformation keine Wiederverwendung und kein Wiederankoppeln möglich ist und daß sich das Verfahren nur schwer in heißen Zellen mit fernbetätigten Werkzeugen durchführen läßt« Durch das erfindungsgenäße Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Anordnung werden diese Nachteile vermieden.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß in einen der Rohrenden ein Sperrnaterial zur Verfügung steht, das bei Betriebstemperatur fest ist und mit Hilfe einer Heizvorrichtung verflüssigt wird, so daß es auf Grund der Schwerkraft von einem Reservoir in den Koppelbereich fließt bzw. aus diesen in ein Reservoir abfließt, und schließlich wieder erstarrt, wobei das Koppeln bzw. Entkoppaln selbst mit an sich bekannten Mitteln erfolgt, während Sperrmaterial sich im Koppelbereich befindet.

Unter Betriebstemperatur sei hier die Temperatur verstanden, auf der sich das in dem Rohr normalerweise zirkulierende Betriebsmittel befindet.

Die Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die den Koppelbereich umfassende Rohrstrecke U-förmig gebogen ist, daß in der Verlängerung eines Rohrschenkels mindestens ein blindes, als Reservoir wirkendes Rohrstück liegt,

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welches vor den Entkopplungs- bzw. nach den Kopplungsvorgang das Sperruaterial enthält, daß mindestens eine Heizvorrichtung vorgesehen ist, die von außen auf das Sperrmaterial einwirkt und daß an sich bekannte Kopplungs- oder Entkopplungsmittel verwendet werden, wie z.B. Schnapp-, Bajonett-, Schraub- oder Schweißkopplung .

Es ist günstig, ein solches Sperrraaterial zu verwenden, das sich beim Erstarren leicht ausdehnt. Hierfür kommen beispielsweise Wisnut-Legierungen in Frage. Aber auch Gallium-, Gernaniun- oder Antimon-Verbindungen sind in Betracht-zu ziehen.

In Weiterbildung der erfindungsgeraäßen Anordnung besteht das ™

Sperrraaterial aus mindestens zwei Komponenten mit unterschiedlichem Schmelzpunkt, so daß nacheinander mehrere Rohrverzweigungen nach Wunsch blockiert werden können.

Durch die Erfindung wird also im wesentlichen die Rohrstrecke mit Hilfe eines verflüssigbaren Materials gefüllt, wodurch der giftige Stoff, der normalerweise in dem Rohr zirkuliert, aus diesem Bereich verdrängt wird und wodurch gleichzeitig bein Entkoppeln ein Austreten dieser giftigen Stoffe sicher verhindert wird. Für die Verschiebung dieses Materials aus dem Reservoir in die Kopplungsstrecke bzw. von dort zurück braucht man keine Rohrdurchdringungen wie Schieber, sondern nur eine von außen auf die λ Rohrwandung wirkende Heizvorrichtung. Weiter ist zu erwähnen, daß im Gegensatz zu den bekannten <^ietschverfahren hier die Rohrwandung nicht verforr.it wird, so daß ein einmal abgetrenntes Rohrende jederzeit wieder an ein anderes Rohr unter Aufrechterhaltung der Gasdichtheit angeschlossen werden kann.

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Nachfolgend wird die Erfindung im Detail mit Hilfe der Figuren 1 --k erläutert, von denen

Figur 1 eine erfindungsgemäße Anordnung in mehreren-Betriebs-• phasen,

Figur 2 - Figur k verschiedene erfindungsgemäße Varianten in schematischer Darstellung zeigen.

Figur 1 a zeigt eine Rohrstrecke 1, durch die ein giftiges oder radioaktives Betriebsmittel 2 fließt. Dieses Mittel kann flüssig oder gasförmig sein. Die Kopplungs- oder Entkopplungsstelle 3 ist hier nur schematisch angedeutet, da die Erfindung sich mit einer Vielzahl bekannter Kopplungstechniken verbinden läßt: Es seien hier nur Flansche, Schraub- und Steckverbindungen oder eine Schweißnaht erwähnt. Diese Kopplungsstelle 3 befindet sich im Zentrum einer U-förmig gebogenen Strecke k des Rohres 1. Der in der Figur linke Schenkel des U-Rohres ist nach oben über den horizontal gedachten Ausfluß des Betriebsmittels 2 hinaus verlängert um ein oben geschlossenes blindes Rohrstück 5» welches mit einem festen Sperrmaterial gefüllt ist. In der Betriebsphase, die in Figur 1 dargestellt ist, kann das Betriebsmittel 2 also frei den Koppelbereich durchströmen.

Will nan die Rohrstrecke an der Koppelstelle 3 auftrennen, dann läßt man zuerst, wie in Figur 1 b zu ersehen ist, eine Heizquelle (der Wärmefluß ist durch Pfeile 6 angedeutet), das im Rohrstück befindliche Sperrmaterial schmelzen. Es fließt oder tropft dann in den zentralen Bereich des U-förmigen Rohrstücks, in dem auch die Koppelstelle 3 liegt. Die Menge Sperrmaterial, die in dem als Reservoir wirkenden Rohrstück 5 bereitgestellt wird, ist so bemessen, daß sich der zentrale Bereich des U-Rohres ganz damit ausfüllt. Dieser Endzustand ist in Figur 1 c dargestellt. Mangels

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weiterer Heizung erstarrt das Sperrmaterial nunmehr wieder und bildet so eine solide Barriere gegen das Strömungsnittel. Nun kann, wie in Figur 1 d zu ersehen ist, das U-Rohr an der Koppelstelle getrennt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß das giftige oder radioaktive Betriebsmittel hierbei an der Koppelstelle austritt.

Will man das in der Figur rechtsliegende Rohrstück wieder an ein anderes Rohrstück ankoppeln, dann muß das letztere ein Reservoir für das Sperrniaterial aufweisen, welches vorerst leer ist und nach unten weist, so daß der in dem rechten Rohrstück liegende Stopfen Sperrmaterials bei Aufheizung aus dem Strb'mungsweg in dieses Reservoir abfließen kann.

Figur 2. zeigt eine solche Konfiguration in der Betriebsphase nach dem Ankoppeln und zu Beginn des Heizens. Das Reservoir 5¹ liegt hier also in der Verlängerung eines Ü-Rohrschenkels nach unten. Geheizt wird hier nicht das Reservoir wie in Figur I₁ sondern der zentrale Bereich des U-Rohres (Heizungspfeile 6)»

In ^ig_ur_3 ist eine Anordnung dargestellt, die es erlaubt, ein Rohrstück gasdicht zuerst an ein anderes anzukoppeln und später wieder ebenso gasdicht von diesem zu trennen. Hierzu besitzt das in der Figur rechtsliegende Rohrende einen Stopfen Sperrma⁴-.erials, wie er beispielsweise durch die Verfahrensschritte, die in Fi- f

gur 1 dargestellt sind, entstanden sein kann. Dieses Rohrende wird an der Koppelstelle 3 rait einem solchen Anschlußrohr verbunden, daß sich wieder insgesamt die U-Form ergibt. Der linke Schenkel dieses U-Rohres weist hier zwei Reservoire auf, die in der oberen und unteren Verlängerung des Schenkels liegen. Das .untere, ursprünglich leere Reservoir 5' dient dem Zweck des in Figur 2 ebenso bezeichneten Reservoirs, nämlich der späteren

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Aufnahme des Sperrmaterials, welches sich noch als Stopfen in rechten Rohrende befindet. Das obere, ursprünglich gefüllte Reservoir 5 erfüllt denselben Zweck wie das gleichbezeichnete Reservoir gemäß Figur 1. Sein Inhalt wird erst dann in den U-Bereich gegossen, wenn das Rohr wieder aufgetrennt werden soll. Vorteilhafterweise wird für das Sperrnaterial in den Reservoir ein höherer Schmelzpunkt als für das Sperraattrial in dem ursprünglichen Stopfen gewählt, damit nicht versehentlich bereits beim Ankoppeln zusammen mit dem Stopfen in rechten Rohrende auch Sperrmaterial aus dem Reservoir 5 flüssig wird.

Daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur für einfache Rohrverbindungen, sondern auch für Mehrwegverzweigungen geeignet ist, zeigt die in. Figur k dargestellte Anordnung. Hier sind drei Rohrenden 7j 8 und 9 miteinander im Betriebsfall in Verbindung. Dia Rohrenden sind so zueinander geformt, daß der Kopplungsbereich die Form eines W annimmt. Ueber dem mittleren Schenkel des W-Rohres ist ein Reservoir 10 für das Sperrmate-rial vorgesehen, das zwei Materialkomponentai mit unterschiedlichem Schmelzpunkt aufweist. Das Rohrende 9» das zuerst von den beiden anderen abgetrennt werden soll, liegt mit seinem Krümmungsbog&n tiefer als die anderen Rohrenden. Dadurch fließt die Sperrmaterialkomponente 11, deren Schmelzpunkt niedriger liegt, zuerst in diesen Bogen und trennt das Rohrende 9 gasdicht von den beiden anderen ab. Erhöht man dann die Heiztemperatur, so verflüssigt sich auch die Komponente 12 mit dem höheren Schmelzpunkt und flitßt in den anderen Bogen. Zum Wiederankoppeln zweier Rohrenden an ein drittes Rohr muß dieses letztere, wie anhand von Figur 2 oben beschrieben, ein tiefliegendes Reservoir aufweisen, in das die Stopfen abfließen können.

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Die Wahl des Sperroaterials ist zuerst einmal beeinflußt von Verträglichkeit und Stabilität gegenüber dem Betriebsmittel Zudem nuß sein Schmelzpunkt in einem geeigneten Bereich oberhalb der Betriebstemperatur liegen. Weiter ist es wichtig, daß das Material einen positiven Ausdehnungskoeffizienten geeigneter Größe bein Uebergang in den festen Zustand aufweist, damit der Stopfen fest an der Rohrwahdung ansitzt. Schließlich sollte sich auch das Material leicht zerschneiden lassen, was für den Entkopplungsvorgang wichtig ist.

Die Erfindung ist keineswegs auf die dargestellten Ausführungsfornen beschränkt, sondern es handelt sich hier lediglich um Schemata; beispielsweise können die Rohrkrümnungen weniger kantig ausgeprägt sein und das Reservoir kann auch statt eines zylindrischen Blindrohres eine Flaschen- oder Kugelforn aufweisen. Die Erfindung ist auch keineswegs auf einen kreisförmigen Rohrquerschnitt beschränkt, sondern sie läßt sich auch auf jeden anderen Rohrquerschnitt anwenden.

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Claims (2)

Patentansprüche

1.j Verfahren zur. Koppeln oder Entkoppeln mindestens zweier Rohrenden unter Berücksichtigung ^-derzeitiger Gasdichtheit, dadurch gekennzeichnet, daß in einen der Rohrenden ein Sperrnaterial zur Verfügung steht, das bei Betriebstenperatur fest ist und mit Hilfe einer außenliegenden Heizvorrichtung (6) verflüssigt wird, so daß es auf Grund der Schwerkraft von einen Reservoir (5) in den Koppelbereich fließt bzw. aus diesen: in ein Reservoir (5') abfließt, und schließlich wieder erstarrt, wobei das Koppeln und Entkoppeln selbst oit an sich, bekannten Mitteln erfolgt, während sich Sperrnaterial in Koppelbereich befindet.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Koppelbereich umfassende Rührstrecke (l) U-förnig gebogen ist, daß in der Verlängerung eines Rohrschenkels mindestens ein blindes, als Reservoir (5 j 5') wirkendes Rohrstück liegt, welches vor dem Entkopplungs- bzw. nach dein Kopplungsvorgang das Sperrnaterial enthält, daß nindestens eine Heizvorrichtung (6) vorgesehen ist, die von außen auf das Sperrnaterial einwirkt und daß an sich bekannte Kopplungs- oder Entkopplungsnittel verwendet werden (z.B. Schnapp-, Bajonett-, Schraub- oder Schweißkopplung).

Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein solches Sperrnaterial verwendet wird, das sich bein Erstarren ausdehnt.

*:-. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrnaterial eine Wismut-Legierung verwendet wird.

5- Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrniaterial aus uindestens zwei Komponenten (11, 12) nit unterschiedlichen Schmelzpunkt besteht.

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