DE2224853A1 - Lagertragrohr fuer umwaelzpumpen in druckgefaessen, insbesondere reaktordruckgefaessen - Google Patents

Description

K I eiη, Schanz I in & Becker Aktiengesellschaft

Lagertragrohr für Umwälzpumpen in Druckgefäßen, insbesondere Reaktordruckgefäßen

Die Erfindung betrifft die Anordnung, Befestigung und Wärmedämmung von heißwasserumflossenen und heißwasserdurchflossenen Radial lagern, welche in Reaktorkühlmittelpumpen eingebaut sind. Diese Pumpen werden vornehmlich in vertikaler Anordnung in das Druckgefäß eingebaut, wobei das Pumpen-, Lauf- und Leitrad und ein Radial lager innerhalb des Druckgefäßes und der Antriebsmotor, die Wellenabdichtung und ein zweites Radial lager außerhalb des Druckgefäßes angeordnet sind.

Be? Siedewasserreaktoren werden die Reaktorkühlmittelpumpen in das Druckgefäß eingebaut. Die Pumpenwelle wird dabei in Laufradnähe von einem hydrostatisch arbeitenden Radial lager geführt. Zur Funktion des hydrostatischen Lagers ist eine getrennte Lagerdruckwasserversorgung erforderlich.

Für die Pumpenbefestigung innerhalb und außerhalb des Reaktordruckgefäßes werden ferritische und austenitische Werkstoffe zur Anwendung gebracht, die wegen ihrer verschiedenen Wärmeausdehnungszahlen zu Verformungen der Pumpenbefestigungsstutzen aus ihren Mittelachsen heraus führen. Zusätzlich ist mit Schrägstellung der Befestigungsstutzen infolge der Innendruckbelastung zu rechnen. Die Folge davon ist eine statische Lagerbelastung, die bereits

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während des Pumpenstillstandes zu Kräften führt, die von den Lagern aufgenommen werden müssen. Diese Umstände haben bis jetzt den Einsatz von heißwassergeschmierten hydrodynamischen Radial lagern verhindert. Da die Pumpen drehzahl gerege It betrieben werden, würden bei kleinen Betriebszahlen die statisch vorbelasteten hydrodynamischen heißwassergeschmierten Radiallager einem verstärktem Verschleiß unterliegen.

Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile, wobei die Lösung in einem die Pumpenwellendurchtrittsöffnung eines Druckgefäßes, insbesondere Reaktordruckgefäßes, durchdringenden Tragrohr zur Aufnahme der Pumpenlager für eine Kühlmittelumwälzpumpe besteht mit der Ausbildung von Lagertragrohr und Pumpentragrohr zu einer Dichtungseinheit in Form eines Rohrgehäuses mittels Schraub- oder Schweißverbindung derart, daß das Lagertragrohr als selbsttragendes Rohrgehäuse berührungsfrei in das Druckgefäß hineinragt, und an seinem oberen pumpenseitigen Ende innerhalb des Druckgefäßes für die zentrierende Aufnahme eines Radial lagers für die Pumpenwelle und für eine zentrierende Steckverbindung mit dem Leitrad, und an seinem unteren Ende über einen Flansch außerhalb des Druckgefäßes für die' dichtende Auflage auf dem Pumpentragrohr einerseits und für die Aufnahme der Laterne für ein unteres Lager andererseits ausgebildet ist. Zwischen dem genannten Radial lager und dem pumpenseitigen Ende des Lagertragrohres kann dabei eine Wärmedämmeinrichtung vorgesehen sein.

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Durch die Maßnahme nach der Erfindung bleiben die Mittelachsen des rotierenden Wellen- und iaufradteiles und des stehenden Laufrad^ und Lagerteiles einschließlich der Wellenabdichtung während allen Betriebszuständen unverändert. Zulässige Verformungen des am Druckgefäß anger schweißten Pumpentragrohres können keine statischen Radialkräfte auf das Lager mehr ausüben.

Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der zeichnerischen Darstellung nebst Wirkungsweise. Die Fig.l zeigt das Lagertragrohr mit Umwälzpumpe im Druckgefäß entsprechend der Erfindung, und die Fig.2,vergrößert, das Radiallager im pumpenseitigen Tragrohrende. Im Gegensatz zu den bekannten Ausfuhrungen, bei denen das Lagertragrohr und das Leitrad als eine verschweißte Einheit von einem in das Druckgefäß hineinragenden Befestigungsrohr gehalten wird und nach oben ausgebaut werden muß, sind bei der Ausfuhrung nach der Erfindung das leitrad 1 und das Lagertragrohr 2 getrennt angeordnet. Das Lagertragrohr wirkt nun als Träger großer* Steifigkeit und kann von unten in das Druckgefäß eingeführt werden. Dadurch kann das bei bisherigen Ausfuhrungen in dasselbe hineinragende Befestigungsrohr entfallen. An die Flanschverbindung des Lager- und Pumpentragrohres wird auch die Laternenkonstruktion 16 zur Aufnahme des zweiten Radiallagers und des Motors 18 befestigt. Dadurch ist es möglich, Verformungen im Druckgefäßbereich von den Lagern fernzuhalten und statische Lagerbelastungen in Zukunft

zu verhindern. ₃₀9848/0282

Der zylindrische Abschnitt des Lagertragrohres kann als Wärmedämmeinrichtung ausgebildet sein und außerdem zwischen dem oberen Radial lager 6 und dem Laufrad 7 eine weitere Wärmedämmeinrichtung 8 in Verbindung mit dem Montagerohr 19 angeordnet und zusätzlich die Montagehülsen 19 und 20 zur Axialbefestigung und Montage des oberen Radial lagers 6 zur Wärmeisolierung herangezogen werden.

Das Leitrad wird so mit dem in das Reaktordruckgefäß hineinragenden Lagertragrohr befestigt, daß diese Verbindung nicht vom oberen Druckgefäßende gelöst und befestigt zu werden braucht, sondern nach Ausbau des Radial lagers 6 von unten aus wesentlich kürzerer Entfernung

Am Flansch 3 des Pumpentragrohres ist der entsprechend dimensionierte Flansch 5 des Lagertragrohres so ausgebildet und befestigt, daß er eine große Abstützfläche auf dem Pumpentragrohrflansch besitzt. Zwischen den Auflageflächen des Pumpen- und des Lagertragrohres ist innerhalb des Schraubenteilkreises ein bekanntes Dichtelement 9 angeordnet, das den Reaktordruck gegen den umgebenden Atmosphärendruck abdichtet. Das Lagertragrohr 2 in Verbindung mit dem steifen Lagertragrohrflansch ist so ausgebildet, daß es als Rohrträger großer Steifigkeit in das Reaktordruckgefäß hineinragt. Das Lagertragrohr 2 bildet dann mit seinem Außendurchmesser gegen die Bohrung des Pumpentragrohres 3 und des Druckgefäßbodens 4

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-frei nen Spalt 10, so daß bei Abweichungen der Pumpentragrohrachse aus ihrer Mittenlage heraus keine Kräfte auf das Lagertragrohr wirken,können. Sobald das Lagertragrohr als ein Teil des Pumpentragrohres ausgebildet wird (z.B. in verschweißter Ausführung) dient dessen Flansch nur noch zur Befestigung der Laternenkonstruktion 16 und die Dichtung 9 kann entfallen.

Im oberen Teil des Lagertragrohres ist das hydrodynamisch wirkende Radiallager 6 nach unten ausbaubar angeordnet. Das Lagertragrohr 2 besitzt am
oberen Ende einen nach innen angeordneten Bund 11, in dem die von unten lösbare Verschraubung des Leitrades 1 untergebracht ist. Die Nabe des Leitrades ist ebenfalls mit einem nach innen reichenden Bund 12 versehen, der die Stirnseite des Lagertragrohres überdeckt und so die von unten lösbare Verbindung ermöglicht. Das zylindrische Nabenteil 13 des Leitrades ist auf dem Außendurchmesser des Lagertragrohres und das obere Radial lager auf seinem
Innendurchmesser zentriert. Dadurch bleibt bei allen Betriebszuständen der
Laufspalt 14 zwischen dem rotierenden Laufrad 7 und dem das Laufrad umhüllenden Leitradaußenrohr erhalten. Das untere Ende des Lagertragrohres ist so ausgebildet, daß es die Wellenabdichtung 15 aufnehmen kann.

Um bei heißwasserdurchflossenen Lagern wegen der niedrigen Wasserzähigkeit die Lagertragkräfte zu erhöhen, kann durch die genannte Ausbildung des Lagertragrohres 2 oder des Montagerohres 19 als Wärmedämmschutz und durch

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Anordnung einer Wärmedämmeinrichtung 8 zwischen dem Laufrad 7 und dem Radial lager 6 in Verbindung mit dem vorhandenen Dichtungskai tsperrwasser, dessen überschüssiger Mengenstrom in weiter unten beschriebener Weise durch das Radial lager 6 geleitet wird, das Lager in einem niedrigeren Temperaturbereich betrieben werden (Fig.2). Der Wärmefluß von dem Umgebungsmedium auf das Lagertragrohr und von dort in das die Welle entlangströmende Kühlmedium kann z.B. durch zwischen Lagertragrohr und Welle angeordnete evakuierte Hohlbüchsen oder andere geeignete Dämmelemente vermindert werden. Diese evakuierte Hohlbüchse übernimmt dann gleichzeitig die Funktion der Wärmedämmung und der Abstands- und Montagebüchse 19. Dadurch, daß der evakuierte Spalt 21 das obere Lager umschließt, kann die Temperatur des Innenteils der evakuierten Büchse gleich niedrig gehalten werden wie die Temperatur der Lagerschale. Als Folge davon bleibt das Passungsspiel zwischen Lagerschale und Innenteil der Montagehülse 19 bei entsprechender Werkstoffauswahl bei allen Betriebszuständen konstant. Der über die Pumpenwelle 22 einströmende Wärmefluß kann vom Lagerkühlmedium durch die die Welle mit engem Spalt umschließende Montagehülse 20 abgedämmt werden. Das Lagerkühlmedium wird dabei so durch das Lager geleitet, daß ein Teilstrom durch den Lagerspalt und ein Teilstrom zwischen Welle und der speziell dafür ausgebildeten rotierenden Lagerbuchse fließt.

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Die Wellenabdichtung 15 besteht aus einer oder mehreren hintereinandergeschalteteh bekannten mechanischen Dichtelementen. Die Kühlung und Druckaufteilung kann dabei entweder nach bekannten Verfahren, wie z.B. nach der DT-PS 1 800 254 durchgeführt werden oder wenn eine, wie dort erläuterte, außen angeordnete Kühleinrichtung aus Platzgründen nicht eingesetzt und Niederdruckkühlwasser zur Zwischenkühlung des Drosselstromes nicht zur Verfügung gestellt werden kann, wie folgt:

Damit jede Dichtungsstufe mit kaltem, auf den erforderlichen Dichtungskammerdruck reduzierten Sperrwasser beliefert wird, ist vom Sperrwasserstrang, der auf der Hochdruckseite vor der ersten Dichtung in die Pumpe mündet, für jede Dichtungsstufe eine mit einer geeigneten Drossel versehene Zu lauf leitung und eine mit einer Drossel versehene Ablaufleitung zur Entspannung des Dichtkammerdruckes auf z.B. Atmosphärendruck vorgesehen. Die Drosseln können dabei innerhalb des Dichtungsraumes so angeordnet werden, daß die Dichtungskammern sich selbst entlüften.

Im Sperrwasser-Einspeiseraum vor der ersten Dichtung wird der Teilstrom zur

Lagerkühlung abgezweigt.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   j 1 J Die Pumpenwellendurchtrittsöffnung eines Druckgefäßes, insbesondere Reaktordruckgefäßes, durchdringendes Tragrohr zur Aufnahme der Pumpenlager fUr eine Kuhlmittel umwälzpumpe, gekennzeichnet durch die Ausbildung von Lagertragrohr (2) und Pumpentragrohr (3) zu einer Dichtungseinheit in Form eines Rohrgehäuses mittels Schrauboder Schweißverbindung derart, daß das Lagertragrohr (2) als selbsttragendes Rohrgehäuse berUhrungsfrei in das Druckgefäß hineinragt, und an seinem oberen pumpenseitigen Ende innerhalb des Druckgefäßes fUr die zentrierende Aufnahme eines Radial lagers (6) für die Pumpenwelle (22) und fUr eine zentrierende Steckverbindung mit dem Leitrad (1), und an seinem unteren Ende zur Aufnahme einer Wellendichtung (15) sowie über einen Flansch (5) außerhalb des Druckgefäßes fUr die dichtende Auflage auf dem Pumpentragrohr (3) einerseits und für die Aufnahme der Laterne (16) bzw. des Gehäuses für ein unteres Lager andererseits ausgebildet ist.
2. 2. Lagertragrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe (2) oder ein die Welle (22) umschließendes Montagerohr (19) als Wärmedämmschutz ausgebildet und daß zwischen dem Radial lager (6) und dem pumpenseitigen Ende des Lagertragrohres (3) eine Wärmedämmeinrichtang (8) vorgesehen ist.

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3. 3. Lagertrogrohr nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch

   eine die Welle (22) mit engem Spalt umschließende Montagehulse (20).
4. 4. Lagertragrohr nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenabdichtung (15) aus einem oder mehreren wie an sich bekannt hintereinander geschalteten mechanischen Dichtelementen besteht, wobei zu jeder Dichtungsstufe eine mit einer geeigneten Drossel versehene Kühlzulaufleitung aus einem auf der Hochdruckseite vor der ersten Dichtung in die Pumpe mündenden Sperrwasserstrang führt, und je eine mit einer Drossel versehene Ablaufleitung (Entspannungsleitung) vorgesehen ist.

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