DE1628203C3 - Förderaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Förderaggregat, bestehend aus einer Strömungsarbeitsmaschine und einem Antriebsmotor für einen Kernreaktor, das in einem mit einem Außendeckel verschließbaren Anschlußrohr im Druckgefäß in den Kühlkreislauf des Kernreaktors eingesetzt ist, wobei die Fördermediumsein- bzw. -austritte des Gehäuses der Strömungsarbeitsmaschine durch zum Anschlußrohr koaxial verschieblich angeordnete Verschlußteile absperrbar sind, und die Verschlußteile aus einem Deckel und einem im Anschlußrohr gelagerten Ring bestehen.

Bei den bekannten gasgekühlten Atomreaktoren ist für das Auswechseln defekter Gebläse stets eines der folgenden zwei Verfahren vorgesehen:
a) Das fliegend angeordnete Gebläse-Laufrad trägt auf seiner Rückseite eine sogenannte »Stillstanddichtung«. Diese kann bei stillstehendem Gebläse durch axiale Verschiebung des Gebläserotors zum Eingriff gebracht werden. Das Laufrad bildet dann den Abschlußdeckel der Gebläse-Einbauöffnung. Wird nun die Verbindung zwischen Laufrad und Welle gelöst, so läßt sich ohne Absenken des Reaktordruckes das Gebläse (ohne das Laufrad und die stationäre Laufrad-Rückwand) ausbauen. Eine solche Anordnung ist aus CH-PS 411 208 bekannt.

b) Es ist keine Stillstanddichtung vorgesehen. Das Auswechseln von Gebläsen ist nur bei abgesenktem Reaktordruck möglich. Auch dann sind noch spezielle Vorrichtungen nötig, um den Verlust von Reaktorgas nach außen und das Eindringen von Luft in den Reaktor zu verhindern.
Die Ausführung a) weist den Nachteil auf, daß das Laufrad und die stationäre Laufrad-Rückwand nur bei abgesenktem Reaktordruck nach der unter b) beschriebenen Methode ausgebaut werden können. Das gleiche gilt natürlich auch für alle übrigen, jenseits der Stillstanddichtung befindlichen Teile, wie Saugstutzen, Vordrallregulierung. Drosselventil, Diffusor, Leitschaufeln, Druckstutzen usw.

Ein Auswuchten des Laufrades nach erfolgter Montage auf dem neuen Rotor ist ebenfalls nur möglich, falls nach dem Verfahren b) ausgewechselt wird.
Beim unter b) beschriebenen Verfahren muß der Reaktor abgestellt und der Reaktordruck abgesenkt werden. Es sind spezielle Vorrichtungen nötig, um einen Verlust von Reaktorgas nach außen und Eindringen von Luft ins Innere zu verhindern.
Aus der GB-PS 1 017 961 ist ein Förderaggregat der obengenannten Art bekannt, das schwerwiegende Nachteile hinsichtlich Austritts des Fördermediums in die Atmosphäre aufweist, da die Abdichtung teilweise außerhalb des Druckgefäßes geschieht. Ferner ist dort nach dem Eingreifen der Stillstandsdichtung ein Evakuieren des Gebläseraums nicht möglich, so daß das Auswechseln des Förderaggregates erst nach längerer Abklingzeit vorgenommen werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein auswechselbares Förderaggregat zu schaffen, wobei beim Austausch eine Kommunikation des Fördermediums mit der Umgebungsatmosphäre unter gewährleisteter Sicherheit ausgeschlossen werden soll, bei Aufrechterhaltung des Reaktorinnendruckes.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Deckel unter einer Vorspannkraft am Druckgefäß abgestützt und geführt ist, wobei die Gegenkraft in der Offenstellung der Verschlußteile am Gehäuse der Strömungsarbeitsmaschine und in der Schließstellung der Verschlußteile am Ring aufgebracht wird, und der Ring in Schließstellung an einem Bund des Anschlußrohres aufsteht und in der Offenstellung durch eine Konusfläche am Gehäuse der Strömungsarbeitsmaschine gehalten wird, und daß das Gehäuse der Strömungsarbeitsmaschine mit mindestens einem Flansch versehen ist, in dem eine Dichtung und ein mit Sperrgas versorgbarer Gaskanal untergebracht sind, wobei das Gehäuse der Strömungsarbeitsmaschine im Anschlußrohr mittels des Flansches und eines im Anschlußrohr einsetzbaren Klemmringes in der Schließstellung arretierbar ist.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung kann mit Sicherheit ein Ausströmen des Fördermediums aus dem Reaktorinnern in die Atmosphäre vermieden werden.

Es ist zweckmäßig, vor dem Auswechseln das gegenüber dem Reaktorraum abgedichtete und in sich abgekapselte Gehäuse des Förderaggregates zu evakuieren und mit Außenluft zu füllen. Dies bedeutet eine wesent-

liehe Herabsetzung der Strahlungsgefahr für das Montagepersonal und gewährleistet eine geringere Dekontaminationsarbeit.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird anschließend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Radialgebläseaggregat in einem Atomreaktor, in Betriebslage,

F i g. 2 eine Darstellung analog derjenigen nach F i g. 1, in Ausbaulage.

F i g. 1 und 2 zeigen die Ausführung eines gasgejagerten einstufigen Radialgebläses gekapselter Bauweise, eingebaut in einem Reaktor-Druckgefäß aus vorgespanntem Beton. In F i g. 1 ist der Abschlußdeckel offen, das Gebläse in Betrieb, in F i g. 2 der Abschlußdekkel geschlossen, das Gebläse zurückgezogen.

Eine Welle 1 trägt in ihrer Mitte einen Rotor 2 eines Elektromotors 3, am vorderen Ende ein Laufrad 4 und am hinteren Ende ein Axiallager 5. Gelagert wird der Rotor ferner in zwei Radiallagern 6. Axiallager 5 und Radiallager 6 sind vom hydrodynamisch, d. h. selbsttragend, gasgeschmierten Typ und im Motorgehäuse 7 ι durch eine kardanische Aufhängung 8 bzw. durch flexible Membranen 9 gehalten. Das Motorgehäuse 7 ist in einem Gebläse-Anschlußrohr 10 eines Reaktor-Druckgefäßes 11 eingeführt und dort zwischen einer Dichtung 12 und einem Klemmring 13 axial fixiert. Das Motorgehäuse 7 ist druckfest ausgeführt und wird nach außen durch einen inneren Deckel 14 abgeschlossen. Ein äußerer Deckel 15 bildet einen zweiten Abschluß des Gebläse-Anschlußrohres 10. Zur Abfuhr der Motor-Verlustwärme ist ein Wasserkühler 16 vorgesehen.

Das Gas wird vom Gebläse aus dem Raum 17 des Reaktorinnern angesaugt, durchströmt eine Vordrallschaufelreihe 18, das Laufad 4 mit einem nachfolgenden unbeschaufelten Diffusor 19 und Umlenkschaufeln 20, und wird von da in den Raum 21 des Reaktorkreislaufes gefördert.

j Die Stillstanddichtung wird gebildet durch eine Ver-

! stellfeder 22, einen Deckel 23, einen Ring 24 und den einen Teil des Reaktor-Druckgefäßes bildenden Flansch 25. Bei Betrieb des Gebläses bildet der Ring 24 einen Teil einer Trennwand 26 zwischen den Räumen 17 und 21 des Reaktor-Kreislaufes. Eine Leckage zwisehen den beiden Räumen wird durch eine Dichtung 27 verhindert.

Das Schließen der Stillstandsdichtung geht folgendermaßen vor sich: Bei stillstehendem Gebläse und geschlossenem äußerem Deckel 15 wird der Klemmring 13 durch einen Antriebsmechanismus 29 gelöst. Das Gebläse samt dem Motorengehäuse 7 wird nun in axialer Richtung im Gebläse-Anschlußrohr 10 verschiebbar. Wird der Raum 30 zwischen dem inneren Deckel 14 und dem äußeren Deckel 15 unter gleichem Druck gehalten wie der Druck im Reaktorinnern, so wirkt auf das Gebläse in axialer Richtung nur die Kraft der Verstellfeder 22.

Unter der Wirkung dieser Verstellfeder 22 wird nun der Deckel 23 gegen den äußeren Deckel 15 geschoben. Dabei schiebt er das Gebläse vor sich her, indem er über einen konischen Sitz 31 die Federkraft auf das Gebläse überträgt

Der Ring 24 macht diese Bewegung zunächst nicht mit. Wenn der Deckel 23 aber die Strecke 32 zurückgelegt hat, so trifft die Fläche 33 des Deckels 23 auf die Fläche 34 des Ringes 24 und beginnt den Ring 24 ebenfalls vor sich herzuschieben.

Die Bewegung kommt zum Stillstand, wenn die Fläche 35 des Ringes 24 auf die Fläche 36 des Flansches 25 zum Anliegen kommt. Der Deckel 23, der Ring 24 und der Flansch 25 bilden nun eine druckfeste Glocke über ■ dem Gebläse-Anschlußrohr 10 (F i g. 2).

Man kann die Dichtflächen 33, 34, 35 und 36 durch Anbringen von Dichtungsringen 37, für die Metall-O-Ringe, Weichmetallringe oder andere Elemente und Materialien verwendet werden, noch gasdichter gestalten. Die Dichtungen sind hier durch je zwei konzentrisehe Ringe 37a und 376 gebildet,.zwischen denen zur Erhöhung der Dichtwirkung eine kontrollierte Gasmenge durch Kanäle 38 abgesaugt werden kann.

Die Kraft der Verstellfeder 22 kann bei Bedarf durch Absenken des Druckes zwischen dem innern 14 und dem äußeren Deckel 15 verstärkt werden. Der Deckel 14 wirkt dann als Kolben, auf den die Druckdifferenz zwischen dem Reaktorinnern und dem Zwischenraum 30 einwirkt. Diese Druckdifferenz, zusammen mit der Kraft der Feder 22 genügt, um auch beim Auftreten großer Reibungskräfte die Stillstanddichtung in Stellung zu bringen.

Die Reibung zwischen dem Motorgehäuse 7 und Anschlußrohr 10 kann reduziert werden, indem man das Motorgehäuse 7 im Anschlußrohr 10 entweder auf RoI- ' len oder wie dargestellt, auf hydrostatischen, d. h. mit Druckgas gespeisten Gaslagern 39 führt. Das Druckgas zum Erzeugen der hydrostatischen Gaslager wird nur beim Ein- und Ausfahren des Gebläses durch Kanäle 40 zugeführt.

Um das Zurückschieben des Gebläses bei geschlossenem Deckel 15 zu ermöglichen, sind alle Rohrleitungen und elektrischen Kabel im Zwischenraum 30 flexibel gestaltet. Es sind daher alle Rohrleitungen 41 und elektrischen Kabel 42 im Zwischenraum 30 schrauben- oder spiralförmig ausgebildet und angeordnet. Sie erstrekken sich vom inneren Deckel 14 zum äußeren Flansch 43 des Anschlußrohres 10.

Nachdem die Stillstanddichtung in Stellung gebracht ist, kann das Gebläse aus dem Anschlußrohr 10 entfernt werden. Dazu wird der Raum zwischen dem äußeren Deckel 15 und der Stillstanddichtung evakuiert und mit Außenluft gefüllt. Der Deckel 15 kann nun abmontiert, die Rohrleitungen und Kabel am Flansch 43 gelöst, und das Gebläse herausgezogen werden. Dabei können wiederum, wie erwähnt, Rollenlager oder gemäß den F i g. 1 und 2 hydrostatische Gaslager 39 benützt werden.

Beim Einbau wird das Gebläse auf Rollen oder hydrostatischen Gaslagern 39 in das Anschlußrohr 10 eingeführt, die Rohrleitungen und Kabel am Flansch 43 angeschlossen, der Deckel 15 montiert, der Raum zwischen der Stillstanddichtung und dem Deckel 15 evakuiert und mit Reaktorgas gefüllt Steigert man nun den Druck im Zwischenraum 30 derart, daß die auf den Deckel 14 wirkende Druckkraft die auf die Stillstanddichtung wirkende Resulierende aus Gasdruck und Verstellfederkraft übersteigt, so beginnt sich die Stillstanddichtung zu öffnen. Das Gebläse samt Motorengehäuse 7 und Deckel 14 wirken als Kolben, der unter Wirkung des im Räume 30 herrschenden Druckes über den konischen Sitz 31 den Deckel 23 gegen die Verstellfeder 22 zurückschiebt. Der Ring 24 bleibt zunächst am Ort, bis die konische Fläche 44 des Gebläse-Einlaufstutzens auf die entsprechende konische Fläche 44 des Ringes trifft. Der Deckel 23 auf dem Sitz 31 und der Ring 24 auf dem Sitz 44 bewegen sich nun mit dem Gebläse entgegen der Kraft der Verstellfeder 22 weiter bis in ihre Arbeitslage.

Die Bewegung kommt zum Stillstand, wenn das Motorengehäuse 7 gegen die Dichtung 12 des Anschlußrohres 10 stößt. Wird nun der Klemmring 13 durch den Antriebsmechanismus 29 in Stellung gebracht, so ist das Motorengehäuse 7 wiederum zwischen Dichtung 12 und Klemmring 13 eingeklemmt Das Gebläse ist betriebsbereit.

Bei der beschriebenen Reaktorkonstruktion wird statt des Laufrades ein spezieller Abschlußdeckel verwendet, der das Gebläse samt Laufrad, stationärer Laufradrückwand und allen jenseits des Laufrades befindlichen, einer gelegentlichen Auswechselung bedürftigen Teilen vom Reaktorkreislauf gasdicht abtrennt. Dadurch ist es möglich, ohne Abstellen des Reaktors oder gar Absenken des Reaktordruckes alle jene Teile auszuwechseln, deren Revision oder Reparatur nötig werden könnte. Ferner wird es nun möglich, den kompletten Gebläserotor vor dem Wiedereinbau auszuwuchten, was besonders bei Gaslagergebläsen von großer Wichtigkeit ist.

Zusammenfassend wird festgehalten, daß der Abschluß bei den normalerweise in Betracht kommenden einstufigen Gebläsen durch zwei Teile bewirkt wird, die von einem einzigen Antriebsmechanismus derart verschoben werden können, daß sie gleichzeitig sowohl den Eintritt als auch den Austritt des Gebläses gasdicht abschließen. Der eine der beiden Teile bildet bei Betrieb der Gebläse ein Stück der Trennwand zwischen Ansaug- und Druckseite des Reaktorkreislaufes. Als Antriebsmechanismus zum Schließen dient eine im Reaktorinnern angebrachte Feder, bei Bedarf verstärkt durch pneumatische Kräfte. Ausgelöst wird das Instellungbringen des Abschlußdeckels durch Lösen der Verbindung zwischen Motorgehäuse und Reaktor-Druckgefäß. Gleichzeitig mit der axialen Verschiebung des Abschlußdeckels erfolgt eine axiale Verschiebung des kompletten Gebläses im Innern des Gebläse-Anschluß-Stutzens des Reaktor-Druckgefäßes.
. Das Öffnen des Abschlußdeckels geschieht durch Einschieben des kompletten Gebläses in den Gebläse-Anschluß-Stutzen des Reaktor-Druckgefäßes gegen die Druckkraft des Reaktorgases und die Kraft der vorerwähnten Feder.

Solange die Stillstanddichtung beim Ein- und Ausbau des Gebläses nicht geschlossen ist, muß natürlich der äußere Druckdeckel des Gebläses geschlossen sein. Das Instellungbringen des Gebläses und seine Fixierung im Reaktor-Druckgefäß beim Einbau, sowie das Lösen dieser Fixierung mit nachfolgendem axialem Zurückziehen des Gebläses beim Ausbau müssen daher bei geschlossenem äußerem Deckel mittels Fernbedienung erfolgen.

Diese Neuerung läßt sich auch auf Pumpen von flüssigkeitsgekühlten Reaktoren anwenden, sofern diese Pumpen in der Wand des Reaktor-Druckgefäßes eingebaut sind.

Der Abschlußdeckel kann auch aus mehreren beweglichen Druckteilen bestehen und braucht nicht als Kugelschale ausgebildet zu sein. Ferner kann statt einer Verstellfeder auch ein anderes Element verwendet werden.

Diese Erfindungserkenntnisse sind auch anwendbar auf mehrstufige Gebläse und Pumpen. Die Stillstanddichtung besteht dann aus dem zentralen Abschlußdekkel und je einem ringförmigen Teil pro Stufe. Auch ist die Erfindung nicht auf Atomreaktoren beschränkt.

Die beschriebene Ausführung ermöglicht erstmals ein Auswechseln kompletter Gebläse samt Laufrad, stationärer Laufradrückwand und Vordrallregelung bei unter vollem Druck stehendem oder gar bei in Betrieb befindlichem Reaktor. Reparaturen an Gebläsen beeinflussen also die Stillstandszeit des Reaktors nicht mehr.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Förderaggregat, bestehend aus einer Strömungsarbeitsmaschine und einem Antriebsmotor für einen Kernreaktor, das in einem mit einem Außendeckel verschließbaren Anschlußrohr im Druckgefäß in den Kühlkreislauf des Kernreaktors eingesetzt ist, wobei die Fördermediumsein- bzw. -austritte des Gehäuses der Strömungsarbeitsmaschine durch zum Anschlußrohr koaxial verschieblich angeordnete Verschlußteile absperrbar sind und die Verschlußteile aus einem Deckel und einem im Anschlußrohr gelagerten Ring bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (23) unter einer Vorspannkraft am Druckgefäß (11) abgestützt und geführt ist, wobei die Gegenkraft in der Offenstellung der Verschlußteile (23,24) am Gehäuse (7) der Strömungsarbeitsmaschine und in der Schließstellung der Verschlußteile (23, 24) am Ring (24) aufgebracht wird, und der Ring (24) in Schließstellung an einem Bund (25) des Anschlußrohres (10) aufsteht und in der Offenstellung durch eine Konusfläche (44) am Gehäuse (7) der Strömungsarbeitsmaschine gehalten wird, und daß das Gehäuse (7) der Strömungsarbeitsmaschine mit mindestens einem Flansch (39) versehen ist, in dem eine Dichtung (12) und ein mit Sperrgas versorgbarer Gaskanal (40) untergebracht sind, wobei das Gehäuse (7) der Strömungsarbeitsmaschine im Anschlußrohr (10) mittels des Flansches (39) und eines im Anschlußrohr (10) einsetzbaren Klemmringes (13) in der Schließstellung arretierbar ist.

2. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) als verschließbares Druckgefäß ausgebildet ist.

3. Förderaggregat nach Ansprüchen 1 und 2, da-. durch gekennzeichnet, daß der Flansch (39) des verschiebbaren Genäuses (7) als hydrostatisches Radiallager ausgebildet ist.

4. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft, unter welcher der Deckel (23) steht, durch Federmittel, z. B. durch eine im Reaktorinnern (17) angeordnete Schraubenfeder (22) aufgebracht wird.