DE3038240C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung einer wärmeisolierten, metallischen Heißgasleitung eines gasgekühlten Hochtemperatur­ reaktors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es gehört zum Stand der Technik, bei gasgekühlten Hochtempera­ turreaktoren, die mit den Primärkreislaufkomponenten, wie z. B. Dampferzeugern, in einem gemeinsamen Druckbehälter unterge­ bracht sind, das aus dem Reaktorkern austretende erhitzte Kühl­ gas durch Leitungen, die zur Reduzierung des Druckverlustes eine große Nennweite haben müssen, zu den einzelnen Komponenten zu führen und das abgekühlte und verdichtete Gas zu dem Reak­ torkern zurückzuleiten. Die direkt mit dem heißen Gas beauf­ schlagten Leitungen werden als Heißgasleitungen bezeichnet.

Die Dampferzeuger sind jeweils durch eine solche Heißgasleitung mit einem unterhalb des Reaktorkerns befindlichen Heißgassam­ melraum verbunden. Infolge der hohen Temperaturen des Kühlgases bestehen die Heißgasleitungen aus metallischem Werkstoff und sind auf ihrer Innenseite mit einer thermischen Isolierung ver­ sehen.

Das Anschließen der metallischen und wärmeisolierten Heißgas­ leitungen an andere Komponenten des Hochtemperaturreaktors ist mit erheblichen technischen Schwierigkeiten verbunden, da trotz der (notwendigen) Verschiebbarkeit der Heißgasleitungen gegen­ über diesen Komponenten eine sichere Abdichtung der Anschluß­ stellen gewährleistet sein muß.

In der DE-OS 24 49 430 ist eine Rohrverbindung für mit hohem Druck und hoher Temperatur beaufschlagte Rohrleitungen be­ schrieben, die zur Kompensation von Wärmebewegungen dient und nach dem Kolbenringprinzip arbeitet. Die in mehreren hinterei­ nander angeordneten ringförmigen Nuten geführten Kolbenringe oder Gleitleisten sind in mehrere Segmente unterteilt, und je­ des Segment wird unter Einwirkung einer Schraubenfeder radial nach innen gedrückt. Der eine Rohrleitungsteil ist als Kolben­ ringhalter ausgebildet, während der andere Rohrleitungsteil als Gleitbuchse ausgestaltet ist und in dichtenden Kontakt mit den Kolbenringsegmenten gebracht werden kann.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Schiebeverbindung nach dem Kol­ benringprinzip für den Anschluß der Heißgasleitung eines gasge­ kühlten Hochtemperaturreaktors an andere Reaktorkomponenten nutzbar zu machen und so auszugestalten, daß die beiden mitein­ ander verbundenen Komponenten sich in allen drei Hauptrichtun­ gen relativ zueinander bewegen können, ohne daß unzulässige Be­ lastungen auftreten. Außerdem soll die Verbindung eine hinrei­ chende Gasdichtheit besitzen.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die Abdichtung des Heißgasleitungsanschlusses erfolgt also nach dem bekannten Kolbenringprinzip, wobei die Führung der als Gleitleisten ausgebildeten Kolbenringe quasi beweglich gestal­ tet ist. Der Tragrahmen, der die Gleitleisten mit ihren Halte­ rungen trägt, behindert nicht die Wärmebewegungen des Seiten­ reflektors, und die mit Federn vorbelasteten Gleitleisten kön­ nen sich in radialer Richtung bewegen (radial in Bezug auf die Mittelachse der Heißgasleitung) und auf dem Dichtrahmen glei­ ten. Die Schiebeverbindung Gleitleisten/metallischer Dichtrah­ men läßt somit (im Rahmen der vorgegebenen Randbedingungen) sämtliche Relativbewegungen zwischen der Heißgasleitung und dem Seitenreflektor zu. Jeder Zuganker wirkt jeweils mit einer der Andruckfedern zusammen, die den Tragrahmen an den Seitenreflek­ tor andrücken. Der Tragrahmen kann rechteckig oder auch viel­ eckig ausgebildet sein.

Vorteilhaft wirkt sich bei dieser Schiebeverbindung auch aus, daß durch die getroffene Werkstoffwahl ein Reibverschweißen von Bauteilen miteinander verhindert wird.

Um das Anbringen des Tragrahmens an dem Seitenreflektor zu er­ leichtern, ist es vorteilhaft, den Tragrahmen in eine Anzahl von Segmenten zu unterteilen, und zwar werden so viele Segmente vorgesehen, wie der Seitenreflektor im Bereich der Anschluß­ stelle Graphitsteine besitzt.

Die Gleitleisten können jeweils zwischen zwei parallel zueinan­ der auf den Bolzen angeordneten Scheibenringen gehaltert sein. Als Federelemente, die die Gleitleisten radial nach innen drüc­ ken, können federbelastete Druckstößel dienen, die ebenfalls zwischen zwei der parallel angeordneten Scheibenringe instal­ liert sind, wobei die für eine Gleitleiste bestimmten Druck­ stößel jeweils in einem ringartigen Bauteil oder in Segmenten eines solchen geführt sind.

Die bei der Schiebeverbindung Gleitleisten/metallischer Dicht­ rahmen immer vorhandene Leckage kann zur Kühlung der Schiebe­ verbindung genutzt werden.

Zweckmäßigerweise wird der hülsenförmige Dichtrahmen, der auf das freie Ende der Heißgasleitung aufgeschoben ist, mittels Schrauben an der Stirnfläche der Heißgasleitung befestigt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge­ mäßen Verbindung von Seitenreflektor und Heißgasleitung eines Hochtemperaturreaktors schematisch dargestellt. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen derartigen Hochtempe­ raturreaktor,

Fig. 2 den Anschluß einer der Heißgasleitungen an den Sei­ tenreflektor, ebenfalls im Längsschnitt und in ver­ größerter Darstellung.

Der in der Fig. 1 gezeigte Hochtemperaturreaktor ist Teil einer Anlage, die im wesentlichen aus einem Spannbetondruckbehälter 1 mit einer Kaverne 2, den Dampferzeugern 4 und den für die Um­ wälzung des Kühlgases erforderlichen Gebläsen 5 besteht. Der Reaktorkern 3 wird von einer Schüttung kugelförmiger Betriebs­ elemente gebildet, die oben zugegeben und unten durch ein Ab­ zugsrohr 6 wieder abgezogen werden. Die Steuerung und Regelung des Reaktors erfolgt mittels Absorberstäben 7, die direkt in die Kugelschüttung eingefahren werden.

Der Reaktorkern 3 ist von einem Reflektor umgeben, der aus ei­ nem Deckenreflektor 8, einem zylindrischen Seitenreflektor 9 und einem Bodenreflektor 10 gebildet wird. Decken- und Boden­ reflektor weisen Durchlässe für das Kühlgas auf. Oberhalb des Deckenreflektors 8 befindet sich ein Kaltgassammelraum 11, und unter dem Bodenreflektor 10 ist ein Heißgassammelraum 12 vorge­ sehen, an den sich mehrere Heißgasleitungen 13 anschließen. Die Heißgasleitungen 13 sind abgewinkelt und verbinden den Heißgas­ sammelraum 12 mit je einem Dampferzeuger 4. An der Umlenkstelle jeder Heißgasleitung 13 ist eine Lochplatte 14 schräg einge­ baut.

Um den Reflektor herum ist ein aus Deckenschild 15 und Seiten­ schild 16 bestehender thermischer Schild angeordnet, wobei zwi­ schen dem Seitenreflektor 9 und dem thermischen Seitenschild 16 ein Ringraum 17 freigelassen ist. Durch diesen Ringraum wird das abgekühlte, von den Gebläsen 5 kommende Kühlgas zu dem Kaltgassammelraum 11 zurückgeführt, nachdem es in einem freien Raum 18 an den Dampferzeugern 4 entlang nach unten geströmt ist.

Die Heißgasleitungen 13 sind an ihrem oberen Ende je mit dem Mantel eines der Dampferzeuger 4 verschweißt; das andere Ende ist verschiebbar an der äußeren Wand des Seitenreflektors 9 angebracht, der aus einer Vielzahl von ringsektorförmigen Gra­ phitsteinen 19 zusammengefügt ist. Die Fig. 2 zeigt in vergrö­ ßerter Darstellung den Anschluß einer Heißgasleitung 13 an den Seitenreflektor 9 gemäß der Erfindung. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie in der Fig. 1.

Die Fig. 2 läßt einen Graphitstein 19 erkennen, der zu dem Be­ reich des Seitenreflektors 9 gehört, in dem die Anschlußstelle einer Heißgasleitung 13 liegt. Ein metallischer Tragrahmen 27, dessen dem Seitenreflektor 9 zugekehrte Oberfläche der zylin­ drischen Wandung des Seitenreflektors angepaßt ist, ist derart an dem Seitenreflektor 9 angebracht, daß er die Anschlußstelle umgibt. Er ist in eine Anzahl von Segmenten unterteilt, und zwar weist er so viele Segmente auf, wie der Seitenreflektor 9 in diesem Bereich Graphitsteine besitzt. An dem dargestellten Graphitstein 19 ist eines der Segmente des Tragrahmens 27 befe­ stigt.

Zu diesem Zweck ist in dem Graphitstein 19 eine Bohrung 20 vor­ gesehen, in der ein Ankerbolzen 21 mit Gewindebohrung eingelas­ sen ist. Ein Zuganker 22, der durch eine weitere Bohrung 23 in dem Graphitstein 19 geführt ist, ist in den Ankerbolzen 21 ein­ geschraubt. Auf das andere Ende des Zugankers 22 ist eine An­ druckfeder 24 aufgeschoben, die sich an einer Kappe 25 abstützt und über eine Scheibe 26 den Tragrahmen 27 gegen den Graphit­ stein 19 drückt. Je nach den Erfordernissen kann die Befesti­ gung des Tragrahmens 27 an dem Graphitstein 19 durch mehrere Andruckfedern 24 und Zuganker 22 vorgenommen sein.

Der Tragrahmen 27 weist einen in den Ringraum 17 hineinragenden ringförmigen Bund 28 auf, auf den ein ringförmiger Träger 29 aufgesetzt ist. Mittels in den ringförmigen Träger 29 einge­ schraubter Bolzen 31 sind an den Träger mehrere als Gleitlei­ stenhalter dienende Scheibenringe 30 befestigt. Die Scheiben­ ringe 30 sind mit Abstand parallel nebeneinander angeordnet, und jeweils zwischen zwei von ihnen befindet sich eine ring­ förmige Gleitleiste 32 aus Grauguß. Deren Anordnung ist so ge­ troffen, daß alle Gleitleisten 32 über die Scheibenringe 30 hinaus radial nach innen weisen.

Ebenfalls zwischen zwei Scheibenringen 30, aber mit größerem radialem Abstand als die Gleitleisten 32, ist jeweils ein rin­ gartiges Bauteil 33 angeordnet, das zur Führung einer Anzahl von federbelasteten Druckstößeln 34 dient. Jede Gleitleiste 32 wird unter Einwirkung von Druckstößeln 34 radial nach innen ge­ drückt. In der Fig. 2 sind zwei hintereinander angeordnete Gleitleisten 32 gezeigt; je nach der geforderten Dichtheit kann jedoch auch eine größere Zahl von Gleitleisten vorgesehen sein.

Die Gleitleisten 32 wirken zusammen mit einem hülsenförmigen Dichtrahmen 35 aus Metall, der auf das Ende der Heißgasleitung 13 aufgeschoben ist, die frei in dem Ringraum 17 endet. Der Dichtrahmen 35 ist mittels Schrauben 36 an der Stirnfläche der Heißgasleitung 13 angebracht; die Befestigungsstellen sind ab­ gedichtet. Gleitleisten 32 und Dichtrahmen 35 bilden zusammen eine Schiebeverbindung nach dem Kolbenringprinzip. Die Gleit­ leisten 32 können auf dem Dichtrahmen 35 gleiten und zudem Be­ wegungen in radialer Richtung ausführen. Damit kann die Schie­ beverbindung sämtliche Relativbewegungen zwischen der Heißgas­ leitung 13 und dem Seitenreflektor 9 aufnehmen. Eine geringe Leckage der Schiebeverbindung ist erwünscht, da durch diese eine Kühlung der Schiebeverbindung bewirkt wird.

Claims (4)

1. Verbindung einer wärmeisolierten, metallischen Heißgaslei­ tung (13) eines gasgekühlten Hochtemperaturreaktors, die als Schiebeverbindung nach dem Kolbenringprinzip aufge­ baut ist, bei der mehrere hintereinander angeordnete ring­ förmige Gleitleisten (32) unter der Einwirkung von radial nach innen drückenden Federelementen in festem Kontakt mit einem mit der Heißgasleitung (13) verbundenen Teil stehen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) die Verbindung schließt die Heißgasleitung (13) an den zylindrischen, aus Graphitsteinen (19) aufgebau­ ten Seitenreflektor (9) an, wobei die Anschlußstelle in einem von kaltem Kreislaufgas durchströmten Ring­ raum (17) um den Seitenreflektor (9) liegt;
• b) um die Anschlußstelle der Heißgasleitung (13) herum ist an dem Seitenreflektor (9) ein metallischer Trag­ rahmen (27) angebracht;
• c) zur Befestigung des metallischen Tragrahmens (27) sind in dem Graphit mit einer Gewindebohrung versehe­ ne Ankerbolzen (21) eingelassen, in welche unter der Einwirkung von Andruckfedern (24) stehende Zuganker (22) eingeschraubt sind;
• d) der metallische Tragrahmen (27) weist einen in den Ringraum (17) vorspringenden Bund (28) auf, auf den ein ringförmiger Träger (29) aufgesetzt ist;
• e) in den ringförmigen Träger (29) ist eine Anzahl von Bolzen (31) eingeschraubt, auf denen die ringförmigen Gleitleisten (32) gehaltert sind;
• f) die Heißgasleitung (13) endet frei in dem Ringraum (17), und der in Kontakt mit den ringförmigen Gleit­ leisten (32) stehende Teil wird von einem auf das freie Ende der Heißgasleitung (13) aufgeschobenen hülsenförmigen metallischen Dichtrahmen (35) gebil­ det;
• g) die ringförmigen Gleitleisten (32) sind aus Grauguß hergestellt.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (27) in eine den Graphitsteinen (19) des Seitenreflektors (9) entsprechende Anzahl von Segmenten unterteilt ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gleitleiste (32) zwischen zwei parallel zueinan­ der auf den Bolzen (31) angeordneten Scheibenringen (30) gehaltert ist und unter der Einwirkung einer Anzahl von mit den Federelementen belasteter Druckstößel (34) steht, die in einem ebenfalls zwischen den beiden Scheibenringen (30) angeordneten ringartigen Bauteil (33) oder in Segmen­ ten eines solchen Bauteils geführt sind.

4. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenförmige metallische Dichtrahmen (35) mittels Schrauben (36) an der Stirnfläche der Heißgasleitung (13) befestigt ist.