DE3324292C2

DE3324292C2 - Vorrichtung zum Einfrieren einer mediendurchströmten Rohrleitung in einer kerntechnischen Anlage

Info

Publication number: DE3324292C2
Application number: DE3324292A
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: 1986-02-20
Also published as: GB2143936A; GB2143936B; JPS6037494A; BR8403359A; JPH0369038B2; BE899839A; FR2548757A1; FR2548757B1; DE3324292A1; GB8416893D0

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Einfrieren einer mediumdurchströmten Rohrleitung in einer kerntechnischen Anlage beschrieben, die einen zangenartigen Kopf aufweist, der zwei um die Rohrleitung klappbare, miteinander über ein Scharnier verbundene Backen hat. In den Backen ist jeweils eine hohle Kammer ausgebildet, die mit einem flüssigen Kältemittel beaufschlagbar sind und deren Auslaß mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehen. Um eine bessere Handhabung und ein schnelles und sicheres Einfrieren der mediumdurchströmten Rohrleitung zu erzielen, sind die Backen (22, 23) auf ihrer Innenseite mit mehreren Radialbohrungen (27) versehen. Durch diese Radialbohrungen (27) strömt das Kältemittel aus den Backenkammern (25) auf die Rohroberfläche.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einfrie- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorren einer mediendurchströmten Rohrleitung in einer richtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die kemtechnischen Anlage mit einem zangenartigen Kopf, 60 für den Einsatz in kerntechnischen Anlagen geeignet ist der zwei um die Rohrleitung klappbare, miteinander und ein schnelleres und sicheres Einfrieren der medienüber ein Scharnier verbundene, der Kontur der einzu- durchströmten Rohrleitung ermöglicht frierenden Rohrleitung angepaßte hohle Backen auf- Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten

weist, die mit einem flüssigen Kältemittel beaufschlag- Merkmale gelöst.

bar sind und einen Auslaß zur freien Atmosphäre haben. 65 Nach dem Aufsetzen der Vorrichtung auf der einzu-

Bei der Instandhaltung innerhalb einer kerntechni- frierenden Rohrleitung werden die Hohlräume der bei-

schen Anlage ist es notwendig, bei einer Ausbesserung den Backen mit dem flüssigen Kältemittel beaufschlagt.

einen Rohrabschnitt einer Rohrleitung auszutauschen. Durch die Bohrungen in den beiden Backen wird das

Kältemittel auf die Rohroberfläche geleitet und verdampft dort Es wird eine hohe Einfriergeschvindigkeit erreicht, da die Kühlflüssigkeit als Flüssigkeitsstrahl mit einer hohen Geschwindigkeit auf die Rohroberfläche auftritt wobei der gesamte Umfang des Rohres bedeckt wird. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit, mit der das flüssige Kühlmittel auf den Außenumfang des Rohres auftritt, komnu es nicht zum Entstehen des Leidenfrostschen Phänomens. Die an der Grenzschicht zwischen und 18 sind an zangenartigen Backen 22 und 23 fest angeschweißt Diese beiden Backen 22 und 23 sind über ein Scharnier 24 miteinander an einem Ende verbunden. Durch diesen Aufbau werden bei einem über den Handhabungsklotz 7 und die Seitenlaschen 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 Aufrechterha!- tung des Aufsetzdruckes in Richtung des Pfeiles B wer-

wärmeabgebender Rohroberfläche und dem flüssigen, io den die Hebelpaare 12 und 13 in den Drehpunkten 15 verdampfenden Kühlmittel entstehenden Gas- bzw. und 16 der feststehenden Hebelpaare 17 und 18 über Dampfschichten werden von den nachfolgenden, mit

hoher Geschwindigkeit auftretenden Flüssigkeitsstrahlen ständig weggedrückt Die einen weiteren Wärmetransport behindernden Gas- bzw. Dampfschichten werden wirksam vermieden. Die gasförmige Phase des Kältemittels entweicht zur freien Atmosphäre.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß die einzufrierende Rohrleitung gleichmäßig über den gesamten Umfang in der Einfrierstelle mit dem flüssigen Kältemittel beaufschlagt wird. Diese gleichmäßige Kältemittelbeaufschlagung verhindert das Auftreten von Verspannungen, die bei einer ungleichmäßigen bzw. einseitigen Beaufschlagung mit dem Kältemittel entstehen würden.

Wird die Vorrichtung gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 2 ausgebildet wird das Aufsetzen der »Frostzange« auf die einzufrierende Rohrleitung erleichtert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 3 genannten Merkmale erreicht Das Ausgießen der Bakkenspitzen verhindert ein ungewolltes Auffüllen der Hohlräume in den Backenspitzen mit dem flüssigen Kältemittel.

In den Unteransprüchen 4 und 7 werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet, die die Fernhantierung der Vorrichtung verbessern. Anhand der Zeichnung werden nachstehend drei Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Perspektivansicht einer mechanisch zu betätigenden Einfriervorrichtung,

F i g. 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,

F i g. 5 eine Darstellung der Hebelübersetzung in geöffneter Stellung der Backen der in F i g. 3 und 4 gezeigten Vorrichtungen,

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

Die in F i g. 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 Seitenlaschen 8 angebracht. Die beiden Seitenlaschen 8 sind durch Querstreben 9 miteinander stabilisierend verbunden. Die freien Enden der Seitenlaschen 8 bilden eine Aufnahme und einen Drehpunkt 11 für zwei Hebeipaare 12 und 13 und eine Schwenkachse 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 Hebeloaare 17 eine gedachte waagerechte Linie des Anlenkpunktes 11 in Richtang auf das Scharnier 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 einen halbkreisförmigen Hohlraum 25. Diese Hohlräume 25 stehen über in den Innenwänden 26 der Backen 22 und 23 eingebrachte Bohrungen 27 mit der Atmosphäre in Verbindung. Über die Bohrungen 27 und axial eingefräste Kanäle 28 in den beiden Backeninnenwänden 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 Bohrungen 27 versehenen Innenflächen 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.

In der F i g. 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. Über 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 Backenöffnune und die Hebelübersetzune sind

45

50

55

60

65

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, N'2, eingeleitet wird. Die in den Backen 41, vorhandene Hohlräume stehen über Radialbohrungen 61 in den Innenwänden 62 der Backen 41,42 mit der Atmosphäre in Verbindung.

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 Seitenlaschen 7! 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 für die Manipulation mit einem fernbedienten Kran angeordnet ist

In F i g. 5 wird die Frostzange in der Endstellung offen 20 18 Hebelpaar gezeigt Fig.6 zeigt die elektromotorisch betriebene 19 Verbindungsbolzen Frostzange in der geschlossenen Stellung. Aus diesen beiden Darstellungen werden die erforderlichen Bewegungen der Hebelkonstruktion in schematischer Darstellung ersichtlich. 25

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 30 47 (F i g. 3) ergriffen oder mittels eines fernbedienten Kranes an den Tragösen 73, 75 (F i g. 4) aufgehängt Es wird angenommen, daß sich die Frostzange in der Endstellung »offen« befindet (F i g. 5). Die Frostzange wird auf das einzufrierende Rohr 81 mittels des Kraftmanipu- 35 lators oder des Kranes gesetzt Über den Elektromotor 44 wird die angekoppelte Gewindespindel 45 gedreht und das mit der Schwenkachse 55 versehene Spindelendstück 45 nach unten verfahren. Dadurch wird die Hebelkonstruktion 46 derart bewegt daß die beiden 40 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) bedeutet daß die Frostzange ganz geschlossen und auf dem einzufrieren- 45 54 Hebelpaar den Rohr 81 festgeklemmt ist 55 Bewegliches Lager

Nach der erfolgten Schließung der Backen 41,42 um 56 Bewegliches Lager das einzufrierende Rohr werden durch die beiden An- 57 Bewegliches Lager Schlüsse 60 die Hohlräume der beiden Backen 41,42 mit 5S Lagersiück dem flüssigen Kältemittel, N₂, beaufschlagt Über die 50 59 Elektrisches Anschlußkabel Bohrungen 61 in den Innenwänden 62 der beiden Bak- 60 Anschlüsse ken 41,42 fließt das flüssige Kältemittel N2 auf die umschlossene Rohroberfläche und verdampft dort Es wird in kürzester Zeit eine Temperatur von minus 196° C erreicht Die Überwachung der Rohrtemperatur und 55 72 Traghaube das Abschalten des Kältemittelzuflusses wird in an sich 73 Trageöse bekannter Weise mittels eines hier nicht gezeigten Magnetventils vorgenommen.

Nach der erfolgten Bildung eines Froststopfens von

gewollter Größe im Rohr, werden die Backen 41,42 der 60 82 Anschlagstück Frostzange durch ein Umpolen der Drehrichtung des Elektromotors 44 geöffnet. Dabei wird die Gewindespindel 45 nach oben hin bewegt Die Schwenkachse 55 wird somit nach oben verfahren und zieht das obere Hebelpaar 51,52 aus der waagerechten Lage nach oben. 65 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.

Bezugszeichenliste

7 Handhabungsklotz

8 Verbindungslaschen

9 Querstreben

11 Anlenkpunkt

12 Hebelpaar

13 Hebelpaar

14 Verbindungsbolzen

15 Drehpunkt

16 Drehpunkt

17 Hebelpaar

21 Verbindungsbolzen

22 Zangenartige Backe

23 Zangenartige Backe

24 Scharnier

25 Halbkreisförmige Ringkammern

26 Innenflächen

27 Radialbohrungen

28 Axiale Kanäle

29 Anschlüsse

31 Untere Teile

32 Metallausführung

41 Backe

42 Backe

43 Scharnier

44 Elektromotor

45 Gewindespindel

46 Hebelkonstruktion

47 Handhabungsklotz

48 Verbindungslaschen

49 Seitenlaschen

51 Hebelpaar

52 Hebelpaar

53 Hebelpaar

61 Radialbohrungen

62 Innenflächen 71 Seitenlaschen

74 Querverstrebung

75 Trageöse

Einzufrierende Rohrleitung

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

Bei einer Rohrtrennung soll die mediendurchströmte

Patentansprüche: Rohrleitung neben der Schnittstelle eingefroren werden. Neben dem Froststopfen kann die Rohrleitung

1. Vorrichtung zum Einfrieren einer mediendurch- durchgesägt werden. Der Froststopfen dient als Dichtströmten Rohrleitung in einer kerntechnischen An- 5 element

lage mit einem zangenartigen Kopf, der zwei um die Es ist bekannt (DE-PS 12 37 707), zum Lösen von VerRohrleitung klappbare, miteinander über ein Schar- bindungen radioaktiv verseuchter Rohrleitungen die nier verbundene, der Kontur der einzufrierenden Leitung an ihrer Verbindungsstelle durch eine Verguß-Rohrleitung angepaßte, hohle Backen aufweist die masse auszugießen. Diese Vergußmasse erkaltet zu eimit einem flüssigen Kältemittel beaufschiagbar sind 10 nem Verschlußstopfen, der die radioaktiven Restteil- und einen Auslaß zur freien Atmosphäre haben, chen bindet und der zum Trennen der Leitung an ihrer dadurchgekennzeichnet, Verbindungsstelle durchschnitten wird, daß die Backen (22,23; 41,42) jeweils einen separat Verrichtungen zum Einfrieren einer mediendurchbeaufschlagbaren Hohlraum (25) bilden, strömten Rohrleitung sind vielfältig bekannt Sie werdaß jeder Hohlraum (25) durch eine der Rohrleitung ;₅ den oft als »Frostrangen« benannt Aus der DE-OS gegenüberliegende Innenwand (26; 62) abgeschlos- 23 30 807 ist eine derartige Vorrichtung bekannt die aus sen ist, einem Handgriff mit einem Ringteil besteht, in weichem daß die Innenwände (26; 62) zur Rohrleitung gerich- eine von einer Druckmittelquelle mit einem gasbildentete Bohrungen (27; 61) aufweisen, den, flüssigen Kältemittel über einen Einlaß und einen und daß die Backen (22, 23; 41, 42) vollständig aus 20 Auslaß beaufschlagbare Ringkammer ausgebildet ist metallischem Werkstoff sind. Die äußere Wand und die Seitenwandungen der Ring-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- kammer bestehen einstückig aus gummielastischem zeichnet daß die Enden der Backen (22, 23) spitz Material. Sie weisen einen parallel zur Rohrleitung verauslaufen. laufenden Schlitz auf, durch den die Rohrleitung unter

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, 25 Spreizung Jer Wandungen in den die Ringkammer bildadurch gekennzeichnet daß die Enden der Backen denden Gummikörper einführbar ist Das gesamte, die (22, 23) bis zu der dem Umfang des Rohrleitungs- Ringkammer aufweisenden Ringteil, ist als selbsttragendurchmessers entsprechend gekrümmten Innenflä- der Gummikörper zum engen Umschließen der einzuchen der Backen (22,23) mit einem gut wärmeleiten- frierenden Leitung ausgebildet Der Auslaß der Ringden Metall (32) ausgegossen sind. 30 kammer steht mit der freien Atmosphäre in Verbindung.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß die aus dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (22,23; 41, Gummi bestehende Ringkammer leicht versprödet und 42) durch eine Hebelkonstruktion (46) schwenkbar daß bei den niedrigen Einfriertemperaturen von ungesind, die über eine gemeinsame Schwenkachse (14; fähr minus 196⁰C das Gummi am Rohr haftet

55) über dem Scharnier (24; 43) von einer in der 35 Aus der DE-OS 23 30 807 ist eine weitere Vorrichgemeinsamen Ebene von Scharnier (24; 43) und tung bekannt, die zwei um die einzufrierende Rohrlei-Schwenkachse (17; 55) wirkenden Kraft beauf- tung klappbare hohle Backen aufweist die mit einem schlagbar ist flüssigen Kältemittel beaufschlagbar sind. Die Einfrier-

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- stelle der Rohrleitung liegt damit in einem mit dem Kälzeichnet daß die Schwenkachse (14) ein Paar Seiten- 40 temittel gefüllten Behälter, der durch die Ringkammer laschen (8; 49) aufweist, deren anderes Ende an ei- der beiden Backen gebildet wird.

nem für die Ergreifung mittels Fernhantierungsma- Ein weiterer Nachteil der in der DE-OS 23 30 807 schinen geeigneten Handhabungsklotz (7; 47) ange- gezeigten Vorrichtung ist darin zu sehen, daß diese Vorbracht sind. richtung nicht geeignet ist fernbedient auf Rohrleitun-

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch 45 gen in einer kerntechnischen Anlage gesetzt zu werden, gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einer elek- Die Fernbedienung ist in radioaktiv belasteten Räumen tromotorisch betriebenen Gewindespindel (45) aus- bzw. Zellen von kerntechnischen Anlagen aber notwengestattet ist die auf die Hebelkonstruktion (46) wir- dige Voraussetzung.

kend angeordnet ist. Aus der DE-OS 16 01 916 ist eine zweiteilige Vorrich-

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch 50 tung zum Einfrieren von Rohrleitungen bekannt, die aus gekennzeichnet, daß die Seitenlaschen (8; 49) mit zwei hohlen Backen besteht, die um die Einfrierstelle Tragösen (73; 75) zur Manipulation mit einem Kran der Rohrleitung geschraubt werden. Die seitlichen ausgestattet sind. Wände der Backen sind mit Abdichtungen versehen, so

daß eine ringförmige Kammer entsteht, die gegenüber

55 der Rohrleitungsoberfläche abgedichtet ist. Das in diese

Ringkammer eingeführte Kältemittel kann seitlich nicht entweichen.