DE1169228B

DE1169228B - Abdichtungsstopfen fuer die Bohrung eines aufrecht stehenden Rohres

Info

Publication number: DE1169228B
Application number: DEU6936A
Authority: DE
Inventors: Norman Bradley; Jack Jones
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1959-03-11
Filing date: 1960-02-27
Publication date: 1964-04-30
Also published as: FR1249639A; CH382863A; US3179279A; BE588550A; GB903154A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KI.: F 06 j

Deutschem.: 47 f-21/02

Nummer: 1 169 228

Aktenzeichen: U 6936 ΧΠ / 47 f

Anmeldetag: 27. Februar 1960

Auslegetag: 30. April 1964

Die Erfindung bezieht sich auf einen zum Abdichten der Bohrung eines aufrecht stehenden Rohres, insbesondere eines Standrohres bei Atomreaktoren dienenden Stopfen, der mit einer Dichtung versehen ist, die unter axialem Druck eines belasteten Druckgliedes radial in Dichtstellung gedrückt wird, wobei die Feder zwischen dem Druckglied und Stopfen angeordnet ist. Ein Kernreaktor, der einen Teil einer Anlage zur gewerbsmäßigen Erzeugung von Elektrizität darstellt, ist vorzugsweise mit einer Einrichtung zur Beschickung mit Brennstoff, ohne daß er abgeschaltet werden muß (allgemein mit »Beschickung während des Betriebs« bezeichnet), versehen. Zu diesem Zweck ist der Reaktor mit einer Reihe von Standrohren versehen, mit denen man Zugang zu dem Kern des Reaktors erhält. Die Rohre sind bei normalem Reaktorbetrieb abgedichtet und während des Beschickungsvorgangs nach einer Beschickungsmaschine hin offen. Die Dichtungen für die Standrohre müssen strengen Bestimmungen Genüge leisten. Beispielsweise müssen die Dichtungen in einem dampfgekühlten oder dampferzeugenden Reaktor bei einem Druck von 56 kg/cm² und einer Temperatur von 26° C arbeiten und völlig leckfrei sein, da der Dampf radioaktiv wird, wenn er durch den Kern strömt. Außerdem müssen sie austauschbar sein, gelagert und durch fernbediente Werkzeuge ersetzt werden können.

Eine Form des Dichtungsstopfens (wie sie in der USA.-Patentschrift 2 581537 beschrieben ist), welcher zum Abschließen des Endes eines Standrohres geeignet ist, ist mit einer Dichtung versehen, welche unter axialem Druck eines federbelasteten Druckgliedes radial in Dichtstellung gedrückt wird, wobei die Feder zwischen dem Druckglied und dem Stopfen angeordnet ist. Wenn diese Form eines Stopfens zum Abdichten der Bohrung eines Standrohres tief unten verwendet wird, so muß jedoch die Abdichtung locker und schlaff sein, um das Einsetzen zu erleichtern. Ein Lockern von Hand kann jedoch in einer radioaktiven Zone gefährlich sein, und um die Notwendigkeit einer komplizierten Fernbedienungsausrüstung zu vermeiden, muß die mechanische Betätigung so einfach wie möglich sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Dichtungen für Stopfen, bei denen die Dichtung über ein Druckglied, das unter axialer Federspannung steht, radial geweitet und in Abdichtstellung gedrückt wird, beim Ein- und Ausführen des Stopfens eine automatische Entlastung der Dichtung von der axialen Preßwirkung zu erzielen, damit der Stopfen ohne Behinderung durch die Dichtung leicht ein- und ausgeführt werden kann.

Abdichtungsstopfen für die Bohrung eines
aufrecht stehenden Rohres

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,

London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eiseraerstr. 227

Als Erfinder benannt:
Norman Bradley,
Jack Jones London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 11. März 1959 (8380)

Der erfindungsgemäße Stopfen ist dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied und die Feder so angeordnet sind, daß das Druckglied durch die Feder von unten nach oben gepreßt wird, daß ein auf die Feder im Sinne des Lösens des Druckelementes wirkendes Gewicht angeordnet und daß im Rohr Anschläge vorgesehen sind, auf denen das Gewicht in der Endstellung des Stopfens zu liegen kommt. Die Erfindung wird nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht eines Standrohres, das zu einem dampfgekühlten Kernreaktor gehört, während Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Teiles der Fig. 1 wiedergibt, der durch den BlockII umschlossen wird.

In Fig. 1 ist teilweise schematisch ein Kernl eines mit Wasser moderierten, dampfgekühlten Kernreaktors mit einem Bodenreflektor 2 und einem oberen Reflektor 3 dargestellt. Über dem Reflektor 3 befindet sich eine Neutronenabschirmung 4, über der sich ein Hohlraum 5 anschließt, in welchem sich Reaktorkühhnittelrohre befinden, worauf eine Gammaabschirmung 6 folgt. Die Bauteile 1 bis 6 werden von einem Rohrsystem durchsetzt, welches (von unten beginnend) aus einem Zirkonium-Druckrohr 7,

einer Muffe 8, einem Stahlrohr 9 mit einem Dampfeinlaßstutzen 10 und oben einem Standrohr 11 mit einer Abzweigung 12, mit einer Abzweigleitung 61,

409 587/233

die nach der Atmosphäre hin führt, und einer Zweigleitung 72 besteht, die nach einem Kondensator 73 führt. Die Zweigleitungen 71 und 72 weisen Absperrventile 74 und 75 auf. Bei normalen Betriebsbedingungen ist das Ventil 75 offen und das Ventil 74 geschlossen. Das Standrohr 11 ist mit zwei Dichtungsstopfen 13 und 14 ausgerüstet, und zwar einem über und einem unter der Abzweigung 12. An dem Stopfen 13 befindet sich ein Gammaabschirmungsstopfen 15, der mit engem Sitz in dem Rohr 11 sitzt, um die Geschlossenheit der Abschirmung 6 zu gewährleisten.

Der Stopfen 14 bildet keinen Teil der Erfindung und soll nicht weiter beschrieben werden. Der Stopfen 13 wird nunmehr an Hand der F i g. 2 beschrieben.

Der Stopfen 13 hat zwei Teilstücke, einen Dichtungsteil 16 und einen Einrastteil 17. Der Dichtungsteil hat eine nachgiebige Winkelpackung, die aus einer Anzahl von Winkelringen 18 aus Asbest besteht, die mit Silikongummi imprägniert sind. Die Ringe können sich in radialer Richtung ausdehnen, um eine Abdichtung durch axiale Belastung herzustellen, die durch eine Feder 19 entsteht, die auf einen Bauteil 20, welcher die Ringe 18 aufnimmt, und auf einen Bauteil 21 mit öffnungen 66 und einer Hülse 22 wirkt, die auf die Ringe drückt. Die Federkraft wird auf den Bauteil 20 durch Berührung des unteren Endes der Feder mit einer Endplatte 27 übertragen, die mit Hilfe von Schrauben 28 befestigt ist, und wird auf den Druckbauteil 21 über eine Endkappe 23 übertragen, die mit einer Stange 24 verbunden ist, welche ein Gewinde 25 sowie eine Mutter 26 und eine Scheibe aufweist. Die Stange 24 durchragt eine Öffnung 29 in der Platte 27. Das Gewinde 25 stellt außerdem eine Verbindung mit einem Flansch 30 her, der mit Hilfe von Schraubbolzen 31 an dem Abschirmungsstopfen 15 befestigt ist.

Der Einrastteil weist einen Ring von Kugeln 32 auf, die sich in einem Käfig 33 befinden und den Bauteil 20 berühren. Der aus Kugeln 32 bestehende Ring kann radial ausgedehnt werden, so daß er in eine Ringnut 34 des Standrohres 11 mit Hilfe eines Konus 35 einrasten kann. Der Konus 35 ist mit einem Hubhaken 36 versehen, und der Bauteil 20 weist einen Anhebebolzen 37 auf, der in einem Hohlraum 65 des Konus 35 am Ende eine Scheibe und Mutter 38 besitzt.

Bei dem Abdichten und Einrasten des Stopfens 13 erzeugt die Feder 19 so viel Druck an den Ringen 18, daß eine vorläufige Dichtung entsteht. Wenn danach der Reaktor unter Druck gesetzt wird, so wirkt der volle Reaktordruck (56 kg/cm²), der durch den Abschirmungsstopfen dringt, auf die Ringe 18 und erhöht deren Dichtwirkung gegen die Reaktion, welche der Bauteil 20 entgegensetzt. Der Reaktordruck wirkt außerdem durch die Öffnungen 66 im Bauteil 21 auf den Bauteil 20, und die resultierenden Kräfte werden auf die Kugeln 32 übertragen.

Zum Öffnen des Standrohres wird, damit Brennstoffelemente eingesetzt und herausgenommen werden können, während der Reaktor noch unter Druck steht, zunächst eine Brennstoffbeschickungsmaschine mit dem Standrohr 11 verbunden. Das Rohr 12 wird dann vom Kondensator getrennt und zur Atmosphäre hin durch Schließen des Ventils 75 und Öffnen des Ventils 74 geöffnet. Dann wird der Stopfen 14 aus dem Standrohr 11 herausgenommen und mittels einer Winde in das Innere der Beschickungsmaschine heraufgezogen.

Die Ventile 74 und 75 (F i g. 1) werden jetzt geschlossen, und das Standrohr wird dadurch unter Dampfdruck gesetzt, daß Dampf unter Hochdruck in das innere der Beschickungsmaschine und von dort zu dem Raum in dem Standrohr 11 über dem Stopfen 13 geliefert wird. Wenn die Dampfdrücke an dem Stopfen 13 gleich sind, so wird die Belastung auf den Winkelringen 18 auf diejenige vermindert, die sich durch die Feder 19 ergibt. Ein Anheben des Hakens 36 ermöglicht die Freigabe der Kugeln, und der Konus 35 berührt die Mutter 38. Dann wird auch der Bauteil 20 über die Mutter 38 angehoben, so daß die Feder durch das Gewicht des Stopfens 15 zusammengedrückt wird. Der Bauteil 21 bleibt zusammen mit dem Stopfen 15 stehen, während die Feder zusammengedrückt wird, wodurch die Belastung der Ringe 18 aufgehoben wird, so daß die Abdichtung der Ringe unterbrochen wird. Ein weiteres Anheben führt zur Entfernung des Stopfens 15, so daß sich ein Zugang zu den Brennstoffelementen ergibt.

Dadurch, daß die beiden Stopfen 13 und 14 und zwischen ihnen die Abzweigung 12 nach einem Kondensator hin vorgesehen sind, ist die Gewähr dafür gegeben, daß jeglicher Leckdampf, der an dem Stcpfen 13 durchdringt (der durch radioaktives Material verseucht sein kann), nach dem Kondensator abgeleitet wird. Hierdurch entsteht außerdem ein Zwischenraum, von dem aus die Dichtheit der Abdichtung des Stopfens 13 durch Strömungsmessung im Rohr 12 geprüft werden kann, und die Verwendung von zwei Stopfen ergibt außerdem noch Sicherheit, wenn der Stopfen 13 nicht dicht schließen sollte. Der Stopfen 14, der normalerweise dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist, der nach innen wirkt, kann trotzdem dem vollen Reaktordruck von 56 kg/cm² standhalten, der nach außen wirkt. Der Stopfen 13 dichtet selbst ab, wenn er dem Reaktordruck ausgesetzt ist. Dies vereinfacht die Handhabung sehr. Die Selbstdichtung wird durch die Feder 19 in Verbindung mit dem Gewicht der Abschirmung 15 betätigt. Wenn der Stopfen 13 eingesetzt wird, überwindet das Gewicht des Abschirmungsstopfens die Spannung in der Feder 19, so daß die Winkelpackung 18 lose ist.

Wenn der Stopfen 15 durch einen Anschlag arretiert wird, der durch einen Sitz 11a in dem Rohr 11 gebildet ist, drückt die Spannung in der Feder 19 die Packung 18 so zusammen, daß eine Anfangsdichtung hergestellt wird, die schließlich beim Einwirken des Reaktordrucks eine endgültige wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Zum Abdichten der Bohrung eines aufrecht stehenden Rohres, insbesondere für Standrohre bei Atomreaktoren dienender Stopfen, der mit einer Dichtung versehen ist, die unter axialem Druck eines federbelasteten Druckgliedes radial in Dichtstellung gedruckt wird, wobei die Feder zwischen dem Druckglied und dem Stopfen an-

>"> geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied (21) und die Feder (19) so angeordnet sind, daß das Druckglied durch d^:e Feder von unten nach oben gepreßt wird und e'n auf die Feder im Sinne des Lösens des Druckelementes wirkendes Gewicht (IS) und im Rohr (11) Anschläge oder Vorspränge (Ha) vorgesehen sind, auf denen das Gewicht in der Endstellung des Stopfens (13) zu liegen kommt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für Stand-Tohre bei Atomreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht mit engem Paßsitz in der Bohrung des Standrohres (11) sitzt und aus strahlungsabschirmendem Material besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 201 950; britische Patentschrift Nr. 575 397; USA.-Patentschriften Nr. 1 876 947, 2 233 223, 667 139, 2 581 537, 2 854 274.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen