DE2624621C3

DE2624621C3 - Wärmeübertragerelement'für gasgekfihlte Hochtemperaturreaktoren

Info

Publication number: DE2624621C3
Application number: DE19762624621
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Dietlikon Bieri (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1976-05-11
Filing date: 1976-06-02
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2624621A1; CH607852A5; DE2624621B2; FR2351373B1; FR2351373A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertragerelement für gasgekühlte Hochtemperaturreaktoren, das ein vertikales, das aufzuheizende Arbeitsmittel führendes, wärmeisoliertes Tragrohr mit einem Verteiler am einen Ende aufweist, an dem ein Bündel wendelförmig gebogener Rohre angeschlossen ist die von einer am Tragrohr befestigten Stützkonstruktion getragen sind und in mehreren, das Tragrohr konzentrisch umgebenden Kreiszylinderflächen verlaufen sowie in einem das Tragrohr am anderen, dem Arbeitsmittelzuströmungsende umgebenden Sammler enden, wobei das Rohrbündel von einem kreiszylindrischen Mantel umgeben ist

Ein solches Wärmeübertragerelement ist aus der CH-PS 3 69 779 bekannt Beim Zusammenbau mehrerer solcher Wärmeübertragerelemente werden die Zwischenräume zwischen den Mänteln zweckmäßig abgedichtet um eine Strömung außerhalb der kreiszylindrischen Mantel zu vermeiden. Aus der FR-PS 13 81 767 ist es bekannt, in den Zwischenräumen einander benachbarter Wärmeübertragerelemente ebene Abdeckbleche anzubringen, die am unteren Ende der Mangel besonders befestigt werden müssen. Hinsichtlich der Montage wie auch wegen der Befestigungsmittel ist diese Dichtung kompliziert Gemäß der FR-PS 12 46 909 werden in die Zwischenräume einander benachbarter Wärmeübertragerelemente Verdrängungskörper eingesetzt was sowohl montagemäßig wie auch werkstoffmäßig aufwendig ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Wärmeübertragerelementen der eingangs genannten Art eine konstruktiv einfache und im Betrieb wirksame

ίο Dichtung für das die Elemente umströmende Medium vorzusehen, wobei die Dichtung auch hinsichtlich der Montage der Wärmeübertragerelemente zu einem Wärmeübertrager problemlos sein solL

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst

daß das eine Ende des Mantels, vorzugsweise das auf der im Betrieb kühleren Seite, einen nach außen vorspringenden, im Umriß sechseckigen, im Profil flanschartigen Dichtrand aufweist dessen Umfangsfläche zusammen mit den ihr zugewendeten Umfangsflächen der Dichtränder benachbarter Wärmeübertragerelemente im zusammengebauten Zustand die Dichtfunktion übernimmt

Durch diese Gestaltung sind die flanschartigen Dichtränder Bestandteile der Wärmeübertragerelemente. Dies hat den Vorteil, daß beim Zusammenbau der Wärmeübertragerelemente zu einem Wärmeübertrager die Dichtränder zusammen mit den Elementen in ihre Dichtposition gelangen und entweder selbst unmittelbar oder durch einfaches Einschieben von federnden

Dichtelementen dichten.

Die Erfindung wird an einigen zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt F i g. 1 einen lotrechten Längsschnitt durch ein Wärmeübertragerelement und

Fig.2 und 3 in vergrößertem Maßstab je einen Schnitt durch abgewandelte Dichtungen.

Gemäß F i g. 1 weist das Wärmeübertragerelement ein zentrales, vertikales Tragrohr 1 mit einem oberen kugelförmigen Verteiler 2 auf, an dem ein Bündel 3 bildende, wendelförmig gebogene Rohre 4 angeschlossen sind. Diese Rohre 4 verlaufen in dem Bereich, in dem sie wendelförmig gebogen sind, durch Bohrungen 5 von vier Tragplatten 6, die eine am Tragrohr befestigte Stützkonstruktion bilden. Die unteren Enden der Rohre 4 münden in einen kugelförmigen Sammler 10, der das untere Ende des Tragrohres 1 umgibt und mit diesem verschweißt ist An das untere Ende des Tragrohres 1 schließt ein hohler Kegelstumpf 12 an, von dem drei Rohrstücke 14 ausgehen, die in einem Blech 15 münden,

so das außen mit dem Sammler 10 verschweißt ist Am Sammler 10 ist ein äußeres Verbindungsrohr 20 und am Blech 15 ein inneres Verbindungsrohr 21 angeschlossen. Über die Rohrstücke 14 ist somit der Ringraum zwischen den beiden Verbindungsrohren 20 und 21 mit dem Innenraum des Tragrohres 1 verbunden, während das Innere des Sammlers 10 mit dem Inneren des Verbindungsrohres 21 verbunden ist

Am äußeren Verbindungsrohr 20 ist ein flanschartig vorspringender Absatz 28 vorgesehen, über den sich das Verbindungsrohr 20 — und damit das ganze Wärmeübertragerelement — auf einer Platte 30 abstützt die Teil eines doppelten Futterbodens in einem Reaktordruckgefäß 35 aus Beton ist
Die Tragplatten 6 stützen sich am unteren Ende über

b5 Nasen 40 am Tragrohr 1 ab. An ihrer Außenkante ist im obersten Bereich 42 ein sich über die Höhe des Bündels 3 erstreckender Mantel 43 befestigt der unten an Nasen der Tragplatten abgestützt ist. Am oberen Ende des

Mantels 43 ist dieser von einem im Umriß sechseckig gebogenen Band 50 umgeben, das über einen flanschartig vorspringenden Steg 51 mit der Oberkante des Mantels 43 zu einem Dichtrand verbunden ist Das Band 50 mit dem Steg 51 bildet eine radial elastisch s nachgebende Schürze, die zusammen mit den gieich ausgebildeten Schürzen benachbarter Wärmeübertragerelemente die Dichtfunktion übernimmt

Der Verteiler 2, das Tragrohr 1 uL>d der Sammler 10 sowie der an diesen anschließende Abschnitt des Rohres 20 sind mit einer Schicht 60 eines keramischen Isolierstoffes bedeckt

Im Betrieb strömt das aufzuheizende Arbeitsmittel, wie der Pfeil 65 andeutet, durch den Ringraum zwischen den beiden Verbindungsrohren 20 und 21 über die Rohrstücke 14 und das Tragrohr 1 in den Verteiler 2. Dadurch werden die hauptsächlich tragenden Teile des Wärmeübertragerelementes, nämlich Verbindungsrohr 20, Blech 15, Rohrstücke 14, Kegelstumpf 12, Tragrohr 1 und Verteiler 2 wirksam gekühlt

Das aufzuheizende Medium strömt sodann durch die Rohre 4, in denen es erhitzt wird, zum Sammler 10, aus dem es über das innere Verbindungsrohr 21 zur Nutzung abströmt (Pfeil 66).

Im Reaktor aufgeheiztes Helium tritt — als Primärgas — wie der Pfeil 67 andeutet, zwischen der Platte 30 und dem unteren Ende des Mantels 43 in den Ringraum zwischen dem Tragrohr 1 und dem Mantel 43 ein und gibt seine Wärme an das in den Rohren 4 strömende Arbeitsmittel ab. Es verläßt dann den Ringraum am oberen Mantelende (Pfeil 68) und gelangt wieder zum Reaktor. Wie in Fig.2 und 3 dargestellt, kann der Dichtrand am Mantel 43 anstatt als Dichtschürze 50,51 wie eine Pyramidenstumpffläche 70, 71 mit sechseckigem Umriß ausgebildet sein, deren kleinerer Umfang auf der heißen Seite des ManteJs 43 und 43' liegt In Fig 2 ist zwischen die starren Dichtränder 70, 70^ benachbarter, z. B. versetzt angeordneter, Wänneübertragerelemente ein federndes Dichtelement 75 aus dünnem, wärmebeständigem Federblech mit Ω-fönnigem Profil eingeschoben. Die durch Vorspannung erzielte Spreizkraft des Dichtelementes 75 hält der im Bereich der Dichtränder 70,70' wirkenden Druckdifferenz des Primärgases das Gleichgewicht

Fig.3 zeigt ein ähnliches, die Form einer unten offenen 8 aufweisendes Dichtelement 76, das durch die an ahm wirkende Druckdifferenz des Primärgases eine zusätzliche Spreizkraft erfährt, die verhindert, daß das Dichtelement aus dem Spalt hinausgeblasen wird.

Es kann zweckmäßig sein, Verteiler 2 und Sammler 10 mit kleinerem Durchmesser auszuführen und die Anschlüsse der Rohre 4 auf die ganze, von übrigen Anschlüssen freie Kugelfläche zu verteilen.

Die Mäntel 43 können auch, statt an den Tragplatten 6 angeschweißt, von diesen getrennt raumfest aufgestellt sein, so daß in Achsrichtung geringe Wärmedehnungsverschiebungen zwischen den Tragplatten 6 und den Mänteln 43 möglich sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmeübertragerelement für gasgekühlte Hochtemperaturreaktoren, das ein vertikales, das aufzuheizende Arbeitsmittel führendes, wärmeisoliertes Tragrohr mit einem Verteiler am einen Ende aufweist, an dem ein Bündel wendelförmig gebogener Rohre angeschlossen ist, die von einer am Tragrohr befestigten Stützkonstruktion getragen sind und in mehreren, das Tragrohr konzentrisch umgebenden Kreiszylinderflächen verlaufen sowie in einem das Trogrohr am anderen, dem Arbeitsmittelzuströmungsende umgebenden Sammler enden, wobei das Rohrbündel von einem kreiszylindrischen Mantel umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Mantels (43), vorzugsweise das auf der im Betrieb kühleren Seite, einen nach außen vorspringenden, im Umriß sechseckigen, im Profil flanschartigen Dichtrand (50, 5t, 70, 71) aufweist, dessen Umfangsfläche zusammen mit den ihr zugewendeten Umfangsflächen der Dichtränder benachbarter Wärmeübertragerelemente im zusammengebauten Zustand die Dichtfunktion übernimmt

2. Wärmeübertragerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flanschartige Dichtrand als radial elastisch nachgebende Schürze (50,51) ausgebildet ist

3. Wärmeübertragerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der flanschartige Dichtrand außen wie eine Pyramidenstumpfoberfläche (70, 71) ausgebildet ist, deren kleinerer Umfang auf der heißen Seite des Mantels (43) liegt wobei zwischen die Dichtränder benachbarter Wärmeübertragerelemente elastisch nachgiebige Dichtelemente (75, 76) eingeschoben werden, die aus Blechstreifen (75) mit Ω-förmigem Profil oder mit einem Profil (76) in Form einer unten offenen 8 bestehen.

4. Wärmeübertragerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Mantel (43) an der Stützkonstruktion (6) befestigt ist.