DE1573799A1 - Verfahren zur Ortung eines Lecks in einem Waermeuebertrager sowie Waermeuebertrager und Vorrichtung zur Ausfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Ortung eines Lecks in einem Waermeuebertrager sowie Waermeuebertrager und Vorrichtung zur Ausfuehrung des Verfahrens

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DE1573799A1 DE19651573799 DE1573799A DE1573799A1 DE 1573799 A1 DE1573799 A1 DE 1573799A1 DE 19651573799 DE19651573799 DE 19651573799 DE 1573799 A DE1573799 A DE 1573799A DE 1573799 A1 DE1573799 A1 DE 1573799A1
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Description

DIPL. ING. H. MARSCH „ ^ ' ^ „ Λ Λ
PATENTANWALT J 573799
4 DÜSSELDORF
I.INDE.MANNSTR. SI > TEL. 682246
P. 4 021 Gebrüder SuI ζ β r Aktiengesellschaft. Wintertbur/Schweiz
Verfahren zur Ortung eines Lecks in einem Wärmeübertrager sowie Wärmeübertrager und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung eines Lecks in einen Wärmeübertrager mit mehreren parallel zwischen zwei Kollektoren geschalteten Rohrsträngen mittels eines in den die Rohrstränge umgebenden Raum eingeführten gasförmigen Spürmediums, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass in den Rohrsträngen parallele Gasströmungen erzeugt werden, und dass den einzelnen Gasströmungen Proben des Gase« entnommen und auf den Gehalt an Spürmedium untersucht werden.
Der Wärmeübertrager zur Ausführung des erfinduagagemässen Verfahrens mit mehreren, parallel zwischen ι wei Kollektoren verlaufenden Rohrsträngen ist dadurch gekennzeichnet, dass während der Ortung eine gemeinsame Verbindung der Rohrstränge durch mindestens einen Kollektor besteht.
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Eine zur Ausführung des erfindungsgeftässen Verfahrens verwendbare Vorrichtung alt einer Absaugvorrichtung, einen Detektor für das Spurmedium und Verbindings» rohren, die an die Rohrstränge anschliessbar sind und der Verbindung der Rohrstränge alt dem Detektor und der Absaugvorrichtung dienen, ist dadurch gekennzeichnet9 dass die zur Absaugvorrichtung führenden Rohre'ait AnschlusstUcken versehen sinda die in eine Oeffnung im Kollektor dichtend einführbar sind und einen elastischen Teil aufweisen, der sich bei der Einführung dichtend gegen die Mündung des Rohres eines Rohrstranges stützt.
Bisher musste man bei Wärmeübertragern, z.B. von Kernreaktoranlagen, wo im Wärmeübertrager ein Gas, wie CGg, Wärme an Wasser, bzw· Wasserdampf abgibt. Im Falle des Auftretens einer undichtheit zur Bestimmung des Lecks die einzÄien Rohrschlangen nach den Entleeren beidseitig abschllessen. Dann wurde an die Rohrschlangen entweder eine Absaugvorrichtung angeschlossen, oder es wurde den Rohrschlangen ein Gas unter Druck zugeführt<, Vorzugsweise bedient« Mn sich dabei sogenannter ßptireedien, die durch besonder· De-
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tektoren auch in kleinsten Mengen feststellbar sind«. Dieses bekannte Verfahren hatte jedoch den Nachteil» dass das allseitige Verschliessen der Rohrschlangen eine grosse Anzahl von Verschlussteilen bzw· von verscfalieasbaren Oeffnungen» durch welche diese eingeführt wurden» erforderte«
Die Erfindung hat das Ziel» diesen If»enteil zu beseitigen und die Anzahl der erforderlichen Qeffnungen auf ungefähr die Hälfte zu reduzieren. Durch die Verwendung einer Strömung des Spülgases ist es nämlich nicht notwendig» die einzelnen Rohrstränge stromaufwärts des vermuteter Lecks abzugchliessen, was die Anlage bedeutend vereinfacht«
Die Erfindung wird anhand ekliger in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungebeispiele der Erfindung sowie der erfindungsgemäss verwendeten Vorrichtung erläutert« Es zeigen:
Fig.l - 4 verschiedene Skizzen, zur Erläuterung des erflndungsgeiQässen Gedankens»
Fig ο5 einen Teil eines Wärmeübertragers mit einer
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• A -
erfindungsgemässen Vorrichtung zur Ausfüh-. rung des Verfahrenss
Fig«6 ein Detail aus der Fig«5 in vergrößertem Masstabο
In der Fig«l, die eine Skizze zur Erläuterung des Prinzips in allgemeinen darstellt9 sind in einem Gefäss 1 parallele Rohrstränge 2, 3« 4, 5 und 6intergebracht, welche zwei Kollektoren ? und 8 verbinden· Die Anschlüsse der Kollektoren an die weitere Strömung des sie durchströmenden Mediums wie auch die Anschlüsse des Gefässes 1 sind aus Gründen der Anschaulichkeit nicht dargestellt. Für die Untersuchung der Dichtigkeit sind die Bohrstränge mit Anschlussteilen 9 versehen. An die Anschluestellen ist eine Vorrichtung zur Leckortung anschliessbar9 die eine Rohrleitung 1O9 einen Detektor 11 und eine Vakuumpumpe 12 enthält«. An den Kollektor 8 1st eine Vakuumpumpe 13 angeschlossen·
Soll nach dem erfindungsgemässen Verfahren der zwischen den Kollektoren 7 und 8 befindliche Teil des Wärmeübertragers auf das Auftreten eines Lecks untersucht bzw· dieses Leck geortet werden, so wird die Vakuumpumpe 13 in
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Betrieb gesetzt. Vorzugsweise werden dabei die nichtdargeste11ten„von den Kollektoren 7 und 8 nach auasen führenden Rohrleitungen verschlossen bzw. abgetrennt, was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. Durch die Absaugwirkung der Vakuumpumpe 13 wird in den Rohrsträngen 2-6 eine Gasströmung hervorgerufen, durch welche die einsβInen Bohrstränge parallel durchströmt werden. Die einzelnen parallelen Strömungen münden im Kollektor 8, Die Strömungen können dabei z.B. aua einem nach dem Abschluss der Kollektoren 7 unc 8 in den Rohrsträngen zurückgebliebenen Gas oder dem Dampf einer zurückgebliebenen Flüssigkeit„ s.B· Wasser, beistehen, Vorzugsweise wird jedoch ein neutrales Gas» wie ZoIv Argon3 als Spülgas dem Kollektor 7 zugeführt, wie dies durch einen Pfeil 14 angedeutet ist. In das Gefäss 1 wird andererseits ein Spürmedium, ζ .B, Helium, eingeführt9 wie dies ein Pfeil 15 andeutet«
Wenn an einer Stelle eines der Rohrstränge ein Leck besteht, so dringt bei dem durch die Absaugung in den Rohr» eträngtn hervorgerufenen Unterdruck Spürmedium aus dem Ge« fass 1 in das Innere der Rohre ein. In den Rohren wird es
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im wesentlichen von der in diesen herrschenden Gasströmung mitgerissen und an einer oder mehreren der Anschluss· stellen 9 vorbeigeführt,, Ein Rückströmen des Spürmedluas wird durch die Gasströmung verhindert oder wenigstens stark erschwert« Aus den Messresultaten des in diesem Falle nacheinander an die Anschlussteilen angeschlossenen Detektors 11 können anhand der Proben Schlüsse bezüglich der Lage des Lecks gezogen werden, wobei die Konzentration und deren zeitlicher Verlauf bei Aenderungen der Dosierung oder der Spülgasströmung auch ein Abschätzen der Lage des Lecks in der Längsrichtung des betreffenden Rohres erlauben.
Xm Prinzip ist es nicht erforderlich, dass in den Rohrsträngen ein niedrigerer Druck herrscht als im Gefasst welches die Bohrstränge umgibt,. Ausschlaggebend für das Eindringen des Spürmedium3 sind nämlich dessen partiellen Drucke ausserhalb und innerhalb des Rohrsystems· Ein Unterdruck im Rohrsystem unterstützt jedoch das Eindringen von SpürmedlUB durch Undichtheitenf
In der Fig.2 sind in einem Gefäaa 20 Kollektoren 21« 22 mit Bohrsträngen 23 angeordnet. An den Kollektor 22
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ist Über eine Rohrleitung 2A eine Vakuumpumpe 25 angeschlossen» Die Rohrstränge 23 sind mit Anschlusstellen 9 versehen. An die Anschlussteilen 9 aller Rohratränge 23 sind durch Rohrleitungen 26 parallel zueinander Detektoren 27 angeschlossen« Die aus den Petektoren 27 auttretenden Leitungen führen geneinsam in eine Vakuumpumpe 28·
Bei der Anordnung nach der Fig.2 wird im Gegensatz zur Anordnung nach der Fig,1 nicht nur ein einziger Detektor verwendet, sondern es werden mehrere, in diesem Falle so viel Detektoren verwendet, wie es Rohrstränge gibt. Wird bei einer Untersuchung unter Zugabe des SpUrnediunts in das Geiäss 20 Gas durch die Vakuumpumpe 25 abgesaugt, so entstehen wieder in den Rohrsträngen parallele Gasströmungen, die an den Anschlusstellen 9 vorbeiführen» Durch die Vakuumpumpe 28 wird von allen Anschlusstellen 9 gleichzeitig eine relativ geringe Teilmenge des Gases der Strömung abgesaugt und den Detektoren 27 zugeführt., Die gleichseitige Ablesung der in der Fig.2 vorgesehenen Reihe von Detektoren gestattet genauere Schlüsse bezüglich der Lage eines vorhandenen Lecks, Insbesondere können auf diese Weise auch dynamische Vor-
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gänge untersucht werden, wie z*B« eine kurzzeitige Zugebe des Spürmediums zum Gas^ welches sich im Gefäss 20 befindet. Aus dem zeitlichen Verhalten der einzelnen Ablesungen der Petektoren kann dabei in gewissen Fallen die Lage des Lecks genauer bestimmt werden, als bei Verwendung nur . eines einzigen Detektas nach der Figd.
In der Fig»3 ist ein Gefäss 30 mit Kollektoren 31„ 32 dargestellt, die durch Rohrstränge 33 verbunden sind. Die Rohrstränge 33 sind Im Bereich ihrer Mitte mit An» schlussteilen 34 versehenen die Rohre 35 angeschice3en afc-1. Die Rohre 35 führen in einen Hilfskollektor 369 der mit einer Vakuumpumpe 37 verbunden ist0 Die Rohre 35 sind mit Anschlussteilen 3d für die Detektoren versehen,
Bei dieser Anordnung entsteht durch die Tätigkeit
der Vakuumpumpe 37 in den Rohrsträngen 33 eine Strömung aus
31,
ce η Kollektoren 32 zur Mitte der Rohrstränge n Die Strömung führt durch die Rohre 35 an den Anschlusstellen 38 vorbei. Durch das Anschliessen eines Detektors in slner Weise« wie sie in der Fig.l scliematisch dargestellt ist, ist er. möglich, die Gasströmungen der einzelnen Rohre 35 und
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damit auch der einzelnen Rohrstränge 33 nach Spuren von Spürmedium zu untersuchen·
Bei der Anordnung nach der Figur 4 sind in eines Gefass 40 Kollektoren 4I9 42 mit Rohrsträngen 43 vorgesehen. Der Kollektor 43 ist mit nach aussen führenden verschllessbaren Oeffnungen 43' versehen, die sich in der ^ dargestellten Welse gegenüber den Windungen der Rohrstrttnge 43 im Kollektor 42 befinden« Durch die Oeffnungen 43' wer* den Rohre 44 einer Absaugvorrichtung dichtend eingeführt» die in einen Kollektor 45 mit einer Vakuumpumpe 46 ständen* Die Rohre 44 stod mit Anschlußstellen 4? für einen oder mehrere Detektoren versehen· Autsei dem sind dl· Rohre AA alt besonderen Organen 48 versehen, die,wenn sie i» Kollektor 42 befestigt sind.« eine dichtende Verbindung schaffen, durch welche ein Austritt des Gases aus dem betreffenden!Röhrstrang 43 ins Rohr 44 möglich ist, ein Eintritt-dee Gasfcs aus den Kollektor 42 in das Rohr 44 Jedoch verhindert oier zumindest stark gedrosselt wird*■ ' ':■■■■- ■ ' ■-
Di· in der FIg«4 dargestellt· Anordneng' fwaktioniert la wesentlichen gleich wie die bereits beschriebenen Anordnungen, es 1st bei ihr jedoch Möglich,/die Anschlüsse für
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die Absaugrohre in Kollektor anzuordnen« en einer Stelle, wo die Anschlüsse besser ausführbar sind ale in den unter Umstünden dünnen Rohren. Zudem sind sie Meistens besser zugänglich sls in den Rohrsträngen. Ausserdem können such eventuelle im Kollektor 42 auftretende Undichtheiten festgestellt werden, und zwar dadurch, dass an den Kollektor
* ein getrenntes Rohr Bit eines Detektor entsprechend der Pig.l angeschlossen wird» das in der Fig#4 nicht dargestellt ist.
Xn der Fig.5 ist ein Wärmeübertrager 51 mit Kollektoren 52 und 53 dargestellt, zwischen denen sich Rohrstrttnge 54 befinden. Die Kollektoren zusammen alt den Rohreträngen sind in einem Gefäss 55 untergebracht! das durch Xa* näle 56 und 57 an den Kreislauf eines Wärmeträger»9 s.B, des Kühlgases eines Kernreaktors 9 angeschlossen 1st· Die Kollektoren 52, 53 zusammen mit den Rohr strängen 54 sind In diesem Falle vom Wasser durchströmt, das im Wärmeübertrager verdampft und überhitzt wird. Die Anordnung entspricht im wesentlichen der Prinzipskizze nach der Fig.4. Falls im System der Kollektoren 52, 53 und der
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Rohrstrlnge ein Leck festgestellt wird-, s.B. anhand eines Vassergehaltes Im Gaskreislauf oder eines Gasgehaltes Im Wasserkreislauf, werden die Rohretränge alt den Kollektoren entleert* Die Kollektoren werden verschlossen und der Kollektor 53 wird an eine Quell« 58 · eines Spülgases, das z.B. ein indifferentes Gas, wie Argon, sein kann, angeschlossen» Die Kanüle 56 und 57 werden durch Abschlusswände 60 und 61 dichtend verschlossen, worauf der Innenraum des Gefässes 55 an eine Quelle 62 eines Spürmediums, wie z.B. Helium, angeschlossen wird*
Die einzelnen Rohrstränge werden im Kollektor in der in Fig,6 dargestellen Weise mit einem System von Rohren 63 verbunden, die In einen gemeinsamen Kollektor 64 münden. Der Kollektor 64 ist über ein Abschluss- und Drosselorgan 65 an eine Vakuumpumpe 66 angeschlossen.
Von den Rohren 63 zweigen Rohre 67 ab, die mit Abschlussorganen 68 versehen sind und in ein gemeinsames Rohr 70 munden. Das Rohr 70 führt in einen Detektor der an eine Vakuumpumpe 72 angeschlossen ist. Zwischen der Quelle 58 von Spülgas und dem Kollektor 53 ist ein Ab»
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Schluss- und Drosselorgan 73, das z.B. alt eines Druckregler kombiniert sein kann, angeordnet. Ausserdem 1st dem Organ 73 noch ein Messgerät 74 tür die Strömungsmenge zugeordnet. In den Leitungen 63 sind Hengensessgeräte 75 und in der Leitung 70 ein Mengenmessgerät 76 angeordnet« Die Quelle 62 des Spfirgases ist mit eines Drackregelventil 77 versehene
Die Ortung des Lecks erfolgt in der Weise ι dass bei arbeitender Vakuumpumpe 66 die Drosselorgane 65 und 73 geöffnet werden. Durch Einstellung der Drosselwirkung dieser Organe wird eine gewünschte Strömung des Spülgas«« durch die Kollektoren 52, 53, die Rohrstränge 54 und die Rohre 63 erzielt.
Ist nun der Druck am Druckregler 77 derart eingestellt, dass im Innenraum des Gefässes 55 ein grösserer Druck herrscht als im System der Rohrstränge und der Kollektoren, so wird beim Vorhandensein einer Leckstelle das 6pürmedium in dieses System eindringen.
Das Vorhandensein von £pOrsedlVBi wird durch Oeffnen der Ventile 68 festgestellt3 bei gleichseitig eingeschal-
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teter Vakuumpumpe 72. Strömt nun in einem der Rohre 63 eine Mischung von Spülgas und SpUrmedium» so wird dies beim Oeffnen des betreffenden Ventlies 68 durch den Detektor 71 festgestellt« Aus dem Gehalt des Spürgases in der durch den Detektor strömenden Gasmenge und deren Verhältnis zur durch das Rohr 63 strömenden Gasmenge kann unter Beachtung der übrigen Verhältnisse, wie z«B. Gasdruck im Behälter und Gasdruck im Rohrsystem, die Grosse des Lecks beurteilt werden» Durch eine Auswertung der Antwort des Detektors auf sprunghafte Veränderung der Spülgasmenge ist es sogar unter Berücksichtigung der Volumina möglich, die Lage des Lecks hinsichtlich der Rohrlänge zu lokalisieren«
Durch Einstellung der Strömungsmenge durch die Rohre 63 und durch den Detektor 71 mittels der Vakuumpumpe und der in den Rohrleitungen befindlichen Drosselorgane , ist es möglich, das Verhältnis des Spürmediums zum Spülgas derart einzustallen, dass der Detektor 71 optimal arbeitet* Zwecks Erhöhung der Empfindlichkeit des Detektors ist es unter umständen auch möglich, als Spülgas ein in der Anlage koßdenslarbares Gas zu verwenden, das in einer Kühlfalle ausgeschieden werden kann*
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I <J I *?
Wie aus der Fig.6 ersichtlich ist, ist für den erfindungsgemässen Zweck der Kollektor 52 mit einem Gewinde* stutzen 81 versehen» der durch eine nichtdargestellte Schraube verschllessbar ist, dessen Bohrung in Verlängerung der Rohrachse des Rohres 54 liegt und dessen lichter Durchmesser grosser 1st, als der innere Durchmesser des Rohres 54« Durch die Oeffnung des GewindeStutzens 81 wird ein Verbindungsstück 82 eingeführt, das sich am Ende des betreffenden Rohres 63 befindet. Das Verbindungsstück 82 wird mittels einer Dichtung 83 und einer hohlen Schraube 84 im Stut»en 81 dichtend befestigt· Der vordere Teil des Verbindungsstückes . 82 wird von einer Büchse 85 mit geringem Spiel umfasst9 wobei sich zwischen dem verjüngten Ende des Verbindungsstückes 82 und der Buchse 85 eine Dichtung 86 befindet· Die Stirnfläche der Büchse 85 ist mit einer Dichtung 87 versehen, die zur Zusammenwirkung mit der Stirnflächt des betreffenden Rohres 54 bestimmt 1st. Eine Feder 88 drückt die Büchse 85 in befestigter Stellung des Verbindungsstückes 82 gegen die Stirnfläche des Rohres 54»
Dta erflndungagemäas vorgesehene Verbindungsstück 82
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ermöglicht gleichzeitig einen Verschluss des Kollektors 52 gegen den Innenraum 55 des Wärmeübertragers» wie auch einen dichtenden Anschluss des Rohres 63 an das betreffende Rohr 54.
lim Undichtheiten in den Kollektoren selbst bzw« den Schweissnähten «wischen den Rohren 54 der Rohrschlangen und dem Kollektor 52 feststellen zu können, ist der ' Kollektor selbst bzw. dessen Innenraum ebenfalls durch eine Rohrleitung 63 an den Detektor 71 und die Vakuumpumpe anichliessbar,
Es versteht sich, dass die angeführten Beispiele nur zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen und dass im Rahmen dieses Gedankens verschiedene Aenderungen gegenüber den beschriebenen Beispielen möglich sind« So kann ZeBc das Abnehmen der Proben aus den Rohrstr&ngen ζ·Β* bei der Anordnung nach der Fig,2 auch auf die Welse geschehen, dass die Rohre 26, ähnlich wie die Rohre 44 in der Fig.4f als Sonden durch Oeffnungen im Kollektor in die Rohrstränge 23 eingeführt werden. Dabei sind keine Dichtungen der Rohrenden gegenüber dem Rohr des Rohrstranges notwendig«
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Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, Rohre zur Entnahme von Gasproben bereits bei der Herstellung des Wärmeaustauschers anzuordnen, welche aus dem Wärmeaustauscher nach aussen führen und dort während des normalen Betriebes verschlossen sind« Auch sind andere Anschlusstücke als das in der FIg«.6 gezeigte denkbar, Insbesondere solche9 die durch dne kleinere Qeffnung im Kollektor?als der Druckmesser des Rohres ist» einfuhrbar sind und die entweder ein expandierbares, z«B, aufblasbares Ende zum Verschluss des Rohres aufweise^ oder in der bereite erwähnten Weise einfach als Sonde in das Rohr hineinragen0 Xm allgemeinen ist jedoch das erflndungsgemässe Verfahren nicht auf die Verwendung der beispielsweise beschriebenen Vorrichtung beschränkt.
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Claims (1)

  1. 73799
    « 17
    1» Verfahren zur Ortung eines Lecks in einem Wärmeübertrager mit mehreren parallel zwischen zwei Kollektoren geschalteten Rohrsträngen mittels eines in den die Röhret ränge umgebenden Raum eingeführten gasförmigen Spürmediums5 λ dadurch gekennzeichnet,, dass in den Rohrsträngen parallele Gasströmungen erzeugt werden, und dass den einzelnen Gasströmungen Proben des Gases entnommen und auf den Gehalt an Spürmedium untersucht werden-,
    2. Verfahren nach Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet 3 dass die Entnahme der Proben durch Absaugen erfolgt·
    3« Verfahren nach Ansprach I4 dadurch gekennzeichnet;, dass die Gasströmungen durch Absaugen des Gases erzeugt werden«
    Α, Verfahren nach Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet j, dass das Spürmedium Helium ist«
    5ο Verfahren nach Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet, dass die Gasströmung durch eine Strömung eines Spülgases gebildet wird«
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    6, Verfahren nach Anspruch 59 dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas Argon ist.
    ?.-, Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet j dass das Spülgas ein in der Anlage kondensierbares Gas ist, welches mit einer Kühlfalle vor dem Detektor teilweise niedergeschlagen wird«
    8. Wärmeübertrager zur Ausführung des VerÄirens nach Anspruch 1, mit mehreren« parallel zwischen zwei Kollektoren verlaufenden Bohrsträngen, dadurch gekennzeichnet, dass während der Ortung eine gemeinsame Verbindung der Rohrstränge durch mindestens einen Kollektor besteht.
    9· Wärmeübertrager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstränge mit verschlieasbaren An-Schlüssen zur Entnahme der Proben versehen sind.
    10« Wärmeübertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kollektoren mit verechliessbaren Gewindestutzen versehen 1st, deren Achsen In Verlängerung der Mündungen der Rohrstränge angeordnet aind.
    11« Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach
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    Anspruch 1,> mit einer Absaugvorrichtung, einem Detektor für das Spürmedium und Verbindungsrohren, die an die Rohrstränge anschliessbar sind und der Verbindung der Rohrstränge mit dem Detektor uid der Absaugvorrichtung dienen, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Absaugvorrichtung fuhrenden Rohre mit Anschliuetücken versehen sind» die in eine Qeffnun« im Kollektor dichtend einführbar sind und einen elastischen Teil aufweisen, der sich bei der Einführung dichtend gegen die Mündung des Rohres eines Rohrstrangea stützt«
    BAD 209811/0009
DE1573799A 1965-10-05 1965-10-13 Verfahren zur Ortung eines Lecks in einem Wärmeübertrager sowie Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens Expired DE1573799C3 (de)

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