DE2814214A1

DE2814214A1 - Stuetzstopfen

Info

Publication number: DE2814214A1
Application number: DE19782814214
Authority: DE
Inventors: Gordon C Larson
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1977-04-06
Filing date: 1978-04-03
Publication date: 1978-10-12
Also published as: US4290543A; GB1566378A; AT362399B; CA1116380A; IT1093614B; NL7802853A; DE2814214B2; SE7803309L; IT7821553A0; JPS53125659A; ATA182878A; FR2386800A1; IL54204A; LU79332A1; CH626697A5; ES468379A1; BE865509A; SE434086B; IL54204A0; NL180138C

Description

28H2H

PATENTANWALT 30.03.1978

Anmelder; The Babeock & Wilcox Company JbI Last ^;42nd Street
New Y^-Ork, N₀T₀ 10017 / USA

Titel: Stützstopfen

Uie Erfindung betrifft die Absperrung eines undichten Rohrs in einem ans iiohrböden und Rohren bestehenden Warnietauscher durch die Zündung von metallischen Explosivstopfen, die an beiden Rohrenden eingesetzt werden und erstreckt sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren, durch die die Verformung der benachbarten Rohre xind der Hohrbodensehnen durch Explosivkräfte wesentlich vermindert wird.

Wärmetauscher werden mit einer großen Anzahl von Rohren ausgestattet, die einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben und zu einem sogenannten Rohrbündel zusammengefaßt werden. Wärme wird zwischen einem durch die Rohre strömenden Medium und einem Medium ausgetauscht, das mit der Außenseite der Rohre in Berührung steht_o Die Medien werden körperlich durch Rohre und Rohrboden getrennt, wobei ein Rohrboden an jedem Ende des Rohrbündels angeordnet wird. Es wird immer üblicher, ein undichtes Rohr bei solchen Wärmetauschern dadurch abzusperren, daß man einen Explosivstopfen in Form eines hohlen Metallkörpers verwendet, der an jedem Ende des abzusperrenden Rohrs eingesteckt wird_o Der Stopfen enthält eine geformte Sprengladung und einen Zünder, der von einer fern gelegenen Stelle aus gezündet werden kann,

809841/0926

28U2U

- 5 - 30.03.1978

um die Ladung zu sprengen und dadurch den Stopfenkörper gegen die Rohrfläche mit einer Kraft zu spreizen, die ausreicht, uiü den Stopfen an die umgebende Ilohrfläche zu schweißen und eine mediumdichte Absperrung zu bilden.

;Js sind einige ocnwierigkeiten bei der Explosivschweißung in Wärmetauschern dieser Art aufgetreten, denn die Rohre sind so dicht nebeneinander angeordnet, daß die in der Nachbarschaft des undichten Rohrs angeordneten Rohre sowie die Rohrbodensehnen zwischen den Rohren stark durch die Explosivkräfte verformt werden, die bei der Zündung eines Absperrstopfens in dem undichten Rohr freigegeben werden.

üer Erfindimg liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Hemmung der Verformung von iiohren und Rohrboden zu schaffen, die in der Nachbarschaft eines Rohrs angeordnet sind, das durch Explosivschweißung abgesperrt wird_o

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß entfernbare Stutzstopfen vorgesehen werden, die in die Rohre eingesetzt werden, welche sich in der Nachbarschaft eines durch Explosivstopfen abzusperrenden undichten Rohrs befinden. Jeder der Stützstopfen schließt ein Paar Keile ein und eine keilartige Betätigungsvorrichtung, die, wenn sie in Richtung auf das gestützte Rohr getrieben wird, die Keile radial nach außen gegen die umgebende Rohrwand spreizt, um die erforderliche Rohrwand- und iiohrboden-Unterstützung während der Zündung des Explosivstopfens zu bilden» Wenn das undichte Rohr abgesperrt worden ist, wird die Betätigungsvorrichtung von dem gestützten Rohr weggetrieben, wodurch die Keile gelöst werden und der Stützstopfen aus dem unterstützten Rohr entfernt werden kann.

O O ·

809841/0926

28H2U

- 6 - 30.03.1978

Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher b e schrieb en _o Zs zeigt:

Fig. 1 einen Aufriß eines Durchlaufdampferzeugers;

Fig. 2 eine Draufsicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 3;

Fig. 3 einen Aufriß entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 eine Detailansicht eines in das Ende eines üohrs eingesetzten ,stützstopf ens;

Fig. 5 eine Draufsicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4; Fig_o 6 eine weitere Uetailansicht des Stützstopfens;

Fig. 7 eine Detailansicht einer Betätigungsvorrichtung entlang einer ihrer bogenförmigen Seiten;

Figo 8 eine Detailansicht einer Betätigungsvorrichtung entlang einer ihrer flachen Seiten;

Fig. 9 und 10 Detailansichten eines Keils und

Fig» 11 eine Detailansicht eines Werkzeuges, das benutzt wird uiu die Betätigungsvorrichtung in Richtung auf das Rohr bzw. weg vom itohr zu treiben,,

Figur 1 zeigt einen Wärmetauscher in Form eines Üurchlatif-Dampferzeugers 10, der aus einem stehenden zylindrischen Druckbehälter 11 besteht, welcher an seinen beiden Enden durch einen oberen Deckel 12 und einen unteren Deckel 13 verschlossen wird„ Der Behälter wird in Querrichtung durch einen oberen und einen unteren Rohrboden 14 bzw_o 15 geteilt» Der obere Rohrboden 14 besteht aus einem Stück mit dem Behälter 11 und dem oberen Deckel 12 und bildet in

809841/0926

28H2U

Ve \-l)induline j-ύ t day oberen Jeelcel 12 eine kediur.ieintritts-Jca iiicr 1'?. Jer untere itohrboden l^:j bestellt aus einem ,^tiick nit -'GTi i;ehält-3r 11 v.n-1 dem unteren ieekel l'j und bildet J.Ii verbindung alt dei-i vurfcereii Deckel 13 eine Austritts—

Jiiie Anzahl £.eraücr lioüi'e IS, die so angeordnet sind, daß sii·» ein ,iobrbüiiaGl Ijilucii, ve rl Ku? t vertikal zwischen dem •SO er on nnu miternn iio.Urbo'len l'i und Vj und tritt durch f;eJ^:e ,ioliiMiön.eu hiu'iureh, ixu die j-iediuueintrittskandier lit. ier Austi-ittsJieniiier 17 zu verl)inden_o

-j.i?i i:ylin· Iris eher -.antei iy u'ligilit das Rohrbündel 18 und erstreckt sich nach ojien von einer Ebene, die oberhalb Ies unteren ilohrbodeiis 15 liegtj er endet in einer iübcne, die untei'halh des oijeren iiohrfeodens lh liegt. jJer Mantel IS¹ VXr⁷Ct alt dem Behälter 11 zusammen, "·ίοdurch zwi-Bcaüii beidexi i'eilon eine ringförmige Kaiamer gebildet ^i rd. Jie Kaiiiuei· ^T.vird durch eine iiingplatte 22, die an ihrer . .uüenlcante an den j3ehälter 11 und 0,11 ihrer Innenkante an den Mantel 15) geschweißt ist, in Eintritts- und Aus tritt rskiUiP-le 21 und ?ü unterteilt.

In noHji;xlen j-letrieb des Üaupferzeugera 10 "wird Priiuärkühl".:iittel von eine»;i nicht dargestellten Druckwasser—-reaktor ooor einer ähnlichen '>uelle zu der oberen Kaaisier Io durch einen :£intrittsstutzen 2k geleitet. Das Pri'inr.früiiliaittel gibt i/ärme an ein Sekundärkühlmittel T.i'iiron'; ''.er 3ΐ7~ο.ϊπιη;$ dux'ch die Rohre 13 ab und wird aus f-o"i. untü-cen Kart.oer 17 durch einen Austrittsstutzen 25 nh lolei fet. .Gin bneiseiiittel wii-d durch einen Eintrittsstutzen 26 aufgegeben und durch die Platte 22 gezwungen, in "vva ivanal 21 abwärts zii strömen und von da aus in das oxl'ene untere iiide des Mantels 19 „ Das Speisemittel wii-d ■'..r.'-.u.veh emirMt um:, verdampft, daß von dem Priinärkühl-

809841/0926

BAD ORIGINAL

28H2H

- 8 - 30,03.1978

mittel über die Rohre 18 ein Wärmeübergang erfolgt. Der so erzeugte Dampf, der entweder gesättigt oder überhitzt sein kann, je nach der Größe des Wärmeaustausches strömt aus dem offenen oberen Ende des Mantels 19 heraus und in den Kanal 20 hinein, um durch einen Austrittsstutzen herauszuströmen_o

Man sollte berücksichtigen, daß zahlreiche Rohre 18 in dem ganzen Bündel innerhalb des Dampferzeugerblocks 10 vorhanden sind« Somit ist es üblich, eine Undichtigkeit in einem Rohr dadurch auszuschalten, daß man einfach das Innere eines solchen Rohrs absperrt, indem man seine Enden an den Rohrboden 14 und 15 verstopft. Auf diese Weise wird ein undichtes Rohr abgetrennt und in wirksamer Weise aus dem Strömungsweg des Primärkühlmittels herausgenommen, welches durch das Innere der Rohre fließt₀ Die restlichen Rohre des Bündels wirken weiter in der normalen Weise, um den Wärmetausch in der gewünschten Weise zu vollziehen. In üblicher Weise wird das undichte Rohr dadurch abgetrennt, daß man einen Explosivstopfen in Form eines hohlen Metallkörpers verwendet, der in die Enden des abzutrennenden Rohrs eingesetzt wird und eine geformte Sprengladung sowie einen Zünder enthält, der von einer fern gelegenen Stelle aus gezündet werden kann, um die Ladung zu sprengen und dadurch den Stopfenkörper gegen die Rohrfläche mit einer ausreichenden Kraft zu pressen, so daß eine Zone metallurgisch gebundenen Metallkontakts zwischen dem Stopfen und der umgebenden Rohrfläche gebildet wird; diese Zone erstreckt sich vollständig um den Umfang des Stopfenkörpers herum sowie auf einer axialen Länge, die zwischen den Enden des Körpers liegt.

Da die Ausführungen und die Anordnung der Rohre 18 in bezug auf die Rohrboden lh und 15 im allgemeinen gleich

809841/0926

28H2U

- 9 - 30o03.1978

sind, wird es als ausreichend angesehen, die Erfindung allein in Verbindung mit dem oberen Rohrboden 14 zu beschreiben.

Aus den Figuren 2 bis 10 sind Stützstopfen 29 zu erkennen, die in die Rohrbodenenden der Rohre 18 eingesetzt werden, welche in der Nachbarschaft des undichten Rohrs 18A angeordnet sind. Jeder der Stützstopfen 29 besteht aus einem Paar Keile 30 und einer keilartigen Betätigungsvorrichtung 31

Jeder der Keile 30 weist eine bogenförmige Seite 32, die im allgemeinen zu der Innenkontur des Rohrs 18 paßt, und eine flache Seite 33 auf_o Die bogenförmige Seite 32 schließt eine Schulter J>k. an einem Ende und ein konisches Stück 35 am anderen Ende ein« Der Keil 30 ist axial entlang seiner flachen Seite 33 in Richtung der Schulter 34 konisch ausgebildet.

Ein größerer axialer Abschnitt der Betätigungsvorrichtung 31 ist mit einem Paar gegenüberliegender flacher Seiten 36 ausgebildet, die untereinander durch bogenförmige Seiten 37 verbunden sind; die Vorrichtung schließt ein kegelstumpfförmiges Teil 38 an einem Ende und ein Gewindestück 39 am anderen Ende ein. Das große Ende des Teils 38 liegt an einem Paar Leisten 40 an, die seitlich entlang der flachen Seiten 36 verlaufen. ;iine Schulter 41 ist zwischen den flachen Seiten 36 und dem Gewindestück 39 ausgebildet. Jeder der flachen Seiten 36 der Betätigungsvorrichtung hat einen Abschnitt 42, der axial konisch in Richtung des kegelstumpf förmigen Teils 38 ausgebildet ist.

Um das undichte Rohr 18A abzudichten, wird ein Explosivstopfen 43 in die Rohrbodenenden des Rohrs 18A eingeführt;

809841 /0928

28U2H

- 10 - 30.03=1978

in Figur 3 ist er in bezug auf den oberen Rohrboden 14 dargestellt. Jeder der Stiitzstopfen 29 wird dadurch zusammengebaut, daß man die konischen Enden 35 der Keile 30 auf die Leisten 40 stellt und die konischen Seiten 33 der Keile 30 gegen die in entgegengesetzter Richtung konisch verlaufenden Abschnitte 42 der Betätigungsvorrichtung 31 legt. Der zusammengebaute Stützstopfen 29 wird dann in eines der Rohre 18 eingesetzt, die in Nachbarschaft zum Rohr 18A angeordnet sind. Der Stützstopfen 29 wird vorzugsweise, wie in Figur 2 dargestellt, so angeordnet, daß einer der Keile 30, die am Rohr 18 anliegen, auf der Wandseite gegenüber dem Rohr 18A liegt. Die Schulter 34 liegt an der Rohrstirnseite an und verhindert eine weitere Axialbewegung, wodurch gewährleistet wird, daß die Keile 30 innerhalb der Rohrbödenenden des Rohrs 18 bleiben. Die Betätigungsvorrichtung 31 wird dann weiter in das Rohr 18 hinein getrieben, wodurch die Keile 30 radial nach außen gegen die umgebende Wand des Rohrs 18 gedruckt werden, um dieses Rohr und den Rohrboden 14 zu stützen«

Nachdem der Explosivstopfen 43 gezündet worden ist und der Körper des Stopfens 43 infolgedessen autogan an die umgebende Rohrwand geschweißt wurde, wodurch das Ende des Rohrs 18A abgesperrt wurde, wird die Betätigungsvorrichtung 31 herausgetrieben, wodurch die Keile 30 gelöst werden und der Stützstopfen 29 aus dem Rohr 18 entfernt werden kann.

Jedes Werkzeug, das ein Mittel einschließt, um es schraubbar mit dem Schraubstück 39 der Betätigungsvorrichtung zu verbinden, kann verwendet werden, um die Betätigungsvorrichtung 31 in das gestützte Rohr hin und aus dem gestützten Rohr heraus zu treiben. Jedoch wird in Figur 11 ein

809841/0926

28H2U

-Jl- 30.03.1978

bevorzugtes Werkzeug dargestellt. Das bevorzugte Werkzeug 44 umfaßt einen Führungsstab 45, der ein mit Innengewinde versehenes Ende 46 hat, um, wie in Figur 4 dargestellt, mit dem Schraubstück 39 der Betätigungsvorrichtung in Eingriff zu treten. Es sehließt ein Paar axial auf Abstand angeordneter Scheiben und einen handbetätigten Rammzylinder 49, der gleitend auf dem Stab 45 zwischen den Scheiben 47 und 48 montiert ist. Der Zylinder 49-wird bewegt, um auf die Scheibe 47 zu stoßen, wenn der Wunsch besteht, die eingesetzte Betätigungsvorrichtung 31 in Richtung auf das gestützte Rohr zu treiben, damit die Keile 30 radial nach außen gegen die umgebende Rohrwand gepreßt werden, wodurch die erforderliche Rohrwand- und Rohrbodenstützung erreicht wird. Umgekehrt wird der Zylinder 49 bewegt, um auf die Scheibe 48 zu treffen, wenn der Wunsch besteht, die Betätigungsvorrichtung 31 von dem Rohr 18 weg zu treiben, wodurch die Keile 30 gelöst werden, um die Entfernung des Stützstopfens aus aera gestützten Rohr zu erlauben.

809841/0926

Claims

PATENTANWALT ₃0,03.1978

P A T S N T A N a P a Ü C H E

l.\ Abdichtung von Rohren in einem Druck*) ehält er mit inediumführenden Rohren, die in Rohrböden innerhalb des Druckbehälter angeordnet und mit diesen verbunden sind durch Explosivstopfen, die in die Enden eines undichten Rohres eingeführt und darin gezündet werden, um die Stopfen an den umgebenden Rohrwand-Teilen zu befestigen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Unterstützung der Rohrböden (14, 15) und der Enden der benachbarten Rohre (18) des undichten Rohres (l8A) während der Zündung der Sprengladung (^3) vorgesehen sind, wobei die Mittel Stützstopfen (29) einschließen, die in die Enden der benachbarten Rohre (18) einsetzbar sind»

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stützstopfen (29) Mittel (31) einschließt, um ihn radial nach außen gegen die umgebenden Rohrwände (l8) zu spreizen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizmittel (3l) ein längliches Teil einschließen, das konische Seiten hat.

k. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützstopfen ein Paar Keile (30) einschließt, von denen jeder eine konische Seite (35) hat, die sich an eine entsprechende konische Seite des länglichen Teils (33) anlegt.

809841/0926

28H2U

" ² " 30ο03„1978

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Keile (30) eine bogenförmige Seite (j2) hat, die im allgemeinen zu der Innenkontur des gestützten Hohrs paßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Teil an einem Ende ausgebildete Leisten (hO) einschließt, um das Einsetzen der Keile in das gestützte itphr sowie die Entfernung der Keile aus dem gestützten Eohr zu erleichtern.

7ο Verfahren zum Absperren eines in einem Druckbehälter angeordneten undichten Rohrs, das zu einer Anzahl iiiediuinfordernder Rohre gehört, deren Enden mit den qiier innerhalb des Druckbehälters angeordneten Rohrböden verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß es die folgenden Schritte umfaßt:

Explosivstopfen in die Enden des undichten Rohres einstecken;

Stützstopfen in die Enden der Rohre einstecken, die in Nachbarschaft zum undichten Rohr angeordnet sind;

die Sprengladung zünden, um die Explosivstopfen an den umgebenden Rohrwänden zu befestigen, wodurch die Enden des undichten Rohrs abgesperrt werden; und

die Stützstopfen aus den benachbarten Rohren herauszunehmen.

ο Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnel , daß es den folgenden Schritt einschließt:

809841/0926

28U2U

30.03.1978

die eingesetzten Stützstopfen radial nach außen gegen die umgebenden itohrwände spreizen, um dieselben sowie die Rohrboden "bei der Zündung der Sprengladungen zu stützen_o

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß jeder Stützstopfen ein längliches konisches Teil und ein Paar konischer Keile einschließt und daß der Schritt, der das Spreizen der eingesetzten Btützstopfen vorsieht, das Treiben des länglichen Teils gegen die Keile und in Richtung auf das gestützte iiohr einschließt.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt, der das Entfernen der Stützstopfen aus den gestützten Rohren !beinhaltet, das Wegtreiben des länglichen Teils von dem gestützten Rohr einschließt.