DE2638181C2

DE2638181C2 - Wärmetauscher-Auflager

Info

Publication number: DE2638181C2
Application number: DE2638181A
Authority: DE
Inventors: Larry G. Mt. Vernon Ind. Weatherford jun.
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1975-09-22
Filing date: 1976-08-25
Publication date: 1984-03-08
Also published as: BE845064A; CA1029705A; AT342092B; NO139327C; AR216057A1; PH14850A; FI70466C; NO139327B; FI70466B; IL49982A0; FR2324977B1; YU177576A; JPS5342898B2; IT1064701B; AU1589376A; BR7605165A; SE7608513L; JPS5239851A; ATA568376A; FI762145A

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmetauscher-Auflager gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. «

Große Wärmetauscher, Druckbehälter und andere Vorrichtungen müssen so aufgelagert werden, daß sie gegen die Einwirkungen von Erdbeben und auch gegen Schocks geschützt sind, die durch große, plötzliche Änderungen der innentemperaturen entstehen. Diese Unterstützung muß außerdem eine Anpassung an Wärmedehnungen und -Schrumpfungen erlauben und eine Befahrung, Wartung und Reparatur ermöglichen.

Besonders bei Kernkraftanlagen besteht die Notwendigkeit, große Wärmetauscher einzusetzen, die einen Durchmesser von 15 Metern und eine Höhe von Metern in montiertem Zustand haben können. Da derartige Wärmetauscher bei hohen Temperaturen arbeiten, muß darauf geachtet werden, daß die Temperatur an den Betonteilen der Konstruktion, die &o einen Wärmetauscher dieser Größe trägt, 100⁰C nicht überschreitet, weil sonst der Beton sein Hydrationsoder Kristallisationswasser verliert und schließlich zu Pulver zerfällt. Wegen der vorhandenen großen Konstruktionen erscheinen die Wirkungen der Wärmedehnung und -schrumpfung in derartigen Anlagen als Größenänderungen, die in einer Größenordnung von mehreren Zentimetern liegen. Angesichts dieser großen Auswirkungen glaubt man, daß, wenn der Wärmetauscher eine schnelle Temperaturänderung durch den Ausfall eines der in ihm befindlichen heißen Medien erfährt, die gesamte Anlage thermisch mit so großer Geschwindigkeit schrumpft, daß sie einen massiven, erschütternden Aufprall auf die umgebenden Konstruktionen erzeugt. In ähnlicher Weise feöpnen auch Erdbeben oder dergleichen ernste Schaden verursachen, wenn sich seismische Kräfte auf einen derart großen Wärmetauscher auswirken.

Um diese Kräfte aufnehmen zu können, ist es gattungsgemäß bereits bekannt, (DE-OS 23 45 287) ein Auflager oder eine Abstützung für einen Wärmetauscher mit einem Fundament und in diesem eingebetteten Ankerschrauben vorzusehen, wobei das Fundament mit einer Grundplatte und einem Ringflansch, die zwei Stützflächen bilden, auszurüsten. Auf der Grundplatte sind Scherringe angeordnet

Bei einer solchen Konstruktion ist zwar die mechanische Stabilität gesichert, jedoch scheint die Möglichkeit nicht beseitigt, hohe Temperaturen im Betonfundament auszuschließen. Sie bietet auch keine Möglichkeit, mit vertikalen Aufwärtskräften und Horizontalkräften fertig zu werden, die, wie eingangs betont, beträchtliche Größen erreichen können.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wärmetauscher-Auflager zu schaffen, die das Fundament auf einer annehmbaren Temperatur hält, während sie eine Relativbewegung des Wärmetauschers gestattet und es der Stützkonstruktion erlaubt, auf kleinen Strecken zu gleiten und sich verhältnismäßig geringfügigen Verlagerungen anzupassen, und auch, um größere horizontale und vertikale Aufwärtskräfte aufzunehmen, die durch Erdbeben, plötzliche Änderungen der Wärmetauschertemperatur und dergleichen verursacht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei dem im Oberbegriff des Ansprüche* I vorausgesetzten Wärmetauscher-Auflager durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel eines Wärmetauscher-Auflagers im Schnitt dargestellt

Gemäß der Darstellung wird ein stehender Wärmetauscher 10 teilweise durch eine Anordnung horizontal liegender seitlicher Halterungen 11, 12 getragen. Die seitlichen Haltemigen sind je an einem Ende an einer vertikalen Fläche des Wärmetauschers 10 befestigt und am anderen Ende, über einen Stoßdämpfer oder dergleichen, an einer vertikalen Wand aus Stahlbeton. Die Betonwand 13 gehört zu einem Schacht 14, der den Wärmetauscher 10 aufnimmt Ein horizontaler Boden 15, ebenfalls aus Stahlbeton, bildet den Boden des Schachts 14. Innerhalb des Bodens 15 ist eine Entwässerung 16 an seiner niedrigsten Stelle ausgebildet, damit sich Wasser sammeln kann, um aus dem Schacht 14 herausgepumpt zu v/erden.

Ein Stahlbetonfundament 17, in Form eines Kegel-Stumpfes oder einer Pyramide ausgebildet, hat eine im allgemeinen flache obere Fläche 20. Die obere Fläche 20 weist eine Gruppe von im allgemeinen zylindrischen Aussparungen 21, 22 auf, die in das Fundament hineinragen. Um eine Kühlung für das Fundament 17 zu schaffen und um die Festigkeit des Fundaments zu erhöhen, ist ein hohler, ringförmiger Stahlkastenholm 23 in dem Fundamentbeton unmittelbar unter der Unterkante der Aussparungen 21,22 eingebettet.

Ankerschrauben, von denen in der Zeichnung nur die

Ankerschrauben 24, 25 dargestellt sind, sind in einer kreisförmigen Anordnung in bezug auf die Querebene der oberen Fläche 20 in dem Fundament 17 angeordnet Jede der Ankerschrauben 24, 25 hat die Form eines L, bei dem der Längsschaft parallel zur Längsachse des Wärmetauschers 10 und senkrecht zur Ebene der oberen Fläche 20 des Fundaments verläuft. Der kürzere Schaft der Ankerschrauben-L-Form liegt jedoch senkrecht zur Achse des Längsschafts, um die Schraube innerhalb des Fundaments 17 zu sichern.

Der .Längsschaft einer jeden der Ankerschrauben 24, 23 verläuft außerdem durch ausgerichtete Öffnungen in dem unteren Flansch 26 und dem oberen Flansch 27 des Kastenholms 23. Jeder Längsschaft der einzelnen Ankerschrauben 24,25 endei in einem Gewindeteil, das in einem Schraubeinsatz aufgenommen wird, von dem nur die Er.isätze 30,31 dargestellt sind.

Gemäß der Zeichnung liegen die Einsätze 30, 31. wenn sie voll mit den Gewindeteilen der Ankerschrauben 24,25 in Eingriff stehen, an dem oberen Flansch 27 an und liegen bündig zu der oberen Fläche 2C auf dem Fundament 17. Außerdem besteht innerhalb eines jeden der Einsätze 30, 31 eine wesentliche Gewindetiefe, die nicht mit den Ankerschrauben 24, 25 in Eingriff steht Dieses Gewinde in den Einsätzen 31,30 steht jedoch mit den unteren Gewindeteilen der Schäfte einer Schraubenanordnung in Eingriff, von der die Zeichnung nur die Ankerschrauben 32,33 zeigt

Die Ankerschrauben 32, 33 verlaufen durch ausgerichtete öffnungen in einer Grundplatte 34, sowie durch Jo eine weitere Anordnung ausgerichteter Öffnungen in einem Scherring 35, der auf der Oberfläche der Grundplatte 34 angeordnet ist

Die Grundplatte 34 weist eine Unterfläche 36 auf, von der aus eine Anordnung von im allgemeinen zylinder- a förmigen Scherstiften 37, 40 vertikal nach unten verläuft. Die Scherstifte 37, 40 werden in den zugehörigen Aussparungen 22, 21 aufgenommen, die in der oberen F'äche 20 des Fundaments 17 ausgebildet sind. Die Grundplatte 34 hat außerdem auch eine ringförmige Oberfläche 41, die eine große, kreisförmige Bohrung 42 mit einer flachen, horizontalen Basis 43 und zylindrischen Wänden aufnimmt.

Der Scherring 35 hat im allgemeinen Ringform und befindet sich auf der ringförmigen Oberfläche 41 der ■»"> Grundplatte 34. Aussparungen 44, 45 sind in dem Außenumfang der ringförmigen Oberfläche 41 ausgebildet, um die Köpfe der jeweiligen Ankerschrauben 32,33 aufzunehmen. Ein Flansch 46 verläuft nach innen in Richtung auf die Mitte des Scherrings 35, um ein ">" Randstück der kreisförmigen Basis 43 zu überdecken, die in der Grundplatte 34 ausgebildet ist.

Eine Gleitplatte 47 mit Teflon oder Lubrite oder eine andere in geeigneter Weise geschmierte Platte, die eine flache Unterfläche hat, welche auf der horizontalen 5"· Basis 43 ruht, weist einen Durchmesser auf, der bedeutend größer ist als der Innendurchmesser des Kragflansches 46 auf dem Scherring 35. Dieser Durchmesser der Gleitplatte 47 ist jedoch kleiner als der Durchmesser der kreisförmigen Bohrung 42, in der sie «> aufgenommen wird. Dieser Unterschied bei den jeweiligen Durchmessern ergibt einen gewissen Spielraum für eine Relativbewegung zwischen der Gleitplatte 47 und der Grundplatte 34.

In typischer WeUe kann eine Gleitplatte einen «⁵ Bronze- oder Messinglcfierungsboden einschließen, in dem zahlreiche Oberflächenringe eingearbeitet sind. Diese Ringe werden mit einem Schmiermittel auf Graphitbasis gefüllt, das, wenn die Kontaktfläche zwischen der Gleitplatte 47 und der horizontalen Basis 43 im Laufe der Zeit abschleißt, neues Schmiermittel freilegt.

Die Oberfläche der Gleitplatte 47 ist konvex ausgebildet und wird ebenfalls in der oben beschriebenen Weise behandelt, um eine geeignete Schmierung zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang hat weiterhin ein geschmiedeter Stützblock 50 eine konkave Unterfläche 51, die zu der konvexen, geschmierten Oberfläche der Gleitplatte 47 paßt und auf derselben ruht Kreisförmig angeordnete und in Längsrichtung ausgerichtete Bohrungen, von denen nur die Bohrungen 52,53 dargestellt sind, haben in der konkaven Fläche ausgebildete versenkte Aussparungen, von denen jede entsprechende Schrauben aufnimmt jedoch sind in der Zeichnung nur die Schrauben 54 und 55 dargestellt

Die Oberfläche des Stützblocks 50 hat einen unteren, vorstehenden Flansch mit einem Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchnr-,v.;er der darunter liegenden Gleitplatte 47, der aber dennocb kleiner ist ais der Durchmesser der kreisförmigen Bohrung 42, welche in der Grundplatte 34 ausgebildet ist um genügenden Spielraum zu bieten, damit der Wärmetauscher 10 sich in bezu£ auf das Fundament 17 bewegen kann. Ein Scherkeil 56 ist diametral auf der Oberfläche des Stützblocks 50 angeordnet Der Scherkeil 56 sitzt in einer Keilnut 57, die in einer unteren Kontaktfläche in dem unteren Schmiedestück 60 ausgebildet ist, welches einen Teil des Wärmetauschers 10 bildet Wie in der Zeichnung dargestellt, werden die Schrauben 54, 55 sowie die anderen Schrauben, welche dazu dienen, den Stützblock 50 mit dem unteren Schmiedestück 60 zu verbinden, und die sich außerhalb der Ebene der Zeichnung befinden, in Gewindebohrungen aufgenommen, die in das untere Schmiedestück 60 geschnitten werden.

Beim Bau wird das Betonfundament 17 so gegossen, daß nur die Oberflächen der Einsätze 30, 31 der Ankerschrauben freiliegen. Nachdem der Beton abgebunden ist, wird eine Schablone von der Lage dieser Einsätze angefertigt Mit Hilfe dieser Schablone (die in der Zeichnung nicht dargestellt ist) »ve^rden die entsprechenden Bohrungen in der Grundplatte 34 und dem Scherring 35 in Ausrichtung mit den jeweiligen Einsätzen 30, 31 für die Ankerschrauben gebohrt. Die Grundplatte 34 wird über die Einsätze 30, 31 auf die obere Fläche 20 des Fundaments 17 gelegt. Die Gleitplatte 47 wird in die Mitte der kreisförmigen Bohrung 42 gelegt, diain der Grundplatte 34 ausgebildet ist Um die Tragkonstruktion vollständig zusammenzubauen, wird der Sch.£rring 35 über das untere Schmiedestück 60 an dem Wärmetauscher 10 gelegt und der Stützblock 50 wird verschraubt Die aus Wärmetauscher 10, StützblocrC 50 und Scherring 35 bestehende Montagegruppe wird dann sorgfältig auf die Grundplatte 34 und die Gleitplatte 47 gelegt, um die Schraubenlöcher in dem Scherring 35 mit den entsprechenden Schraubenlöchern in der Grundplatte 34 und den Einsätzen 3ü, 31 auszurichten, die in dem Betonfundament 17 eingebettet sind. Der gesamte Zusammenbau wird dann dadurch abgeschlossen, daß man die Ankerschrauben 32,33 in die ausgerichteten Bohrungen einsetzt und dann in die Einsätze 30, 31 auf ein gewünschtes Drehmoment einschraubt.

Wenn der Angriff einer horizontalen Kraft auf den Wärmetauscher 10 oder das Fundament 17 so groß ist, daß sich diese Teile relativ zueinander bewegen, dann

wird die Anfangsbewegung, ohne Schaden zu verursachen, durch die Gleit- und Drehbewegung des Stützblocks 50 in bezug auf die Gleitplatte 47 aufgenommen. Vertikale Aufwärtskräfte werden von dem Umfangsrand des Stützblocks 50 an den Kragflansch 46 auf dem Scherring 35 übertragen und über die Ankerschrauben 32,33 auf das Fundament 17 durch die Ankerschrauben 24, 25 weitergeleitet. Sollten die horizontalen Kräfte jedoch so groß sein, um eine Höhe zu überschreiten, die durch eine Relativbewegung zwischen dem Stützblock 50, der Gleitplatte 47 und der horizontalen Basis 43 der kreisrunden Bohrung 42 in der Grundplatte 34 vernichtet werden kann, dann werden der Scherkeil 56 in dem Stützblock 50, die Schrauben 54, 55 und die Scherstifte 37,40 in dem Fundament 17 in der ι ·> Lage sein, den Rest der Kraft aufzunehmen, die nicht auf eine andere Weise aufgenommen wird.

Es gibt natürlich viele Modifizierungen, die bei der obigen Konstruktion eingesetzt werden können und die sich dennoch im Rahmen der Ausführungsbeispiele der >o Erfindung befinden. Es kann z. B. das untere Schmiedestück 60 in dem Wärmetauscher 10 fortgelassen und ein Rohrstück mit großem Durchmesser an die Außenseite des Wärmetauscherbodens angeschweißt werden, wobei die Längsachse des Rohrs mit der Längsachse des 2~> Wärmetauschers zusammenfällt. Ein Flansch an dem untersten Ende des Rohrs wird an ein Schmiedestück geschraubt, das eine konkave Unterfläche hat, welche zu der Krümmung der Oberfläche der Gleitplatte paßt. Diese Spezialausführung kommt nicht nur ohne ein besonderes Schmiedestück sowie ohne zusätzliche Bearbeitung in dem unteren Boden des Wärmetauschers 10 aus, sondern vergrößert auch den Abstand zwischen dem Wärmetauscher und dem Betonfundament 17, was dazu führt, die Temperatur des Fundaments herabzusetzen.

Der Kastenholm 23 ist auch dafür geeignet, ein umlaufendes Kühlmedium aufzunehmen und dadurch die Betriebstemperatur des Betonfundaments 17 weiter herabzusetzen.

Eine Einsparung an Baukosten kann erreicht werden, wenn die seitlichen Halterungen 11, 12 nicht, wie in der Zeichnung gezeigt, mit dem Wärmetauscher 10 verbunden werden, sondern mit horizontalen Platten, die an dem unteren Schmiedestück 60 befestigt werden oder die, falls ein Rohr an den unteren Boden des Wärmetauschers 10 geschweißt ist, an dem betreffenden Rohr und an benachbarten Abschnitten der Betonwand 13 des Schachts 14 befestigt werden. Die durch diese besondere Anordnung erzielte Einsparung ist deshalb besonders bemerkenswert, weil für den Bau des Schachts 14 dann weniger Stahlbeton benötigt wird. Die größere Stahlbetonmasse, die benötigt wird, um die Wirkung der seitlichen Halterungen II, 12 auszuhalten, befindet sich dann dicht an dem Boden 15 und nicht, wie in der Zeichnung gezeigt, höher von dem Boden. Auf diese "Veise wird eine weitere Stahlbetonmasse nicht benötigt, die sonst erforderlich ist, um den Betonteil zu stützen, der sich oberhalb des Bodens 15 und bei den seitlichen Halterungen 11,12 befindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Wärmetauscher-Auflager, bestehend aus einem Stahlbetonfundament mit darin eingebetteten Ankerschrauben (24, 25), einer Grundplatte (34) mit einer mittig angeordneten Bohrung, einem auf der Grundplatte (34) angeordneten Scherring (35), einem Stützblock (50) und einer Gleitplatte (47), dadurch gekennzeichnet, daß im Fundament (17) ein ringförmiger Kastenholm (23) zur Kühlung des Fundaments eingebaut ist und in dem Fundament (17) Aussparungen (21, 22) vorgesehen sind, die Scherstifte (37, 40) der Grundplatte (34) aufnehmen, sowie in der Bohrung der Grundplatte (34) die Gleitplatte (47) aufgenommen ist, die einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der Durchmesser der Bohrung in der Grundplatte (34) ist, wobei die Gleitplatte (47) eine konvexe Fläche aufweist und der Scherring (35) mit Bohrungen versehen ist, die in Ausrichtung zu den jeweiligen Ankerschrauben (32,33) ausgebildet sind, wobei der Scherring (35) einen Innendurchmesser hat, der kleiner ist als der Durchmesser der Gleitplatte (47), um einen Rand am Umfang der Gleitplatte (47) zu überdecken, wobei der Stützblock (50) eine konkave Räche hat, die mit der konvexen Fläche der Gleitplatte (47) in Berührung steht, und wobei der Stützblock (50) einen Durchmesser besitzt, der größer als der Durchmesser der Gleitplatte (47) und kleiner als der Durchmesser der Bohrung der jo Grundplatte (34) ist.

2. Wärmetauscher-Auflager nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daßr"-e Scherstifte (37,40) von der Grundplatte (34) herabhängen und in das Stahlbetonfundament (17) hineinragen.

3. Wärmetauscher-Auflager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Scherkeil (56) zwischen dem Stützblock (50) und dem unteren Stück des Wärmetauschers (10) angeordnet ist.

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