DE1957599U - Wellendurchfuehrung in einen mit gas gefuellten behaelter. - Google Patents

Description

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Reaktorbau G-.m."b.H· ■ ^c·'"^.,- · ..

Mannheim, den 3. leb. 1965 PD-Schm/Wo, int. Mr. E

Wellendurchführung in einen mit Gras gefüllten Behälter

Die Erfindung betrifft eine Wellendurchführung in einen mit G-as gefüllten Behälter, z.B. für das Eühlgasgebläse eines Kernreaktors. Bei gasgekühlten Reaktoren wird entweder das gesamte Gebläsea,ggregat innerhalb des Reaktorbehälters angeordnet, oder der Antriebsmotor und die lager befinden sich außerhalb des Behälters, und die Welle wird bei der Durchführung diirch die Behälterwand besonders abgedichtet. Im ersten Pail also bei der Anordnung des gesamten G-ebläseaggregates im Eeaktorbehälter - lassen sich Reparaturen an dem Gebläse nur sehr schwierig durchführen. Ferner wird das Kühlgas durch Öldampf aus den Lagern verunreinigt und muß mittels einer besonderen Gasreinigungsanlage wieder von dem Öldampf befreit werden. Daher wird, wenn möglich, eine Anordnung gewählt, bei der der Antrieb des Gebläses τοπ außen erfolgt. Hierbei muß man jedoch einen ständigen Gasverlust in Kauf nehmen. Dem brauchte man kaum Bedeutung beizumessen, wenn das Kühlgas hinreichend billig wäre. Bei Hochtemperaturreaktoren kommt praktisch nur Helium oder ein Helium-Ieon-Gemisch als Kühlgas in Irage, und ein Verlust an diesem Gas oder diesen beiden Gasen kann vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit aus nur in wenigen Ländern hingenommen werden. Bei einer großen Anzahl von Kernreaktoren müßte daher auf die Vorteile verzichtet werden, die eine Anordnung des Gebläseantriebes außerhalb des Reaktorbehälters mit sich bringt.

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Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, eine Wellendurchführung anzugeben, die ein Entweichen des in dem Behälter befindliehen Gases praktisch ausschließt und es daher gestattet, bei Verwendung eines beliebig teuren Gases als Behälterfüllung den Antriebsmotor eines in dem Behälter wirkenden Aggregates außen anzuordnen. Soll die Erfindung bei Kernreaktoren angewendet werden, so ist es erforderlich, daß der Kernreaktor über eine J|astrennanlage verfügt. Bei den heute projektierten Hochtemperaturreaktoren ist das jedoch fast ausschließliöh der Pail, da Gastrennanlagen zur Reinigung des Kühlgases von Luftteilchen, die bei der Beschickung in den Reaktor gelangen, und von Dampfteilchen, die aus dem nicht absolut dichten Dampferzeuger austreten können, sowie zur Abscheidung von Spaltprodukten aus dem Kühlgas unentbehrlich sind.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Antriebswelle vor der Behälterwand eine dreiteilige Labyrinthdichtung vorgesehen ist, die zwischen ihrem ersten und zweiten und zwischen ihrem zweiten und dritten Seil je einen Ausgleichsraum aufweist, daß die Labyrinthdichtung mit einem unter hohem Druck stehenden Hilfsgas zur weiteren Abdichtung beaufschlagt ist und daß Mittel zur Einstellung des Druckes des Hilfsgases vorgesehen sind. Der Antrieb z.B. eines Gebläses erfolgt durch einen außerhalb des Behälters angebrachten Motor, während sich innerhalb des Behälters nur das Gebläselaufrad befindet. Die durch die Behälterwand hindurchgeführte Welle kann beliebig hochtourig sein. Die Labyrinthdichtung ist so kurz wie möglich ausgelegt. Das Hilfsgas steht in der Labyrinthdichtung unter hohem Druck und verhindert, daß das in dem Behälter befindliche Gas durch die Labyrinthdichtung nach außen,gelangt. Die vorgesehenen Mittel zur Einstellung des Druckes des Hilfsgases werden

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so einreguliert, daß der Differenzdruck zwischen den beiden Ausgleiehsräumen konstant bleibt. Dadurch wird auch der Anteil des Hilfsgases, der durch den zweiten Teil der Labyrinthdichtung strömt, weitgehend konstant gehalten.

Vorteilhaft sind zur Einstellung des Druckes des Hilfsgases zwei Eegelventile vorgesehen, von denen das eine vor dem zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtungsteil befindlichen Ausgleichsraum angeordnet ist und die Zufuhr des Hilfsgases zu der Labyrinthdichtung regelt, die über diesen Raum erfolgt. Das zweite Regelventil ist hinter dem zwischen dem zweiten und dritten Dichtungsteil befindlichen Ausgleichsraum vorgesehen und dientdazu, das Yolumen des abströmenden Hilfsgases konstant zu halten.

Wird die erfindungsgemäße Wellendurchführung bei einem Kernreaktor angewendet, der über eine Gastrennanlage verfügt, so ist diese vorteilhaft an den zwischen dem zweiten und dritten Dichtungsteil befindlichen Ausgleichsraum angeschlossen, also an die von dem zweiten Regelventil kommende Leitung.

Brfindungsgemäß ist zwischen dem genannten Ausgleichsraum und der Gastrennanlage eine Aktivitätsmeßanlage vorgesehen. Diese wird von dem aus dem genannten Ausgleichsraum kommenden Hilfsgas durchströmt und bietet eine Gewähr dafür, daß keine Bestandteile des in dem Behälter befindlichen Gases unkontrolliert aus dem Behälter herausgelangen.

Es ist zweckmäßig, als Hilfsgas ein Medium zu verwenden, das sich relativ leicht von dem in dem Behälter befindlichen Gas trennen läßt. Wird die Labyrinthdichtung z.B. mit H2 beaufschlagt, so wird der Druck des Hilfsgases so

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eingestellt, daß gerade kein Gas, z.B. Helium, mehr aus dem Behälter abströmt. Mit Hilfe der Aktivitätsmeßanlage läßt sich das leicht kontrollieren^ Das Hp, das durch den dritten !Peil der labyrinthdichtung in den Behälter gelangt, wird in der Gastrennanlage des Heliumkreislaufes wieder ausgeschieden« An. das Hilfsgas muß daher die weitere Forderung gestellt werden, daß durch sein Eindringen in den Behälter dieser in seiner Punktion nicht gestört wird. Dies würde der lall'sein, wenn z.B. als Hilfsgas verwendet wird und in dem Behälter,

beispielsweise einem Kernreaktorbehälter, Graphit von einer Temperatur über 800 ⁰C vorhanden ist, da COn bei hoher [Temperatur mit Graphit reagiert. Um zu vermeiden, daß das COp durch den dritten Seil der Labyrinthdichtung in den Kühlgaskreislauf eindringen kann, wird das durch den zwischen dem zweiten und dritten Dichtungsteil befindlichen Ausgleichsraum abströmende COp-Volumen so eingestellt, daß eine gewisse Menge des Kühlgases durch den dritten Dichtungsteil austritt. Dabei muß die Bedingung erfüllt sein, daß die Kühlgasgeschwindigkeit in diesem Dichtungsteil größer ist als die Diffusionsgeschwindigkeit des COg. Das Hilfsgas strömt dann über den zwischen dem zweiten und dritten Dichtungsteil befindlichen Aus— gleichsraum in die Gastrennanlage ab.

Erfindungsgemäß ist vor dem ersten Seil der Labyrinthdichtung auf der Antriebswelle eine Stopfbüchse vorgesehen, und es sind Mittel vorhanden, die bei Stillstand der Welle die Stopfbüchse automatisch anziehen. Diese Maßnahme ist notwendig, da die Leckage durch die Labyrinthdichtung größer ist, wenn die Antriebswelle stillsteht. Wird als Stopfbüchse eine elastische Packung verwendet, so wird bei laufender Welle keine Reibung verursacht, während bei stillstehender Welle eine genügend hohe Dichtigkeit erzielt wird.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wellendurchführung sehematisch dargestellt.

In einem Behälter 1 befindet sich ein Gas, z.B. Helium, das als Kühlgas für einen Kernreaktor dient und umgewälzt werden muß. Dies erfolgt mittels eines Gebläse8, das im wesentlichen aus dem Antriebsmotor 2, der Antriebswelle 3 und dem Geblaselaufrad 4 besteht. Damit an dem Gebläse leicht Reparaturen vorgenommen werden können und das Kühlgas nicht durch Öldampf verunreinigt wird, ist innerhalb des Behälters 1 nur das Gebläselaufrad 4 angeordnet. Die Antriebswelle 3 wird in einer Öffnung durch die Behälterwand geführt. Um ein Entweichen des Kühlgases durch die Öffnung 5 zu verhindern, ist unmittelbar vor der Öffnung 5 auf der Antriebswelle 3 eine Labyrinthdichtung angebracht, die aus drei Seilen 6, 7 und besteht. Die gesamte Labyrinthdichtung ist so kurz wie möglich ausgelegt. Zwischen den Dichtungsteilen β und ist ein Ausgleichsraum 9 vorgesehen! ein gleicher 'Raum befindet sich Bwischen den Dichtungsteilen 7 und 8. In eine zu dem Ausgleichsraum 9 führende Leitung 11 ist ein Regelventil 12 eingebaut, durch das ein zur Abdichtung dienendes Hilfsgas von hohem Druck in den Ausgleichsraum 9 eintritt· Bin Druckmeßgerät 13 erlaubt es, den Differenzdruck zwischen den Ausgleichsräumen 9 und 10 zu messen. Ton dem Ausgleichsraum 10 führt eine Leitung 14 zu einem Regelventil und weiter zu einer Aktivitätsmeßanlage 16. Durch eine Leitung 17 gelangt der Gasstrom zu einer Gastrennanlage (nicht dargestellt). Das Regelventil 12 wird so eingestellt, daß der Differenzdruck zwischen den Ausgleichsräumen 9 und 10 konstant bleibt. Dadurch ist der Anteil des Hilfsgases, der durch den Dichtungsteil 7 gelangt, ebenfalls weitgehend konstant. Das Yolumen des aus dem Ausgleichsraum 10 abströmenden Gases wird durch das Regelventil konstant gehalten.

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Wird als Hilfsgas ein Medium verwendet, das niolit in den Behälter 1 gelangen darf, z.B. COp, so wird die durch -das Regelventil 15 abströmende Hilfsgasmenge so eingestellt, daß eine gewisse Menge des in dein Behälter 1 befindlichen Gases durch den Dichtungsteil 8 austritt. Die Geschwindigkeit dieses Gases muß dabei größer sein als .die Diffusionsgeschwindigkeit des GOp. Das Hilfsgas strömt dann zusammen mit den Spuren des Gases aus dem Behälter 1 über den Ausgleichsraum 10 zur Aktivität sine ß anlage 16 ab, wo der Anteil des Behältergases genau kontrolliert wird_s und gelangt durch die Leitung 17 zur Gastrennanlage. Hier wird das Behältergas ," z.B. Helium, für den Kühlkreislauf zurückgewonnen .

Steht als Hilfsgas ein Medium zur Verfügung, das sich bei Eindringen in den Behälter 1 nicht störend auf dessen Punktionsweise auswirkt, z.B. Ip, so wird das abströmende Gasvolumen so eingestellt, daß gerade kein Helium mehr durch den Dichtungsteil 8 austritt. Dies kann mit der Aktivitätsmeßanlage 16 "nachgeprüft werden. Die geringen H«-Mengen, die in den Behälter 1 gelangen, werden in der Gastrennanlage des Kühlgaskreislaufes wieder ausgeschieden. Ss muß noch hervorgehoben werden, daß die erfindungsgemäße ¥ellendurchführung funktioniert, ohne daß ein^empfindliches Meßgerät für kleinen Differenzdruck benötigt wird oder ein Meßgerät an das in dem Be- C hälter 1 befindliche, eventuell radioaktiv verseuchte Gas angeschlossen zu werden braucht. Um bei Stillstand des Gebläses ein Austreten des Gases aus dem Behälter zu verhindern, ist vor dem Dichtungsteil 6 der Labyrinthdichtung eine Stopfbüchse 18 auf der Antriebswelle 3 angebracht, die als elastische Packung ausgebildet ist. Diese wird bei Stillstand der Welle 3 automatisch

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angezogen, und. zwar mit Hilfe eines Abschaltsystems 19, das von dem Motor 2 gesteuert wird und zwei Absperrventile 20 und 21 sowie einen Motor 22 enthält. Sobald der Motor 2 stillsteht, wird die Stopfbüchse 18 durch den Motor 22 angezogen, und die Absperrventile 20 und 21 werden geschlossen.

Patentansprüche 2

Claims (7)

aflan Sprüche

1) Wellendurchführung in einen mit Gas gefüllten Behälter, vorzugsweise für Kühlgasgebläse von Kernreaktoren, die über eine Gras trennanlage verfügen, dadurch gekennzeichnet, daß an der .Antriebswelle vor der Behälterwand eine dreiteilige Labyrinthdichtung vorgesehen ist, die zwischen ihrem ersten und zweiten und zwischen ihrem zweiten und dritten Teil j.e einen Ausgleichsraum aufweist, daß die labyrinthdichtung mit einem unter hohem Druck stehenden Hilfsgas zur weiteren Abdichtung beaufschlagt ist und daß Mittel zur Einstellung des Druckes des Hilfsgases vorgesehen sind.

2) Wellendurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennze i ohne t, daß die Einstellung des Druckes mittels Regelventilen erfolgt.

3) Wellendurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein einer Gastrennanlage diese an den zwischen dem zweiten und dem dritten Teil der Labyrinthdichtung befindlichen Ausgleichsraum angeschlossen ist.

4) Wellendurchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennze iehnet, daß zwischen dem genannten Ausgleichsraum und der Gastrennanlage eine Aktivitätsmeßanlage vorgesehen ist»

5) ¥ellendurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsgas ein Medium verwendet wird, das sich relativ leicht von ü. dem in dem Behälter befindlichen Gas trennen läßt.

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6) Wellendurchführung nach Anspruch 1, dadurch

g e k e η η ζ e i ohne t, daß als Hilfsgas Ctwf ein Medium verwendet wird, das beim Eindringen in den Behälter keine Störung der funktion des Behälters verursacht.

7) Wellendurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten !Teil der labyrinthdichtung auf der Antriebswelle „ _?, eine Stopfbüchse vorgesehen ist und daß Mittel vorhanden sind, die bei Stillstand der Welle die Stopfbuchse automatisch anziehen.