DE3324292A1

DE3324292A1 - Vorrichtung zum einfrieren einer mediendurchstroemten rohrleitung in einer kerntechnischen anlage

Info

Publication number: DE3324292A1
Application number: DE19833324292
Authority: DE
Inventors: Günter Dr. 4950 Minden Schröder
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Current assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Priority date: 1983-07-06
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1985-01-24
Also published as: FR2548757A1; DE3324292C2; FR2548757B1; GB8416893D0; JPS6037494A; BR8403359A; GB2143936B; GB2143936A; BE899839A; JPH0369038B2

Description

Vorrichtung zum Einfrieren einer mediendurchströmten Rohrleitung in einer kerntechnischen Anlage

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einfrieren einer mediumdurchströmten Rohrleitung in einer kerntechnischen Anlage mit - einem zangenartigen Kopf, der zwei um die Rohrleitung klappbare, miteinander über ein Scharnier verbundene Backen aufweist, in denen jeweils eine hohle Kammer ausgebildet ist, die mit einem flüssigen Kältemittel beaufschlagbar sind und deren Auslaß mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht.

Bei der Instandhaltung innerhalb einer kerntechnischen Anlage ist es notwendig, bei einer Ausbesserung einen Rohrabschnitt einer Rohrleitung auszutauschen. Bei einer Rohrtrennung soll die mediendurchströmte Rohrleitung neben der Schnittstelle eingefroren werden. Neben dem Froststopfen kann die Rohrleitung durchgesägt werden. Der Froststopfen dient als Dichtelement.

Es ist bekannt ( DE-PS 12 37 707 ), zum Lösen von Verbindungen radioaktiv verseuchter Rohrleitungen, die Leitung an ihrer Verbindungsstelle durch eine Vergußmasse auszugießen. Diese Vergußmasse erkaltet zu einem Verschlußstopfen, der die radioaktiven Restteilchen bindet und der zum Trennen der Leitung an ihrer Verbindungssteile durchschnitten wird.

Vorrichtungen zum Einfrieren einer mediendurchströmten Rohrleitung sind vielfältig bekannt. Sie werden oft als 'Frostzangen¹ benannt. Aus der DE-PS 23 30 807 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, die aus einem Handgriff mit einem Ringteil besteht, in welchem eine von einer gasbildenden Druckflüssigkeitsquelle über einen Einlaß und einen Auslaß durch ein Kältemittel beaufschlagbare Ringkammer ausgebildet ist. Die äußere Wand und die Seitenwandungen der Ringkammer bestehen einstückig aus gummielastischem

Material. Sie weisen einenparallel zur Rohrleitung verlaufenden Schlitz auf, durch den die Rohrleitung unter Spreizung der Wandungen in den die Ringkammer bildenden Gummikörper einführbar ist. Das gesamte, die Ringkammer aufweisende Ringteil ist als selbsttragender Gummikörper zum engen Umschließen der einzufrierenden Leitung ausgebildet. Der Auslaß der Ringkammer steht mit •der freien Atmosphäre in Verbindung.

Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß die aus Gummi bestehende Ringkammer leicht versprödet. Außerdem kann mit der bekannten Vorrichtung der Forderung nicht so gut entsprochen werden, zwei Froststellen in einem gewissen Abstand schnell hintereinander herzustellen. Dieses erklärt sich daraus, daß bei den niedrigen Einfriertemperaturen von ungefähr minus 196⁰C das Gummi am Rohr haftet.

Ein weiterer Nachteil der in der DE-PS 23 30 807 gezeigten Vorrichtung ist darin zu sehen, daß diese Vorrichtung nicht geeignet ist, fernbedient auf Rohrleitungen in einer kerntechnischen Anlage gesetzt zu werden. Die Fernbedienung ist in radioaktiv belasteten Räumen bzw. Zellen von kerntechnischen Anlagen aber notwendige Voraussetzung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß sie für den Einsatz in kerntechnischen Anlagen geeignet ist und ein schnelles, sicheres Einfrieren der mediendurchströmten Rohrleitung an zwei Froststellen sowie eine einfache Handhabung ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst·.·

Nach dem Aufsetzen der Vorrichtung auf -der einzufrierenden Rohrleitung werden die Kammern der beiden Backen mit dem flüssigen Kälte-

mittel beaufschlagt. Durch die Radialbohrungen in den beiden Backen wird das Kältemittel auf die Rohroberfläche geleitet und verdampft dort. Es wird eine hohe Einfriergeschwindigkeit erreicht, durch die zwei Froststellen, die einen auszutauschenden Rohrabschnitt kennzeichnen, schnell hintereinander hergestellt werden können.

. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 2 genannten Merkmale erreicht. Die in mehreren Reihen angeordneten Radialbohrungen sind durch jeweils eine Nut miteinander verbunden. Dadurch wird zwischen dem Kältemittel und der Oberfläche des Rohres ein optimaler Kontakt hergestellt.

Wird die Zange gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 3 ausgebildet, wird ein besseres Aufsetzen der Frostzange auf die einzufrierende Rohrleitung erreicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 4 genannten Merkmale erreicht. Das Ausgießen der Backenspitzen verhindert ein ungewolltes Auffüllen der Hohlräume in den Backenspitzen mit dem flüssigen Kältemittel.

In den ünteransprüchen 5 bis 8 werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend drei Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer mechanisch zu betätigenden Einfriervorrichtung,

Fig. 2 als Ausschnitt eine Spitze einer Backe der Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 3 eine Perspektivansicht einer modifizierten Ausführungsform der Einfriervorrichtung,

Fig. 4 eine weitere modifizierte Ausführungsform, die für

eine Kranmanipulation geeignet ist, 15

Fig. 5 eine Darstellung der Hebelübersetzung in geöffneter

Stellung der Backen der in Fig. 3 und 4 gezeigten Vorrichtungen,

Fig. 6 die in Fig. 5 schematisch gezeigte Einfriervorrichtung in einer um eine Rohrleitung durch die geschlossenen Backen geklemmten Stellung.

Die in Fig. 1 gezeigte Einfriervorrichtung weist einen Handhabungsklotz 7 auf, mit dem die Einfriervorrichtung von einem fernbedienten Kraftmanipulator ergriffen werden kann. An dem Handhabungsklotz

7 sind auf zwei gegenüberliegenden Seiten zwei Verbindungslaschen

8 angebracht. Die beiden Verbindungslaschen 8 sind durch Querstreben 9 miteinander stabilisierend verbunden. Die freien Enden der Verbindungslaschen 8 bilden eine Aufnahme und einen Drehpunkt 11 für zwei Hebelpaare 12 und 13 und einen Verbindungsbolzen 14. Das freie Ende der Hebelpaare 12 und 13 bildet jeweils einen Drehpunkt 15 bzw. 16 für zwei weitere Hebelpaare 17 und 18. In den Drehpunkten

15 und 16 sind jeweils Verbindungsbolzen 19 und 21 angeordnet. Die Enden der Hebelpaare 17 und 18 sind an zangenartigen Bakken 22 und 23 fest angeschweißt. Diese beiden Backen 22 und 23 sind über Bin Scharnier 24 miteinander an einem Ende verbundeη.

. Durch diesen Aufbau werden bei einem über den Handhabungsklotz 7 und die Verbindungslaschen 8 in Richtung des Pfeiles B auf die auf dem Rohr aufsitzenden geöffneten Backen 22 und 23 ausgeübten Aufsetzdruck die Backen 22 und 23 geschlossen. Durch Aufrechterhaltung des Aufsetzdruckes in Richtung des Pfeiles B werden die Hebelpaare 12 und 13 in den Drehpunkten 15 und 16 der feststehenden Hebelpaare 17 und 18 über eine gedachte waagerechte Linie des Anlehkpunktes 11 in Richtung auf das Schar-· nier 24 hinaus so weit bewegt, daß ein Selbstklemmeffekt entsteht. Durch diesen Selbstklemmeffekt kommen die beiden Backen 22 und 23 in einen optimalen Kontakt zu der Oberfläche der einzufrierenden Rohrleitung.

Die Backen 22 und 23 sind hohl und bilden so jeweils eine halbkreisförmige Ringkammer 25. Diese Ringkammern 25 stehen über in den Innenflächen 26 der Backen 22 und 23 eingebrachte Radialbohrungen 27 mit der Atmosphäre in Verbindung. Über die Bohrungen 27 und achsial eingefräste Kanäle 28 in den beiden Backeninnenflächen 26 fließt ein flüssiges Kältemittel, vorzugsweise N₂, auf die Rohroberfläche und verdampft dort, nachdem es über die Anschlüsse 29 von einer Quelle in die Backen 22 und 23 geleitet wurde.

Nach der erfolgten Bildung eines Froststopfens in der einzufrierenden Rohrleitung werden die Backen 22 und 23 durch eine Erhöhung des Anpreßdruckes in Richtung des Pfeiles B, der den Selbstklemmeffekt aufhebt, geöffnet. Die Einfriervorrichtung kann sofort an der nächsten zu frostenden Stelle auf der Rohrleitung aufgesetzt werden.

Die beiden spitz auslaufenden unteren Teile 31 der Backen 22
und 23 sind bis zu der den Durchmesser des einzufrierenden Rohres darstellenden, mit Radialbohrungen 27 versehenen Innenfläche 26 mit Metall 32, vorzugsweise Blei, ausgegossen (Fig. 2), um ein ungewolltes Auffüllen der durch die Formgebung entstandenen Hohlräume in den Spitzen der Backen 22 und 23 mit N₂ zu
. vermeiden.

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In der Fig. 3 wird eine Einfriervorrichtung gezeigt, deren beide Backen 41, 42, die mit einem Scharnier 43 beweglich verbunden sind, mit Hilfe eines Elektromotors 44 und einer Gewindespindel 45 über eine "geeignete, selbstklemmend ausgelegte Hebelkonstruktion 46 geschlossen und geöffnet werden.

. Die Frostzange weist einen Handhabungsklotz 47 auf, der mit dem hier nicht gezeigten Greifer eines fernbedienten Kraftmanipulators gekoppelt werden kann. Ober zwei Verbindungslaschen 48 ist der Handhabungsklotz mit Seitenlaschen 49 verbunden. Die Hebelkonstruktion 46 besteht aus vier Hebelpaaren 51, 52, 53, 54, die in beweglichen Lagern 43, 55, 56, 57 gelagert sind ( Fig. 5 ). Das untere Ende der Seitenlaschen 49 ist in dem Scharnier 43 der beiden Backen 41, 42 angebracht.

Zwischen den Seitenlaschen 49 ist unterhalb des Handhabungsklotzes 47 der Elektromotor 44 befestigt, der über eine an der Motorwelle angekoppelte Gewindespindel 45, die in einem Lagerstück 58 gelagert ist, die beiden Backen 41, 42 über die Hebelkonstruktion 46 bewegt. Aus der Stellung 'offen' kann die Frostzange durch eine Änderung der Drehrichtung am Elektromotor 44 in die Stellung 'geschlossen' gefahren werden. Mit 59 sind elektrische Anschlußkabel des Elektromotors 44 bezeichnet.

Die Backenöffnung und die Hebelübersetzung sind entsprechend dem Durchmesser der einzufrierenden Rohrleitung so ausgelegt, daß ein optimaler Klemmkontakt auf der Rohroberfläche erreicht wird. Die Backen 41, 42 weisen Anschlüsse 60 auf, durch die das flüssige Kältemittel, N₂, eingeleitet wird. Die in den Backen 41, 42 eingebrachten Kammern stehen über Radialbohrungen 61 in den Innenflächen 62 der Backen 41, 42 mit der Atmosphäre in Verbindung.

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Die modifizierte Ausführungsform einer elektromotorisch betriebenen Frostzange wird in Fig. 4 gezeigt. Diese Ausführungsform ist für die Manipulation mit einem fernbedienten Kran ausgerüstet. An die Seiterrlaschen 71 ist eine Traghaube 72 aufgesetzt, auf deren oberer Fläche eine Tragöse 73 angebracht ist. Im unteren Bereich der Seitenlaschen 71 ist eine vierteilige plattenförmige . Querverstrebung 74 um die Laschen angebracht, an deren einer Seitenfläche eine weitere Tragöse 75 für die Manipulation mit einem fernbedienten Kran angeordnet ist.

In Fig. 5 wird die Frostzange in der Endstellung offen gezeigt. Fig. 6 zeigt die elektromotorisch betriebene Frostzange in der geschlossenen Stellung. Aus diesen beiden Darstellungen werden die erforderlichen Bewegungen der Hebelkonstruktion in schematischer Darstellung ersichtlich.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung mit der elektromotorisch betriebenen Art wird nachstehend näher erläutert.

Die Frostzange wird entweder mit den Greifwerkzeugen eines Kraftmanipulators am Handhabungsklotz 47 ( Fig. 3 ) ergriffen oder mittels eines fernbedienten Kranes an den Tragösen 73, 75 ( Fig. 4 ) aufgehängt. Es wird angenommen, daß sich die Frostzange in der Endstellung 'offen' befindet ( Fig. 5 ). Die Frostzange wird auf das einzufrierende Rohr 81 mittels des Kraftmanipulators oder des Kranes gesetzt. Über den Elektromotor 44 wird die angekoppelte Gewindespindel 45 gedreht und das mit dem mittigen Lagerpunkt 55 versehene Spindelendstück 45 nach unten verfahren. Dadurch wird die Hebelkonstruktion 46 derart bewegt, daß die beiden oberen Hebelpaare 51 und 52 sich waagerecht legen und über die Anlenkpunkte 56, 57 die unteren, an den Backen 41, 42 befestigten Hebelpaare 53, 54 nach außen drücken. Die Endstellung ( Fig. 6 )

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bedeutet, daß die Frostzange ganz geschlossen und auf dem einzufrierenden Rohr 81 festgeklemmt ist.

Nach der erfolgten Schließung der Backen 41, 42 um das einzufrierende Rohr werden durch die beiden Anschlüsse 60 die Kammern der beiden Backen 41, 42 mit dem flüssigen Kältemittel, N₂, be-. aufschlagt. Über die Radialbohrungen 61 in den Innenflächen 62 der beiden Backen 41, 42 fließt das flüssige Kältemittel N₂ auf die umschlossene Rohroberfläche und verdampft dort. Es wird in kürzester Zeit eine Temperatur von minus 196⁰C erreicht. Die Überwachung der Rohrtemperatur und das Abschalten des KältemitteIzuflusses wird in an sich bekannter Weise mittels eines hier nicht gezeigten Magnetventiles vorgenommen.

Nach der erfolgten Bildung eines Froststopfens von gewollter Größe im Rohr, werden die Backen 41, 42 der Frostzange durch ein Umpolen der Drehrichtung des Elektromotors 44 geöffnet. Dabei wird die Gewindespindel 45 nach oben hin bewegt. Der mittige Drehpunkt des beweglichen Lagers 55 wird somit nach oben verfahren und zieht das obere Hebelpaar 51, 52 aus der waagerechten Lage nach oben. Auf das untere Hebelpaar 53, 54 wird über die Anlenkpunkte der beweglichen Lager 56, 57 um den Drehpunkt, der durch das Scharnier 43 gebildet wird, eine Schwenkbewegung ausgeübt, die zu einem Öffnen der beiden Backen 41, 42 führt. Zwischen dem unteren Hebelpaar 53, 54 ist ein Anschlagstück 82 zur Definition der Endstellung 'offen' angeordnet. Die Frostzange ist geöffnet und kann auf die nächste zu frostende Stelle am Rohr aufgesetzt werden.

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Bezugszeichenliste

7 Handhabungsklotz

8 Verbindungslaschen

9 Querstreben .ιι Anlenkpunkt

12 Hebelpaar

13 Hebelpaar

14 Verbindungsbolzen

15 Drehpunkt

16 Drehpunkt

17 Hebelpaar

18 Hebelpaar

19 Verbindungsbolzen

21 Verbindungsbolzen

22 Zangenartige Backe

23 Zangenartige Backe

24 Scharnier

25 Halbkreisförmige Ringkammern

26 Innenflächen

27 Radialbohrungen

28 Achsiale Kanäle

29 Anschlüsse

31 Untere Teile

32 Metallausfüllung

41 Backe

42 Backe

43 Scharnier

44 Elektromotor

45 Gewindespindel

46 Hebelkonstruktion • 47 Handhabungsklotz

48 Verbindungslaschen

49 Seitenlaschen

51 Hebelpaar

52 Hebelpaar

53 Hebelpaar

54 Hebelpaar

55 Bewegliches Lager

56 Bewegliches Lager

57 Bewegliches Lager

58 Lagerstück

59 Elektrisches Anschlußkabel

60 Anschlüsse

61 Radialbohrungen

62 Innenflächen

71 Seitenlaschen

72 Traghaube

73 Trageöse

74 Ouerverstrebung

75 Trageöse

81 Einzufrierende Rohrleitung

82 Anschlagstück

Claims

Ί 1./Vorrichtung zum Einfrieren einer mediumdurchströmten Rohrleitung in einer kerntechnischen Anlage mit einem zangenartigen Kopf, der zwei um die Rohrleitung klappbare, miteinander über ein Scharnier verbundene Backen aufweist, in denen jeweils eine hohle Kammer ausgebildet ist, die mit einem flüssigen Kältemittel beaufschlagbar sind und deren Auslaß mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht,

dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (22,23;41,42), die entsprechend dem Durchmesser der einzufrierenden Rohrleitung (81) gekrümmt sind, auf Ihrer Innenseite mit mehreren Radialbohrungen (27;61) versehen sind, durch die die mit dem Kältemittel beaufschlagbaren Kammern (25) mit der Atmosphäre in Verbindung stehen, und daß die Backen (22,23;41,42) aus metallischem Werkstoff sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbohrungen (27;61) in mehreren achsparallelen Reihen angeordnet und in jeder Reihe durch jeweils eine achsial verlaufende Nut (28) verbunden sind.
3„ Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Backen (22,23) spitz auslaufen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und / oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Backen (22,23) spitz auslaufen und bis zu der dem Umfang des Rohrleitungsdurchmessers entsprechenden gekrümmten Innenflächen der Backen (22,23) mit einem gut wärmeleitenden Metall (32) ausgegossen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Radialbohrungen (27;61) versehenen Backen (22,23) der Frostzange über ein Scharnier (24;43) miteinander schwenkbar verbunden sind,

daß die Backen (22,23) durch eine Hebelkonstruktion (46) schwenkbar sind, die über einen gemeinsamen Anlenkpunkt (11;55) über dem Scharnier (24;43) von einer in der gemeinsamen Ebene von Scharnier (24;43) und Anlenkpunkt (11;55) wirkenden Kraft beaufschlagbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlenkpunkt (H) ein Paar Verbindungslaschen (8) aufweist, deren anderes Ende an einem für die Ergreifung mittels Fernhantierungsmaschinen geeigneten Handhabungsklotz (7) angebracht sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und / oder 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Frostzange mit einer elektromotorisch betriebenen Gewindespindel (45) ausgestattet ist, die auf die Hebelkonstruktion (46) wirkend angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 und / oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenlaschen (49) mit Traqösen (73;75) zur Manipulation mit einem Kran ausgestattet sind.