DE2412029A1

DE2412029A1 - DETACHABLE SEALING SYSTEM FOR PIPES ON STRONG-WALLED PIPE FLOORS

Info

Publication number: DE2412029A1
Application number: DE2412029A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dietz; H Joachim Dipl Ing Furkert; Heinz Dipl Ing Hammer; Manfred Dipl Ing Lasch; Herbert Dipl Ing Matzak; Werner Dipl Ing Rosenkranz
Original assignee: GRIMMA MASCH APP VEB
Current assignee: GRIMMA MASCH APP VEB
Priority date: 1973-06-14
Filing date: 1974-03-13
Publication date: 1975-01-09
Also published as: DD104619A1; CS171012B1

Description

Lösbares Abdichtsystem von Rohren an starkwandigen Rohrböden Die Erfindung betrifft große Hochdruckreaktoren bzw.Detachable sealing system for pipes on thick-walled pipe sheets The invention affects large high-pressure reactors or

Wärmeübertrager, bei denen der drucktragende Rohrboden gegen Korrosion durch einen relativ dünnwandigen korrosionsfesten Rohrboden geschützt wird.Heat exchangers in which the pressure-bearing tube sheet protects against corrosion is protected by a relatively thin-walled, corrosion-resistant tube sheet.

In diesem Rohrboden sind korrosionsfeste Roahdruckrohre, ausgeführt als Field- und U-Rohre, HOit: oa.r Kühlschlangen und dergleichen dicht, druckfest und lösbar unter gebracht. Die HD-Rohre müssen hohen Drücken, sowie aggressiven Medien um die Rohre und hoben Temperaturen standhalten, wobei ständigo Druckpulsationen und Temperaturschwankungen auftreten.In this tube sheet, corrosion-resistant raw pressure tubes are made as field and U-tubes, HOit: oa.r cooling coils and the like tight, pressure-resistant and releasably placed under. The HP pipes must have high pressures as well as aggressive ones Media around the pipes and raised temperatures withstand, with constanto pressure pulsations and temperature fluctuations occur.

Es wurde bereits eine lösbare Befestigung von Rohren in dicken Rohrböden vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die im Rohrboden eingebrachten Bohrungen an der plattierten Seite des Rohrbodens im Bereich der Plattierung als Widerlager ausgebildet sind, Dabei ist am Hochdruckrohr das Gegenstück des Widerlagers als Dichtungsansatz gestaltet. Am aus dem Rohrboden herausragenden Ende der Hochdruckrohre int Gewinde angeordnet, das mit einer Anzugsmutter in Wirkverbindung steht. Das Hochdruckrohr wird im Rohrboden durchgesteckt. Mit der Anzugsmutter werden das Hochdruckrohrende sowie die Dichtung vorgespannt.There has already been a detachable fastening of pipes in thick pipe sheets proposed, which is characterized in that the introduced in the tube sheet Drilled holes on the clad side of the tube sheet in the area of the cladding as Abutments are formed, the counterpart of the abutment is on the high pressure pipe designed as a sealing approach. At the end of the high pressure pipes protruding from the pipe sheet int thread arranged, which is in operative connection with a tightening nut. That The high-pressure pipe is pushed through the pipe base. The high pressure pipe end is secured with the tightening nut and the seal is prestressed.

Diese Lösung hat den Nachteil daß in den Rohrboden Bohrungen eingebracht werden müssen deren Durchmesser größer als der Außendurchmesser der Hochdruckrohre ist.This solution has the disadvantage that bores are made in the tube sheet their diameter must be larger than the outer diameter of the high-pressure pipes is.

Damit wird der Rohrböden festigkeitsmäßig geschwacht.This weakens the tube sheet in terms of strength.

Die Dichtung unterliegt Lastgeschichten (Temperatur-und Druckschwankungen), die auf Grund wiederhol er Plastifizierungen ein dauerndes Dichthalten nicht gewährleisten. Ein erforderliches Nachziehen bzw.The seal is subject to load histories (temperature and pressure fluctuations), which, due to repeated plasticizations, do not guarantee permanent sealing. A necessary retightening or

Auswechseln der Abdichtung ist ohne erheblichen Montageaufwand nicht zu realisieren. defekte Rohre lassen sich bei dieser lösung nur auswechseln, wenn das gesamte Rohrbündel gezogen wrd.Replacing the seal is without significant Assembly effort not to be realized. With this solution, defective pipes can only be replaced when the entire tube bundle is pulled.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Abdichtsystems zwischen Rohr- und Rohrboden; das eine einfache Montage des Rohrbündels ermöglicht bei gleichzeitiger Gewährleistung von Leckageortung und -beseitigung.The purpose of the invention is to create a sealing system between Tube and tube sheets; which allows easy assembly of the tube bundle while at the same time Guarantee of leak location and elimination.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Abdichtkopf und Dichtelemente zweckentsprechend ze gestalten und an zuordnen.The invention is based on the object of the sealing head and sealing elements design and assign ze appropriately.

Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß jedes Hochdruckrohr mit einem Abdichtkopf versehen ist und auf dem drucktragenden ferritischen Rohrboden aufliegt.This is essentially achieved in that each high pressure pipe is provided with a sealing head and on the pressure-bearing ferritic tube sheet rests.

Dabei ist zwischen dem austenitischen Rohrboden und dem Abdichtkopf ein Dichtring begrenzt hydrostatisch vorgespannt angeordnet, Weiterhin ist ein ebenfalls vorgespannter zweiter Dichtring unabhängig wirksam und getrennt vom ersten zwischen den gleichen Bauteilen angeordnet. Zwischen dem ferritischen und dem austenitischen Rohrboden und dem Abdichtkopf befindet sich eine elastische leckanzeigende Abdichtung und zwischen dieser und dem zweiten Dichtring ist eine radiale Kontrollbohrung angeordnet, Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist, daß die Dichtringe aus elastischen, elastisch-plastischen und/oder viskoelastischen Materialien bestehen.It is between the austenitic tube sheet and the sealing head a sealing ring is arranged so as to be hydrostatically pretensioned to a limited extent biased second sealing ring independently effective and separated from the first between the same components arranged. Between the ferritic and the austenitic An elastic, leak-proof seal is located in the tube sheet and the sealing head and between this and the second sealing ring there is a radial control bore, A special feature of the invention is that the sealing rings are made of elastic, elastic-plastic and / or viscoelastic materials.

Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung steht der zweite Dichtring mit einem auf dem Abdichtkopf aufgesciraubten Gewindering in Wirkverbindunga Eine weitere Ausführungsform des Abdichtsystems sieht vor, daß bei Wegfall des Gewinderinges der zweite Dichtring in einer um jeden Abdichtkopf umlaufenden Nut angeordnet ist.In a special embodiment of the invention, the second is Sealing ring with a threaded ring screwed onto the sealing head in operative connectiona Another embodiment of the sealing system provides that when the threaded ring is omitted the second sealing ring is arranged in a groove surrounding each sealing head.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher erlautert werden. Die zugqehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 î Ausschnitt aus dem Abdichtsystem dickwandiger Rohrböden mit dem austenitischen Rohrboden, dem drucktragenden Hochdruckmantel sowie der Hochdruckrohre im austenitischen Rohrboden.The invention is intended below on the basis of two exemplary embodiments to be explained in more detail. The associated drawings show: Fig. 1 î section from the sealing system of thick-walled tube sheets with the austenitic tube sheet, the pressure-bearing high-pressure jacket and the high-pressure pipes in the austenitic tube sheet.

Fig. 2 : Einzelheit X aus Figur 1 in vergrößerter Darstellung. Fig. 2: Detail X from Figure 1 in an enlarged view.

S'ig. 3 : Einzelheit X aus Figur 1 in vergrößerter Darstellung und veranderter Ausführungsart. S'ig. 3: Detail X from Figure 1 in an enlarged view and modified design.

Fig. 4 : Die entsprechend der Rohrteilung auf ein Rohr entfallende Plattenfläche. Fig. 4: The allotted to a pipe according to the pipe division Plate area.

Die Erfindung besteht aus einem den Druckbelastungen entsprechenden ferritischen Rohrboden 1, der durch einen relativ dünnwandigen austenitisehen Rohrboden 2 gegenüber dem aggresiven medium geschützt ist, Der austenitische Rohrboden 2 dient zur Aufnahme der Hochdruckrohre 3, von denen jedes mit einem Abdichtkopf 12 versehen ist.The invention consists of one corresponding to the pressure loads ferritic tube sheet 1, through a relatively thin-walled austenitic tube sheet 2 is protected against the aggressive medium, the austenitic tube sheet 2 is used for receiving the high-pressure pipes 3, each of which is provided with a sealing head 12 is.

Zwischen dem austenitischen Rohrboden 2 und dem Abdichtkopf 12 befinden sich die Dichtringe 8 und 9 und die elastische leckanzeigende Abdichtung 10. Dadurch sind die Xochdruckräume 5 um die HD-Rohre 3 und die Druckräume 7 in den HD-Rohren 3 druckdicht voneinander getrennt, Zum Abdichtsystem gehören ferner eine bekannto elastisch-plastische Apparatedichtung 4, welche den Hochdruekraum 5 um die HD-Rohre 3 gegenüber der Atmosphäre abdichtet. Weiterhin besteht das Abdichtsystem aus dem elastischen Dichtring 6 für große Durchmesser, der in einer Eindrehung im austenitischen Rohrboden 2 alle Hochdruckrohre 3 umschließt und den Druokraum 7 in den HD-Rohren 3 gegenüber der Atmosphäre abdichtet.Located between the austenitic tube sheet 2 and the sealing head 12 the sealing rings 8 and 9 and the elastic leak-proof seal 10. This are the high pressure spaces 5 around the HP pipes 3 and the pressure spaces 7 in the HP pipes 3 pressure-tight separated from each other, the sealing system also includes a known elastic-plastic apparatus seal 4, which the high pressure space 5 around the HP pipes 3 seals off from the atmosphere. Furthermore, the sealing system consists of the elastic sealing ring 6 for large diameters, in a recess in the austenitic Tube sheet 2 encloses all high-pressure tubes 3 and the pressure space 7 in the HP pipes 3 seals off from the atmosphere.

Untc-x.halb der elastischen leckanzeigenden abdichtung 10 ist eine radiale Kontrollbohrung 11 im Abdichtkopf 12 angeordnet.Untc-x. Half of the elastic leak-indicating seal 10 is a radial control bore 11 arranged in the sealing head 12.

In Figur 2 wird eine zweite Ausführungaform des Abdichtsystems dargestellt. Durch die konstruktiv anders gestaltete Ausführung des Abdichtkopfes 12 ist der Dichtring 8 in einer durch den Abdichtkopf 12 und den Gewindering 16 gebiideten Nut angeordnet.In Figure 2, a second embodiment of the sealing system is shown. Due to the structurally different design of the sealing head 12 is the Sealing ring 8 in a form formed by the sealing head 12 and the threaded ring 16 Groove arranged.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Abdichtsystems ist folgende: Das Vorspannen des elastischen Dichtringes 6. des Dichtringes 9 und der elastischen leckanzeigenden Abdichtung 10 erfolgt durch das Anziehen der auf die Rohrbodenfläche des ferritischen Rohrbcdens 1 gleichmäßig verteilten Ankerbolzen 17, der stiftschrauben 18, des HD-Apparates und den in den Druckräumen 5 und 7 auftretenden Überdruck. Der Überdruck im Druckraum 7 in den HD-R@hren 3 wirkt nur auf die Fläche innerhalb der elastischen leckanzeigenden Abdiohtung 10 jedes einzelnen ED-Rohres 3. Der Überdruck im Hochdruckraum 5 um die HD-Rohre 3 wirkt auf die Summe aller auf jedes HD-Rohr 3 entfallenden wirksamen Plattenfläche 14. Das Vorspannen wird durch das Abstützen des austenitischen Rohrboden 2 auf dem ferritischen Rohrboden 1 begrenzt.The method of operation of the sealing system according to the invention is as follows: The preloading of the elastic sealing ring 6 of the sealing ring 9 and the elastic leak-indicating seal 10 is made by tightening the on the tube sheet surface of the ferritic Rohrbcdens 1 evenly distributed anchor bolts 17, the stud screws 18, of the high-pressure apparatus and the overpressure occurring in pressure chambers 5 and 7. The overpressure in the pressure chamber 7 in the HP tubes 3 only acts on the area inside the elastic leak-indicating waterproofing 10 of each individual ED tube 3. The overpressure In the high pressure space 5 around the HP pipes 3, the sum of all acts on each HP pipe 3 omitted effective plate area 14. The prestressing is achieved by supporting of the austenitic tube sheet 2 on the ferritic tube sheet 1 is limited.

Die elastische leckanzeigende Abdichtung 10 bewirkt, daß bei Druck im Druckraum 7 in den HD-Rohren 3 nur die Flache inncrhalb des Dichtkreises, die sich durch die elastische leckanzeigende Abdichtung 10 bildet, mit Druck beaufschlagt wird. Der sich ergebende Zwischenraum 15 zwischen den Rohrböden 1 und 2 außerhalb der elastischen leckanzeigenden Abdichtung 10 steht übcr eine Winkelbohrung 13 mit der Atmosphäre bzw. einer Anzeigeeinrichtung in Verbindung. Damit ist die Ortung schadhafter elastischer leckanzaigender Abdichtungen tO gewährleistet. Bei Undichtheit gelangt das Medium über den Zwischenraum 15 durch die Winkelbohrung 13 an eine Anzeigeeinrichtung. Nach Leckageanzeige erfolgt Druckanschluß an die Winkelbohrung 13 und damit Ortung der jeweils schadhaften elastischen leckanzeigenden Abdichtung 10.The elastic leak-proof seal 10 causes that under pressure in the pressure chamber 7 in the HP pipes 3 only the area within the sealing circle which is formed by the elastic leak-proof seal 10, pressurized will. The resulting space 15 between the tube sheets 1 and 2 outside the elastic leak-indicating seal 10 is connected via an angled bore 13 the atmosphere or a display device in connection. That’s the location more damaged elastic, leak-proof seals tO guaranteed. If there is a leak the medium via the gap 15 through the angled bore 13 to a display device. After the leak is indicated, pressure is connected to the angled bore 13 and thus localization the respectively defective elastic leak-indicating seal 10.

Durch die radiale Kontrollbehrung 11 erfolgt Anzeige und damit Ortung bei schadhaften Dichtringen 8 und 9.The radial control bore 11 provides a display and thus localization with damaged sealing rings 8 and 9.

Das geschieht dadurch, daß Medium aus dem Hochdruckraum 5 um die HD-Rohre 3 über die beiden schadhaften Dichtringe 8 und 9 in die Kontrollbohrung 11 und damit in den Druckraum 7 in die liD-Rohre 3 gelangt.This happens because the medium from the high pressure chamber 5 around the HP pipes 3 over the two defective sealing rings 8 and 9 into the control bore 11 and thus enters the pressure chamber 7 in the liD tubes 3.

Mit diesem erfindungsgemäßen Abdichtsystem ist eine individuelle Montagc- und Demontagemöglichkeit für das HD-Rohrbündel gegeben. Diese Arbeiten können im liegenden oder stehenden Zustand außerhalb bzw. inncrhalb des HD-Mantels durchgeführt werden.With this sealing system according to the invention, an individual Montagc- and dismantling option for the HP tube bundle. This work can be done in lying or standing position outside or inside the HD jacket will.

Die vorliegende Erfindung stellt cin selbstwirkendes, sich den jeweiligen Betriebsbedingungen anpassendes Abdichtsystem dar auf Grund der konstruktiven Gcstaltung aller in Wirkverbindung stehender Bauelemente.The present invention provides a self-acting, individual Sealing system adapted to operating conditions due to the structural design all operationally connected components.

Da das Abdichtsystem ein rein mechanisches Abdichtungsprinzip zum Inhalt hat, können die engen Toleranzfordorungen eingehalten worden.Since the sealing system is based on a purely mechanical sealing principle Content, the tight tolerance requirements can be adhered to.

Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung ist die exakte Ortung von defekten Rohren bzw. Dichtungen ohne Demontage des Rohrbündels, Das Auswechseln cincs jeden Rohres ist nach Abnahmc des drucktragenden Rohrbodens in vertikaler bzw. horizontalcr Lage möglich ebenfalls ohne Demontage des Rohrbündels.Another particular advantage of the invention is the exact location of defective pipes or seals without dismantling the pipe bundle, replacing Each tube is in a vertical position after the pressure-bearing tube sheet has been removed or horizontal position possible also without dismantling the tube bundle.

Gegenüber bekannten Abdichtungen wird der drucktragende Rohrboden nur g@ring geschwächt, da der Bohrungsdurchmesser im drucktragenden R@hrboden gleich dem Innendurchmesser der HD-Rohre ist.Compared to known seals, the pressure-bearing tube sheet only g @ ring weakened, since the bore diameter in the pressure bearing tube base is the same is the inside diameter of the HP pipes.

Claims

1. Detachable sealing system as a field, or U-tube, H ciz or Cooling coils formed tubes in relatively thin-walled, corrosion-free tube sheets in connection with the pressure-bearing tube sheet to be protected from aggressive media, at which the tube bundle has high external pressures and temperatures at any Is exposed to load histories, characterized in that each high pressure pipe (3) with a sealing head (12) is given away and on the pressure-bearing ferritic Tube sheet (1) rests, with a sealing ring (9) between the aaatenitic tube sheet (2) and the sealing head (12) is arranged hydrostatically pretensioned to a limited extent and that a second sealing ring (8), which is also biased, is independently effective and separate from the first is arranged between the same components and that further between dom ferritic and austenitic tube sheets (1; 2) and the sealing head (12) an elastic leak-proof seal (10) and between this seal (10) and the second sealing ring (8) is arranged ainc control bore (11).

2. Detachable sealing system according to claim 1, characterized in that that the sealing rings (8; 9) are made of elastic, elastic-plastic and / or viscoelastic Matexialicn exist.

3. Detachable sealing system according to claim 1 and 2, characterized in that that the second sealing ring (8) with a screwed onto the sealing head (12) Threaded ring (16) is in operative connection.

*. Detachable sealing system according to claim 3, characterized in that that if the threaded ring (16) is omitted, the second sealing ring (8) in one around each Sealing head (12) is arranged circumferential groove.