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Die Erfindung bezieht sich auf einen Vorratsbehälter für in einem
Zirkulationskreis umlaufendes dünnflüssiges Metall.
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Bekannte mit dünnflüssigem Metall arbeitende Einrichtungen bestehen
grundsätzlich aus einer Wärme vom dünnflüssigen Metall aufnehmenden Heizfläche,
einer Wärme des dünnflüssigen Metalls mit einem anderen Wärmeträger austauschenden
Fläche, aus Pumpen, Speisepumpen, Durchflußmengenmessern, einem Rohrleitungssystem,
Dehnungs- und Vorratsbehältern, Absperr- und Regelarmaturen, einer Filtereinrichtung
sowie einer Inertgas- und Kühlflüssigteitsverteilung.
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geordnet sein, weIche das dünnflüssige Metall abtrennt angeordnet,
~ was insbesondere in Schwerbetriebs abteilungen, wie z.B. in Kesselräumen, vom
Funktions- und Sicherheitsstandpunkt sehr nachteilig ist. Von der Funktion-her müssen
auf der die Wärme des dünnflüssigen Metalls austauschendert Fläche an verschiedenen
Stellen Einrichtungen angeordnet sein, welche das dünnflüssige Metall abkühlen.
Die gesonderte Anordnung von Pumpen, Armaturen, Filtereinrichtungen und Behältern
für das dünnflüssige Metall führt aber bei mit dünnflüssigen Metallen arbeitenden
Einrichtungen zu Problemen, die mit der Undichtigkeit von Pumpendichtungen, Armaturen
und Flanschen seitens des dünnflüssigen Metalls und mit der Forderung zur Beseitigung
von während des Betriebes nicht ausgenützten erheblichen Leervolumina, beispielsweise
über der Spiegelfläche des flüssigen Metalls in Dehnungs- und Vorratsbehältern,
im eigentlichen Zirkulationskreis des dünnflüssigen Metalls zusammenhängen.
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Darüber hinaus kompliziert die getrennte Anordnung von obenerwähnten
Bestandteilen der Einrichtung für dünnflüssige Metalle die Handhabung der eigentlichen
Einrichtung und gewährleistet nicht die wünschenswerte Betriebssicherheit.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreislaufanordnung für dünnflüssiges
Metall kompakt zu bauen und dennoch die Funktions- und Betriebssicherheit zu gewährleisten
und die Arbeit mit der Anordnung zu erleichtern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vorratsbehälter
für das dünnflüssige Metall über eine Umwalzpumpe in den Zirkulationskreis einbezogen
und die Umwälzpumpe innerhalb des Vorratsbehälters angeordnet und mit dessen Innenraum
über Durchfluß-Stopfbuchsen verbunden ist.
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In den Zirkulationskreis des dünnflüssigen Metalls ist der Vorratsbehälter
zur Aufnahme der räumlichen Wärmeausdehnung des dünnflüssigen Metalls geschaltet,
wobei im Zirkulationskreis eine Umwälzpumpe vorgesehen ist, welche in den Vorratsbehälter
samt der Absperr- und Regelungsarmaturen eingebaut ist. Über eine Umwälzpumpe ist
das dünnflüssige Metall mit dem Vorratsbehälter über ein hydrostatisches Lager verbunden,
das durch die Armaturen hindurchfließende flüssige Metall ist mit derselben Füllung
mittels Durchfluß-Stopfbuchse verbunden, so daß die eigentlichen Pumpen- und Armaturenstopfbuchsen
nur gegenüber dem Druck des sich im Raum über der Spiegelfläche des dünnflüssigen
Metalls im Vorratsbehälter befindlichen Inertgases abzudichten brauchen. In den
vom Inertgas ausgefüllten Raum des Vorratsbehälters kann die Entlüftung des Zirkulationskreises
des dünnflüssigen Metalls eingebaut sein. Dem Vorratsbehälter kann ein Reiniger
für das dünnflüssige Metall parallel geschaltet sein.
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An der Spiegelfläche im erfindungsgemäßen Vorratsbehälter kommt es
zur Gasaufnahme durch das dünnflüssige Metall, welche um so größer ist, je mehr
die Spiegelfläche gekräuselt wird. Die Gasaufnahme an der Spiegelfäche des dünnflüssigen
Metalls kann wesentlich durch eine unterhalb der Spiegelfläche des dünnflüssigen
Metalls angeordnete Trennungsplatte eingeschränkt werden. Die durch die Umwälzpumpe
verursachte Verwirbelung bleibt unterhalb der Trennungsplatte und überträgt sich
nicht in den Raum oberhalb der Trennungsplatte. Das Lager der Umwälzpumpe für das
dünnflüssige Metall in dem erfindungsgemäßen Vorratsbehälter ist direkt im Raum
des dünnflüssigen Metalls angeordnet. Die Pumpe arbeitet also bei der Temperatur
der umgebenden dünnflüssigen Metalls entsprechenden Temperatur, welche aber beträchtlich
hoch und mit Rücksicht auf das Lagermaterial unzulässig sein kann. Das Herabsetzen
der Arbeitstemperatur des ins dünnflüssige Metall eingetauchten Wälzlagers wird
durch dem Wälzlager zugeführtes dünnflüssiges Metall von niedrigerer Temperatur
als derjenigen der Umgebung erreicht. Das zugeführte kältere dünnflüssige Metall
füllt den Lagerraum aus und bewirkt auf diese Weise eine niedrigere Arbeitstemperatur.
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Im folgenden sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Vorratsbehälters
an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt F i g. 1 den Vorratsbehälter
im Schnitt; F i g. 2 eine Anordnung der Umwälzpumpe im Vorratsbehälter und F i g.
3 den Vorratsbehälter mit eingetauchter Umwälzpumpe.
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Gemäß F i g. 1 ist der Vorratsbehälter 1 im Zirkulationskreis 2 des
dünnflüssigen Metalls mittels der Druckleitung 3 und der aus der Umwälzpumpe 5 mündenden
Saugleitung 4 angeordnet, wobei die Umwälzpumpe innerhalb des Vorratsbehälters 1
vorgesehen und an dessen öffnung 6 mittels eines die Tragplatten 8 der Umwälzpumpe
5 tragenden Aufsatzes 7 montiert ist. Auf die Tragplatte 8 ist die Dichtungsabdeckung9
geschraubt, welche den im Inertgasraum 11 angeordneten Elektromotor 10 von der umgebenden
Atmosphäre trennt. Der Inertgasraum 11 ist von dem Inertgasraum 12 oberhalb der
Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls 13 durch die an der Welle 15 der Umwälzpumpe
5 angeordnete Stopfbuchsel4 getrennt. Das mit dünnflüssigem Metall angefüllte Gehäuse
des Schaufelrades 16 ist mit dem mit dünnflüssigem Metall 13 gefüllten Raum im Vorratsbehälter
1 über das hydrostatische Lager 17 verbunden, wobei dieses als Durchfluß-Stopfbuchse
der Umwälzpumpe 5 dient. Das durch das hydrostatische Lager 17 entwichene dünnflüssige
Metall wird durch das Rückschlagventil 18 in die Umwälzpumpe 5 zurückgesaugt, wodurch
die Umwälzpumpe 5 auch die durch Dichtungs-Stopfbuchsen 19 im Vorratsbehälter angebrachte
Armaturen 20 entwichene Menge des dünnflüssigen Metalls ansaugt. Die Armaturenspindeln
21 verlaufen durch die den Inertgasraum 12 von der umgebenden Atmosphäre abdichtenden
Stopfbuchsen 22. Der Zirkulationskreis 2 des dünnflüssigen Metalls ist durch die
in den Vorratsbehälter 1 mündende Rohrleitung 23 entlüftet, an die die Inertgasversorgung
24 angeschlossen ist. Dem Vorratsbe-
hälter 1 ist ein Reiniger 25
des dünnflüssigen Metalls angeschlossen. Das Rückschlagventil 18 ist durch den zur
Ausnützung der Umwälzpumpe 5 zum Speisen des Zirkulationskreises 2 mit dünnflüssigem
Metall 13 vom Vorratsbehälter 1 dienenden Mechanismus 26 betätigt.
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In Fig.2 ist die Anordnung der Pumpel6 im Vorratsbehälter 1, in dem
das dünnflüssige Metall 13 aufbewahrt ist, veranschaulicht. Unterhalb der Spiegelfläche
des dünnflüssigen Metalls 13 mündet die Saugleitung 4. Die Umwälzpumpe 5 saugt das
dünnflüssige Metall durch den Saugstutzen 28 an und drückt es durch die Druckleitung
3 in den Zirkulationskreis 2. Unter der Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls
13 im Vorratsbehälter 1 ist die Trennungsplatte 27 angeordnet, welche das Verwirbeln
des dünnflüssigen Metalls 13 oberhalb der Trennungsplatte 27 verhindert und auf
diese Weise die Aufnahme von Inertgas durch das Metall einschränkt.
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Wie in F i g. 3 dargestellt, ist im Vorratsbehälter 1 die Umwälzpumpe
5 angeordnet. Die WellelS der Umwälzpumpe 5 ist mit ihrem unteren Teil im Wälzlager
29, welches im dünnflüssigen Metall 13 von relativ hoher Temperatur arbeitet, gelagert.
In der Pfeilrichtung strömt das kältere und gereinigte Natrium 30 vom Natriumreiniger
25 durch die Rohrleitung 31 zu, welche oberhalb des Wälzlagers 29 angeordnet ist.
In dem Tragrohr 32 wird die Spiegelfläche des Natriums 30 in der Höhe kl eingestellt.
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Durch den so entstehenden Druckunterschied wird das kalte dünnflüssige
Metall durch das Wälzlager 29 gedrückt, welches auf diese Weise auf niedrigerer
Temperatur als die des geförderten dünnflüssigen Metalls 13 gehalten wird und gleichzeitig
wird das Wälzlager 29 vor durch die im geförderten dünnflüssigen Metall enthaltenen
Verunreinigungen verursachte Korrosion geschützt.
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Der erfindungsgemäße Vorratsbehälter ermöglicht die Beseitigung von
Problemen, die mit der Undichthbvon Pumpenstopfbuchsen und Armaturen für dünnflüssiges
Metall zusamnerrhängen, beseitigt die mit DehnunAkäherAsammenhängenden Probleme,
erlaubt die bessere Ausnützung des eigentilchen Zirkulationskreises des dünnflüssigen
Metalls, macht die Umwälzpumpe als Speisepumpe nutzbar, erhöht die Betriebssicherheit
und Zugänglichkeit der mit dünnflüssigen Metallen arbeitenden Einrichtungen, begrenzt
die Aufnahme von Inertgas an der Spiegelfläche des dünnflüssigen Metalls im Vorratsbehälter
und vergrößert die Belastbarkeit und Lebensdauer des Pumpenlagers.
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Die Erfindung kann in verschiedenen Industriezweigen benutzt werden,
z.B. im Hüttenwesen für das Umpumpen von dünnflüssigen Metallen, in der
Energiewirtschaft,
insbesondere in der Kernenergie, für die Wärmeableitung, in der chemischen Industrie
für Wärmeaustausch und als Reagens; und in speziellen Fällen für Gleichstromübertragung.
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Patentansprüche: 1. Vorratsbehälter für in einem Zirkulationskreis
umlaufendes dünnflüssiges Metall, beispielsweise Natrium, d a d u r c h g e k e
n n -z e i c h n e t, daß der Vorratsbehälter (1) über eine Umwälzpumpe (5) in den
Zirkulationskreis einbezogen und die Umwälzpumpe (5) innerhalb des Vorratsbehälters
(1) angeordnet und mit dessen Innenraum über Durchfluß-S topfbuchsen (19) verbunden
ist.
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2. Vorratsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Umwälzpumpe (5) gleichzeitig als Speisepumpe geschaltet ist.
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3. Vorratsbehälter nach Anspruch 1 und/ oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelungs-, Absperr- und Sicherungsarmaturen (20) des Zirkulationskreises
innerhalb des Vorratsbehälters (1) angeordnet sind und die Spindeln (21) der Armaturen
(20) durch die Wand des Vorratsbehälters (1) über Inertgas-Stopfbuchsen (22) geführt
sind.
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4. Vorratsbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zirkulationskreis eines Reinigers (25) des dünnflüssigen
Metalls dem Vorratsbehälter (1) parallel geschaltet ist, wobei der Zirkulationskreis
mit dem Vorratsbehälter (1) verbunden ist.
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5. Vorratsbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet.
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daß eine Rohrleitung (23) zum Entlüften des Zirkulationskreises in
den Vorratsbehälter (1) mündet.
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6. Vorratsbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (5) mit ihren Saug- und Druckleitungen
sowie die Armaturen (20) in dem der Nliindung des Vorratsbehälters zugeordneten
Querschnitt angeordnet sind.
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7. Vorratsbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet.
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daß unterhalb des Spiegels des dünnflüssigen Metalls eine das Verwirbeln
der Spiegelfläche verhindernde Trennungsplatte (27) angeordnet ist.