Die Erfindung befaßt sich mit der Inspektion und/oder Reparatur von Rohren eines Wärmetauschers und ist anwendbar zur fernbedienbaren Positionierung einer Rohrsonde.
Wärmetauscherrohre, die innerhalb eines Kessels eines Wärmetauschers für Kernkraftwerke angeordnet sind, müssen in vorgegebenen Zeitabständen überprüft werden, um Aufschluß über eventuelle Beschädigungen oder Ablagerungen zu erlangen. Hierzu werden meist Wirbelstromsonden von einer Kammer des Wärmetauschers aus, in welche über eine Rohrplatte die Enden der Wärmetauscherrohre münden, eingeführt. Zum Positionieren der Sonden werden Einrichtungen verwendet, die in der Kammer des Wärmetauschers angeordnet sind.
Aus der DE-A1 34 30 384 ist eine Vorrichtung zum Reinigen (Elektropolieren) der Innenfläche von Wärmetauscherrohren bekannt, bei der eine in ein Wärmetauscherrohr einschiebbare und über ein Zugorgan wieder herausziehbare Sonde in Form einer Elektrode vorgesehen ist. Zur fernbedienbaren Positionierung der Rohrsonde in den Mündungen der Wärmetauscherrohre dienen zwei Manipulatoren, von denen jeder mit in Wärmetauscherrohren verankerbaren Spreizdornen und einem Adaptern mit einem Schlauchanschluß für die Rohrsonde versehen ist. Jeder Schlauchanschluß ist über eine Dichtung an die Mündung eines Wärmetauscherrohres andrückbar. Über eine Fernsteuerung des Manipulators können die Adapter so zu den einzelnen gewünschten Wärmetauscherrohren positioniert werden, daß die Schlauchanschlüsse genau fluchtend zu den Mündungen eines gewünschten Wärmetauscherrohres angepreßt werden und die als Elektrode ausgebildete Sonde über den Schlauch von einer Stelle außerhalb des Wärmetauschers ferngesteuert eingeführt werden kann. Die Sonde braucht also nicht in die einzelnen Wärmetauscherrohre vor Ort eingefädelt zu werden, so daß es nicht erforderlich ist, daß sich hierzu Bedienungspersonal in dem strahlenbelasteten Raum aufhält.
Aus der DE-A-25 52 341, die den nächstliegenden stand der Technik gemäß dem Oberbegriff von Hauptanspruch 1 darstellt, ist eine Vorrichtung zum Positionieren, einer Rohrsonde mittels eines Manipulators bekannt, der in Wärmetauscherrohren verankerbare Spreizdorne aufweist. Der Manipulator besteht im wesentlichen aus zwei relativ zueinander beweglichen, aneinander gleitenden Teilen, von denen jeder Teil seine eigenen Spreizdorne aufweist, die zur Arretierung des gesamten Manipulators am Rohrfeld dienen. Dabei bewegt sich der eine Teil bei gelösten Spreizdornen fort und nachdem nach Ausführung des Schrittes seine Spreizdorne wieder verriegelt sind, kann der andere Teil des Manipulators einen Schritt ausführen. Dieser Manipulator hat neben der Fortbewegungssteuerung für das Schreitwerk auch eine Ortssteuerung für die beiden beweglichen Teile, von denen jeder zwei oder drei Mundstücke für elastische Führungsrohre der Rohrsonde trägt, wobei der Manipulator in einer vorgegebenen Richtung um eine Rohrteilung verschoben werden kann, so daß jeweils das eine oder andere Führungsrohr mit einem gewünschten Wärmetauscherrohr zur Deckung gelangt. Die Führungsrohre sind mit den anderen Verbindungsleitungen zu einem elastischen Bündel zusammengefaßt und durch ein Mannloch zu Versorgungsgeräten nach außen geführt, wo auch die Rohrsonde wahlweise in eines der Führungsrohre eingeschoben wird.
Bei diesen bekannten Einrichtungen zur fernbedienbaren Inspektion und/oder Reparatur von Wärmetauscherrohren erfordert es eine geraume Zeit, um die Sonde von einem Leitschlauch in den anderen umzusetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, die eine Vereinfachung der Handhabung und Steuerung der Sonde ermöglicht und es gestattet, die Zeit, die erforderlich ist, um eine Sonde von einem Rohr auf das nächste umzusetzen, zu verkürzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Auf diese Weise braucht der Manipulator für die Prüfung oder Reparatur einer größeren Anzahl von Wärmetauscherrohren nur einmal positioniert zu werden, wobei es nicht erforderlich ist, daß zum Überstreichen mehrerer Rohrmündungen eine Bewegung von gewichtigen Teilen des Manipulators vorgenommen wird. Dadurch kann Energie eingespart und die Zeit für die Zentrierung des Manipulators bzw. für das wiederholte Ausrichten eines Mundstückes für die Rohrsonde verkürzt werden. Für den schrittweisen Antrieb der Drehscheibe ist nur eine kleine Antriebsleistung erforderlich. Ferner kann der Prüfplan unabhängig von den unterschiedlichen Positionierbereichen der Mundstücke in gewünschter Weise gestaltet werden.
Es ist vorteilhaft, den Adapter in unmittelbarer Nähe des Manipulators anzuordnen. Dadurch braucht nur ein einziges Leitrohr von der Kammer nach außen geführt zu werden, so daß sich das Gewicht des Schleppkabels des Manipulators erheblich verringert.
Die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Die in FIG 1 dargestellte Einrichtung zum Positionieren einer Rohrsonde wird - wie FIG 4 zeigt - zur Inspektion oder Reparatur der Rohre eines Wärmetauschers eingesetzt. Der Wärmetauscher für ein Kernkraftwerk hat eine Kesselwandung 1 mit eingeschweißtem Rohrboden 2 und einem Bodenkalotten-Wandteil 1a für die beiden Primärkammerhälften I, II. In den Rohrboden 2 münden die Enden 3a eines Bündels von Wärmetauscherrohren 3, von denen nur einige gezeichnet und andere gestrichelt angedeutet sind. Das Primärmedium gelangt über eine nicht dargestellte Primärkreisrohrleitung durch einen nicht ersichtlichen Einlaßstutzen in die Primärkammerhälfte I, welche von der Primärkammerhälfte II durch eine Trennwand 4 abgetrennt ist. Es tritt über die Mündungen 3a in die Wärmetauscherrohre 3 ein, gibt seine Wärme an das in der Sekundärkammer enthaltene, zu erwärmende Sekundärmedium ab, strömt über beispielsweise U-Rohrbögen zu den zweiten Rohrmündungen 3a in die Primärkammerhälfte II und verläßt diese über nicht gezeichnete Auslaßstutzen.
Die Wärmetauscherrohre 3 werden einer wiederholten Überprüfung auf Fehlerstellen (z.B. Anrisse) unterzogen. Dies geschieht mit einer in die Rohre 3 einfahrbaren Rohrsonde 5 (FIG 1), die z.B. als Wirbelstrom-Meßsonde ausgebildet ist. Anstelle einer Wirbelstrom-Meßsonde kann auch ein Reinigungswerkzeug zur Rohrreinigung von innen oder ein Reparaturwerkzeug verwendet werden, durch welches Stopfen zur Abdichtung von Rissen eingebracht werden können.
Die Rohrsonde 5 ist an einen flexiblen Versorgungsschlauch 6 angeschlossen, welcher zugleich als Schubschlauch für die Rohrsonde dient. Sie ist mittels des Versorgungsschlauches 6 innerhalb eines flexiblen Führungsschlauches 7 bewegbar geführt. Der Versorgungsschlauch 6 hat einen kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Führungsschlauches 7. Der Führungsschlauch 7 endet in einem Adapter 8, welcher von dem Manipulator 9 getragen ist (FIG 4). Der Versorgungsschlauch 6 besitzt an seinem dem Wärmetauscher abgekehrten Ende eine Vorschubeinrichtung 10, der ein Steuerpult 11 zugeordnet ist. Auf diesem sind die für die Untersuchung und/oder Reparatur des Wärmetauschers vorgesehenen Meßgeräte bzw. Steuerorgane angebracht.
Vom Steuerpult 11 führen Versorgungs- und Steuerkabel 12 zu dem Antrieb der Vorschubeinrichtung 10 und zu den Antrieben des Manipulators 9 in die Primärkammerhälfte I des Wärmetauschers.
Der Manipulator 9 hat - wie aus FIG 1 zu ersehen ist - einen Tragkörper 16, der mittels zweier Spreizdorne 14, 15 (FIG 4) in Rohrmündungen 3a arretierbar ist. An dem Tragkörper 16 ist ein geradlinig verfahrbarer weiterer Tragkörper 13 mit zwei weiteren Spreizdornen gelagert. Während der Tragkörper 16 über die Spreizdorne 14, 15 arretiert ist, kann der andere Tragkörper 13 einen Schritt ausführen. Sind nach Ausführung des Schrittes die weiteren Spreizdorne an den Rohrmündungen verriegelt, so führt der Tragkörper 16 einen Schritt aus. Auf diese Weise ist jede gewünschte Rohrmündung 3a des Rohrfeldes mit an dem Manipulator angeordneten Mundstücken 17 erreichbar.
Die Mundstücke 17 sind an dem Manipulator 9 angeordnet und jeweils mit einem Rohrstutzen verbunden. Die einen Enden der Rohrstutzen 18a, 18b, 18c, 18d sind koaxial an die Mündung 3a der Rohre des Wärmetauschers ansetzbar. Die anderen Enden der Leitschläuche 18a bis 18d münden kreisförmig gebündelt (FIG 2) in je eine Öffnung einer feststehenden Verteilerplatte 19, an der eine parallele Drehscheibe 20 mit dem in sie eingeführten Führungsschlauch 7 für die Rohrsonde 5 gelagert ist (FIG 3). Diese Lagerung ist zentrisch zu den Öffnungen in der Verteilerplatte 19 derart vorgenommen, daß durch schrittweises Drehen der Drehscheibe 20 die Achse des in die Drehscheibe eingeführten Führungsschlauch 7 wahlweise mit der Achse einer Öffnung in der Verteilerplatte fluchtet (FIG 1). Dadurch kann die in den Führungsschlauch 7 eingeführte Sonde 5 ohne Bewegung des Manipulators 9 wahlweise in eine der vier Rohrmündungen 3a eingeleitet werden. Selbstverständlich kann im Rahmen der Erfindung auch eine größere Anzahl von Rohrstutzen vorgesehen werden.
Die Drehscheibe 20 ist mittels Kugellagern 23 an einer als Schraubenbolzen ausgebildeten Achse 21, die an der Verteilerscheibe mittels einer Mutter 22 befestigt ist, gelagert. Das Führungsschlauch 7 endet einerseits an einem Ringsensor 24 und ist andererseits über ein Rohrstück 25 durch eine Öffnung der Drehscheibe 20 geführt und mit einem eine Ringdichtung 26 tragenden Mundstück versehen. Um eine gute Durchlässigkeit der Sonde zu gewährleisten, sind die Übergangsstellen der Öffnungen zwischen der Drehscheibe 20 und der Verteilerplatte 19 konisch erweitert. Der Ringsensor 24 dient zur Feststellung, ob die Sonde 5 zurückgefahren ist, wenn ein Mundstückwechsel vorgenommen wird.
An der Drehscheibe 20 ist ein elektrischer Antriebsmotor 27 angebracht, der ferngesteuert betätigbar ist und dessen Welle 28 an der Drehscheibe drehbar gelagert und mit einer Scheibe 28a verbunden ist, die eine Führung 28e (FIG 4) und einen Mitnehmerstift 28b trägt, welcher in Aussparungen 28c eines Malteserkreuzes 28c eingreift. Dieses Malteserkreuz 28c ist fest mit der Achse 21 verbunden, so daß bei einer Drehbewegung der mit dem Stift 28b versehenen Scheibe 28a um 360° die Drehscheibe 20 um 90° relativ gegenüber der Verteilerplatte 19 gedreht wird. Dieses an sich bekannte Malteserkreuz-Schrittgetriebe ermöglicht damit eine Drehbewegung der Drehscheibe 20 mit vier diskreten Stellungen. Über Nocken und Schalter 28f wird eine Stellungsanzeige an das Steuerpult 11 gemeldet.
Der Ringsensor 24 (FIG 1) erlaubt ein Abkuppeln des Führungsschlauches 7 von dem Adapter 8, der über die Leitschläuche 18a bis 18d mit den Mundstücken 17 verbunden ist, welche an den Tragkörpern 13 bzw. 16 in einem Abstand voneinander befestigt sind, der ein ganzes Vielfaches des Abstandes der Wärmetauscherrohre beträgt. An dem dem Rohrboden zugewandten Ende trägt das zylinderförmige Mundstück 17 eine ringförmige, innen konisch abgeschrägte Dichtung 29. Zur Erzielung eines sanften Anpressdruckes ist das Mundstück 17 in einer Hülse 30 elastisch verschiebbar gelagert und wird durch am Mundstück 17 und an der Hülse 30 angreifende Federn 31, 32 in einer vorgegebenen Lage gehalten. Dabei ist die Hülse 30 am Manipulator 9 gehaltert. Der Führungsschlauch 7 sowie der Leitschlauch 18a bis 18d sind zweckmäßigerweise aus einem biegsamen Werkstoff. Zum Einbringen eines Mediums in den Führungsschlauch 7 über das Versorgungskabel 12 ist ein Zwischenstück 33 vorgesehen, das ein Rohrstück 33a aufweist, welches den gleichen Innendurchmesser hat wie der Führungsschlauch 7.