CH485133A - Verfahren zur Sicherstellung der Kühlung der Wellenabdichtung und mediumgeschmierter Radiallager von unter hohen Systemdrücken arbeitenden Umwälzpumpen - Google Patents

Description

  Verfahren     zur    Sicherstellung der Kühlung der     Wellenabdichtung    und     mediumgeschmierter        Radiallager     von unter hohen Systemdrücken arbeitenden     Umwälzpumpen       Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sicherstel  lung der Kühlung der Wellenabdichtung und     medium-          geschmierter        Radiallager    von unter hohen     Systemdrük-          ken    arbeitenden     Umwälzpumpen    insbesondere Reak  torpumpen, bei Stillstand,

   wobei die     Kühlmittelzirkula-          tion    während des Betriebes durch eine auf der gleichen  Welle sitzende Kühlpumpe erfolgt.  



  Es ist dabei bekannt, für Reaktorpumpen als     Wel-          lenabdichtungssystem    entweder hydrodynamische       Gleitringdichtungen    oder hydrostatische Wellenabdich  tungen     vorzusehen.    Wegen des hohen Systemdruckes  dieser     Umwälzpumpen    sind die Wellenabdichtungen  mit grossen Druckdifferenzen belastet, so dass aus     Be-          triebssicherheitsgründen,    z.

   B. bei hydrodynamischen       Gleitringdichtungen,    zwei bis drei Dichtungsstufen hin  tereinander geschaltet werden, die über ein     Druckauf-          teilungssystem    auf gleichen Differenzdrücken gehalten  werden.     Nachteiligerweise    sind für die Funktion der  Dichtungen und des in der Regel wassergeschmierten       Radiallagers    bisher zwei getrennte Kreisläufe notwen  dig, und zwar ein Kühlkreislauf für Wellenabdichtun  gen und     Radiallager    und ein Kreislauf für die Druck  aufteilung an den einzelnen Dichtungsstufen.

   Der  Kühlkreislauf wird dabei von einer auf der     Umwälz-          pumpenwelle    angeordneten Hilfspumpe betätigt. Bei       Stillstand    der     Umwälzpumpe        und    heissem Reaktor  kreislauf kann deshalb     Heisswasser    an das     Radiallager     und an die Wellenabdichtung gelangen und diese be  schädigen. Durch die beiden Kreisläufe, Kühlung und  Druckaufteilung, ergibt sich also, dass entweder die  Druck- und Temperaturüberwachung nur unvollständig  durchgeführt werden kann z.

   B. interner     Druckauftei-          lungs-    und Kühlkreislauf oder dass ein grosser Bauauf  wand für     Entlüftungs-    und Entleerungseinrichtung für  den externen     Druckaufteilungs-    und     Kühlkreislauf    in       Kalif    genommen werden muss.  



  Bei hydrostatischen Wellenabdichtungen und bei  mehrstufiger Dichtungsanordnung erfolgt die Druck  aufteilung durch die Dichtungsstufen selbsttätig. Für  die     Dichtungs-    und Lagerkühlung ist dabei eine auf-    wendige Kaltwasserversorgung notwendig, indem über  getrennt angeordnete Hochdruckpumpen.     kaltes    Sperr  wasser vor der Wellenabdichtung in das System einge  setzt wird. Bei einem Ausfall der     Sperrwasserversor-          gung    kann ebenfalls über einen Kühlkreislauf, der wie  derum durch eine auf der     Umwälzpumpenwelle    ange  ordnete Hilfspumpe in Funktion gehalten wird, die       Dichtungs-    und Lagertemperatur in zulässigen Grenzen  gehalten werden.

   Bei     Umwälzpumpenstillstand    und  heissem Reaktorkreislauf kann bei Ausfall des Sperr  wassers somit auch bei dieser Ausführung Heisswasser  an das     Radiallager    und die Wellenabdichtungen gelan  gen und dort Beschädigungen verursachen.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren vermeidet die  genannten Nachteile durch die Verbindung eines     Kühl-          ,reislaufes    und eines Kreislaufes zur Druckaufteilung  derart,     dass    für beide Kreisläufe ein gemeinsamer Küh  ler vorhanden ist, und dass eine entsprechende     Strö-          mungsfühnng    und entsprechende Anordnung des Küh  lers gewährleistet,

   dass bei Stillstand der     Umwälz-          pumpe    und heissem Kreislauf die     Kühlwasserzirkula-          tion    durch Dichtungen und     Radiallager    infolge     Ther-          mosiphonwirkung    in der gleichen Strömungsrichtung  wie während des Betriebes erfolgt.  



  Für einen zusätzlichen Sperrkreislauf gegen Ein  dringen von Heisswasser aus dem Hauptkreislauf über  die mit dem Kühlkreislauf bestehende Verbindung in  den     Radiallagerraum    kann eine     Kaltwasserkammer,          Wärmedämmbleche    und ein     Wärmesperrekühler    vorge  sehen sein.  



  Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann man  dabei den Kühlkreislauf und den Kreislauf zur Druck  aufteilung, welche bei den bekannten Verfahren für  sich getrennt waren, so miteinander verbinden, dass die  Drosselmenge zur Druckaufteilung die Kühlung der       Gleitringdichtungen    mit übernimmt. Dieser Teilstrom  ist dem Kühlstrom für die     Radiallagerkühlung    überla  gert.  



  Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens  bestehen darin, dass sich das Dichtungssystem selbst      entlüften und dass die Druck- und Temperaturüberwa  chung von Dichtung und Lager vollständig durchge  führt werden kann. Da die     Thermosiphonwirkung    im  Stillstand der     Umwälzpumpe    die Kühlung von Dich  tung und Lager sicherstellt, kann auch auf eine Ein  richtung zur Sperrwasserversorgung verzichtet werden,  wie sie bisher bei     hydrostatischen    Wellendichtungen  verwendet werden.  



  Die Abbildung veranschaulicht die Strömungsfüh  rung und die Anordnung der Kühleinrichtungen sowie  die     @#@'irkungsweise    des Verfahrens.  



  Auf der     Umwälzpumpenwelle    1 sind die     Gleitring-          dichtungen    2 und die Hilfspumpe 3 montiert. Die  Welle ist ausser in aussenliegenden ölgeschmierten  Lagern noch in einem wassergeschmierten     Radiallager     4 geführt.  



  Der Kühlkreislauf wird bei sich drehender Um  wälzpumpe durch die Hilfspumpe in der angegebenen  Richtung in Bewegung gehalten. Das gekühlte Wasser  verlässt den ausserhalb der Pumpe angeordneten  Hochdruckkühler 5 an der Stelle 6 und wird der Um  wälzpumpe an der Stelle 7, zwischen innerer     Gleitring-          dichtung    2 und Hilfspumpe 3, zugeführt, fliesst sodann  über die Hilfspumpe durch das     Radiallager    4 und     ver-          lässt    die     Urmvälzpumpe    an der Stelle 9. Von hier  fliesst das     Kühlkreislaufwasser    dem Hochdruckkühler  5 an der Stelle 10 wieder zu.

   An der Stelle 8 wird von  der     Kühlkreislaufmenge    die Menge für die Druckauf  wilung an den Dichtungsstufen, die gleichzeitig die  Dichtungskühlung übernimmt, abgezweigt. Diese  Menge, die dem Kreislauf verlorengeht, wird an der  Stelle 11 als     Heisswasser    dem Kühlkreislauf wieder zu  geführt. Durch die Wirkungsrichtung der Hilfspumpe 3       '%vird    dem Heisswasser der Weg von 11 über 9 zum  Kühlereintritt 10 aufgezwungen, so dass Dichtung und       Radiallager    nur von Kaltwasser durchflossen werden  kann.  



  Für die Druckaufteilung werden Drosselstrecken 12  so angeordnet, dass die     Durchflussmenge    durch die  Drosseln an den Dichtungen vorbeifliesst und ihre Rei  bungswärme abführt. Durch die Unterbringung der  Drosseln in den oberen Dichtungsräumen und der  Strömungsführung von unten nach oben werden die  Dichtungskammern bei der Inbetriebnahme der Um  wälzpumpe selbst entlüftet.  



  Zusätzlich kann die     Drossel-Durchflussmenge    bei  mehrstufiger Dichtungsanordnung noch in einem Hilfs  kühler 13 zwischengekühlt werden. Auch hierbei wird  durch die Strömungsführung von unten nach oben eine  Selbstentlüftung erreicht.  



  Im Stillstand der     Umwälzpumpe    wird durch die  Kühleranordnung und die     Kreislaufführung        erreicht,     dass ein     Thermosiphonkreislauf    mit der gleichen Strö-         mungsrichtung        wie    die des Kühlkreislaufes     im    Normal  betrieb in Funktion tritt. Dadurch wird verhindert,  dass Heisswasser durch das     Radiallager    in den Dich  tungsraum gelangt.

   Die gesamte     Thermosiphon-          Umlaufmenge    ist so ausgelegt, dass sie wesentlich     grös-          ser    als die durch das     Druckaufteilungssystem    abströ  mende     Leckmenge    ist.

   Diese überschüssige Kaltwasser  menge     fliesst    entlang der Welle durch das     Radiallager     4 nach unten und mischt sich wie beim Normalbetrieb  bei<B>11</B> mit dem zufliessenden Heisswasser, um über 9  dem     Hochdruckkühler    5 bis 10 wieder     zuzufliessen.     Zur Unterstützung des     Thermosiphonkreislaufes    ist im  Bereich der inneren Wellenabdichtung ein Hilfskühler  14 untergebracht.  



  Um Mischströmungen von Heiss- und Kaltwasser  entlang der Welle im Bereich zwischen Laufrad und       Radiallager    zu vermeiden, ist an der druckseitigen  Laufradnabe eine Kammer 15 angeordnet, die durch       einen        Zirkulationskreislauf    16     ständig    mit gekühltem  Wasser versorgt wird. Gekühlt und in Bewegung gehal  ten wird der Kreislauf 16 durch den     Wärmesperreküh-          ler    17, der über den     Wärmedämmblechen    18 angeord  net ist.

   Durch die ständige Auffüllung der Kammer 15  mit gekühltem Wasser wird das Eindringen von     Heiss-          wasser    in den     Radiallagerraum    zusätzlich verhindert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Sicherstellung der Kühlung der Wel lenabdichtung und mediumgeschmierten Radiallager von unter hohen Systemdrücken arbeitenden Umwälz- pumpen, insbesondere Reaktorpumpen, bei Stillstand, wobei die Küh)mittelzirkulation während des Betriebes durch eine auf der gleichen Welle sitzende Kühlpumpe erfolgt, gekennzeichnet durch die Verbindung eines Kühlkreislaufes und eines Kreislaufes zur Druckauftei lung derart, dass für beide Kreisläufe ein gemeinsamer Kühler (5) vorhanden ist, wobei eine entsprechende Strömungsführung und entsprechende Anordnung des Kühlers (5) gewährleistet,

   dass bei Stillstand der Um wälzpumpe und heissem Kreislauf die Kühlwasserzir- kulation durch Dichtungen (2) und Radiallager (4) in folge Thermosiphonwirkung in der gleichen Strö mungsrichtung wie während des Betriebes erfolgt.

   LNTTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Kaltwasserkammer (15), eines Wärmesperrekühlers (17) und VVärmedämmble- che (18) für einen zusätzlichen Sperrkreislauf (16) ge gen Eindringen von Heisswasser aus dem Hauptkreis lauf über die mit dem Kühlkreislauf bestehende Ver bindung in den Radiallagerraum.