DE2452801C3 - Anordnung zur Inspektion gekrümmter Rohre in Dampferzeugern - Google Patents
Anordnung zur Inspektion gekrümmter Rohre in DampferzeugernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Inspektion
zahlreicher nebeneinander angeordneter, mindestens an einzelnen Stellen gekrümmter Rohre in Dampferzeugern
ge maß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Anordnung ist in der US-PS 36 08 363 beschrieben. Bei ihr läßt sich die Sonde mittels der
Einstellglieder auf einem schraubenförmigen Weg längs der Innenwand des Rohres bewegen, wozu die
EinsteHglieder in axialer Richtung entsprechend bewegt und entsprechend um ihre Achse gedreht werden.
Insbesondere bei langen elastischen Einstellgliedern führt aber die Elastizität zu einer gewissen Tordierbafkeit,
so daß man durch Drehen der Enden der Einstellglieder die Winkelstellung der Sonde, welche
unter Reibung an der Innenwand des zu prüfenden Rohres anliegt, nicht einwandfrei und reproduzierbar
vorgeben kann.
In der US-PS 31 82 197 ist ferner eine Anordnung zum Oberprüfen von Schweißnähten doppelwandiger Tanks beschrieben, bei welcher die Sonden als Gliederfahrzeuge ausgebildet sind, welche durch Räder parallel auf die zu überprüfende ebene Wand ausgerichtet sind. Diese Art der winkelmäßigen Ausrichtung ist jedoch bei Rohren nicht möglich.
In der US-PS 31 82 197 ist ferner eine Anordnung zum Oberprüfen von Schweißnähten doppelwandiger Tanks beschrieben, bei welcher die Sonden als Gliederfahrzeuge ausgebildet sind, welche durch Räder parallel auf die zu überprüfende ebene Wand ausgerichtet sind. Diese Art der winkelmäßigen Ausrichtung ist jedoch bei Rohren nicht möglich.
In der US-PS 34 19 797 ist ferner eine Anordnung zum Überprüfen von Rohren beschrieben, bei welcher
die Sonde um die Rohrachse drehbar und längs dieser verschiebbar ist Die Überprüfung gekrümmter Rohre
und das dann auftretende Problem, daß die Winkelstellung des Antriebs zum Drehen der Sonde bei elastischer
Verbindung zwischen Sonde und Antrieb infolge von Reibungskräften und Oberflächenunregelmäßigkeiten
der Rohrinnenwand nicht mit der wirklichen Winkelstellung der Sonde übereinstimmt, ist dort noch nicht
erkannt
Durch die vorliegende Erfindung soll eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weitergebildet
werden, daß trotz flexibler Einstellglieder eine zuverlässige winkelmäßige Positionierung der Sonden
erhalten wird.
Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe
erfindungsgemäß gelöst mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Bei der Erfindung wird davon Gebrauch gemacht, daß Einstellglieder, welche im entlasteten Zustand gekrümmt
sind, sich in die Ebene der Krümmung einstellen. Schiebt man derartige Einstellglieder durch
ein zu überprüfendes Rohr, welches zumindest eine Krümmung aufweist, so suchen sich die Einstellglieder
winkelmäßig so auszurichten, daß ihre durch die von Haus aus vorhandene Krümmung vorgegebene Ebene
mit derjenigen Ebene übereinstimmt, welche durch die Krümmung des Rohres vorgegeben ist. Da letztere für
einen bestimmten Dampferzeuger bekannt ist, z. B. aus den Konstruktionszeichnungen entnommen werden
kann, kennt man auch die winkelmäßige Einstellung der Sonde zum Rohr.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in
Unteransprüchen angegeben.
Die Verwendung hohler elastischer Kunststoffschläuche ist deshalb vorteilhaft, weil diese durch entsprechende
thermische Behandlung leicht mit der gewünschten
to Krümmung in entlastetem Zustand versehen werden
können. Derartige Kunststoffe haben darüber hinaus einen geringen Reibungskoeffizienten, stellen sich also
besonders gut und leicht auf die Ebene der Krümmung des überprüften Rohres ein.
Mit einer Anordnung gemäß Anspruch 3 lassen sich auch enge Krümmungen von Rohren ohne Aufwendung
großer Kräfte durchfahren.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist insofern vorteilhaft, als eine Anzeige der Winkellage
6Q von Unregelmäßigkeiten in der Rohrwand erfolgt, obwohl die Winkelstellung der Einstellglieder und damit
auch der fest mit ihnen verbundenen Richtungssonden stets der durch die Krümmung des überfprüften Rohres
vorgegebenen Ebene entspricht.
Bei einer Anordnung gemäß Anspruch 5 läßt sich die Lage der Unregelmäßigkeit in der Rohrwand trotz
Verwendung einer nur begrenzten Anzahl von Sonden verhältnismäßig genau angeben.
24
QAI
Die Überprüfung der Rohrwand unter Verwendung von an sich aus der US-PS 34 19 797 bekannten
Wirbelstromsonden (vgl. Anspruch 6) oder unter Verwendung von an sich bekannten mit radioaktiven
Präparaten arbeitenden Sonden (US-PS 31 82 197) ist bei der vorliegenden Erfindung von besonderem
Vorteil, da diese Sonden die Rohrwand berührungsfrei überprüfen. Ein flächiges Anliegen der Sonden an der
Innenwand deb Rohres ist also nicht erforderlich, so daß sich die Sonde und die Einstellglieder unter der ihnen
von Haus aus mitgegebenen elastischen Vorspannung besonders gut auf die Ebene der Krümmung des zu
prüfenden Rohres einstellen können.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt
F i g. 1: Einen vertikalen axialen Schnitt durch einen
Dampferzeuger mit einer angesetzten Anordnung zur Inspektion eines seiner Rohre;
F i g. 2: Eine seitliche Ansicht des oberen Abschnittes
des zu überprüfenden Rohres und eines benachbarten
Rohres, teilweise im Schnitt;
F i g. 3: Eine perspektivische Ansicht des zu überprüfenden
Rohres in nochmals vergrößertem Maßstab, wobei ein Teil der Rohrwand weggebrochen ist, um
Einzelheiten einer Sondenkette und mit ihr verbundener Einstellglieder besser zeigen zu können;
F i g. 4a—6a: Transversale Schnitte durch die Sondenkette
von Fig.3 längs der Schnittlinien Aa-Aa, 5a-5a,
6a-6a;
Fig.4b—6b: Den Fig.4a—6a zugeordnete schematische
Schnitte durch das zu überprüfende Rohr, wobei die jeweils von einzelnen Sonden der Sondenkette
erfaßten Umfangsabschnitte der Rohrwand schraffiert eingezeichnet sind;
F i g. 7: Eine schematische Darstellung des Rohrquerschnittes, in welcher die verschiedenen Erfassungsbereiche
der Sonden der Sondenkette überlagert dargestellt sind;
F i g. 8: einen transversalen Schnitt durch den Dampferzeuger nach Fig. 1 längs der Linie 8-8, wobei
Einzelheiten von Montageplatten der Überprüfungsanordnung gezeigt sind;
F i g. 9: Einen transversalen Schnitt durch eine Sonde der Sondenkette, welche einen auf radioaktive Strahlung
ansprechenden Film enthält; unü
Fig. 10: Einen Schnitt durch eine Rohrplatte des Dampferzeugers von Fig. 1 und eine seitliche Ansicht
einer mit dieser verbundenen Montageplatte der Überprüfungsanordnung längs der Linie 10-10 von
F i g. 8.
Fig. 1 «igt einen Dampferzeuger 10 zur Verwendung
zusammen mit einem Kernreaktor. Er hat einen Druckkessel 12 mit einer großen Anzahl, z. B. 7000 bis
9000 Wärmetauscherrohren 14. Letztere sind an ihren « Enden in einer Rohrplatte 16 befestigt, welche einen
Durchmesser von etwa 4 m aufweist und ihrerseits am Druckkessel 12 befestigt ist. Die Wärmetauscherrohre
14 sind zu Rohrbündeln 15 zusammengefaßt, welche jeweils mehr als 100 Seite an Seite angeordnete bo
parallele Rohrreihen umfassen, die ihrerseits jeweils 1 bis 50 ineinandergeschachtelte Wärmetauscherrohre
haben.
Die Wärmetauscherrohre 14 haben kreisförmigen Querschnitt, und ihre Enden sind an der Rohrplatte 16
festgeschweißt. Ihr Außendurchmesser beträgt etwa 20 ifim, ihr lnnendurchrtiesser etwa 16 mm. Als Material
für die Wärmetauscherrohre wird nicht fefrilischer rostfreier Stahl verwendet. Die Wärmetauscherrohre
haben geradlinige vertikale Rohrabschnitte mit einer Länge von 6—9 m und obere horizontale Rohrabschnitte
von etwa 2-3,5 m. Diese Rohrabschnitte sind über 90Q-Krümmer miteinander verbunden, so daß jedes der
Wärmetauscherrohre 14 die Form eines auf dem Kopf stehenden U hat Die innersten der Wärmetauscherrohre
14 haben vertikale Rohrabschnitte, die direkt über einen 180°-Krümmer miteinander verbunden sind.
Die verschiedenen Rohrreihen verlaufen parallel zueinander, benachbarte Rohrreihen sind um eine halbe
Teilung gegeneinander versetzt Wie aus den F i g. 8 und 11 ersichtlich ist, erhält man auf diese Weise eine
Anordnung, bei der jedes Wärmetauscherrohr 6 in gleichem Abstand befindliche, gleichen Winkelabstand
voneinander aufweisende benachbarte Wärmetauscherrohre aufweist
Stützgitter 19 und 21 dienen dazu, die Wärmetauscherrohre 21 in der gewünschten parallelen Ausrichtung
zueinander zu halten. Im oh' -en Bereich der
vertikalen Rohrabschnitte erfüllen diese Aufgabe schräggeneigte Stützgitter 23.
Die Rohrplatte 16, die etwa 1,5 m oberhalb des unteren Endes des Druckkessels 12 befestigt isv, trägt
eine Trennplatte 18, welche den unteren Teil des Druckkessels in einen Einlaßraum und einen Auslaßraum
unterteilt Letztere kommunizieren mit einem Einlaßstutzen 20 bzw. einem oder mehreren Auslaßstut ·
zen 22. Mannlöcher 24 und 26 gestatten das Hineinsteigen in den unterhalb der Rohrplatte 16 liegenden
Einlaßraum bzw. den gegenüberliegenden Auslaßraum. Der Druckkessel 12 hat ferner einen Einlaßstutzen 28
für Speisewasser und einen Ausladstutzen 30 für im Dampferzeuger 10 erzeugten Dampf.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Anordnung zum Überprüfen eines beliebigen der Wärmetauscherrohre
14 dargestellt. Das zu überprüfende Wärmetauscherrohr ist in der Zeichnung mit 14' gekennzeichnet. Ihm
unmittelbar benachbarte Wärmetauscherrohre tragen die Bezugszeichen 14a bis W, während etwas weiter
en fernte benachbarte Wärmetauscherrohre mit 14#— 14/bezeichnet sind.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist. gehört zu der Anordnung zum Überprüfen der Wärmetauscherrohre
eine Sondenkette 100, deren eines Ende mit einem elastischen rohrförmigen Einstellglied 48 und deren
anderes Ende mit einem elastischen rohrförmigen Einstellglied 50 verbunden ist. Die Sondenkette 100
besteht aus einer Mehrzahl von Wirbelstromsonden 110 sowie einer drehfest mit diesen verbundenen Filmkassettensonde
36. In dem benachbarten Wärmetauscherrohr 14a ist eine gekapselte radioaktive Strahlungsquelle
32 gezeigt, welche an dem Ende eines weiteren llexiblen Einstellgliedes 34 befestigt ist. Die Strahlungsquelle
32 fluchtet mit der Filmkassettensonde 36. und diese beiden Teile der Anordnung dienen zur genaueren
Untersuchung von Wandunregelmäßigkeiten des Wärmetauscherrohres 14'.
Als derartige V 'andunregelmäßigkeiten sind in F i g. 3
eine Vertiefung 31 in der oberen Wand des horizontalen Rohrabschnittes sowie eine Ausnehmung 33 im
90°-Krümmer zwischen dem horizontalen Rohrabschnitt und dem vertikalen Rohrabschnitt gezeigt.
Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, weist die Wirbelstromsonde
110 drei Spufcn 112, 114 und 116 auf, die jeweils
aus zwei Wicklungen 112a, 1126,114a, 1146 sowie 116a
und 116Z) bestehen. Diese Wicklungen sind unter axialem Abstand auf Spulenkörpern 118, 120 und 122
angeordnet, die ihrerseits auf einem rohrförmigen Träger 124 angeordnet sind. Je nach Art des zu
überprüfenden Wärmetauscherrohres kann der Abstand zwischen benachbarten der Spulen 112, 114 und
116 zwischen etwa 25 mm und 150 mm schwanken.
Der Träger 124 ist ein Stück Nylonrohr mit einem Durchmesser von etwa 10 mm. Seihe Länge beträgt je
nach der Anzahl der verwendeten Spulen und je nach ihrem Abstand zwischen 50 und 300 mm. Durch die
Elastizität des Trägers 124 ist sichergestellt, daß die Wirbelstromsonde 110 gut durch Rohrkrümmer bewegt
werden kann. Der Träger 124 braucht kein gesondertes Bauteil zu sein, er kann auch durch einen Abschnitt des
Einstellgliedes 48 oder des Einstellgliedes 50 gebildet sein.
Die Spulenkörper 118,120 und 122 haben nockenförmigen
Querschnitt, wie am besten aus den K ι g. 4a bis ba
ersichtlich ist. Sie sind aus hartem Kunststoff hergestellt. Der Außendurchmesser der Nockenfläche ist etwas
kleiner als der Innendurchmesser der Wärmetauscherrohre 14, während der radial zurückspringende Teil der
Spulenkörper einen Radius hat, der im wesentlichen gleich dem Radius der Außenfläche des Trägers 124 ist.
Die Spulenkörper 118, 120 und 122 sind drehfest mit dem Träger 124 verbunden, z. B. an diesem festgeklebt
oder festzementiert. Die drehfeste Verbindung kann auch mechanisch, z. B. durch Stifte sichergestellt
werden.
Die Nockenfläche der Spulenkörper 118, 120, 122 erstrecken sich über einen Winkel von etwa 120° und
sind um den gleichen Winkel gegeneinander versetzt, wie insbesondere aus den F i g. 4a—6a gut ersichtlich ist.
Die Spulenkörper haben jeweils zwei Kammern, welche die Wicklungen 112a, 114a, 116a bzw. 1126, 1146 und
1166 aufnehmen, die jeweils in Reihe geschaltet sind. Die Spulen 112, 114 und 116 haben so eine ähnlich
exzentrische Form bezüglich der Achse des Trägers 124 wie die Spulenkörper selbst. Die radial außenliegenden
Abschnitte der Spulen haben einen Abstand von der
radial innenliegender Abschnitt einen Abstand von der Rohrwand von etwa 8 mm aufweist. Damit ist die
elektromagnetische Kopplung zwischen diesen Spulenabschnitten und der Rohrwand entsprechend stark
verschieden.
Auf dem Träger 124 sind koaxiale Führungsköpfe 126 unter axialem Abstand angeordnet, um die Wirbelsonde
110 bezüglich des Wärmetauscherrohres 14' zu zentrieren. Die Führungsköpfe 126 haben einen
Außendurchmesser, welcher etwa gleich dem Innendurchmesser der Wärmetauscherrohre 14 ist Damit
gleiten die Führungsköpfe 126 auf der Rohrinnenwand. Zur Verminderung der Reibungskräfte und zum
leichteren Einführen in ein Wärmetauscherrohr sind die Führungsköpfe abgerundet Sie haben jeweils in
Längsrichtung verlaufende Schlitze oder Nuten, so daß sie sich beim Durchfahren von Rohrkrümmern verwinden
können. Die Führungsköpfe 126 sind ebenfalls aus Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten hergestellt,
z.B. aus Nylon. Damit ist einerseits eine Beschädigung der Wärmetauscherrohre 14 ausgeräumt,
außerdem ist sichergestellt daß unerwünschte Materialien nach dem Durchziehen der Sondenkette im
Wärmetauscherrohr verbleiben.
Wie insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich ist,überlappt
sich derjenige Umfangsbereich der Rohrinnenwand, welcher durch die drei Spulen 112, 114 und 116
zusammen erfaßt ist Hierzu kann die Umfangserstrekkung der Nockenflächen der Spulenkörper 118,120,122
größer als 120° gewählt werden, z. B. zu 145°.
Es versteht sich, daß man zur Erhöhung der
Auflösung der Winkelstellung von Wandunrcgelmäßig^
keiten der Wärmetauscherrohre eine größere Anzahl von Spulen vorsehen kann als drei, welche dann
wiederum zusammen den vollen Winkel überdecken.
Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, ist ein Ende 136 eines
Drahtes 134, aus weichern die Wicklungen 112a bis 116a
Ό hergestellt sind, mit dem Mittelleiter eines Koaxialkabels
142 kleinen Durchmessers verbunden. Das andere Ende 128 des Drahtes 134 ist mit dem Außenleiter des
Koaxialkabels 142 verbunden. Ein Ende 140 eines Drahtes 138, aus welchem die Wicklungen 1126 bis 1166
hergestellt sind, ist mit dem Mittelleiter eines zweiten Koaxialkabels 144 verbunden, während das mit dem
Ende i2» des Drahtes i34 verbundene Ende des Drahies
138 mit dem Außenleiter des Koaxialkabels 144 verbunden ist.
Die Wicklungen 112a bis 116a und 1126 bis 1166 sind
über die Koaxialkabel 140 und 142 in hintereinanderliegende Zweige einer nicht gezeigten Wechselstrombrükke
geschaltet, welche bei unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden kann, z. B. bei 25 kHz und 400 kHz.
Das Ausgangssignal des Nullzweiges dieser Brücke dient ^ur Anzeige von Wandunregelmäßigkeiten des
Wärmetauscherrohres 14', z. B. der Vertiefung 31 und der Ausnehmung 33.
Die Wirbelstromsonde 110 erzeugt auch dann ein ^.usgangssignal, wenn die Spulen 112 bis 116 an einem
d *r Stützgitter 19, 21 oder 23 vorbeiläuft. Diese Signale können als Wegmarken verwendet werden und
erlauben die genaue Bestimmung der axialen Lage einer Wandunregelmäßigkeit durch Interpolation zwischen
aufeinanderfolgenden derartigen Wegmarken, wenn man die Einstellglieder 48 und 50 gleichförmig, d. h. mit
konstanter Geschwindigkeit bewegt In diesem Falle braucht man also nicht gesondert zu messen, um welche
Strecke die Einstellglieder 48 und 50 nach dem
in Einführen der Sondcnke't? '« pinps Her Rnht enden
bewegt worden ist
Für jede angetroffene Wandunregelmäßigkeit erhält man am Ausgang der Wechselstrombrücke drei Spitzen,
weiche durch die Spule 112, 114 bzw. die Spule 116 erzeugt werden. Aus dem Amplitudenverhältnis dieser
Spitzen läßt sich dann die Winkellage der Wandunregelmäßigkeit mit großer Genauigkeit angeben.
Da die Stützgitter 23 schräg geneigt zur Rohrachse angeordnet sind, können die beim Passieren dieser
Stützgitter von der Wirbelstromsonde 110 erzeugten Signale auch als Anzeige für die Winkelstellung der
Wirbelstromsonde 110 verwendet werden.
Die Filmkassettensonde 36 ist — wie oben schon dargelegt — drehfest mit der Wirbelstromsonde 110
verbunden. Wie aus F i g. 9 ersichtlich ist weist sie eine federnde HüLse 38 auf, die ein Filmstück 40 trägt
Koaxial zur Hülse 38 ist in deren Innerem eine Spinne 41 vorgesehen, deren in großer Anzahl vorgesehene Arme
die Innenwand der Hülse 38_ bedecken und Verschiebun-
gen in Längsrichtung und Änderungen der Winkellage verhindern. Die Länge der Hülse 38 beträgt beispielsweise
75 bis 100 mm. Das Filmstück 40 überdeckt nur
180° oder weniger der Hülse 38, was bei Hindurchfahren der Filmkassettensonde 36 durch Rohrkrümmer von
Vorteil ist
Hinter dem Filmstück 40 ist ein Bleischirm 42 angeordnet, welcher das auf dem Filmstück erzeugte
Bild verstärkt Eine bandförmige Hülle 44 umgibt das
Filmstück 40 dicht Und schützt es vor einer Belichtung
durch Licht. Als weilerer Schulz gegen falsche Handhabung, Feuchtigkeit und Verunreinigung ist eine
Hülle 46 vorgesehen, welche die Hülse 38, das Filmstück 40 und die Hülle 44 umgibt. Die Hülle 46 besteht aus bei
Wärmeeinwirkung schrumpfendem Material.
}jer Außendurchmesser der Filmkassettensonde 36
ist etwas kleiner als der innendurchmesser der Wärmetauscherrohre 14, beträgt z>
B. 15 mm. Man erhält so eine präzise und doch leich'te Führung im
Wärmetauscherrohr.
Die gekapselte Strahlungsquelle 32 wird über das aus Spezialstahl hergestellte Einstellglied 34 bewegt. Dieses
ist so lang, daß die Strahlungsquelle 32 auch beim längsten der Wärmetauscherrohre ausgehend von
einem seiner Enden an eine beliebige Stelle des Rohres gestellt werden kann. Zur Führung der Strahlungsquelle
32 ist sin Nylcnrohr vorgesehen, das »
10
ts
Ende
verschlossen ist und das Einstellglied 34 und die Strahlungsquelle 32 am direkten Berühren der Innenwand
des sie aufnehmenden Wärmetauscherrohres hindert. Bei der Überprüfung eines Wärmetauscherrohres
unter Verwendung radioaktiver Strahlen wird zunächst die Führung an die zuvor ausgewählte Stelle
des Wärmetauscherrohres 14a bewegt, und danach wird die Strahlungsquelle 32 durch Bewegen des Einstellgliedes
34 bis zum Anschlag an das verschlossene Ende der Führung bewegt
Die drehfest mit der Sondenkette 100 verbundenen •F'iistellglieder 48 und 50 haben in entlastetem Zustand
kreisförmig gebogene Gestalt oder die Form einer Spirale. Die Einstellglieder 48 und 50 haben also eine
Längsachse, welche bei Abwesenheit äußerer Kräfte Kreisform oder spiralige Form hat. Diese Ausgangsform
kann man beim Herstellen von Rohren, z. B. Kunststoffrohren oder Metallrohren und beim Herstellen
von Metalldraht dadurch erhalten, daß man das Material zu einem kreisförmigen Bund aufwickelt Man
kann diese Ausgangsform aber auch durch gesondertes Biegen ursprünglich geraden Materials herstellen. Da Ao
die oben angegebenen Materialien elastisch sind, kehren die in unbelastetem Zustand gebogenen Einstellgiieder
dann in ihre gebogene Form zurück, wenn sie nach einem elastischen Biegen zu gerader Gestalt unter
Einwirkung äußerer Kräfte wieder entlastet werden.
Vorzugsweise wird als Material für die Einstellgiieder
48 und 50 ein hohler Kunststoffschlauch, z.B. ein Nylonschlauch verwendet, da sich derartiges Schlauchmaterial
chemisch neutral verhält, abriebfest ist und auch bis zu einem gewissen Ausmaße in Längsrichtung
gedehnt werden kann.
Üblicherweise zur Überprüfung von Dampferzeugern verwendete Einstellglieder 48 und 50 haben eine
Länge von bis zu 35 bis 40 m und bestehen vorzugsweise aus Nylonschlauch mit einem Außendurchmesser von 6
bis 16 mm. Dieser hat in unbelastetem Zustand Kreisform, d. h. die Einstellglieder 48 und 50 bilden im
entlasteten Zustand zylindrische Rollen. In der Zeichnung ist die innere Begrenzungslinie einer Windung der
Einstellglieder 48 und 50 mit 52 bezeichnet, die äußere ω
Begrenzungslinie mit 54. Die durch eine kreisförmige Windung vorgegebene Ebene ist in der Zeichnung mit
56 gekennzeichnet, der Mittelpunkt einer Windung mit 58. in der Zeichnung fällt die Ebene 56 mit der
Zeichenebene zusammen. ~
Durch die Rohrkrümmer des Wärmetauscherrohres 14' ist ebenfalls eine Ebene vorgegeben, welche in der
Zeichnung mit 60 bezeichnet ist und ebenfalls parallel zur Zeichenebene verläuft. Die Mittelpunkte der
Rohrkrümmer sind mit 62 bezeichnet.
Führt man die Einstellglieder 48 und 50 nun in das Wärmetauscherrohr 14' ein, so drehen sie sich um ihre
Längsachse derart, daß die Ebene 56 und die Ebene 60 zusammenfallen und daß die Mittelpunkte 58 und die
Mittelpunkte 62 auf derselben Seite des Wärmetauscherrohres
14' liegen. Die Einstellgiieder 48 Und 5Ö
stellen sich also winkelmäßig so ein, daß die gespeicherte elastische Energie ein Minimum wird; Auf
diese Weise wird eine zwangsweise Ausrichtung der Winkelstellung der Einstellglieder 48 und 50 erhalten.
Die außenliegende Begrenzungslinie 54 des Einstellgliedes 48 oder 50 befindet sich in diesem Zustand
minimaler elastischer Energie in unmittelbarer Nachbarschaft zur Außenwand des Rohrkrümmers, während
sich die innere Begrenzungslinie 52 eines Windungsabschnittes der Einstellglieder 48 und 50 auf die radial
innenliegende Wand des Rohrkrümmers ausrichtet. In geradlinigen Abschnitten des Wärmetauscherrohres
erfolgt die winkelmäßige Positionierung der Einstellglieder 48 und 50 durch Mitdrehen mit dem in einem
Rohrkrümmer befindlichen Abschnitt der Einstellglieder 48 und 50.
Da die Sondenkette 100 drehfest mit den Einstellgliedern 48 und 50 verbunden ist, ist zusammen mit der
Winkelstellung der Einstellglieder auch die der Sondenkette bekannt.
Die Verbindung der Sondenkette mit den Einstellgliedern 48 und 50 erfolgt über Stecker 64, die an den beiden
Enden des Trägers 124 angreifen. Die Spinne 141 der Filmkassettensonde 36 ist am Ende des Steckers 64 des
Einstellgliedes 50 befestigt. Die drehfeste Verbindung zwischen Filmkassettensonde 36 und der Wirbelstromsonde
110 erfolgt durch einen Sperrbolzen 66 oder eine Rastverbindung. Am anderen Ende der Wirbelstromsonde
110 ist der entsprechende Stecker 64 ähnlich über einen Sperrbolzen 66 mit dem Stecker 64 am
Einstellglied 48 verbunden. Die Stecker 64 und die Sperrbolzen 66 kann man einspsren, wenn man ^iie
Sondenkette 100 als integralen Bestandteil des Einstellgiicdes 45 und 50 ausbildet.
Anstelle von zwei Einstellgliedern 48 und 50 kann man auch nur ein einziges Einstellglied mit entsprechend
größerer Länge verwenden.
Fig.9 zeigt die feste Zuordnung zwischen den Ebenen 56 und 60. Die Ebene 56 enthält die Achse der
Filmkassettensonde 36 und der Wirbelstromsonde 110. Von der Achse der Spinne 41 weglaufende, in der Ebene
56 liegende Radiusstrahlen sind mit 52' und 54' gekennzeichnet
Die oben beschriebene zwangsweise winkelmäßige Positionierung der Sondenkette 100 wird auch dann
erhalten, wenn ein Abstand von mehreren Metern zwischen der Sondenkette und dem nächst benachbarten
Rohrkrümmer liegt
Befindet sich die Sondenkette 100 in einem vertikalen Rohrabschnitt so müssen zusätzlich die Drehmomente,
welche die Einstellglieder um ihre Längsachse zu drehen suchen, berücksichtigt werden, welche durch das
Einführen der Einstellglieder durch die Mannlöcher 24 und 26 erzeugt werden.
Hierzu werden an den Einführstellen in das Wärmetauscherrohr 14' gesonderte, aufgesetzte Rohrkrümmer
verwendet, welche eine vorgegebene Orientierung haben. Dies wird nachstehend nun genauer
beschrieben.
An den Einführstellen für die Einstellglieder 48 und 50
ίο
sind Montageplatten 78 bzw. 68 vorgesehen. Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, hat die Montageplatte 68 Finger
70, welche in weiter abgelegene der dem zu untersuchenden Wärmetauscherrohr 14' benachbarten Wärmetauscherrohre
eingeführt sind und zum Positionieren der Montageplatte 68 dienen. Die Montageplatte 68 hat
ferner eine Mehrzahl senkrecht verlaufender runder öffnungen, die mit den offenen Enden des Wärmetauscherrohre
14' und der Wärmetauscherrohre 14a bis 14/"von Fig. 11 in Deckung gebracht werden können.
An diesen senkrechten Durchgangsöffnungen sind hohle Ansätze 72a bis 72/" vorgesehen, weiche in die
Wärmetauscherrohre 14a bis 14/ eingreifen und an denen rohrförmige Leitungen 74a bis 74/befestigt sind,
welche zu einer Stützplatte 76 führen, die der Montageplatte 68 ähnelt, jedoch außerhalb des Druckkessels
12 befestigt ist.
Ein gebogenes Rohr 71 erstreckt sich in vorgegebener
fester Orientierung von der Montageplatte 68 nach unten. Es stellt eine bogenförmige Verlängerung des
Wärmetauscherrohres 14' dar und hat eine ähnliche Aufgabe wie die Rohrkrümmer des Wärmetauscherrohres
14' selbst. Das Rohr 71 kann starr sein und den gewünschien Krümmungsradius aufweisen. Es kann
aber ebenso wie die Einstellglieder 48 und 50 aus einem elastischen Material hergestellt sein, das in die
entsprechende bogenförmige Gestalt gebracht worden ist. Die Ebene, welche durch die Achse des gebogenen
Rohres 71 vorgegeben ist und den Krümmungsmittelpunkt des Rohres 71 enthält, fällt zusammen mit der
Ebene 60, welche durch die Rohrkrümmer des Wärmetauscherrohres 14' vorgegeben ist. Der Mittelpunkt
des bogenförmigen Rohres 71 liegt ferner in Längsrichtung des Wärmetauscherrohres 14' gesehen
auf der selben Seite wie der Mittelpunkt 62 der oberen Rohrkrümmer. Das Rohr 71 hat denselben Innendurchmesser
wie das Wärmetauscherrohr 14' und erstreckt sich von der Montageplatte 68 bis zu 0,3 m oder mehr
nach unten. Ist das Rohr 71 starr, so hat es die Gestalt eines Krümmers von nahezu 90° oder weniger bei
einem Radius von 125 bis 5OU mm oder menr. Dieser
Radius entspricht gröDenordnungsmäßig einem typischen Radius eines Wärmetauscherrohres 14.
Am unteren Ende des Rohres 71 ist eine flexible Leitung 74' befestigt, weiche sich durch das Mannloch
26 zur Stützplatte 76 erstreckt
Die Montageplatte 78 ist ähnlich ausgebildet wie die Montageplatte 68. Wird die Strahlungsquelle 32 durch
ein Stellglied 34 bewegt, das zum Durchfahren eines ganzen Wärmetauscherrohres ausreicht, so braucht die
Montageplatte 78 jedoch keine Ansätze 72 aufzuv/eisen. Die Montageplatte 78 hat jedoch ebenfalls ein
gekrümmtes Rohr 73', welches eine Verlängerung des Wärmetauscherrohres 14' darstellt und eine Ebene
vorgibt, die Wiederumg mit der Ebene 60 zusammenfällt,
welche durch die Krümmer des Wärmetauscherrohres 14' definiert ist Der Krümmungsmittelpunkt des
Rohres 73' liegt in Richtung des vertikalen Rohrabschnittes des Wärmetauscherrohres 14' gesehen wieder
auf derselben Seite wie der Mittelpunkt 62 des darüberliegenden Rohrkrümmers. Am unteren Ende des
gebogenen Rohres 72' ist eine flexible Leitung 75' befestigt, welche durch das Mannloch 24 nach außen zu
einem Punkt der Siüt2piatte 76 geführt ist, welcher in
der Zeichnung nicht im einzelnen wiedergegen ist.
Es Versteht sich, daß die Montageplatte 78 dann nicht
benötigt wird, wenn das Wärmetauscherrohr 14' nur zwischen dem bogenförmigen Rohr 71 und dem darüber
liegenden Rohrkrümmer des Wärmetauscherrohres oder zwischen letzterem und dem zweiten Rohrkrümmer
des Wärmetauscherröhres 14' überprüft werden soll.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, werden die Einstellglieder 48 und 50 durch die Leitungen 75' und 74' nach
außen aus dem Dampferzeuger 10 herausgeführt.
Die Rohre 71 und 73' können auch entfallen, wenn die Leitungen 74' und 75' drehfest mit den Montageplatten
68 bzw. 78 verbunden sind und in unbelastetem Zustand bogenförmige Gestalt haben. Der Krümmungsradius
sollte dann etwa 125 bis 250 mm betragen. Arbeitet man nur mit solchen von Haus aus bogenförmigen Leitungen
74' und 75', so kann man näher an der Trennwand 18 arbeiten als bei Verwendung starrer Rohre 71 und 73'.
Auch bei alleiniger Verwendung von bogenförmigen Leitungen 74' und 75' wird darauf geachtet, daß die
durch sie vorgegebenen Ebenen mit der Ebene 60 zusammenfallen.
Die oben beschriebene Anordnung zum Überprüfen von Wärmetauscherrohren eines Dampferzeugers arbeitet
wie folgt:
Zunächst wird die Sondenkette 100 mittels der Einstellglieder 48 und 50 durch das zu untersuchende
Wärmetauscherrohr 14' gezogen. Das am Nullzweig der mit der Wirbelstromsonde verbundenen Wechselstrombrücke
110 erhaltene Signal wird zugleich mit dem Durchziehen der Sondenkette ausgewertet, und aus ihm
läßt sich die Lage einer Wandunregelmäßigkeit in Längsrichtung des Wärmetauscherrohres 14' und auch
die Winkellage der Wandunregelmäßigkeit in der schon weiter oben angegebenen Art und Weise bestimmten.
Nach der so ermittelten Lage der Wandunregelmäßigkeit wird dasjenige der benachbarten Wärmetauscherrohre
14a bis 14/ bestimmt, in welches die radioaktive Strahlungsquelle 32 zur näheren Untersuchung
uct V/αΓιύϋΰι cgcuiiauigkcit ciiigcfüm i wcfucii
soll. Die Filmkassettensonde 36 wird nun — gegebenenfalls nach Einsetzen eines unbelichteten Filmstückes —
an die Wandunregelmäßigkeit gefahren, wobei das Ausgangssignal der mit der Wirbelstromsonde 110
verbundenen Wechselstrombrücke als Einstellhilfe verwendet wird. Auf diese Weise findet man die
Wandunregelmäßigkeit auch dann präzise wieder, wenn sich die Einstellglieder 48 und 50 gedehnt haben sollten.
Die Filmkassettensonde und die Strahlungsquelle 32 verbleiben dann solange in der bei der Wandunregelmäßigkeit
liegenden Stellung, bis das Filmstück 40 ausreichend durch von der Strahlungsquelle 32 abgegebene
Gammastrahlung belichtet ist Mit einer einzigen
Einstellung der Filmkassettensonde 36 und der Strahlungsquelle
32 kann ein Drittel bis ein Viertel des Umfanges des Wärmetauscherrohres 14' aufgenommen
werden. Dies ist in Normalfällen ausreichend. Überdeckt jedoch die Wandunregelmäßigkeit einen größe-
ren Winkel, so kann man die Strahlungsquelle 32 aus dem Wärmetauscherrohr 14a herausziehen und in ein
anderes Wärmetauscherrohr 146 hineinschieben und die Belichtung des Filmstückes 40 für den anschließenden
Winkelbereich wiederholen.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Anordnung zur Inspektion zahlreicher nebeneinander
angeordneter, mindestens an einzelnen Stellen gekrümmter Rohre in Dampferzeugern,
insbesondere solche mit Kernreaktor, bei der Sonden mit elastischen Einstellgliedern in Längsund
Drehrichtung fest verbunden sind, Sonden und Einstellglieder aber frei in dem jeweils zu prüfenden
Rohr beweglich sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellglieder (48, 50) im entlasteten Zustand eine gekrümmte Längsachse besitzen, daß
die Größenordnung der Krümmungsradien der Rohre (14) und der Einstellglieder im entlasteten
Zustand ähnlich ist und daß die Sonden (36,110) nur axial angetrieben werden, aber von sich aus eine
winkelgetreue Orientierung in Bezug auf die Ebene der Krümmung des jeweils durchfahrenen Rohres
halten.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Einsteiigiied ein hohler elastischer Kunststoffschlauch (48,50), vorzugsweise aus Nylon,
verwendet wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kette (100) von mehreren
Sonden vorgesehen ist
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette (100) Richtungssonden (110)
zur Anzeige der Lage von Unregelmäßigkeiten (31) in Flichtung der Länge und des Umfangs der
Rohrwanduv.g enthält.
5. Anordnung nach \nspru^h 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Richti'ngssonde eine Kette (100) von Sonden dient, die in DreVichtung und axial
gegeneinander versetzt angeordnet sind, deren Umfang der Rohre entsprechende Kreisbögen sich
überschneiden (F i g. 4—6).
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an sich
bekannte auf Wirbelstrom ansprechende Sonden benutzt werden.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kette (100) ein Aufzeichnungsgerät
(36) für Strahlung enthält, das zur Richtungssonde unmittelbar benachbart, ihr gegenüber nicht drehbar
angeordnet ist.
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde der Kette (100) einen
strahlungsempfindlichen Film enthält, um ein genaues Bild der Unregelmäßigkeiten herzustellen.
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