DE1675437A1 - Absperrventil grosser Nennweite fuer im Betriebszustand befindliche Medien - Google Patents

Description

• Absperrventil großer Nennweite für im Betriebszustand

  befindliche Medien

  Die Erfindung bezieht sich auf ein Absperrventil großer

  Nennweite für im Betriebszustand flüssige bei Abkühlung

  einfrierbare Medien, mit einem mindestens Uber 600C

  liegenden Schmelzpunkt. Insbesondere ist an Flüssig-

  metalle gedacht, wie sie als Kühlmittel für Kernreaktoren

  Verwendung finden.

  Bei derartigen Kühlkreisläufen tritt das Erfordernis

  auf, die Regelventile so auszubilden, daB sie zugleich

  als Absperrventile im Notabsehaltfall Verwendung finden

  können. In diesen Fällen ist es erforderlich, eine absolut

  hermetische Abdichtung des Kreislaufes gegenüber solchen

  Leitungsteilen zu erzielen, in denen Beschädigungen oder

  Störungen aufgetreten sind. Um Reparaturen durchführen

  oder aber Leitungsteile austauschen zu können, ist eine

  Abtrennung dieser Leitungsteile gegenüber dem Kreislauf

  erforderlich.

  Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine Gefrier-

  dichtungavorriehtung vorgeschlagen, die durch in der

  Dichtzone zwischen Ventilkörper und Ventilsitzangeordne-

  te, mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel in

  regelbarer Menge beaufschlagbare ringförmige Leitungen

  gebildet ist, durch welche auf das abzusperrende Medium

  im Ringdichtspalt kühlend eingewirkt wird.

  Gefrierdiehtvorrichtungen sind an sich bekannt. Beispiels-

  weise wird zum Abdichten von Stopfbuchsen für Flüssig-

  medien, insbesondere für Flüssigmetalle, die Gefrierzone

  dadurch geschaffen, daß im Bereich der Durchführung der

  Spindel oder dergleichen mechanischer Antriebselemente,

  durch das Gehäuse eine KUhlvörriohtung angebracht ist,

  die im einfachsten Fall aus Kühlrippen besteht, die

  einem Luftstrom ausgesetzt sind. Auch ist es bei

  derartigen Vorrichtungen bekannt, die Kühlzone mit

  Kühlmittelleitungen auszustatten.

  Ferner sind bereits derartige Gefrierdichtungen in

  Verbindung mit Absperrklappen bekannt geworden, wie

  aus der Veröffentlichung der ACN! - 65579 - insbesondare

  Fig. 14 - hervorgeht. Davon unterscheidet sich die er-

  findungsgemäße Ausbildungsweise dadurch, daß im Bereich

  zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz eine ring-

  förmige ßefrierdichtvorrichtung angeordnet ist. Da-

  durch wird es möglich, ein derartiges Absperrorgan zu-

  gleich als Regelorgan zti benutzen, während die bereits

  bekannte Absperrklappe ausschließlich zum Absperren von

  Leitungen verwendbar ist.

  Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung sind die

  Kühlleitungen in einer oder mehreren ringförmigen Taschen

  des Ventilgehäuses im Bereich des Ventilsitzes angeordnet,

  die beidseitig jeder einzelnen oder mehrerer gemeinsamer

  Kühlleitungen von nachgiebigen, auf den Ventilkörper hin

  gerichteten ringförmigen Lippen gebildet sind, von denen

  mindestens eine beim Schließen den Ventils gegenüber dem

  Ventilkörper einen größeren Verformungawiderstand auf-

  weist als die übrigen.-Durch diese Ausbildungsweise wird

  erreicht, daß die Bewegung des Ventilkörpers, welcher

  als Kqgel oder als Teller ausgebildet sein kann, durch

  die widerstandsfähigere Lippe begrenzt wird.- In dieser

  als Schließstellung wirksamen Lage des Ventilkörpers liegt

  die nachgfebigere zweite Dichtlippe bereits an der Ober-

  fläche des Ventilkörpers dichtend an. Zwischen den beiden

  Lippen befinden sich eine oder mehrere Uhlmittelleitungen

  Danach wird in dem durch die Dichtlippen und der Ober-

  fläche des Ventilkörpers gebildeten Raum der Gefriervor-

  gang des flüssigen Mediums eingeleitet. Dadurch wird eine

  absolut hermetischer Abachluß zwischen den beiden von

  dem Ventil getrennten Leitungsteilen erreicht. Im Falle

  einer Störung kann die Reparatur oder der Austausch des

  betroffenen Leitungsstranges gefahrlos durchgeführt

  werden.

  In Abwandlung dieser Ausbildung kann auch mindestens

  eine der Dichtlippen völlig formstarr sein, während

  die übrigen elastisch verformbar sind. Diese Ausbildungs-

  weise wird vor allem bei sehr großen Nennweiten vorzu-

  ziehen sein, bei denen mit größeren Formänderungen den

  gesamten Ventilgehäuses zu rechnen ist:

  In weiterer Abwandlung dieser Gestaltungsweise kann auch

  der Ventilkörper mit einem oder mehreren aus einem mehr

  oder weniger elastischen Werkstoff bestehenden Dicht-

  ringen im Bereich der KVhlmittelleitungen versehen

  sein.

  Eine weitere grundsätzliche Ausführungsform der Er-

  findung besteht noch darin, daß die Kühlleitungen in

  einer oder mehreren ringförmigen Vertiefungen des Ventil-

  gehäuses im Bereich der Dichtzone angeordnet sind. Dabei

  findet eine Annäherung dür Dichtfläche des Ventilkörpers

  an die entsprechende Gegenzone des Ventilgehäuses statt.

  wobei ein mehr oder weniger großer Ringspalt erhalten

  bleibt. in welchem infolge der KVhlwirkung das flüssige

  Medium erstarrt.

  Eine Verbesserung dieser Ausftthrungaform besteht nach

  der weiteren Erfindung darin. daß die mit den Kühl-

  leitungen versehenen ringförmigen Vertiefungen des Ventil-

  gehäuses gegenüber dem Strömungsraum durch eine oder

  mehrere Membranen abgeschlossen-und der oder die dadurch

  gebildeten Ringräume mit einem.Inertgas gefüllt sind. Dip

  KUhlmittelleitungen sind in Richtung auf das Ventilge- häuse von dem Inertgas umgeben, während sie in Richtung auf den Ventilkörper an der Membran anliegen. Durch diese Anordnung wird gegenüber dem Ventilkörper ein höherer WärmeUbergangswiderstand erreicht. Dadurch können ther- misch verursachte örtliche Spannungen im Ventilgehäuse geringer gehalten werden, während die Wirksamkeit der Kühlung gegenüber dem Strömungsraum nicht beeinträchtigt wird.
• Ein weiterer Vorteil der Anordnung dieser Membran besteht noch darin, daß insbesondere bei Ventilen großer Nenn- weite die unvermeidlieherweise thermisch oder mechanisch bedingte Fbrmänderungen keinen nachteiligen Einfluß auf die Wirksamkeit und Funktionsfähigkeit der Gefrierdichtung ausüben können, weil die Membran infolge ihrer Nachgiebigkeit sich an die Form des Ventilkörpers anpaßt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung befindet sich im Ventilgehäuse im Bereich des Ventilsitzes ein starrer, sich an den Ventilkörper anlegender Dichtring und am Ventilkörper ebenfalls ein starrer, mit der Membran zusammenwirkender Dichtring. Durch diese beiden Dichtringe wird ein sich Uber die Ausdehnung der Membran erstrecken- der spaltförmiger Zwischenraum zwischen der Gefrierdichtvorrichtung und dem Ventilkörper geschaffen, in welchem das dort befindliche Medium zum Gefrieren gebracht wird. Hierbei wirkt insbesondere der im Ventilkörper befind- liche starre Dichtring mit der nachgiebigen Membran zusanmen, so daß dadurch bereits weitgehend eine mechanische Dichtung hervorgerufen und die Strömung des Mediums -unter- brochen wird, so daß die Gefrierwirkung rascher herbeigefUhrt werden kann. Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben.
• Es zeigent Figur 1 einen schematischen Axialschnitt durch ein Absperrventil nach der Erfindung mit einer Dichtzone,und einer Dicht- lippe; Figur 2 einen schematischen Axialsehnitt durch ein ähnliches Absperrventil mit mehreren elastischen Dichtringen in der Dichtzone; Figur 3 einen schematischen Axialschnitt durch ein ähnliches Absperrventil mit einer Membran versehenen Dichtzone.
• Das erfindungsgemäße Absperrventil ist insbesondere für in Kernreaktoren verwendete Flüssigmetalle vorgesehen und für größere Nennweiten gedacht.
• In Figur 1 ist ein derartiges Ventil schematisch darge- stellt, und sein Ventilgehäuse ist mit 1 bezeichnet. Im Bereich der kegelförmigen Verjüngung la des Ventilge- häuses 1 ist ein ringförmiger, vorzugsweise aus Metall bestehender Ventilsitz 2 angebracht. Der Ventilsitz t hat eine muldenförmige Ausnehmung 2a, in welcher ein ring- förmiges Kühlrohr 3 angeordnet ist, dessen Zu- und AbfUhrungsleitungen nicht näher dargestellt sind. Der Dicht-sitz 2 ist mit einer ebenfalls ringförmigen, auf den Ventilkörper L gerichteten, elastischen Dichtlippe 4 ver- sehen. In Figur 1 ist das Absperrventil auf der rechten Seite der Darstellung geöffnet, auf der linken Seite der Dar- stellung geschlossen gezeichnet.
• Wie aus der geöffneten Darstellung zu ersehen ist, ragt die elastische Dichtlippe frei in den Strömungsrir4graLia 5. Der Ventilkörper 6 weist eine entsprechend der Neigung des Ventilsitzes gestalteten Kegelfläche 6a auf, die -`.n dem mit der Dichtlippe 4 zusammenwirkenden Bereich mit einer Fanzerung 6b (z.H. Stellitierung) versehen ist.
• Wie aus der linksseitigen Darstellung (Figur 1) hervor- geht, verformt sich die elastische Dichtlippe 4 unter der Druckwirkung des sich schließenden Ventilkegels 6a, wobei die elastische Dichtlippe 4 und die weniger elastische Dichtlippe 4a mit der gepanzerten Fläche 6b des Ventil- körpers 6 zusammenwirken. Infolge des Wirksamwerdens der Kühlung Wird das im Bereich der ringförmigen Mulde 2a befindliche Medium zur Erstarrung gebracht, wodurch die absolut dichte Sperrwirkung des Ventils erzeugt wird. Eine andere Ausbildungsform ist in Figur 2 dargestellt, in welcher. im Bereich der Verjüngung la des Ventilge- häuses 1 ein kegelförmiger Dichteinsatz 7 auswechselbar angeordnet ist.-Der Dichteinsatz 7 ist im Bereich seines konischen Teilen mit mehreren(im Ausführungsbeispiel mit drei) thorusförmigen Dichtlippen 4 versehen, von denen jede ein Kohlrohr 3 halb umfaßt. Auch hier sind die Zu- und Abführungsleitungen der Kifhlrohre 3 weggelassen. Im geöffneten Zustand (rechte Darstellung Figur 2) liegen die Dichtlippen 4 - ähnlich wie in Figur 1 - frei im ' Strömungsraum 5. Auch hier ist der Ventilkörper 6 in seinem konischen Teil 6a in dem mit den Dichtlippen zusammenwirkenden Arbeitsbereich mit einer Panzerung 6b versehen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß - wie aus der linken Darstellung ersichtlich - der ge- panzerte Bereich des Ventilkörpers 6 auf die starre Dichtlippe 4a stößt, wobei sieh die elastischen Diehtlippen'4 unter der Wirkung der Verschlußbewegung des Ventilkörpers 6 verformen und dicht an den konischen Teil des Ventilkörpers anschmiegen. In den durch die Dichtlippen 4 gebildeten Kammern kommt das Strömungsmedlum zum Stillstand, wodurch der Erstarrungsvorgang infolge der Kühlwirkung erleichtert und verursacht-wird. In weiterer Abwandlung kann das Absperrventil auch nach Figur 3 so ausgestattet nein, daß im Bereich der Verjüngung la des Ventilgehäuses 1 eine taschenförmige Vertiefung eingearbeitet ist, die einen entsprechend geformten Dichteinsatz 8 aufnimmt. Der Dichteinsatz 8 besteht aua einem metallischen Werkstoff, der einen oder mehrere Hohlräume oder Vertiefungen 9 enthält. In diesen Ver- tiefungen sind ringförmige Kühlrohre 3 untergebracht, deren Zu- und Ab führungaleitungen ebenfalls nicht näher dargestellt sind. Die die Kühlrohre 3 enthaltenden Ver- tiefungen lind mit einer elastischen Membran 10 vor-. schlossen, wobei - wie die Darstellung zeigt - die Membran sich in Verlängerung der konischen Fläche des sich zum Ventilsitz verjüngenden Teiles des Gehäuses erstreckt.
• Der oder die durch die elastische Membran abgeschlossenen Ringräume sind mit einem Inertgas gefüllt. Diesen hat die Aufgebe, eine unerwünschte Ausbreitung der Kühlwirkung auf die benachbarten Teile des Ventilgehäuses 1 weitgehend zu verhindern. Ferner bewirkt das unter Druck stehende' Inertgas eine Entlastung der Membran 10 gegen den Druck .des im Raum 5 strömenden Kühlmittels. Der Dichteinsatz 8 ist an seinem unteren dem Austrittsstutzen zuge- wandten Teil mit einer lippenartigen Verriegelung 8a versehen, die die starre Dichtlippe bildet.
• Wie aus der linksseitigen Darstellung zu ersehen ist, ist der Ventilkörper 6 in dem mit der Dichtvorrichtung zusammenwirkenden Bereich ebenfalls mit einer Panzerung 11 versehen, die sich an den kegeligen Teil 6a des Ventilkörpers anlegt, der mit zwei Dichtringen 11a, 11b versehen ist. Der untere Dichtring 11b wirkt mit der starren Dichtlippe 8a den Dichteinsatzes 8 zusammen und bewirkt die Fixierung der Endlage (Verschlußstellung) des Ventilkörpers 6. Der obere Dichtring 11a arbeitet mit der elastischen Membran 10 zusammen, die sich an die Form der Dichtlippe lla anschmiegt. Zwischen den beiden Dichtlippen 11a und 11b einerseits und der Membran 10 und der Panzerung 11 andererseits wird ein Ringraum 12 ge- bildet, in dem ein Teil des strömenden Mediums einge- schlossen wird. Dadurch wird die Einleitung und Wirksam- keit den Kühlvorganges begUnetigt.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Absperrventil großer Nennweite für im Betriebszu- stand flüssige, bei Abkühlung einfrierbare Medien, insbesondere Flüssigmetalle, gekennzeichnet durch eine in der Dichtzone zwischen Ventilkörper und Ventil- sitz angeordnete, aus mit einem flüssigen oder gas- förmigen Kühlmittel in regelbarer Menge beaufsahlag- baren ringförmigen Leitungen bestehende, auf das ab- zusperrende Medium im Ringdichtspalt kühlend ein- wirkende ßefrierdichtvorriehtung. 2. Absperrventil nach Ahapruch 1, dadurch gekennzeiohmt, daß die Uhlleitungen in einer oder mehreren ring- förmige Taschen des Ventilgehäuses im Bereich des Ventilsitzes angeordnet sind, die beidseitig jeder einzelnen oder mehrerer gemeinsamer Uhlleitungen von nachgiebigen, auf den Ventilkörper hin ge- richteten Lippen gebildet sind, von denen mindstens eine beim Schließen des Ventils gegenüber dem Ventil- körper einem größeren Verformungswiderstand aufweist als die übrigen. 3. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Kühlleitungen in einer oder mehreren ring- förmigen Taschen des Ventilgehäuses im Bereich des Ventilsitzes angeordnet sind, die beidseitig jeder einzelnen oder mehrerer gemeinsamer Kühlleitungen von nachgiebigen, auf den Ventilkörper hin gerichteten Lippen gebildet sind, von denen mindestens eine Lippe formstarr ist, während die übrigen elastisch verform- bar sind. 4. Absperrventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichmt, daß der Ventilkörper mit einem oder mehreren, aus einen mehr oder weniger elastischen Werkstoff be- stehenden Dichtringen im Bereich der Kohlmittel- leitungen versehen ist. 5. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleitungen in-einer oder mehreren ring- förmigen Vertiefungen des Ventilgehäuses im Bereich der Dichtzone angeordnet sind. 6. Absperrventil nach deii Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Kühlleitungen versehenen ringförmigen Vertiefungen-den Ventilgehäuses gegenüber dem Strömungsraum durch eine oder mehrere Membranen-abge- ecshlossen und der oder die dadurch gebildeten Ring- räume mit einem Inertgas gefüllt sind. 7. Absperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da9-am Ventilgehäuse im Bereich des Ventilsitzes ein starrer, sich an den Ventilkörper anlegender Dichtring und am Ventilkörper ebenfalls ein starrer, mit der Membran zusammenwirkender Dichtring angebracht ist.