DE4119772C2 - Einrichtung zum Schliessen und Öffnen eines Wärmetauscherrohres - Google Patents

Description

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Einrichtung zum Schliessen und Öffnen eines Wärmetauscherrohres nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie des nebengeordneten Patentanspruchs 2.

Mit dem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er aus der deutschen Zeitschrift: VGB Kraftwerkstechnik 70 (1990), Heft 8, S. 681-688, bekannt ist. Dort wird eine Kondensatorüberwachung in Verbindung mit einer Kühlrohr-Reinigungsanlage beschrieben, wobei der innenseitige Verschmutzungsgrad der Rohre dadurch gemessen wird, dass einzelne Rohre kurzzeitig geschlossen und wieder geöffnet werden. Die dabei gemessene Erwärmung der Wasserinhalte wird zur Optimierung des Betriebes der Rohrreinigungsanlage verwendet. Der Rohrverschliessmechanismus ist im Kondensator fest installiert und wir ferngesteuert betätigt.

Zum einschlägigen Stand der Technik wird zusätzlich auf die DE-PS-2 00 154 verwiesen. Dort wird ein undicht gewordenes Kesselrohr während des Kesselbetriebes durch zwei über ein Drahtseil miteinander verbundene Kegel an beiden Enden verschlossen. Es handelt sich dabei um eine provisorische Reparatur bis zu einer Revision.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Öffnen und Verschliessen während des Betriebes möglich sind. Die Rohrverschliessvorrichtung lässt sich während einer kurzen Betriebsunterbrechung installieren. Bei Turbinenkondensatoren kann sie erforderlichenfalls während des Betriebes bei etwas herabgesetzter Last montiert werden.

Die erfindungsgemässe Rohrverschliessvorrichtung eignet sich besonders für eine provisorische Einrichtung für Versuchszwecke. Dabei wird die Funktion der Rohre auf der Mantelseite bzw. der Aussenseite geprüft, wobei insbesondere die Ansammlung von nichtkondensierbaren Gasen in Teilen des Rohrbündels von Interesse ist. Durch die Bestimmung des Temperaturprofils des Wasserinhalts nach einer Durchfluss-Schliessung können etwaige Gasansammlungen festgestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Wärmeaustauschers mit Rohrverschliessvorrichtungen,

Fig. 2 und 3 Drahtdurchführungen in der Aussenwand einer Wasserkammer des Wärmeaustauschers gemäss Fig. 1,

Fig. 4 eine Drahtdurchführung gemäss den Fig. 2 und 3 im Detail,

Fig. 5-7 Rohrverschliessvorrichtungen gemäss Fig. 1 im Detail und

Fig. 8 ein Rohreintritt-Schutznetz für einen Wärmeaustauscher gemäss Fig. 1 bei Anwendung einer Rohrreinigungsanlage.

Die Erfindung, wie sie in den Nebenansprüchen 1 und 2 definiert ist, löst die Aufgabe, eine Einrichtung zum Schliessen und Öffnen eines Wärmetauscherrohres anzugeben, die es auf einfache Weise gestattet, Rohre kurzzeitig zu schliessen und wieder zu öffnen.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Ein in Fig. 1 in einer Prinzipdarstellung gezeigter Wärmeaustauscher bzw. Turbinenkondensator (1) weist links eine Eintrittswasserkammer (3), rechts eine Austrittswasserkammer (4) und dazwischen Rohrböden (22) und Kühlrohre (5) auf.

Einige ausgewählte Kühlrohre (5) können mit mechanisch ferngesteuerten Zapfen, Rohrzapfen oder Rohrverschliessvorrichtungen (6), die kühlrohrseitig einen Zentrierkonus oder Konus (15) und eine Führungsstange (16) aufweisen, entweder am Wasserein- oder Wasseraustritt während einer bestimmten Zeit geschlossen werden. Wassereintrittsseitig sind die Rohrzapfen oder Rohrverschliessvorrichtungen (6) über feine Drähte (10') mit Rohrverschliessvorrichtungen (17, 19) am Kühlrohraustritt verbunden. Wasseraustrittsseitig sind die Rohrverschliessvorrichtungen oder hydrodynamischen Bremsen (17, 19), bestehend aus je einer runden Bremsscheibe (19) und einer zentrisch daran befestigten Führungsstange (17), über feine Drähte oder Betätigungsdrähte (10) mit Rohrzapfen (6) am Eintritt der Kühlrohre (5) verbunden. An halbrunden Verschlussköpfen (13) der Rohrzapfen (6) angebrachte Betätigungsdrähte (9) sind durch Kammerwandzapfen oder Drahtdurchführungen (7) in einem Mannloch oder in einer Wasserkammerwand (2) des Wärmetauschers (1) geführt und dienen zur Betätigung der Rohrzapfen (6).

Rohrzapfen (6) am Rohraustritt werden durch den Zug eines Gewichtes (11), das über einen Betätigungsdraht (10), der ebenfalls durch eine Drahtdurchführung (7) geführt ist, in ihrer Schliessposition gehalten.

Pfeile (12) zeigen die Strömungsrichtung des Kühlwassers an.

Die Fig. 2 und 3 stellen als Drahtdurchführungen (7) verwendete konische Zapfen aus Kunststoff dar. Fig. 2 zeigt eine Drahtdurchführung (7) für einen Einbau in eine Wasserkammerwand (2) von aussen bei leichtem Unterdruck in der Eintrittswasserkammer (3). Fig. 3 zeigt eine Drahtdurchführung (7) für einen Einbau in eine Wasserkammerwand (2) bei Überdruck in der Eintrittswasserkammer (3), z. B. bei Umlaufkühlung oder bei einem Verdampfungskühlturm.

Die Drahtdurchführungen (7) sind in der Verlängerung der zu messenden Kühlrohre (5) zu montieren. Die zu benutzenden Kanäle (8) werden derart gebohrt, dass die Betätigungsdrähte (9) keine starken Knicke aufweisen.

Der Rohrzapfen (6) kann nach den Messungen sehr schnell - während des Betriebes bei reduzierter Last - entfernt werden. Die mit Kanälen (8) versehenen Drahtdurchführungen (7) werden dann durch ungebohrte Zapfen (nicht dargestellt) ersetzt und mit Gummileim abgedichtet.

Fig. 4 zeigt einen Kanal (8) in einer Drahtdurchführung (7) mit einem Betätigungsdraht (9) aus Kunststoff mit einem Durchmesser (a) von 0,5 mm oder 1 mm, der dem Durchmesser des Kanals (8) entspricht.

Fig. 5 zeigt einen am Rohreintritt eingesetzten Rohrzapfen (6) gemäss Fig. 1. Der Rohrzapfen (6) besteht aus einem halbkugelförmigen Verschlusskopf (13), einem daran befestigten, ringförmigen Elastomertorus bzw. einer Dichtung bzw. Dichtungsscheibe (14), dem zentrisch innerhalb der Dichtungsscheibe (14) am Verschlusskopf (13) befestigten Konus (15) und der Führungsstange (16). Der Konus (15) des Rohrzapfens (6) hat eine Länge (b) im Bereich von 1 d-5 d, vorzugsweise im Bereich von 2,5 d- 3,5 d, wobei d den inneren Durchmesser des Kühlrohres (5) bezeichnet. Die Form des Konus (15) gewährleistet eine Dämpfung des Wasserschlages beim Schliessen des Kühlrohres (5) und ein gutes Zentrieren der Dichtungsscheibe (14) auf dem Insert (23). Das spitze Ende des Konus (15) findet eine Verlängerung in einer runden Führungsstange (16) mit einer Länge (c) im Bereich von 10 d-30 d, vorzugsweise im Bereich von 18 d-22 d, zur Sicherung der Position des Verschlusskopfes (13) im gewählten Kühlrohr (5) während des normalen Betriebes, d. h. bei offenem Kühlrohr (5).

Das Kühlrohr (5) ist am Rohrboden (22) dicht befestigt. Die Rohrendebeschichtung (23) kann 2 verschiedene Funktionen aufweisen:

• - Der Verschlusskopf (13) ermöglicht eine vollkommene Abdichtung des Kühlrohres (5) während der Rohrschliessung mit der Dichtungsscheibe (14). Der Übergang vom Kühlrohr (5) zum Rohrboden (22) ist nicht immer plan.
• - Solche Rohrendebeschichtungen (23) erleichtern den provisorischen Einbau von nicht dargestellten Thermoelementen an Thermoelementpositionen (20), vgl. Fig. 1. Diese Thermoelemente messen die Wassertemperatur; sie werden durch eine Öffnung in der Rohrendebeschichtung (23) montiert.

Die Halbkugelform des Verschlusskopfes (13) weist den Vorteil eines geringeren Widerstandes einer stumpfen Form auf.

Fig. 6a zeigt eine am Rohraustritt des Kühlrohres (5) angeordnete hydrodynamische Bremse, bestehend aus einer Bremsscheibe (19) mit einem Durchmesser (g) im Bereich von 3 d-4 d und der zentrisch an der Bremsscheibe (19) befestigten Führungsstange (17), deren Länge (e) gleich der Länge (c) der Führungsstange (16) ist. In Schliessposition des Verschlusskopfes (13) hat die Bremsscheibe (19) von dem Rohrboden (22) einen Abstand (f) im Bereich von 1 d-5 d, vorzugsweise im Bereich von 2 d-4 d. Als Führungsstange (17) wird vorzugsweise ein Rohr verwendet, durch welches der Betätigungsdraht (10') geführt und endseitig verknotet ist. Dadurch lässt sich die gewünschte Länge des Betätigungsdrahtes (10') am besten anpassen, wobei sich die beiden Führungsstangen (16, 17) zum grössten Teil im Kühlrohr (5) befinden.

Anstelle eines Rohres kann eine volle Führungsstange (17) verwendet werden, vgl. Fig. 6b. In diesem Fall muss sich der endseitige Knoten in der Nähe der Bremsscheibe (19) befinden.

Durch die Wirkung der Bremsscheibe (19) wird das Kühlrohr (5) geschlossen, durch ein Ziehen an dem Betätigungsdraht (9) geöffnet.

Der in Verbindung mit Fig. 5 näher beschriebene Rohrzapfen (6) ist nicht ohne weiteres mit dem Betrieb einer Schwammgummikugelreinigungsanlage vereinbar. Die Reinigungsanlage sollte während der Messungen nicht betätigt werden. Falls die Messungen doch während längerer Zeit durchgeführt werden, könnten die am Rohreintritt der Kühlrohre (5) angeordneten Rohrzapfen (6) 4 oder vorzugsweise 6 Rippen (24) aufweisen, deren Rippenlänge (1) mindestens so lang ist wie der Abstand (f) der Bremsscheiben (19) von den Rohrböden (22). Die Rippen (24) erstrecken sich vom Verschlusskopf (13) des Rohrzapfens (6) in Richtung der Führungsstange (16) radial zu dieser und mit gleichen gegenseitigen Winkeldifferenzen. Ihre Breite entspricht dem Durchmesser (d) des Kühlrohres (5). In Öffnungsposition des Rohrzapfens (6) ragen die Rippen (23) noch ein wenig in das Kühlrohr (5) hinein, so dass keine Reinigungskugeln in das zu messende Kühlrohr (5) eindringen können. Bei am Rohrende der Kühlrohre (5) angeordneten Rohrzapfen (6) kann das Eindringen von Reinigungskugeln durch ein Rohreintritt-Schutznetz bzw. Drahtnetz (26) mit einer Maschenweite im Bereich von 2 mm-3 mm verhindert werden. Wichtig ist, dass sich der Betätigungsdraht (10) in der Mitte des Kühlrohres (5) befindet.

Zum Einbau der Rohrzapfen (6) werden nicht dargestellte Mannlöcher in der Eintrittswasserkammer (3) und in der Austrittswasserkammer (4) geöffnet und die Drahtdurchführungen (7) in der Verlängerung zu den zu untersuchenden Kühlrohren (5) montiert, wonach die Drahtdurchführungen (7) mit Epoxidharz abgedichtet werden. Nach dem Einbau der Inserts (23) und der Thermoelemente (20) werden die beweglichen Rohrzapfen (6) samt Zubehör (9, 10) installiert.

Die Draht- oder Kabellänge muss derart angepasst werden, dass die Führungsstangen (16, 17) des Konus (15) und ggf. der Bremsscheibe (19) beim Öffnen und Schliessen der Rohrzapfen (6) ausreichend (ca. 5 d) im Kühlrohr (5) gehalten werden. In keinem Fall dürfen die Konusse (15) und die Führungsstangen (17) ganz aus den Kühlrohren (5) hängen, da dies die Funktion der ganzen Einrichtung in Frage stellen könnte.

Die optimale Schliesszeit bei Temperaturprofilmessungen muss bei jeder Anlage experimentell ermittelt werden; sie liegt im Bereich von 0,5 min-3 min.

Claims (10)

1. Einrichtung zum Schliessen und Öffnen eines Wärmetauscherrohres (5),

• a) das zwischen einer Flüssigkeitseintrittskammer (3) und einer Flüssigkeitsaustrittskammer (4) eines Wärmetausches (1) angeordnet ist, wobei der Wärmetauscher (1) mehrere Wärmetauscherrohre (5) aufweist,
• b) mit einer eintrittsseitigen Rohrverschliessvorrichtung (6), die ein Rohrverschlusselement bzw. einen Verschlusskopf (13) aufweist dadurch gekennzeichnet,
• c) dass an dem Verschlusskopf (13) ein konisches Teil bzw. ein Konus (15) angebracht ist,
• d) der Verschlusskopf (13) mit einem Draht (9) durch einen Kanal (8) in einer Durchführung (7) in einer Wand (2) der Flüssigkeitseintrittskammer (3) des Wärmetauschers (1) nach aussen geführt ist.

2. Einrichtung zum Schliessen und Öffnen eines Wärmetauscherrohres (5),

• a) das zwischen einer Flüssigkeitseintrittskammer (3) und einer Flüssigkeitsaustrittskammer (4) eines Wärmetausches (1) angeordnet ist, wobei der Wärmetauscher (1) mehrere Wärmetauscherrohre (5) aufweist,
• b) mit einer austrittsseitigen Rohrverschliessvorrichtung (6), die ein Rohrverschlusselement bzw. einen Verschlusskopf (13) aufweist

dadurch gekennzeichnet,

• a) dass an dem Verschlusskopf (13) ein konisches Teil bzw. ein Konus (15) angebracht ist,
• b) die austrittsseitige Verschliessvorrichtung (6) mit einem Draht (10) verbunden ist, und
• c) der Draht (10) durch einen Kanal (8) in einer Durchführung (7) in einer Wand (2) der Flüssigkeitseintrittskammer (3) des Wärmetauschers (1) nach aussen geführt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (15) über eine Führungsstange (16) mit dem Draht (10) verbunden ist.

4. Einrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Kanal (8) in der Durchführung (7) geführte Draht (10) durch Rohreintritt-Schutznetz (26) geführt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (15) über eine Führungsstange (16) mit einem Draht (10') verbunden ist und der Draht (10') mit einer hydraulischen Bremse (17, 19) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Bremse (17, 19) eine Bremsscheibe (19) und eine zentrisch daran befestigte Führungsstange (17) aufweist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet,

• a) dass die Länge (c, e) der Führungsstange (16, 17) im Bereich von 10 d-30 d,
• b) insbesondere im Bereich von 18 d -22 d liegt, wobei d = innerer Durchmesser eines Kühlrohres (5).

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskopf (13) konusseitig eine Dichtungsscheibe (14) zur endseitigen Anlage an ein Wärmetauscherrohr (5) aufweist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskopf (13) konusseitig mindestens eine Rippe (24) aufweist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

• a) dass die Länge (b) des Konus (15) im Bereich von 1 d-5 d,
• b) insbesondere im Bereich von 2,5 d-3,5 d liegt, wobei d = innerer Durchmesser eines Kühlrohres (5).