EP0385219A2 - Reparatureinlage und Verfahren zu deren Einsatz in ein Wärmetauscherrohr - Google Patents

Reparatureinlage und Verfahren zu deren Einsatz in ein Wärmetauscherrohr Download PDF

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EP0385219A2
EP0385219A2 EP90103157A EP90103157A EP0385219A2 EP 0385219 A2 EP0385219 A2 EP 0385219A2 EP 90103157 A EP90103157 A EP 90103157A EP 90103157 A EP90103157 A EP 90103157A EP 0385219 A2 EP0385219 A2 EP 0385219A2
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EP
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heat exchanger
exchanger tube
repair insert
sleeve
nut
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Siemens AG
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    • F28F11/00—Arrangements for sealing leaky tubes and conduits
    • F28F11/02—Arrangements for sealing leaky tubes and conduits using obturating elements, e.g. washers, inserted and operated independently of each other
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    • Y10T29/49938—Radially expanding part in cavity, aperture, or hollow body
    • Y10T29/4994—Radially expanding internal tube

Definitions

  • the invention relates to a repair insert for a heat exchanger tube with a sleeve through which a tubular base body protrudes on both sides, the base body being supported at the end with its head part on the sleeve and provided at the other end with a thread and a nut for bracing in the heat exchanger tube is.
  • the invention also relates to a method for inserting such a repair insert into a heat exchanger tube.
  • the invention has for its object to eliminate the disadvantages mentioned above and to provide a repair insert that is simple to manufacture and safe in operation. A suitable procedure should also be specified for inserting the repair insert.
  • the first-mentioned object is achieved in that at least one slip ring is arranged at one end between the sleeve and the head part and at the other end between the sleeve and the nut, which - starting from its relaxed, conical shape - can be converted into a flattened shape and enlarged in diameter by relative movement between the base body and the sleeve.
  • a method is provided according to the invention in which the repair insert is inserted into the heat exchanger tube, after which the nut is tightened by means of a tool, so that the slip ring is enlarged axially, as a result of which a force-fitting, largely liquid-tight connection is made.
  • slip rings 15 have a frustoconical (conical) shape on average. By compressing in the axial direction, the slip rings 15 can be enlarged in their diameter. This compression takes place in the present repair insert 1 by tightening the nut 13.
  • the nut 13 can, for example, as shown, be designed as a hexagon nut. Tightening is then done with a ring spanner tool. Other configurations are also possible, for example as a slotted nut or provided with holes or recesses. With a suitable tool, the tightening can also be carried out from outside the end of the tube 3 in this case.
  • the head part 9 is designed as a flange with an annular support surface 10.
  • great tensioning forces can be achieved with the repair insert 1.
  • spacer rings 17 e.g. B. at each end three slip rings 15, 15a, 15b provided.
  • the repair insert 1 per slip ring 15, 15a, 15b exerts less force on the heat exchanger tube 3 with the same tension than in the case with only one slip ring 15.
  • a support ring 19 can also be provided at each end.
  • two elastically deformable slip rings 15a, 15b are provided at the ends, which are offset from one another by 180 ° in their relaxed conical shape (cf. also FIG. 3).
  • the repair insert 1 is dimensioned such that, on the one hand, the sleeve 5 and the spacer rings 17 are not deformed during tensioning and, on the other hand, the base body 7 is as large as possible in its inner diameter so that the flow of the medium 18 is hampered as little as possible.
  • two slip rings 15c are advantageously arranged directly next to one another on the head part 9.
  • the repair insert 1 has a particularly good sealability.
  • the slip rings 15c can be made particularly thin and with a large inner diameter, which allows the inner diameter of the repair insert 1 to be enlarged.
  • two slip rings 15a, 15b in their relaxed, conical shape are offset from one another by 180 °. They are arranged lying apart between the sleeve 5 and the spacer ring 17. When such an arrangement is clamped, axial forces between the repair insert 1 and the heat exchanger tube 3 are eliminated and a particularly uniform distribution of forces is achieved. Spacer rings can also be saved.
  • inverted rings 15a, 15b which can also be referred to as V-shaped in section, can also be achieved with simple means by using only a single inverted ring 15e which is designed in the manner of two conical inverted rings arranged opposite one another is. This is advantageous if particularly high holding forces are to be achieved in the heat exchanger tube 3.
  • the V-shape of the slip ring 15e or the slip rings 15a, 15b can optionally point outwards or inwards. Arrangements of the slip rings 15, 15a, 15b, 15c, 15e can also be provided, which go beyond the representations shown here.
  • the means can be implemented, for example, as an Allen key 21 (see FIG. 3).
  • the nut 13 as already mentioned above, is provided with a slot 24 which allows the engagement of a suitable tool for tightening or loosening the nut 13.
  • the means are also possible, for example as an internal thread 23, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the nut 13 can also be provided with bores 25 which allow the engagement of a mandrel-like tool.
  • the means can optionally be provided at the top and / or at the end - also in different designs.
  • the present repair insert 1 is easy to manufacture. It is still inexpensive to manufacture. It enables the assembly times to be shortened, which in turn results in a reduced radiation exposure of the personnel when exposed to radiation Heat exchanger tubes 3 of a nuclear power reactor are to be repaired. Since no heat is introduced into the material of the repair insert 1 or the heat exchanger tube 3 by welding or soldering in the present repair insert 1, this results in a low susceptibility to corrosion. In addition, the repair insert 1 can be removed and used several times. A special cleaning of the heat exchanger tube 3 before inserting the repair insert 1 is not necessary.
  • repair insert 1 When using the repair insert 1 in the area of a heat exchanger near the bottom, a combination of bracing and welding or soldering technology is also conceivable.
  • the repair insert 1 can be clamped in the upper, inaccessible area of the heat exchanger tube 3 and fastened at the lower end by means of a welding or soldering process.

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Abstract

Um ein defektes Wärmetauscherrohr (3) schnell und einfach zu reparieren, ist eine mechanisch verspannbare Reparatureinlage (1) vorgesehen. Die Reparatureinlage (1) besteht aus einer Hülse (5), durch die ein rohrförmiger Grundkörper (7) hindurchragt, der mit einem Kopfteil (9) an der Hülse (5) abgestützt ist und an dem anderen Ende mit einem Gewinde (11) und einer Mutter (13) zum Verspannen der Reparatureinlage (1) im Wärmetauscherrohr (2) versehen ist. Zwischen der Hülse (5) und dem Kopfteil (9) und zwischen der Hülse (5) und der Mutter (13) ist jeweils zumindest ein Stülpring (15) angeordnet. Durch Festziehen der Mutter (13) verspannen sich die Stülpringe (15) und dichten die Reparatureinlage (1) gegen das Wärmetauscherrohr (3) ab. Mit dieser Reparatureinlage (1) ist eine schnelle Reparatur eines Wärmetauscherrohres (3) möglich, wodurch die Strahlenbelastung des Bedienpersonals niedrig gehalten wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Reparatureinlage für ein Wärmetauscherrohr mit einer Hülse, durch die ein rohrförmiger Grundkörper beidseitig hindurchragt, wobei der Grundkörper am Ende mit seinem Kopfteil an der Hülse abgestützt ist und am anderen Ende mit einem Gewinde und einer Mutter zum Verspannen im Wärmetauscherrohr versehen ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Einsetzen einer derartigen Reparatur­einlage in ein Wärmetauscherrohr.
  • Aus der EP-A-0 120 277 ist eine dreiteilige Reparaturanordnung für Wärmetauscherrohre bekannt, die aus einer zylindrischen Hül­se mit nach innen gefasten Stirnflächen, und aus einem rohrför­migen Grundkörper besteht, der durch den zylindrischen Körper hindurchgeführt ist, der an einem Ende ein Kopfteil trägt und der an dem anderen Ende mit einem Gewinde versehen ist. Über das mit dem Gewinde versehene Ende des Grundkörpers ist ein Spann­ring gestülpt, der mit einem Bund am Rohrboden anliegt und mit seiner gegenüberliegenden Stirnfläche an den schrägen Stirn­flächen der zylindrischen Hülse in Eingriff gebracht ist. Nach Einsetzen der Reparaturanordnung in das Wärmetauscherrohr wird durch Anziehen einer auf dem Gewinde befindlichen Mutter die zylindrische Hülse gestaucht und im Bereich ihrerr beiden Stirn­flächen dicht mit dem zu reparierenden Rohr in Eingriff gepreßt. Diese Ausführung ist nur für den Bodenbereich einsetzbar. Die drei Teile der Reparaturanordnung sind in ihrer Herstellung sehr aufwendig. Darüber hinaus kann die Reparaturanordnung nicht mehrmals benutzt werden, da durch das Stauchen eine Verformung der zylindrischen Hülse eintritt.
  • Auch ist es beispielsweise aus der EP-A-O 181 250 bekannt, in ein Wärmetauscherrohr eine rohrförmige Einlage einzusetzen. Die­se Einlage wird zunächst durch Aufweiten mittels Walzen im Wär­metauscherrohr gehaltert und dann zusätzlich festgelötet. Ein ähnliches Verfahren ist aus der EP-A-0 047 407 bekannt, bei dem die Einlage jedoch mittels Druck aufgeweitet und anschließend festgeschweißt wird. Diese Einlagen sind nur sehr schwierig aus dem Wärmetauscherrohr wieder zu entfernen.
  • Aus der DE-A-32 12 223 ist es bekannt, ein schadhaftes Wärme­tauscherrohr nicht mittels einer Reparatureinlage zu reparieren, sondern mit einem Rohrstopfen zu verschließen. Dadurch wird das Wärmetauscherrohr außer Betrieb gesetzt. Der Rohrstopfen ist an seinem Umfang mit Stülpringen versehen. Er muß im Betrieb unter Umständen sehr hohen Drücken standhalten. Um den an den Stülp­ringen auftretenden Kräften standzuhalten, müssen die Stülpringe sehr stark bemessen und mit einem großen Ausstellwinkel ver­sehen sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend ge­nannten Nachteile zu beseitigen und eine Reparatureinlage an­zugeben, die einfach in der Herstellung und sicher in der Wir­kungsweise ist. Für das Einsetzten der Reparatureinlage soll weiter ein geeignetes Verfahren angegeben werden.
  • Erfindungsgemäß wird die erstgenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß an dem einen Ende zwischen der Hülse und dem Kopfteil sowie an dem anderen Ende zwischen der Hülse und der Mutter jeweils auf dem Grundkörper mindestens ein Stülpring angeordnet ist, der - ausgehend von seiner entspannten, kegeligen Form - durch Relativbewegung zwischen dem Grundkörper und der Hülse in eine abgeflachte Form überführbar und in einem Durchmesser vergrößer­bar ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ergibt sich eine besonders einfache Ausführung der Reparatureinlage, die aus nur wenigen, in einfacher Weise herstellbaren Einzelteilen besteht und mehr­fach verwendbar ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Zum Einsetzen der Reparatureinlage in ein Wärmetauscherrohr ist erfindungsgemäß ein Verfahren vorgesehen, bei dem die Reparatur­einlage in das Wärmetauscherrohr eingeführt wird, wonach mittels eines Werkzeuges die Mutter angezogen wird, so daß der Stülpring sich axial vergrößert, wodurch zwischen dem Grundkörper und dem Wärmetauerrohr eine kraftschlüssige, weitgehend flüssigkeitsdich­tende Verbindung hergesetellt wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • FIG 1 einen Längsschnitt durch eine in ein Wärmetauscherrohr eingeführte Reparatureinlage im entspannten Zustand;
    • FIG 2 die Reparatureinlage gemäß FIG 1 im gespannten Zustand; und
    • FIG 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Reparatureinlage mit doppelt ausgeführten Stülpringen im gespannten Zustand.
  • FIG 1 zeigt eine einsetzbare Reparturauskleidung oder Reparatur­einlage 1, die in ein defektes Wärmetauscherrohr 3 eingeführt ist. Das Wärmetauscherrohr 2 hat eine schadhafte Stelle 4, die abgedichtet oder geschützt werden soll. Die Reparatureinlage 1 weist eine zylindrische Hülse 5 auf, durch die ein rohrförmiger Grundkörper 7 hindurchragt. Der Grundkörper ist mit seinem ver­dickten Kopfteil 9 an dem einem Ende der Hülse 5 indirekt ab­gestützt. Er ist an seinem anderen Ende mit einem Gewinde 11 und einer Mutter 13 zum Verspannen der Reparatureinlage 1 im Wärmetauscherrohr 3 versehen. Jeweils zwischen der Hülse 5 und dem Kopfteil 9 und zwischen der Hülse 5 und der Mutter 13 ist mindestens ein tellerartiger Spann- oder Stülpring 15 angeord­ net, der insbesondere aus Metall wie z. B Federstahl gefertigt ist. Diese Stülpringe 15 weisen im Schnitt eine kegelstumpfför­mige (konische) Form auf. Durch Zusammendrücken in Axialrichtung können die Stülpringe 15 in ihrem Durchmesser vergrößert werden. Dieses Zusammendrücken geschieht bei der vorliegenden Reparatur­einlage 1 durch Festdrehen der Mutter 13. Die Mutter 13 kann beispielsweise, wie dargestellt, als Sechskantmutter ausgeführt sein. Das Festdrehen geschieht dann mit einem Ringschlüssel-Werk­zeug. Auch sind andere Ausgestaltungen, beispielsweise als ge­schlitzte oder mit Bohrungen oder Aussparungen versehene Mutter, möglich. Mit einem geeigneten Werkzeug kann auch in diesem Fall das Festdrehen von außerhalb des Endes des Rohres 3 vorgenommen werden.
  • Es ist von Vorteil, wenn der Kopfteil 9 als Flansch mit ring­förmiger Abstützfläche 10 ausgebildet ist. Dadurch können große Verspannkräfte mit der Reparatureinlage 1 erzielt werden. Auch ist es von Vorteil, mehrere Stülpringe 15, 15a, 15b, an jedem Ende der Hülse 5 vorzusehen, die durch Abstandsringe 17 vonein­ander getrennt sind. Vorliegend sind z. B. an jedem Ende drei Stülpringe 15, 15a, 15b, vorgesehen. Auf diese Weise wird durch die Reparatureinlage 1 pro Stülpring 15, 15a, 15b auf das Wär­metauscherrohr 3 bei gleicher Verspannung eine geringere Kraft ausgeübt als im Fall mit nur einem Stülpring 15. Außerdem wird der Wärmeübergang vom durchfließenden Medium 18 auf das Wärme­tauscherrohr 3 verbessert. Endseitig kann jeweils noch ein Ab­stützring 19 vorgesehen sein.
  • Vorteilhafterweise sind endseitig jeweils zwei elastisch verform­bare Stülpringe 15a, 15b vorgesehen, die in ihrer entspannten kegeligen Form um 180° gegeneinander versetzt sind (vergl. auch FIG 3). Dadurch kann beim Verspannen der Reparatureinlage 1 eine axiale Verschiebung der Reparatureinlage 1 im Wärmetauscherrohr 3 verhindert werden.
  • Die Reparatureinlage 1 ist so bemessen, daß einerseits die Hülse 5 und die Abstandsringe 17 beim Verspannen nicht verformt werden und daß andererseits der Grundkörper 7 in seinem Innen­durchmesser möglichst groß ist, damit der Durchfluß des Mediums 18 möglichst wenig behindert wird.
  • FIG 2 zeigt die Reparatureinlage 1 im gespannten Zustand. Durch Anziehen der Mutter 13 sind die Stülpringe 15, 15a, 15b nunmehr zusammengedrückt. Letztere weisen nun eine abgeflachte Form auf und sind in ihrem Durchmesser vergrößert. Dadurch ist die Repa­ratureinlage 1 kraftschlüssig mit dem Wärmetauscherrohr 3 ver­bunden. Durch die Anlagefläche der Stülpringe 15, 15a, 15b wird auch eine große Dichtfähigkeit oder Abdichtung erzielt. Dies ist besonders wichtig, wenn das Wärmetauscherrohr 3 an der Stelle 4 bereits undicht ist.
  • Vorteilhafterweise sind bei der Reparatureinlage gemäß FIG 3 am einen Ende am Kopfteil 9 zwei Stülpringe 15c direkt nebeneinan­der angeordnet. Die Reparatureinlage 1 weist hierdurch eine be­sonders gute Dichtfähigkeit auf. Durch diese Doppelanordnung können die Stülpringe 15c besonders dünn und mit einem großen Innendurchmesser ausgeführt werden, was eine Vergrößerung des Innendurchmessers der Reparatureinlage 1 erlaubt.
  • Am anderen Ende der Reparatureinlage 1 sind gemäß FIG 3 zwei Stülpringe 15a, 15b in ihrer entspannten kegeligen Form gegen­einander um 180° versetzt angeordnet. Sie sind dabei ausein­ander liegend zwischen der Hülse 5 und dem Abstandsring 17 an­geordnet. Beim Verspannen einer solchen Anordnung wird eine Aufhebung von axialen Kräften zwischen der Reparatureinlage 1 und dem Wärmetauscherrohr 3 sowie eine besonders gleichmäßige Kräfteverteilung erzielt. Darüber hinaus können Abstandsringe eingespart werden.
  • Eine solche Ausführung von Stülpringen 15a, 15b, die auch im Schnitt als V-förmig bezeichnet werden können, kann mit ein­fachen Mitteln auch dadurch erzielt werden, daß nur ein einziger Stülpring 15e verwendet wird, der nach Art von zwei entgegenge­setzt aneinander angeordneten kegeligen Stülpringen ausgebildet ist. Dies ist vorteilhaft, wenn besonders hohe Haltekräfte im Wärmetauscherrohr 3 erzielt werden sollen.
  • Bei diesen V-förmigen Anordnungen kann die V-Form des Stülp­ringes 15e oder der Stülpringe 15a, 15b, wahlweise nach außen oder innen zeigen. Es können auch Anordnungen der Stülpringe 15, 15a, 15b, 15c, 15e vorgesehen werden, die über die hier aufgezeigten Darstellungen hinausgehen.
  • Um eine Drehung der Reparatureinlage 1 um die Längsachse während des Verspannens im Wärmetauscherrohr 3 zu verhindern, ist es günstig, am Grundkörper 7 Mittel zum kraftschlüssigen Verbinden, zum Einstecken oder Festhalten eines Werkzeuges anzuordnen. Die­se Mittel können beispielsweise als Imbus 21 (siehe FIG 3) aus­geführt sein. In dieser Ausführung ist die Mutter 13, wie be­reits oben erwähnt, mit einem Schlitz 24 versehen, der den Ein­griff eines geeigneten Werkzeuges zum Festdrehen oder Lösen der Mutter 13 zuläßt. Es sind jedoch auch andere Ausführungen der Mittel, beispielsweise als Innengewinde 23, wie in FIG 1 und 2 dargestellt, möglich. Wie FIG 2 zeigt, kann die Mutter 13 auch mit Bohrungen 25 versehen sein, die den Eingriff eines dornar­tigen Werkzeuges erlauben. Die Mittel können, wie dargestellt wahlweise kopf- und/oder endseitig - auch in verschiedener Aus­führung - vorgesehen werden.
  • Die vorliegende Reparatureinlage 1 ist einfach herstellbar. Sie ist weiter preiswert herzustellen. Sie ermöglicht eine Verkür­zung der Montagezeiten, was wiederum eine verminderte Strahlen­belastung des Personals zur Folge hat, wenn strahlungsbelastete Wärmetauscherrohre 3 eines Kernkraftreaktors repariert werden sollen. Da bei der vorliegenden Reparatureinlage 1 keine Wärme durch Schweißen oder Löten in den Werkstoff der Reparatureinlage 1 oder des Wärmetauscherrohres 3 eingebracht wird, ergibt sich dem gegenüber eine geringe Korrosionsanfälligkeit. Darüber hin­aus ist die Reparatureinlage 1 herausnehmbar und mehrmals ein­setzbar. Eine besondere Reinigung des Wärmetauscherrohres 3 vor dem Einsetzen der Reparatureinlage 1 ist nicht erforderlich.
  • Bei einer Anwendung der Reparatureinlage 1 im bodennahen Bereich eines Wärmetauschers ist auch eine Kombination von Verspann- und Schweiß- oder Löttechnik denkbar. Dazu kann die Reparatur­einlage 1 im oberen, nicht zugänglichen Bereich des Wärmetau­scherrohres 3 verspannt werden und am unteren Ende mittels eines Schweiß- oder Lötverfahrens befestigt werden.

Claims (9)

1. Reparatureinlage (1) für ein Wärmetauscherrohr (3) mit einer Hülse (5), durch die ein rohrförmiger Grundkörper (7) beidseitig hindurchragt, wobei der Grundkörper (7) an einem Ende mit seinem Kopfteil (9) an der Hülse (5) abgestützt ist und am anderen Ende mit einem Gewinde (11) und einer Mutter (13) zum Verspannen im Wärmetauscherrohr (2) versehen ist, dadurch gekenn­zeichnet, daß an dem einen Ende zwischen der Hülse (5) und dem Kopfteil (9) sowie an dem anderen Ende zwischen der Hülse (5) und der Mutter (13) jeweils auf dem Grundkörper (7) mindestens ein Stülpring (15, 15a, 15b, 15e) angeordnet ist, der - ausgehend von seiner entspannten, kegeligen Form - durch Relativbewegung zwischen dem Grundkörper (7) und der Hülse (5) in eine abgeflachte Form überführbar und in seinem Durchmesser vergrößerbar ist.
2. Reparatureinlage nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Kopfteil (9) als Flansch ausgebildet ist.
3. Reparatureinlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einem Ende mehrere Stülpringe (15, 15a, 15b, 15e) vorgesehen sind, die durch Abstandsringe (17) voneinander getrennt sind.
4. Reparatureinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, daß zumindest an einem Ende mehrere Stülpringe (15c) direkt nebeneinander angeordnet sind.
5. Reparatureinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß zwei Stülpringe (15a, 15b) in ihrer entspannten kegeligen Form um 180° gegen­einander versetzt sind.
6. Reparatureinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß der Stülpring (15e) nach Art von zwei entgegengesetzt aneinander angeordneten kegeligen Stülpringen ausgebildet ist.
7. Reparatureinalge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­durch gekennzeichnet, daß am Grundkörper (7) Mittel (23) zum kraftschlüssigen Eingriff eines Werkzeuges angeordnet sind.
8. Reparatureinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­durch gekennzeichnet, daß an der Mutter (13) Mittel (25) zum Einsetzen eines Werkzeugs vorgesehen sind.
9. Verfahren zum Reparieren eines Wärmetauscherrohres (3) mittels einer Reparatureinlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reparatureinlage (1) in das Wärmetauscherrohr (3) eingeführt wird, und daß mittels eines Werkzeugs die Mutter (13) angezogen wird, so daß der Stülpring (15, 15a, 15b, 15c, 15e) sich axial vergrößert, wodurch zwischen dem Grundkörper (5) und dem Wärme­tauscherrohr (3) eine kraftschlüssige, weitgehend flüssigkeits­dichtende Verbindung hergestellt wird.
EP19900103157 1989-03-03 1990-02-19 Reparatureinlage und Verfahren zu deren Einsatz in ein Wärmetauscherrohr Withdrawn EP0385219A3 (de)

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DE8902572U DE8902572U1 (de) 1989-03-03 1989-03-03 Reparatureinlage für ein Wärmetauscherrohr

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EP0385219A3 EP0385219A3 (de) 1990-10-31

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EP19900103157 Withdrawn EP0385219A3 (de) 1989-03-03 1990-02-19 Reparatureinlage und Verfahren zu deren Einsatz in ein Wärmetauscherrohr

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EP (1) EP0385219A3 (de)
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