Reparatureinlage und Verfahren zu deren Einsatz in ein Wärmetauscherrohr

Abstract

 Um ein defektes Wärmetauscherrohr (3) schnell und einfach zu re­parieren, ist eine mechanisch verspannbare Reparatureinlage (1) vorgesehen. Die Reparatureinlage (1) besteht aus einer Hülse (5), durch die ein rohrförmiger Grundkörper (7) hindurchragt, der mit einem Kopfteil (9) an der Hülse (5) abgestützt ist und an dem anderen Ende mit einem Gewinde (11) und einer Mutter (13) zum Verspannen der Reparatureinlage (1) im Wärmetauscherrohr (2) versehen ist. Zwischen der Hülse (5) und dem Kopfteil (9) und zwischen der Hülse (5) und der Mutter (13) ist jeweils zu­mindest ein Stülpring (15) angeordnet. Durch Festziehen der Mutter (13) verspannen sich die Stülpringe (15) und dichten die Reparatureinlage (1) gegen das Wärmetauscherrohr (3) ab. Mit dieser Reparatureinlage (1) ist eine schnelle Reparatur eines Wärmetauscherrohres (3) möglich, wodurch die Strahlenbelastung des Bedienpersonals niedrig gehalten wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Reparatureinlage für ein Wärmetauscherrohr mit einer Hülse, durch die ein rohrförmiger Grundkörper beidseitig hindurchragt, wobei der Grundkörper am Ende mit seinem Kopfteil an der Hülse abgestützt ist und am anderen Ende mit einem Gewinde und einer Mutter zum Verspannen im Wärmetauscherrohr versehen ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Einsetzen einer derartigen Reparatur­einlage in ein Wärmetauscherrohr.

[0002] Aus der EP-A-0 120 277 ist eine dreiteilige Reparaturanordnung für Wärmetauscherrohre bekannt, die aus einer zylindrischen Hül­se mit nach innen gefasten Stirnflächen, und aus einem rohrför­migen Grundkörper besteht, der durch den zylindrischen Körper hindurchgeführt ist, der an einem Ende ein Kopfteil trägt und der an dem anderen Ende mit einem Gewinde versehen ist. Über das mit dem Gewinde versehene Ende des Grundkörpers ist ein Spann­ring gestülpt, der mit einem Bund am Rohrboden anliegt und mit seiner gegenüberliegenden Stirnfläche an den schrägen Stirn­flächen der zylindrischen Hülse in Eingriff gebracht ist. Nach Einsetzen der Reparaturanordnung in das Wärmetauscherrohr wird durch Anziehen einer auf dem Gewinde befindlichen Mutter die zylindrische Hülse gestaucht und im Bereich ihrerr beiden Stirn­flächen dicht mit dem zu reparierenden Rohr in Eingriff gepreßt. Diese Ausführung ist nur für den Bodenbereich einsetzbar. Die drei Teile der Reparaturanordnung sind in ihrer Herstellung sehr aufwendig. Darüber hinaus kann die Reparaturanordnung nicht mehrmals benutzt werden, da durch das Stauchen eine Verformung der zylindrischen Hülse eintritt.

[0003] Auch ist es beispielsweise aus der EP-A-O 181 250 bekannt, in ein Wärmetauscherrohr eine rohrförmige Einlage einzusetzen. Die­se Einlage wird zunächst durch Aufweiten mittels Walzen im Wär­metauscherrohr gehaltert und dann zusätzlich festgelötet. Ein ähnliches Verfahren ist aus der EP-A-0 047 407 bekannt, bei dem die Einlage jedoch mittels Druck aufgeweitet und anschließend festgeschweißt wird. Diese Einlagen sind nur sehr schwierig aus dem Wärmetauscherrohr wieder zu entfernen.

[0004] Aus der DE-A-32 12 223 ist es bekannt, ein schadhaftes Wärme­tauscherrohr nicht mittels einer Reparatureinlage zu reparieren, sondern mit einem Rohrstopfen zu verschließen. Dadurch wird das Wärmetauscherrohr außer Betrieb gesetzt. Der Rohrstopfen ist an seinem Umfang mit Stülpringen versehen. Er muß im Betrieb unter Umständen sehr hohen Drücken standhalten. Um den an den Stülp­ringen auftretenden Kräften standzuhalten, müssen die Stülpringe sehr stark bemessen und mit einem großen Ausstellwinkel ver­sehen sein.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend ge­nannten Nachteile zu beseitigen und eine Reparatureinlage an­zugeben, die einfach in der Herstellung und sicher in der Wir­kungsweise ist. Für das Einsetzten der Reparatureinlage soll weiter ein geeignetes Verfahren angegeben werden.

[0006] Erfindungsgemäß wird die erstgenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß an dem einen Ende zwischen der Hülse und dem Kopfteil sowie an dem anderen Ende zwischen der Hülse und der Mutter jeweils auf dem Grundkörper mindestens ein Stülpring angeordnet ist, der - ausgehend von seiner entspannten, kegeligen Form - durch Relativbewegung zwischen dem Grundkörper und der Hülse in eine abgeflachte Form überführbar und in einem Durchmesser vergrößer­bar ist.

[0007] Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ergibt sich eine besonders einfache Ausführung der Reparatureinlage, die aus nur wenigen, in einfacher Weise herstellbaren Einzelteilen besteht und mehr­fach verwendbar ist.

[0008] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0009] Zum Einsetzen der Reparatureinlage in ein Wärmetauscherrohr ist erfindungsgemäß ein Verfahren vorgesehen, bei dem die Reparatur­einlage in das Wärmetauscherrohr eingeführt wird, wonach mittels eines Werkzeuges die Mutter angezogen wird, so daß der Stülpring sich axial vergrößert, wodurch zwischen dem Grundkörper und dem Wärmetauerrohr eine kraftschlüssige, weitgehend flüssigkeitsdich­tende Verbindung hergesetellt wird.

[0010] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

FIG 1 einen Längsschnitt durch eine in ein Wärmetauscherrohr eingeführte Reparatureinlage im entspannten Zustand;

FIG 2 die Reparatureinlage gemäß FIG 1 im gespannten Zustand; und

FIG 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Reparatureinlage mit doppelt ausgeführten Stülpringen im gespannten Zustand.

[0011] FIG 1 zeigt eine einsetzbare Reparturauskleidung oder Reparatur­einlage 1, die in ein defektes Wärmetauscherrohr 3 eingeführt ist. Das Wärmetauscherrohr 2 hat eine schadhafte Stelle 4, die abgedichtet oder geschützt werden soll. Die Reparatureinlage 1 weist eine zylindrische Hülse 5 auf, durch die ein rohrförmiger Grundkörper 7 hindurchragt. Der Grundkörper ist mit seinem ver­dickten Kopfteil 9 an dem einem Ende der Hülse 5 indirekt ab­gestützt. Er ist an seinem anderen Ende mit einem Gewinde 11 und einer Mutter 13 zum Verspannen der Reparatureinlage 1 im Wärmetauscherrohr 3 versehen. Jeweils zwischen der Hülse 5 und dem Kopfteil 9 und zwischen der Hülse 5 und der Mutter 13 ist mindestens ein tellerartiger Spann- oder Stülpring 15 angeord­ net, der insbesondere aus Metall wie z. B Federstahl gefertigt ist. Diese Stülpringe 15 weisen im Schnitt eine kegelstumpfför­mige (konische) Form auf. Durch Zusammendrücken in Axialrichtung können die Stülpringe 15 in ihrem Durchmesser vergrößert werden. Dieses Zusammendrücken geschieht bei der vorliegenden Reparatur­einlage 1 durch Festdrehen der Mutter 13. Die Mutter 13 kann beispielsweise, wie dargestellt, als Sechskantmutter ausgeführt sein. Das Festdrehen geschieht dann mit einem Ringschlüssel-Werk­zeug. Auch sind andere Ausgestaltungen, beispielsweise als ge­schlitzte oder mit Bohrungen oder Aussparungen versehene Mutter, möglich. Mit einem geeigneten Werkzeug kann auch in diesem Fall das Festdrehen von außerhalb des Endes des Rohres 3 vorgenommen werden.

[0012] Es ist von Vorteil, wenn der Kopfteil 9 als Flansch mit ring­förmiger Abstützfläche 10 ausgebildet ist. Dadurch können große Verspannkräfte mit der Reparatureinlage 1 erzielt werden. Auch ist es von Vorteil, mehrere Stülpringe 15, 15a, 15b, an jedem Ende der Hülse 5 vorzusehen, die durch Abstandsringe 17 vonein­ander getrennt sind. Vorliegend sind z. B. an jedem Ende drei Stülpringe 15, 15a, 15b, vorgesehen. Auf diese Weise wird durch die Reparatureinlage 1 pro Stülpring 15, 15a, 15b auf das Wär­metauscherrohr 3 bei gleicher Verspannung eine geringere Kraft ausgeübt als im Fall mit nur einem Stülpring 15. Außerdem wird der Wärmeübergang vom durchfließenden Medium 18 auf das Wärme­tauscherrohr 3 verbessert. Endseitig kann jeweils noch ein Ab­stützring 19 vorgesehen sein.

[0013] Vorteilhafterweise sind endseitig jeweils zwei elastisch verform­bare Stülpringe 15a, 15b vorgesehen, die in ihrer entspannten kegeligen Form um 180° gegeneinander versetzt sind (vergl. auch FIG 3). Dadurch kann beim Verspannen der Reparatureinlage 1 eine axiale Verschiebung der Reparatureinlage 1 im Wärmetauscherrohr 3 verhindert werden.

[0014] Die Reparatureinlage 1 ist so bemessen, daß einerseits die Hülse 5 und die Abstandsringe 17 beim Verspannen nicht verformt werden und daß andererseits der Grundkörper 7 in seinem Innen­durchmesser möglichst groß ist, damit der Durchfluß des Mediums 18 möglichst wenig behindert wird.

[0015] FIG 2 zeigt die Reparatureinlage 1 im gespannten Zustand. Durch Anziehen der Mutter 13 sind die Stülpringe 15, 15a, 15b nunmehr zusammengedrückt. Letztere weisen nun eine abgeflachte Form auf und sind in ihrem Durchmesser vergrößert. Dadurch ist die Repa­ratureinlage 1 kraftschlüssig mit dem Wärmetauscherrohr 3 ver­bunden. Durch die Anlagefläche der Stülpringe 15, 15a, 15b wird auch eine große Dichtfähigkeit oder Abdichtung erzielt. Dies ist besonders wichtig, wenn das Wärmetauscherrohr 3 an der Stelle 4 bereits undicht ist.

[0016] Vorteilhafterweise sind bei der Reparatureinlage gemäß FIG 3 am einen Ende am Kopfteil 9 zwei Stülpringe 15c direkt nebeneinan­der angeordnet. Die Reparatureinlage 1 weist hierdurch eine be­sonders gute Dichtfähigkeit auf. Durch diese Doppelanordnung können die Stülpringe 15c besonders dünn und mit einem großen Innendurchmesser ausgeführt werden, was eine Vergrößerung des Innendurchmessers der Reparatureinlage 1 erlaubt.

[0017] Am anderen Ende der Reparatureinlage 1 sind gemäß FIG 3 zwei Stülpringe 15a, 15b in ihrer entspannten kegeligen Form gegen­einander um 180° versetzt angeordnet. Sie sind dabei ausein­ander liegend zwischen der Hülse 5 und dem Abstandsring 17 an­geordnet. Beim Verspannen einer solchen Anordnung wird eine Aufhebung von axialen Kräften zwischen der Reparatureinlage 1 und dem Wärmetauscherrohr 3 sowie eine besonders gleichmäßige Kräfteverteilung erzielt. Darüber hinaus können Abstandsringe eingespart werden.

[0018] Eine solche Ausführung von Stülpringen 15a, 15b, die auch im Schnitt als V-förmig bezeichnet werden können, kann mit ein­fachen Mitteln auch dadurch erzielt werden, daß nur ein einziger Stülpring 15e verwendet wird, der nach Art von zwei entgegenge­setzt aneinander angeordneten kegeligen Stülpringen ausgebildet ist. Dies ist vorteilhaft, wenn besonders hohe Haltekräfte im Wärmetauscherrohr 3 erzielt werden sollen.

[0019] Bei diesen V-förmigen Anordnungen kann die V-Form des Stülp­ringes 15e oder der Stülpringe 15a, 15b, wahlweise nach außen oder innen zeigen. Es können auch Anordnungen der Stülpringe 15, 15a, 15b, 15c, 15e vorgesehen werden, die über die hier aufgezeigten Darstellungen hinausgehen.

[0020] Um eine Drehung der Reparatureinlage 1 um die Längsachse während des Verspannens im Wärmetauscherrohr 3 zu verhindern, ist es günstig, am Grundkörper 7 Mittel zum kraftschlüssigen Verbinden, zum Einstecken oder Festhalten eines Werkzeuges anzuordnen. Die­se Mittel können beispielsweise als Imbus 21 (siehe FIG 3) aus­geführt sein. In dieser Ausführung ist die Mutter 13, wie be­reits oben erwähnt, mit einem Schlitz 24 versehen, der den Ein­griff eines geeigneten Werkzeuges zum Festdrehen oder Lösen der Mutter 13 zuläßt. Es sind jedoch auch andere Ausführungen der Mittel, beispielsweise als Innengewinde 23, wie in FIG 1 und 2 dargestellt, möglich. Wie FIG 2 zeigt, kann die Mutter 13 auch mit Bohrungen 25 versehen sein, die den Eingriff eines dornar­tigen Werkzeuges erlauben. Die Mittel können, wie dargestellt wahlweise kopf- und/oder endseitig - auch in verschiedener Aus­führung - vorgesehen werden.

[0021] Die vorliegende Reparatureinlage 1 ist einfach herstellbar. Sie ist weiter preiswert herzustellen. Sie ermöglicht eine Verkür­zung der Montagezeiten, was wiederum eine verminderte Strahlen­belastung des Personals zur Folge hat, wenn strahlungsbelastete Wärmetauscherrohre 3 eines Kernkraftreaktors repariert werden sollen. Da bei der vorliegenden Reparatureinlage 1 keine Wärme durch Schweißen oder Löten in den Werkstoff der Reparatureinlage 1 oder des Wärmetauscherrohres 3 eingebracht wird, ergibt sich dem gegenüber eine geringe Korrosionsanfälligkeit. Darüber hin­aus ist die Reparatureinlage 1 herausnehmbar und mehrmals ein­setzbar. Eine besondere Reinigung des Wärmetauscherrohres 3 vor dem Einsetzen der Reparatureinlage 1 ist nicht erforderlich.

[0022] Bei einer Anwendung der Reparatureinlage 1 im bodennahen Bereich eines Wärmetauschers ist auch eine Kombination von Verspann- und Schweiß- oder Löttechnik denkbar. Dazu kann die Reparatur­einlage 1 im oberen, nicht zugänglichen Bereich des Wärmetau­scherrohres 3 verspannt werden und am unteren Ende mittels eines Schweiß- oder Lötverfahrens befestigt werden.

Ansprüche

1. Reparatureinlage (1) für ein Wärmetauscherrohr (3) mit einer Hülse (5), durch die ein rohrförmiger Grundkörper (7) beidseitig hindurchragt, wobei der Grundkörper (7) an einem Ende mit seinem Kopfteil (9) an der Hülse (5) abgestützt ist und am anderen Ende mit einem Gewinde (11) und einer Mutter (13) zum Verspannen im Wärmetauscherrohr (2) versehen ist, dadurch gekenn­zeichnet, daß an dem einen Ende zwischen der Hülse (5) und dem Kopfteil (9) sowie an dem anderen Ende zwischen der Hülse (5) und der Mutter (13) jeweils auf dem Grundkörper (7) mindestens ein Stülpring (15, 15a, 15b, 15e) angeordnet ist, der - ausgehend von seiner entspannten, kegeligen Form - durch Relativbewegung zwischen dem Grundkörper (7) und der Hülse (5) in eine abgeflachte Form überführbar und in seinem Durchmesser vergrößerbar ist.

2. Reparatureinlage nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Kopfteil (9) als Flansch ausgebildet ist.

3. Reparatureinlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einem Ende mehrere Stülpringe (15, 15a, 15b, 15e) vorgesehen sind, die durch Abstandsringe (17) voneinander getrennt sind.

4. Reparatureinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, daß zumindest an einem Ende mehrere Stülpringe (15c) direkt nebeneinander angeordnet sind.

5. Reparatureinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß zwei Stülpringe (15a, 15b) in ihrer entspannten kegeligen Form um 180° gegen­einander versetzt sind.

6. Reparatureinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß der Stülpring (15e) nach Art von zwei entgegengesetzt aneinander angeordneten kegeligen Stülpringen ausgebildet ist.

7. Reparatureinalge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­durch gekennzeichnet, daß am Grundkörper (7) Mittel (23) zum kraftschlüssigen Eingriff eines Werkzeuges angeordnet sind.

8. Reparatureinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­durch gekennzeichnet, daß an der Mutter (13) Mittel (25) zum Einsetzen eines Werkzeugs vorgesehen sind.

9. Verfahren zum Reparieren eines Wärmetauscherrohres (3) mittels einer Reparatureinlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reparatureinlage (1) in das Wärmetauscherrohr (3) eingeführt wird, und daß mittels eines Werkzeugs die Mutter (13) angezogen wird, so daß der Stülpring (15, 15a, 15b, 15c, 15e) sich axial vergrößert, wodurch zwischen dem Grundkörper (5) und dem Wärme­tauscherrohr (3) eine kraftschlüssige, weitgehend flüssigkeits­dichtende Verbindung hergestellt wird.

Zeichnung