CH535476A

CH535476A - Anlage zum Umwälzen von flüssigem Metall

Info

Publication number: CH535476A
Application number: CH1769969A
Authority: CH
Inventors: Dubsek Frantisek; Tomes Vaclav; Nigrin Mojmir; Sobotka Jiri
Original assignee: Prvni Brnenska Strojirna
Priority date: 1969-11-26
Filing date: 1969-11-26
Publication date: 1973-03-31

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Umwiilzen von flüssigem Metall, mit einem Vorratsbehälter.

Anlagen dieser Art finden Verwendung in der Energiewirt- schaft. insbesondere Kernenergiewirtschaft, oder aber in der chemischer Industrie für Wärmeaustausch, oder für Gleichstromübertragungen.

Solche mit flüssigem Metall arbeitende Anlagen umfassen eine die Wärme des flüssigen Metalls aufnehmende Heizfläche, eine warmeaustauschende Fläche, Pumpen für das flüssige Metall, Durchflussmengenmesser, ein Rohrleitungssystem für das dünnflüssige Metall, Dehnungs- und Vorratsbehälter, Absperr- und Regelungsarmaturen, eine Filtereinrichtung und Inertgas- und Kiihlflüssigkeitsverteiler. Hierbei sind in der Regel alle diese genannten Mittel voneinadergetrennt angebracht, was insbesondere in Schwerbetrieben, wie z.B. in Kesselräumen, vom Sicherheitsmassnahmestandpunkt aus, sehr nachteilig ist.

Vom Funktionsstandpunkt her ist es zudem nötig, dass auf der die Wärme des flüssigen Metalls austauschenden Fliiche auf verschiedenen Stellen Einrichtungen angeordnet sind, welche das flüssige Metall abkühlen. Die getrennte Anordnung von Pumpen, Armaturen, Filtereinrichtungen und Behältern für das flüssige Metall bringt zudem Probleme bezüglich der Beseitigung von Undichtheiten sowie Probleme. die mit der Forderung nach kompakter Bauweise zusammenhängen, wie z.B. in bezug auf die Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls in Dehnungs- und Vorratsbehältern.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile, was erfindungsgemäss dadurch erreicht wird, dass der Vorratsbehälter den der Zirkulationskreis des flüssigen Metalls über eine Umwälzpumpe angeschlossen ist, welche Umwälzpumpe im Vorratsbehälter eingebaut und mit dessen Innenraum verbunden ist.

Durch diese Massnahmen lässt sich der Vorratsbehälter also in den Zirkulationskreis des flüssigen Metalls zum Zwecke der Aufnahme der räumlichen Wärmeausdehnung der Füllung im Zirkulationskreis mittels der Umwälzpumpe schalten, welche Umwälzpumpe in den Vorratsbehälter eingebaut ist.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Es zeigen:
Fig. 1 den Behälter im Schnitt,
Fig. 2 die Anordnung der Umwälzpumpe im Behälter und Fig. 3 den Behälter mit eingetauchter Umwälzpumpe.

Wie in der Fig. 1 dagestellt, ist ein Behälter 1 in einem Zirkulationskreis 2 für flüssiges Metall mittels einer Druckleitung 3 und einer aus einer Umwälzpumpe 5 mündenden Saugleitung 4 geschaltet, welche Umwälzpumpe im Behälter 1 angeordnet und auf dessen Mündung 6 mittels eines eine Tragplatte 8 tragenden Aufsatzes 7 montiert ist. Auf die Tragplatte 8 ist eine Dichtungsabdeckung 9 geschraubt, welche den in einem Inertgasraum 11 angeordneten Elektromotor 10 von der umgebenden Atmosphäre trennt. Der Inertgasraum 11 ist von dem Inertgasraum 12 oberhalb der Spiegelfläche des flüssigen Metalls im Raum 13 durch eine um die Welle 15 der Umwälzpumpe 5 gebildete Stopfbuchse 14 getrennt.

Das mit dünnflüssigem Metall gefüllte Gehäuse des Umlaufrades 16 mit dem dünnflüssigem Metall gefüllten Raum
13 im Vorratsbehälter 1 über ein hydrostatisches Lager 17 verbunden, welches als Durchfluss-Stopfbuchse der Umwälzpumpe 5 dient. Hierbei kann aus dem Kreislauf des flüssigen Metalles entweichen und zwar durch das Lager 17 Pumpenraum ein ein Rohr 40 und durch Dichtungs Stopfbuchsen 19 von im Vorratsbehälter angeordneten Armaturen 20 vom Innern der Rohrleitung in den Innenraum des Behälters, d.h. zuerst in die Zone des Inertgases des Behälters, von wo aus das entwichene Metall in das Metallbad fällt. Diese Verluste werden durch flüssiges Metall ersetzt, welches von der Pumpe durch das Rückschlaventil 18 angesaugt wird. Diese Massnahmen verhindern, dass flüssiges Metall nach aussen gelangt.

Die Armaturenspindel 21 durchdringen die den Inertgases raum 12 von der Umgebung abdichtenden Stopfbuchsen 22.

Der Zirkulationskreis 2 des dünnflüssigen Metalls ist durch die in den Vorratsbehälter 1 mündende Rohrleitung 23 entlüftet, an welche der Inertgasbehälter 24 angeschlossen ist. Vom Vorratsbehälter list ein Reiniger 25 für das dünnflüssige Metall angeschlossen. Ein Rückschlagventil 16 ist durch einen für die Ausnützung der Umwälzpumpe 5 zum Speisen des Zirkulationskreises 2 mit dünnflüssigem Metall vom Vorratsbehälter 1 dienenden Mechanismus betätigt.

In der Fig. 2 ist die Anordnung der Pumpe 16 im Vorratsbehälter 1 veranschaulicht, in dem sich das dünnflüssige Metall befindet. Unterhalb der Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls mündet die Saugleitung 4. Die Umwälzpumpe 5 saugt das dünnflüssige Metall durch den Saugstutzen 28 an und drückt es durch die Druckleitung 3 in den Zirkulationskreis 2. Unter der Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls im Vorratsbehälter 1 ist eine Trennungsplatte 27 angeordnet, welche das Wirbeln des dünnflüssigen Metalls oberhalb der Trennungsplatte 27 verhindert und auf diese Weise die Mitnahme des Inertgases durch das Metall einschränkt.

Wie in der Fig. 3 dargestellt, ist im Vorratsbehälter 1 die Umwälzpumpe 5 angebracht. Die Welle 15 der Umwälzpumpe 5 ist mit ihrem unteren Teil in einem Wälzlager 29 gelagert, welches im dünnflüssigen Metall von raltiv hoher Temperatur arbeitet. In Pfeilrichtung strömt das kältere und gereinigte Natrium 30 vom Natriumreiniger 25 durch die Rohrleitung 31 zu, welche oberhalb des Wälzlagers 29 angeordnet ist. Im Tragrohr wird die Spiegelfläche des Natriums 30 um die Entfernung h eingestellt. Durch den so entstandenen Druckunterschied wird das kalte dünnflüssige Metall, wie z.B.

Natrium, durch das Wälzlager 29 gedrückt, welches auf diese Weise auf eine niedrige Temperatur gehalten wird als die Temperatur des geschöpften dünnflüssigen Metalls. Gleichzeitig wird das Wälzlager 29 vor durch im geschöpften dünnflüssigen Metall enthaltenen Unreinheiten verursachbaren Korrosionen geschützt.

Die vorbeschriebene Anlage ermöglicht die Beseitigung von Schwierigkeiten, die mit der Undichtheit von Pumoestopfbuchsen und Armaturen zusammenhängen, beseitigt die mit den Dehnungsbehältern zusammenhängenden Probleme, erlaubt eine bessere Ausnützung des eingentlichen Zirkulationskreises, macht die Umwälzpumpe als Speisepumpe nutzbar, erhöht die Betriebssicherheit und Betätigbarkeit von den mit dünnflüssigen Metallen arbeitenden Einrichtungen, begrenzt das Verschlucken des Inertgases auf der Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls im Vorratsbehälter und macht die Erhöhung der Lagerbelastung möglich und verlängert seine Lebensdauer.

PATENTANSPRUCH

Anlage zum Umwälzen von flüssigem Metall, mit einem Vorratsbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter an den Zirkulationskreis des flüssigen Metalls über eine Umwälzpumpe (5) angeschlossen ist, welche Umwälzpumpe im Vorratsbehälter eingebaut und mit dessen Innenraum verbunden ist.

UNTERANSPRÜCHE
1. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe (5) gleichzeitig eine Speisepumpe ist.

2. Anlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeln (21) von im Behälter angeordneten Regelungs-, Absperr- und Sicherungs

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Umwiilzen von flüssigem Metall, mit einem Vorratsbehälter.

Anlagen dieser Art finden Verwendung in der Energiewirt- schaft. insbesondere Kernenergiewirtschaft, oder aber in der chemischer Industrie für Wärmeaustausch, oder für Gleichstromübertragungen.

Solche mit flüssigem Metall arbeitende Anlagen umfassen eine die Wärme des flüssigen Metalls aufnehmende Heizfläche, eine warmeaustauschende Fläche, Pumpen für das flüssige Metall, Durchflussmengenmesser, ein Rohrleitungssystem für das dünnflüssige Metall, Dehnungs- und Vorratsbehälter, Absperr- und Regelungsarmaturen, eine Filtereinrichtung und Inertgas- und Kiihlflüssigkeitsverteiler. Hierbei sind in der Regel alle diese genannten Mittel voneinadergetrennt angebracht, was insbesondere in Schwerbetrieben, wie z.B. in Kesselräumen, vom Sicherheitsmassnahmestandpunkt aus, sehr nachteilig ist.

Vom Funktionsstandpunkt her ist es zudem nötig, dass auf der die Wärme des flüssigen Metalls austauschenden Fliiche auf verschiedenen Stellen Einrichtungen angeordnet sind, welche das flüssige Metall abkühlen. Die getrennte Anordnung von Pumpen, Armaturen, Filtereinrichtungen und Behältern für das flüssige Metall bringt zudem Probleme bezüglich der Beseitigung von Undichtheiten sowie Probleme. die mit der Forderung nach kompakter Bauweise zusammenhängen, wie z.B. in bezug auf die Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls in Dehnungs- und Vorratsbehältern.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile, was erfindungsgemäss dadurch erreicht wird, dass der Vorratsbehälter den der Zirkulationskreis des flüssigen Metalls über eine Umwälzpumpe angeschlossen ist, welche Umwälzpumpe im Vorratsbehälter eingebaut und mit dessen Innenraum verbunden ist.

Durch diese Massnahmen lässt sich der Vorratsbehälter also in den Zirkulationskreis des flüssigen Metalls zum Zwecke der Aufnahme der räumlichen Wärmeausdehnung der Füllung im Zirkulationskreis mittels der Umwälzpumpe schalten, welche Umwälzpumpe in den Vorratsbehälter eingebaut ist.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 den Behälter im Schnitt, Fig. 2 die Anordnung der Umwälzpumpe im Behälter und Fig. 3 den Behälter mit eingetauchter Umwälzpumpe.

Wie in der Fig. 1 dagestellt, ist ein Behälter 1 in einem Zirkulationskreis 2 für flüssiges Metall mittels einer Druckleitung 3 und einer aus einer Umwälzpumpe 5 mündenden Saugleitung 4 geschaltet, welche Umwälzpumpe im Behälter 1 angeordnet und auf dessen Mündung 6 mittels eines eine Tragplatte 8 tragenden Aufsatzes 7 montiert ist. Auf die Tragplatte 8 ist eine Dichtungsabdeckung 9 geschraubt, welche den in einem Inertgasraum 11 angeordneten Elektromotor 10 von der umgebenden Atmosphäre trennt. Der Inertgasraum 11 ist von dem Inertgasraum 12 oberhalb der Spiegelfläche des flüssigen Metalls im Raum 13 durch eine um die Welle 15 der Umwälzpumpe 5 gebildete Stopfbuchse 14 getrennt.

Das mit dünnflüssigem Metall gefüllte Gehäuse des Umlaufrades 16 mit dem dünnflüssigem Metall gefüllten Raum 13 im Vorratsbehälter 1 über ein hydrostatisches Lager 17 verbunden, welches als Durchfluss-Stopfbuchse der Umwälzpumpe 5 dient. Hierbei kann aus dem Kreislauf des flüssigen Metalles entweichen und zwar durch das Lager 17 Pumpenraum ein ein Rohr 40 und durch Dichtungs Stopfbuchsen 19 von im Vorratsbehälter angeordneten Armaturen 20 vom Innern der Rohrleitung in den Innenraum des Behälters, d.h. zuerst in die Zone des Inertgases des Behälters, von wo aus das entwichene Metall in das Metallbad fällt. Diese Verluste werden durch flüssiges Metall ersetzt, welches von der Pumpe durch das Rückschlaventil 18 angesaugt wird. Diese Massnahmen verhindern, dass flüssiges Metall nach aussen gelangt.

Die Armaturenspindel 21 durchdringen die den Inertgases raum 12 von der Umgebung abdichtenden Stopfbuchsen 22.

Der Zirkulationskreis 2 des dünnflüssigen Metalls ist durch die in den Vorratsbehälter 1 mündende Rohrleitung 23 entlüftet, an welche der Inertgasbehälter 24 angeschlossen ist. Vom Vorratsbehälter list ein Reiniger 25 für das dünnflüssige Metall angeschlossen. Ein Rückschlagventil 16 ist durch einen für die Ausnützung der Umwälzpumpe 5 zum Speisen des Zirkulationskreises 2 mit dünnflüssigem Metall vom Vorratsbehälter 1 dienenden Mechanismus betätigt.

In der Fig. 2 ist die Anordnung der Pumpe 16 im Vorratsbehälter 1 veranschaulicht, in dem sich das dünnflüssige Metall befindet. Unterhalb der Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls mündet die Saugleitung 4. Die Umwälzpumpe 5 saugt das dünnflüssige Metall durch den Saugstutzen 28 an und drückt es durch die Druckleitung 3 in den Zirkulationskreis 2. Unter der Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls im Vorratsbehälter 1 ist eine Trennungsplatte 27 angeordnet, welche das Wirbeln des dünnflüssigen Metalls oberhalb der Trennungsplatte 27 verhindert und auf diese Weise die Mitnahme des Inertgases durch das Metall einschränkt.

Wie in der Fig. 3 dargestellt, ist im Vorratsbehälter 1 die Umwälzpumpe 5 angebracht. Die Welle 15 der Umwälzpumpe 5 ist mit ihrem unteren Teil in einem Wälzlager 29 gelagert, welches im dünnflüssigen Metall von raltiv hoher Temperatur arbeitet. In Pfeilrichtung strömt das kältere und gereinigte Natrium 30 vom Natriumreiniger 25 durch die Rohrleitung 31 zu, welche oberhalb des Wälzlagers 29 angeordnet ist. Im Tragrohr wird die Spiegelfläche des Natriums 30 um die Entfernung h eingestellt. Durch den so entstandenen Druckunterschied wird das kalte dünnflüssige Metall, wie z.B.

Natrium, durch das Wälzlager 29 gedrückt, welches auf diese Weise auf eine niedrige Temperatur gehalten wird als die Temperatur des geschöpften dünnflüssigen Metalls. Gleichzeitig wird das Wälzlager 29 vor durch im geschöpften dünnflüssigen Metall enthaltenen Unreinheiten verursachbaren Korrosionen geschützt.

Die vorbeschriebene Anlage ermöglicht die Beseitigung von Schwierigkeiten, die mit der Undichtheit von Pumoestopfbuchsen und Armaturen zusammenhängen, beseitigt die mit den Dehnungsbehältern zusammenhängenden Probleme, erlaubt eine bessere Ausnützung des eingentlichen Zirkulationskreises, macht die Umwälzpumpe als Speisepumpe nutzbar, erhöht die Betriebssicherheit und Betätigbarkeit von den mit dünnflüssigen Metallen arbeitenden Einrichtungen, begrenzt das Verschlucken des Inertgases auf der Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls im Vorratsbehälter und macht die Erhöhung der Lagerbelastung möglich und verlängert seine Lebensdauer.

PATENTANSPRUCH

Anlage zum Umwälzen von flüssigem Metall, mit einem Vorratsbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter an den Zirkulationskreis des flüssigen Metalls über eine Umwälzpumpe (5) angeschlossen ist, welche Umwälzpumpe im Vorratsbehälter eingebaut und mit dessen Innenraum verbunden ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe (5) gleichzeitig eine Speisepumpe ist.

2. Anlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeln (21) von im Behälter angeordneten Regelungs-, Absperr- und Sicherungs armaturen (20) durch die Vorratsbehälterwand mittels Inertgas-Stopfbuchsen (22) geführt sind.

3. Anlage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter dem Zirkulationskreis eines Reinigers (25) für das flüssige Metall parallel geschaltet ist, welcher Zirkulationskreis mit dem Vorratsbehälter verbunden ist.

4. Anlage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rohrleitung (23) zur Entlüftung des Zirkulationskreises des flüssigen Metalles im Vorratsbehälter mündet.

5. Anlage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umwälzpumpe (5), die Armaturen (20) und die Saug- und Druckleitungen der Umwälzpumpe (5) in demjenigen Querschnitt befinden, welcher dem der Mündung des Vorratsbehälters entspricht.

6. Anlage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls eine das Wirbeln der Spiegelfläche verhindernde Trennungsplatte (27) angeordnet ist.

7. Anlage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Wälzlager (29) der Pumpenwelle (Fig. 3). 3) eine selbständige Zuleitung des flüssigen Metalls von niedrigerer Temperatur als die der Umgebund geführt ist.