DE2251918A1

DE2251918A1 - Vorrichtung zur regelung und steuerung von fluessigkeitsdrucken

Info

Publication number: DE2251918A1
Application number: DE2251918A
Authority: DE
Inventors: Harry N Andrews; Erling Frisch; Norman R Singleton; Phillip C Stein
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1971-10-27
Filing date: 1972-10-23
Publication date: 1973-05-10
Also published as: NL7214024A; AT323493B; US3720222A; NO135845C; CH558902A; BE790561A; CA953179A; IT970010B; FR2159026A5; NO135845B; ES407196A1; JPS4852025A; GB1341160A; JPS5640846B2; SE392533B

Description

PATH NTA

. mo. K. HOLZEB

«O AUGSBURG

PHILIPPIIfB-WEIXKB-HTBASSB 14

w.

Augsburg, den 19« Oktober 1972

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County, Pennsylvania 15 222, VYSt.A.

Vorrichtung zur Regelung und Steuerung von Flüssigkeitsdrucken

Die Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zur Regelung und Steuerung von Flüssigkeitsdrueken und im besonderen Hochdrucksteuervorrichtungen eines gesteuerten Leckage-Types für Flüssigkeiten.

Bisher wurde die Regelung von Druckanstiegen bei energieerzeugenden Anlagen durch Verwendung von Sprühdüsen, überdruck-

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und Sicherheitsventilen erreicht.-Die SprUhdüsen sind derart konstruiert, daß sie die auf Grund geringer Belastungsänderungen auftretenden Veränderungen des Druckes regeln. Die überdruck- und Sicherheitsventile wieder sind so ausgelegt, daß sie den Druok bei Unfallsituationen regeln. Frühere Uberdruok- und Sicherheitsventile waren im Betrieb weniger zuverlässig als es auf Grund auftretender Probleme, wie dem Sieden und dem daraus durch ausleokenden Dampf entstehenden Druckabfall (Kanalerosion) wünschenswert gewesen wäre. Die erforderlichen Druckbereiche, bei denen die beim Sieden auftretenden Probleme verringert werden, machen es notwendig, den Arbeitsdruck eines Druckbehälters, wie zum Beispiel den eines Atomreaktors, auf einen wesentlich unter dem Nenndruck des

Behälters liegenden Bereich einzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Regelung .und Steuerung von Flüssigkeitsdruck, herzustellen, welche einander gegenüberstehende Flächen aufweist, und die die Strömung von Wasser oder Dampf innerhalb des zwischen diesen Flächen gebildeten Durchlasses entsprechend begrenzen kann.

Im Hinblick auf diese Aufgabe beruht die Erfindung auf einer Regel- und Steuervorrichtung für Flüssigkeitsdruck, welche einander gegenüberstehende Flächen aufweist, die die Strömung von Wasser oder Dampf innerhalb des Durchlasses zwiechen diesen Flächen entsprechend begrenzen kann. ' . .

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Insbesondere beruht die Erfindung auf einer Vorrichtung zur Regelung und Steuerung von Flüssigkeitsdruck, welche im wesentlichen aus einem eine Hochdruck- und eine Niederdruckkammer bildenden Gehäuse und einem innerhalb des Gehäuses beweglich gelagerten ringförmigen Sperrteilj, der die Hoch» und die Niederdruokkammer voneinander trennt, besteht* wobei .". der Gehäuseteil und der Sperrteil.einander gegenüberstehende Pläohen und einen zwischen diesen Flächen vorgesehenen Durchlaß für das überströmen von Leckflüssigkeit aufweisen, wobei die. Flüssigkeit eine Hubkraft auf den'Sperrteil ausübt, da die Rückseite des Sperrteiles einem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist, der den Sperrteil gegen die Oberfläche des Ge-. ha'uses drückt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rückseite des Sperrteiles mindestens zwei getrennte Bereiche besitzt, von denen einer in Verbindung mit der Hochdruckkammer steht, während ein anderer eine RUckströmdruckkammer bildet, · die in Verbindung mit einem Zwischenbereich des Durchlasses steht und einen von den Strömungsbedingungen innerhalb des Durchlasses abhängigen, variablen Auflagedruck auf den Sperrteil ausübt. · ■ . ' .. ■ .

Dies ermöglicht es, daß auch in der geschlossenen Stellung eine geringe, beständige Leckmenge aufrecht erhalten werden kann, sodaß die Verwendung von Einspritzwasser und/oder Kühl_r εchleifenanordnungen zur Regelung der Temperatur und des genauen Ausflußvolumens ermöglicht wird. Der variable Auflagedruck ist von den Strömungsbedingungen innerhalb des. Durchlasses

SAD

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abhängig. Auf diese Weise ist die Vorrichtung so konstruiert, daß sie während der bedeutenden Änderung der Hubkräfte, die bei Änderung des Aggregatzustandee der Flüssigkeit entstehen, im

Gleichgewicht bleibt.

Die folgende Tabelle zeigt die verschiedenen Druckbereiche,, wie sie bei früheren Steuervorrichtungen erforderlich waren und wie sie durch die hier offenbarte Vorrichtung ermöglicht werden: . ■

Tabelle '■·'.-·.

Druck „ in .kg/cnr

181,048-

FRÜHER

AlIe Sicherheitsventile' offen

179,291-177,553-

175,775-1. Sicherheitsventil öffnet, Nenndruck

174,017-

172,260- ■

170,502-168,744- 166,986-165,229-165,471-

161,712-159,955-158,198-

Reaktorauslösung

überdruckventil offen

Sprühdüsen voll in Tätigkeit

Sprühdüsen in Tätigkeit nominaler Arbeitsdruck

SAR

Ventil zur Gänze offen

Wirkungsweise als Sicherheitsventil

Reaktorauslösung

Wirkung als überdruckventil

Ventil beginnt sich zu öffnen

nominaler Arbeitsdruck

INSPECTED

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Wie in der Tabelle dargestellt ist, kann die hier beschriebene Vorrichtung so konstruiert werden, daß sie sowohl die Punktion eines Überdruck- als auch eines Sicherheitsventiles in einem engeren Druckbereich als dies bei früheren Vorrichtungen erforderlich war, übernehmen kann, wodurch sie eine Erhöhung des Arbeitsdruckes eines Reaktors ohne Erhöhung des Nenndruckes erlaubt. In e.inem üblichen Reaktor kann somit der nominale Arbeitsdruck von 158,198 kg/cm auf 170,502 kg/cm erhöht »»erden. Auf diese Weise kann der Reaktor bei einer höheren Temperatur arbeiten, was seine Wirkungsweise erheblich verbessert. ·

Die Erfindung wird anhand einer in der Zeichnung beispielsweise dargestellten, bevorzugten Ausführung in der folgenden Beschreibung leichter verständlich gemacht. .'

In der Zeichnung stellt Fig. 1 die Gesamtansicht einer Vorrichtung zur Regelung und Steuerung von Flüssigkeitsdruck, welche die wesentlichen Merkmale der Erfindung enthält, teilweise im Schnitt und teilweise in Draufsicht dar. Fig.2 zeigt eine schematische Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Vorrich-

tung mit geringfügigen Änderungen im Schnitt. Die Fig. j5, h •und 5 zeigen'Kräftediagramme, welche die auf die Vorrichtung wirkenden Kräfte während der Arbeit unter verschiedenen Bedingungen graphisch darstellen. In Fig. 6 ist ein hydraulisches Kräftediagramm, welches die auf die Vorrichtung im Zustand des Kräfteausgleiches wirkenden Kräfte darstellt, und · in Fig. 7 eine schematische Darstellung,, die die Verwendung

• /

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der Vorrichtung in einem Energiesystem, das einen Druckerzeuger und einen Wärmeaustauscher mit Kühlschleife enthält, dargestellt.

I '

Soweit der Ausdruck "Flüssigkeit" hier verwendet wird, bedeu-

I ■

tot er eine Flüssigkeit, ein Gas oder Dampf. In Fig. 1 der Zeiohnung wird eine Vorrichtung zur Regelung und Steuerung von Flüssigkeitsdruck oder ein Ventil 10 gezeigt, welches für einen Behälter, wie z.B. einen Dampfkessel oder Dampfgenerator, oder einen Druckerzeuger für einen mit einer Druckflüssigkeit gekühlten Atomreaktor Verwendung finden kann, welcher eine Flüssigkeit in zwei physikalischen Phasen, wie Z-.B. Wasser., unter Druck enthält. Wie später noch genauer erklärt wird, kann die Vorrichtung 10 als Kombination von Sicherheits- und überdruckventil für den Behälter verwendet werden. Auf diese Weise erübrigt sich die Anordnung zweier getrennter Ventile, wie es früher erforderlich war.

Das Ventil 10 besteht aus den Gehäuseteilen Hl, H2, Hj5 und H4, welche eine Hochdruckkammer HP und eine Niederdruckkammer LP bilden. Der Gehäuseteil Hl hat eine Einlaßöffnung 12, durch die Flüssigkeit unter hoher Temperatur und hohem Druck in das Ventil eintritt, während der Gehäuseteil H4 eine Auslaßöffnung 13 hat, durch die Flüssigkeit unter niederem Druck das Ventil verläßt. Der Gehäuseteil H^ trennt die Teile Hl und H2 und ist an diesen mittels Schraubbolzen befestigt. Der Teil H3 wird mittels der Schraubbolzen 14 zwischen den Teilen H2 und

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eingespannt. An den Verbindungssteilen der Gehäuseteile sind Metall-Ringdichtilgen 15 angeordnet. Im Teil H^ ist ein Ablaufkanal 16 angeordnet, um allenfalls über.die erste Ringdichtung zwischen den Teilen H2^-und .H3 durchleckende Flüssigkeit abfließen zu lassen. ..'·.-

Um das überströmen einer geregelten Leckrnenge von Flüssigkeit von der Hochdruckkammer HP in die Nie.derdruckkamraer LP zu ermöglichen, ist ein hydrostatisch entlasteter Sperrteil oder Ventilring B innerhalb der Gehäuseteile beweglich angeordnet. Der Gehäuseteil Hl hat eine der Fläche 18 des Ventilringes gegenüberstehende ringförmige Fläche 17. Wie in Fig.. 2 genauer •dargestellt ist, verläuft ein für das überströmen von Leckflüssigkeit vorgesehener Durchlaß 19 zwischen den einander gegenüberstehenden Flächen 17 und l8. Zwischen dem Ventilring B und dem Gehäuseteil Hj5 erstrecken sich im Abstand angeordnete Bälge 21.und 22, die die Trennung zwischen der Hochdruckkammer HP. und der .Niederdruckkammer LP vervollständigen. Die Bälge sind beispielsweise durch Schweißen mit dem Ventilring B und dem Gehäuseteil H3 verbunden und ermöglichen unter dem Einfluß nicht ausgeglichener Kräfte eine vertikale Bewegung des Ventil*, ringes.

Wie bekannt ist, übt die durch den Durchlaß 19 strömende Leckflüssigkeit eine Hubkraft auf den Ventilring B aus. Diese Hubkraft wird teilweise dadurch ausgeglichen, daß auf dem Ventilring B auf der entgegengesetzten Seite der der Fläche 17 zu-

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gekehrten Fläohe l8 eine weitere Fläche 23 vorgesehen ist, welche der Flüssigkeit unter hohem Druck in der Kammer HP ausgesetzt ist. Ferner wird ein Auflagedruck auch durch eine oder mehrere verhältnismäßig starke Federn 5 hergestellt, die in einer dem Ventilring B aufsitzenden Lagerung 24 befestigt elndt Der Druck der ausgleichenden Federn 5, der auf das Ventil wirkt, ist innerhalb bestimmter Grenzen mittels einer Einstellsohraube 25* die vertikal beweglich in einer an dem Gehäuseteil H2 beispielsweise durch Schweißen befestigten Buchse 27 auf einer Aufnahmehülse 2β gelagert ist, einstellbar. Eine Drehbewegung der Hülse 26 wird durch einen Bolzen 28, der gleitend in einem Schlitz'29 in der Buchse 27 angeordnet ist, verhindert. Die Einstellschraube 25 ist während des normalen Betriebes von der Atmosphäre durch eine verschraubte, mit einer Metall-Ringdi.ohtung Jl versehene Verschlußkappe JO abgedichtet.

Um einen auf den Ventilring wirkenden, veränderlichen Auflagedruck zu erreichen, dessen Größe von den Strömungsbedingungen im Durchlaß zwischen den einander gegenüberstehenden Flächen abhängig ist, ist eine Rückströmkammer FB zwischen den Bälgen 21 und 22 vorgesehen, welche zusammen mit.dem Ventilring und den Oehäuseteilen als Dichtung wirken und die Rückströmkammer abgrenzen. Eine Bohrung D verläuft durch den Ventilring B, um das überströmen der Flüssigkeit vom Durchlaß 19 in die Rückströmkammer FB zu ermöglichen. Falls erforderlich, können -zusätzliche Bohrungen D angeordnet werden. Auf dem Ventilring B 1st eine B'läche j52 angeordnet, welche dem Druck der Flüssigkeit

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in der RUckströmkammer FB ausgesetzt ist. Die Vorrichtung ist auf diese Weise so konstruiert, daß sie während der starken Änderung in der Hubkraft, die aus dem Wechsel des Aggregatzustandes der Flüssigkeit resultiert, wie zum Beispiel beim Übergang von Wasser zu Dampf, im Gleichgewicht bleibt. . ' . ; . -

Wie in der US-Patentschrift Nr. 3,3^7.552 beschrieben ist, wird zur Erzielung einer selbsttätigen Wiedereinstellung der · .relativen Stellung de.s Ventilringes B zum Gehäuseteil Hl nach einer durch eine Vibration hervorgerufenen Änderung des Ven-. tilspaltes von der Hochdruckkante, d.h. dem beim Hochdruckteil liegenden äußersten Ende 33 (Flg. 2) ein Flüssigkeitsstrom abnehmender Stärke in eine Lage zwischen den äußersten Endkanten 33 und 34 der Ventiloberflache gebracht. Insbesondere verläuft, wie in Fig. 2 gezeigt, die.Strombahn der Flüssigkeit von abnehmender Dicke zwischen der Kante 33 und einem bei 35 angeordneten konzentrischen Zwischenring. Die abnehmende Dicke der Strombahn kann durch eine leicht von der gegenüberliegenden Fläche 17 des Gehäuseteiles Hl zurücktretende Einziehung der Fläche 18 des Ventilringes zwischen dem Ring 35 und der Kante 33 des Ventilringes B erzielt werden. Der Winkel der Einziehung, ist in der Zeichnung Übertrieben dargestellt.

Wie bereits erklärt wurde, wird der Auflagedruck auf den Ventilring durch eine dem Druck zwischen den Flächen an einem bestimmten Punkt der Strombahn proportionale Kraft verstärkt.

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S ■ ■

Wie dargestellt, ist der Eintritt in die Bohrung D derart zwischen dem konzentrischen Ring 25 und der Niederdruckkante JK des Ventilringes angeordnet, daß die gewünschten Betriebseigenschaften des Ventils erreicht werden.

Die Verwendung einer hydrostatischen Entlastung zur Steuerung der Leckmenge unter verschiedenen Arbeitsbedingungen ermöglicht es, ein geringfügiges ständiges Lecken in der geschlossenen Stellung des Ventils aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise kann zur Regelung der Temperatur und des genauen Volumene des Ausflusses eine Wassereinspritzung oder eine Kühlschielfenvor-richtung verwendet werden. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist im Gehäuseteil Hl ein Kanal j6 zur Einspritzung von Wasser in den Durchlaß 19 unter einem geringfügig höheren Druck als dem normalen Arbeitsdruck in der Hochdruckkammer HP angeordnet. Für das aus dem Ventil in das Kreislaufsystem, in welches dieses Ventil eingebaut ist, austretende Einspritzwasser ist eine Verteilerbohrung yj angeordnet. Das Einspritzwasser kann von einer geeigneten (nicht gezeigten) Lieferquelle zugeführt werden. In der Einspritzleitung des Wassers ist eine Drosselbohrung }8 zur Begrenzung der Durchflußleistung des.Einspritzwassers angeordnet. Die Verteilerbohrung 37 für das Einspritzwasser ist zwischen dem Eintritt in die Bohrung D in die nUckströmkammer und dem Hochdruckende des Durchlasses, vorzugsweise verhältnismäßig nähe zum Hochdruckende, angeordnet. Auf diese Art fließt der Großteil des Einspritzwassers durch den Durchlaß in die Niederdruckkammer.

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Eine Buohse Jß_t welohe mittel® eines Gewindes am Ventilring B befestigt iet, dient als Ansohlag zur Begrenzung der Aufwärts- bewegung des Ventilringes und begrenzt dadurch die maximale · Venti!Öffnung. Eine weitere Buchse 40, welehe an den Gehäuseteil H5 angeschraubt ist> überlappt die Buohs© 39 ψ& dient'· als Führung für den Ventilring, um diesen zentriert zn halten und eine radiale Bewegung de« Ventllringes, wenn er von seinem Sitz angehoben wird, zu verhindern. .' " ' .

Die Arbeitsweise des Ventils kann unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 2 besser verstanden werden. In der in Fig. 2 sohematisoh · dargestellten Konstruktion ersetzen die Ringdiohtungen ^l und 42 die Bälge 21 und 22. Außerdem sind die Gehäuseteile Hl und HJ in einen Teil H2¹ vereinigt. Die Ringdichtungen· 41 und 42 begrenzen gemeinsam mit dem Ventilring B und dem Gehäuseteil H2¹ die RUokströmkammer PB. ■■,.'■

Während des normalen Betriebes, d.h. in der geschlossenen Stellung des Ventils, wird kaltes Einspritzwasser unter einem geringfügig höheren Druck als Pl aus der Verteilerbohrung 37 in den Ventildurchlaß eingespritzt und fließt in die Niederdruckkammer LP ab. Da der Druck in der Bohrung 37 geringfügig höher ist als der normale Druck Pl, fließt eine geringe Menge in die Hochdruckkammer HP. Dieses Einspritzwasser dient folgendem Zweck:

1. Unter normalen Arbeitsbedingungen ermöglicht es das Einströmen von sauberem Wasser in den Ventildurchlaß und setzt so Verunreinigungsprobleiiie auf ein Minimum herab. - .

3 Π ⁽ί B 1 9 / 0 7 U 5 ⁸*ö QHtGm_AL

2. Es ermöglicht das normale Ansammeln von

¹ ι

- sauberem, nicht verunreinigtem Wasser.

J. Es verhindert die Entstehung von Dampf Im ■ . · ■. ,

Durchlaß, wenn das Ventil normal arbeitet.

Die axialen Kräfte, die auf den Ventilring B in dieser Gleichgewichtslage wirken, sind in Fig. 3 dargestellt. Die durchgehenden Linien sind Auflagedruckkräfte, die strichlierten Linien Hubkräfte. Fig. 2, eine Querschnittsdarstellung des Ventils, wird über dem Kräftediagramm gezeigt, um die Beziehungen zwischen den Drückflächen und den entsprechenden Ventilflächen darzustellen. Die mechanische Federkraft ist durch eine entsprechende Druckfläche dargestellt, um die Darstellung der Kräfte im Gleichgewicht zu erleichtern.

Wenn die Flächen unter der strichlierten Linie und den durchgehenden Linien gleich sind, befindet sich das Ventil bei dieser Öffnung im Gleichgewicht. Dieses Gleichgewicht 1st darüberhinaus stabil, da eine Abweichung von dieser Öffnung eine Störung des Gleichgewichtes der Kräfte zur Folge hat, Welche die Tendenz hat, den Ventilring wieder in die Gleichgewichtstellung zurückzubringen. Wenn zum Beispiel die Öffnung, also der Abstand der beiden einander gegenüberstehenden Flächen, vergrößert wird, bewirkt die Einziehung im Stromweg eine Abnahme in der Konkavität der Verteilung der Hubkraft. Die daraus entstehende Verringerung der Hubkraft (Fläche I, Fig. 3) ist größer als die

INSPCCTED

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Abnahme der Auflagedruckkraft (Fläche II - Fläche III)» sodaß eine Netto-Auflagekraft entsteht. Diese Netfco-Auflagekraft entsteht hauptsächlich durch verminderten Druck in der Rückströmkämmer PB, da die Federkraft während dieses Vorganges auf Grund der nur äußerst geringfügigen Lageverändertmgen des Ventilringes B nur geringfügig verstärkt wird. Ähnliche Argumente treffen·auch bei einer Verkleinerung der Durchlaßöffnung zu. Daher ist in dieser Stellung eine geringe, steuerbare Leckmenge möglich. , .

Bei einer Arbeitsweise unter hohem Druck> wenn der Druck.Pl im System einen Wert erreicht, der über dem des Einspritzdruckes liegt, beginnt sich die Flüssigkeit des Systems mit dem Einspritzwasser zu vermischen und aus dem Ventil auszuströmen. Dies führt schließlich dazu, daß die durchschnittliche Temperatur des Mediums beim Auslaß höher wird.als der Siedepunkt der Flüssigkeit. In Abhängigkeit von Temperatur und " ." •Druck der in das Ventil eintretenden Flüssigkeit und von der besonderen Ventilkonstruktion wird das Gleichgewicht mit an der Auslaßöffnung oder an irgendeinem Punkt des" Durchlasses auftretender Verdampfung oder (bei Dampf als eingeschlossener Flüssigkeit) mit Dampf im gesamten Durchlaß hergestellt. Die ·. Druckverteilung, die bei Verdampfung im Durchlaß auftreten würde, ist in Fig..4 schematisch dargestellt. Die in der "Wassereinspritzleltung angeordnete Drosselbohrung begrenzt die Duronflußmenge des Einspritzwassers während dieses Zustandes, Die

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infolge des Verdampfens stark erhöhte Hubkraft wird durch den auf Grund der über die Bohrung D hergestellten Verbindung der Rückströmkammer FB mit dem Durchlaß erhöhten Auflagedruck aufgehoben, wobei ein Teil der oberen Fläche des Ventilringes dem höheren Druck im Durchlaß und in der Rückströmkammer ausgesetzt wird. .

Bei Betrieb unter hohem Druck ist die öffnung des Durchlasses und somit die Überströmmenge eine Funktion des Druckes im System, wenn dieser den Einspritzdruck P übersteigt. Dies ist am einfachsten unter Bezugnahme auf das Diagramm der hydraulischen Kräfte, Flg. 6, zu verstehen. Der Ventilring B wird durch die Federkraft F^ und die hydraulischen Druckkräfte dann im Gleichgewicht gehalten, wenn:

^Psp ^{+ P}1^A1

wobei P₀ der mittlere Druck unter dem Ventilring (Fläche A₀)

und P. und P-, die Drucke sind, die auf die Flächen A. und A wirken bzw. die bestrebt sind, den Ventilring auf seinem Sitz zu halten. Da der Druck auf die Fläche A₁^ den niedrigen Auslaßdruck darstellt, hat er keinen Einfluß auf das Gleichgewicht des Ventilringes.

Die Gleichung (1) kann auch folgendermaßen geschrieben werden: (2) F_ßp - P₂A₂ - (P₁A₁ + P₅A₃) = LF-SF

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wobei LP die gesamte hydraulische Hubkraft und SF die gesamte hydraulische Auflagedruckkraft sind.

Nimmt man nun an, daß der Druck im System durch einen Paktor X vergrößert wird, so vergrößern sich auch die Werte von Pg und ■ P, in ungefähr demselben Verhältnis und die Gleichung (2) kann geschrieben werden $ . _;

(2) XP₂A₂ - X(P₁A₁ + P₃A₅) « X(LP - SP) "

Dies besagt, daß die Differenz zwischen den hydraulischen Hub- und Auflagekräften um. den Paktor X vergrößert wird, wodurch der Ventilring aus dem Gleichgewicht gebracht wird. Polglich wird der Ventilring von seinem Sitz hochgedrückt werden und die Feder zusammendrücken, bis das Gleichgewicht wieder hergestellt wird, wenn die Federkraft einen V/ert von erreicht. ' . ' · . · ·.

xp_ep - p_Bp . kJ oder ■-,.'··.-:

wobei S die Abhebung des Ventilringes und K die Federkonstante darstellen. Dies zeigt, daß die Abhebung des Ventilringes mit der Vergrößerung des Einlaßdruckes zunimmt und eine Funktion der Federkonstanten ist. ' . '■

Eine Ventilkonstruktion ist auch unter Verwendung einer KUhI-schleife anstelle von Einspritzwasser möglich. Wie in Fig. 7

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schematisch gezeigt ist, ist das Ventil 10 mittels einer Flüssigkeitsleitung C, welche Über eine KUhlschleife CL in einem Wärmeaustauscher HX mit Einlaß I und Auslaß 0 verläuft, mit einem Druckbehälter P verbunden. Kaltes Wasser zirkuliert von einer (nicht gezeigten) geeigneten Quelle durch den Wärmeaustauscher. Auf diese Weise wird die durch die Schleife CL strömende Flüssigkeit der Kühlwirkung des Wärmeaustauschers ausgesetzt. Der Behälter P kann ein Druckerzeuger für ein Reaktorenergiesystem oder ein beliebiger Behälter sein, der eine Flüssigkeit in zwei Aggregatzuständen unter Druck enthält.

Der Druckausgleich eines Ventils dieser Art ist in Fig. 5 dargestellt. Die Arbeitsweise des Ventils ist ähnlich der oben . beschriebenen mit der Ausnahme, daß das Ventil auf Änderungen des Eintrittdruckes im Arbeitsbereich anspricht. Wenn der Druck innerhalb des Systems über den Norraalwert ansteigt, so vergrößert sich der Abstand der einander gegenüberstehenden Flächen und die Durchflüßmenge, wie vorher beschrieben wurde. Die Änderungen für geringe Ansteige sind in Fig. 5 durch die schraffierten Flächen dargestellt. Jede Zunahme der Hubkraft wird durch eine Zunahme des Auflagedruckes ausgeglichen. Wie der Druck und damit die Durchflußmenge ansteigen, so steigt auch die Flüssigkeitstemperatur. Da die Menge der Wärmeabfuhr in der Kühlschleife verhältnismäßig konstant ist, führt dies schließlich zum Sieden der Flüssigkeit und ein neues Gleichgewicht wird, wie vorher beschrieben, hergestellt.

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Die hier beschriebene Vorrichtung kann auch als Dichtung verwendet werden, welche ein Lecken selbst dann regeln kann, wenn. die Temperatur der verwendeten Flüssigkeit erheblich ansteigt

und das Ausströmen von Dampf hervorruft. So kann die Vorrich-. tung zur Verbesserung der bei Hauptkühlpumpen verwendeten Dichtungen angewendet werden.

Aus der vorhergehenden Beschreibung geht hervor, daß die Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung und Steuerung von Flüssigkeitsdruck darstellt, welche zahlreiche Vorteile gegenüber früheren Vorrichtungen aufweist. Bei einer Anwendung zur Regelung des Reaktordruckes werden beim Sieden auftretende Probleme und ähnliche Schwierigkeiten ausgeschaltet, da ein ständig . regulierter Strom der Leckflüssigkeit durch die Vorrichtung aufrechterhalten wird. . "" ■ «

Wie in der Tabelle aufgezeigt, kann die Vorrichtung so konstruiert werden," daß sie die Funktionen sowohl eines Überdruck- als auch eines Sicherheitsventiles innerhalb eines geringeren Druckbereiches als er bei früheren Ventilen erforderlich war, übernehmen kann, wodurch sie eine Erhöhung des Arbeitsdruckes des Reaktors ohne Erhöhung des Nenndruckes ermög- ' licht. Auf diese Weise kann die Leistungsfähigkeit eines Reaktors durch Kosteneinsparungen beim Be.trieb einer energieerzeugenderi Anlage erhöht werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann wirtschaftlich hergestellt und eingebaut werden.

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Claims

Patentansprüche

\ 1.JVorrichtung zur Regelung und Steuerung von Flüssigkeitsdruck, bestehend aus einem eine Hochdruck- und eine Niederdruckkammer bildenden Gehäuse und einem innerhalb des Gehäuses beweglich gelagerten ringförmigen Sperrteil, der die Hochdruckkammer von der JNiederdruekkammer trennt, wobei Gehäuse und Sperrteil einander gegenüberstehende Flächen auf-

weisen, die einen zwischen ihnen befindlichen Durchlaß für das überströmen von Leckflüssigkeit einschließen und die Leckflüssigkeit eine Hubkraft auf den Sperrteil ausübt, da die Rückseite des Sperrteiles einer unter Druck stehenden Flüssigkeit ausgesetzt ist, die den Sperrteil gegen die Oberfläche des Gehäuses drückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Sperrteiles mindestens zwei getrennte Bereiche besitzt, von denen der eine in Verbindung mit der Hochdruckkammer steht, während ein anderer eine Rückströmdruckkammer bildet, die in Verbindung mit einem Zwischenbereich des Durchlases steht und einen von den Strömungsbedingungen im Durchlaß abhängigen, variablen, auf den Sperrteil wirkenden .Auflagedruck ausübt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Rückströmdruckkammer und der Zwischenbereich des von den einander gegenüberstehenden Flächen gebildeten Durchlasses

....... ,., . r ORIGINAL INSPECTED

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Über eine eich durch den Sperrteil erstreckende Bohrung mit-. einander in Verbindung stehen. . .

2t Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2', gekennzeichnet durch eine Einrichtung aur Einspritzung von Flüssigkeit in den Durohlaß unter einem über dem normalen Arbeitsdruck in der Hoohdruckkammer liegenden-Druck. . . . >

4. Vorrichtung naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Austrittsöffnung der Einspritzeinrichtung an einem zwischen der HochdruckKante des Durchlasses und der Bohrung liegenden Punkt angeordnet ist.

5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines FlUssigkeitsstromes mit von der Hochdruckkante des Sperrteiles zu einem konzentrischen Ring zwioohen Hochdruckkante, und Niederdruckkante des Sperrteiles abnehmender Stärke die Fläche am Sperrteil, die den Durchlaß begrenzt, eingezogen ausgebildet ist. ·

6. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung der Bohrung zum Durchfluß der Flüssigkeit vom Durchlaß in die RUckströmdruckkammer zwischen dem konzentrischen Ring und der Niederdruckkante des Sperrteiles angeordnet ist. ■ ·. .

7t Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrteil gegenüber dem Gehäuse mit

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OffiGWAL

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Dichtungen abgedichtet ist, die aus sich zwischen dem Sperrteil und einem Gehäuseteil erstreckenden Bälgen bestehen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» gekennzeichnet durch mit dem Sperrteil und dem Gehäuse verbundene Führungsvorrichtungen zur Führung des Sperrteiles und zur Begrenzung seiner Bewegungen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrteil den Ventilteller eines Ventils zur Regelung und Steuerung von Flüssigkeitsdruck und zur Regelung der Menge der von der Hochdruckkammer in die Niederdruckkammer strömenden Leckflüssigkeit darstellt, insbesondere für die Verwendung in einem Behälter, der eine zweiphasige Flüssigkeit unter Druck enthält. . .-,..-

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9/ gekennzeichnet durch Federn, die einen Auflagedruck auf den Sperrteil ausüben. ■

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Einstellung der Federkraft.

ORIGINAL INSPECTED

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