[B] (11) UTLEGNINGSSKRIFT Jfr. 139327 NORGE [NO] (51) Int. Cl. 2 r 28 F 9/00 STYRET FOR DET INDUSTRIELLE RETTSVERN (21) Patentsøknad nr. 762343 (22) Inngift 05.07.76 (23) løpedag 05.07.76 (41) Ålment tilgjengelig fra (44) Søknaden utlagt, utlegningsskrift utgitt 23.03.77 06.11.78 (30) Prioritet begjært 22.09.75, USA, nr. 615318 (54) Oppfinnelsens benevnelse Understøttelse for varmeutvekslere. (71){73) Søker/Patenthaver THE BABCOCK & WILCOX CO., 16 East 42nd Street, New York, NY 10017, USA. (72) Oppfinner LARRY GREEN WEATHERFORD, JR., Mt. Vernon, IN, USA. (74) Fullmektig (56) Anførte publikasjons: Bryns Patentkontor A/S, Oslo. Ingen.
1 139327 Foreliggende oppfinnelse angår understøttelsesanordninger og spesielt smurte glideanordninger for understøttelse av store, tunge varmeutvekslere og liknende. Det finnes et stort behov for understøttelse av meget store varmeutvekslere, trykk-kar og annet utstyr, på en slik måte at disse konstruksjoner beskyttes mot virkningen av jordskjelv, såvel som materialsjokk som kan skyldes store plutselige forandringer i trykk-karets temperatur. Slike understøttelser må videre anordnes på en slik måte at de tillater justering til vanlige termiske utvidelser og sammentrekninger, og gir en passende grad av adgang for inspeksjon, vedlikehold og reparasjoner. Mer bestemt er det i kommersielle kjernekraftverk behov for store varmeutvekslere som kan være 12-15 meter i diameter og så høye som opptil 25 meter, når de er montert. På grunn av at disse varmeutvekslere arbeider ved høye temperaturer, må det treffes foranstaltninger for å sikre at temperaturen i konstruksjonens betongdeler som bærer en varmeutveksler av denne størrelse,: ikke overstiger 98 C, da- betongen ellers ville miste sitt krystallvann og tilslutt bli til pulver. På grunn av de store konstruksjoner det her gjelder, vil virkningen av varmeutvidelse og sammentrekning i anordningene være av en størrelsesorden på mange cm. På grunn av disse virkninger som oppstår hvis varmeutveksleren undergår en hurtig temperaturforandring ved utilsiktet tap av et av de varme fluider i varmeutveksleren, antas det at anordningen vil trekke seg termisk sammen tilstrekkelig hurtig til å frembringe et voldsomt slaglignende støt mot de omgivende konstruksjoner. På lignende måte vil skjelvinger i jorden og lignende også kunne frembringe alvorlige skader hvis de seismiske krefter er koblet direkte til en
716 139327 av disse store varmeutvekslere. Det er blitt foreslått å feste en bæreplate til den nedre ende av varmeutveksleren. Undersiden av denne plate er forsynt med en konkav buet flate som livi ler på en tilsvareride konveks Lubrit-plate eller en annen hensiktsmessig,, smurt lagerflate. På grunn av at Lubrit-platen ville hvile på -et betongfundament vil den vertikale belastning som varmeutveksleren utøver, bli absorbert på en måte. som gjør det mulig for anordningen å gli eller forskyve seg over små horisontale avstander i forhold til Lubrit-platen for derved på en trygg måte å oppta noen av de bevegelsér som frembringes av disse ekstraordinære krefter. Det viser seg. imidlertid at en understøttelsesanordning utført etter dette forslag har tilbøyelighet til å heve temperaturen på betongfundamentet til uakseptable størrelser og understøttelsesanordningen kan ikke oppta oppadrettede vertikale krefter og horisontale krefter som er av vesentlig størrelse. Av denne grunn er det behov for understøttelsesanordninger for varmeutvekslere der fundamentets temperatur vil ha verdier som kan aksepteres, samtidig med at det tillates relativ bevegelse av varmeutveks leren og understøttelsen, slik at disse kan gli innbyrdes over små avstander for tilpasning til forholdsvis mindre forskyvhinger, og for også å absorbere betydelige horisontale og oppadrettede vertikale krefter, som skyldes jordskjelv, plutselige forandringer i varmeutvekslerens temperatur og lignende. Disse og andre ulemper ved tidligere kjente anordninger er i stor utstrekning overvunnet ved foreliggende oppfinnelse. I henhold til oppfinnelsen er en skjær-ring anbragt over omkretsparti et av understøttelsesplaten. Skjærringen strekker seg også godt innenfor kanten eller omkretsen av understøttelsesplaten, for å gripe sammen med de vertikale gjengede ender av en sats forankringsbolter, som stikker inn i og er innleiret i betongfundamentet. På denne måte vil forankringsboltene og skjær-ringen overføre oppadrettede vertikale krefter direkte til fundamentet. I samvirkning med forankringsboltene er det utformet en kile og kilespor i sammenstøtende flater av varmeutvekslerens nedre støpedel og under-
3 139327 støttelsesplaten for å kunne absorbere tverrettede og horisontale krefter som utøves på varmeutveksleren ved jordskjelv eller andre fremtredende fysiske forstyrrelser. j. På grunn av at det stål det er behov for ved denne utførelse er en meget god varmeleder, er det sannsynlig at de omgivende deler av betongfundamentet vil få temperaturen hevet til uakseptabel størrelse under vanlige driftsbetingelser. i henhold til et trekk ved oppfinnelsen er imidlertid en hui stålring innlagt i betongfundamentet nær ved forankringsboltene, noe som ikke bare øker styrken av fundamentet men også gir tilstrekkelig kjølekapasitet til å holde betongtemperaturen så lav at den ikke overskrider det på forhånd bestemte nivå. For ytterligere å øke den fysiske motstand varmeutveksleren har mot tverrettede krefter, kan det være fordelaktig å legge inn en bunnplate mellom den konvekse smurte plate og betongfundamentet. I dette tilfelle kan det være hensiktsmessig å ha en eller flere skjær-bolter i bunnplaten. Disse bolter stikker ut fra bunnplaten og passer i fordypninger eller boringer som er utført i den tilstøtende flate av betongfundamentet. Oppfinnelsen tilveiebringer således en anordning som gjør det mulig for betongfundamentet og varmeutveksleren å rotere og å gli over begrensede avstander i forhold til hverandre, for derved å absorbere forholdsvis små tverrettede og langsgående krefter. Den mer solide stålkonstruksjon som imidlertid kreves for å motstå større sjokk, er også utført som skjær-kiler, ankerbolter og skjær-bolter, men da på en måte som ikke øker temperaturen på betongfundamentet til et utilfredsstillende nivå. Det sistnevnte trekk ved oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den huie ring som er innleiret i fundamentets betong ikke bare kjøler betongen til en passende temperatur, men også byr på ytterligere og uventede fordeler når det gjelder å forsterke betongen. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengi tte trekk, og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningen, som i snitt viser en utførelsesform for varmeutveksleres understøttelse i henhold til oppfinnelsen.
139327 4 Som vist er en vertikalt plasert varmeutveksler 10: understøttet delvis ved hjelp av en rekke horisontalt anbragte tverfstøtter 11,12- Hver av tverrstøttene er feistet ved eh ende til en vertikal -flate på varmeutveksleren 10 og ved den annen ende ved hjelp av en støtdemper eller lignende til en vertikal vegg 13. av armert betong. Betongveggen 13 danrier en del av en brønn 14 som varmeutveksleren lo står i. Et horisontalt gulv 15 også av armert betong danner bunnen i brønnen. 14. I gulvet 15 finnes et avløp 16 ved gulvets laveste punkt, der vann fra en eller annen kilde samles for å bli pumpet ut av brønnen 14. En armert betongbærer eller et fundament 17 som i den viste utførelse har form av en avkortet kjegle eller en. pyramide, har en stort sett flat topp 20. Toppen 20 har imidlertid en gruppe med stort sett sylindriske fordypninger eller boringer 21,22 som stikker ned i fundamentkonstruksjonen. For å skaffe kjøling for fundamentet 17 såvelsom for å øke dets styrke, er en hui ringformet stålkasse 23 innleiret i fundamentets betong like under bunnen av boringene 21, 22. Ankerbolter, hvorav bare ankerboltene 24, 25 er vist på tegningen, står i en sirkel i forhold til planet for oversiden 20 av fundamentet 17. Hver av boltene 24,25 er formet som en L, der det lange skaft er parallelt med varmeutvekslerens 10 lengdeakse og perpendikulært på planet for fundamentets overside eller topp 20. Det korte ben på ankerbol tens L form, står imidlertid perpendikulært på aksen for det lange skaft for bedre å sikre boltens feste i fundamentet 17. Det lange skaft for hver av forankringsboltene 24, 25 stikker dessutan gjennom åpninger i de nedre og øvre flenser 26 i den nevnte stålkasse 23. HVert av de lange skaft på de enkelte forahkringsbolter 24, 25 avsluttes med en gjenget ende som er opptatt i tilsvarende gjengede beslag, hvorav bare beslagene 30 og 31 er vist. Som vist vil beslagene 30 og 31 når de er i fullt inngrep med de gjengede ender på forankringsboltene 24, 25 ligge an mot den øvre flens 27 og være i flukt med oversiden 20 av fundamentet 17. Det finnes imidlertid et betydelig stykke gjenger i hvert av beslagene 30 og 31 som ikke er i
' ' 139327 inngrep med de resp. forånkringsbolter '24,. 25.' Disse gjenger' "" i besl-agene -30, 31 er imidlertid i stedet i inngrep med de -. gjengede nedre deler av ska.ftene på et sett bolter,' hvorav. bare boltene 32, 33 er vist på tegningen.. Bolténe 32, 33. stikker gjennom, hull i en bunn-,. plate' 34-'med en lagerring,og et ytterligere sett hull.i en -skjærring 35, som. ligger på oversiden av lagerringen 34. Som vist har lagerringen 34 en underside 36, hvorfra det stikker ut et antall stort sett. sylindriske skjærtåpper 37,. 40 som er.rettet vertikalt nedad. Skjært.appene 37, 40 opptas i tilpassede fordypninger eller boringer 22, 21 som er utformet i oversiden 20, av fundamentet 17.,Dessuten har lagerringen 34 en ringforrnet over side. 41 som gir plass for" en stor sirkulær boring 42, med..en fiat horisontal bunn 43 og - sylindriske vegger. * Skjærringen 35 er stort sett ringforrnet og ligger.. på den ringformede overside 4l av lagerringen 34. Pordypninger 44, 45 er utformet i den ytre omkrets av den ringformede flate 4l for å gi plass for hoderie på.de resp. bolter 3.2, 33- En flens 46 stikker inn mot sentrum av skjærringen 35 for å ligge over et kantparti av.den sirkulære bunn 43 a som er utformet i bunnplaten 34. En Lubrit-plate'47 eller en annen hensiktsmessig smurt platedel, som har en.flat nedre underside, tvilende på den horisontale bunn 43, har også en.diameter som er vesentlig, større enn "den indre diameter av den overhengende flens- 46 på skjærringen 35- Diameteren av Lubrit-platen 47 er imidlertid mindre enn diameteren av. den sirkulære boring 42 ".. som platen ligger i. Denne forskjell i. diametere gir. en viss klaring for relativ bevegelse mellom Lubritplaten 47 og bunnplaten 3.4... ' '... En Lubritplate'kan omfatte' en hoveddel av. bronse eller messing, hvori det er innarbeidet \et antall overflateringer. Disse ringer er fylt med et smøremiddel på grafitt-.. basis og sinøremidlet vil'nar kontaktflaten mellom Lubritplaten 47- og den horisontale? bunn 43 slites vekk over en viss tid',- frigi nytt smøremiddel. Passende Lubritpiater fremstilles.
720 139327 f.eks. av Merriman Division of Litton Industries, 100 Industrial Park Road, Hingham, Massachusetts 02043, U.S.A. Oversiden av Lubritplaten 47 er dessuten konveks og er også behandlet som beskrevet ovenfor, for å gi en hensiktsmessig smøring. Videre er i denne henseende en smidd bæreblokk 50 utført med en konkav underside 51 som passer til og hviler på den tilpåssede-konvekse smurte overaide av Lubritplaten 47. En sirkulær rekke boringer som er rettet inn i aksialretningen og hvorav bare boringenp 52,53 er vist på tegningen, har forsenkede fordypninger utformet i den konkave overflate for hver å gi plass for boltér, hvorav bare boltene 54 og 55 er vist på tegningen. Oversiden av bæreblokken 50 har en nedadrettet flens med en diameter som er noe større enn diameteren av den underliggende Lubritplate 47, men som ikke desto mindre er mindre enn diameteren av den sirkulære boring 42 som er utformet i bunnplaten 34, for derved å skape tilstrekkelig klaring til å tillate varmeutveksleren 10 å. bevege seg i forhold til fundamentet 17. En skjær-kile 56 er diametralt anordnet på oversiden av bæreblokken 50. Skjær-kilen 56 passer, i et kilespor 57 som er utformet i den nedre kontaktflate i det nedre støpestykke 60, som utgjør en del av varmeutveksleren 10. Som vist på tegningen er boltene 54, 55 såvel som andre bolter som tjener til å forbinde bæreblokken 50 med det nedre støpestykke 60, som ikke ligger i tegningens plan, skrudd inn i gjengede boringer som er skåret i det nedre støpestykke 60. Under bygging blir betongfundamentet 17 støpt slik at det bare frilegger de øvre flater av forankringsboltenes beslag 30, 31. Det lages så en mal av plaseringen av disse beslag etter at betongen er herdet. Ved hjelp av denne mal (ikke vist på tegningen), bores de tilhørende boringer i bunnplaten 34 og skjær-ringen 35 i flukt med de resp. beslag 30,31 for forankringsboltene. Bunnplaten 34 anbringes over beslagene 30,31 på oversiden 20 av fundamentet 17. Lubritplaten 47 blir så plasert i sentrum av den sirkulære, boring 42 i bunnplaten 34. For full.montering av bærekonstruksjonen blir skjær-ringen 35
7 139327 plasert over det nedre støpestykke 60 på varmeutveksleren 10 og bæreblokken 50 blir boltet på plass. Varmeutveksleren 10, bæreblokken 50 og skjær-ringen 35 som er satt sammen, blir så forsiktig bragt på plass på bunnplaten 34 og på Lubritplaten 47 for å rette inn bolthullene i skjær-ringen 35 med de tilsvarande bolthull i bunnplaten 34 og beslagene 30,31 som er innleiret i betongfundamentet 17. Det hele gjøres så ferdig ved innsetning av boltene 32, 33 i de innrettede horinger hvoretter disse bolter trekkes til i beslagene 30,31 med det ønskede dreiemoment. Hvis utøvelsen av en horisontalt virkende kraft på varmeutveksleren 10 eller på fundamentet 17 er tilstrekkelig stor til å bevege disse konstruksjonsdeler i forhold til hverandre, vil den første bevegelse bli absorbert uten skade, ved glidning og rotasjonsbevegeise av bæreblokken 50 i forhold til lubritplaten 47. Vertikalt, oppadrettede krefter vil videre bli overført fra kantpartiet av bæreblokken 50 til flensen 46 på skjær-ringen 35 og gjennom boltene 32,33 til fundamentet 17 gjennom forankringsboltene 24,25. Skulle imidlertid de horisontale krefter bli store nok til å overskride verdier som kan opptas ved relativ bevegelse mellom bæreblokken 50, Lubritplaten 47 og den horisontale bunn 43 i den sirkulære boring 42 i bunnplaten 34, vil skjær-kilen 56 i bæreblokken 50, boltene 54, 55 og skjærtappene 37,40 i fundamentet 17 være istand til å absorbere resten av de ellers uabsorberte krefter. Det finnes naturligvis mange modifikasjoner som kan gjøres med den beskrevne anordning og som allikevel faller innenfor oppfinnelsens ramme. Det kan f.eks. være ønskelig å eliminere den nedre støpestykke 60 i varmeutveksleren 10 og å sveise fast en del av et rør med større diameter til utsiden av varmeutvekslerens hode, der rørets lengdeakse faller sammen med varmeutvekslerens lengdeakse. En flens på den nedre ende av røret blir da skrudd fast på et støpestykke som har en konkav underside passende til krumningen av oversiden av Lubritplaten 47. Denne utførelse eliminerer ikke bare behovet for et ekstra støpestykke, såvel som ytterligere maskinering av den nedre ende av varmeutveksleren 10, men øker også avstanden mellom varmeutveksleren og betongfundamentet 17, noe som vil hjelpe ytterligere til med å redusere temperaturen på funsamentet.
722 139327 Den huie stålkasse kan også Innrettes for sirkulasjon av kjølefluidum, for derved ytterligere å redusere arbeidstemperaturen på betongfundamentet 17. Videre kan det føre til en besparelse i byggeomkostninger hvis tverrstøttene 11, 12 forbindes med, ikke varmeutveksleren 10 som vist på tegningen, men til horisontale plater som festes til det nedre støpestykke 60, eller når et rør er festet til den nedre ende av varmeutveksleren 10, er festet til dette rør og til tilstøtende deler av veggen 13 i brønnen 14. Den besparelse som oppnås med denne utførelse er særlig merkbar når det gjelder reduserte behov for armert betong ved konstruksjonen av brønnen 14. På denne måte vil den store masse av armert betong som man må ha for å motstå virkningen av tverrstøttene 11,12 ligge nær bunnen 15, istedet for høyere opp fra bunnen som vist på tegningen. På denne måten vil armert betong utover det som er nødvendig for å bære den betongdel som ligger over bunnen 15 og nær tverrstøttene 11, 12 kunne reduseres vesentlig.
9 139327 Patentkrav. -.. '. ' ', 1. Understøttelse for en varmeutveksler, k a r a k - t e r i s e r t ved at den omfatter et armert betongfundament (17)forankringsbolter (24, 25) som,er innleiret i-fundamentet for overføring av vertikale belastninger fra varmeutveksleren til fundamentet, en stålkasse (23) innleiret i fundamentet for kjøling åv,den armerte betong, en bunnplate (34) som hviler på fundamentet, hvilken bunnplate har boringer som hver er i flukt med forankringsboltene og har en stort sett sentralt anbrakt sylindrisk boring (42) som ender i en bunn, en smurt platedel (47) i den sylindriske boring hvilende på bunnen, og med en diameter som er mindre enn diameteren av den sylindriske boring, hvilken smurte plate også har en konveks flate, en skjærring (35) med boringer i'.flukt med de respektive forankringsbolter, hvilken skjærring ligger på bunnplaten og har en indre diameter som er mindre enn diameteren av den smurte plate, for derved å henge over et kantparti av platen, en bæreblokk (50) ined en konkav flate i anlegg mot den smurte plates konvekse flate, hvilken bæreblokk har en diameter som er større enn diameteren av den smurte plate og mindre enn diameteren av den.sylindriske boring for dermed delvis å ligge under skjærringen, og anordninger (54, 55) som forbinder bæreblokken med varmeutveksleren. 2. Understøttelse som angitt i,krav 1, k a r a k - t e r i s e r t ved at understøttelsen omfatter skjærtapper (37, 40) som henger ned fra bunnplaten og stikker inn i det armerte betongfundament. 3. Understøttelse som angitt i krav 1, k a r a k - t e r i s e r t ved at det er anordnet en skjærkile (56) mellom bæreblokken og anordningene som forbinder bæreblokken med varmeutveksleren, for derved å absorbere skjærkraftene.
724 139327