DE2320082A1 - HEAT EXCHANGER WITH REMOVABLE PIPE SECTION - Google Patents

HEAT EXCHANGER WITH REMOVABLE PIPE SECTION

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DE2320082A1
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John Anelli
Walter Wolowodiuk
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Description

DR. MULLER-BORE DIPI.-FHY.3. D*. MAfJITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFELDR. MULLER-BORE DIPI.-FHY.3. D *. MAfJITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL

DIPL.-ING. FINSTERWALÜ DIPL.-ING. GRÄMKOW 2320082DIPL.-ING. FINSTERWALÜ DIPL.-ING. GRÄMKOW 2320082

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

18. Aiii uJ18. Aiii uJ

F 1091F 1091

FOSTER WHEELER 00ΕΡ0ΕΑΊ?Ι0Ν 110 South Orange Avenue Livingston, New Jersey, USAFOSTER WHEELER 00ΕΡ0ΕΑΊ? Ι0Ν 110 South Orange Avenue Livingston, New Jersey, USA

Wärmeaustauscher mit abnehmbarem RohrabschnittHeat exchanger with removable pipe section

Bei den meisten der heute verwendeten Wärmeaustauscher wird eine Reihe von Rohren zum Leiten eines StrÖmungsmitte.ls "bzw. einer Flüssigkeit verwendet, welche mit einer anderen Flüssigkeit in indirekten Wärmeaustausch gebracht wird. Die Rohre sind an ihren Enden mit einer Rohrwand verbunden, wobei eine der Wärmeaustauschflüssigkeiten auf der Außenseite der Rohre strömt, um einen Wärmeaustausch zwischen der Flüssigkeit innerhalb der Rohre und der Flüssigkeit herbeizuführen, welche über den Rohren strömt.In most of the heat exchangers used today, a number of tubes are used to conduct a flow medium "or a liquid is used, which is brought into indirect heat exchange with another liquid. The pipes are connected at their ends to a pipe wall, with one of the heat exchange fluids on the outside of the pipes flows to bring about a heat exchange between the liquid within the tubes and the liquid, which flows over the pipes.

Gleichwohl, ob die Flüssigkeit, welche auf der Außenseite der Tube rollt, die erhitzende oder primäre Flüssigkeit oder die erhitzte oder sekundäre Flüssigkeit ist, bildet sich Druck an der Rohrwand. Es ist daher notwendig, daß die Wärmeaustauscher so konstruiert sind, daß die Rohrwand dem Innendruck widerstehen kann, der durch die über den Rohren strömende Flüssigkeit verursacht ist.Regardless of whether the liquid that rolls on the outside of the tube is the heating or primary liquid or is the heated or secondary fluid, pressure builds up on the pipe wall. It is therefore necessary that the heat exchanger are designed so that the pipe wall can withstand the internal pressure exerted by the pressure flowing over the pipes Liquid is caused.

Ungeachtet der Tatsache, daß eine starre Konstruktion notwendig ist, um de» Innendruck an der Rohrwand zu widerstehen,Notwithstanding the fact that a rigid construction is necessary to withstand the internal pressure on the pipe wall,

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ORIGINALORIGINAL

gibt es viele lalle, in welchen es erwünscht ist, daß die Rohrwand und die zugeordneten Rohre von dem Wärmeaustauscher leicht abnehmbar sind. Ein solches Beispiel findet sich auf dem Kernphysikgebiet, wo eine primäre Flüssigkeit, wie z. B. flüssiges Natrium oder geschmolzenes Salz, auf der Außenseite der Rohre zum Strömen gebracht wird. Ein Druck bildet sich an der Rohrwand, wobei dieser Druck, der beträchtlich sein kann, infolge von Veränderungen der Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Durchflußmenge und der Temperatur der primären Flüssigkeit schwanken kann. Dieser große unstete Druck erfordert eine Rohrwand, welche gegen eine Bewegung weg von der primären Flüssigkeit gesichert ist, die Jedoch leicht entfernt werden kann, wenn es notwendig ist, den Rohrabschnitt zu kontrollieren oder zu reparieren.there are many lalle in which it is desirable that the Tube wall and the associated tubes are easily removable from the heat exchanger. Find such an example in the field of nuclear physics, where a primary fluid such as B. liquid sodium or molten salt, is made to flow on the outside of the pipes. A pressure builds up on the pipe wall, whereby this pressure, which can be considerable, as a result of changes in the flow rate or the flow rate and the Primary fluid temperature may fluctuate. This great unsteady pressure requires a pipe wall, which against movement away from the primary fluid is assured, but can easily be removed if necessary is to check or repair the pipe section.

Der Rohrabschnitt muß zur Reparatur entfernt werden, wie. z. B. dann, wenn ein Rohr versagt. Falls die sekundäre Flüssigkeit bzw. das sekundäre Strömungsmittel Wasser oder Dampf ist, so wird der Wärmeaustauscher stillgelegt und der Rohrabschnitt entfernt, so daß das gebrochene Rohr verstopft werden kann, um somit eine Natriumwasserreaktion zu vermeiden, wenn der Wärmeaustauscher wieder in Betrieb gesetzt wird. Falls die sekundäre Flüssigkeit Natrium ist, ist es auch erwünscht, daß der Rohrabschnitt rasch entfernt wird, damit das gebrochene Rohr verstopft werden kann, um ein Vermischen des primären und sekundären Natriums zu verhindern. Es ist notwendig, da das primäre Natrium gewöhnlich radioaktiv ist und die Sicherheits- und Gesundheitsbestimmungen ein sekundäres Natrium erfordern, welches sich nicht im direkten Wärmeaustausch mit dem primären Natrium befindet, um es daran zu hindern, radioaktiv zu werden.The pipe section must be removed for repair, such as. z. B. when a pipe fails. If the secondary fluid or fluid is water or If there is steam, the heat exchanger is shut down and the pipe section is removed, so that the broken pipe is clogged in order to avoid a sodium water reaction when the heat exchanger is in operation again is set. If the secondary liquid is sodium, it is also desirable that the pipe section be removed quickly so that the broken tube can be plugged to prevent mixing of the primary and secondary sodium. It is necessary as the primary sodium is usually radioactive and the safety and health regulations require a secondary sodium which is not in direct heat exchange with the primary sodium, to keep it from becoming radioactive.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Überwindung der Nachteile des Standes der Technik, wie z. B. der oben erwähnten. Demgemäß wird ein Wärmeaustaueeher geschaffen, derThe aim of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art, such as e.g. B. the above. Accordingly, a Wärmeaus taueeher is created that

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eine Rohrwand mit primärer Flüssigkeit auf der einen Seite und sekundärer Flüssigkeit auf der anderen Seite'aufweist, die mit einer Auflageroberflache neben der Seite der Oberfläche verbunden ist, die im größten Abstand von der Rohrwand liegt, mit welcher eine Anzahl von Scherblöcken in Eingriff ist, welche sich nach außen in einen Schlitz erstrecken, der in bezug auf die Ummantelung unbeweglich geschaltet wird, so daß die Scherblöcke die Rohrwand gegen durch die über den Rohren fließende Flüssigkeit gebildeten Druck halten,- jedoch es der Rohrwand und den ihr zugeordneten Rohren gestatten, zur Kontrolle oder Reparierung leicht entfernt zu werden.a pipe wall with primary liquid on one side and secondary liquid on the other side ', those with a bearing surface next to the side of the surface which is the greatest distance from the pipe wall with which a number of shear blocks are engaged which extend outwardly into a slot which is rendered immobile with respect to the sheath, so that the shear blocks hold the pipe wall against pressure created by the liquid flowing over the pipes - however allow the pipe wall and its associated pipes to be easily removed for inspection or repair.

Fig 1 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Teils eines Wärmeaustauschers, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;Fig. 1 shows a side view, partly in section, of part of a heat exchanger made according to the present invention Invention is made;

Fig. 2 eine Draufsicht der Scherblöcke nach Fig. 1, welche in richtiger Stellung zueinander angeordnet sind, um die Rohrwand und den Rohrabschnitt des Wärmeaustauschers festzuhalten; undFig. 2 is a top plan view of the cutters of Fig. 1 showing are arranged in the correct position with respect to one another in order to hold the pipe wall and the pipe section of the heat exchanger in place; and

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der Scherblöcke nach den Fig. 1 und 2 im Verhältnis zu ihren benachbarten Elementen.Fig. 5 shows a side view, partly in section, of the Shear blocks of Figures 1 and 2 in relation to their adjacent elements.

Fig. 1 zeigt den oberen Endabschnitt eines Wärmeaustauschers 10 mit einer Außenumhüllung 12, welche im allgemeinen einen zylindrischen Querschnitt hat, wobei ein Einlaß 13 für primäre Flüssigkeit und ein sich nach außen erstreckender Flansch 14 am oberen Ends vorgesehen ist. Die Außenummantelung 12 und der gesamte Wärmeaustauscher 10 sind an einem sich senkrecht erstreckenden Aufhängungszylinder 16 aufgehängt, welcher einen Flansch 18 an seinem oberen Ende aufweist, der auf einer kreisringförmigen Lippe 20 ruht, die sich um ein Loch 22 in einem Zementboden 24 herum erstreckt.Fig. 1 shows the upper end portion of a heat exchanger 10 having an outer shell 12 which is generally a has a cylindrical cross-section, with an inlet 13 for primary fluid and an outwardly extending flange 14 is provided at the upper end. The outer casing 12 and the entire heat exchanger 10 are suspended from a vertically extending suspension cylinder 16, which has a flange 18 at its upper end which rests on an annular lip 20 which extends around a hole 22 in a cement floor 24.

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Am unteren Ende des AufhängungsZylinders 16 befindet sich ein sich nach innen erstreckender Flansch 26, der an seinem inneren Randabschnitt eine Auflageroberfläche 28 aufweist, auf welcher der Flansch 14 ruht. Der Flansch 14 ist am Flansch 26 durch einen Ring 30 befestigt, der am Oberteil des Flansches 26 angeordnet ist und eine sich nach innen erstreckende Rippe 32 hat, die sich in eine kreisringförmige Mut 34 in der Außenoberfläche des Flansches 14 erstreckt und darin in satter Anlage liegt.At the lower end of the suspension cylinder 16 is located an inwardly extending flange 26 attached to his inner edge portion has a bearing surface 28, on which the flange 14 rests. The flange 14 is attached to the flange 26 by a ring 30 on the upper part of the flange 26 is arranged and an inwardly extending Has rib 32 which extends into an annular groove 34 in the outer surface of flange 14 and in it lies in full investment.

Innerhalb der Außenummantelung 1,2 des Wärmeaustauschers 10 ist der gewöhnlich Innenkern 40 genannte Teil aufgehängt. Der Innenkern weist einen Rohrabschnitt mit einer Rohrwand 42 auf, wobei sich eine Anzahl von Rohren 44 in Richtung auf eine (nicht gezeigt^ untere Rohrwand nach unten erstrecken. Die Rohrwand 42 ist kreisringförmig ausgebildet und umgibt ein mittig angeordnetes Rohr 48. Der Zweck des Zentralrohres 48 besteht darin, der sekundären Flüssigkeit zu ermöglichen, zum Boden des Wärmeaustauschers zu strömen, so daß sie ihre Richtung umkehren und durch die Rohre 44 hindurch nach oben strömen kann, um durch die primäre Flüssigkeit erhitzt zu werden. Sie wird dann oberhalb der Rohrwand 42 gesammelt, worauf sie durch einen sekundären Auslaß 49 hinausströmt.Inside the outer casing 1, 2 of the heat exchanger 10 the part commonly called inner core 40 is suspended. The inner core has a tube section with a tube wall 42, with a number of tubes 44 extending downwardly towards a (not shown ^ lower tube wall). The pipe wall 42 is circular and surrounds a centrally arranged pipe 48. The purpose of the Central tube 48 is to allow the secondary liquid to flow to the bottom of the heat exchanger so that it can reverse its direction and flow up through tubes 44 to pass through the primary Liquid to be heated. It is then collected above the pipe wall 42, whereupon it is passed through a secondary Outlet 49 flows out.

Eine Strömungsumhüllung 50 umgibt die Rohre 44 über den größten Teil ihrer Länge» Sie erstreckt sich nach oben bis zu einer Höhe unterhalb der Rohrwand 42, so daß bei 13 eintretende primäre Flüssigkeit nach oben und über den Oberteil der Umhüllung und dann nach unten über den Rohren 44 strömt und somit die sekundäre Flüssigkeit, die in den Rohren 44 nach oben strömt, indirekt erhitzt.A flow envelope 50 surrounds the tubes 44 via the most of its length »It extends up to a level below the pipe wall 42, so that at 13 entering primary liquid up and over the top of the enclosure and then down over the tubes 44 flows and thus indirectly heats the secondary liquid which flows upwards in the tubes 44.

Die Aufwärtsströmung der primären Flüssigkeit verursacht einen gewissen Druck an der unteren Oberfläche der Rohrwand 42. Darüber hinaus können Schwankungen der Temperatur "This causes the upward flow of the primary fluid a certain pressure on the lower surface of the pipe wall 42. In addition, fluctuations in temperature "

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und des statischen Druckes der bei 14 eintretenden Flüssigkeit Schwankungen des Druckes hervorrufen, der durch die primäre Flüssigkeit an der unteren Oberfläche der Rohrwand 42 ausgeübt wird. Beim Konstruieren einer Konstruktion zum Niederhalten der Rohrwand 42 gegen diesen Druck muß berücksichtigt werden, daß es notwendig wird, wie oben erläutert, den gesamten Kern von der Außenummantelung 12 zur Wartung und/oder Kontrolle zu entfernen. Zu diesem Zweck ist der gesamte Innenkern 40 an einen kreisringförmigen, im allgemeinen senkrecht verlaufenden Ring 52 aufgehängt, der in den Innenkern direkt oberhalb der Rohrwand übergeht und einen sich nach außen erstreckenden Flansch an seinem Oberteil hat. Der sich nach außen erstreckende Flansch 54 ruht auf einer sich nach innen erstreckenden Leiste 56 am Flansch 14.and the static pressure of the liquid entering at 14 cause fluctuations in the pressure caused by the primary fluid is applied to the lower surface of the tube wall 42. When constructing a structure in order to hold down the pipe wall 42 against this pressure, it must be taken into account that it is necessary, as above explains the entire core from the outer cladding 12 to be removed for maintenance and / or inspection. For this purpose, the entire inner core 40 is attached to an annular, generally vertically extending ring 52 suspended, which merges into the inner core directly above the pipe wall and an outwardly extending flange on his top. The outwardly extending flange 54 rests on an inwardly extending one Strip 56 on flange 14.

Dem durch die primäre Flüssigkeit gebildeten Aufwärtsdurck auf der Rohrwand 42 wird durch eine Anzahl von Scherblöcken 60 widerstanden, die sich über einer kreisringförmigen Auflageroberfläche 61 erstrecken, die einen Abschnitt des Oberteils des Flansches 54 bildet und sich nach außen und in einen kreisringförmigen Schlitz 62 im Flansch 14 erstreckt. Wie in Fig.3 gezeigt, weisen die Flansche 54 und 14 zwischen sich eine Omegadichtung 64 auf. Durch sie wird das Entweichen primärer Flüssigkeit zwischen den Flanschen 14 und 54 vermieden. Zwischen den Flanschen 14 und 54- erstreckt sich ein Ring 66, welcher die Scherblöcke 60 überbrückt und eine Drehung zwischen den Flanschen 14 und 54 verhindert. Er bildet auch eine sekundäre Dichtung zwischen diesen Flanschen.The upward pressure created by the primary fluid on the pipe wall 42 is resisted by a number of shear blocks 60 which extend over an annular Extending support surface 61, which forms a portion of the upper part of the flange 54 and extends outwardly and extends into an annular slot 62 in flange 14. As shown in FIG. 3, the flanges 54 and 14 have an Omega seal 64 between them. Through them the escape of primary fluid between the flanges 14 and 54 is avoided. Between the flanges 14 and 54- extends a ring 66 which the shear blocks 60 bridged and prevents rotation between the flanges 14 and 54. It also forms a secondary poetry between these flanges.

Die Scherblöcke 60 sind um den Oberteil des Flansches 54 herum kreisringförmig angeordnet und abwechselnd in bezug auf die Scherblöcke 70 angebracht. Die Scherblöcke 60 sind an ihrem inneren Kantenabschnitt weiter als an ihrem äußeren Kantenabschnitt, während die Scherblöcke 70 an ihrem äußerenThe shear blocks 60 are circularly arranged around the top of the flange 54 and alternately with respect to one another attached to the cutters 70. The cutters 60 are on their inner edge portion further than on their outer edge portion, while the shear blocks 70 on their outer

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Kantenabschnitt weiter als an ihrem inneren Kantenabschnitt sind. Mit dieser Anordnung ist zur Abnahme des Innenkerns 40 aus dem Wärmeaustauscher 10 lediglich notwendig, den Ring 66 zu entfernen und dann die Scherblöcke 60 nach innen zu bewegen. Nachdem die Scherblöcke 60 nach innen bewegt worden sind, ist dann möglich, die Scherblöcke 70 nach innen zu bewegen. Wenn sämtliche Scherblöcke genügend weit nach innen bewegt worden sind, um sie von dem kreisringförmigen Schlitz 62 zu entfernen, kann der Innenkern 40 zur Reparatur und/oder Kontrolle nach oben bewegt werden. Eine Einwärtsbewegung der Scherblöcke 60 und 70 wird durch die Anordnung eines sich nach oben erstreckenden Vorsprunges 72 an ihren inneren Abschnitten erleichtert. Werkzeuge können diese Vorsprünge ergreifen oder auf sie einschlagen und somit die Kraft ausüben, die zum Bewegen der Blöcke 60 und 70 nach innen notwendig ist.Edge portion are wider than their inner edge portion. With this arrangement, the inner core can be removed 40 from the heat exchanger 10 only necessary to remove the ring 66 and then the shear blocks 60 inward to move. After the cutters 60 have been moved inward, it is then possible to move the cutters 70 afterwards move inside. When all of the cutters have been moved in enough to remove them from the toroidal To remove slot 62, inner core 40 can be moved up for repair and / or inspection. Inward movement of the cutters 60 and 70 is achieved facilitates the placement of an upwardly extending protrusion 72 on their inner portions. Tools can grab or hit these protrusions and thus exert the force necessary to move the blocks 60 and 70 inside is necessary.

Während oben nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, sind auch andere Ausführungsformen innerhalb des Schutzumf anges der vorliegenden Erfindung nach den beigefügten Patentansprüchen möglich.While above is just one embodiment of the present As described in the invention, other embodiments are within the scope of the present invention possible according to the attached claims.

' 'Ί I f, 1 C C'' Ί I f, 1 CC

4 /7 07 5 ο4/7 07 5 ο

Claims (4)

PatentansprücheClaims 1. Wärmeaustauscher mit einer Außenummantelung, einem w/ Flüssigkeitseinlaß in der Außenummantelung und einem kreisringförmigen Schlitz, der mit der Ummantelung verbunden ist, gekennz ei chnet durch einen Innenkern, der eine Rohrwand aufweist, wobei sich eine Anzahl der Rohre von der Rohrwand erstreckt, so daß Flüssigkeit aus dem Einlaß auf der Außenseite ■ der Rohre strömt, wobei eine kreisringförmige Auflagerfläche vorgesehen ist, die mit der Rohrwand unbeweglich und ihr abgewandt angeordnet ist und eine Anzahl von Scherblöcken vorgesehen sind, wovon sich Abschnitte über der besagten Oberfläche erstrecken, wobei Endabschnitte sich in den besagten Schlitz erstrecken und die besagten Scherblöcke den Innenkern gegen eine Aufwärtsbewegung sichern, während sie eine leichte Entfernung des Innenkerns ermöglichen.1. Heat exchanger with an outer jacket, a w / liquid inlet in the outer jacket and a circular slot that joins the sheath is connected, gekennz ei chnet by an inner core having a pipe wall, wherein a number of the tubes extend from the tube wall, so that liquid flows from the inlet on the outside ■ of the tubes, with an annular bearing surface is provided, which is immovable with the pipe wall and arranged facing away from it and a A number of cutters are provided, portions of which extend above said surface, with end portions extending into said slot and said cutters extending into the inner core secure against upward movement while allowing easy removal of the inner core. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Scherblöcke zweierlei Bauart sind, wobei diese zwei Arten entlang der besagten Oberfläche abwechselnd angeordnet sind und eine der besagten Art an der Innenkante breiter bzw. weiter ist als an der Außenkante, während die andere Art an der Außenkante breiter als an der Innenkante ist, wodurch jede Art der Blöcke nach innen bewegt werden kann und anschließend die Blöcke der anderen Art nach innen bewegt werden können, um zu ermöglichen, daß der Innenkern axial und aus der Außenummantelung hinaus bewegt wird.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the shear blocks of two types , these two types being alternately arranged along said surface and one of the said type is wider or wider at the inner edge than at the outer edge, while the other type on the The outer edge is wider than the inner edge, which means that any type of block can be moved inwards and then the blocks of the other type can be moved inward to enable the inner core is moved axially and out of the outer casing. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, gekennzeich net durch einen Ring, der die Blöcke überbrückt und mit der Auflageroberfläche und der Ummantelung verbunden ist, um eine Relativdrehung zwischen dem Innenkern und der Außenummantelung zu verhindern.3. Heat exchanger according to claim 1, marked net by a ring that bridges the blocks and connected to the bearing surface and the casing to allow relative rotation between the inner core and to prevent the outer coating. 3098A7/07563098A7 / 0756 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Omegadichtung, die sich zwischen der Auflageroberflache und der Ummantelung erstreckt.4. Heat exchanger according to claim 1, characterized by an Omega seal, which between the support surface and the casing extends. 5· Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der besagten Blöcke einen sich nach oben erstreckten Vorsprung auf seinem Innenabschnitt aufweist, so daß eine Kraft auf de Vorsprung ausgeübt werden kann, um die Blöcke aus dem besagten Schlitz hinauszubewegen und eine nachträgliche Bewegung des Innenkerns aus der Außenummantelung hinaus zu gestatten.5 · Heat exchanger according to claim 1, characterized in that each of said Blocks has an upwardly extending protrusion on its inner portion so that a force can be exerted on the projection to move the blocks out of said slot and a to allow subsequent movement of the inner core out of the outer casing. 30384 7 /07 δ ß30384 7/07 δ ß Leelee rs ers e iteite
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