DE10202363A1 - Dampferzeuger für ein Kernkraftwerk - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger für ein Kernkraftwerk mit einer Vielzahl von nebeneinander und beabstandet voneinander in zueinander parallelen Reihen (4) angeordneten Heizrohren (2). Gemäß der Erfindung sind zur Schwingungsunterdrückung in den zwischen benachbarten Reihen gebildeten Spalt (6) in Längsrichtung (16) ausgedehnte Stützleisten (8) eingeführt, die eine Basisleiste (30) umfassen, in der ein bandförmiges Anpasselement (32) quer zur Längsrichtung (16) federnd derart gelagert ist, dass sich Basisleiste (30) und Anpasselement (32) an die den Spalt (6) an beiden Seiten begrenzenden Heizrohre (2) anlegen.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger für ein Kernkraftwerk, wie er beispielsweise aus dem US-Patent 4,653,576 bekannt ist.
• Ein solcher Dampferzeuger umfasst eine Vielzahl von Heizrohren, in denen das im Reaktorkern aufgeheizte Kühlwasser des Primärkreises strömt, Wärme an das Kühlwasser des Sekundärkreises überträgt und dieses verdampft. Die Heizrohre sind uförmig gebogen und mit ihren freien Schenkelenden im Rohrboden des Dampferzeugers verschweißt. Die Heizrohre unterliegen dabei einem Verschleiß, der aus unterschiedlichen Korrosionsformen sowie durch sogenanntes Fretting bewirkt wird. Fretting als mechanischer Verschleißmechanismus wird dabei hauptsächlich verursacht durch Schwingungen der Heizrohre, die insbesondere im Rohrbogenbereich auftreten.
• Um solche Schwingungen zu verhindern oder zu unterdrücken, ist es aus der eingangs erwähnten US-Patentschrift bekannt, im Rohrbogenbereich zwischen die Heizrohre Stützleisten einzuführen (antivibration bars) die sich an die Heizröhre anlegen. Obwohl diese Stützleisten in Querrichtung expandierbar sind, können aufgrund unvermeidbarer Toleranzen der Spaltbreite Schwingungen nicht vollständig unterdrückt werden.
• Im US-Patent 4,991,645 wird deshalb vorgeschlagen zusätzlich zu den bereits vorhandenen Stützleisten weitere expandierbare Stützleisten in die Spalte zwischen den Heizrohren einzuführen.
• Auch mit den bekannten zusätzlichen Stützleisten können die Toleranzen der Spaltbreite nur unbefriedigend kompensiert werden, da sich die in dieser US-Patentschrift vorgeschlagenen Hilfsstützleisten nach ihrer Expansion im Zweifelsfall auch nur an wenigen Heizrohren, nämlich die Heizrohre mit dem kleinsten gegenseitigen Abstand, anlegen.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Dampferzeuger für ein Kernkraftwerk anzugeben, bei dem ein Schwingen der Heizrohre und damit das Entstehen von Frettingschäden gegenüber den im Stand der Technik bekannten Maßnahmen besser unterdrückt ist.
• Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einem Dampferzeuger mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
• Gemäß diesen Merkmalen sind in die Spalte zwischen den Heizrohren in Längsrichtung ausgedehnte Stützleisten eingeführt, die eine Basisleiste umfassen, in der bandförmiges Anpasselement quer zur Längsrichtung federnd derart gelagert ist, dass sich Basisleiste und Anpasselement an die den Spalt an beiden Seiten begrenzenden Heizrohren anlegen. Da das Anpasselement federnd gelagert ist, ist auch bei auftretenden Spaltbreitentoleranzen sichergestellt, dass Anpasselement und Basisleiste an die Rohre auf beiden Seiten des Spaltes angedrückt werden.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß der Unteransprüche.
• Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Heizrohrbündel mit exemplarisch zwei in den Spalt zwischen zwei benachbarten Heizrohrreihen eingeführten Stützleisten in einem schematischen Querschnitt,
• Fig. 2 eine Stützleiste gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht,
• Fig. 3 und 4 die Stützleiste in einem Querschnitt im zusammengedrückten beziehungsweise expandierten Zustand,
• Fig. 5 eine alternative Ausführungsform einer Stützleiste ebenfalls in einem Querschnitt,
• Fig. 6 und 7 eine Vorrichtung zum Setzen der Stützleisten in einer Seitenansicht beziehungsweise einer Draufsicht.
• Gemäß Fig. 1 umfasst ein Dampferzeuger eine Vielzahl von nebeneinander und beabstandet voneinander in zueinander parallelen Reihen angeordneten Heizrohren 2. In die sich zwischen benachbarten Reihen ergebenden Spalten 6 sind Stützleisten 8 eingeführt, von denen in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zwei dargestellt sind. Die Stützleisten 8 sind in. einem außerhalb des Rohrbündels beispielsweise an einem Halterrohr 10 fixierten Halterrahmen 12 verankert, der entsprechend dem Rastermaß a der Spalte 6 mit Schlitzen 14 versehen ist, durch die die bandförmigen und in Längsrichtung 16 ausgedehnten Stützleisten 8 hindurch geschoben sind. Die Länge der Stützleisten 8 beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 400 bis 500 mm.
• In Fig. 2 ist der Halterrahmen 12 im Bereich eines Schlitzes 14 geschnitten dargestellt. Durch den Schlitz 14 ist die Stützleiste 8 hindurch geführt. An ihrem im Halterrahmen 12 verankerten Ende ist an die Stützleiste 8 eine T-förmige Verbreiterung 18 angeformt, die zwei einander gegenüberliegende und an den Schmalseiten der Stützleiste 8 befindliche Rasthaken 20 aufweist. Diese Rasthaken 20 hintergreifen jeweils eine durch eine quer zu den Schlitzen 14 angeordnete Ausnehmung oder Nut 22 im Halterrahmen 12 gebildete Schulter und sorgen gemeinsam mit der durch die T-förmige Verbreiterung 18 gebildeten Anschlagfläche 24 für eine axiale Fixierung der Stützleiste 8 im Halterrahmen 12. Gleitschrägen 26, 28 an der Schulter beziehungsweise den Rasthaken 20 erleichtern das Einschieben der Stützleiste 8 in den Schlitz 14 bis zur Arretierposition.
• Gemäß Fig. 3 und 4 umfasst die Stützleiste 8 eine Basisleiste 30, die im Querschnitt ein C-Profil aufweist. Die Basisleiste 30 nimmt ein flaches, u-förmiges Anpasselement 32 auf, an dessen kurze Schenkel 33 eine Verbreiterung beziehungsweise eine seitliche Schulter 34 angeformt ist, die von der C-profilförmigen Basisleiste 30 umgriffen wird. Auf diese Weise wird ein Anschlag gebildet, der die Gesamtbreite b der Stützleiste 8 begrenzt und das bandförmige Anpasselement 32 in der Basisleiste 30 gegen Herausfallen sichert.
• Die offene Seite der Basisleiste 30 sowie des Anpasselementes 32 sind einander zugewandt, so dass im montierten Zustand ein Hohlraum 40 entsteht, in dem ein Federelement, im Ausführungsbeispiel eine in der Querschnittsebene gebogene (gewölbte) Blattfeder, eingelegt ist. Durch die Wirkung des Federelementes 42 wird das Anpasselement 32 in Querrichtung nach außen gedrückt, so dass dem maximalen Verschiebeweg Δs entsprechende Toleranzen der Spaltbreite zwischen den Heizrohren kompensiert werden können und sichergestellt ist, dass sich Basiselement 30 und Anpasselement 32 an die jeweils einander gegenüberliegend den Spalt begrenzenden Heiztohre anlegen.
• Basisleiste 30 und Anpasselement 32 sind so ausgelegt, dass im komprimierten Zustand, d. h. bei auf der Basisleiste 30 aufliegender Schulter 34 die ebene Außenfläche 46 des Anpasselementes 32 mit der diesem zugewandten Außenfläche 48 der Basisleiste 30 fluchtet. Grundsätzlich ist es aber nicht erforderlich, dass die Schulter 34 bei fluchtenden Außenflächen 46, 48 aufliegt.
• Die Basisleiste 30 ist hinreichend biegesteif, um ein sicheres Einführen der Stützleiste 8 in den Spalt zwischen die Heizrohre zu ermöglichen. Das Anpasselement 32 ist demgegenüber biegeelastischer als die Basisleiste 30, um sicher zu stellen, dass sich die Stützleiste 8 zumindest mit dem Anpasselement 32 an alle diesem zugewandte Heizrohre anlegt, um deren Schwingung zu unterdrücken.
• Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist die Stützleiste 8 zweiteilig ausgestaltet. In dieser Ausführungsform ist das u-förmige Anpasselement 32 selbst als Federelement ausgestaltet, wobei die nach außen gebogenen Schenkel 33 als Biegungsfedern wirken, die im unbelasteten Zustand die plane Außenfläche 46 des Anpasselementes 32 in Querrichtung 44 nach außen drücken (untere Hälfte der Figur). Auch in diesem Ausführungsbeispiel umgreift das Basiselement 30 eine an den Schenkelenden gebildete Schulter 34, so dass das Anpasselement 32 auch in dieser Ausgestaltung gegen Herausfallen gesichert ist. Diese Schulter 34 liegt federnd an der auf der Innenseite der Basisleiste 30 auf, sobald eine Querkraft auf das Anpasselement 32 ausgeübt wird. Der maximale Verschiebeweg Δs wird in diesem Ausführungsbeispiel nicht durch den vom Basiselement 30 gebildeten und das Anpasselement umgreifenden Haken sondern nur durch den Federweg der Schenkel 33 begrenzt.
• Gemäß Fig. 6 und 7 ist der Halterrahmen 12 mit Hilfe von Ankern 50 an benachbarten Halterrohren 10 fixiert und trägt eine Vielzahl von Stützleisten 8. Die Anker 50 sind verschiebbar am Halterahmen 12 gelagert und erlauben ein exaktes Ausrichten des Halterahmens 12 und der Stützleisten 8 zu den Spalten 6 auch wenn die Halterohre 10 nicht zu den Spalten 6 fluchten. Beide Figuren zeigen eine Situation, wie sie während des Einbringens der Stützleisten 8 in die Spalte 6 des Rohrbündels vorliegt. Hierzu ist am Halterrahmen 12 über Stützen 60 eine Setzvorrichtung 62 fixiert, mit der die im Halterrahmen 12 vormontierten aber noch nicht vollständig eingeschobenen Stützleisten 8 vollautomatisch in die Endposition gebracht werden können. Die Setzvorrichtung 62 enthält hierzu eine hydraulisch angetriebene Schubstange 64, deren freies Ende 66 ein Kopfteil 68 mit einer Einkerbung 70 trägt, die das T-förmig erweiterte freie Ende der Stützleiste 8 umgreift und durch entsprechenden axialen Vorschub das Stützelement 8 durch den Schlitz des Halterrahmens 12 bis zur Arretierposition hindurch schiebt.
• Die zugehörige axiale Antriebsvorrichtung 72 ist auf einen Schlitten 74 angeordnet, der auf eine quer zur Axialrichtung verlaufende Schiene 76 aufgegleist ist, so dass durch Verfahren des Schlittens 74 jede der Stützleisten 8 ferngesteuert angefahren werden kann.
• Die Setzvorrichtung 62 ist außerdem zur Erhöhung ihrer mechanischen Stabilität mit Hilfe von Stützbeinen 61 an den Halterohren 10 fixiert.
• Die in den Fig. 5 und 6 erläuterte Setzvorrichtung 62 erlaubt ein schnelles und fernbedientes Setzen der Stützleisten 8, so dass die Zeitdauer für durch Bedienpersonal durchzuführende manuelle Arbeiten und damit deren Dosisbelastung entsprechend verringert ist. Bezugszeichenliste 2 Heizrohr
  4 Reihe
  6 Spalt
  8 Stützleiste
  10 Halterrohr
  12 Halterrahmen
  14 Schlitz
  16 Längsrichtung
  18 T-förmige Verbreiterung
  20 Rasthaken
  22 Nut
  24 Anschlagfläche
  26, 28 Gleitschrägen
  30 Basisleiste
  32 Anpasselement
  33 Schenkel
  34 Schulter
  40 Hohlraum
  42 Federelement
  44 Querrichtung
  46, 48 Außenfläche
  50 Anker
  60 Stütze
  62 Setzvorrichtung
  64 Schubstange
  66 Ende
  68 Kopfteil
  70 Einkerbung
  72 Antriebsvorrichtung
  74 Schlitten
  76 Schiene
  a Rastermaß
  b Breite
  Δs Verschiebeweg
  

Claims (13)

1. Dampferzeuger für ein Kernkraftwerk mit einer Vielzahl von nebeneinander und beabstandet voneinander in zueinander parallelen Reihen (4) angeordneten Heizrohren (2), wobei zur Schwingungsunterdrückung in den zwischen benachbarten Reihen gebildeten Spalt (6) in Längsrichtung (16) ausgedehnte Stützleisten (8) eingeführt sind, die eine Basisleiste (30) umfassen, in der ein bandförmiges Anpasselement (32) federnd derart gelagert ist, dass sich Basisleiste (30) und Anpasselement (32) an die den Spalt (6) an beiden Seiten begrenzenden Heizrohre (2) anlegen.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, bei dem das Anpasselement (32) quer zur Längsrichtung (16)verschiebbar in der Basisleiste (30) gelagert ist.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 2, bei dem die Basisleiste (30) mit einem Anschlag zur Begrenzung des Schiebewegs (Δs) des Anpasselementes (32) versehen ist.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 3, bei dem die Basisleiste (30) ein C-Profil aufweist, das eine Schulter (34) des Anpasselementes (32) hakenförmig umgreift.

5. Dampferzeuger nach Anspruch 4, bei dem das Anpasselement (32) ein U-Profil aufweist, dessen Schenkelenden mit der Schulter (34) versehen sind, die die Basisleiste (32) hakenförmig umgreift.

6. Dampferzeuger nach Anspruch 5, bei dem Basisleiste (30) und Anpasselement (32) derart angeordnet sind, dass die durch das U-Profil gebildete Aussparung des Anpasselementes (32) der Basisleiste zugewandt ist, und in den auf diese Weise zwischen Anpasselement (32) und Basisleiste (30) gebildeten Hohlraum (40) ein Federelement (42) eingelegt ist.

7. Dampferzeuger nach Anspruch 6, bei dem das Federelement (42) eine in der Querschnittsebene gewölbte Blattfeder ist.

8. Dampferzeuger nach Anspruch 1, bei dem das Anpasselement (32) als Federelement ausgebildet ist.

9. Dampferzeuger nach Anspruch 8, bei dem die Basisleiste (30) ein C-Profil aufweist, das eine Schulter (34) des Anpasselementes (32) hakenförmig umgreift.

10. Dampferzeuger nach Anspruch 9, bei dem das Anpasselement (32) ein U-Profil aufweist, dessen Schenkelenden mit der Schulter (34) versehen sind, die die Basisleiste (32) hakenförmig umgreift.

11. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der außerhalb des Heizrohrbündels ein Halterahmen (12) für die Stützleiste (8) angeordnet ist, der mit einer Vielzahl von Schlitzen (14) versehen ist, die jeweils mit einem Spalt (6) fluchten und durch die jeweils eine Stützleiste (8) hindurchgeführt und im Halterahmen (12) durch eine Rastverbindung axial fixiert ist.

12. Dampferzeuger nach Anspruch 11, bei dem der Halterahmen (12) zumindest im Bereich jedes Schlitzes (14) mit einer Ausnehmung (22) versehen ist, in die ein am Ende der nehmung (22) versehen ist, in die ein am Ende der Stützleiste (8) angeordneter Rasthaken (20) eingreift.

13. Dampferzeuger nach Anspruch 12, bei dem die Ausnehmungen (22) durch eine am Halterahmen (12) quer zu den Schlitzen (14) angeordnete Nut gebildet sind.