DE2651940B2 - Doppelrohr-Wärmeübertrager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppelrohr-Wärmeübertrager, bei dem parallele Sackrohre mit ihren offenen Enden an einer ersten Rohrplatte dichtend angeschlossen sind, bei dem ferner beidseitig offene, parallele, gerade Innenrohre an einer zweiten Rohrplatte befestigt sind, jedes der Innenrohre konzentrisch in je ein Sackrohr hineinragt und in der ihm zugeordneten Rohrplatte derart lösbar verankert ist, daß es durch die Platte hindurch ausziehbar ist.

Im Reaktorbau und in der chemischen Verfahrenstechnik müssen oft Wärmeübertrager im Laufe ihrer Lebensdauer mehrfach, beispielsweise jährlich, auf Schaden geprüft werden. Bei gewöhnlichen, beidendig mit Rohrplatten versehenen Geraderohr-Wärmeübertragern bieten solche wiederholten Prüfungen keine Schwierigkeiten.

Bei Wärmeübertragern der eingangs genannten Art ist es bekannt, die Innenrohre demontierbar anzuordnen, so daß sie einzeln ausgebaut und geprüft werden können (DTPS 593906). Die Überwachung und falls notwendig der Ersatz der Außenrohre wird dadurch nicht vereinfacht. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Konstruktion zu schaffen, bei der die wiederholten Prüfungen und Überwachungen sowie gegebenenfalls das Ersetzen auch der Außenrohre einfacher und rascher durchzuführen sind.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Außendurchmesser jeden Innenrohres im Bereich der ihm zugeordneten Rohrplatte größer ist als der maximale Außendurchmesser des zugehörigen Sackrohres.

Die neue Konstruktion erlaubt es, die Rohrplatten für die Innenrohre an Ort und Stelle zu belassen, die Innenrohre in bekannter Weise einzeln aus ihr herauszuziehen und bei ausgebautem Innenrohr gleichzeitig die Außen- oder Sackrohre für die jeweils gerade herausgezogenen Innenrohre vor deren Wiedereinbau zu überprüfen und notfalls auszuwechseln.

Als Mittel für ihre lösbare Verankerung können Innenrohre mit Vorteil am ihrer Rohrplatte zugeordneten Ende diametral gegenüberliegend mit Längsschlitzen versehen sein, die in je einem Querschlitz enden, wobei die Innenrohre weiterhin auf ihrer Außenseite, rechtwinklig zu den Längsschlitzen angeordnete, über einen Teil ihres Umfangs Querrippen tragen, die in entsprechenden Nuten in ihrer Durchtrittsbohrung durch die Rohrplatte eingreifen.

Für fluchtend hintereinanderliegende Innenrohre ist es weiterhin möglich, diese durch je ein die Längsschlitze durchsetzendes gemeinsames Sicherungselement zu sichern.

Weiterhin kann die lösbare Halterung der Innenrohre in ihrer Rohrplatte schließlich mit Hilfe von exzentrischen Schrauben erfolgen, die über den Rand der Innenrohre greifen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert:

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil eines Reaktor-Druckgefäßes aus Beton;

F i g. 2 und 3 veranschaulichen in je einem Längsschnitt durch ein Innenrohr im Bereich der ihm zugeordneten Rohrplatte je eine Konstruktion für die lösbare Verankerung.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Wärmeübertrager Teil eines Reaktorkreislaufs; der Reaktor wird durch Helium gekühlt. Dieses treibt eine Turbine an, wird anschließend zunächst in einem Rekuperator und sodann in einem nachgeschalteten Kühler zurückgekühlt, bevor es verdichtet, im Rekuperator wieder aufgewärmt und schließlich dem Reaktor wieder zugeführt wird.

Im Druckgefäß 1 (Fig. 1) ist eine im wesentlichen zylindrische Kaverne 2 vorgesehen, die mit einem Blechfutter 3 ausgekleidet ist. Im unteren Teil erweitert sich die Kaverne 2 zu einem Vorraum 4, während sie oben konisch verengt ist und in einen zylindrischen Kanal 5 übergeht. Am Übergang zur Erweiterung 4 ist an das Futter 3 ein Rohrstück 10 angesetzt, das unten durch einen Rohrboden 11 mit Flansch 12 abgeschlossen ist. Im Rohrboden 11 sitzt ein Bündel vertikal stehender, in einem versetzten Gitter angeordneter Sackrohre 15, deren freies, oberes Ende 16 kartenförmig geschlossen ist Das Bündel der Sackrohre 15 ist auf ganzer Länge von einem zylindrischen Hemd 20 umgeben, das durch auf den Umfang mit Abstand verteilte Flacheisenstücke 21 auf dem Rohrboden 11 abgestützt ist Das Hemd 20 ist von einem Mantel 22 umhüllt, der an einem Konus 23 hängt; dieser ist an einem gewinkelten Krümmer 24 befestigt. Der gewinkelte Krümmer 24 geht in ein Zufuhrrohr 25 über, das durch eine mit einem Futter 27 ausgekleidete, seitliche öffnung 26 im Betondruckgefäß 1 zu einer nicht gezeichneten Kaverne des Rekuperators verläuft.
Das Zufuhrrohr 25 ist auf nicht gezeichnete Weise konzentrisch auf dem Futter 27 abgestützt. Der Krümmer 24 ist zusätzlich an einer Lasche 30 aufgehängt, die ihrerseits drehbar an einer Halterung 31 befestigt ist. Diese kragt von einer konischen Zwischen-

wand 32 aus, die in einem Kragen 35 mit dem Futter 3, in einem zweiten Kragen 36 mit dem Zufuhrrohr 25 und schließlich in einer Naht 37 mit einem Innenrohr 38 dichtend verbunden ist

Über das Rohr 25 wird in dem nicht dargestellten Rekuperator vorgekühltes Helium dem Bündel der Sackrohre 15 zugeführt Dieses strömt dem Rohrboden 11 zu und kühlt sich dabei an der äußeren Oberfläche der Sackrohre 15 auf seine Minimaltemperatur ab. Im Bereich des Rohrbodens 11 wird das Helium nach außen umgelenkt; es gelangt dann durch den Ringraum zwischen dein Mantel 22 und dem Rohrstück 10 bzw. dem Futter 3 und dann durch die von der Zwischenwand 32 bzw. dem Innenrohr 38 umgrenzten Räume zum nicht dargestellten Verdichter. Ein Teilstrom des von diesem verdichteten Heliums strömt als Kühlmedium zwischen dem Futter 3 und dem Innenrohr 38 bzw. der Zwischenwand 32 bzw. zwischen dem Zufuhrrohr 25 und dem Futter 27 zurück zum Rekuperator. Die Sackrohre 15 sind auf der Innenseite wassergekühlt. Dies geschieht mit Hilfe von geraden Innenrohren 50, die in den Sackrohren 15 bis nahe an deren geschlossenes Ende reichen und in einem Rohrboden 51 fixiert sind. Der Rohrboden 51 geht in eine zylindrische Wand 52 über, die einen Flansch 53 trägt, der mit dem Flansch 12 des Rohrbodens 11 dicht verbunden ist.

An der zylindrischen Wand 52 ist seitlich ein Stutzen 55 vorgesehen, an dem eine Kühlwasserzufuhrleitung 56 angeschlossen ist Der Rohrboden 51 wird von einem gewölbten Boden 60, an dem zentral ein Kühlwasserabflußstutzen 61 angeschweißt ist, überspannt. Das Bündel der Innenrohre 50 ist von einer kurzen Trennwand 65, die am Rohrboden 11 befestigt ist, umgeben.

Das Kühlwasser tritt über die Leitung 56 und den Stutzen 55 seitlich in den Ringraum zwischen der zylindrischen Wand 52 und der Trennwand 65 ein, wird dort über den Umfang verteilt, strömt sodann zwischen der Unterkante der Trennwand 65 und dem Rohrboden 51 in den Bereich des Bündels der Innenrohre 50 und von dort, gleichmäßig verteilt, durch die ringförmigen Zwischenräume zwischen den Innenwänden der Sackrohre 15 und den Außenwänden der Innenrohre 50 bis zum oberen Ende der Sackrohre 15, wobei es die Sackrohre kühlt und Wärme aufnimmt Das erhitzte Wasser tritt sodann durch die offenen, oberen Enden in die Innenrohre 50 ein und verläßt diese unterhalb der Rohrplatte 51, um schließlich über den Stutzen 61 den Wärmeübertrager zu verlassen.

Für den dargestellten Wärmeübertrager ist jährlich mindestens eine Überprüfung vorgesehen. Zu diesem Zweck wird ein Zugang zum Vorraum 4 geöffnet und der Boden 60 nach unten weggenommen. Daraufhin werden die Innenrohre 50 durch die Rohrplatte 51 hindurch einzeln nach unten ausgezogen und geprüft, während gleichzeitig das zugehörige Sackrohr 15 durch die Rohrplatte 51 hindurch von innen her untersucht wird. Sind beide Rohre für gut befunden worden, so wird das Innenrohr 50 wieder in das zugehörige Sackrohr 15 eingeführt und in der Rohrplatte 51 verankert. Ist das Innenrohr 50 beschädigt, so wird es ausgewechselt; muß ein Sackrohr 15 ersetzt werden, so wird es mit einem durch die Rohrplatte 51 hindurch operierenden Spezialwerkzeug aus der Rohrplatte 11 herausgebohrt und entfernt, anschließend wird ein neues Rohr 15 eingebaut und dicht in die Rohrplatte 11 eingeschweißt.

Für die Verankerung der Innenrohre 50 in der Rohrplatte 51 sind zwei verschiedene Konstruktionen näher dargestellt.

In F i g. 2 erkennt man ein Innenrohr 50, das in ein Sackrohr 15 ragt; dieses ist in der Rohrplatte 11 durch eine Schweißnaht 70 befestigt. Vom Sackrohr 15 her gesehen geht das Innenrohr 50 zunächst in einen Konus

71 und anschließend in einen Rohrabschnitt 72 über: dieser hat erfindungsgemäß einen größeren Außendurchmesser als das Sackrohr 15, um den erwähnten Ausbau der Sackrohre 15 durch die Rohrplatte 11 hindurch zu ermöglichen. An seinem unteren Ende trägt der Rohrabschnitt 72 einen Außenrand 73 und fünf parallele, zirkuläre Dreiecksrippen 74, die sich über je zwei diametral gegenüberstehende Bereiche des Rohrumfangs erstrecken. Zwischen diesen beiden Bereichen ist das Rohr 72 durch zwei axial verlaufende Längsschlitze 75, die bis zu zwei Querschlitzen 76 verlaufen, gespalten. Der Rohrboden 51 weist dem Außendurchmesser des Rohrabschnittes 72 entsprechende Bohrung 80 auf, die in ihrem unteren Bereich je sechs den Rippen 74 entsprechende dreieckförmige Zirkularnuten 81 aufweisen. Im Schlitz 75 verläuft unterhalb des Rohrbodens 51 als Sicherungselement ein sich über mehrere Rohre 50 erstreckender Keilstab 82, der lösbar am Rohrboden 51 befestigt ist.

Zum Ausbau des Rohres 50 wird zunächst der betreffende Keilstab 82 entfernt, sodann ein nicht gezeichnetes, zangenartiges Werkzeug mit in das Rohr

72 eingreifendem Zapfen so im Bereich des Randes 73 angesetzt, daß die beiden gabelartigen Enden des Rohrabschnittes 72 zusammengedrückt werden können, wobei die Rippen 74 aus den Nuten 81 ausrasten. In diesem Zustand läßt sich mit dem genannten Werkzeug das Innenrohr 50 durch den Rohrboden 51 hindurch ausziehen. Während das Innenrohr untersucht wird, wird in bekannter Art beispielsweise eine Wirbelstromsonde durch den Rohrboden 51 hindurch in das Rohr 15 eingeführt und dieses geprüft Falls der Zustand des Sackrohres 15 einen Ersatz dieses Rohres erfordert, so wird dieses in der vorstehend beschriebenen Weise ersetzt.

Anschließend wird mit dem erwähnten zangenartigen Werkzeug das geprüfte Innenrohr 50 wieder so weit in das Sackrohr eingeführt, bis die Zange am Rohrboden 51 ansteht. Wird nun die Zange geöffnet, so rasten die Rippen 74 wiederum in die Nuten 81 ein. Ist eine ganze Reihe fluchtend hintereinanderliegender Rohre 50 durchgeprüft, so wird der Stab 82 in die Schlitze 75 eingelegt und an seinen beiden Enden gesichert, ν as nicht gezeigt ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 weist der Rohrabschnitt 72 am unteren Ende einen Bund 96 auf, in dessen Bereich innen eine dreieckige Nut 97 angebracht ist. Bei dieser Ausführungsform wird das Rohr, nach Entfernen eines Sicherungs-Flacheisens 98, von innen her durch ein einfaches, nicht gezeichnetes Manipulierwerkzeug, das in die Nut 97 eingreift, gefaßt. Dann wird eine seitliche, im Fleisch der Rohrplatte 51 zwischen drei Bohrungen 80 angeordnete Schraube 99 mit exzentrischem Kopf so gedreht, daß der Bund 96 freigegeben wird. In diesem Zustand läßt sich das Innenrohr 50 mit Hilfe des Manipulierwerkzeuges auszieiien.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Doppelrohr-Wärmeübertrager, bei dem parallele Sackrohre mit ihren offenen Enden an einer ersten Rohrplatte dichtend angeschlossen sind, bei dem ferner beidseitig offene, parallele, gerade Innenrohre an einer zweiten Rohrplatte befestigt sind, jedes der Innenrohre konzentrisch in je ein Sackrohr hineinragt und in der ihm zugeordneten Rohrplatte derart lösbar verankert ist, daß es durch die Platte hindurch ausziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser jedes Innenrohres (50) im Bereich der ihm zugeordneten Rohrplatte (51) größer ist als der maximale Außendurchmesser des zugehörigen Sackrohres (15).

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohre (50) am ihrer Rohrplatte (51) zugeordneten Ende diametral gegenüberliegend mit Längsschlitzen (75; 87) versehen sind

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (75) in je einem Querschlitz (76) enden, und daß ferner die Innenrohre (50), auf ihrer Außenseite rechtwinklig zu den Längsschlitzen (75) angeordnet, über einen Teil ihres Umfangs Querrippen (74) tragen, die in entsprechende Nuten (81) in ihrer Durchtrittsbohrung (80) durch die Rohrplatte (51) eingreifen.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Reihe fluchtend hintereinanderliegende Innenrohre (50) durch je ein die Längsschlitze (75,87) durchsetzendes, gemeinsames Sicherungselement (82) gesichert sind.