DE2446044C3 - Steuerbares Ventil in einer Kernreaktoranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein steuerbares Ventil nach dem Hauptpatent 24 30 724.

Die Ausbildung gemäß dem Hauptpatent ergibt den Vorteil, daß keine unerwünscht großen Ausströmraten mit Folgeschäden vorkommen können, wenn das Schnellschlußventil bei seinem Arbeiten als Sicherheitsventil einen Auslaß für den Dampf freigibt und der Strömungswiderstand wegen Bruchs der Frischdampfleitung viel niedriger als bei Normalbetrieb der Anlage ist.

Aufgabe der Erfindung, ist es, einen Antrieb für steuerbare Ventile nach dem Hauptpatent zu schaffen, der von Hilfsenefgien möglichst unabhängig ist. Dies gelingt erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannte Ausbildung, Es ergibt sich eine einfache Betätigung mit Hilfe der beiden Kolben, von denen der eine für den maximalen Hub des Ventils sorgt, während der andere die Öffnung für einen Durchlaßteilquerschnitt bewirkt. Außerdem ist diese Bauweise mechanisch günstig und besonders raumsparend, wie später anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung noch näher erläutert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbei-

spiel beschrieben. Dabei ist der Übersichtlichkeit halber nur das für die Erfindung wesentliche Ventil mit seinem Antrieb gezeichnet, das im Rahmen des Dampferzeugungssystems eines Druckwasserreaktors entsprechend dem Ventil 8 nach dem Hauptpatent eingesetzt werden kann.

Das Ventil 1 besitzt ein Gehäuse 6 mit einem Ventilteller 2, dessen Schaft 3 in einer Stopfbuchse 4 dicht geführt ist. Die Stopfbuchse 4 ist mit einer Absaugleitung 5 versehen, damit eine Überwachung der Dichtigkeit möglich ist

Dem Ventilteller 2 ist ein Ventilsitz 8 zugeordnet, de^en Durchmesser von zum Beispiel 600 mm so weit mit dem Querschnitt einer mit dem Ventil absperrbaren Frischdampfleitung 10 übereinstimmt, daß das Ventil 1 keinen nennenswerten Strömungsverlust verursacht. Dies ist wichtig, weil die von einem Dampferzeuger kommende Frischdampfleitung 10 mit dem hinter dem Ventil 1 liegenden Leitungsteil 11 zu einer Turbine außerhalb der nicht gezeichneten Sicherheitshülle führt.

Der Betriebsdruck des Dampfsystems beträgt zum Beispiel 70 bar. Der Schaft 3 des Ventiltellers 2 ist über eine Kolbenstange 15 mit einem Kolben 16 verbunden, der in einem Zylinder 17 gleiten kann. An dem dem Kolben 16 zugekehrten Ende der Kolbenstange 15 ist eine Verdickung 18 als Anschlag vorgesehen.

Konzentrisch zur Kolbenstange 15 sitzt eine hohle Kolbenstange 20, mit der ein Ringkolben 21 verbunden ist. Der Ringkolben umgibt die Kolbenstange 15. Sein Kolbenhub ist durch einen Anschlag 22 im Inneren des Zylinders 17 auf etwa '/5 der Zylindclänge begrenzt.

Auf der dem Dampferzeuger zugekehrten Seite des Ventils 1 ist an der Frischdampfleitung 10 eine Steuerleitung 25 angeschlossen. Von dieser führt ein druckabhängig steuerbares 2-3-Wegeventil 26 an die Unterseite des Zylinders 17, so daß über den Einlaß 27 die Unterseite dt Ringkolbens 21 beaufschlagt werden kann. Dies erfolgt bei Dampfdrücken von mehr als 80 bar, während das Ventil 26 im Bereich von 0 bis 80 bar den Einlaß 27 mit einer Abblaseleitung 24 verbindet. Die Steuerleitung 25 ist ferner über ein gleich oder ähnlich aufgebautes 2-3-Wegeventil 28 mit der Oberseite des Zylinders 17 verbunden. Der Einlaß 29 und damit die Oberseite des Kolbens 16 wird deshalb bei Drücken von 0 bis 88 bar mit Dampf beaufschlagt, während bei Drücken von mehr als 88 bar eine Verbindung mit einer Abblaseleitung 30 geschaffen wird. Zwischen den Kolben 16 und 21 ist das Innere des Zylinders 17 über eine Leitung 31 entlüftet.

An der Oberseite des Zylinders 17 ist, wie gestrichelt angedeutet ist, ein weiterer Einlaß 32 angeordnet, der über ein motorbetätigtes Absperrventil 33 in einer Steuerleitung 34 mit einer nicht gezeichneten Druckluftquelle in Verbindung steht. Der Druck der Druckluftquelle kann zum Beispiel 6 bar betragen, da mit der

Druckluft lediglich die Schließstellung für den Fall bezweckt wird, daß die Leitung 10 drucklos ist.

Der Schaft 3 des Ventiltellers 2 ist am Übergang zur Kolbenstange 15 mit einem Konus 40 versehen, dem

durch eine Feder 41 vorgespannte Klinken 42 zugeordnet sind. Damit ist folgende Wirkungsweise des Ventils möglich:

Im Normalbetrieb ist das Ventil 1 so geöffnet wie in Fig. 1 gezeigt ist. Sein Durchlaßquerschnitt entspricht dem der Frischdampfleitung 10. Die Ventile 26 und 28 sind geschlossen. In der Leitung 10 herrscht der normale Betriebsdruck von 70 bar.

Bei Schaden am Dampfsyste.n, insbesondere einem Leck am Leitungsteil 11, werden die Ventile 26 und 28 angesteuert, so daß sie druckabhängig arbeiten können. Da der Druck zu diesem Zeitpunkt wegen des Lecks weniger als 70 bar beträgt, wird der Kolben 16 beaufschlagt Er schließt das Ventil 1, wie in Fig.2 gezeigt ist Die Schließstellung wird von einer an der Kolbenstange 15 angebrachten Nadel 45 auf einer Skala 46 angezeigt Soiite der Innendpjck in der Leitung 10 nach dem Schließen des Ventils steigen, so wird bei einem Druck von 80 bar der Ringkolben 21 über den Einlaß 27 beaufschlagt Er fährt bis zum Anschlag 22, weil die von ihm und vom Schaft 3 in Öffnungsrichtung ausgeübte Kraft größer ist als die Schließkraft des Kolbens 16. Das Ventil 1 wird dadurch oiit einem Querschnitt von 15% des Nennquerschnittes geöffnet, wie in F i g. 3 gezeigt ist

Wenn der Druck in der Leitung 10 trotz der öffnung weiter steigt, weil zum Beispiel der Strömungswiderstand insgesamt noch zu groß ist, so wird bei einem Druck von 88 bar das Ventil 28 umgesteuert und dadurch der Kolben 16 völlig druckentlastet Deshalb kann die auf den Schaft 3 wirkende Kraft das Ventil weiter öffnen. Hierbei verhindern die Klinken 52 ein öffnen über mehr als 30%. Die Stellung mit einem Durchlaßteilquerschnitt von 30% ist in der Fig.4 gezeichnet.

Durch die beschriebene druckabhängige Steuerung, die ohne Hilfsenergie auskommt, wird also das Absperren der Frischdampfieitung und das druckabhängige öffnen so gesteuert daß ein unerwünscht kräftiges Ausströmen aus dem Dampferzeuger verhindert wird, das Sekundärschäden verursachen könnte.

Die in Fig.2 gezeigte vollständige Schließstellung des Ventils kann mit aus der Leitung 34 stammender Preßluft die auf den Kolben 18 wirkt auch dann sicher eingehalten werden, wenn der Dampfdruck praktisch auf Null abgesunken ist Mit Hilfe der Preßluft kann das Ventil 1 zugehalten werden, ohne daß dazu besondere mechanische Glieder erforderlich sind, die die vorbeschriebene druckabhängige Steuerung beeinträchtigen.

Zum Öffnen auf den vollen Durchlaß querschnitt, das für den Normalbetrieb erforderlich ist werden die Klinken 42 gelöst Das Ventil kann dann wieder in die in F i g. 1 gezeichnete Lage gelangen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Steuerbares Ventil in einer aus einer Sicherheitshülle herausführenden Frischdampfleitung einer Kernreaktoranlage, das einen der Frischdampfleitung entsprechenden maximalen Durchlaßquerschnitt aufweist, mit einem Ventilteller und einem Antrieb, der das Ventil bei Vorliegen eines Lecks in der Frischdampfleitung schließt, jedoch bei Anliegen eines höheren Druckes vor dem Ventil als dem Betriebsdruck der Frischdampfleitung entspricht, das Ventil bis zu höchstens dem halben maximalen Durchlaßquerschnitt öffnet, nach Patent 24 30 724, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb zwei in einem gemeinsamen Zylinder (17) angeordnete Kolben (16, 21) aufweist, die durch gesteuerte Zufuhr von Dampf aus dem vor dem Ventil (1) liegenden Teil der Frischdampfleitung (10) in den Zylinder (17) zu betätigen sind, und daß der eine, das Schließen des Ventils bewirkende Kolben (16) mit dew. Ventilteller (2) über eine Kolbenstange

(15) fest verbunden ist, welche an dem dem Kolben zugewandten Ende eine Verdickung (18) als Anschlag aufweist und der andere, das öffnen des Ventils bis zu höchstens dem halben maximalen Durchlaßquerschnitt bewirkende Kolben ein Ringkolben (21) ist, der die Kolbenstange (15) konzentrisch umgibt und beim Öffnungshub an die Verdickung (18) anschlägt und so das Ventil öffnet.

2. Steuerbares Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des einen Kolbens

(16) größer Ms die Fläche des Ringkolbens (21) aber kleinet als die Summe dieser Fläche und der Querschniusfläche des Schaftes (3) des Ventiltellers (2) ist.

3. Steuerbares Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem durch den Ringkolben (21) geöffneten Durchlaßquerschnitt ein größerer Durchlaßquerschnitl durch lösbare Klinken (42) auf höchstens den halben maximalen Durchlaßquerschnitt begrenzt ist. die am Schaft (3) des Ventiltellers (2) angreifen.

4. Steuerbares Ventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) zum vollständigen Schließen des Ventils (1) bei druckloser Frischdampfleitung mit Druckluft beaufschlagbar ist.