DE1675544C3 - Niederschraubventil als Absperr- und Reguliervorrichtung für natriumgekühlte Reaktoren und Anlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf in Niederschrauhventil als Absperr- und Reguliervorrichtung, insbesondere für natriumgekühlte Reaktoren, für die Verwendung als Absperrorgan an Pumpen und in Rohrleitungen.

Der Einsatz und die Verwendung von natriumgckiihlten Reaktoren bei dem Bau von Kernkraftwerken ist technisches Neuland, und es liegen bisher mehrere Ausführungs- und Lösungsvorschläge solcher Reak toren vor, ohne daß diese bisher über das Vcrsuchsstadium hinaus in der Praxis verwirklicht worden sind. Bei den Versuchsreaktoren haben sich einige Probleme ergehen, z. B. hat es sich gezeigt, daß bei der Inbetriebnahme und beim Anfahren mit natriumgekühlten Reaktoren hinsichtlich der Auslegung und der Gestaltung darauf Rücksieht genommen werden muß. daß das zur Kühlung vorgesehene Natrium in flüssiger Form als Kühlmittel gleichzeitig als Wärmeübertrager wirkt und bei allen anlaufenden Materialanhüufungen andere Metalle schnell und konstant aulheizt. Diese Erkenntnisse stellen naturgemäß insbesondere an Acn Bau und die Ausführungen tier Absperrorgane besondere Erfordernisse.

Die Absperrorgane für nalriiimgckühlte Reaktoren müssen nach den gewonnenen Erkenntnissen zunächst so gestaltet werden, daß mit ihnen sowohl Regclftinkliuncn als iiutii Ahspgrrmalinahmcn ausgeführt werden können. Ferner müssen die Antriebe und weitgehend auch die gleitenden Teile außerhalb des Armaturengehäuses geführt werden, und Materialanhäufungen im Innern des Gehäuses sollen tunlichst vermieden werden. Ferner ist es erforderlich, die eigentlichen Dichtelemente. /.. B. die Absperrplatten oder den Dichtkegel so zu lagern und zu führen, daß diese weder durch Wärmeeinwirkung noch durch Strömungskräfte aus der ihnen bestimmten Schließrichtung abwandern können. Endlieh ist es erforderlich die bekannten Führungs- und Dichtmaßnahmen, z. B. die Stopfbüchse im Bereich der Spindel, zusätzlich abzudichten und zu sichern.

Zur Erfüllung dieser zuletztgenannlen Erfordernisse wurde im Rahmen der vorangegangenen Entwicklungen bereits der Vorschlag gemacht, d^:e Spindel eines Niederschrauhventils in Form einer Absperrund Reguliervorrichtung, insbesondere im Bereich der Stopfbüchse, auf einem großen Abschnitt mit einer zusätzlichen Gefrierstopfbüchse auszurüsten. Dieser Vorschlag ist allerdings noch nicht Stand der Technik geworden.

Es sind jedoch aus anderen Gebieten der Technik einige Lösungen zum Abdichten von Wellen und Stangen bekannt. So ist z. B. ein Verfahren zur berührungsfreien Abdichtung von Wellen und Stangen mittels flüssiger Kohlensäure als Sperrmedium bekanntgeworden. Des weiteren ist eine Erstarrungsstopfbuchse zum Abdichten des Spaltes zwischen zwei Maschinenteilen, wie z. B. einer verschiebbaren Stange oder einer drehbaren Welle und einem Gehäuse mit angrenzender Kühlmittelführung vorbekannt. Von diesem vorgenannten Verfahren und der bezeichneten Erstjirrungsstopfbüchsc muß gesagt werden, daß sie sieh auf vollkommen andere Anwendungsgebiete beziehen und ausbildungsmäßig insbesondere auf die Abdichtungsmittel selbst abgestellt sind.

Ferner ist ein Absperrorgan bekannt, bei welchem ein geteiltes Rohr im Innern des Gehäuses zur Führung von kolbenartigen Manschetten dient, wobei die eigentliche Führung des Absperrkegels durch ein Gestänge erfolgt. Bei einem weiter bekanntgewordenen Absperrventil, insbesondere mil Schrägsitz, ist der den Dichtkegel tragende Fuß als Führungsrohr gestaltet. Endlich ist ein federbelastetes Ventil bekannt, bei welchem der Ventilsitz im Gehäuse angeordnet, der Dichtkegel selbst rohrförmig gestaltet und seinerseits in einem ausgefütterten und zylinderförmigen Ansatz iles Gehäusedeckels teleskopartig geführt ist. Es ist auch nicht mehr neu. im Säulenkopf eines Ventilkörpers sogenannte Sieht-Führungs- und Montagefenster oiler dergleichen anzuordnen.

Alle diese vorbekannten Absperrschieber. Ventile oder Niederschrauhvcntile sind in ihrem Aufbau zu kompliziert und auch für den Einsat/ bei Kernkraftwerken nicht geeignet.

Bei ι iner Sonderausführung eines Ventils für heiße oder kühle Medien ist eine Balgdichtung und eine Vorkehrung vorgesehen, um mittels eines ständigen Kühl- oder Heizmittelstromes den Balg gegen unzulässige Temperaturen zu schützen. Hierbei ist der Raum zwischen dem Balg und dem Ventilstößel mit dem vom Medium hespüllen Ventilgehäuseinneren nur durch ilen Spalt zwischen der Spindel und dem Gehäusedeckcl verbunden und der Ventilstößel oder die Spindel ist hohl und vom Kühl- und Heizmittel durchflossen. Der hohle Stößel besitzt bei dieser Ausführung den gleichen Durchmesser wie der Ventilsitz, und die Zuleitung für eins Kühl- oder Heizmedium endet unmittelbar über dem Boden der hohlen Spindel. Im Bereich der Druckübertragung von der Hohlspindel auf den Stößel ist als Verbindungsmittel ein Kugellager angebracht.

Die Erfindung geht zwar von einer vergleichbaren Ausfuhrung eines zuletzt beschriebenen Ventils aus.

jedoch ohne die Verwendung eines Balges, da sieh solche Ausführungen nicht oder nur schlecht für die Verwendung im Reaktorbau eignen. Während hei der vorbeschriebenen Ausführung der Balg selbst gegen unzulässige Temperaturen geschützt werden soll, richtet die vorliegende Erfindung ihr wesentliches Augenmerk auf die Kühlung der Gesamtarmatur von außen und die Gestaltung und Sicherung des Absperrorgans in der Schließstellung. Die Ausführung der Spindel bei der vorerläuterten Ventilgestaltung als gesonderter Bauteil ist äußerst nachteilig, und das Zwischenstück führt den Stößel nur über einen kurzen Weg im Gehäuse.

Diese den vorhekannten und vorhesehriebenen Absperrorganen anhaftenden Nachteile sollen nach der Erfindung vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgahe zugrunde, ein für natriumgekühlte Reaktoren und vergleichbare Anlagen geeignetes Niederschraubventil zu schaffen, dessen Aufbau einfach ist und bei welchem eine Temperaiurbeeinfiussung im Spindeihercich von innen und außen zum sicheren Öffnen und zur sicheren Abdichtung geschaffen ist.

Erfindungsgemäß wird ein Niederschraiibventil als Absperr- und Reguliervorrichtung für natriumgekühlte Reaktoren oder vergleichbare Anlagen, das ein geschweißtes Stahlgehäuse und eine steigende Hohlspindel besitzt, die ihrerseits durch eine Stopfbuchse bekannter Ausführung und zusätzlich durch -.'ine Gefrierstopfbüchse abgedichtet wird und im Bereich des Gehäuseoberteiles die Spindel umgebende, fensterartige Durchbrüche hat, durch die Suminenwirkung mehrerer einzelner Merkmale und Anordnungen dadurch verbessert.daß die Spindel an ihrem der Betätigungseinrichtung zugewandten Ende und in ihrem Innenraum für die Einführung und die Aufnahme eines Heizstabes eingerichtet ist. und die Stopfbüchse und die Gefricrstopfhüchse im Bereich der fensterartigen Durchbrüche im Gehäuseoberteil angebracht sind, welche zur Linführung zusätzlicher Heizstäbe ausge- , legt sind und ferner an der Innenseite des Gehäusedeckels und am Ventilverschlußstück koaxial zur Spindel verlaufende, teleskopartig ineinandergreifende Führungsrohre vorgesehen sind. Das innere Teleskoprohr ist hierbei mit einem Finde an dem Auf- , salzflansch des Schiebergehäuses nefestigt und an seinem unteren Ende mit einer Spindclführung ausgerüstet. Das äußere Teleskoprohr ist auf diesem inneren Teleskoprohr aufgeschoben und es trägt an seinem dem Aufschubende gegenüberliegenden Kopfende -, ilen Dichtkegel. An der Rückseite des Dichtkegels sind die Befestigungsvorrichtungen für eine Hammerkopfverbindung mit der Ventilspindel angebracht. Um nun die Gefrierstopfhiiehse im Saulenkopf ansetzen /u können, sind an diesem die genannten seilli- ehen Fenster oder Säulenkopfausnehmungen angebracht. Die Fenster können in extremen Fällen neben dem in die Hohlspindel eingeführten Heizstab somit zusätzlich dazu verwandt werden. d\e Gefrierstopfbüehsc aufzutauen und zu lösen. Da es bei solchen Niederschraubventilen für natriumgekühlte Reaktoren auch weitgehend von Bedeutung ist. die Strömungsverhältnisse innerhalb des Armaturengehäuses /u beherrschen, ist hier der Dichtkegel in der Verlängerung der Spindclachse mit einem gewölbten und mit Durchbrechungen versehenen Leitblech ausgerüstet.

Durch diese Gesamtausbildung des Niederschraubventils nach der Erfindung werden lerner die Vorteile erreicht, daß der Diehtkegel sieher geführt, die Ströniungsverhältnisse im Armaturengehäuse beherrscht, Materialanhäufungen innerhalb des Gehäu-

·, ses vermieden, die Bauhöhe verkleinert und vorteilhafte Möglichkeiten für die Lösung der Gelrierstoplhüchse bei einem einfachen Armaturenaufhau geschaffen sind. Außerdem werden bei dem erfindungsgemäßen Ventil der vom Medium an den gleitenden

ι Teilen hervorgerufene Niederschlag oder die Blankscheuerung weitgehend ausgeschaltet. Durch das Einführen des Heizstabes in die Spindel und das Anlegen zusätzlicher Heizstäbe in den fensterartigen Durchbrüchen ist ein schnelles und schlagartiges Sehließen

-, des Niederschraubventils ohne Verletzung der Dichtsitze, der Spindel und der gleitenden Teile gewährleistet.

Ein Ausfiihrungsbeispiel nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

ι Das Gehäuse 1 des Niederscl* -.iiihventils ist als siahlgcschwciL'tcs Arrnaturcngchäuse ausgelegt. Die Hohlspinde) 3 und der Dichtkegel 20 sind in dem Ventilgehäuse 1 geführt, und dieses ist mittels einer Schweißringdichtung 8 zum Gehäusedeckel 7 hin ah-

-, gedieht :t. Zwischen diesem Gehäsuedeckel 7 und dem Ventilgehäuse 1 ist der Aufsatzflansch 6 zwischengeschaltet. Der Gehäusedeckel 7 wird über die Bolzensehrauberi 9 am Aufsatzflansch 6 befestigt und verspannt. Nach oben hin schließt sich an dem Gehäu-

, sedeckel 7 der Säulenkopf 12 an.

Dieser Saulenkopf 12 ist mit Säulenkopfausnehmungen oder Fenstern 2 verseilen. In dem Saulenkopf 12 befindet sich ferner die Stopfbuchse 4 bekannter Bauart, in deren Bereich ferner ein Sperrwasseran-

, schluß 5 angeordnet ist. Die Spindelmutter wird von oben eingeführt, und die als Gegenlager dienende Führungsmuffe der Spindel ist in den Kugellagern 13 gelagert. Mit 14 ist das Antriebs-Vorgel.'ge u id mit

15 der Antriebsmotor bezeichnet, denen das Handrad

16 zugeordnet ist. Die Spindel selbst ist als Hohlspindel Jausgeführt und in ihrem Innenraum für die Einführung und die Aufnahme eines Heizstabes eingerichtet. Zu diesem Zweck sind im Innern der Spindel geeignete Führungs- und Aufhängevorrichtungen finden Heizstab vorgesehen. Der Dichtkegel 20 ist an dem äußeren Teleskoprohr 19 befestigt und gleichzeitig in der gedachten Verlängerung der Spindclachse mit einem gewölbten und mit Durchbrechungen versehenen Leitblech 21 verbunden. Das innere Teleskoprohr 17 ist an dem Gehäusedeckel 7 angebracht und mit dem Aulsatzflansch 6 lösbar verbunden. An seinem unteren linde trägt dieses innere Teleskoprohr 37 eii-·: Spindelführung 18. Die Hohlspindel 3 wird durch diese Spindelführung 18 geführt und über einen Hammerkopf 22 begrenzt schwenkbar mit dem Dichtkegel 20 und dem äußeren Teleskoprohr 19 verbunden. In Verlängerung der Aiischlußölfnimg 10 zum Innern des Gehäuses 1 befinden sich die Dichtsitzringe für den Dichtkegel 20. Das andere Anschlußende des Gehäuses 1 ist mit 11 bezeichnet.

Bekanntlich bleiben bei natriumgekühlten Reaktoren die Niederschraubventile übet seh,- lange Zeiträume geöffnet Um zu erreichen, daß diese Absperrorgane auch im Bereich der Spindelführung mit Sicherheil dicht simi. wurde vorgeschlagen, iir Bereich der Stopfbüchse 4 in und an dem Saulenkopf 12 und den Fenstern 2 eine in der Zeichnung nicht dargestellte Gefrierstopfhüehsc anzuordnen. Nach

der Iirfindung wird nun zum Lösen dieser Gefrier- des (iehiiuses 1 durch d;\s äußere und innei

stopfbuchse in die Hohlspindel 3 der Heizstab eilige- skoprohr 17 und 19 ist großflächig, jeden

setzt, und an den Fenstern 2 sind zusätzliche l.ösungs- Maierialanliäufimg. so daß die Aufheizten·

maßnahmen durch Heizspiralen oder lleizstäbe durch das flüssige Natrium in vertretbaren (

getroffen. Die lührung des Diehtkcgcls 20 innerhalb -, bleibt.

Hier/u I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Niederschrauhventil als Absperr- und Reguliervorrichtung, insbesondere für natriumgekühlte Reaktoren, mit einem geschweißten Stahlgehäuse, einer steigenden, durch eine Stopfbüchse bekannter Ausführung und zusätzlich durch eine Gefrierstopfbüchse abgedichteten Hohlspindel und mit einem die Spindel umgebenden, fensterartige Durchbrüche aufweisenden, rohrförmigen Gehäuseoberteil, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:
   a) Die Spindel (3) ist an ihrem der Betätigungseinrichtung zugewandten Ende und in ihrem Innenraum für die Einführung und die Aufnahme eines Heizstabes eingerichtet,
   h) die Stopfbüchse (4) und die Gefrierstopfbüchsi"! sind im Bereich der fensterartigen Durchbrüche (2) im Gehäuseoberteil (12) angeordnet, welche zur Einführung zusatzlicher Heizstäbe ausgelegt sind,
   c) an der Innenseite des Gehäusedeckels (7) und am Ventilverschlußstück (20) sind koaxial zur Spindel (3) verlaufende, teleskopartig ineinandergreifend·.· Führungsrohre (17 u. 19) vorgesehen.