DE3030789C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs.

Ein Verfahren dieser Art wird gegenwärtig bei Kernreaktoranlagen, vorzugsweise bei gasgekühlten Kernreaktoranlagen angewandt, um zwei Teile, insbe­ sondere durch Flansche miteinander verbundene Bauteile mit vorge­ gebenem Paßmaß zueinander anzuordnen.

Die meisten Bauteile eines Reaktors werden als Fertigteile geliefert. Die gelieferten Reaktorbauteile weisen Maße auf, die in vorbestimmten Toleranzbereichen liegen. Bei im Spannbetondruckbehälter verankerten Bauteilen einer Kernreaktoranlage, insbesondere Panzerrohren zur Auskleidung von Durchbrüchen kommt es während des Baues aufgrund einer Vorspannung und Austrocknens (Kriechen und Schwinden) des Betons zu Veränderungen, die im äußersten Fall auch zu Deformationen führen. Wegen der allgemein hier nicht exakt kalkulierbaren Veränderungen, kann nicht ausgeschlossen werden, daß die neuen Istmaße der Bauteile außerhalb der vorbestimmten Toleranzbereiche liegen. Die mit einem Flansch versehenen Panzerrohre dienen bekannterweise zur Aufnahme von diversen weiteren Bauteilen, die sich über eigene Flansche an den Flanschen der Panzerrohre abstützen. Da jedes Bauteil in allen Richtungen Toleranzen aufweist, treten nach dem Einbau der weiteren Bauteile in die Panzerrohre neue Toleranzen auf, die teilweise den vorgesehenen Toleranzen nicht voll entsprechen.

Aus der DE-PS 11 57 568 ist es bei Rohrverbindungen von Bohr­ gestänge, das eine Gewindeverbindung mit Zapfen und Muffe auf­ weist, bekannt, zur Reduzierung der dynamischen Beanspruchung des Zapfens (resultierend aus hohen statischen und dynamischen Zug-, Torsions- und Biegebeanspruchungen des Bohrgestänges) zwischen dem den Zapfen tragenden Rohrende und der Muffe des anschließenden Rohres einen Zwischenring aus hochfestem Mate­ rial anzuordnen. Durch den Zwischenring ist auch das Paßmaß der zusammengefügten Rohrstücke festgelegt.

Bekannt ist es auch - wie in dem DE-GM 19 27 008 beschrieben -, bei einer lösbaren Rohrverbindung, die mittels zweier Anschluß­ buchsen und einer Überwurfmutter verschraubt ist, zwischen den beiden Anschlußbuchsen ein Distanzstück vorzusehen und an den Kontaktflächen von Anschlußbuchsen und Distanzstück je in einer Ringnut einen Dichtungsring anzuordnen. Durch diese Maßnahmen soll das Auswechseln und der nachträgliche Einbau von Armaturen erleichtert werden.

In der DE-OS 26 58 225 wird eine Sicherheitsarmatur für Rohr­ leitungen von Kernreaktoren mit Sperrfunktion gegenüber hohem Betriebsdruck auf ihrer Primärseite beschrieben, die eine Flanschverbindung aufweist. Zur druckdichten Trennung von Pri­ märseite und Sekundärseite ist in die Flanschverbindung eine durch einen Stützkörper abgestützte Berstmembran eingesetzt. Zwischen dem Stützkörper und den beiden ringartigen Flanschen ist je ein Zwischenring eingeschweißt, und an den aneinander stoßenen Flächen eines der beiden Flansche und des Stützkörpers ist jeweils ein Dichtring vorgesehen.

Zum Stand der Technik wird noch die US-Patentschrift 33 56 580 genannt, in der eine dichte Abschlußvorrichtung für einen Durchbruch durch einen Reaktordruckbehälter unter Schutz ge­ stellt ist. Die Vorrichtung weist einen Primär- und einen Se­ kundärabschluß auf; letzterer besteht aus einer mit einem Flansch durch Schrauben verbundenen Kopfplatte und mehreren Dichtringen. Der Zwischenraum zwischen Primär- und Sekundärab­ schluß ist mit einem Gas höheren Druckes als der Reaktorinnen­ druck beaufschlagt. Die Dichtheit des Primärabschlusses kann mit Hilfe einer im Spalt zwischen dem Flansch und der Kopfplat­ te zwischen den Dichtringen endenden Anschlußleitung und einem Kontrollgerät überwacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für ei­ ne dichte Verbindung zweier Flansche, insbesondere eines Kern­ reaktors, anzugeben, von denen der zweite Flansch axial an ei­ nem ersten Flansch befestigt ist und dieser axial ein größeres Toleranzfeld aufweist als der zweite Flansch.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs.

Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß ein Ring, der zwischen zwei Flansche eingefügt wird und der gegebene Ab­ weichungen in der Lage kompensieren soll, einfacher zu bearbeiten und anzupassen ist als die Flansche selbst.

Nach der Anordnung des entsprechenden Toleranzringes zwischen den Flanschen der Teile, werden die Teile auf bekannte Weise zusammengeschraubt bzw. verschweißt. Schon während der Herstellung der zu ver­ bindenden Flansche wird die Möglichkeit eines Ausgleiches durch einen Toleranzring einkalkuliert, indem das Nennmaß der axialen Lage der beiden Flansche das Kleinstmaß des Toleranzbe­ reiches aufweist. Nach der Anordnung des Toleranzringes zwischen den beiden Flanschen kommt es zu einer relativen axialen Verschiebung der beiden Flansche zueinander. Durch die besagte Maßnahme kann auf einfache Weise vermieden werden, daß das Größtmaß des Toleranzbereiches der Verbindung überschritten wird.

Der Toleranzring kann besonders vorteil­ haft im Primärkreis einer Kernreaktoranlage verwendet werden. In diesem Bereich des Kernreaktors werden in der Regel alle Verbindungen gasdicht ausgebildet. Beispielsweise kann ein Dampfer­ zeuger, der in einem vertikal gelagerten Panzerrohr aufge­ hängt ist und sich mit seinem Flansch am Flansch des Panzerrohres abstützt, präzise über einen Toleranzring angeordnet werden. Die erforderliche Gasdichtheit zwischen dem Dampferzeugerflansch und dem Panzerrohrflansch wird durch die an den Verbindungsflächen des Toleranzringes und den beiden zu verbindenden Flanschen vorgesehenen Dich­ tungen erreicht. Die beiden Verbindungsflächen (die obere und die untere) des Toleranzringes sind auf gleiche Weise ausgebildet und mit Dichtungen bestückt.

Die mit dem Primärkreis fest verschweißten Bauteile (z. B. Dampferzeuger) werden üblicherweise erst zum Zeitpunkt der integralen Druck- und Dichtheitsprüfung des gesamten Primärkreises hinsichtlich ihrer Anforderungen auf Dichtheit geprüft. Falls bei diesen Prüfungen die spezifischen Anforderungen bzw. Werte nicht erreicht werden, bedeutet das unter Umständen Abtrennen des Bauteils und Öffnen des Primärkreises mit allen damit zusammen­ hängenden Konsequenzen, wobei dieser Fall wieder­ holt auftreten kann. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann dieses Risiko (erheblicher Zeit- und Kostenaufwand) vermieden werden, da der Toleranz­ ring und/oder die Verbindungsflächen der beiden Flansche zwischen den Dichtungen Ringnuten haben, die über Bohrungen mit einem Druck­ anschluß verbunden werden können. Die Prüfung, ob die beiden Flansche miteinander gasdicht verbunden sind, beschränkt sich damit auf die Feststellung, ob die ein­ gefügten Dichtungen gasdicht abschließen.

Durch eine Bohrung, die an der Außenseite des Toleranzringes beginnt werden die Ringnuten mit Gas beaufschlagt. Die Bohrung verzweigt sich im Toleranzring, wobei der erste Ast der Verzweigung in der ersten Ringnut und der zweite Ast in der zweiten Ringnut endet. An den Anfang der Bohrung schließt sich der Druckanschluß an. Nachdem die Verbindungs­ flächen zwischen dem Toleranzring und den Flanschen mit einer Meßvorrichtung versehen und auf bekannte Weise gasdicht abgeschlossen worden sind, wird der Spalt zwischen der Meßvorrichtung und den Flanschen evakuiert. Der erzielte Unterdruck wird am Meßgerät angezeigt. Nach der Beaufschla­ gung der Ringnuten über die Bohrung mit einem Gas werden die Ringnuten unter Druck gesetzt. Falls Undichtheiten bei den Hauptdichtungen auftreten, wird eine Veränderung im Unter­ druck bei der Meßvorrichtung angezeigt. Es ist zweckmäßig, jedoch nicht Bedingung, einen Druck zu wählen, der die Extremwerte während des Reaktorbetriebes erreicht.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß durch das vorgeschlagene Verfahren auf einfache Weise ein Schiefstellungs-, Längen- und Höhen­ ausgleich möglich ist, wobei die Überschreitung des Größtmaßes des Toleranzbereichs der einander zugeordneten Flansche vermieden wird, und daß zugleich vorge­ zogene Dichtheitsprüfungen unter günstigeren Umgebungsverhält­ nissen zur Vermeidung des Inbetriebnahmerisikos durchgeführt werden.

Im folgenden wird im Zusammen­ hang mit den schematischen Zeichnungen ein Ausführungs­ beispiel beschrieben. Hierbei zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt Flansch eines Dampferzeugers und eines Panzerrohres, die über einen Toleranz­ ring verbunden sind,

Fig. 2 eine detaillierte Darstellung der Verbindungs­ stelle gemäß Fig. 1.

In der Fig. 1 werden über den Toleranzring 1 zwei Teile 2 und 3 verbunden. Hierbei ist Teil 2 der Flansch eines Dampferzeugers, der sich am Teil 3, hier Flansch eines Panzerrohres, abstützt. Das Panzer­ rohr ist im Spannbetondruckbehälter vertikal gelagert, und der Dampferzeuger ist an seinem oberen Ende aufgehängt und über die Verbindungsschrauben 24 in seiner Lage stabilisiert. Durch die Anordnung des Toleranzringes 1 kommt es zu einer axialen Verschiebung des Dampferzeugers und zu einer genauen Positionierung.

In der Fig. 2 wird detailliert die Verbindungsstelle zwischen dem Dampferzeugerflansch 2 und dem Panzerrohrflansch 3 über den Toleranzring 1 dargestellt. Die Verbindungsfläche 4 zwischen dem Teil 2 und dem Toleranzring 1 und die Verbindungsfläche 5 zwischen dem Teil 3 und dem Toleranzring 1 sind so ausgebildet, daß sie einander entsprechen. Die Verbindungsflächen 4 und 5 weisen jeweils eine Dichtung 6 und 7 auf, und die inneren bzw. äußeren Bereiche der Verbindungsflächen 4 und 5 sind mit Hilfsdichtungen 8, 10 bzw. 9, 11 versehen. Zwischen der Hilfsdichtung 8 und der Dichtung 6 ist eine Ringnut 12 ausgebildet, und zwischen der Hilfsdichtung 10 und der Dichtung 7 ist eine Ringnut 13 aus­ gebildet. Der Toleranzring 1 ist mit einer Bohrung 14 versehen, deren Anfang 19 an der Außenseite 15 des Toleranzrings 1 liegt und die sich im Toleranzring 1 verzweigt.

Ein Ast 16 der Verzweigung 17 endet in der Ringnut 12, und der zweite Ast 18 der Verzweigung 17 endet in der Ringnut 13. An den Anfang 19 der Bohrung 14 schließt sich ein Druckanschluß 20 an, wobei eine gasdichte Verbindung über die Schrauben 21, 22 und die Dichtung 23 hergestellt wird.

Claims (1)

1. Verfahren zur maßhaltigen Zuordnung zweier Flansche (2, 3), insbesondere für einen Kernreaktor, dessen erster Flansch (3) in einem aus Spannbeton hergestellten Druckbehälter verankert sowie aufgrund einer Vorspannung und Austrocknung des Betons mit einer großen axialen Toleranz behaftet ist und dessen zwei­ ter Flansch (2) in axialer Richtung in engen Toleranzen anzu­ ordnen ist sowie mit dem ersten Flansch (3) über Dichtungen (6 bis 11) einen Innenraum abdichtet, dadurch gekennzeichnet,
   daß die beiden Flansche (2, 3) das zulässige Kleinstmaß des To­ leranzbereichs aufweisen,
   daß nach einem vorläufigen Zusammenfügen der beiden Flansche (2, 3) im verankerten Zustand des ersten Flansches (3) die axialen Abweichungen des zweiten Flansches (2) von der Sollage ermittelt werden,
   daß ein Toleranzring (1) hergestellt wird, dessen Querschnitt an den Verbindungsstellen dem an den Verbindungsstellen beider Flansche (2, 3) und dessen Höhe dem Maß der axialen Abweichun­ gen entspricht,
   daß der Toleranzring (1) und die Dichtungen (6 bis 11) an des­ sen beiden identischen Verbindungsflächen (4, 5) zu den Flan­ schen (2, 3) eingefügt werden,
   daß der zweite Flansch (2), der Toleranzring (1) sowie die Dichtungen (6 bis 11) mit dem ersten Flansch (3) verschraubt werden,
   daß an jeder Dichtfläche mindestens zwei Dichtungen (6, 8; 7, 10) und eine dazwischen angeordnete Ringnut (12) vorliegen,
   daß die Verbindungsflächen (4, 5) zwischen dem ersten und dem zweiten Flansch (3, 2) und dem Toleranzring (1) mit einer Meß­ vorrichtung versehen werden,
   daß der Spalt zwischen der Meßvorrichtung und den Flanschen (2, 3) evakuiert wird,
   daß die Ringnut (12) mit einem Druck aufweisenden Gas gefüllt wird und
   daß die Dichtheit der Hauptdichtungen (6, 7) mit der Meßvor­ richtung kontrolliert wird.