| Dokumentenidentifikation |
DE102004014822A1 20.10.2005 |
| Titel |
Verfahren zum Reinigen der Rohre eines Wärmetauschers mit Hilfe eines Strahlmittels und dafür geeignete Vorrichtung |
| Anmelder |
Framatome ANP GmbH, 91058 Erlangen, DE |
| Erfinder |
Krämer, Georg, 91346 Wiesenttal, DE; Meier-Hynek, Konrad, 91074 Herzogenaurach, DE |
| Vertreter |
Mörtel & Höfner, 90402 Nürnberg |
| DE-Anmeldedatum |
24.03.2004 |
| DE-Aktenzeichen |
102004014822 |
| Offenlegungstag |
20.10.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
20.10.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
F28G 1/16
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| Zusammenfassung |
Verfahren zum Reinigen der Rohre eines Wärmetauschers (54), bei dem an das eine Ende eines Rohres (56) eine Strahldüse angesetzt und ein ein Strahlmittel enthaltender Luftstrom durch das Rohr geblasen wird, wobei eine drosselfreie Strahldüse (22) verwendet wird.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines Wärmetauschers
mit Hilfe eines Strahlmittels und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Wärmetauscherrohre müssen von Zeit zu Zeit von Ablagerungen gereinigt werden. Zwar
stehen eine Vielzahl von chemischen Reinigungsverfahren zur Verfügung, die sich
aber bei der großen Anzahl von Wärmetauscherrohren und einer entsprechenden Anzahl
von Öffnungen und mit einem größeren technischen Aufwand realisieren lassen. Daher
werden Austauschrohre in erster Linie mechanisch gereinigt. Neben der Reinigung
mit Bürsten werden vielfach Strahlverfahren angewandt, bei denen mit Hilfe einer
an ein Rohrende angesetzten Strahldüse ein Strahlmittel durch ein Rohr hindurchgeblasen
wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in DE
195 46 788 A1 beschrieben. Als Strahlmittel kommen beispielsweise Stahl-
oder Korundpartikel zum Einsatz. Die aus dem jeweils anderen Rohrende austretenden
Partikel werden durch eine Auffangvorrichtung gesammelt und dem Strahlmittelkreislauf
zugeführt. Eine solche Auffangvorrichtung ist in DE
198 37 683 C2 beschrieben. Bei einem herkömmlichen Reinigungsverfahren
werden, wie in 1 gezeigt, zwei an einem Träger
1 fixierte Strahldüsen 2 beispielsweise an die Eintrittsseite
3 eines Wärmetauschers 4 angesetzt. Die Strahldüsen
2 sind an ihrem in Strahlrichtung 5 weisenden Ende zu einem zylindrischen
Stutzen 6 verengt, der in das Rohrende 7 eingeführt ist. An ihrem
gegen die Strahlrichtung 5 weisenden Ende tragen die Strahldüsen
2 eine mit einem Förderschlauch 8 verbundene Eintrittsöffnung
9. Zwischen der vom Vorderende des Stutzens 6 umschlossenen Austrittsöffnung
10 und der Eintrittsöffnung 9 ist eine Venturidüse 12
mit einer Drosselstelle 13 angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren und eine
alternativ gestaltete Vorrichtung zur Durchführung des eingangs genannten Verfahrens
anzugeben, mit denen insbesondere eine effizientere Reinigung eines Wärmetauschers
möglich ist.
Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 6 dadurch gelöst,
dass eine drosselfreie Strahldüse, vorzugsweise eine solche verwendet wird, deren
Austrittsöffnung gleich groß oder geringfügig kleiner ist als die Innenquerschnittsfläche
des Rohres. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, ein zu reinigendes Rohr mit einem
großen Strahlenmittelstrom zu beaufschlagen. Bei herkömmlichen Strahldüsen ist dies
nicht in diesem Ausmaß möglich. Dort wird die in einem mit der Strahldüse verbundenen
Förderschlauch vorliegende Geschwindigkeit des Strahlmittelstromes durch eine relativ
klein bemessene Engstelle in einer Venturi-Düse stark erhöht. Die Folgen sind, dass
Strahlpartikel mit hoher kinetischer Energie ausgestoßen werden. Diese Partikel
werden aber bereits innerhalb eines relativ kurzen Rohrstückes abgebremst. Dann
steht für die Rohrreinigung nur noch ein Strahlmittelstrom mit geringer Partikelkonzentration
zur Verfügung. Anders ist dies bei der Erfindung. Hier liegt aufgrund einer fehlenden
Drosselung bzw. Engstelle in der Strahldüse ein Strahlmittelstrom mit sehr hoher
Partikelkonzentration und einer damit einhergehenden hohen Abrasivität vor. Eine
Ausgestaltung, die große Austrittsöffnungen zulässt, sieht vor, dass die Strahldüse
mit einer die Austrittsöffnung umfassenden Anlagefläche an eine Stirnseite eines
Rohrendes gepresst wird. Im Gegensatz dazu wird beim Stand der Technik ein verengter
Stutzen in ein Rohrende eingeführt, wobei die Austrittsöffnung des Stutzens zumindest
um ein seiner Wandstärke entsprechendes Maß gegenüber der Querschnittsfläche des
Rohres verringert sein muss.
Der Zeitaufwand für das Reinigungsverfahren kann dadurch verringert
werden, dass mehrere Rohre gleichzeitig gereinigt werden. Dies wird dadurch bewerkstelligt,
dass mehrere Strahldüsen eingesetzt werden, die an einem Träger im Rohrraster des
Wärmetauschers gehalten sind. Während bei herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen
eine Lagefixierung der Strahlendüsen dadurch erfolgt, dass sie mit einem verengten
Stutzen in ein Rohrende eingeführt werden, ist erfindungsgemäß ein in Strahlrichtung
abstehender Fixierbolzen vorgesehen, der bei der Reinigung in ein Rohrende eingesteckt
wird. Dies ist problemlos möglich, wenn der Fixierbolzen am Träger an einer dem
Rohrraster entsprechenden Position angeordnet ist.
Eine drosselfreie Strahldüse wird dadurch bewerkstelligt, dass die
Strahldüse von einem von einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung begrenzten
Strömungskanal durchsetzt ist, wobei der Strömungskanal eine im wesentlichen gleichbleibende,
etwa der Größe der Austrittsöffnung entsprechende Querschnittsfläche aufweist. Wie
weiter oben ausgeführt, ist die Austrittsöffnung der Strahldüse von einer Anlagefläche
umfasst, die während der Durchführung des Verfahrens an die Stirnseite des zu reinigenden
Rohres gepresst wird. Vorzugsweise ist diese Anlagefläche von einem radial außen
angeordneten, axial vorstehenden Kragen umfasst. Die Anlagefläche und der Kragen
bilden dabei eine Aufnahme für ein Rohrende. Diese Ausgestaltung ermöglicht zum
einen eine bessere Abdichtung des Rohrendbereiches und zum anderen eine zusätzliche
Lagefixierung der Vorrichtung am Wärmetauscher. Eine Verdrehung eines mehrere Strahldüsen
tragenden Trägers um den Fixierbolzen als Drehachse ist dadurch verhindert. Zur
Erhöhung der Abdichtung zwischen Rohrende und Strahldüse ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung
vorgesehen, dass der die Aufnahme und die Austrittsöffnung beinhaltende Bereich
aus einem Elastomer besteht. Außerdem können dadurch Toleranzen und Unebenheiten
im Stirnseitenbereich eines Rohrendes kompensiert werden. Als mechanischer Schutz
und um zu verhindern, dass durch den unter Druck stehenden Strahlmittelstrom der
den Stirnseitenbereich eines Rohres umfassende Kragen aufgeweitet wird, ist dieser
von einer Versteifungshülse aus festem Material, beispielsweise aus einem Metall,
umgriffen. Der Elastomerbereich ist vorzugsweise von einem mit der Strahldüse formschlüssig
verbundenen rohrabschnittförmigen Endstück gebildet.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine herkömmlich, an einem Wärmetauscher
positionierte Vorrichtung in Längsschnittdarstellung,
2 eine Abbildung entsprechend
1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 die Vorrichtung nach 2
in vergrößerter ausschnittsweiser Darstellung,
4 einen Ausschnitt aus 3,
5 eine perspektivische Darstellung der
Vorrichtung von 2.
Die in 2 bis 5
gezeigte Vorrichtung umfasst einen Strahlkopf mit einem Träger 21, in dem
zwei Strahldüsen 22 gelagert sind. Denkbar sind natürlich auch Strahlköpfe
mit nur einer Strahldüse oder mehr als zwei Strahldüsen. Der Träger ist im wesentlichen
von einem hohl- quaderförmigen Gehäuse 23 gebildet. Das Gehäuse
23 ist von zwei parallel zueinander verlaufenden, jeweils eine Strahlendüse
22 aufnehmenden Bohrungen 24 durchsetzt. Eine Strahldüse
22 ist im wesentlichen als ein rohrabschnittförmiges Gehäuse
25 ausgestaltet. Das Gehäuse 25 weist drei unterschiedliche Längsabschnitte
auf, wobei ein mittlerer Abschnitt 26 einen größeren Durchmesser als die
beiden anderen Abschnitte, nämlich ein vorderer Abschnitt 27 und ein hinterer
Abschnitt, 28 aufweist. Den Übergang zwischen dem mittleren Abschnitt
26 und den verjüngten Abschnitten 27, 28 wird jeweils
durch eine Radialschulter 29, 30 gebildet. Von der Wand der Bohrungen
24 steht jeweils ein Anschlagflansch 32 radial nach innen vor.
Die einem mittleren Abschnitt 26 zugewandte Seite dieses Anschlagflansches
wirkt mit der Radialschulter 29 im Sinne einer Axialfixierung des Gehäuses
25 zusammen. Mit der Radialschulter 30 liegt das Gehäuse
25 an einem Deckelteil 33 an, das das Trägergehäuse
23 rückseitig verschließt. Zwischen dem Deckelteil 33 und dem
hinteren Abschnitt 28 der Strahldüse 22 ist eine O-Ring-Dichtung
31 angeordnet. In dem sich vom Anschlagflansch 32 weg erstreckenden
und den Abschnitt 27 umgreifenden Bereich der Bohrung 24 ist eine
den Umfang des Abschnittes 27 umfassende Elastomerdichtung 34
eingelegt. In der vorderen Stirnseite des Strahldüsengehäuses 25 ist eine
im Querschnitt schwalbenschwanzförmige Nut 35 eingebracht, in der ein im
wesentlichen rohrabschnittförmiges Endstück 36 aus Elastomermaterial mit
seinem einen Ende formschlüssig einliegt.
Der vordere Abschnitt 27 ist von einem Strömungskanal
37 durchsetzt. Die Mittellängsachse 38 des Strömungskanals bildet
gleichzeitig die Mittellängsachse des Strahldüsengehäuses 25. Der Strömungskanal
37 wird vorderseits durch eine Austrittsöffnung 39 und an seinem
anderen Ende durch eine Eintrittsöffnung 40 begrenzt. Er weist im wesentlichen
eine gleichbleibende Querschnittsfläche bzw. einen gleichbleibenden Durchmesser
42 auf. Die Querschnittsfläche bzw. der Durchmesser 42 entspricht
der Querschnittsfläche bzw. dem Durchmesser 43 eines mit einem Außengewinde
44 in ein Innengewinde 45 des mittleren Abschnittes
26 eingeschraubten Förderschlauches 46. Der Förderschlauch
46 liegt mit seiner vorderen Stirnseite 47 an einer im Übergangsbereich
zwischen Abschnitt 26 und Abschnitt 27 vorhanden Radialschulter
48. Von der Radialschulter 48 steht in Axialrichtung ein die Eintrittsöffnung
40 ringförmig umfassender im Querschnitt keilförmiger Vorsprung
49 vor, der sich in das Material des Förderschlauches 46, ein
Elastomermaterial, eingräbt. Dies verbessert die Abdichtung zwischen Förderschlauch
46 und Gehäuseabschnitt 26. Der Durchmesser 50 der Eintrittsöffnung
40 ist geringfügig größer als der Durchmesser 43 des Förderschlauches
46. Die Durchmesserdifferenz ist dabei beispielsweise so bemessen, dass
sie einer Aufweitung des Durchmessers 43 bei einer Beaufschlagung des Schlauches
mit einem unter Druck stehenden Strahlmittelstrom entspricht. Dadurch ist gewährleistet,
das ein Strahlmittelstrom nicht auf eine störende, in den Strömungskanal vorstehende
Gehäusekante auftrifft. Der sich an die Eintrittsöffnung 40 anschließende
Bereich 52 des Strömungskanals 37 ist bis etwa zu seiner Mitte
hin leicht konisch verjüngt, wobei sich an den Bereich 52 ein zylindrischer
Kanalbereich mit dem Durchmesser 42 anschließt.
Zur Durchführung eines Reinigungsverfahrens wird, wie in
2 gezeigt, der Träger 21 von der Eintrittseite
53 oder auch der Austrittsseite eines Wärmetauschers 54 angeordnet.
Handelt es sich um den Wärmetauscher eines Kernkraftwerkes, so wird der Träger
21 in der Regel von einem Manipulator (nicht dargestellt) gehalten, an
den der Träger 21 mit einer Befestigungseinrichtung 55 (5)
fixiert ist. Die Rohre 56 eines Wärmetauschers sind in einem regelmäßigem
Raster angeordnet und durchgreifen mit ihren Enden eine Halteplatte 57.
Aus dieser stehen sie mit einem Überstand 58 vor. Die Strahldüsen
22 sind soweit voneinander beabstandet auf dem Träger 21 angeordnet,
dass sie auf den Stirnseiten 59 zweier durch ein Rohr 56a voneinander
getrennter Rohre 56b aufgesetzt werden können. Das Endstück 36
weist dazu eine mit der Stirnseite 59 zusammenwirkende Anlagefläche
60 auf, welche die Austrittsöffnung 39 umfasst. Die Anlagefläche
60 erstreckt sich quer zur Mittellängsachse 38. Die Anlagefläche
60 widerrum ist von einem Kragen 62 umgrenzt, der in Axial- bzw.
Strahlrichtung bzw. in Strahlrichtung 5 absteht. Der Kragen 62
ist im Querschnitt keilförmig ausgebildet, wobei er eine radial nach innen gerichtete
Schrägfläche 63 und eine radial nach außen gerichtete Schrägfläche
61 aufweist. Die Schrägfläche 63 dient als Einführschräge beim
Aufsetzen der Strahldüse 22 auf ein Rohrende. Dieses liegt während der
Reinigung in einer von der Anschlagfläche 60 und dem Kragen 62
umschlossenen Ausnehmung 64 ein. Der Kragen 62 liegt dabei mit
einem zylindrischen Randabschnitt 65 am Außenumfang eines Rohres
56b an. Die Schrägfläche 63 schmiegt sich an eine Schweißnaht
66 an, mit der die Rohre 56 an der Halteplatte 57 fixiert
sind. Der Kragen 62 wirkt somit wie eine Dichtlippe, die mit dem Außenumfang
und der Schweißnaht 66 eines Rohres 56b zusammenwirkt. Damit der
Kragen bei Druckbeaufschlagung sich nicht radial auf weiten kann, ist er von einer
Versteifungshülse 67 voll umfänglich umfasst. Die Versteifungshülse
67 liegt mit einem von ihrem dem Träger 21 zugewandten Ende radial
nach innen vorstehenden Flansch 68 in einer Radialnut 71 des Endstückes
36 ein. Die dem Flansch 68 angewandte Stirnseite der Versteifungshülse
67 ist abgeschrägt und bildet eine mit der Schrägfläche 61 des
Kragens 62 fluchtende Schrägfläche 69. Durch die Abschrägung des
Endstückes in Form der Schrägflächen 61 und 69 ist verhindert,
dass es mit einer Schweißnaht 66a eines benachbarten Rohres 56a
in Berührung kommt und dadurch unter Umständen eine dichtende Anlage eines Endstückes
3 am zu reinigenden Rohr 56b verhindert ist. Zwischen dem Abschnitt
27 des Strahldüsengehäuses 25 und der Versteifungshülse
67 ist im Endstück 36 eine weitere Radialnut 70 vorhanden,
die dessen Elastizität in Axialrichtung vergrößert.
Zur Lagefixierung des Trägers 21 an der Halteplatte
57 ist an der Vorderseite des Trägers 21, aus der auch die Strahldüsen
22 mit einem Überstand 72 vorstehen, ein Fixierbolzen
73 vorhanden, der in Richtung der Mittellängsachse 38 vom Träger
21 absteht. Der Fixierbolzen 73 ist mit einem Gewindeabschnitt
74 in eine Gewindebohrung 75 des Trägers 21 eingeschraubt.
Sein dem Gewindeabschnitt 74 abgewandtes Vorderende 76 ist konisch
verjüngt. Der sich an den verjüngten Bereich anschließende Längsabschnitt weist
einen Durchmesser auf, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser eines
Rohres 56. Der Fixierbolzen 76 ragt während des Reinigungsvorganges
in ein zwischen zwei zu reinigenden Rohren 56b angeordnetes Rohr
56a hinein. Eine Drehung des Trägers um den Fixierbolzen 73 als
Drehachse ist durch das formschlüssige Zusammenwirken der Rohrenden mit den Endstücken
36 verhindert.
An der Vorderseite des Trägers 21 ist weiterhin ein mechanischer
Abstandssensor 77 angeordnet. Dieser gewährleistet, dass der Träger
21 mit Hilfe eines Manipulators (nicht dargestellt) in eine vorbestimmte
Position zur Halteplatte 57 verfahren werden kann.
1- Träger
2- Strahldüse
3- Eintrittsseite
4- Wärmetauscher
5- Strahlrichtung
6- Stutzen
7- Rohrende
8- Förderschlauch
9- Eintrittsöffnung
10- Austrittsöffnung
12- Venturi-Düse
13- Drosselstelle
21- Träger
22- Strahldüse
23- Gehäuse
24- Bohrung
25- Gehäuse
26- mittlerer Abschnitt
27- vorderer Abschnitt
28- hinterer Abschnitt
29- Radialschulter
30- Radialschulter
31- O-Ring-Dichtung
32- Anschlagflansch
33- Deckelteil
34- Elastomerdichtung
35- Nut
36- Endstück
37- Strömungskanal
38- Mittellängsachse
39- Austrittsöffnung
40- Eintrittsöffnung
42- Durchmesser
43- Durchmesser
44- Außengewinde
45- Innengewinde
46- Förderschlauch
47- Stirnseite
48- Radialschulter
49- Vorsprung
50- Durchmesser
52- Bereich
53- Eintrittsseite
54- Wärmetauscher
56- Rohr
57- Halteplatte
58- Überstand
59- Stirnseite
60- Anlagefläche
61- Schrägfläche
62- Kragen
63- Schrägfläche
64- Ausnehmung
65- zylindrischer Wandab
- schnitt
66- Schweißnaht
67- Versteifungshülse
68- Flansch
69- Schrägfläche
70- Radialnut
72- Überstand
73- Fixierbolzen
74- Gewindeabschnitt
75- Gewindebohrung
76- Vorderende
77- Abstandssensor
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| Anspruch[de] |
- Verfahren zum Reinigen der Rohre eines Wärmetauschers (54),
bei dem an das eine Ende eines Rohres (56) eine Strahldüse angesetzt und
ein ein Strahlmittel enthaltender Luftstrom durch das Rohr geblasen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass eine drosselfreie Strahldüse (22) verwendet
wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahldüse
(22) verwendet wird, deren Austrittsöffnung (39) gleich groß oder
geringfügig kleiner ist als die Innenquerschnittsfläche des Rohres (56).
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Strahldüse (22) mit einer die Austrittsöffnung (39) umfassenden
Anlagefläche (60) an die Stirnseite (52) eines Rohrendes gepresst
wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Rohre (56) gleichzeitig gereinigt werden, wobei mehrere von
einem Träger (21) im Rohr-Raster des Wärmetauschers gehaltene Strahldüsen
(22) an entsprechende Rohre (56b) angesetzt werden.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger
(21) an einem Rohrende arretiert wird, indem ein von ihm in Strahlrichtung
(5) abstehender Fixierbolzen (73) in das Rohrende eingeführt wird.
- Strahlvorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, eine ungedrosselte Strahldüse (22).
- Strahlvorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die
Strahldüse (22) von einem von einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung
(39, 40) begrenzten Strömungskanal (37) durchsetzt ist,
wobei der Strömungskanal (37) eine im wesentlichen gleichbleibende, etwa
der Größe der Austrittsöffnung (39) entsprechende Querschnittsfläche aufweist.
- Strahlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Austrittsöffnung (39) von einer sich in der Öffnungsebene erstreckenden,
mit der Stirnseite (52) eines Rohrs (56) zusammenwirkende Anlagefläche
(60) umfasst ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche
(60) radial außen von einem axial vorstehen den Kragen (62) begrenzt
ist, wobei Anlagefläche und Kragen eine Aufnahme (64) für ein Rohrende
bilden.
- Strahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass ein die Aufnahme (64) und die Austrittsöffnung (39) beinhaltender
Bereich der Strahldüse (22) aus einem Elastomer besteht.
- Strahlvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
Elastomerbereich von einem mit der Strahldüse (22) formschlüssig verbundenen
rohrabschnittförmigen Endstück (36) gebildet ist.
- Strahlvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
dass der die Aufnahme (64) umfassende Längsabschnitt des Elastomerbereichs
von einer Versteifungshülse (67) aus festem Material umgriffen ist.
- Strahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Strahldüsen (22) im Rohrraster des zu reinigenden Wärmetauschers
(54) auf einem Träger (21) angeordnet sind.
- Strahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass am Träger (21) ein in ein Rohrende einführbarer Fixierbolzen (73)
vorhanden ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen
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