Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft einen wassergekühlten Kondensator, bei welchem die Kondensatorrohre
aus Titan an ihren Enden in jeweils einen Rohrboden eingewalzt und/oder eingeschweisst
sind und bei welchem der Kondensatormantel und der Wasserkammermantel jeweils mit
einem aufgeschweissten Flansch versehen sind, zwischen denen die Rohrböden aus Titan
abgedichtet angeordnet und mit einer Verschraubung versehen sind, wobei der Kondensatormantel
aus Stahlblech an der Verbindungsstelle mit den Rohrböden mit einer Titan-Sprengplattierung
versehen ist, welche dampfraumseitig mit den Rohrböden wasserdicht verschweisst ist.
[0002] Derartige Kondensatoren, die am sogenannten kalten Ende von Kraftmaschinen angeordnet
sind und zum Zwecke haben, durch Erzeugung eines grösstmöglichen Vakuums beispielsweise
einer Dampfturbine ein grösseres Druck- und Wärmegefälle zu geben, sind bekannt. Sind
bei diesen Kondensatoren die Wasserkammern über Flansche mit den Rohrböden und der
Kondensatorschale verbunden, herrschen folgende Probleme vor:
- Die Bearbeitung der ausserordentlich grossen Flansche für die heutigen Grosskondensaoren
gestalten sich auf der Baustelle sehr aufwendig;
- es besteht grundsätzlich die Gefahr, dass durch die grossen Flansche Luft in den Dampfraum
des Kondensators eindringen kann;
- undichte Flansche können nachträglich nur sehr behelfsmässig und schwierig abgedichtet
werden.
[0003] Heute werden von Kraftwerksbetreibern extreme Dichtheiten gegen Kühlwassereinbruch
in Kondensatoren verlangt. Die zulässigen Leckraten sind kaum messbar, was dazu führt,
dass die bisher angewandte Technik des Einwalzens der Rohre ergänzt wird durch Einschweissen
der Rohre. Darüber hinaus gelangen heute extrem korrosionsbeständige Titanrohre zur
Anwendung.
Stand der Technik
[0004] Bei der genannten Flanschverbindung besteht nun die Möglichkeit, die Titanrohre auch
in Titan-Rohrböden einzuwalzen und/oder einzuschweissen. Dies ist insbesondere deshalb
naheliegend, weil sich Titan praktisch nur mit Titan verschweissen lässt. Zur Verschraubung
des Titanrohrbodens mit den Flanschen sowohl des Wasserkammermantels als auch des
Kondensatormantels müssen entsprechende Dichtungen vorgesehen werden. Zwischen Wasserkammermantel
und Rohrboden hat man deshalb die ohnehin benötigte Gummischicht des Schutzüberzuges
angeordnet, während zwischen Rohrboden und Flansch des Kondensatormantels eine Weichdichtung
eingelegt wurde. Nach längerer Betriebszeit kann eine derartige Lösung indessen sowohl
zu einem Kühlwasser- als auch zu einem Lufteinbruch in den Dampfraum führen, da die
Dichtungen wegen der unterschiedlichen Dehnungen zwischen Rohren und Kondensatorschale
sehr hoch beansprucht sind.
[0005] Aus der US-A-4,252,182 ist ein wassergekühlter Kondensator bekannt mit einem stählernen
Kondensatormantel, bei dem Titanrohre einen stählernen Rohrboden durchdringen und
in diesen eingewalzt sind und mit ihren Enden in einer speziellen, dem Rohrboden vorgelagerten
Titanplatte eingeschweisst sind. Durch diese Konfiguration wird die Problematik der
sonst üblichen Schweissverbindung Rohr/Rohrboden gelöst. Die Titanplatte selbst ist
mit der Wasserkammer direkt verschraubt und über Abstandsglieder mit dem Rohrboden
verschraubt. Letzterer ist ebenfalls mit dem Kondensatormantel verschraubt. Da somit
ein Stahlrohrboden mit einem Stahlkondensatormantel zu verbinden ist, sind materialtechnisch
keine Schwierigkeiten vorhanden, wenn auch im dargestellten Fall infolge der blossen
Verschraubung eventuell mit Lufteinbrüchen in den Dampfraum des Kondensators zu rechnen
ist.
[0006] Desweiteren ist aus der US-A-4,562,887 eine Flanschverbindung der eingangs genannten
Art bekannt, bei welcher die Stirnseite des mit dem Rohrboden zu verschraubenden Flansches
mit einer Sprengplattierung versehen ist. Nach der Montage der Rohrböden mit dem Kondensatormantel
wird diese Sprengplattierung mit den Rohrböden verschweisst. Zwar wird bei dieser
Lösung die Sprengplattierung ausschliesslich auf Druck beansprucht und kann sich somit
nicht vom Flansch ablösen. Indes könnte die Schweissnaht aus irgendeinem Grund beschädigt
werden, worauf die Möglichkeit von Lufteinbrüchen und insbesondere von Kühlwassereinbrüchen
über undichte Schutzüberzüge und die Schraubenlöcher bestünde.
Darstellung der Erfindung
[0007] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einem Kondensator der eingangs
genannten Art eine kontrollierbare Verbindung des Titan-Rohrbodens mit dem Stahlblech
des Flansches/Kondensatormantels zu schaffen.
[0008] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass dass die Sprengplattierung
am dampfraumseitigen Teil des Flansches angebracht ist und dass die Flanschverschraubung
ausserhalb der Dichtfläche zwischen Flansch und Rohrboden angeordnet ist.
[0009] Der Vorteil der Erfindung ist neben der Tatsache, dass die kritische Stelle bei Flanschkonstruktionen
nunmehr mit einer absolut dichten Schweissverbindung versehen ist, insbesondere darin
zu sehen, dass selbst im Falle einer undichten Schweissnaht zwischen Sprengplattierung
und Rohrboden die Dichtfläche von aussen zu Reparaturzwecken zugänglich ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
[0010] In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Die einzige Figur zeigt einen Teillängsschnitt einer Flanschverbindung von Wasserkammer,
Rohrboden und Kondensatorschale.
[0011] Erfindungsunwesentliche Elemente wie beispielsweise die Ausgestaltung der Wasserkammer
und der Rohreintritte sind nicht dargestellt, obschon die korrosive Wirkung des Kühlwassers
eine Randbedingung hinsichtlich deren Konstruktion ist. Auch die eigentliche Rohrbefestigung
sowie die bündelförmige Konfiguration der Rohre im Dampfraum sind nicht dargestellt,
da sich nichts zum besseren Verständnis der Erfindung beitragen. Ferner sei festgehalten,
dass die eigentliche Geometrie des Kondensators, seine Grösse und seine Aufstellungsart
im vorliegenden Zusammenhang nicht von Bedeutung sind und dass auch die Form der Rohrböden,
ob rund oder mehreckig, die Wirkungsweise der Erfindung nicht beeinflusst. All dies
führt dazu, dass die Erläuterung der Erfindung anhand einer einfachen Prinzipskizze
einer Wasserkammer erfolgen kann.
Weg zur Ausführung der Erfindung
[0012] Bei der Kondensatorausbildung bestehen sowohl der Kondensatormantel 1 als auch die
Wasserkammerwand 2 aus einfachem C-Stahl. Sie sind jeweils mit einem aufgeschweissten
Flansch 1' resp. 2' versehen, zwischen denen der Titan-Rohrboden mittels der Verschraubung
10 fest verschraubt wird. Insbesondere wenn Meerwasser als Kühlmittel verwendet wird,
ist auf der Wasserseite die Wand 2 vollständig mit einem Schutzüberzug 3 versehen,
welcher in der Regel eine Gummischicht ist, jedoch auch ein glasfaserverstärkter Epoxydharzanstrich
sein kann. Auf der Wasserseite wird der Schutzüberzug 3 mit in den Flansch 2' einbezogen.
[0013] Der Rohrboden 4 besteht aus reinem Titan. Es ist mit einer Vielzahl von Titanrohren
5 bestückt, die entweder mit ihren Enden eingewalzt, eingeschweisst oder beides sein
können. Durch diese Rohre, welche die eigentliche Kühlfläche bilden und die den Dampfraum
6 in ihrer ganzen Länge durchdringen und dabei in nicht gezeigten Stützplatten abgestützt
sind, wird das frische Kühlwasser von der ersten Wasserkammer 7 in die nicht dargestellte
zweite, gegenüberliegende Wasserkammer gefördert. Im Dampfraum 6 sind die Rohre vom
zu kondensierenden Dampf im Querstrom umströmt.
[0014] Am Flansch 1' ist an der dem Dampfraum 6 zugekehrten Seite sprengplattiertes Titan
8 angeordnet. Es handelt sich beim Sprengplattieren oder auch Sprengschweissen um
ein Verfahren, mit dem Metallkombination hergestellt werden können, die durch Schmelzschweissen
nicht möglich sind. Über den zu beschichtenden Flansch 1' wird mit geringem Abstand
das Titanblech gelegt. Der auf dem Titanblech verteilte Sprengstoff wird auf einer
Seite gezündet, worauf die Detonationszone mit grosser Geschwindigkeit über das Titan
hinwegläuft und dieses auf den Flansch beschleunigt. Dabei entstehen sehr hohe Drücke
in der Kollisionszone, die zu fliessenden Metallgrenzschichten und somit zu einer
grossflächigen Schweissung führen.
[0015] Die Plattierung 8 wird im Anschluss an die Montage der Rohrböden mit dem Kondensatormantel
mit einer Schweissnaht 9 vollständig abgedichtet. Der Dampfraum 6 ist damit gegen
Lufteinbrüche gesichert. Aber auch im Fall einer undichten Schweissnaht 9 sind gegen
das bisher mögliche Eindringen von Kühlwasser - welches infolge eines undichten Schutzüberzuges
3 aus der Wasserkammer 7 heraustreten könnte und über die Löcher 11 und eine undichte
Schweissnaht 9 in den Dampfraum 6 eindringen könnte - Vorkehrungen getroffen. Diese
Vorkehrungen sind in der Formwahl der Flansche 1' und 2' zu sehen. Diese sind derart
konzipiert, dass die Verschraubungen 10 und damit die Durchgangslöcher 11 im Rohrboden
4 sich ausserhalb der eigentlichen Dichtfläche zwischen Flansch 1' und Rohrboden 4
befinden. Es wird somit deutlich, dass die in der Zeichnung mit X bezeichnete Dichtstelle
zwischen Rohrboden 4 und Flansch 1' einer Inspektion ohne weiteres zugänglich ist,
und zwar unabhängig davon, ob es sich beim Flansch 1' um einen Ringflansch (im Falle
von Rundkondensatoren) oder um flache Flansche (im Falle von Rechteckkondensatoren)
handelt. Wird anlässlich einer solchen Kontrolle festgestellt, dass die Schweissnaht
9 tatsächlich undicht ist, und es dadurch zu Lufteinbrüchen in den Dampfraum kommt,
so kann die mit X bezeichnete Stelle auf einfachste Weise auf der erforderlichen Länge
oder gänzlich mit beispielsweise flüssigem Silikonkautschuk abgedichtet werden.
1. Wassergekühlter Kondensator, bei welchem die Kondensatorrohre (5) aus Titan an ihren
Enden in jeweils einen Rohrboden (4) eingewalzt und/oder eingeschweisst sind und bei
welchem der Kondensatormantel (1) und der Wasserkammermantel (2) jeweils mit einem
aufgeschweissten Flansch (1', 2') versehen sind, zwischen denen die Rohrböden (4)
aus Titan abgedichtet angeordnet und mit einer Verschraubung (10) versehen sind, wobei
der Kondensatormantel aus Stahlblech an der Verbindungsstelle mit den Rohrböden mit
einer Titan-Sprengplattierung (8) versehen ist, welche dampfraumseitig mit den Rohrböden
wasserdicht verschweisst ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sprengplattierung (8) am dampfraumseitigen Teil des Flansches (1') angebracht
ist und dass die Flanschverschraubung (10) ausserhalb der Dichtfläche zwischen Flansch
(1') und Rohrboden (4) angeordnet ist.
1. Condenseur refroidi à l'eau dont les tubes (5) en titane sont sertis et/ou soudés,
à chacune de leurs extrémités, dans une plaque tubulaire (4) respective et dans lequel
la calandre (1) du condenseur et la paroi (2) de la chambre à eau sont respectivement
pourvues de brides (1', 2') soudées, entre lesquelles les plaques tubulaires (4) en
titane sont agencées de manière étanche et sont dotées d'un assemblage boulonné (10),
la calandre du condenseur en tôle d'acier étant pourvue, aux points de jonction aux
plaques tubulaires, d'un revêtement de titane plaqué par explosion (8) qui est soudé
de manière étanche à l'eau aux plaques tubulaires du côté espace de vapeur, caractérisé
en ce que le placage par explosion (8) est appliqué sur la partie de la bride (1')
située du côté espace de vapeur, et l'assemblage boulonné (10) à brides est agencé
à l'extérieur de la surface d'étanchéité entre la bride (1') et la plaque tubulaire
(4).