DE3038177A1

DE3038177A1 - Vorwaermvorrichtung zum einbau in ein ummantelungsrohr

Info

Publication number: DE3038177A1
Application number: DE19803038177
Authority: DE
Inventors: Yasuo Ichikawa Chiba Takeichi
Original assignee: Daido Sangyo Co Ltd
Current assignee: Daido Sangyo Co Ltd
Priority date: 1980-05-23
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1981-12-10
Also published as: GB2076618A; FR2483157B3; GB2076618B; FR2483157A1; US4359627A

Description

Vorwärmvorrichtung zum Einbau in ein Ummantelungsrohr

Die Erfindung betrifft eine Vorwärmvorrichtung, die in ein Ummantelungsrohr eingebaut ist, und insbesondere eine Vorwärmvorrichtung, die Natrium oder ein ähnliches Material zur Verwendung als Kühlmedium in einem Atomkernreaktor durch Erwärmen einer Rohrleitung vorwärmen kann, die einen Natriumdurchgang bildet.

Das Natrium, das, durch eine Rohrleitung zum Kühlen eines Atomkernreaktors umläuft, muß auf eine gewünschte Temperatur vorgev/ärmt werden. Bisher ist es üblich, eine ummantelte Vorwärmvorrichtung entlang der Oberfläche der Rohrleitung für das Natrium vorzusehen, so daß die Rohrleitung e^ärmt werden kann, um dadurch das Natrium vorzuwärmen. Diese Wärmvorrichtung hat ihre eigenen Lebensdauer und muß gleichfalls von Zeit zu Zeit gewartet und überprüft werden, was zu der Notwendigkeit führt,sie auseinander zu nehmen und zu ersetzen. Die Wärmvorrichtung befindet sich Jedoch in der Nähe eines Atomkernreaktors,und es ist für eine Person sehr gefährlich, zu der Stelle der Wärmvorrichtung vorzudringen, um die dafür notwendigen Arbeiten auszuführen. Es ist daher außerordentlich wünschenswert, es einer Person zu ermöglichen, eine derartige Wärmvorrichtung auseinander zu nehmen und zu ersetzen, ohne sich zu einer derart gefährlichen Stelle begeben zu müssen.

Das kann außerordentlich wirksam dadurch erreicht werden, daß ein festes Ummantelungsrohr längs einer Rohrleitung für das Natrium vorgesehen wird, und daß eine herausnehmbare

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Wärmvorrichtung im. Ummantelungsrohr befestigt wird. Die Ar= beitsperson muß nur die langgestreckte Wllrmvorrichtung durch eine Rohröffnung in das Ummantelungsroiir einsetzen oder aus dem Ummantelungsrohr herausnehmen, die sich in ausreichender Entfernung vom Reaktor befindet. Sie ist keiner Gefahr einer radioaktiven Verseuchung ausgesetzt, toihi sie die Wärmvorrichtung auseinandernimmt oder ersetzt. Obwohl die Verwendung eines Ummantelungsrohrs zum herausnehmbaren Einbau der Wärmvorrichtung außerordentlich vorteilhaft ist, wie es oben dargestellt wurde, ist bei einer Natrirairohrleitung, die mit dem Reaktor verbunden ist und niemals gerade, sondern komplex gebogen verläuft, ein Ummantelungsrolsr notwendigerweise erforderlich, das entlang der Natriumrofarleitung gebogen ist. Die Verwendung eines derartigen Ummantslungsrohrs zum Einbau einer Vorwärmvorrichtung für die Natriwjarohrleitung für einen Atomkernreaktor hat es insbesondere Msher erforderlich ge» macht, daß die Wärmvorrichtung den folgenden Bedingungen genügt:

(a) Wenn die Natriumrohrleitung eia©© ¥eg folgt, der nicht nur gerade verläuft, sondern kompless gsbogen ist, folgt auch das Ummantelungsrohr, das entlang der Watriumrohrleitung vox¹= feisehen ist, einem komplex gebogenen ¥©g und hat das Ummantelt ngsrohr eine beträchtliche Gesamtlänge ο Die Warnvorrichtung muß daher ausreichend biegsam sein_P um in geeigneter Weise in das Ummantelungsrohr eingesetzt und aus demselben herausgenommen zu werden»

(b) Die Wärmvorrichtung muß eine Temperatur von wenigstens 50O⁰C aushalten, da die Temperatur der Wärmvorrichtung in dem Ummantelungsrohr erwartungsgemäß 400®C übersteigt, um die Natriumrohrleitung auf eine Temperatur ψοη gewöhnlich annähernd im Bereich von 20O⁰C bis.300⁰C

(c) Die Wärmevorrichtung muß nicht aur leicht in das Ummantelungsrohr eingesetzt werden köBaen₉ sondern auch leicht

aus dem Ummantelungsrohr herausgenommen werden können.

(d) Da die Natriumrohrleitung einen Temperaturgradienten über ihre Länge derart aufweist, daß in der Nähe des Reaktors die Temperatur durch die Wärmeübertragung vom Reaktor zunimmt, während der Teil der Rohrleitung, der sich außerhalb des Reaktorkessels befindet, der den Reaktor enthält, auf Zimmertemperatur bleibt, wenn er nicht vorgewärmt wird, ist es notwendig, daß die Wärmvorrichtung eine einstellbare Abgabeverteilung hat, um die Rohrleitung gleichmäßig über ihre gesamte Länge vorzuwärmen.

(e) Die Wärmvorrichtung muß eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit haben, um den Reibungskräften, die Biegespannungon und den Torsionsspannungen zu widerstehen, denen die Wärmvorrichtung ausgesetzt ist, wenn sie in das Ummantelungsrohr eingesetzt oder aus dem ummantelungsrohr herausgenommen wird.

Es ist keine Wärmvorrichtung bekannt, die allen oben beschriebenen Anforderungen genügt, und bisher wurde ein derartiges Ummantelungsrohr nur für einen außerordentlich begrenzten Teil der Natriumrohrleitung verwandt, der geradlinig durch die Wand des Reaktorkessels verläuft, obwohl das obige Verfahren zum Anbringen der Wärmvorrichtung so ausgezeichnete Vorteile bietet. Es ist richtig, daß der Bereich außerhalb der Wand des Reaktorkessels weniger radioaktiv ist, es ist jedoch für niemanden ratsam, für eine längere Zeitspanne Arbeiten auszuführen, die in einer solchen Umgebung durchzuführen sind.

Es ist daher wünschenswert, dieses Problem zu lösen. Ziel der Erfindung ist daher eine Warnvorrichtung, die in

ein Ummantelungsrohr an einer Stelle in ausreichender Entfernung vom Reaktorkessel eingesetzt werden kann, um eine vollständige Sicherheit gegenüber einer radioaktiven Verseuchung zu gewährleisten, wobei der Einbau längs einer gebogenen Rohrleitung für Natrium bis zu einer Stelle in großer Nähe des Reaktorkessels erfolgen soll und die erfindungsgemäße Wärmvorrichtung reibungslos in das Ummantelungsrohr, das sich längs der gebogenen Natriumrohrleitung erstreckt, eingesetzt und aus dem Ummantelungsrohr herausgenommen werden kann.

Durch die Erfindung soll insbesondere eine Wärmvorrichtung mit einer ausreichend hohen Wärmebeständigkeit geliefert werden.

Die erfindungsgemäße Wärmvorrichtung; soll weiterhin eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit haben, so daß sie den vollständig verschiedenen Arten äußerer Kräfte, die auf die Wärmvorrichtung bei ihrem Einbau und ihrem Ausbau in das und aus dem Ummantelungsrohr auftreten, und den Reibungskräften oder anderen äußeren Kräften widerstehen kann, die während der Bewegung der Wärmvorrichtung im Ummantelungörohr einwirken«

Das vird erfindungsgemäß durch eine Wärmvorrichtung erreicht, die eine eng gewickelte spiralförmige Wicklung, die beliebige Kräfte, die auf die Wärmvorrichtung während ihres Einbaus in ein Ummantelungsrohr auftreten können, absorbieren kann, einen Kern, der eine beliebige Kraft absorbieren kann, die auf die Wärmvorrichtung während ihres Ausbaus aus dem Ummantelungsrohr wirken kann, und eine spiralförmig gewickelte Heizelementeinrichtung aufweist.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 . in einer Teillängsschnittansicht

den Aufbau des einen Endes eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wärmvorrichtung;

Fig. 2 eine Vorderansicht der in Fig. 1 dar

gestellten Vorrichtung;

Fig. 3 · i*¹ einer Teillängsochnittansicht den

Aufbau eines Endes eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wärmvorrichtung;

Fig. 4 in einer Längsschnj.ttansicht den Kopf

einer abgewandelten Ausführungsform der Wicklung;

Fig. 5 in einer Längsschnittansicht den Auf

bau des einen Endes eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wärmvorrichtung, eingebaut in ein Ummantelungsrohr;

Fig. 6 in einer Teillängsschnittansicht den

Kopf einer anderen Ausführungsform der Wicklung;

Fig. 7 den Aufbau eines bevorzugten Aus

führungsbeispiels der Heizelementeinrichtung;

Fig. 8 ein Beispiel einer Einrichtung zum

Ausbilden der in Fig. 7 dargestellten Heizelementeinrichtung;

Fig. 9 in einer vergpfoSerten Teillängs

schnittansicht ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der in Fig. 5 dargestellten Wellvorrichtung ι und

Fig. 10 in einer Teillängs Schnittansicht den

Aufbau des eisen Endes eiaes weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wärmvorrichtung=

Wie es in der Zeichnung dargestellt ist_s weist das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Warnvorrichtung ein gewickeltes Gehäuse 1 mit einem langgestreckten zylindrischen gewickelten Körper £ auf, das dadurch gebildet ist, daß ein Draht oder ein schmaler Metallstreifen eng spiralförmig gewickelt ist, wobei ein Ende in einem Stück mit einem Kopf 3 verbunden ist_? der eine halbkugelförmig vorstehende Vorderfläche hat_s ©inen Kern k₉ der im gewickelten Gehäuse 1 über dessen gesamte Länge verläuft mid dessen eines Ende am Kopf "befestigt ist, und eine spiralförmig gewickelt© Heizelement.= einrichtung 5 auf, die entlang des gewickelten Gehäuses 1 "erläuft und von einem einzigen Mlkrohsizdralit gebildet ist-, der· zurückgebe gen in zwei Hälften umeinander gewickelt ist=

gewickelte Körper 2, der den Haupttsil des Gehäuses 1 Mldetp besteht vorzugsweise aus einer Wicklung oder Spule₃ öle dadurch gebildet ist₉ daß ein Inconeldraht oder ©in ähnlichst Draht dicht spiralförmig gewickelt ist_s so daß aas Gehäuse 1 der Warnvorrichtung eine ausreichende Festigkeit geben kami_P dm einen Druck in geeigneter Weise über seine eigene Läng© mi übertragen;, um die Wärmvorrichtung In geeigneter Weise Ia eis Uiamantelungsrohr 12 einzusetzen, ©3tae sie unbeabsichtigt zu verbiegen. Das Gehäuse 1 weist andererseits ein© ausreichen de Biegsamkeit av.f₉ um sich leicht selbst längs des gekrümmten Weges des Ummantelungsrohres 12 zu biegen oder zu verfor·=

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men, wobei das Gehäuse weiterhin der Wärmvorrichtung eine ausreichend hohe Wärmebeständigkeit gibt.

Der Kopf 3 des Gehäuses 1 weist eine halbkugelförmig vorstehende Vorderi'läche auf, um sicherzustellen, daß dann, wenn die Wärmvorrichtung in das Ummantelungsrohr 12 eingesetzt wird, sich das vordere Ende des Gehäuses 1 leicht selbst längs der Krümmung des Ummantelungsrohrs 12 verbiegt oder verformt, und daß das vordere Ende in der Richtung der Krüm~ mung des Ummantelungsrohrs 12 durch irgendeinen gekrümmten Innenflächenteil vorgeschoben wird, ohne daran anzuschlagen. Die Vorderfläche des Kopfes 3 muß jedoch nicht notwendigerweise halbkugelförmig vorstehen, sie kann auch eine andere Form, beispielsweise die Form eines Rotationspara'boloiden oder eines Ellipsoiden haben, wenn diese Form sicherstellt, daß immer dann, wenn der Kopf 3 an der gekrümmten Innenfläche des Ummantelungsrohres 12 anschlägt, der Kopf 3 entlang der Krümmung der Innenfläche des Ummantelungsrohres 12 nach vorne geführt werden kann, ohne hängenzubleiben.

D-sr Kern 4 ist so ausgebildet, daß auf die Wärmvorrichtung eine Zugkraft vom Ummantelungsrohr 12 ausgeübt wird. Er kann sich selbst in gleicher Weise, wie das Gehäuse 1, biegen oder verformen und hat dennoch eine ausreichend hohe Zugfestigkeit, um die Wärmvorrichtung vom Ummantelungsrohr 12 abzuziehen. Der Kern 4 besteht aus einem Material mit einer ausreichend hohen Wärmebeständigkeit.

Der Kern 4 verläuft durch das Gehäuse 1 über dessen gesamte Länge. Er ist mit einem Ende fest an der Rückfläche des Kopfes 3 des Gehäuses 1 angebracht und kann auf den Kopf 3 eine Zugkraft zum Abziehen der Wärmvorrichtung vom Ummantelungsrohr 12 übertragen. Der spiralförmig gewickelte Körper 2 des Gehäuses 1 wird daher sowohl dann, wenn die Wärmvorrichtung in das Ummantelungsrohr 12 eingesetzt wird, als auch

dann, wenn sie davon abgezogen wird, einer Druckkraft ausgesetzt, se daß der Körper 2 immer dicht gewickelt bleibt, außer. wenn er an jeder Biegung des Ummantelungsrahres 12 gebogen oder verformt wird.

Die Heizelementeinrichtung 5 ist spiralförmig gewickelt, so daß sie sich selbst längs -der Krümmung des Ummantelungsrohrs 12 zusammen mit dem Gehäuse 1 und dem Kern 4 biegen oder verformen kann. Die Heizeinrichtung besteht aus einem einzigen Mikroheizdraht, der in zwei Hälften zurückgebogen ist, die umeinander gewickelt sind, so daß die beiden Enden neben dem Basisende des Gehäuses 1 zusammenführen. Wie es am besten in Fig. 7 dargestellt ist, weist der einzige Mikroheizdraht, aus dem die Heizelementeinrichtung 5 besteht, eine erste Hälfte, die in eine Richtung gewickelt und zurückgebogen ist, und eine zweite Hälfte auf, die in die entgegengesetzte Richtung um die erste Hälfte gewickelt ist. In Fig. 7 ist die erste Hälfte des Drahtes punktiert dargestellt, während die zweite Hälfte nicht punktiert dargestellt ist.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren ^um Wickeln des !"ikroheizdrahtes zu einer Wicklung oder Spule. Bei diesem Verfahren wird der Wickelkern 10 an einem Spannfutter 9 befestigt und wird ein einziger Mikroheizdraht In zwei Hälften umgebogen. Die Stelle des Drahtes, um die der Draht umgebogen ist, wird um eine Nase 11 geführt und am Kern 4 befestigt. Die beiden parallelen Drahthälften werden um den Kern 10 gewickelt. .Anschließend wird die auf dem Kern 10 gebildete Wicklung auseinandergezogen, bis sie die gewünschte Ganghöhe zwischen zwei benachbarten Windungen aufweist.

Im Obigen wurde der Grundaufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wärmvorrichtung beschrieben» In Fig» ist ein Aueführungsbeispiel für den Fall dargestellt, daß eine Wärmvorrichtung ζιαπΓgleichmäßigen Vorwärmen einer Natriumrohr-

leitung über ihre gesamte Länge erforderlich ist, wenn die Natriumrohrleitung längs der das Ummantelungsrohr 12 vorge~ sehen ist, ihren eigenen Temperaturgradienten hat, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Abgabeverteilung über die Länge der Wärmvorrichtung gessteuert werden kann.

Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, ist ein offener Raum •zwischen dem gewickelten Gehäuse 1 und dem Kern 4 vorgesehen, in dem ein erstes Thermoelement 7, dessen Schweißstelle an den Kopf 3 des Gehäuses 1 geschweißt ist, und ein zweites Thermoelement 8 aufgenommen sind, dessen Schweißstelle in einem vorbestimmten Abstand auf der Rückseite des Kopfes 3 liegt. Aufgrund des oben beschriebenen Aufbaus ist es bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel laicht zu te stimmen, wie weit die Wärmvorrichtung in das Ummantelungsrohr 12 eingesetzt werden sollte, das entlang der Natriumrohrleitung angeordnet ist.

Wenn die Wärmvorrichtung in das ummantelungsrohr 12 eingesetzt wird, ist die Einsetstiefe von ausschlaggebender Bedeutung. Da das Ummantelungsrohr 12 entlang der Natriumrohrleitung verläuft, die zu einem Reakt^rkessel führt und den Reaktorkessel errreicht, wird ein Teil der Natriumrohrleitung, der sich nahe am Reaktorkessel befindet, zu stark erwärmt, da er nicht nur durch die Wärmvorrichtung erwärmt wird, sondern da seine Temperatur auch durch die Wärmeleitung vom Reaktorkessel erhöht wird, wie es bereits erwähnt wurde. Die in Fig. 10 dargestellte Anordnung ist daher insofern vorteilhaft, da die Thermoelemente 7 und 8 eine Einrichtung zum Messen der Temperatur der Warnvorrichtung in der Nähe ihres vorderen Endes bilden und es möglich machen, das vordere Ende der Wärmvorrichtung an der geeigneten Stelle im Ummantelungsrohr 12 anzuordnen. Die Verwendung von zwei Thermoelememten 7 und 8 ist insofern vorteilhaft, als ihre relative Lage und die dadurch gemessenen Temperaturen bei einer Abschätzung der Tem-

peraturverteilung entlang der Natriumrolirleitung hilfreich sind.

Im Obigen wurde der Grundaufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wärmvorrichtung dargestellt, an dem verschiedene Änderungen bezüglich des Aufbaus des Kopfes 3 des Gehäuses 1, des gewickelten Körpers 2 und der Kombination des Gehäuses 1 und der Heizelementeinrichtung 5 vorgenommen werden können, wie es im folgenden anhand von weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben wird.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte abgewandelte Form des Kopfes 3 für das gewickelte Gehäuse 1 i^mfaßt einen spiralförmigen Kopf 30, der aus einer Verlängerung des Drahtes gebildet ist, der den gewickelten Körper 2 bildet, jedoch einen allmählich abnehmenden Durchmesser hat, so daß er eine halbkugelförmige Fläche bildet. Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kopf ist vollständig in einem Stück mit dem gewickelten Körper 2 ausgebildet. Es ist daher möglich, die Festigkeit des gewickelten Gehäuses 1 als Ganzem zu erhöhen und das gewickelte Gehäuse 1 durch einen einzigen Arbeitszyklus auszubilden_o Da der spiralförmige Kopf 30 jedoch eine Vorderfläche hat₉ die durch eine Kombination einer Vielzahl dünner ringföiniger glatter Flächen be§,i ?nzt wird, besteht die Gefahr, daß er an der gekrümmten Innenfläche des Ummantelungsrohres 12 hängenbleibt, wenn diese in einem gewissen Maße uneben ist- Es ist gleichfalls notwendige für eine ausreichend starke mechanische Verbindung unter den Windungen des Drahtes zu sorgen^ die den spiralförmigen Kopf 30 bilden, um zu verhindern, daß der mittlere Teil des spiralförmige Kopfes 30 nach innen durch irgendeine Zugkraft eingedrückt wird, die zum Herausziehen der Wärmvorrichtung aus dem Ummantelungsrohr 12 anliegt»

Es ist jedoch eine Tatsache, daß der in den Fig= 1 und 2 dargestellte Kopf 3 kaum an der gekrümmten Innenfläche des Ummantelungsrohres 12 hängenbleibtj da die Innenfläche des Umman-

telungsrohrs 12 kaum uneben ist. Da der spiralförmige Kopf 30 darüberhinaus dadurch gebildet ist, daß er in einer nach vcrne vorstehenden Form mit allmählich abnehmendem Durchmesser gewickelt ist, besteht praktisch keine Gefahr, daß die Mitte des spiralförmigen Kopfes eingedrückt wird, da eine Vielzahl von Windungen des Drahtes, die den Kopf bilden, einander überlappen und ihn somit gegenüber einer Zugkraft halten, die über den Kern 4 übertragen wird, falls der Draht stark genug ist.

Jeder in den Fig. 3,4,5 und 10 dargestellte Kopf 3 ist vom gewickelten Körper 2 getrennt ausgebildet und daran zur Bildung des gewickelten Gehäuses 1 befestigt. Der Kopf 3 besteht aus einer Inconel-Legierung oder Edelstahl und ist mit dem gewickelten Körper 2 in seiner· Wärmebeständigkeit vergleichbar. Der Kopf 3 besteht im Grundaufbau aus einem halbkugelförmigen Kopf 31 mit einer etwa halbkugelförmig vorstehenden Vorderfläche und einem Paßelement 32, das vom halbkugelförmigen Kopf 31 nach hinten vorsteht und mit dem gewickelten Körper 2 in Eingriff bringbar ist. Der halbkugelförmige Kopf 31 ist nicht nur über eine Ineingriffnahme seines Paßelementes 32 mit dem gewickelten Körper 2 verbunden, ihre Verbindung ist dadurch verstärkt, daß das Paßelement 32 an den gewickelten Körper 2 geschweißt ist. Der in Fig. 3 dargestellte Kopf und ähnliche Ausbildungen haben den Vorteil, daß keine Gefahr besteht, daß er an der Innenfläche des Ummantelungsrohres 12 hängenbleibt, da seine Vorderfläche eine vollständig glatt vorstehende Form hat. Da darüberhinaus der Kopf 3 als Ganzes ein vollständig einheitlicher Gegenstand ist, besteht niemals die Gefahr, daß er zusammenbricht, wenn er über den Kern 4 einer Zugkraft ausgesetzt ist. Es sind jedoch spezielle Arbeiten erforderlich, um den Kopf 3 fest und starr mit dem gewickelten Körper 2 zu verbinden, der vom Kopf 3 getrennt ausgebildet ist.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kopfes 3 dargestellt, bei dem noch weniger die Gefahr besteht, daß er an

der gekrümmten Innenfläche des Ummantelungsrohres 12 hängenbleibt, und der so aufgebaut ist, daß er noch freier und flexibler in Richtung der Krümmung des Ummantelungsrohres 12 gebogen werden kann, wann immer er an der Innenfläche irgendeiner Biegung im Ummantelungsrohr 12 anschlägt. Der in Fig. dargestellte Kopf umfaßt ein Paßelement 34, das auf ein Ende des gewickelten Körpers 2 gepaßt und daran dürr ι Schweißen befestigt ist, und ist in der Mitte seiner Vordsrfläche mit einem in einem Stück ausgebildeten vorstehenden Element versehen, das an seinem freien Ende ein Kugelgelenk aufweist, um das eine teilweise ausgeschnittene und offene Kugelschale 33 unlösbar, jedoch darum über einen bestimmten Winkelbereich drehbar greift. Trotz des komplizierteren Aufbaus hat der in Fig. 6 dargestellte Kopf den Vorteil, daß er in die Richtung jeder Krümmung des Ummantelungsrohres 12 über eine Drehung seiner Kugelschale 33 drehen kann, wann immer er an der Innenfläche irgendeiner Biegung im Ummantelungsrohr 12 anschlägt, wie es bereits dargestellt wurde, so daß die Wärmvorrichtung als Ganze sich sehr gleichmäßig längs des Ummantelungerohres 12 biegen oder verformen kann.

Der gewickelte Körper 2, der mit dem Kopf 3 das gewickelte Gehäuse 1 bildet, hat den Vorteil, daß er leicht auszubilden ist, wenn ein Draht oder ein ähnliches Material spiralförmig gewickelt wird. Vom Standpunkt der mechanischen Festigkeit ist es jedoch bevorzugt, den gewickelten Körper 2 dadurch zu bilden, daß ein schmaler Inconel-Streifen dicht in einer Spirals und einem teilweise überlappenden Muster gewickelt wird«, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Der gewickelte Körper 2, der in Fig. 4 dargestellt ist, umfaßt einen schmalen Inconel·= Streifen mit einem Querschnitt, der längs seiner Mittellinie in Längsrichtung in Form einer Kurbel gekrümmt ist, wobei die Krümmungstiefe gleich der Stärke des Streifens ist. Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß der gewickelte Körper 2 eine glat~ t~ Fläche zwischen jeweils zwei benachbarten Wicklungen des

Streifens hat, die einander dicht zusammengepaßt überlappen.

Im folgenden wird dargestellt, wie die Heizelementeinrichtung 5 mit dem gewickelten Gehäuse 1 verbunden ist. Da das gewickelte Gehäuse 1 als eine Einrichtung zum Einsetzen und Instellungbringen der Heizelementeinrichtung 5 im Uinmantelungsrohr 12 dienen soll, kann die Heizelementeinrichtung 5 über die gesamte Länge des gewickelten Gehäuses 1 verlaufen. Die Heizelementeinrichtung 5 muß genau so flexibel wie das gewickelte Gehäuse 1 sein und sollte unabhängig vom gewickelten Gehäuse 1 in keiner Weise verformt werden. Es ist daher notwendig, die Heizelementeinrichtung 5 im gewickelten Gehäuse 1 derart anzubringen, daß die Heizelementeinrichtung 5 vor-und zurückbewegt werden kann und sich gemeinsam mit dem gewickelten Gehäuse im Ummantelungsrohr 2 biegen, oder verformen kann.

Die Fig. 1,5 und 10 zeigen ein erstes Beispiel dafür, in welcher Weise die Heizelementeinrichtung 5 am gewickelten Gehäuse 1 angebracht ist. Bei diesem Beispiel verläuft die Heizelementeinrichtung 5 längs des Kernes 4, der am gewickelten Gehäuse 1 befestigt ist, und ist die Heizelementeinrichtung um den Kern 4 gewickelt. Die Heizelementeinrichtung 5 befindet sich somit; im gewickelten Gehäuse 1. Es ist ersichtlich, daß bei einer derartigen Anordnung die Heizelementeinrichtung 5 mechanisch durch das Gehäuse 1 geschützt ist, so daß sie nicht direkt an der Innenfläche des Ummantelungsrohres 12 an irgendeiner Biegung gedrückt oder gerieben werden kann, wenn die Wärmevorrichtung in einen kompliziert gekrümmten Durchgang eingesetzt wird, der vom Ummantelungsrohr 12 begrenzt wird. Diese Anordnung macht es möglich, eine Heizelementeinrichtung aus einem Material mit relativ niedriger mechanischer Festigkeit zu verwenden, ohne daß irgendeine Schwierigkeit auftritt.

Darüberhinaus ist für jede Längeneinheit der Wärmvorrichtung nur eine kleine Länge der Heizelementeinrichtung 5 erforder-

lieh, da diese um den Kern 4 mit einer kleinen Stärke oder einem geringen Durchmesser gewickelt ist.

In Fig. 5 ist ein zweites Beispiel dafür dargestellt, in welcher Weise die Heizelementeinrichtung 5 an einer Kombination aus dem gewickelten Gehäuse 1 und dem Kern 4 angebracht ist. Bei diesem Beispiel ist die Heizelementeinrichtung 5 spiralförmig um das Gehäuse 1 gewickelt, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Es ist bei dieser Anordnung ersichtlich, daß die Heizelementeinrichtung 5 eine sehr wirksame Vorwärmung bewirken kann, da sie sehr nahe an die Wand des Ummantelungsrohres 12 gebracht ist, wenn die Wärmvorrichtung im Ummantelungsrohr 12 angeordnet ist. Die Heizelementeinrichtung 5 muß jedoch eine hohe mechanische Festigkeit haben, da sie sich außerhalb des gewickelten Körpers 2 befindet und stark an der Innenfläche des Ummantelungsrohres 12 beim Einsetzen, bei der Benutzung und beim Herausnehmen reibt. Die Heizelementeinrichtung 5» die lediglich um den gewickelten Körper 2 mit einer bestimmten Ganghöhe gewickelt ist, kann darüberhinaus leicht durch ihren Reibkontakt mit der Innenfläche des Ummantelungsrohres 12 verschoben werden.

. 9 zeigt eine Anordnung, die eine sehr wirksame Lösung der Probleme der mechanischen Festigkeit und der Verschiebung darstellt, die bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung auftreten. Wie es in Fig. 9 dargestellt ist, wird bei dieser Anordnung ein wärmebeständiger Draht 6 mit einem Durchmesser verwandt, der gleich dem Durchmesser der Heizelementanordnung 5 oder etwas größer ist und der um den gewickelten Körper 2 mit derselben Ganghöhe wie die Heizelernenteinrichtung 5 gewickelt ist, so daß er die offenen Zwischenräume füllt, die zwischen den Windungen des Heizelementes 5 um den gewickelten Körper 2 bleiben-Das Heizelement 5 und eier wärmebeständige Draht 6 bilden kombiniert eine eng gewickelte Spule oder Wicklung, bei der keine Gefahr besteht, daß das Heizelement 5 in unerwünschter Weise

verschoben oder stark gegen die Innenwand des Ummantelungsrohres 12 gedrückt wird. Darüberhinaus sind das Heizelement 5 und der wärmebeständige Draht 6 um den gewickelten Körper 2 mit einer Ganghöhe gewickelt, die sich stark von der Ganghöhe des Drahtes unterscheidet, der den gewickelten Körper 2 bildet. Selbst wenn daher die Wärmvorrichtung im gekrümmten Inneren des Ummantelungsrohres 12 gebogen oder verformt wird, so daß sich der gewickelte Körper 2 lockert und sich in diesem ein Zwischenraum bildet, besteht keine Gefahr, daß das Heizelement 5 oder der wärmebeständige Draht 6 in unerwünschter Weise in einen derartigen Zwischenraum im gewickelten Körper 2 fällt.

Die erfindungsgemäße Wärmvorrichtung, die im Obigen anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, kann in das Ummantelungsrohr 12 eingesetzt werden, wenn an den gewickelten Körper 2 ein Druck gelegt wird, um die Wärmvorrichtung allmählich in das Ummantelungsrohr 12 zu schieben. Wenn die Wärmvorrichtung an irgendeiner Biegung im Ummantelungsrohr 12 ankommt, führt die Biegsamkeit des gewickelten Körpers 2 und die etwa halbkugelförmig vorstehende Fläche des Kopfes 3 dazu, daß die Wärmvorrichtung entlang des Weges gebogen wird, der durch das Ummantelungsrohr 12 bestimmt ist und glatt in das Rohr eingese+zt wird. Wenn die Wärmvorrichtung sich an einer Stelle im Ummantelungsrohr 12 befindet, die durch die Länge der- Wärmvorrichtung oder entsprechend der Signale bestimmt ist, die von den Thermoelementen 7 und 8 übertragen werden, wird sie in dieser Lage gehalten und wird die Heizelementeinrichtung 5 mit elektrischem Strom versorgt, um die zugehörige Rohrleitung für Natrium vorzuwärmen.

Wenn es notwendig werden sollte, die Wärmvorrichtung aus ihrer Lage längsseits der Natriumrohrleitung zu entfernen, kann eine Zugkraft an den Kern k gelegt werden, um die Wärmvorrichtung aus dem Ummantelungsrohr 12 zu ziehen. Die am Kern 4 liegende Zugkraft wirkt auf den Kopf 3_t der seinerseits einen Druck auf

den gewickelten Körper 2 überträgt. Der dicht gewickelte Draht, der den gewickelten Körper 2 bildet, wird daher niemals durch die Zugkraft, die zum Abziehen der Wärmvorrichtung aus dem Ummantelungsrohr 12 anliegt, gelockert oder verformt.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Wärmvorrichtung sehr sicher durch eine Öffnung im Ummantelungsrohr 12 eingesetzt und herausgenommen werden kann, die sich in einem ausreichenden Abstand vom Reaktorkessel befindet, so daß eine vollständige Sicherheit gegenüber einer radioaktiven Verseuchung beim Einbau in das Ummantelungsrohr 12 in großer Nähe zum Reaktorkessel oder beim Herausziehen gegeben ist. Da die erfindungsgemäße Wärmvorrichtung langgestreckt und ausreichend flexibel ist, kann sie glatt in ein kompliziert gekrümmtes Inneres des Ummantelungsrohrs 12 eingesetzt und davon abgezogen werden.

Es besteht keine Gefahr, daß sich die spiralförmig gewickelte Heizelementeinrichtung 5 lockert und keine gleichmäßige Wärmeverteilung liefert oder bricht, da keine Druck- oder Zugkräfte während des Einsetzens der Wärmvorrichtung in das Ummantelungs= rohr 12 und beim Herausziehen auf die Heizeleiaenteiiirichtung 5 wirken.

Durch die Erfindung wird somit eine Vorwärmvorrichtung geschaffen, die in ein Ummantelungsrohr, das einen gekrümmten Durchgang bildet, eingesetzt und aus dem Ummantelungsrohr herausgezogen werden kann, ohne daß ihr Heizelement beschädigt wird_s indem die Biegsamkeit eines spiralförmig gextfickelten Aufbaus? die Stabilität dieses Aufbaus und die ausgezeichnete Fähigkeit dieses Aufbaus ausgenutzt werden, die ursprüngliche Form nach einer elastischen Verformung wieder einzunehmen=

Leerseite

Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assitiarfn - D?:H Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr, F. Zümstein jun.

800O München 2 · Bräuhausstraße 4-Teiofon Sammel-Nr. 22 5341-Telegramme ZumD*"

3/Li G/1033

DAIDO SANGYO CO.,LTD., Ichikawa-shi, Japan

PATENTANSPRÜCHE

Vo^-wärmvorrichtung zum Einbau in ein Ummantelungsrohr, gekennzeichnet durch ein spulenförmig gewickeltes Gehäuse (1) mit einem spulen» förmig gewickelten Körper (2), der dadurch gebildet ist, daß ein Draht oder ein scamaler Streifen aus einem hochwärmebeständigen Metall eng spiralförmig gewickelt ist, und mit einem Kopf (3), der von einem Ende des gewickelten Körpers (2) nach vorne vorsteht und eine etwa, halbkugelförmig vorstehende Stirnfläche hat, durch einen Kern (4)₉ der aus einem hochwärmebeständigen Metalldraht gebildet ist, im gewickelten Gehäuse (1) aufgenommen und mit einem Ends starr am Kopf (3) befestigt ist, und durch eine Heizelementein-

richtung (5)».die dadurch gebildet ist, daß ein einziger Mikroheizdraht in zwei parallele Hälften umgebogen ist und die Hälften spiralförmig gewickelt sind, wobei die Heizelementeinrichtung (5) n»it der Kombination aus dem gewickelten Gehäuse und dem Kern verbunden ist.

2» Vorwärmvorrichtung zum Einbau in ein Ummantelungsrohr, gekennzeichnet durch ein cpulenförmig gewickeltes Gehäuse (1) mit einem spulenförmig gewickelten Körper (2), der dadurch gebildet ist, daß ein Draht oder ein schmaler Streifen aus einem hochwärmebeständigen Metall eng spiralförmig gewickelt ist,und mit einem Kopf (3)» der von einem Ende des gewickelten Körpers nach vorne vorstellt und eine etwa halbkugelförmig vorstehende Stirnfläche aufweist, durch einen Kern (4), der aus einem hochwärmebeständigen Metalldraht besteht, im gewickelten Gehäuse (1) aufgenommen und mit einem Ende starr am Kopf (3) befestigt ist, durch eine Heizelementeinrichtung (5), die dadurch gebildet ist, daß ein einziger Mikroheizdraht in zwei parallele Hälften umgebogen ist und die Hälften spiralförmig gewickelt sind, wobei die Heizelementeinrichtung (5) mit der Kombination aus dem gewickelten Gehäuse und dem Kern verbunden ist, und durch wenigstens ein Thermoelement, das in einem offenen Zwischenraum zwischen dem gewickelten Gehäuse (1) und dem Kern (4) angeordnet ist und dessen Schweißstelle sich in der Nähe eines Endes des gewickelten Gehäuses (1) befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (3) aus einem spiralförmigen Kopf (30) ■besteht, der dadurch gebildet ist, daß eine Verlängerung desjenigen Drahtes, der den gewickelten Körper (2) bildet, eng spiralförmig mit allmählich abnehmendem Durchmesser so gewickelt ist, daß sich eine nach vorne vorstehende halbkuffel£cjrmige_ÄFläche ergibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (3) einen halbkugelförmigen Kopf (31) mit wenigstens etwa halbkugelförmiger, nach vorne vorstehender Stirnfläche und ein Paßelement (32) umfaßt, das vom halbkugelförmigen Kopf (31) nach hinten vorsteht und fest in ein Ende des gewickelten Körpers (2) gepaßt ist, wobei der Kopf (31) und das Paßelement (32) in einem Stück aus einem hochwärmebeständigen Material gebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelementeinrichtung (5) vm den Kern (4) gewickelt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelementeinrichtung (5) um den ge\fickelten Körper (2) gewickelt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelementeinrichtung (5) um den gewickelten Körper (2) gewickelt ist, und daß ein wärmebeständiger Draht (6) spiralförmig um den gewickelten Körper (2) gewickelt ist und die offenen Zwischenräume zwischen den Windungen dos Mikroheizdrahtes füllt, wobei die Heizelementeinrichtung (5) und der wärmebeständige Draht (6) gemeinsam eine dichtgewickelte Spule oder Wicklung bilden.

130050/0404