DE2013681A1

DE2013681A1 - Rapid sealing of pressurized conduits innucl

Info

Publication number: DE2013681A1
Application number: DE19702013681
Authority: DE
Inventors: Horst 8500 Nürnberg P Schmidt
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1970-03-21
Filing date: 1970-03-21
Publication date: 1971-10-07

Abstract

Valve unit for sealing conduits has a power piston held by gravity or by a spring in its at-rest position, with the valve being open. The piston is connected to the closing member of the sealing valve. The space above the piston is connected to the conduit sections in front of and behind the sealing valve, via return valves, and also connected to the space below the piston via an adjustable throttle. A pressure difference monitor reacts, when a certain pressure difference between valve inlet and outlet is exceeded has an associated relief valve for the space below the piston.

Description

Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Erlangen, 20.3.70Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Erlangen, March 20, 1970

Werner-von-Siemens-Str. 67Werner-von-Siemens-Str. 67

Unser Zeichens VPA 70/9313 .Skn/DiOur sign VPA 70/9313 .Skn / Di

VentileinrichtungValve device

Die Erfindung "bezieht sieh auf eine Ventileinrichtung zur selbsttätigen Schnellabsperrung von Druckleitungen, wie sie z.B. aus Sicherheitsgründen bei Rohrbrüchen im Reaktorkreislauf von Kernkraftwerken wünschenswert ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Austreten größerer Stoffmengen von druckführenden Systemen zu verhindern, wenn außergewöhnliche Betriebszustände wie Leckagen, Rohrbrüche oder dergleichen entstehen. Es geht dabei darum, im Gefahr.enfalle so schnell wie möglich die Druckrohrleitung abzusperren, wobei Leckagen oder Rohrbrüche sowohl auf der Eintrittsseite als auch auf der Austritteseite des Absperrventils zu berücksichtigen sind. Weiterhin besteht die Aufgabe, daß das Ventil selbsttätig arbeitet, also im Gefahrenfalle nicht erst von außen her ein entsprechendes Signal erhalten muß.The invention "relates to a valve device for automatic Rapid shut-off of pressure lines, e.g. for safety reasons in the event of pipe bursts in the reactor circuit of Nuclear power plants is desirable. The invention has the task is based on preventing larger quantities of substance from escaping from pressurized systems in the event of unusual operating conditions such as leaks, burst pipes or the like. The point is, in the event of danger, the pressure pipeline as quickly as possible shut off, with leaks or broken pipes both on the inlet side and on the outlet side of the shut-off valve must be taken into account. Another task is that the valve works automatically, that is, in the event of danger does not have to receive a corresponding signal from the outside.

Diese Aufgabe wird durch die Ventileinrichtung nach der Erfindung gelöst. Die Erfindung besteht darin, daß der Raum oberhalb eines mit dem Schließorgan des Absperrventils verbundenen, in seiner Ruhestellung (geöffnetes Ventil) durch Schwerkraft oder Federkraft festgehaltenen Kraftkolbens einerseits über Rückschlagventile mit den Leitungsabschnitten vor und hinter dem Ventil und andererseits über ein vorzugsweise einstellbares Drosselorgan mit dem Raum unterhalb des Kolbens in Verbindung steht. Ein weiteres Merkmal der'Erfindung besteht darin, daß einem Differenzdruckwächter,- der bei Überschreiten einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen Ventilein- und -austritt anspricht, ein Entlastungsventil für den Raum unterhalb des Kraftkolbens unterstellt ist.This object is achieved by the valve device according to the invention solved. The invention consists in that the space above one connected to the closing member of the shut-off valve, in its Rest position (open valve) power piston held by gravity or spring force on the one hand via check valves is in communication with the line sections upstream and downstream of the valve and, on the other hand, via a preferably adjustable throttle element with the space below the piston. Another feature of the invention is that one Differential pressure monitor - which responds when a predetermined pressure difference between the valve inlet and outlet is exceeded Relief valve for the space below the power piston is subordinated.

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• f - VPA 70/9313• f - VPA 70/9313

Ein solches Absperrventil ermittelt als Sicherheitsschnellschlußventil selbsttätig die Bruchstelle und schließt die Rohrleitung, automatisch mit dem eigenen Medium gesteuert, ab. Auf diese Weise wird verhindert, daß beim Bruch einer Frischdampf- oder Überproduktionsleitung das in den Dampferzeugern enthaltene Wasser ausdampft und dadurch der Reaktor nicht ordnungsgemäß abgefahren werden könnte. So wird nun die Bruchstelle lokalisiert und der oder die zugehörigen Frischdampfschieber werden in wenigen Sekunden geschlossen.Such a shut-off valve is identified as a safety quick-closing valve automatically closes the break and closes the pipeline, automatically controlled with its own medium. To this This prevents that in the event of a break in a main steam line or overproduction line that contained in the steam generator Water evaporates and the reactor could not be shut down properly as a result. The break point is now localized and the associated main steam valve (s) are closed in a few seconds.

Die Ventileinrichtung nach der Erfindung verwendet an sich bekannte Elemente, die jetzt zu einer Absperrarmatur zusammengefügt und so geschaltet sind, daß die Armatur den Schließimpuls selbst findet, die Absperrung schnell vor sich gehen läßt, wobei der Schließvorgang durch das eigene Medium betätigt wird und die Absperrung gegen beide Flußrichtungen erfolgt. Die Betätigung durch das eigene Medium ist insofern von besonderer Bedeutung, als von außen her keine Stellkräfte für das Absperrventil aufgebracht werden müssen.The valve device according to the invention uses known ones Elements that are now joined together to form a shut-off valve and switched in such a way that the valve itself generates the closing impulse finds, the shut-off can go ahead quickly, with the closing process being actuated by its own medium and the Shut off against both directions of flow. The activity through one's own medium is of particular importance, as no actuating forces for the shut-off valve have to be applied from the outside.

Der Differenzdruckwächter kann mit Vorteil mit elektrischen Endkontakten versehen sein, wobei das Entlastungsventil als schnell öffnendes Magnetventil ausgestaltet ist. Der Ansprechdruck des Differenzdruckwachters kann einstellbar sein, sodaß mit ein und derselben Absperrarmatur bei kleinen und bei großen Differenzdrücken gearbeitet werden kann. Weiterhin kann man auch dafür Sorge tragen, die Schließgeschwindigkeit des Absperrventiles durch geeignete Bemessung und Einstellung des Absperrventiles den jeweils gewünschten Betriebsbedingungen anzupassen.The differential pressure monitor can advantageously be provided with electrical end contacts, the relief valve as quick-opening solenoid valve is designed. The response pressure of the differential pressure monitor can be adjustable, so that one and the same shut-off valve can be used for small and large differential pressures. Farther you can also take care of the closing speed of the shut-off valve by suitable dimensioning and setting of the shut-off valve to adapt to the desired operating conditions.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, schematischer Darstellung.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. The figure shows an embodiment in its for the invention essential parts in a greatly simplified, schematic representation.

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Die Ventileinrichtung nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Absperrventil 1, dessen Eintrittsstutzen mit 2 und dessen Austrittsstutzren mit 3 bezeichnet ist. Dabei ist an sich die Flußrichtung des strömenden Mediums für die Wirkungsweise unerheblich, denn es wird die Forderung gestellt, daß eine Sehnellabsperrung erfolgen soll, gleich auf welcher Seite des Ventils eine Leckage oder ein Rohrbruch eintritt.The valve device according to the invention consists essentially from a shut-off valve 1, the inlet nozzle with 2 and whose outlet nozzle is denoted by 3. In this case, the direction of flow of the flowing medium is in itself for the mode of operation irrelevant, because there is a requirement that a cord lock should take place, regardless of which one Side of the valve a leak or a pipe break occurs.

Das Verschlußstück 4 des Ventiles 1 steht" mit dem Kraftkolben 5 in fester Verbindung, der sieh im Ruhezustand bei geöffnetem Ventil in der dargestellten Lage befindet» In dieser Lage wird er durch die Kraft der Feder 6 festgehalten. Die Federkraft dieser Feder ist jedoch gering bemessen und braucht im wesentlichen nur die möglicherweise auftretenden Reibungskräfte zu überwinden.The closure piece 4 of the valve 1 is "with the power piston 5" in a fixed connection, which is in the position shown at rest with the valve open »In this position it is held in place by the force of the spring 6. However, the spring force of this spring is small and essentially only needs the frictional forces that may occur overcome.

Der Raum 7 oberhalb des Kraftkoibens ist mit dem Raum 8 unterhalb des Kraftkoibens über die Leitungen 9, 10» 11 und 12 verbunden, wobei zwischen den Leitungsabschnitten 10 und 11 ein vorzugsweise einstellbares Drosselventil 13 zwischengeschaltet ist. Im Ruhezustand herrscht oberhalb und unterhalb des Kraftkolbens gleicher Brück.The space 7 above the Kraftkoibens is with the space 8 below of the Kraftkoibens connected via lines 9, 10 »11 and 12, a preferably adjustable throttle valve 13 being interposed between the line sections 10 and 11. At rest, there is above and below the power piston same bridge.

Der Raum 7 oberhalb des Kraftkolbens 5 ist weiterhin über die Leitung 9 und die daran anschließenden Leitungen 14 und 15 sowie 16 und 17 mit dem Austritt 3 und dem Eintritt 2 des Absperrventils 1 verbünden, wobei zwischen den Leitungen 14 und 16 das Rückschlagventil 18 und zwischen den Leitungen 15 und 17 das Rückschlagventil 19 angeordnet sind» Es pflanzt sich also unabhängig von der Durchflußrichtung durch das Ventil 1 und bei allen Druckschwankungen stets der jeweils höchste vorhandene Druck über das Rückschlagventil 18 oder, das Rückschlagventil 19 zum Raum 7 oberhalb des Kraftkolbens 5 und natürlich auch mit geringer Verzögerung durch das Drosselventil 13 zum Raum 8 fort.The space 7 above the power piston 5 is still on the Line 9 and the adjoining lines 14 and 15 as well as 16 and 17 with the outlet 3 and the inlet 2 of the Connect shut-off valve 1, with between the lines 14 and 16 the check valve 18 and between the lines 15 and 17 the check valve 19 are arranged »It plants thus independent of the direction of flow through valve 1 and with all pressure fluctuations, always the highest existing pressure via the check valve 18 or, the check valve 19 to space 7 above the power piston 5 and of course even with a slight delay through the throttle valve 13 to Room 8.

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Mit 20 ist ein Druckdifferenzwäciiter bezeichnet, bei dem innerhalb eines Zylinders 21 ein Kolben 22 von einer mittleren Stellung aus nach beiden Richtungen verschieblich angeordnet ist. Der Raum 23 auf der linken Seite des Kolbens 22 Bteht über die Leitung 24 mit der Austrittsseite 3 des Ventils Und in entsprechender Weise der Raum 25 rechts des Kolbens 22 über eine leitung 26 mit der Eintrittsseite 2 des Ventils 1 in Verbindung. Durch geeignete, von außen her einstellbare Federn 27 und 28 kann mittels der Stellmuttern 29 und 30 der Kolben 22 in eine gewünschte mittlere Lage als Ruhestellung gebracht werden.With a Druckdifferenzwäciiter is referred to, in which within a cylinder 21, a piston 22 is arranged displaceably in both directions from a central position. The space 23 on the left side of the piston 22 Bteht via the line 24 with the outlet side 3 of the valve and in a corresponding manner Way, the space 25 to the right of the piston 22 via a line 26 with the inlet side 2 of the valve 1 in connection. By means of suitable, externally adjustable springs 27 and 28, the piston 22 can be moved into a desired middle position can be brought as rest position.

Normale betriebsmäßige Durchflußwerte durch das Ventil bewirken einen geringen Differenzdruck, bei dem der Kolben 22 um einen geringen Betrag nach rechts oder linke ausgelenkt wird. Bei stärkerem plötzlich auftretendem Druckabfall vor oder hinter dem Ventil gelangt der Kolben 22 aber in seine linke oder rechte Endstellung und betätigt dabei Endschalter 31 bzw. 32, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel symbolhaft dargestellt sind. Durch geeignete Bemessung der Federn 27 und 28 sowie Verstellung der Einst ellmut-tern 29 und 30 kann der Ansprechdruck nach Belieben eingestellt werden.Normal operational flow rates through the valve cause a small differential pressure at which the piston 22 by one small amount is deflected to the right or left. If there is a sudden sudden drop in pressure in front of or behind the valve moves the piston 22 into its left or right end position and actuates limit switches 31 or 32, which are shown symbolically in the illustrated embodiment. By appropriately dimensioning the springs 27 and 28 as well as adjusting the setting nuts 29 and 30, the response pressure can be adjusted at will.

Wenn nun einer der Endschalter 31 oder 32 geschlossen wird, fließt über die elektrische Leitung 33 Strom zur Erregungsspule 34 des als Magnetventil ausgebildeten Entlastungsventils 35» das über die Leitung 12 mit dem Raum 8 unterhalb des Kraftkolbens 5 in Verbindung steht. Das Entlastungsventil 35 ist im Ruhezustand geschlossen, wobei das Verschlußstück 36 auf dem Ventilsitz 37 aufliegt. Wird das Ventil betätigt, so strömt das Medium aus dem Raum 8 unterhalb des Kraftkolbens 5 durch die Leitung 12 ab und gelangt über den Auslaß 38 in einen geeigneten, nur versinnbildlicht gezeichneten Auffangbehälter 39. Dabei wird aber der unvermindert anstehende Mediendruck im Raum 7 oberhalb des Kraftkolbens 5 jetzt zu einem starken Überdruck gegenüber dem drucklos werdenden Raum 8, wodurch der Kraftkolben nach unten gedrückt wird, solange das zuvor unterhalb des Kraftkolbens befind- If one of the limit switches 31 or 32 is now closed, current flows via the electrical line 33 to the excitation coil 34 of the relief valve 35, which is designed as a solenoid valve and which is connected to the space 8 below the power piston 5 via the line 12. The relief valve 35 is closed in the idle state, the closure piece 36 resting on the valve seat 37. If the valve is actuated, the medium flows out of the space 8 below the power piston 5 through the line 12 and passes through the outlet 38 into a suitable, only symbolically drawn collecting container 39 Power piston 5 now leads to a strong overpressure compared to the depressurized space 8, whereby the power piston is pressed down as long as the previously located below the power piston

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liehe Medium abströmt und der über die Leitung 10 noch vorhandene geringe Zufluß durch das Drosselventil 13 so gering gehalten wird, daß er mit über das Entlastungsventil 35 abfließt. Borrowed medium flows off and the remaining via line 10 low inflow through the throttle valve 13 is kept so low that it flows out via the relief valve 35.

Das Drosselventil 13 darf naturgemäß nicht so weit gedrosselt werden, daß nicht durch betriebsmäßige Druckschwankungen ein " unbeabsichtigtes Schließen des Ventils bei Normalbetrieb eintritt. Die Schließgeschwindigkeit des Absperrventils kann durch geeignete Bemessung bzw. Einstellung des Entlastungsventils 35 beeinflußt werden. Je nachdem, ob und in welchem Umfang die Abströmung des Mediums unterhalb des Kraftkolbens über die Leitung 12 behindert wird, erfolgt die Absperrung entsprechend verzögert. Zur möglichst schnell wirksamen Absperrung wird man darauf bedacht sein, für das Entlastungsventil 35 einen relativ großen Durchflußquerschnitt zu wählen. Um die Betätigung zu verzögern, kann man hier ein Entlastungsventil kleinerer Bauart wählen oder zusätzlich zu dieser anderen Bemessung oder für sich allein auch eine Hubbegrenzung vorsehen. Man könnte z.B. daran denken, daß beim Anziehen des Ankers bei Ansprechen der Magnetspule 34 zunächst ein mehr oder weniger großer Leerweg durchlaufen wird, bis das Verschlußstück abhebt oder man könnte auch den Hub bereits vor Erreichen seiner oberen Endstellung begrenzen. In beiden Fällen würde der Dürchflußquersehnitt eingeengt und damit das Abströmen behindert, sodaß ein entsprechend weiches oder verzögertes Arbeiten des Absperrventiles erreichbar ist.The throttle valve 13 must of course not be throttled so far that operational pressure fluctuations do not cause a " unintentional closing of the valve occurs during normal operation. The closing speed of the shut-off valve can be determined by suitable dimensioning or setting of the relief valve 35 to be influenced. Depending on whether and to what extent the outflow of the medium below the power piston via the line 12 is obstructed, the shut-off is delayed accordingly. For the fastest possible effective shut-off be careful to choose a relatively large flow area for the relief valve 35. To the actuation To delay, you can use a smaller relief valve here Select the type of construction or provide a stroke limitation in addition to this other dimensioning or on its own. One could For example, remember that when the armature is tightened, when the solenoid 34 responds, there is initially a more or less large free travel is run through until the closure piece lifts or you could also the stroke before reaching its upper end position limit. In both cases the flow cross-section would be narrowed and the outflow would be hindered, so that a correspondingly soft or delayed operation of the shut-off valve is attainable.

4 Patentansprüche4 claims

1 Figur -1 figure -

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Claims

VPA 70/9313

(lj valve device for the automatic quick shut-off of pressure lines, in particular in nuclear power plants, characterized in that. the space (7) above a valve (1) connected to the closing element (4) of the shut-off valve (1) in its rest position (open valve) by gravity or spring force ( 6) held power piston (5) on the one hand via check valves (18, 19) with the line sections in front of (2) and behind (3) the valve (1) and on the other hand via a preferably adjustable throttle element (13) with the space (8 ) is in communication below the piston (5), and that a differential pressure monitor (20), which responds when a predetermined pressure difference between the valve inlet and outlet (2,3) is exceeded, a relief valve (35) for the space (8) below the power piston is subordinated.

2. Device according to claim 1, characterized in that the differential pressure monitor (20) with electrical end contacts (31,32) and the relief valve (35) is designed as a quick-opening solenoid valve.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that that the response pressure of the differential pressure switch (20) is adjustable (27,28,29,30).

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the flow of the relief valve (35) in the sense influencing the closing speed of the shut-off valve (1) is adjustable.

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