DE4127776C2 - Klammerverschluß eines Reaktordeckels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Klammerverschluß eines Reaktordeckels für Hochdruck­ reaktoren, mit einer hydraulischen Spannvorrichtung und einem Zuganker, der an einem ersten Ende der mehrteiligen ringförmigen Klammer befestigt und durch das zweite Klammerende geführt ist, wobei die Klammer nach dem Verschließen von einer auf dem Zuganker angebrachten Mutter unter Spannung gehalten wird.

Die Deckel von Hochdruckreaktoren werden üblicherweise mit dreiteiligen Klammern lösbar mit dem Reaktorbehälter verbunden. Die Innenseite jedes Klammerteils weist ein trapezförmiges Profil auf, in das die keilförmigen Außenflansche des Reaktorbe­ hälters und des Deckels eingreifen. Beim Zusammendrücken der Klammer werden daher der Deckelrand und der Rand des Reaktorbehälters fest aufeinandergepreßt.

Eine derartige dreiteilige Klammer wird in dem die Hochdrucktechnik behandelnden Fachbuch von W.R.D. Manning und S. Labrow, "High Pressure Engineering", LEONARD HILL-LONDON, 1971, auf den Seiten 283 bis 285 dargestellt.

Insbesondere der dort so bezeichnete "Vickers-Anderson joint" (siehe Abb. 13.9 auf S. 284) ist ein Beispiel für die oben genannte dreiteilige Klammer. Im letz­ ten Absatz auf Seite 283 des Fachbuchs von Manning et al. wird erläutert, wie beim Zusammenbau des "Vickers-Anderson joint" eine axiale Druckkraft zwischen den Hauptkomponenten aufgebaut wird. Bei dem hier vorliegenden eingangs genannten Klammerverschluß wird diese Druckkraft zwischen den Flanschen von Reaktordec­ kel und Reaktorbehälter erzeugt. Zwischen den Flanschdichtflächen ist wie üblich eine Dichtung vorgesehen, die dieser Druckkraft ausgesetzt ist. Die aufzubringende Druckkraft muß größer als die Summe von Betriebsdichtungskraft und axial wirken­ der Innendruckkraft sein, andernfalls hält der Verschluß nicht gegen den Hochdruck dicht. Ohne Dichtheit des Verschlusses ist jedoch Hochdruck nicht darstellbar.

Um die dreiteilige Klammer unter Spannung zu bringen und zu halten, sind mehrere Möglichkeiten bekannt. Zum einen werden die Klammerenden mit einer Links- Rechts-Gewindespindel über drehbare Muttern zusammengezogen. Dabei treten extrem hohe Zug- und Druckkräfte im Spindelbereich auf, die an den drehbaren Muttern zu starken Reibungskräften führen. Kantenpressungen am Gewinde sind die Folge. Beim Zusammenpressen der Klammerenden bewegen diese sich nicht ge­ radlinig, sondern auf einer gekrümmten Bahn aufeinander zu. Diese zusätzliche Drehbewegung wird durch die Drehbarkeit der genannten Muttern ausgeglichen. Die auftretenden starken Reibungskräfte erschweren jedoch sehr den gewünschten Be­ wegungsausgleich.

Derartige dreiteilige Klammern, die mit Links-Rechts-Gewindespindeln gehandhabt werden, setzt beispielsweise die Fa. DESTEC ENGINEERING Ltd., Washingborough, England, in den von ihr vertriebenen, lösbaren Rohr-/Rohr-Kupp­ lungen ein. Setzte man eine derartige Konstruktion für den Klammerverschluß eines Reaktordeckels für Hochdruckreaktoren ein, träte übermäßiger Verschleiß der Spin­ delgewinde auf. Insbesondere beim Lösen des Verschlusses eines Hochdruckreak­ tors sind erhebliche Losbrechkräfte aufzubringen, um die konischen Klammerflächen von den konischen Gegenflächen der Flansche zu lösen. Über diese Flächen wird nämlich die im Betrieb auf den Hochdruck-Reaktordeckel einwirkende Innendruck­ kraft in den Reaktormantel als Axialkraft eingeleitet. Unter der Wirkung dieser Kraft neigen die konischen Flächen zum Fressen.

Bei einem anderen bekannten Klammerverschluß der Bauart "Vickers-Anderson­ joint" hat die Links-Rechts-Gewindespindel als Bewegungsgewinde nur die Los­ brechkräfte beim Öffnen der Klammer zu überwinden. Der eigentliche Schließvor­ gang wird über einen vor der Bewegungsspindel angebrachten Schraubenbolzen bewirkt, der hydraulisch vorgespannt wird. Das Öffnen der Klammer kann jedoch nicht hydraulisch vorgenommen werden. Nachteilig ist außerdem, daß beim Öffnen das Bewegungsgewinde zur Selbsthemmung neigt.

Die DE-OS 26 11 376 beschreibt einen Verschluß mit mehreren C-förmigen Bügeln, die zwecks Eingriff mit den Flanschen schwenkbar sind. Eine axiale Druckkraft, wie es die vorliegende Erfindung tut, kann mit diesen C-förmigen Bügeln nicht aufge­ bracht werden.

Vielmehr wird im ersten Absatz der Beschreibung in DE-OS 26 11 376 ausdrücklich mitgeteilt, daß keine Spannvorrichtungen vorgesehen sind, die die Flansche und die zwischen ihnen angeordnete Weichdichtung gegeneinander drücken.

Der in der DE-OS 26 11 376 beschriebene Verschluß kann deshalb nicht als Klam­ merverschluß bei einem Hochdruckreaktor eingesetzt werden.

Die BE-PS 524460 betrifft eine Färbe-Kufe aus der Textiltechnik. Die Dichtung der Färbe-Kufe mit dem Deckel wird mittels eines Siphon-Geruchsverschlusses herge­ stellt. Dazu taucht der Vorsprung der Deckeldichtfläche in die Nut des Kufenflan­ sches ein, wobei die Nut vorzugsweise mit Wasser gefüllt ist. Ein derartiger Kufen- Verschluß ist für den Einsatz an einem Hochdruckreaktor ungeeignet.

Die US-PS 3,144,165 beschreibt einen Klammerverschluß mit einer mehrteiligen, ringförmigen Klammer. Jedoch weist die Innenseite der Klammer ein rechtwinkliges Profil mit parallelen Anlageflächen auf.

Die Klammerinnenseite besitzt jedoch kein trapezförmiges Profil, wie dies bei der vorliegenden Erfindung der Fall ist. Die in der US-PS 3,144,165 mitgeteilte Klammer ist also ungeeignet für den Einsatz in Hochdruckreaktoren, weil mit dem rechtwink­ ligen Innen-Profil der Klammer keine axiale Druckkraft erzeugt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klammerverschluß der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dessen Schließen und Öffnen der ein Gewinde tra­ gende Zuganker nicht unter hoher Spannung steht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Spannvorrichtung als ein doppeltwir­ kender Hydraulikzylinder mit einer Kolbenstange ausgebildet ist, mit dem der Zuganker lösbar verbunden ist und daß das Zylinderrohr des Hydraulikzylinders sich an dem zweiten Klammerende abstützt. Die beim Öffnen und Schließen der Klam­ mer erforderlichen Kräfte werden von dem Hydraulikzylinder aufgebracht, ohne daß während dieses Vorgangs der Zuganker im Gewinde gedreht werden muß. Sowohl zum Öffnen als auch zum Schließen der Klammer wird die Hydraulik eingesetzt. Die gesamt Hubbewegung wird in einem Arbeitsgang mit dem Hydraulikzylinder durch­ geführt. Nach Beendigung des Spannvorgangs wird die Mutter von Hand auf dem Gewinde des Zugankers bis zum Anschlag gedreht. Nach dem Spannen des Klam­ merverschlusses kann die hydraulische Spannvorrichtung abgebaut werden, wenn die im Reaktorbereich auftretenden Temperaturen dies erfordern.

Bei der Befestigung der Kolbenstange mit dem Zuganker ist es besonders vorteil­ haft, wenn die Kolbenstange ein Hohlzylinder ist, in den der Zuganker eingeschraubt ist.

Zum Ausgleich der Drehbewegung der Klammerenden wird vorgeschlagen, daß das Zylinderrohr mit dem zweiten Klammerende über eine Druckplatte verbunden ist, die zum Ausgleich der Drehbewegung der Klammerenden beweglich an dem zweiten Klammerende anliegt.

Um beim Lösen des Klammerverschlusses das Abheben der Druckplatte von dem zweiten Klammerende zu verhindern, werden lösbare Verbindungselemente zwi­ schen der Druckplatte und dem zweiten Klammerende vorgeschlagen. In einer wei­ teren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Zuganker durch die Druckplatte geführt.

Zum Ausgleich der Drehbewegung der Klammerenden wird außerdem vorgeschla­ gen, daß der Zuganker beweglich an dem ersten Klammerende, insbesondere mit einem im ersten Klammerende drehbar angeordneten Bolzen befestigt ist.

Um nach dem Spannen des Klammerverschlusses das Anziehen der Mutter auf eine einfache Weise zu ermöglichen, ist das Zylinderrohr an der Druckplatte über eine rohrförmige Verlängerung befestigt, die eine das Drehen der Mutter ermöglichende Aussparung aufweist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht in schematischer Darstellung auf einen Klammerverschluß gemäß der Erfindung nach der Demontage der hydraulischen Spannvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht bzw. ein Längsschnitt durch die an den Klammerenden anlie­ gende hydraulische Spannvorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 3.

Der Klammerverschluß besteht nach Fig. 1 aus drei Segmenten 1, die über Drehge­ lenke 2 miteinander verbunden sind. Die Klammer wird von einem Zuganker 3 und einer Mutter 4 unter Spannung gehalten.

Die Klammersegmente 1 weisen nach Fig. 2 an ihrer Innenseite eine trapezförmige umlaufende Nut 5 auf, in die keilförmige Außenflansche 6 und 7 von Reaktordec­ kel 8 und Reaktorbehälter 9 eingreifen. Beim Zusammenziehen der Klammer wird daher der Reaktordeckel 8 auf den Reaktorbehälter 9 gepreßt.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Klammerverschlusses mit montierter hydraulischer Spannvorrichtung. Hier wie in den anderen Figuren be­ zeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile. Der Einfachheit halber sind der Re­ aktordeckel und der Reaktorbehälter nicht dargestellt.

Die Spannvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem doppeltwirkenden Zylin­ der, dessen Kolben also in beiden Richtungen hydraulisch bewegbar ist. In die hohle Kolbenstange 10 ist der Zuganker 3 geschraubt. Das Zylinderrohr 11 ist über eine rohrförmige Verlängerung 12 an eine Druckplatte 13 angeflanscht, die an der ge­ genüberliegenden Seite einen walzenförmigen Vorsprung 14 trägt. Dieser liegt an der Außenfläche des zweiten Klammerendes 15 an. Durch die Druckplatte 13 mit ihrem walzenförmigen Vorsprung 14 ist der Zuganker 3 geführt, wie auch aus Fig. 4 ersichtlich ist. Der Zuganker 3 verläuft weiter durch eine Bohrung 16 in dem zweiten Klammerende 15 und ist in einem mit einem Gewindesackloch versehenen drehba­ ren Bolzen 17 eingeschraubt. Der Bolzen 17 ist im ersten Klammerende 18 um seine Achse drehbar angeordnet, so daß die beim Spannen und Lösen der Klammer auf­ tretende Drehbewegung der Klammerenden 15, 18 ausgeglichen werden kann.

Beim Spannen des Klammerverschlusses wird wie folgt vorgegangen. Hydraulik­ flüssigkeit strömt in eine erste Zylinderklammer 19, so daß sich der Kolben 20 mit der Kolbenstange 10 und dem Zuganker 3 von den Klammerenden 15, 18 wegbe­ wegt und diese zusammengezogen werden. Die dabei auftretende Drehbewegung der Klammerenden 15, 18 wird zum einen durch eine Drehbewegung des Bol­ zens 17 um die eigene Längsachse und zum anderen durch eine Drehbewegung des walzenförmigen Vorsprungs 14 der Druckplatte 13 ausgeglichen. Wenn die er­ forderliche Spannung des Klammerverschlusses erreicht ist, wird die auf dem Ge­ winde des Zugankers 3 sitzende Mutter 4 in Richtung auf die Klammerenden 15, 18 geschraubt, bis sie an der Druckplatte 13 anliegt. Um diese von Hand durchzufüh­ rende Verschraubung vorzunehmen, ist eine Aussparung 21 in der rohrförmigen Verlängerung 12 des Zylinderrohrs 11 vorgesehen. Dann wird die hydraulische Spannvorrichtung demontiert.

Zum Lösen des Klammerverschlusses werden Haltelaschen 22 (Fig. 4) an dem wal­ zenförmigen Vorsprung 14 der Druckplatte 13 und dem zweiten Klammerende 15 angebracht, so daß die Druckplatte 13 lösbar an dem zweiten Klammerende 15 be­ festigt ist. Nach dem Lösen der Mutter 4 wird Druck auf die zweite Zylinderkam­ mer 23 gegeben, so daß sich das Zylinderrohr 11 und das mit diesem über die rohrförmige Verlängerung 12, die Druckplatte 13 und den walzenförmigen Vor­ sprung 14 verbundene zweite Klammerende 15 von dem ersten Klammerende 18 wegbewegt.

Bezugszeichenliste

1 Klammersegment
2 Drehgelenk
3 Zuganker
4 Mutter
5 Nut
6 Außenflansch
7 Außenflansch
8 Reaktordeckel
9 Reaktorbehälter
10 Kolbenstange
11 Zylinderrohr
12 rohrförmige Verlängerung
13 Druckplatte
14 walzenförmiger Vorsprung
15 zweites Klammerende
16 Bohrung
17 Bolzen
18 erstes Klammerende
19 erste Zylinderkammer
20 Kolben
21 Aussparung
22 Haltelasche
23 zweite Zylinderkammer

Claims (5)

1. Klammerverschluß eines Reaktordeckels (8) für Hochdruckreaktoren, bei dem der Reaktordeckel lösbar mit dem Reaktorbehälter mittels einer mehrteiligen ringförmigen Klammer verbunden ist und die Innenseite jedes Klammerteils ein trapezförmiges Profil aufweist, in das die keilförmigen Außenflansche des Reaktorbehälters und des Deckels eingreifen, mit einer hydraulischen Spann­ vorrichtung und einem Zuganker (3), der an einem ersten Ende (18) der mehr­ teiligen ringförmigen Klammer befestigt und durch das zweite Klammerende (15) geführt ist, wobei die Klammer nach dem Verschließen von einer auf dem Zuganker (3) angebrachten Mutter (4) unter Spannung gehalten wird,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Spannvorrichtung als doppeltwirkender Hydraulikzylinder mit einer Kolbenstange (10) ausgebildet ist, mit dem der Zuganker (3) lösbar verbunden ist und daß das Zylinderrohr (11) des Hydraulikzylinders sich an dem zweiten Klammerende (15) abstützt;
• - daß die Kolbenstange (10) ein Hohlzylinder ist, in den der Zuganker (3) ein­ geschraubt ist;
• - und daß das Zylinderrohr (11) mit dem zweiten Klammerende (15) über eine Druckplatte (13) verbunden ist, die zum Ausgleich der Drehbewegung der Klammerenden (15, 18) beweglich an dem zweiten Klammerende (15) anliegt.

2. Klammerverschluß nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch lösbare Verbindungselemente (22) zwischen der Druckplatte (13) und dem zweiten Klammerende (15).

3. Klammerverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker (3) durch die Druckplatte (13) geführt ist.

4. Klammerverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker (3) zum Ausgleich der Drehbewegung der Klammeren­ den (15, 18) beweglich an dem ersten Klammerende (18), insbesondere mit einem im ersten Klammerende (18) drehbar angeordneten Bolzen (17) befe­ stigt ist.

5. Klammerverschluß nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderrohr (11) an der Druckplatte (13) über eine rohrförmige Verlänge­ rung (12) befestigt ist, die eine das Drehen der Mutter (4) ermöglichende Aus­ sparung (21) aufweist.