DE3229294A1

DE3229294A1 - Rohrbuendel-waermetauscher

Info

Publication number: DE3229294A1
Application number: DE19823229294
Authority: DE
Inventors: John R. Bayless; Homer G. Hargrove; Edwin G. St. Petersburg Fla. Thompson
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1981-08-17
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1983-02-24
Also published as: BR8204733A; YU43643B; JPS5837493A; FR2511491B1; GB2104205B; US4415021A; FR2511491A1; GB2104205A; JPS6024399B2; YU167582A

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündel-Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Wärmetauscher findet insbesondere als Dampferzeuger in Kernkraftanlagen Anwendung.

Eine gute Rundheit des das Rohrbündel umschließenden dünnwandigen Mantels ist bei einem als Dampferzeuger für Kernkraftanlagen ausgebildeten Wärmetauscher für eine gute Lastverteilung innerhalb des Dampferzeugers wesentlich, um Erdbeben und anderen außergewöhnlichen Einwirkungen standhalten zu können, für welche der Dampferzeuger ausgelegt sein muß. Eine Verbesserung der Rundheit des ,lantels bei einem nuklearen Dampferzeuger bedeutet daher eine Lösung von Konstruktions- und Fertigungsproblemen, lie sich aus en:;en Pertigungstoleranzen und der Aufsummieruag von Toleranzen ergeben, und verbessert die Lastverteilung im Dampferzeuger.

Die Herstellung dec rohrartigen Rohrbündelmantels mit exakt kreisrunder Querschnittsform und die Aufrechtcrhaltung dieser exakt kreisrunden Querschni tsform bis zum Einbau und während des Dampferzeugungsbetriebs stellt sich jedoch als eine Aufgabe dar, deren Bewältigung unmöglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst weitgehende Verbesserung der Rundheit des zylindrischen Rohrbündelmantels in einem Wärmetauscher 1C der eingangs genannten Gattung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.

Mit der Anordnung nach Anspruch 4 können die zur Aufnahme der Rohre dienenden Bohrungen der Rohrhalteplatten exakt mit Bezug auf die zur Aufnahme der Rohrenden dienenden Bohrungen des Rohrbodens ausgerichtet werden, und die Rohrhalteplatten lassen sich exakt innerhalb des Rohrbündelmantels zentrisch ausrichten, so daß zwischen den Rohrhalteplatten und dem Rohrbündelmantel ein bestimmter Ringspalt hergestellt werden kann.

Ein Verfahren zum Einbau eines dünnwandigen zylindrischen Rohrbündelmantels in einen Wärmetauscher nach der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 6.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren erlaubt den Einbau des dünnwandigen zylindrischen Mantels und die Sicherung einer runden Form auch bei unrundem Wärmetauschergehäuse.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen als Dampferzeuger dienenden

Wärmetauscher nc^ch der Erfindung im Längsschnitt,

!•'lg. 2 einen v.norschnli.t in .;-ar Ebene CI-II

in Fig. 1,

Tig. 3 einen vergrößerten Schnitt längs

der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV

in Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt in der Ebene V-V

in Fig. 1,
20

Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt längs der

Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 einen,Schnitt lings der Linie VII-VII

in Fig. 6,

Fig. 8 einen vergrößerten Schnitt längs der

Linie VIII-VIII in Fig. 5,

Fig. 9 einen vergrößerten Schnitt längs der

Linie IX-IX in Fig. 5,

Fig. 10 einen Querschnitt in der Ebene X-X

in Fig. 1,

Fig. 11

einen vergrößerten Schnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 10,

Fig. 12

einen Schnitt längs der Linie XII-XII in Fig. 11,

Fig. 13

10

Fig. 14

einen vergrößerten Schnitt durch in Fig. 10 sichtbare Führungsnasen und Führungskörper, und

einen vergrößerten Querschnitt durch einen Stützring.

Fig. 1 zeigt den unteren Teil eines Dampferzeugers oder anderen Wärmetauschers 1 mit einem dickwandigen, gewalzten und daher normalerweise etwas unrunden, im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 3, einem innerhalb desselben mit radialem Abstand angeordneten dünnwandigen, runden, ebenfalls im wesentlichen zylindrischen Mantel 5, der das Rohrbündel umgibt, ferner mit einem Rohrboden 7, der eine Vielzahl von Bohrungen zur Aufnahme der Rohre 9 des Rohrbündels aufweist, und mit einer Mehrzahl im wesentlichen paralleler Rohrhalteplatten 11, die entlang des Rohrbündels mit gegenseitigen Abständen innerhalb des Mantels 5 angeordnet sind und ebenfalls jeweils eine Vielzahl von Bohrungen zur Durchführung der Rohre 9 haben. Jeweils in Höhe der Rohrhalteplatten 11 ist der Mantel 5 mit einem Kranz von daran befestigten Stützvorrichtungen 13 versehen. Zur Unterscheidung dieser verschiedenartig konstruierten, den verschiedenen Rohrhalteplatten zugeordneten Stützvorrichtungen sind diese mit 13a, 13 , 13c, 13b und 13e bezeichnet.

Die Rohrhalteplatten 11 sind mit zunehmenden Abstand vom Rohrboden 7 zusätzlich mit dem Index a bis h bezeichnet.

Die in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellten Stützvorrichtungen 13a sind jeweils in Höhe der Rohrhalteplatte 11a am Mantel 5 angeordnet und weisen jeweils eine dicke, am Mantel 5 angeschweißte oder auf andere Weise befestigte Platte 15 mit einer Gewindebohrung 17 auf. In die Gewindebohrung 17 ist ein Gewindestift 19 soweit eingeschraubt, daß er mit seinem Ende das Gehäuse 3 berührt, und sodann um eine halbe Umdrehung bzw. mit einem Drehmoment von 150 Nm angezogen, so daß er sich mit einer gegebenen Vorspannkraft am Gehäuse 3 abstützt.

Die Stützvorrichtung 13b ist in Höhe der Rohrhalteplatte 11b am Mantel 5 angeordnet und weist einen am Mantel 5 angeschweißten oder auf andere Weise befestigten Führungskörper 21 mit zwei Gewindebohrungen 17 auf, die mit gegenseitigem Vertikalabstand im Führungskörper 21, also übereinander, gebildet sind, wie in den Figuren 5, 6 und 7 dargestellt ist. Ferner weist der Führungskörper eine horizontal, also in Umfangsrichtung des Mantels, verlaufende Nut 23 mit T-Profil auf. In die Gewindebohrungen 17 sind Gewindestifte 19 eingeschraubt, die sich mit einer vorgegebenen Vorspannkraft am Gehäuse 3 abstützen. Am Gehäuse 3 sind Führungsnasen 25 angeschraubt oder auf andere Weise befestigt, die in die Nuten 23 des Führungskörpers 21 eingreifen und den Mantel 5 innerhalb des Gehäuses haltern, sowie eine LängsverSchiebung des Mantels mit Bezug auf das Gehäuse im Bereich der Führungsnasen 25 verhindern.

Zur Positionierung der Rohrhalteplatte 11b innerhalb des Mantels 5 dienen Keile 26.

Die in den Figuren 11 und 12 dargestellten Stützvorrichtungen 13c sind am Mantel 5 angeschweißt oder auf andere Weise daran befestigt und weisen jeweils eine dicke längliche Platte 27 mit zwei Gewindebohrungen 17 auf, die mit gegenseitigen Horizontalabstand, also in Umfangsrichtung des Mantels, auseinander liegen. In diese Gewindebohrungen sind Gewindestifte 19 eingeschraubt, die sich mit einer vorgegebenen Vorspannkraft am Gehäuse 3 abstützen. Die Stützvorrichtungen 13 sind in kranzartiger Anordnung in Höhe der Rohrhaiteplatte 11e angeordnet.

Alternativ dazu könnte, wie in Fig. 14 gezeigt ist, eine Stützvorrichtung 13d in Form eines dicken Ringes 29 vorgesehen sein, die durch Schweißen oder auf andere Weise am Mantel 5 befestigt ist und eine Anzahl von Gewindebohrungen 17 aufweist, die kranzartig über diesen Ring 29 verteilt sind. Diese Gewindebohrungen können mit gegenseitigem Vertikalabstand oder in gestaffelter Anordnung angeordnet sein. In die Gewindebohrungen 17 sind wiederum Gewindestifte 19 eingeschraubt, die sich mit gegebener Vorspannkraft am Gehäuse 3 abstützen.

Die in Fig. 13 dargestellte Stützvorrichtung 13e weist einen am Mantel 5 durch Schweißen oder auf sonstige Weise befestigten Führungskörper 31 auf, der zwei mit Horizontalabstand, also in umfangsrichtung des Mantels auseinanderliegende Gewindebohrungen 17 aufweist, in welche Gewindestifte 19 eingeschraubt sind, die unter gegebener Vorspannkraft am Gehäuse 13 anliegen. Außerdem ist der Führungskörper 31 mit einer vertikal orientierten Nut 33 mit T-Profil versehen, in welche eine Führungsnase 35 eingreift, die am Gehäuse 3 befestigt ist und eine Drehung des Mantels 5 mit Bezug auf das Gehäuse 3 im Bereich der Nasen 35 verhindert.

Wie in Pig. 8 gezeigt ist, sind am Mantel 5 Haltekörper 37 angeschweißt oder auf andere Weise befestigt, welche die Rohrhalteplatten 11 an deren äußerem Rand haltern. Zur Abstützung der Rohrhalteplatten 11 in deren Mittelbereich dienen, wie in Fig. 1 gezeigt ist, Stützstäbe 41 und Hülsen 43.

Gemäß Fig. 9 sind zur Positionierung der runden Rohrhai teplattten 11 innerhalb des runden Mantels 5 mehrere Keile 26 vorgesehen, die am umfang der Rohrhalteplatten 11 verteilt angeordnet sind und die Rohrhalteplatten 11 mit gewissen Radialabstand vom Mantel halten und zur fluchtenden Ausrechtung der Bohrungen der Rohrhalteplatten 11 mit Bezug auf die Bohrungen des Rohrbodens 7 denen, wobei eine Lasereinrichtung oder eine sonstige optische Einrichtung, Paßstäbe oder andere mechanische Ausrichtehilfsmittel zur genauen Ausrechtung benützt werden.

Die Keile 26 werden in ihrer Stellung angeschweißt, ^{um den} jeweiligen Abstand beizubehalten und eine Verschiebung der Keile zu vermeiden, und um stets einen minimalen Ringspalt um die Rohrhalteplatte 11 bei Wärmedehnungen des Mantels 5 beizubehalten.

Zum Einbau des dünnwandigen, runden zylindrischen Mantels 5 in das dickwandige, gewalzte und geringfügig unrunde Gehäuse 3 werden vorübergehend steife, runde Ringe in den Mantel 5 eingesetzt, die diesen in seiner runden Form fixieren, während er transportiert und in das Gehäuse eingebaut wird. Nach Einbau der Führungskörper und Führungsnasen und Festspannen der Gewindestifte 19 in Anlage mit dem Gehäuse unter der vorgegebenen Vorspannkraft können die als liontagehilfe eingesetzten Ringe wi2der entfernt werden.

ΛΛ

Die Rohrhalteplatten werden, vom Rohrboden aus beginnend, nacheinander in der Reihenfolge 11a bis 11e eingebaut.

Die Stützvorrichtunger. mit größerer Anzahl von Gewinde stiften werden im oberen Teil des Gehäuses 3 bzw. in demjenigen Gehäusebereich verwendet, der eine größere Distanz vom Rohrboden 7 aufweist, um dort eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Erdbeben und andere Stoßbelastungen zu erreichen, denen der Wärmetauscher ausgesetzt sein kann.

Leerseite

Claims

1υ

Patentansprüche

My Rohrbündel-Wäriaetauscher mit einem dickwandigen, gewalzten, am Rohrboden befestigten zylindrischen Gehäuse, weiter mit einen innerhalb des Gehäuses mit Abstand davon angeordneten, das Rohrbündel umschließenden dünnwandigen Mantel und mit einer Mehrzahl paralleler Rohrhalteplatten, die entlang des Rohrbündels mit gegenseitigen Abständen innerhalb des Mantels angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (5) mittels kranzartig jeweils in Höhe der Rohrhalteplatten (11) a;n Mantel angeordneter Stützvorrichtungcn (13) radial im Gehäuse (3) abgestützt ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtungen (13) jeweils eine Stützplatte (15) mit einer Gewindebohrung (17) und einem darin eingeschraubten, sich am Gehäuse (3) abstützenden Gewindestift (19) aufweisen.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtungen (13) jeweils längliche Stützplatten (21; 27; 31) mit einer Mehrzahl von Gewindebohrungen (17) aufweisen, in welch letztere jeweils ein sich am Gehäuse (3) abstützender Gewindestift (19) eingeschraubt ist.

25

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (3) eine erste Gruppe von Führungsnasen (25) angeordnet ist, die mit einer ersten

Gruppe von am Mantel (5) angeordneten Führungskörpern (21) im Sinne einer Verhinderung einer relativen Längsverschiebung des Mantels mit Bezug auf das Gehäuse zusammenwirken, weiter durch eine zweite Gruppe von am Gehäuse angeordneten Führungsnasen (35), die mit einer zweiten Gruppe von am Mantel angeordneten Führungskörpern (31) im Sinne einer Verhinderung einer relativen Drehung des Mantels mit Bezug auf das Gehäuse zusammenwirken, ferner durch zwischen dem Mantel und den Rohrhalteplatten (11) angeordnete Keile (26), und durch Mittel (37) zur Verhinderung einer relativen Drehung der Rohrhalteplatten (11) mit Bezug auf den Mantel (5), derart, daß eine Ausrichtung der Bohrungen der Rohrhalteplatten mit Bezug auf die Bohrungen des Rohrbodens (7) unl eine genaue Abstandseinstellung der Rohrhalteplatten innerhalb des Mantels möglich ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörper (21) dar genannten ersten Gruppe mit in ümfangsrichtung 3. js Mantels verlaufenden !■Juten (23) und die Führungskör^ar (31) ier genannten zweiten Gruppe mit in Längsrichtung des Mantels verlaufenden Nuten (33) zur Aufnahme der jeweiligen Führungsnasen (25, 35) versehen sind.

6. Verfahren zum Einbau eiaes dünnwandigen zylindrischen Rohrbündelmantels in ein mit ünrundaeit stoler arisen behaftetes dickwandiges Gehäuse eines Warn atauschers nac.i einem der anspräche 1 bis 5 und zum Ausrichten der Rohriialteplatten

30äerart, daß deren Bohrungen mit den Rohrbodenoohrungen fluchten, dadurch gekennzeichnet, daß ganau runde Ringe als Lehren in der Nähe der Rohrhalteplatten vorübergehend in den Mantel eingesetzt werden, daß weiter eine kranzartige Anordnung von Stützvorrichtungen, die von der Innenseite des

Mantels her betätigbar ist, am Mantel angebracht wird und diese Stützvorrichtungen so betätigt werden, daß sie unter vorgegebener Vorspannkraft an dem Gehäuse anliegen, daß sodann die Ringe wieder aus dem Mantel herausgenomrnen werden, daß danach eine erste Gruppe von Führungsnasen am Gehäuse und eine erste Gruppe von Führungskörpern am Mantel und weiter eine zweite Gruppe von Führungsnasen am Gehäuse und eine zweite Gruppe von Führungskörpern am Mantel befestigt werden und die Führungsnasen und Führungskörper in gegenseitigen Eingriff miteinander gebracht werden, so daß sie eine relative Längsverschiebung und eine relative Drehung des Mantels mit Bezug auf das Gehäuse verhindern, daß sodann die Rohrhalteplatten jeweils im Bereich der Stützvorrichtungen im Mantel angeordnet und Keile zwischen den Mantel und die Rohrhalteplatten eingesetzt werden, um die Rohrhalteplatten mit gegebenem Radialabstand vom Manuel zu halten, und daß schließlich die Rohrhalteplatten an iurem Umfang mittels am Mantel angeordneter Haltekörper abgestützt und die Rohrhalte^latten zwecks Verhinderung einer relativen Drehung gegenüber dem Mantel arretiert werdun.