DE1414708A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Austausch einer Fluessigkeitsmenge zwischen zwei Fluessigkeiten enthaltenden Behaeltern - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHONWALD DR. SIEBENEICHER DR.-ING. TH. MEYER

KOLNl ,.DEI CHMAN N H AU S

den 19.Dezember 196O XS/Gü,

BUBEAU D»ETTJDES NÜCLEAIBBS,

47t ^ruö Hontoyer, Brüssel,Belgien*

Y erfahr en und Vorrichtung zum Austausch einer Flüssigkeitsmenge zwischen zwei flüssigkeiten enthaltenden Behältern·

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Torrichtung sun Austausch einer Stoffmenge «wischen zwei Stellen, insbesondere zum Austausch einer Flüssigkeitsmenge sswischen zwei Flüssigkeiten enthaltenden Behältern _y und sie kann besonders vorteilhaft «omI in der Kernkraft·* Industrie verwendet werden«

Ein Problem in den Kernkraftzentralen besteht im Transport einer Stoffmenge,ζ·Β. eines Kernbrennstoffes, von einem Flüssigkeitsbehälter zum anderen. Bei Verwendung bestimmter Lösungen ist eines dieser Behälter durch eine abdichtende Umhüllung verschlossen. Der Verbindungsweg

für
quer durch die Umhüllung kann/die zu transportierende Stoffmenge mit Hilfe eines die Behälter verbindenden ZwiBchenbehälters geschaffen werden, wobei der Zwischen-

■jFj behälter große Abmessungen aufweist, da eine Vertikalbewegung des Stoffes erfolgt.(Der Brennstoff 1st in einer Hülle untergebracht, die vertikal an einem endlosen Band aufgehängt ist). Diese Durchsetzung der Umhüllung durch den Sekundärbehälter wirft schwerwiegende Probleme auf unter anderem die der Verstärkung der Umhüllung im Voraus

80980 1/02 17

gerade dann, wenn der Durchgang des Zwischenbehälter* erfolgt« Fach eine» anderes bekannten !erschlag erfolgt der Transport sit Hilfe eines schräg stehenden Rohr·β» wobei «an die/>chwerkraf t in Verbindung alt mechanisch arbeitenden Vorrichtungen sur Aueführungs dieses fransportea ausnutzt.

Erfindungagemäß wird diese Aufgabe unter Vermeidung vorstehender Nachteile in einfacher Weise gelöst, indes der Stofftransport Mit Hilfe eines Bohres erfolgt» dessen

%₉ Durchmesser im Vergleich su &9n Abmessungen des Z-wiechenbehälters viel geringer ist· Das erfindungsgemäße Verfahren lehnt sieh an ein an eich bekanntes pneumatisches Transportverfahren an und erreicht einen beschleunigten Austausch zwischen zwei Stellen. Es macht, wie einsein an sich bekannt, von einem Stoff träger Gebrauch, der im wesentlichen aus einem Schlitten besteht, welcher mit seinen beiden Bndteilen in etwa einen Kolben darstellt, dessen Axrohmesaer den Rohrdurchmeeser um ein Geringfügiges unterschreitet, wobei dieser Schlitten die Eingangs- stelle mit der Ausgangsstelle verbinden kann. Sr unterscheidet sich von den bekannten pneumatischen Transportvorriohtungen nicht nur durch die Tatsache, dass er zur Lösung einer ganz anderen Aufgabe verwendet wird, sondern auch ferner dadurch, dass der in den Behältern enthaltene flüssige oder auch gasförmige Stoff als Gas- oder Flüssigkeit smotore»-arbeitet. Veiter unterscheidet sich die Erfindung dadurch, dass die zu* übertragende Ladung ständig eines dieser Medien bespült, (Spiel zwischen Kolben und dem Rohr) und dass der Transport in jeder Richtung zwei phasig erfolgt und durch die unterschiedliche Beaufschla gung eines oder mehrerer Flüesigkeita-^feemotoren)· auf eines der Kolben charakterisiert ist, welches durch das vorliegende schleusenartig wirkende System in Beaug auf

80980 1/02 I 7

470B

J*

den Schlitten erforderlich ist.

Der Erfiadungegegenstand wird an Hand der nachfolgenden Zeichnungen erläutert, -welche scheaatische Aueftthrungebe!spiele seigern

» fig* 1 int eis Axialeohnltt durch dl« beiden Behälter, «wischen denen der Austausch einer Stoffsenge erfolgt» und die die Behälter rerbindende Vorrichtung.

?ig. 2 selgt einen TergUrSerten Querschnitt de« Terbindungerohree geaäß der Linie II-II der ^ig* 3*

1* Fig» 3 ist ein Längequeraohnltt eines Rohrteilee geaäS der Linie IXt-IIZ der fig. 2*

Hg* 4 ist eine rergrößerte Daretellung im Schnitt des erfindungagemäßen Tentilgehauees und

?ig* 5 Teranechaulicht eohenatieclvein Stellungediagraas 1$ des erfindungegemäßen Vertillcurpere, in den einer übertragung entsprechenden einanderfolgenden Phasen.

Die in I¹Ig. 1 dargestellten Behälter 1 und 2 sind durch ein du» Torsugsweise horisontales Bohr 3 Miteinander verbunden, dessen Querschnitt durch die Arbeitsweise 2ο und den Rauabedarf der beförderten feile beetieet ist. Diese Röhre durchstöBt eine Wand 23.

An jedes Rohrende, an welche* das ftohr in Behälter aasläuft, ist ein Schieber 4 bsw· 5 Yorhanden.

Mindestens eines der Schieber ist ständig geschlossen* Der swischen den Schiebern verbleibende feil des Bohres 1st als Schleuse ausgebildet«

80980 1/02 17

Der Transport der Stoffmenge τοη eines stm raderem Sehälter erfolgt mit Hilfe einer Vorrichtung, iiie im wesentlichen ale Schlitten mit Rollkörpern 6 auegebildet ist, wobei die Rollkörper im Inneren des Rohre« drehbar angeordnet eind und an der Rohrinnenfläche abgestützt werdeni die horizontale Festlegung dee Schlittens geschieht mittels einer führungsschiene 7*

Die Führungsbahn für den Schlitten 1st über die beiden Schieber hinaus verlängert, derart, dass der Schlitten am Ende seiner Bahn von oben ssugänglioh 1st, (dargestellt durch die strichpunktierte Linienführung in 71g. 1), Der Schlitten ist an jedem ^Ände mit einer Platte 8 bzw. ▼ersehen, die als Kolben arbeiten und z»B. die Gestalt einer Scheibe aufweisen. Ihr Durchmesser ist um ein Geringfügiges kleiner als derjenige des Rohres, so dass ein gewisses» mit 8* bzw« 9* bezeichnete Spiel gegeben 1st, wobei dieses Spiel sich in jedem einseinen Fall· aus der möglichen Deformation des Bohre β und den kinematischen und hydrodynamischen Charakteristika des Trans-

2ο portTorganges ergeben·

Wenn der Schlitten in der Endstellung ankommt, wie b.B. in Fig. 1 auf der linken Seite durch die strichpunktierte Darstellung gezeigt, stützt eich der vor dem Schieber befindliche Kolben des Schlittens auf einer Verlängerung des Rohres 3 jeweils jenseits des entsprechenden Schiebers ab« Diese Verlängerungen sind mit 3' bzw. i" bezeichnet. Sie laufen in Anschläge ο.dgl. 4* bzw* 5* aus, welche den Schlitten 6 festlegen.

Beim Sransportgang wird τοη dem in den Behältern vorhandene«, flüssigem oder gasförmigem Medium als Plüsslgkeits- bzw· Gasmotoren Gebrauch gemacht, welche die beiden Kolben des Schlittens beaufschlagen·

80980 1/02 1 7

14 1470ο - 5 -

Hierzu te t das Verbindungerohr 3 «it zwei Hilfsrohren 1g und 11 kleineren Durchmessers verbunden» welche in unmittelbarer Bachbarsehaft der beiden isolierenden Schieber 4 und 5 angeordnet sind und «war seitlich τοη der Mitte des Rohres. Diese Hilfsrohre Terlinden d as Rohr 3 nit einer Pumpe 12 und einer Anzahl von Ventilen« die in einer vereinfachten Ausführungeform der Erfindung zwei Vierwegventile 13*14 sein können, die »iteinander gekuppelt sind oder auch in einem gemeinsamen Ventilgehäuse angeordnet sind. Die von diesen Ventilen ausgehenden weiteren Rohrleitungen sind mit den beiden Behältern verbunden. Im einaeinen ^enthält dieses Rohrleitungssystem zwei Leitungen 15 und 16, die mit den Hilferohren Io und 11 als auch mit den Hilfsrohren 1© und 11 als

j5 auch mit den Ventilen 13 und 14 verbunden sind und weitere leitungen 17 und 18, die zu den Behältern führen, ferner sind Rohre 19» 2o vorhanden, die mit der Pumpe 12 in Verbindung stehen· Der Transportvorgang findet wie folgt statt:

Der Kolben 9 wird im Bohr beaufschlagt, der Schlitten 6 wird auf der Seite des Behälters 1 in Endetellung gebracht und die Schieber 4 und 5 eind geschlossen» Die su transportierende Plüssigkeitsmenge o.dgl« wird auf den Schlitten aufgebracht oder ihm durch geeignete Mittel zugeführt, und dann wird der Schieber 4 geöffnet.

Die Ventile im Pumpenkreis werden 3^e"kzt so eingestellt* dass derjenige Bohrbereich, der sich zwischen dem Isolier» schieber 5 und dem Kolben 9 befindet mit dem Behälter 1 verbunden wird. Jetzt wird die Pumpe 12 angelassen, über das Rohr ^{11 aus dea} Verbindungsrohr 3 das Medium angesaugt und in den Behälter 1 über das Bohr 17 gedrückt·

80980 1/02 \7

Unter Einwirkung der an den Stirnflächen dtr beiden Kolben 8 und 9 vorhandenen Druckdifferenz wird der Schütte*)!» Verbindungsrohr verstellt, bis der Kolben rechts vom Einlaß des HiIferohres 11 angekommen ist* Jetzt wird die Pumpe ausgeschaltet und der Schieber 4 ror dem öffnen de« Schiebers 5 geschlossen*

Me Tentile im Steuerkreis der Pumpe werden Jetzt so eingestellt, dass der Behälter 2 mit demjenigen Teil des Verbindungsrohreβ verbunden ist» der zwischen dem Schieber 4 und des Kolben 8 sich befinden· Jetzt wird wiederum die Pumpe 12 in Gang gesetzt» die das Medium aus dem Behälter 2 über das Rohr 18 ansaugt und über das Hilferohr Io in das Verbindungsrohr 3 drückt. Durch die entstandene Druckdifferen zwischen den Stirn flächen der Kolben 8 und 9 d4s Schlittens wird dieser solange verstellt, bis er am Ende seines Weges mit dem Kolben 8 am Snde des Verbindungerohres 3 anschlägt oder sonst gehaltert wird.

Jetzt wird die Pumpe ausgeschaltet und der Schieber 5 geschlossen· worauf die Flüssigkeitmnenge ο.dgl. dem Schlitten entnommen werden kann» Sun werden die Steuervorgänge im umgekehrten Sinn eingeleitet, um den Schlitten aus dem Behälter 2 in den Behälter 1 zurückzufühve ren.

Die Flugrichtung der gepumpten flüssigkeit wird durch

die beiden Pfeile a und b dargestellt. Der Pfeil a zeigt die Flugrichtung«, während der ersten Arbeitsphase und die Pfeile b während der zweiten Phase. In der Fig. 5 sind die Schieber durch die Zahlen 4 und*> bezeichnet und die Bezeichnungen a' und b* zeigen die relative, für die Umkehrrichtung gültige Einstellung.

80980 1/02 1 7

In ?lg, 2 sind Einreiheiten der Führungeanlage für den Schlitten 6 im Verbindungsrohr 3 gezeigt. Die radial gerichteten Rollkörper 21,21·,21*22%23,23*,24,24' sind nicht alle zeichnerisch dargestellt, sie ermöglichen die Boll· bewegung des Schlittens, wobei die Führungsschiene 7 «wischen den Rollkörpern» wie z.B. zwiechen 25 und 25', angeordnet ist.

Die Vierwegrentile 13 und 14 können Drehsehieberrentile 13* enthalten, wobei der Drehschieber einen diametralen Durchgang 26»?ig. 4 und einen weiteren Durchgang 27

1© enthält,wobei letzterer die Verbindung zwischen awei unter einen rechten Winkel aneinander angeordneten Auslässen herstellen kann* Ss ist ersichtlich, dass nan Ventile 13 und H für nur eine Richtung miteinander kombinieren kann. Die jeweilige Einstellung der beiden Drehschiftberrentile, die auch mechanisch miteinander gekuppelt sein können, erfolgt* nach&ea in ^ig, 5 dargestellten Diagramm, welches die einseinen Stellungen des Drehschieberrentlla «oigt.

Srfindungsgemaß ist es möglich, dass die beiden Behälter 1 und 2 auch unterschiedliche flüssigkeiten ο»dgl« aufweisen. In diesem Fall kann man die «wischen den geschlossenen Schiebern 4 und 3 gebildete Einfassung durch eine dritte Flüssigkeit ο«dgl. bespülen·

809801/0217 V

Claims (2)

,„a. 141470&

1. Verfahren sum Transport Mindestens einer flüssigen oder gasförmigen Stoffaenge durch ein Verbindungerohr «wischen «wei AnschlussteIlen, dadurch, gekennseiohnet, das« sum Bewegen dieser Stoffeenge an swei den Stoff austaueohetellen benachbarten Stellen Sruekdifferensen in den Stoffbereichen erseugt werden and daee die ttransportierte Stoffmenge ständig in eines oder Mehrere dieser Stoffbereiche eintaucht bsw* diese bespült und dass ferner in jeder A_rbeit*riohtung άοτ Sransportrorgang in je zwei Arbeitsgängenbsw« Phasen auegeführt wird« wobei durch die Drücke dieser Stoffbereiche der Traneportetoff unterschiedlich beaufschlagt wird*

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kernbrennstoff befördert wird«

1$ 5* Vorrichtung sur iHirchführung des Verfahrens naoh Anspruch 1 oder 2» dad»-eto »dt swei das su befördernde Mediua enthaltenden, über ein Verbindungsrohr rerbundenen Behältern, mit einer beweglichen, den Traneportetoff aufnehmenden Sinrichtung, sowie einer weiteren Einrichtung sur Bewegung der erstersA Einrichtung, dadurch gekennzeichnet _f dass die Bewegbare Einrichtung einen Schlitten (6) enthält, weloher an seinen beiden Snden je einen Kolben (8,9) «it eines Iferehttesser aufweist, der kleiner als deytiinendurchmeeaer des Verbln- dvngsrohr·» (3) ist, und dass eine %uokers««gerelnriohtung sum Veretellen des Schlittens rorhanden ist, die ait einea tob Austausoh-bsw. Traneportetoff gespeisten Rohrsystem In Verbindung β teht, welches auch die Unterbrecher-Mittel enthält, so dass wahlweise an einer Stirnfläche

^₀ einee Kolbens ein I>ruo]pvrseugt ist, weloher den sur gleichen Zeit «a entgegengeeetsten Sohlittenende erseugten Druok auf den anderen Kolbe» im Verbindungerohr (3) übersteigt*

80980 1/02 17

4. Vorrichtung nach Anspruch 3* hei welcher die Soden des Verbindungerohr·» in die beiden Stoff behälter eindringen und Absperrschieber in diesen Endbereichen Tor«· handen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsrohrenden sich Vübmr die Absperrschieber (4*5) hinaus in die Behälter (J,2) erstrecken und aur Aufnahme der Kolben (8,9) auegebildet sind, und dass das flüssigkeitsrohrsysten «it einer Ansahl Ein*· b*w« Ausläufen versehen ist, wobei je eines Kit je einen Behälter in Verbindung steht, und dass weitere Auslässe as Ende eines jeden Absperrschiebers (4*5) in das Verbindungsrohr 43) atinden, und dass die Bohrleitungen (bei 1o,11,17,18) nit einen Bruekdifferenserseuger (12) und Ventilen (13*14) in Verbindung stehen,derart, dass in einer ersten Stellung der Ventile (13»14} ein Flüssigkeitsfluö erseugt «ir«, welcher von einen Auslaß (11) an einen Ende (3* *} des Verbindungsrohres (3) in Richtung^ eines anderen in den Behälter (1) auslaufenden Auslasses (bei 17) gerlohtet ist, wobei der Behälter (1) an anderen, entgegengesetsten

, Ende (3*) des Verbindungsrohres (3) vorhanden ist, und Absperrschieber (4) Tor diesen Behälter (1) geöffnet, der andere Absperrschieber (5) jedoch geschlossen ist, und dass in einer swtlten Stellung der Ventile (13,14) ein zweiter Flüssigkeitsstrom vorhanden 1st, der Ton

Auslas (bei 18) des »-weiten Behälters (2) in Richtung

sun Auslaß (1o) an anderen Ende (3*) des Verbindungsrohres (3) verläuft, wobei diesnal der Absperrschieber (4) geschlossen, Absperrschieber (5) jedoch geöffnet ist, so dass »wischen einer Stelle des Verbindungsrohres (3) und den nlt ihr verbundenen Behälter (2) eine den Kolben (8) beaufschlagende Druckdifferenz erzeugt wird, ao dass der Schlitten (6) aus einen Behälter in den anderen Behälter (2) verschiebbar ist.

80980 1/02 17

141470a - to -

5. Torrichtung nach Anspruch 3 und A₉ dadurch gekennseichnst, dass die Steueranlage swel oder mehr Vierwegventile (13)14) »it miteinander verbundenen Drehschiebern acufwelst, wobei je swei benachbarte Ventile stt eine« Behälter und eines Ende des Verbindungerohre β (5$ die anderen beiden Ventilwege über Leitungen (19,2o) asu dem benachbarten Ventil führen, wobei der BrucJcdifferenserseuger (12) mit diesen Leitungen (I9,2o) Terbunden ist und dass ferner der Drehschieber einen diametralen Buroh-gang (26) und einen weiteren Durchgang (27) aufweist« durch welchen swei um 90° Ton einander abstehende Ventilwege verbindbar sind*

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Zweirentilanlage ein gemeinsames Ventil vorgesehen ist, dessen Drehschieber eine Vielzahl von durchgängen enthält.

7· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3*6» dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten(6)aa Chassis Hollkörper (21) uew. aufweist» und dass er vorzugsweise mit ^ührungsteilen, b.B. weiteren Hollkörpern (25,25*) versehen irt, welche den Schlitten (6) im ferbindungsroar (3) . fluchtend eur Verbindungsrohrachse» 2.B. durch Abrollen entlang einer Führungsschiene (7), führen.

80980I/0217