CS196571B1

CS196571B1 - Emergency quick-closing pipeline fittings with the fluid particularly liquid sodium

Info

Publication number: CS196571B1
Application number: CS757799A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Matal; Frantisek Dubsek; Jiri Sobotka; Vaclav Tomes; Frantisek Musil
Original assignee: Oldrich Matal; Frantisek Dubsek; Jiri Sobotka; Vaclav Tomes; Frantisek Musil
Priority date: 1975-11-19
Filing date: 1975-11-19
Publication date: 1980-03-31

Description

(54) Havarijní rychlouzavírací armatura potrubí s tekutinou, zejména s tekutým sodíkem(54) Quick-acting emergency shut-off valve for pipelines with fluid, in particular liquid sodium

Předmětem vynálezu je havarijní rychlouzavírací armatura potrubí s tekutinou, zejména tekutým sodíkem.The object of the invention is an emergency quick-closing fitting of a pipeline with a liquid, in particular liquid sodium.

Nedílnou součástí jaderných elektráren s rychlým reaktorem, chlazeným tekutým sodíkem je při současném řešení parní generátor. Tekutý sodík v něm předává teplo vodě nebo vodní paře, aniž by s ní za normálních okolností přišel do styku. Avšak v případě, že se za provozu parního generátoru projeví netěsnost, t. j. dojde k průniku vody, nebo vodní páry do tekutého sodíku, vzniká reálné nebezpečí jeho poškození, nebo zničení v poměrně krátké době. Toto nebezpečí nelze za provozu parního generátoru zcela vyloučit, avšak lze je zmenšit tak, že parní generátor je opatřen celou řadou čidel a přístrojů, které sledují jeho těsnost a jsou schopny registrovat její změnu zpravidla vyvolanou reakcí proniklé vody do tekutého sodíku. Nebezpečí zničení celého parního generátoru není odstraněno pouze registrací průniku vody do sodíka. Je třeba snížit na nejnižší možnou míru objemové množství obou reagentů v případě havarijního průniku vody do sodíku. Možných řešení je několik. Zdá se však, že jedno z nejefektivnějších spočívá ve vymezení objemu sodíku schopného reakce okamžitým uzavřením vstupního a výstupního potrubí sodíku parního generátoru nebo jeho části, kde se netěsnost objevila. Uzavření je však tehdy efektivní, je-li provedeno ve velmi krátké době, nesrovnatelně kratší, než je uzavírací doba dosud známých uzavíracích armatur. Navíc musí být uzavření spolehlivé.An integral part of nuclear power plants with a fast reactor, cooled by liquid sodium, is a steam generator. Liquid sodium transfers heat to water or water vapor without normally coming into contact with it. However, if a leak occurs during operation of the steam generator, i.e. water or water vapor penetrates into the liquid sodium, there is a real risk of damage or destruction within a relatively short time. This danger cannot be totally eliminated while the steam generator is operating, but it can be reduced by providing a variety of sensors and instruments that monitor its tightness and are able to detect its change, usually due to the ingress of water into liquid sodium. The danger of destruction of the entire steam generator is not removed only by registering water penetration into sodium. The volume of both reagents should be reduced to the minimum possible in the event of accidental penetration of water into sodium. There are several possible solutions. However, one of the most effective seems to be to limit the volume of sodium capable of reacting by immediately closing the sodium inlet and outlet lines of the steam generator or part thereof where the leak has occurred. However, the shut-off is effective, if performed within a very short time, incomparably shorter than the shut-off time of the known shut-off valves. In addition, the closure must be reliable.

U dosud známých provedení tzv. rychlouzavíracích armatur potrubí parních generátorů se ukázaly velké těžkosti s dimenzováním ovládání uzávěru a se zajištěním spolehlivého dosednutí uzávěru do sedla v tekutém sodíku, i když doba uzávěru byla přijatelná.The hitherto known embodiments of the so-called quick-closing fittings of the steam generator piping have shown great difficulties in sizing the shutter control and ensuring a reliable fit of the shutter to the seat in liquid sodium, although the shutter time was acceptable.

V jiném případě známého provedení rychlouzavírací sekční armatury modifikovaných ventilů na tekuté kovy, opatřených pohonem - elektrickým motorem. Doba uzávěru je kratší, než u běžných dálkově ovládaných zavíracích armatur, avšak pro havarijní případy sodíkových parních generátorů ještě příliš dlouhá. Na druhé straně je však uzavření spolehlivé.In another case of the known embodiment, quick-closing sectional fittings of modified liquid metal valves provided with an electric motor drive. The shut-off time is shorter than that of conventional remote-controlled shut-off valves, but too long for emergency cases of sodium steam generators. On the other hand, the closure is reliable.

Uvedené nedostatky dosud známých havarijních rychlouzavíracích armatur řeší havarijní rychlouzavírací armatura potrubí s tekutinou, zejména s tekutým sodíkem, v níž je vytvořen uzavřený prostor, oddělený od okolí pláštěm, na něhož je připojeno odlehčovací potrubí, a ovládací částí uzávěru, tvořenou táhlem a válcovým nástavcem podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že uzavřený prostor je vyplněn ochrannou atmosférou a je od tekutiny v potrubí oddělen dělicí stěnou, např. membránou, vlnovcem atd., a od odlehčovacího potrubí membránou, přičemž do uzavřeného prostoru je zaveden snímač těsnosti, snímač polohy válcového nástavce a zarážka a sedlo je umístěno v potrubí s tekutinou.These shortcomings of the known emergency quick-closing valves are solved by the emergency quick-closing valve of a pipeline with a fluid, in particular liquid sodium, in which a closed space is formed separated from its surroundings by a sheath to which a relief piping is connected. invention. The principle of the invention is that the enclosure is filled with a protective atmosphere and is separated from the fluid in the pipeline by a partition wall, eg a diaphragm, bellows, etc., and from the relief piping by a membrane. and the stopper and seat is located in the fluid line.

Řešení podle vynálezu vylučuje trvalé korozní napadení ovládacích částí armatury za normálního provozu a značně snižuje riziko selhání, zapříčiněném zpravidla působením kapaliny na funkční povrchy armatury. Zdroj energie potřebné k uzavření havarijní rychlouzavírací armatury může být umístěn buď uvnitř, nebo vně uzavřeného prostoru s ochrannou atmosférou.The solution according to the invention avoids permanent corrosion attack of the valve operating parts during normal operation and greatly reduces the risk of failure, usually caused by the action of liquid on the functional surfaces of the valve. The power source required to close the emergency quick-acting fitting may be located either inside or outside the enclosure with a protective atmosphere.

V případě potřeby uzavření potrubí s tekutinou, zejména se sodíkem, se signálem zvnějšku oživí zdroj energie, který uvede do pohybu ovládací část s uzávěrem, tvořenou válcovým nástavcem, táhlem a vlastním uzávěrem, přičemž se protrhne nebo deformuje dělící stěna, uzávěr dosedne do sedla umístěného v potrubí s kapalinou a potrubí uzavře. Klidová poloha ovládací části a uzávěru i poloha „uzavřeno je fixována narážkou, která je v dotyku s válcovým nástavcem. Klidová poloha i poloha „uzavřeno je registrována snímačem polohy. Změna fyzikálního, případně i chemického stavu ochranné atmosféry v uzavřeném prostoru s touto atmosférou a to buď za normálního provozu, nebo v případě uzavírání je snímána snímačem těsnosti. Dosedácí plochy uzávěru a sedla je výhodné vytvořit ve tvaru kuželky se samosvorným kuželem. Talkové odlehčení uzavřené části potrubí s kapalinou, zejména se sodíkem, se s výhodou provede tak, že na plášť rychlouzavírací armatury se přes membránu napojí odlehčovací potrubí.If necessary, closing the pipeline with fluid, especially sodium, will exacerbate the signal from the outside by energizing the actuating part with the shutter consisting of the cylindrical extension, the rod and the shutter, rupturing or distorting the partition wall; in the pipe with liquid and the pipe closes. The rest position of the control part and the shutter as well as the closed position are fixed by a stop which is in contact with the cylindrical extension. Both the idle position and the closed position are registered by the position sensor. The change of the physical or chemical state of the protective atmosphere in an enclosed space with this atmosphere, either during normal operation or in case of closing, is detected by a leak sensor. It is advantageous to design the contact surfaces of the closure and the seat in the form of a cone with a self-locking cone. The pressure relief of the closed part of the pipeline with liquid, in particular of sodium, is preferably carried out by connecting the relief piping to the casing of the quick-closing fitting via a diaphragm.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1,2 představují schémata dvou alternativních provedení vynálezu.An exemplary embodiment of the invention is illustrated in the accompanying drawings, in which Fig. 1, 2 are diagrams of two alternative embodiments of the invention.

K potrubí 1 s tekutinou 2 je připojen uzavřený prostor 3 s ochrannou atmosférou, tvořený pláštěm a oddělený od potrubí 1 dělící stěnou 4. V potrubí 1 je umístěno sedlo 5 armatury. V uzavřeném prostoru 3 s ochrannou atmosférou je umístěno táhlo 7, napojené na jednom konci k válcovému nástavci 8, v němž je s výhodou umístěno testovací jadérko 9 s pružinou 10. Táhlo 7 ovládá uzávěr 6 s výhodou umístěný v prostoru 3 s ochrannou atmosférou. Táhlo 7 a válcový nástavec 8 tvoří ovládací část armatury. Pláštěm 11 prochází do uzavřeného prostoru 3 s ochrannou atmosférou snímač 12 polohy válcového nástavce 8 a snímač 13 těsnosti. V případě řešení armatury s vnějším zdrojem energie potřebné k pohybu uzávěru 6 se s výhodou využije elektromagnet. Vnější zdroj energie 14 je tudíž umístěn vně uzavřeného prostoru 3.A closed space 3 with a shielding atmosphere is connected to the fluid conduit 1 and is separated from the conduit 1 by a dividing wall 4. A conduit seat 5 is provided in the conduit 1. In the enclosure 3 there is a rod 7 connected at one end to the cylindrical extension 8, in which the test core 9 with the spring 10 is preferably located. The rod 7 actuates the closure 6 preferably located in the enclosure 3 with the atmosphere. The rod 7 and the cylindrical extension 8 form the actuating part of the fitting. A sensor 12 for the position of the cylindrical extension 8 and a leak sensor 13 pass into the enclosure 3 into the protective atmosphere 3. In the case of a fitting with an external source of energy required to move the shutter 6, an electromagnet is preferably used. The external energy source 14 is therefore located outside the enclosed space 3.

V případě řešení armatury s vnitřním zdrojem energie 15 se s výhodou použije výbušnina, pružina atd.In the case of a fitting with an internal energy source 15, an explosive, a spring, etc. is preferably used.

V dotyku s válcovým nástavcem 8 je zarážka 16. Uzávěr 6 nebo ovládací část armatury je s výhodou opatřena alespoň jedním nožem 17.In contact with the cylindrical extension 8 there is a stop 16. The closure 6 or the actuating part of the fitting is preferably provided with at least one knife 17.

Havarijní rychlouzavírací armatura pracuje tak, že přivedeným signálem do zdroje energie 14 nebo 15 energie v něm akumulovaná vyvodí posuv válcového nástavce 8, drženého v klidové poloze zarážkou 16, dále táhla 7 a uzávěru 6. Uzávěr 6 nebo ovládací část armatury protrhne nebo deformuje dělicí stěnu 4, a níž se s výhodou spojuje, a uzávěr 6 dosedne do sedla 5, čímž uzavře potrubí 1 s tekutinou 2. Polohu „zavřeno zajišťuje zarážka 16, která zabraňuje válcovému nástavci 8 ve zpětném pohybu. Posuv uzávěru 6 zaznamenává snímač polohy 12 s výhodou pomocí testovacího jadérka 9 s pružinou 10. Testovací jadérko 9 se s výhodou užije u uzavírací armatury s vnějším zdrojem energie 14, např. s elektromagnetem. Funkční schopnost armatury lze potom prověřit tak, že se do vnějšího zdroje energie 14 přivede signál malé intenzity. Energie přenesená zdrojem nestačí překonat odpor zarážky 16, která drží válcový nástavec 8 v klidové poloze, avšak vychýlí testovací jadérko 9, což znamená snímač 12 polohy. Po přerušení signálu vrátí pružina 10 testovací jadérko 9 do výchozí polohy.The emergency quick-acting fitting operates by applying a signal to the energy source 14 or 15 accumulated therein to feed the cylindrical extension 8, held in rest position by the stop 16, further on the rod 7 and the shutter 6. 4, and to which it is preferably joined, the closure 6 abuts against the seat 5, thereby closing the fluid conduit 1. The closed position is provided by a stop 16 which prevents the cylindrical extension 8 from returning. The displacement of the shutter 6 is recorded by the position sensor 12 preferably by means of a test core 9 with a spring 10. The test core 9 is preferably used in a shut-off fitting with an external energy source 14, e.g. The functional capability of the armature can then be checked by applying a low intensity signal to the external power source 14. The energy transmitted by the source is not sufficient to overcome the resistance of the stop 16, which keeps the cylindrical extension 8 in the rest position, but deflects the test core 9, which means the position sensor 12. When the signal is interrupted, the spring 10 returns the test core 9 to its initial position.

Tlakové odlehčení uzavřené části porubí 1 se s výhodou provede tak, že na plášť 11 rychlouzavírací armatury je připojeno přes membránu 19 odlehčovací potrubí 18. V případě zvýšení tlaku tekutiny 2 nad stanovenou mez po uzavření potrubí 11 uzávěrem 6 v sedle 5, dojde k protržení membrány 19 a tekutina se odvede odlehčovacím potrubím 18. Toto řešení je zvlášť výhodné, použije-li se havarijní rychlouzavírací armatura potrubí s tekutinou, zejména se sodíkem k uzavření potrubí se sodíkem výhřevných ploch parního generátoru v případě průniku vody nebo vodní páry do sodíku. Sodík a stlačené produkty reakce sodíku s vodou přivodí po dosednutí uzávěru 6 do sedla 5 protržení membrány 19 a jsou odvedeny potrubím 18 do odlehčovacího systému. Porušená výhřevná plocha je potom tlakově namáhána jen po relativně krátkou dobu.The pressure relief of the closed part of the flanges 1 is preferably carried out by means of a relief pipe 18 connected to the casing 11 of the quick-closing fitting via a diaphragm 19. If the fluid pressure 2 rises above a predetermined limit after closing the pipe 11 with the cap 6 in the seat 5, the diaphragm This solution is particularly advantageous when an emergency quick-closing fitting of a fluid line, in particular sodium, is used to close the sodium line of the heating surfaces of the steam generator in case water or water vapor enters sodium. Sodium and the pressurized sodium-water reaction products, after the closure 6 has been seated, cause a rupture of the diaphragm 19 in the seat 5 and are discharged via line 18 to the relief system. The damaged heating surface is then stressed only for a relatively short time.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An emergency quick-closing fitting of a pipeline with a fluid, in particular liquid sodium, in which an enclosure is formed, separated from its surroundings by a casing to which a relief line is connected, and a closure actuating part formed by a tie rod and a cylindrical extension; (3) is filled with a protective atmosphere and is separated from the fluid (2) in the duct (1) by a partition wall (4), eg a diaphragm, bellows etc. and from the relief line (18) by a membrane (19), 3, a leak sensor (13), a position sensor (12) of the cylindrical extension (8) and a stop (16) and a seat (5) are provided in the fluid line (1) (2).

Emergency quick-acting fitting according to claim 1, characterized in that an external energy source (14) of the actuating part of the closure (6), eg an electromagnet, is arranged outside the housing (11) of the enclosure (3) with a protective atmosphere.

Emergency quick-acting fitting according to claim 1, characterized in that an internal energy source (15) of the actuating part of the closure (6), eg an explosive, a spring, etc., is arranged above the cylindrical extension (8) inside the enclosed space (3).

Emergency quick-acting fitting according to Claims 1 to 3, characterized in that a test core (9) with a spring (10) is mounted in the cylindrical extension (8).

Emergency quick-acting fitting according to Claims 1 to 4, characterized in that the actuating part of the closure (6) formed by a rod (7) and a cylindrical extension (8) is connected to the partition wall (4).

Emergency quick-acting fitting according to Claims 1 to 5, characterized in that the closure (6) is provided with at least one knife (17).

Emergency quick-acting fitting according to Claims 1 to 6, characterized in that a relief line (18) is connected to the housing via a diaphragm (19).