DE3005905C2 - Mit einem Flansch versehener gewölbter Deckel mit einer Vielzahl von Stutzen zur Durchführung von Rohren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit einem Flanscn versehenen gewölbten Deckel zum Verschließen einer Öffnung in einem einen Dampferzeuger oder einen Kühler enthaltenden Druckgefäß, der mittels durch den Flansch geführter Befestigungselemente auf

der Öffnung gehalten wird, mit einer Vielzahl auf dem Deckel aufgeschweißter Stutzen zur Durchführung von Dampfrohren und mit einer thermischen Isolierung auf der Außenseite des gewölbten Deckelteils und des Dekkelflansches, die aus Wärmedämmstoff und einer auf dem Wärmedämmstoff angebrachten metallischen Abdeckung besteht

Derartige Deckel finden beispielsweise Verwendung als Abschluü von Kernkraftwerkskomponenten wie Dampferzeugern oder Kühlern, in denen hohe Betriebstemperaturen herrschen. Die Deckel sind daher mit einer thermischen Isolierung zu versehen. Die Ausgestaltung dieser Isolierung stellt ein schwieriges technisches Problem dar, da die Deckel zahlreiche Durchdringungen für die Dampfrohre aufweisen und die Isolierung an

diesen Stellen unterbrochen werden muß. Überdies muß die große unterschiedliche Wärmedehnung eines solchen gewölbten Deckels und der metallischen Abdeckung seiner thermischen Isolierung berücksichtigt werden.

Stand der Technik sind wärmeisolierende Vorrichtungen an Wänden, die einem gasförmigen Wärmeträger ausgesetzt sind. So ist aus der DE-OS 21 59 781 eine Wärmeisolierung für einen Reaktordruckbehälter bekannt, die mehrere Lagen hochporösen metallischen Maschengeflechtes und zwischen den Lagen befindliche dünne Metallbleche umfaßt. Die Isolierung wird von Halteblechen abgedeckt, die mit Bolzen an dem Liner des Druckbehälters befestigt sind. Eine Anzahl durch die Fertigungstoleranzen bedingter Spalte zwischen

so den einzelnen Platten des Isoliermaterials und zwischen den Halteblechen verbindet die Maschengeflechtslagen druckmäßig mit dem Wärmeträger.

In der Offenlegungsschrift 29 14 040 wird eine weitere wärmeisolierende Vorrichtung an Flächen in einem Kernreaktor beschrieben, die aus mehreren durch Zwischenbleche getrennten Lagen von Metallgewebe oder Metallgittern besteht, welche zu Tafeln zusammengefügt sind. Die an ihrem Umfang von einer Umhüllung umschlossenen Tafeln liegen auf der einen Seite an der zu schützenden Fläche an und sind auf der anderen Seite mit einem Stützblech bedeckt. Die Befestigung der Tafeln an der zu schützenden Fläche sowie der Stützblcche erfolgt mit Hilfe von Hohlbolzen, auf die an ihrem »heißen« Ende Muttern geschraubt sind.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Befesligungsbolzen derartiger Wärmeisolierungen mit einer Distanzhülse zu versehen, die sich mit ihrem einen Ende an der zu schützenden Fläche abstützt und an deren

anderem Ende die Haltebleche bzw. Abdeckplatten ortsfest gelagert sind. Die Lagerung erfolgt dabei in einer solchen Weise, daß Wärmedehnungen der Abdeckplattcn nicht behindert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem gewölbten Deckel der eingangs beschriebenen Bauart die thermische Isolierung so auszugestalten und zu befestigen, daß sie trotz unterschiedlicher Wärmedehnung von Deckel und Abdeckung der Isolierung zusätzliche Belastungen, z. B. durch Störfälle oder schneile Druckänderungen, aufnehmen kann.

Schnelle Druckänderungen treten beispielsweise beim öffnen von Sicherheitsventilen auf. Um in solchen Fällen eine Zerstörung der thermischen Isolierung auszuschließen, muß für die Möglichkeit eines Druckausgleichs gesorgt werden. Als ein Störfall, der zu einer Beschädigung der Isolierung führen könnte, kommt ein Rohrreißer in einem der durch den gewölbten Deckel verlegten Dampfrohre in Betracht. Als Folge dieses Störfalls tritt eine Temperaturbeanspruchung des Dekkels auf, die weit über die bei Betriebstemperatur vorliegende Belastung hinausgeht. Die Isolierung muß aber nicht nur dieser erhöhten Temperaturbelastung standhalten, sondern sie muß auch die mechanische Belastung durch den austretenden Dampfstrahl ohne Schaden überstehen, damit sie ohne Reparatur bei dem nachfolgenden weiteren Betrieb der Komponente ihre Funktion erfüllen kann.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die metallische Abdeckung ein gewölbtes Mittelteil und ein den Wärmedämmstoff des Deckelflansches umschließendes ringförmiges Randteil umfaßt, das aus zwei koaxial angeordneten zylindrischen Schüssen und einem den Ringraum zwischen diesen abdeckenden scheibenförmigen Teil zusammengefügt ist, daß das gewölbte Mittelteil an dem inneren zylindrischen Schuß angeschweißt ist und beide zylindrischen Schüsse je durch einen Schiebesitz auf dem Deckelflansch befestigt sind und daß um jeden Stutzen in dem Mittelteil der Abdeckung ein Dehnspalt vorgesehen ist.

Unterschiedliche Wärmedehnungen von Deckel und Isolierungs-Abdeckung können sich bei der vorgeschlagenen thermischen Isolierung nicht schädlich auswirken, da sie sich über die Schiebesitze ausgleichen können. Die um jeden Stutzen vorgesehenen Dehnspalte in der Abdeckung erlauben zudem eine ungehinderte Wärmedehnung des Mittelteils der Abdeckung.

Durch die Kombination der beschriebenen Merkmale ist bei dem erfindungsgemäßen Deckel gewährleistet, daß die thermische Isolierung den gestellten Anforderungen standhält. Ein Auswechseln der Isolierung nach Slörfällen oder eingetretenen Druckänderungen ist daher nicht notwendig.

Als Wärmedämmstoff kann im Hinblick auf die große Anzahl der die Isolierung durchdringenden Stutzen keramische Faserwolle verwendet werden. Bei Einsatz der Erfindung in einer Kernkraftanlage wird für die Faserwolle Reaktorqualität gewählt. Bei Faserwolle dieser Qualität werden bei einem Feuchtigkeitseinbruch keine aggressiven Stoffe freigesetzt, und die Faserrückfederung bleibt erhalten.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der um jeden Stutzen vorhandene Dehnspalt je mit einer im wesentlichen ringförmigen Scheibe vollständig abgedichtet sein, wobei die Scheiben mit Abstand von der Abdeckung gelagert und zwischen ihnen und den jeweils zugehörigen Stutzen Spalte als Druckentlastungsöffnungen vorhanden sind. Die Spalte ergeben sich aus technischen Toleranzgründen.

Wenn im Störfall »Rohrreißer« durch diese Spalte heißer Dampf in die Isolierung eindringen könnte, würde dies einmal zur Zerstörung des Wärmedämmstoffes und zum anderen zu einem Druckaufbau innerhalb der Isolierung führen, durch den die gesamte Abdeckung abgesprengt würde. Um diese Gefahr auszuschalten, sind die Scheiben mit Abstand auf der Abdeckung gelagert, so daß ein Spalt freibleibt, der das Ausströmen des eingetretenen Dampfes unter den Scheiben ermöglicht D. h. der Dampf wird in eine andere Richtung gelenkt und tritt daher nicht in den Wärmedämmstoff ein.

Das Vorhandensein dieses Entlastungsspaltes zwischen der Abdeckung und den Scheiben sorgt auch bei Druckänderungen (z. B. als Folge des Öffnens von Sicherheitsventilen) dafür, daß sich der Druck über die Spalte um die Stutzen ausgleichen kann, die somit als Druckentlastungsöffnungen wirken.

Die ringförmigen Scheiben zur Abdichtung der Dehnspalte können durch Z-Winkel gehalten werden die an dem Mittelteil der Abdeckung fest angebracht sind. Mit den Scheiben bilden sie einen Schiebesitz, so daß die Scheiben sich ungehindert ausdehnen können.

Die Bildung des oben beschriebenen Entlastungsspaltes zwischen den ringförmigen Scheiben und der Abdekkung, also die Einhaltung eines bestimmten Abstandes zwischen diesen Bauteilen, kann dadurch bewirkt werden, daß die Scheiben auf Erhöhungen gelagert werden, die auf der Abdeckung vorgesehen sind. Am einfachsten lassen sich die Erhöhungen durch auf der Abdeckung angebrachte Schweißpunkte realisieren.

Es ist zweckmäßig, für die ringförmigen Scheiben einen Durchmesser zu wählen, der größer als der für die Abdichtung der Dehnspalte erforderliche Durchmesser ist, und auf der einen Seite jeder Scheibe eine Abarbeitung vorzusehen. Größe und Anordnung dieser Abarbeitungen sind so festgelegt, daß ein Verdrehen der Scheiben ausgeschlossen ist.

Die Wirkung des Druckentlastungsspaltes zwischen den Scheiben und der Abdeckung, der das Eindringen von heißem Dampf in den Wärmedämmstoff verhindert oder zumindest sehr erschwert, läßt sich noch durch die Anordnung von Folien zwischen dem Mittelteil der Abdeckung und dem Wärmedämmstoff absichern. Die unmittelbar um jeden Stutzen angeordneten Folien sind so dimensioniert, daß die keramische Faserwolle nicht herausquellen und der Dampfstrahl nicht in die Faserwolle eintreten kann.

Wie bereits beschrieben, besteht das ringförmige Randteil der Abdeckung aus zwei koaxialen zylindrischen Schüssen und einem scheibenförmigen Teil, das den Ringraum zwischen den beiden Schüssen abdeckt. In dem so entstandenen »Ringkanal« befindet sich der Wärmedämmstoff für den Deckelflansch. Die Teile des »Ringkanals« können auf einfache Weise durch Schrauben zusammengehalten werden.

Die Schiebesitze, mit denen jeder zylindrische Schuß an dem Deckelflansch befestigt ist, können jeweils aus einem an dem betreffenden zylindrischen Schuß angeschweißten und mit einer Anzahl von Langlöchern versehenen Flansch bestehen. Die Langlöcher dienen der Führung von Schraubenbolzen, die in den Deckelflansch eingev-hraubt sind. Sie gestatten Verschiebungen der Schraubenbolzen und ermöglichen damit den Ausgleich unterschiedlicher Temperaturdehnungen von Deckelflansch und Abdeckung.

Für jeden Schraubenbolzen ist eine Verdrehsiche-

rung vorgesehen. Diese besteht jeweils aus einem auf dem Flansch des betreffenden Schusses angeschweißten Steg und einer einseitig abgearbeiteten Unterlegscheibe, die mit dem Schraubenbolzen verschweißt ist. Die Unterlegscheibe gleitet mit der abgearbeiteten Seite an dem Steg entlang und kann daher keine Drehungen ausführen. Der fest mit der Unterlegscheibe verbundene Schraubenbolzen ist somit ebenfalls verdrehsicher. Um einen Druckaufbau in dem »Ringkanal« über dem Deckelflansch zu verhindern, können in den beiden zylindrischen Schüssen Druckentlastungsbohrungen vorgesehen sein. Die Flansche der zylindrischen Schüsse können ebenfalls Öffnungen für den Druckausgleich aufweisen, beispielsweise in Form von auf der Stirnseite der Flansche eingearbeiteten Aussparungen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des gewölbten Deckels gemäß der Erfindung schematisch dargestelludie Figuren zeigen im einzelnen:

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den gesamten Dekkel,

F i g. 2 die Draufsicht auf einen Ausschnitt des Dekkel-Mittelteils gemäß F i g. 1,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt des Deckel-Mittelteils gemäß F i g. 1 in größerem Maßstab,

F i g. 4 den mit »X« bezeichneten Ausschnitt der F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,

F i g. 5 den mit »Y« bezeichneten Ausschnitt der F i g. 4, nochmals vergrößert dargestellt, und

F i g. 6 die Draufsich* auf einen Ausschnitt der F i g. 5 mit einer Verdrehsicherung.

Die F i g. 1 läßt einen Deckel 1 erkennen, der aus einem gewölbten Deckelteil la und einem Deckelflansch Xb besteht und außen mit einer thermischen Isolierung versehen ist.

Der Deckel 1 dient zum Verschließen einer Öffnung in einem Druckgefäß, in dem ein Dampferzeuger oder Kühler installiert ist (nicht dargestellt). Der Deckel 1 wird mittels durch den Deckelflansch Xb gesteckter Schraubenbolzen 2 und Muttern 3 auf dem Druckgefäß gehalten. Aus dem Druckgefäß wird eine Vielzahl von Dampfrohren 5 nach draußen geführt, die den Deckel 1 und seine Isolierung durchdringen und in diesem Bereich innerhalb von auf dem Deckel 1 aufgeschweißten Stutzen 4 verlegt sind.

Die thermische Isolierung umfaßt den Wärmedämmstoffe, der aus keramischer Faserwolle besteht, und eine metallische Abdeckung 7 für den Wärmedämmstoff 6, die druckfest ausgebildet ist und den Wärmedämmstoff vor mechanischer Belastung schützt Die metallische Abdeckung 7 weist ein über dem gewölbten Deckeheil la befindliches gewölbtes Mittelteil sowie ein ringförmiges Randteil auf, das den Wärmedämmstoff 6 des Dekkelflansches Xb umschließt. Das ringförmige Randteil ist aus zwei koaxial zueinander angeordneten zylindrischen Schüssen a und b und einem scheibenförmigen Teil c zusammengeschraubt, das den mit dem Wärmedämmstoff 6 gefüllten Ringraum zwischen den beiden Schüssen a und b abdeckt.

Das gewölbte Mittelteil der Abdeckung 7 ist an dem inneren zylindrischen Schuß a angeschweißt. Beide Schüsse a und b sind mittels eines Schiebesitzes ar, dem Deckelflansch Xb befestigt.

Wie F i g. 5 erkennen läßt, besteht der Schiebesitz jedes Schusses a, b aus einem an dem betreffenden Schuß angeschweißten Flansch 10 mit einer Anzahl von Langlöchern 11, durch die Schraubenbolzen 12 gesteckt sind.

Die Schraubenbolzen 12 sind in den Deckelflansch Xb eingeschraubt. Unter jedem Schraubenkopf 13 befindet sich eine Unterlegscheibe 14, die an dem Schraubenbolzen 12 angeschweißt ist und eine einseitige Abarbeitung 15 aufweist, wie die Figur 6 zeigt. Mit dieser Abarbeitung gleitet die Unterlegscheibe 14 bei Wärmebewegungen des Schusses a bzw. b an einem Steg 16 entlang, der im Bereich jedes Schraubenboizens 12 an dem Flansch 10 angeschweißt ist. Der Steg 16 verhindert Drehbewegungen der Unterlegscheibe 14 und damit auch des fest mit ihr verbundenen Schraubenbolzens 12.

Wie der F i g. 5 weiterhin zu entnehmen ist, sind in den zylindrischen Schüssen a und b (hier ist nur a gezeigt) Öffnungen 17 vorgesehen, die als Druckentlastungsbohrungen fungieren. Weitere Öffnungen zur Verhinderung eines Druckaufbaus in dem Wärmedämmstoff 6 weisen die Flansche 10 der beiden zylindrischen Schüsse a und b auf, und zwar sind diese Öffnungen als Aussparungen 18 in der dem Deckelflansch Xb zugekehrten Stirnfläche der Flansch 10 ausgebildet.

In den F i g. 3 und 4 ist dargestellt, daß in dem gewölbten Mittelteil der Abdeckung 7 um jeden Stutzen 4 ein Dehnspalt 19 vorhanden ist, der eine ungehinderte Wärmedehnung des Mittelteils sicherstellt. Um in Störfällen das Eindringen von heißem Dampf zu verhindern, ist jeder Dehnspalt 19 mit einer im wesentlichen ringförmigen Scheibe 20 abgedeckt. Zusätzlich ist noch um jeden Stutzen 4 zwischen dem Mittelteil der Abdeckung 7 und dem Wärmedämmstoff 6 eine Folie 21 angeordnet.

Die ringförmigen Scheiben 20 werden auf der Abdekkung 7 mit Hilfe von Z-Winkeln 22 gehalten, die lose auf den Scheiben 20 aufliegen, um deren Wärmedehnungen nicht zu behindern. Mit der Abdeckung 7 sind die Z-Winkel 22 fest verbunden. Die Halterung der Scheiben 20 ist so vorgenommen, daß ein Abstand zwischen den Scheiben 20 und der Abdeckung 7 bleibt; d. h. zwischen Scheiben und Abdeckung ist ein Spalt 23 vorgesehen, der bewirkt, daß ein durch ringförmige Spalte 24 zwischen den Stutzen 4 und den Scheiben 20 (die aus technischen Toleranzgründen vorhanden sind) eindringender Dampfstrahl unter den Scheiben 20 ausströmen kann. Die Spalte 24 wirken nicht nur in diesem Falle als Druckentlastungsöffnungen, sondern auch dann, wenn — beispielsweise infolge des öffnens von Sicherheitsventilen — eine Druckänderung in der Anlage auftritt.

In der F i g. 3 sind die Druckentlastungsöffnungen 24 sowie der Entlastungsspalt 23 dargestellt. Die Figur läßt auch erkennen, wie sich der Abstand zwischen dem Mittelteil der Abdeckung 7 und den Scheiben 20 auf einfache Weise einhalten läßt, nämlich durch das Aufbringen von Schweißpunkten 25 auf dem Mittelteil.

Um ein Verdrehen der Scheiben 20 auszuschließen, wird für die Scheiben 20 ein größerer Durchmesser gewählt, als für die Abdichtung der Dehnspalte 19 erforderlich wäre, und die Scheiben weisen auf der einen Seite eine Abarbeitung 26 auf. Die Anordnung der Scheiben 20 ist so getroffen, daß jeweils die Abarbeitungen 26 zweier benachbarter Scheiben aneinanderliegen. Ein Verdrehen der Scheiben 20 ist daher nicht möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Mit einem Flansch versehener gewölbter Dekkel zum Verschließen einer Öffnung in einem einen Dampferzeuger oder einen Kühler enthaltenden Druckgefäß, der mittels durch den Flansch geführter Befestigungselemente auf der Öffnung gehalten wird, mit einer Vielzahl auf dem Deckel aufgeschweißter Stutzen zur Durchführung von Dampfrohren und mit einer thermischen Isolierung auf der Außenseite des gewölbten Deckelteils und des Dekkelflansches, die aus Wärmedämmstoff und einer auf dem Wärmedämmstoff angebrachten metallischen Abdeckung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Abdeckung (7) ein gewölbtes Mittelteil und ein den Wärmedämmstoff (5) des Deckelflansches (16) umschließendes ringförmiges Randteil umfaßt, das aus zwei koaxial angeordneten zylindrischen Schüssen (a, b) und einem den Ringraum zwischen diesen abdeckenden scheibenförmigen Teil (c) zusammengefügt ist, daß das gewölbte Mittelteil an dem inneren zylindrischen Schuß (a) angeschweißt ist und beide zylindrische Schüsse je durch einen Schiebesitz (10,11,12) auf dem Deckelflansch {\b)befestigt sind und daß um jeden Stutzen (4) in dem Mittelteil der Abdeckung ein Dehnspalt (19) vorgesehen ist.

2. Gewölbter Deckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnspalt (19) um jeden Stutzen (4) je mit einer im wesentlichen ringförmigen Scheibe (20) vollständig abgedichtet ist, wobei die Scheiben mit Abstand von der Abdeckung (7) gelagert und zwischen ihnen und den jeweils zugehörigen Stutzen (4) Spalte (24) als Druckentlastungsöffnungen vorhanden sind, und daß die ringförmigen Scheiben auf dem Mittelteil der Abdeckung gehalten werden.

3. Gewölbter Deckel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den ringförmigen Scheiben (20) und dem Mittelteil der Abdeckung (7) durch auf der Abdeckung (7) angebrachte Erhöhungen, z. B. Schweißpunkte (25), eingehalten wird.

4. Gewölbter Deckel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Scheiben (20) eine einseitige Abarbeitung (26) in der Größe und Anordnung aufweisen, daß ein Verdrehen der Scheiben (20) verhindert wird.

5. Gewölbter Deckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmedämmstoff (6) im Bereich der Dehnspalte (19) in der Abdeckung (7) mit Folien (21) abgedichtet ist, die sich bis unter die Abdeckung (7) erstrecken.

6. Gewölbter Deckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebesitze zur Befestigung der zylindrischen Schüsse (a, b)der Abdeckung (7) an dem Deckelflansch (ib) jeweils aus einem an dem zylindrischen SchuG (a bzw. b) angeschweißten Flansch (10) mit einer Reihe von Langlöchern (11) bestehen, die zur Führung von in den Deckelflansch eingeschraubten Schraubenbolzen (12) dienen.

7. Gewölbter Deckel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Schraubenbolzen (12) eine Verdrehsicherung vorgesehen ist, die aus einem auf dem Flansch (10) angeschweißten Steg (16) und einer einseitig abgearbeiteten und mit den Schraubenbolzen verschweißten Unterlegscheibe (14) be-

steht, deren abgearbeitete Seite an dem Steg (16) anliegt

8. Gewölbter Deckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden zylindrischen Schüssen (a, b)der Abdeckung (7) Druckentlastungsbohrungen (17) vorgesehen sind.

9. Gewölbter Deckel nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (10) der zylindrischen Schüsse (a, b) mit Aussparungen (18) für den Druckausgleich ausgerüstet sind.