用于去除粘附在蒸汽发生器的管底处的沉积物的喷枪 |
|||||||
| 申请号 | CN201480009435.0 | 申请日 | 2014-02-19 | 公开(公告)号 | CN105074333B | 公开(公告)日 | 2017-03-22 |
| 申请人 | 阿海珐有限公司; | 发明人 | 塞巴斯蒂安·波普; 约翰尼斯·施托斯; 雷纳特·基利安; 弗朗茨·斯特罗默尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 喷枪 ，其用于去除粘附在 蒸汽 发生器 (1)的管底(4)处的 沉积物 (8)，所述喷枪包括用于引入 蒸汽发生器 (1)的管中间区(12)的柔性带(14)，该柔性带在其自由端承载着清洗头(15)且具有至少一个用于将 水 流引导至清洗头的水管(18)，其中清洗头具有：-在应用情况下-面向管底或面向存在于管底的沉积物的操作侧(33)；与水管(18) 流体 连接的、通向操作侧的出口(54)；以及作用于沉积物的、用于去除材料的机械的工具(21a、21b)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于去除粘附在蒸汽发生器(3)的管底(4)处的沉积物(8)的喷枪，所述喷枪包括用于引入所述蒸汽发生器的管中间区(12)的柔性带(14)，所述柔性带在其自由端承载着清洗头(15)并且具有至少一个用于将水流引导至所述清洗头的水管(18)，其中所述清洗头具有：–在应用情况下–面向所述管底或面向存在于所述管底的沉积物的操作侧(33)；与所述水管(18)流体连接的、通向所述操作侧(33)的出口；以及作用于所述沉积物的、用于去除材料的机械的工具(21a、21b、21c)， |
||||||
| 说明书全文 | 用于去除粘附在蒸汽发生器的管底处的沉积物的喷枪[0001] 本发明涉及一种喷枪，其用于去除粘附在蒸汽发生器的管底处的沉积物。在核电站或常规电站中的蒸汽发生器的管底板上，随着时间的推移会在运行过程中形成坚硬的、由腐蚀产物构成的沉积物。在较长时间运行之后或者较长时间未进行清洗时，这些沉积物可能会非常硬。这些非常硬的沉积物也可能在这种情况下产生，即沉积物除了由腐蚀产物形成之外，来自次级回路中的硅酸盐或铝硅酸盐也参与了其形成。 [0002] 在管底上的沉积物可能会通过以下方式长期损害蒸汽发生器，即沉积物例如会使得从管底延伸出去的蒸汽发生器管(Dampferzeugerrohre)或加热管(Heizrohre)收缩。因此有必要完全去除管底表面的硬沉积物，以防止长期损害蒸汽发生器。通常来说，借助喷枪通过使用水来高压喷射的方式来去除沉积物，该喷枪被引入蒸汽发生器的管束(Rohrbündel)中。但通过这种在技术上称为内束喷射(IBL：Inner-Bundle-Lancing)以及例如根据DE 100 06 0667 A1、DE 40 39 376 A1和US 4,424769中已知的方法(其使用高达大约220bar的水压进行操作)，很难将较老的沉积物、在加热管之间的沉积物的桥接、结构非常紧凑且含硅酸盐的沉积物去除。在这些情况下，水束会弹回或只是被简单地偏转，从而使得至多只能实现最小的清洗效果。而且目前还没有任何化学方法，可用其来溶解上述含硅酸盐的沉积物。 [0003] 本发明的任务是提供前述类型的喷枪，可用其将上述类型的沉积物从管底去除。 [0004] 该任务可通过根据本发明的喷枪得以实现。该喷枪包括用于引入蒸汽发生器的管中间区的柔性带，该柔性带在其自由端承载着清洗头，并且承载至少一个用于将水流引导至清洗头的水管。清洗头具有：–在应用情况下–面向管底或面向存在于该管底的沉积物的操作侧；与水管流体连通的、通向操作侧的出口；以及作用于沉积物的、用于去除材料的机械的工具。这样一来，此类喷枪结合了液压工作的和机械工作的去除技术。这种情况下会产生这样的效果，即用机械的工具可将一部分沉积物分开并且可用离开出口的水束进行冲洗，从而使得机械的工具能够不受业已被去除的材料的阻碍而作用在沉积物上。可以特别有效地使用喷枪，条件是用例如高达220bar和更高的高水压来操作。在使用传统的高压水喷射法时，由于缺少接触面，水束经常仅在沉积物处被偏转，而使用根据本发明的喷枪，可借助机械的工具来产生此类接触面，例如通过在沉积物中引入槽，而水束可以其固有的动能作用在这些槽的壁上。 [0006] 但在特别有利的实施形式中提出的是，在另一个功能中，将引导至清洗头的水束用于间接地或直接地驱动工具，其中确保了在制造和安装技术上简单的驱动，条件是使用旋转的工具，例如使用一种工具，其旋转轴横向于清洗头的中心平面。在此类实施形式中，大致为圆盘形的工具可以很容易容纳在清洗头中，该清洗头由于管中间区狭窄故具有的宽度相应地也小。 [0007] 特别是在可间接或直接地驱动工具的情况下有利的是，清洗头中存在空腔，水管通向该空腔中，其中该空腔通过上述出口与周围环境连接。空腔例如可用于容纳工具或容纳工具的驱动元件，例如水轮。 [0008] 在可直接地驱动的情况下，在生产和安装技术方面有利的是，借助撞击面来进行驱动，所述撞击面受到被引导至清洗头的水流所施加的作用。有效运行且同时在技术上简单的工具为旋转的铣削盘( )，多个用于去除材料的元件分布在该铣削盘的周向面上。为了旋转驱动铣削盘，可在其侧面安装类似叶轮或桨轮的结构，其具有与水束相互作用的撞击面。 [0009] 但在特别优选的实施形式中，在用于去除材料的元件上存在撞击面，即元件的一部分表面形成了受到水束所施加的作用的撞击面。因此，用于去除材料的元件通过以下方式实现了特别简化生产和安装的双重功能，即其被用于进行驱动和用于去除沉积物。此外，所述元件还生成了脉冲的水束，由此还提高了清洗效果。水束的脉冲频率取决于水束的流速，铣削盘的直径和在铣削盘上用于去除材料的元件或齿的数量。通过此类实施形式有可能以简单的方式，增加或调节铣削盘的转速并从而增加或调节与沉积物相互作用的齿的撞击频率，方式是改变给铣削盘施加作用的水束体积，例如增加水束体积。对于上述水轮而言，当然也可用上述方式改变旋转速度。当水束撞击到铣削盘时，水束会被分成多个水滴，其中除了通过改变水束体积外也可通过改变铣削盘的齿数或用于去除材料的元件的数量来调节在这种情况下产生的水滴撞击的脉冲频率。分别根据待去除的沉积物的硬度来改变在沉积物上作用的齿或用于去除材料的元件的撞击力是有利的，其中这一点可通过相应地调节水压或调节撞击到铣削盘上的水束的压力来实现。 [0010] 为了保证通过水流来有效驱动铣削盘，对铣削盘进行定向，从而使得其在切线方向上受到至少一部分水流所施加的作用。驱动的功效和生成朝向沉积物的水束通过以下方式得以优化，即将工具至少部分地布置在清洗头内的空腔中，其中至少一个水管通向空腔中，并且经由出口与大气相通。 [0011] 引导至清洗头的水以至少一种被施加到沉积物的水束形式从出口流出，该出口可布置在清洗头的不同位置。但是可实现有效去除沉积物的条件是，用于去除材料的工具部分(在铣削盘时为盘节段情况下)从出口突出来。这时无论是旋转工具还是以其它方式，例如线性运动的工具，以下列方式防止损害管底，即工具不突出超过清洗头的操作侧。 [0012] 在另一种实施形式变体中，以很小的空间需求将可通过水流直接驱动的有效运行的工具容纳在清洗头中的另一种可能性通过以下方式得到，即使得工具的旋转轴与清洗头的中心平面平行。圆柱形工具，例如根据取芯钻类型设计的工具在这里是可能的，所述工具具有相对小的外直径。在这种情况下，用于去除材料的元件可存在于横向于旋转轴的端面和/或在旋转方向上或与旋转轴同轴延伸的工具的周向面上。 [0013] 在该实施形式变体中，工具上存在至少一个由水流施加作用的撞击面，其中撞击面基本上沿着工具的旋转轴并且斜向于包含旋转轴的平面延伸。当水流碰到撞击面时会承受角动量(Drehimpuls)。所讨论类型的实施形式可特别简单地实现，途径是至少一个撞击面由被引入工具周向面的流槽的槽壁构成。这时，工具要定位在清洗头上，从而使得离开水管的水流可进入流槽中。驱动的功效得以提高的方式是，流槽在水流的流动方向上变窄。 [0014] 在一个特别优选的实施例中，将工具可转动地安装在被构造成孔的清洗头出口中。 [0015] 在另一个实施形式变体中，工具可间接由水流驱动。因此，引导至清洗头的水流不会或者至少不会为了驱动目的而碰到工具，从而得出用于清洗头的其它实施可能性和由此实施的清洗方法。因此，如在一个优选的实施例中就是这种情况一样，例如被构造成切削工具的工具的线性运动可借助由水流驱动的水轮来实现，该水轮通过传动装置，特别是曲柄传动装置与所述工具连接。这时特别是在喷枪的情况下，其推进方向和后退方向在应用情况下与管底平行，有利的是，工具的线性运动在喷枪的纵向方向上延伸。 [0016] 和上述铣削盘的情况一样，对于水轮而言有利的是，对水轮进行取向使得其在切线方向上至少受到水流中的一部分施加的作用。同样，水轮布置在存在于清洗头内的空腔中，其中至少一个水管通向空腔且其通过出口与大气相通。但不同于铣削盘的是，水轮没必要突出超过出口。相反有利的是，将水轮完全布置在空腔内。 [0017] 在一个优选的实施形式中，工具固定在直线运动的承载物上。这样做的优点是，可自由选择工具的形状和材料，而不必考虑对与水轮进行像驱动一样的连接提出相应要求。优选将承载物引导至与空腔连接并且通向大气的引导通道中，其中工具布置在从清洗头突出来的、承载物部分处。例如被构造成棒状或杆状的切削工具的工具，其从承载物突出来并且从所述承载物延伸到清洗头的操作侧。 [0018] 为了用于去除材料的工具能够有效地工作，必须将其用一定的力压向管底或者压向在管底处存在的沉积物。这在一个优选的实施形式变体中，受到至少一个出口孔的支持，经由水管引导至清洗头的部分水流通过该出口孔被引到周围环境中。这时，出口孔可被用作布置在清洗头中的、例如在容纳工具的容纳空间的卸压孔(Druckentlastungsbohrung)。但特别地，出口孔可被布置成使得从中出来的水束产生反冲，该反冲将清洗头压向待去除的沉积物，或产生与由出口出来的水流引起的脉冲相反的反向脉冲。用于此目的的出口孔优选在清洗头与操作侧相对的一侧开口。 [0020] 图1示出了通过蒸汽发生器下部的示意性纵剖面， [0021] 图2以侧视图示出了根据第一实施形式变体的喷枪的承载着清洗头的前端部，[0022] 图3示出了通过柔性带的横截面， [0023] 图4以部分透视图示出了清洗头，其中清洗头在侧面开口，以便看到其内部，[0024] 图5示出了相应于图2中V-V线的清洗头的横截面， [0025] 图6为示意图，其中描绘了在图2中箭头V方向来看的清洗头，其处于管中间区中的横向倾斜位置， [0026] 图7以透视图示出了根据第二实施形式变体的喷枪的前端部，其中清洗头在侧面开口，以便看到其内部， [0027] 图8以透视图示出了根据第三实施形式变体的喷枪的前端部，其中清洗头在侧面开口，以便看到其内部， [0028] 图9以透视图示出了图8中喷枪的工具， [0029] 图10以透视图示出了图8中喷枪的清洗头的经过放大的截面。 [0030] 用根据本发明的喷枪来清洗的蒸汽发生器1具有多个U形弯曲的、布置在蒸汽发生器的第二侧的加热管2，其端部通过蒸汽发生器壳体3的底部，即通过所谓的管底4，并且通向蒸汽发生器1的第一侧5。蒸汽发生器的第一侧5具有入口6，第一冷却剂通过该入口流进蒸汽发生器1。第一侧5通过隔壁(未被示出)分成两个部分空间，其中U形状弯曲的加热管2的一端通向第一侧5的其中一个部分空间而其另一端通向另一个部分空间。第一冷却剂通过出口(图1中未被示出)离开蒸汽发生器。 [0031] 在运行时，在管底4与蒸汽发生器1的第二侧7连接的一侧形成沉积物8，其中沉积物以所谓桥接11的形式延伸进管中间区12。 [0032] 喷枪13具有用于引入管中间区12的某种柔性带14，该柔性带在其自由端承载清洗头15。柔性带14的自由端，在应用情况下，即在清洗蒸汽发生器的管底4时，被引入管中间区12或管道中的端部。带14在边缘区域中具有在其纵向方向16上延伸的一排间距均匀的开口 17。其被用于喷枪13的推进和后退。为了将水流引导至清洗头15这一目的，带14具有三个在纵向方向16上延伸的水管或通常称为管道。如图3可识别出的，其例如布置在两个薄的、通常构成柔性带14的材料带19，例如钢材质的材料带之间。在这种情况下，在材料带19中从其内侧形成沟槽20，这些沟槽将水管18包围在其间。承载着水管18的柔性带14自然也可按照任何其它形式构成并且承载不同数量的水管。 [0033] 在清洗头15中布置了作用于沉积物8的、用于去除材料的机械的工具21a、21b、21c。所述工具在所示出的实施形式变体中是可运动的并且被驱动器驱动，其中该工具要么直接地要么间接地(即通过传动装置的传递)由水流来驱动。 [0034] 在图1、2以及4至6中示出了喷枪13的第一实施形式变体，该喷枪具有直接的水流驱动器。其中，工具21a被布置成使得其旋转轴D1横向于清洗头15的中心平面P。该工具被构造成铣削盘22，其周向面23承载有多个用于去除材料的元件24(图2、4)。在所示出的实施例中，铣削盘被构造为齿轮，其中齿轮的齿25形成用于去除材料的元件24。齿25的指向转动方向41反方向的侧边形成了受到水流所施加的作用的撞击面42。铣削盘22被布置在清洗头15上或布置在清洗头15中，从而使得其在切线方向26上至少受到被引导至清洗头的水流的一部分所施加的作用。 [0035] 在清洗头15内部，以顶视图来看，清洗头从前方在图2中箭头V的方向上看或在根据图5横截面来看基本被构造成矩形。其具有两个平面侧29，这些平面侧在应用情况下大致平行于加热管2的纵向延伸方向延伸。但其上侧30和在下文中被称为操作侧33的下侧在横向于加热管的纵向延伸方向延伸。清洗头15的高度34比其宽度31大得多。 [0036] 在清洗头15内部有空腔35，铣削盘22被布置在其中。铣削盘被轴36贯穿以便可旋转运动地固定铣削盘，所述轴通过从铣削盘22突出来的端部固定在铣削头15上。在铣削盘22与空腔35内壁之间存在间隙37，以确保铣削盘轻松移动。容纳空间35朝向平面侧29开口，并且在安装状态下被锁固元件，例如侧板38在侧面封闭。 [0037] 清洗头15在其后侧具有两个在高度方向上有间隔的支腿(Schenkel)39，这些支腿在高度方向上被接收槽43(图4)穿透。弹性带14以其前端部插入所述接收槽中。为了将带14在纵向方向16上固定在头15处，支腿39分别被两个孔44穿通，可分别将紧固件(未被示出)引入其中，所述紧固件穿透带14的开口17。 [0038] 水管18经由连接通道45与空腔35连接。其通过喷嘴口46进入空腔35。连接通道45和喷嘴口46被布置和定向成使得离开喷嘴口的水流或水束(在图4中用箭头47表示)至少在接近切线方向26上碰到铣削盘22的齿25。为了支持切向的流引导，靠近清洗头上侧30的上壁48延伸大约达到铣削轮22的中心或大约达到虚线40，该虚线40在高度方向上延伸、在切线方向26上与轴36相交。从喷嘴口46喷出的水流经在顶侧或底侧由壁48和铣削轮22限定范围的空间49，该空间如节流点(Drosselstelle)一样作用并且在这种情况下进行加速。在纵向方向16上直线延伸的壁区域之后，壁48具有近似于铣削盘23圆形形状的弯曲部分53。 [0039] 空腔35以出口54通向清洗头15的操作侧33。因此，引导至清洗头15的水经由出口54，即大致经由在壁48与指向柔性带14相反方向的铣削盘22的前侧之间存在的空间离开空腔，如图4中的箭头55所示。由于铣削盘22的齿，经由出口54流出的水束是脉冲的。由于流出的水束紧靠铣削盘22的作用区域，沉积物8的待去除的颗粒立刻被水冲走。如图5所示，可借助铣削盘22部分地去除沉积物8，其中例如形成沟或槽56，这些沟或槽为从出口54出来的水束54提供接触面。由此促使利用高压水束破开沉积物。 [0040] 为了避免损坏管底4，铣削盘22在任何位置都不突出超过清洗头15的操作侧33。这一点是这样来实现的，即界定空腔35的范围的、形成平面侧29的侧壁56(图5)在出口54和铣削盘22区域中具有向上侧30凸出的凹口57。因此，存在于管底4的沉积物8或桥接11，如图5所示，可延伸进凹口57中，并且因此通过铣削盘22的作用被引入槽56。通过以下方式避免使用铣削盘22损害加热管2，即选择清洗头的高度34和宽度35使得在铣头15横向倾斜的情况下，管中间区12的宽度42既定时，铣削盘22不能接触到加热管2的外圆周(参考图6)。 [0041] 图7示出了喷枪13的第二实施形式变体。与上述的实施例相反，这里存在工具21b，该工具不直接由引导至清洗头15的水束驱动。这种驱动通过水轮58实现，该水轮被完全布置到被设置在清洗头15内的空腔35'中。空腔35'经由出口54与大气相通。喷枪13具有一个或多个水管18，其中图7仅示出了水管18。水管18通过喷嘴口46通入空腔35。喷嘴口46被布置和取向，使得离开它的水流或水束在切线方向26上撞击到水轮58。为了进行其转动操作，水轮具有从其周向面突出的、与水流相互作用的驱动元件59，该驱动元件例如为锯齿形结构。驱动元件59的、指向水轮58旋转方向60的反方向的面元件构成撞击面63，这些撞击面受到水束所施加的作用。 [0042] 水轮58在旋转方向60上的运动通过传动装置64，即通过曲柄传动装置65被转换成线性的、在喷枪13的纵向方向16上延伸的运动。曲柄传动装置65包括连杆(Pleuelstange)61，其一端联接在水轮58上而其另一端联接在承载物66上。承载物66被安装在清洗头15上，使得其执行在纵向方向16上延伸的运动。 [0043] 空腔35'在清洗头15的操作侧33处以出口54通入周围环境。由于水轮58被完全布置在空腔35'内，因此水轮不会突出超过出口54的开口面或超出清洗头15的操作侧33。 [0044] 承载物66被引导进入引导通道67中，该引导通道以其一端与空腔35'相连而其另一端在清洗头15的端侧通向大气。工具21b固定在承载物66的一部分68上，其从清洗头15突出来。工具21b以切削工具形式构造，即被构造成向着操作侧33延伸的棒。工具21b从承载物68的朝向操作侧33的那一侧突出，使得其不超过操作侧33。 [0045] 在所上述的喷枪13的实施形式变体中，工具21b在喷枪13的推进方向69上来看位于经由出口54离开空腔35'的水束的作用区域前面。其在这里的主要用途是，将被切削工具21b去除的沉积物颗粒冲走。 [0046] 图8至10示出了一种实施形式变体，其也具有旋转的工具21c，但其旋转轴D2平行于清洗头15的中心平面P。工具21c基本上是圆柱形结构，大约被设计成类似于取芯钻。设置有齿75的钻环(Bohrkranz)76在轴向上从工具前端的、即远离柔性带14的端面74突出来。钻环76的外侧与工具21c的周向面77对准。因此，齿75形式的、用于去除材料的元件24位于横向于旋转轴D2延伸的面上，即在端面74上。但用于去除材料的元件24，例如刚玉芯或类似物(未被示出)也可以–作为在端侧的用于去除材料的元件24的补充或替代–存在于工具21c的周向面77上，即存在于工具21c的前面的纵向部分78处。 [0047] 工具21c总共具有四个均匀分布在圆周方向上的撞击面50'，其基本上在工具21c的纵向方向上和斜向于包含旋转轴D2的平面E。撞击面50'分别由引入工具21c的周向面77中的流槽80的槽壁79'构成。构成撞击面50'的槽壁79'和相应的另一槽壁79”在所示实施例中被定向成彼此垂直，也就是说围成直角。当然在槽壁或其它槽形状之间构成其它角度也是可能的。每种情况下，第二槽壁79”平行于旋转轴D2或平面E。因此，流槽朝向工具21的前端变窄。 [0048] 在清洗头15内布置有空腔83，水管18通向其中。工具21c被布置成使得流槽80被定向为平行于从水管18中出来的水流的流动方向84，或平行于水管18的中心纵轴。在图10所示实施例中，水管18以纵向部分85延伸到内部空间，由此使得将水管的开口引到相当靠近工具21c的后端侧86。 [0049] 工具21c绕旋转轴D2可转动地安装在被构造为孔87的清洗头15的出口54'中，其中周向面77和孔壁以滑动轴承(Gleitlagers)的方式相互作用。孔壁和槽壁79'、79”共同形成向工具21c的前端部变窄的流通道88，该流通道在喷枪运行时有水流经。工具21c的旋转速度可通过水压来调节。为了使从水管18流出的水束可以基本上不受阻碍地进入流通道88中，在旋转轴D2和水管18或纵向部分85的中心纵轴M之间存在轴向偏移89。 [0050] 流槽80或流通道88通向工具21c的前纵向部分78，其从清洗头15的横向于旋转轴D2的前端面90突出来。该前端面90在这种情况下形成了清洗头15的操作侧33。此类布置特别适合于去除管中间区12的大量沉积物。在进行去除材料的加工时，支持去除材料的脉冲水束从流通道88流出。水束的脉冲是通过中断离开水管18的水流产生的，条件是其碰到工具21c的后端侧86的表面区域。 [0051] 前述类型的喷枪13本质上因其带状结构在相应于箭头70的高度方向上的偏转方面相当不灵活，从而使得通过反向于箭头方向70的作用力在去除沉积物8时可将喷枪13或清洗头15固定在管底4上。然而，特别是当喷枪相当深地进入到蒸汽发生器1中时，这通常在足够程度上是不再可能的。为了确保将清洗头更好地按压到管底4上，其具有一个或多个出口孔73，经由水管18引导至清洁头15的部分水流可通过所述出口孔引到周围环境中。至少一个出口孔73以其一端与空腔35或35'连接，并以其另一端经由在清洗头15外侧处的开口71进入周围环境或进入蒸汽发生器1的内部空间。 [0052] 出口孔73的开口71可布置在清洗头15上，使得从中流出来的水流产生反冲，该反冲至少部分地补偿了从出口54流出的水流引起的反冲。对于相对强的水流，清洗头15被压向管底4。在图2至6所示实施例中，出口孔73通过其在与操作侧33相对的清洗头15的上侧30处的开口71通向周围环境。结果是产生与箭头方向70相反的反冲。在图8至10所示实施例中，两个出口孔73斜向于清洗头15或喷枪13的中心纵轴M延伸，其中出口孔包围朝柔性带开口的锐角。由于这种布置，可产生平行于中心纵轴M且向钻环76取向的反冲。 |
||||||
