DE2505973A1

DE2505973A1 - Dichte verbindung von rohrleitungen mit einem flansch an vakuumanlagen

Info

Publication number: DE2505973A1
Application number: DE19752505973
Authority: DE
Inventors: Hartmuth Frischmuth; Friedhelm Ing Grad Hendrian; Klaus Iversen
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1975-02-13
Filing date: 1975-02-13
Publication date: 1976-08-26
Also published as: NL7513122A

Description

Dichte Verbindung von Rohrleitungen mit einem Flansch an Vakuumanlagen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum#dichten Verbinden von mehreren Rohrleitungen auf engbegrenztem Raum mit einem Deckel oder Flansch an Vakuumanlagen, insbesondere an Gasuitrazentrifugen zur Anreicherung von UF6 sowie einen entsprechenden Deckel oder Flansch.
Isotopentrennanlagen für UF6 bestehen oft aus einer sehr großen Anzahl von Gasultrazentrifugen, so daß sich selbst verhältnismäßig geringfügige Einsparungen an einzelnen Teilen im Gesamtpreis der Anlage nachhaltig bemerkbar machen. Die einzelnen Gasultrazentrifugen werden von durchlaufenden Sammelleitungen aus durch Stichleitungen mit dem Prozeßgas versorgt, und zwar weisen sie üblicherweise drei Leitungen, je eine für das anzureichernde Gut (Feed), für das angereicherte Gut (Product) und für das abgereicherte Gut (Waste) auf. Diese drei Leitungen müssen mit Rücksicht auf das gefährliche Prozeßgas in absolut dichter Weise mit dem Deckel der Zentrifuge verbunden werden. Im Inneren der Zentrifuge befindet sich oft ein weiterer Flansch, der ebenfalls mit drei Leitungen für das Prozeßgas verbunden werden muß. Dieser Flansch mit den daran befestigten Rohrleitungen wird oft als Entnahmesystem bezeichnet und hat die Aufgabe, die angegebenen drei Rohrleitungen in das Innere eines mit hoher Drehzahl umlaufenden Rotors einzuführen, der im allgemeinen an seinem oberen Ende eine Uffnung aufweist. Da diese Öffnung aus trenn-physikalischen Gründen nur einen begrenzten Durchmesser haben darf und andererseits die drei Rohrleitungen einen bestimmten Mindestdurchmesser haben müssen, ist es notwendig, daß die drei Rohrleitungen sehr eng nebeneinander angeordnet werden. Für den Anschluß der Stichleitungen an die Deckel der Zentrifugen wird dieser Deckel bisher beispielsweise als Preßteil aus einer Leichtmetall-Legierung hergestellt, an den die ebenfalls aus Leichtmetall bestehenden Stichleitungen angeschweißt wurden. Derartige Preßteile bedürfen einer kostspieligen Nachbearbeitung und der Platzbedarf der zur Herstellung der umlaufenden Schweißnaht zwischen Deckel und Stichleitung verwendeten Schweißgeräte zwingt zu einer nicht sehr günstigen Formgebung des Deckels mit schräg auslaufenden Stutzen.
Weiterhin ist bereits vorgeschlagen worden, den Deckel der Gasultrazentrifuge als scheibenförmiges Bauteil auszuführen, das mit Bohrungen versehen ist, in die die Stichleitungen eingeschoben werden. Zur dichten Verbindung der Stichleitungen mit dem Deckel werden diese durch Explosionsschweißen von innen miteinander verbunden.
Um dabei eine unzulässige Verformung des Flansches zu vermeiden, dürfen die Stegbreiten zwischen den benachbarten Bohrungen einen Mindestabstand von ca. 3 bis 5 mm nicht unterschreiten. Neben den bekannten Nachteilen des Explosionsschweißens, nämlich der getrennten Fertigung und Lagerung der Explosionsladungen bzw. Zünder in verschiedenen Bunkern und der Verschmutzung der Werksstücke durch Verbrennungsrückstände ist beim Explosionsschweißen das Nacharbeiten einer undichten Verbindung mit zusätzlichen Kosten verbunden.
Bei Wärmetauschern sind Rohrböden bekannt mit zahlreichen Bohrungen, in die Wärmetauscherrohre eingewalzt werden. Zur besseren Festigkeit und Dichtigkeit werden dort diese Bohrungen mit ein oder mehreren umlaufenden Nuten versehen. Diese Rohrverbindung wurde bisher in der Vakuumtechnik als nicht absolut dicht betrachtet und daher nicht angewandt. Bei den zahlreichen Rohren eines Wärmetauschers können diese Verbindungen nicht alle gleichzeitig gewalzt werden, so daß eine Einwalzstelle die vorhergehende in ihrer Dichtheit beeinflussen kann, wenn nicht ein erheblicher Abstand zwischen benachbarten Rohren eingehalten wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum dichten Verbinden von mehreren, beispielsweise drei oder vier Rohrleitungen auf engbegrenztem Raum mit einem Deckel oder Flansch an Vakuumanlagen, wobei die Enden der Rohrleitungen in entsprechende Bohrungen des Flansches eingeschoben werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Enden der Rohrleitungen durch gleichzeitiges Walzen von innen aufgeweitet werden-und/oder beim Einschieben in die Bohrungen des Flansches eine niedrigere Temperatur als der Flansch aufweisen und in den Bohrungen umlaufende Nuten vorhanden sind. Bei geringeren Anforderungen an die Dichtigkeit dieser Verbindungen, beispielsweise im Inneren der Zentrifugen, oder wenn die Verbindungen mechanisch nicht sehr beansprucht werden, genügt es, die Enden der Rohrleitungen entweder nur einzuwalzen oder nur durch einen Temperaturunterschied zwischen Flansch und Rohrleitung einzuschrumpfen. In beiden Fällen ist es aber, um eine einwandfreie Verbindung auch bei dicht benachbarten Bohrungen zu erzielen, wesentlich, daß die Aufweitung der benachbarten Rohrleitungen gleichzeitig erfolgt. Nur so ist gewährleistet, daß auch bei sehr geringem Abstand der benachbarten Bohrungen nicht die eine Bohrung von der anderen in unzulässiger Weise verformt wird. Durch entsprechende Versuche hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß diese Verbindungen auch den hohen Ansprüchen in der Vakuumtechnik genügen. Die Helium-Leckprüfung ergab Werte von weniger als 10 9 torr l/sek. Insbesondere für mechanisch belastbare Verbindungen ist es notwendig, daß in den Bohrungen zwei umlaufende Nuten vorhanden sind.
Diese Nuten, die zweckmäßigerweise scharfkantig ausgedreht sind, bewirken, daß die eingewalzte und eingeschrumpfte Rohrverbindung auch nach Verdrehung der Rohrleitungen um 0 180 noch absolut dicht bleibt.
In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Flansch auf ca. 3000C vorgewärmt und die Enden der Rohrleitungen bei Raumtemperatur von ca. 20 0C eingeschoben werden.
In weiterer spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Enden der Rohrleitungen auf minus 1960C abgekühlt und in den Flansch bei Raumtemperatur von ca. 200C eingeschoben werden.
In weiterer spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Flansch auf ca. 3000C vorgewärmt wird und die Enden der Rohrleitungen bei einer Temperatur von ca. minus 196 0C eingeschoben werden.
Diese angegebenen Temperaturwerte ergeben, wie durch Versuche bestätigt wurde, einwandfrei dichte Verbindungen, die auch nach mechanischer Belastung und nach künstlicher Alterung durch mehrfaches Anwärmen auf höhere Temperaturen absolut dicht blieben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 den Deckel 1 einer Gasultrazentrifuge aus einer Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierung, der mit Bohrungen versehen ist, in die drei Rohrleitungen 2 aus Reinaluminium eingeschrumpft und eingewalzt sind. Jede Bohrung ist mit zwei umlaufenden Nuten 3 versehen, die der Deutlichkeit halber in der Fig. 2 stark übertrieben dargestellt sind, in Wirklichkeit jedoch nur wenige zehntel Millimeter tief und ein bis zwei Millimeter breit zu sein brauchen. Durch Aufweiten mittels eines hier nicht dargestellten, an sich bekannten Rollierwerkzeuges wird ein Teil des weichen Rohrmaterials in die Nuten gepreßt und sorgt so für eine nicht nur dichte sondern auch feste Verbindung der Rohrleitungen 2 mit dem Deckel 1. Von besonderem Vorteil ist auch, daß die Rohre 2 vor dem Befestigen im Deckel 1 bereits (hier nicht dargestellt) fertig gebogen sein können, so wie sie zum späteren Anschluß der Gasultrazentrifuge an die Sammelleitung gebraucht werden.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können Rohrleitungen beispielsweise von 8 x 1,5 mm in einem Flansch von 20 mm Dicke bei einem Abstand von 1 mm zwischen benachbarten Bohrungen einwandfrei abgedichtet werden.

Claims

PATENTANSPROCHE

l S Verfahren zum dichten Verbinden von mehreren Rohrleitungen auf engbegrenztem Raum mit einem Flansch an Vakuumanlagen, wobei die Enden der Rohrleitungen in entsprechende Bohrungen des Flansches eingeschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rohrleitungen (2) durch gleichzeitiges Walzen von innen aufgeweitet werden und/ oder beim gleichzeitigen Einschieben in die Bohrungen des Flansches (t) eine niedrigere Temperatur als der Flansch aufweisen und in den Bohrungen umlaufende Nuten (3) vorhanden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (1) auf ca. 3000C vorgewärmt und die Enden der Rohrleitungen (2) bei Raumtemperatur 0 von ca. 20 C eingeschoben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rohrleitungen (2) aufs'minus 196 0C abgekühlt und in den Flansch bei Raumtemperatur von 0 ca. 20 C eingeschoben werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (1) auf ca. 3000C vorgewärmt und die Enden der Rohrleitungen (2) bei einer Temperatur von ca. minus 196 0C eingesEhoben werden.
5. Deckel oder Flansch für Gasultrazentrifugen mit mindestens drei angeschlossenen Rohrleitungen auf engbegrenztem Raum, wobei die Enden der Rohrleitungen in entsprechende Bohrungen des Deckels oder Flansches eingeschoben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen umlaufende Nuten (3) aufweisen und die Rohrleitungen (2) durch gleichzeitiges Walzen von innen im Flansch und/oder gleichzeitiges #ins,chrumpfen befestigt sind.