DE3324292A1 - Vorrichtung zum einfrieren einer mediendurchstroemten rohrleitung in einer kerntechnischen anlage - Google Patents
Vorrichtung zum einfrieren einer mediendurchstroemten rohrleitung in einer kerntechnischen anlageInfo
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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.
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 (8)
- 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.
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