DE2552550A1

DE2552550A1 - FREEZE SEAL WITH SAFETY PLUG

Info

Publication number: DE2552550A1
Application number: DE19752552550
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hiltgen
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1975-11-22
Filing date: 1975-11-22
Publication date: 1977-05-26
Also published as: DE2552550C2; GB1533736A; JPS5265323A; FR2332473A1; FR2332473B1

Description

20.11.197511/20/1975

We/DiWe / Tue

24-314.924-314.9

INTERATOMINTERATOM

Internationale Atomreaktorbau GmbH 506 BensbergInternational nuclear reactor construction GmbH 506 Bensberg

Gefrierdichtung mit SicherheitsstopfbuchseFreezer seal with safety stuffing box

Die vorliegende Erfindung betrifft die Durchführung eines längsbeweglichen Stellorgans, beispielsweise einer Ventilspindel, durch die Wandung eines Behälters, der Stoffe enthält, die bei Betriebstemperatur flüssig und bei Umgebungstemperatur fest sind, in einem Gehäuse, das an der dem Behälter zugekehrten Seite eine Gefrierdichtung und an der entgegengesetzten Seite eine Stopfbuchsendichtung aufweist. Die Erfindung eignet sich besonders zur Verwendung in Armaturen, die in mit flüssigem Natrium gekühlten Kernenergieanlagen verwendet werden sollen und wird im folgenden am Beispiel dieses Verwendungszweckes beschrieben. Verwendungsmöglichkeiten bieten sich jedoch auch in anderen Anlagen, die organische Stoffe, wie z.B. Terphenyl enthalten, die ebenfalls bei Raumtemperatur erstarren und bei denen aus Sicherheitsgründen erhöhte Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Dichtungen gestellt werden müssen. Das Austreten von flüssigem Natrium aus einer schadhaften Dichtung muß unter allen Umständen vermieden werden, da es bei Kontakt mit der Atmosphäre in Brand gerät und unter Umständen auch radioaktiv verseucht sein kann. Es ist daher bekannt, die unumgänglichen Durchführungen für Stellorgane ,mit Doppeldichtungen zu versehen, und zwar zunächst einer Gefrierdichtung, in der die Absperrung durch das erstarrende Medium selbst erfolgt und einer nachgesehalteten Sicherheitsstopfbuchse, bei der aus Gründen der Temperatur- und Strahlenbeständigkeit so-The present invention relates to the implementation of a longitudinally movable actuator, for example a valve spindle, through the wall of a container that contains substances that are liquid at operating temperature and at ambient temperature are fixed, in a housing that has a freezer seal on the side facing the container and has a gland seal on the opposite side. The invention is particularly useful for use in fittings that are to be used in nuclear power plants cooled with liquid sodium and is shown below using the example of this purpose described. However, it can also be used in other systems that use organic substances such as Contain terphenyl, which also solidify at room temperature and where increased for safety reasons Requirements must be placed on the reliability of the seals. The leakage of liquid sodium A defective seal must be avoided at all costs, as it will occur on contact with the atmosphere catches fire and may also be contaminated with radioactivity. It is therefore known the inevitable Feedthroughs for actuators to be provided with double seals, initially a freezer seal in which the shut-off is carried out by the solidifying medium itself and a downstream safety stuffing box in which for reasons of temperature and radiation resistance,

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wie wegen ihrer guten Gleiteigenschaften vorzugsweise
Mischungen von Asbest und Graphit als Dichtungsmaterial Verwendung finden. Der Innenraum des Gehäuses, in dem
das Stellorgan geführt ist wird dabei, ebenfalls zur
Vermeidung chemischer Reaktionen, mit einem inerten
Schutzgas, beispielsweise Argon gefüllt. Dieses Schutzgas wird dabei unter einem leichten Überdruck gehalten, um ein Eindringen der AußenIuft in diesen. Raum zu vermeiden. Eine verbesserte Kombination einer Gefrierdichtung mit einer Sicherheitsstopfbuchse wird in der DT-AS 17 75 434 beschrieben, bei der das die Spindel oder dergleichen umgebende Gehäuse unmittelbar vor der Sicherheitsstopfbuchse einen stark verdickten Kopf mit großer Wärmekapazität besitzt, wodurch bewirkt wird, daß sich der Erstarrungspunkt des Mediums in der Gefrierdichtung auch bei stark schwankenden Betriebs- und Umweltbedingungen innerhalb eines verhältnismäßig kleinen Längenbereiches des Gehäuses befindet. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß auch derartige Durchführungen bei Versagen der Gefrierdichtung an.der Stopfbuchse lecken können. Untersuchungen haben ergeben, daß dies darauf zurückzuführen ist, daß bei Längsbewegungeη des Stellorgans daran haftende Partikel von Natrium oder der trotz Schutzgasvorlage nicht ganz zu vermeidenden Ablagerungen von Reaktionsprodukten des Natriums in die Sicherheitsstopfbuchse gebracht wurden und diese zerstörten. Auch nahmen die zur Betätigung des Stellorgans erforderlichen Verstellkräfte nach mehrfacher Betätigung so stark zu, daß die Betätigung der Armatur unzulässig erschwert war.as preferred because of their good sliding properties
Mixtures of asbestos and graphite are used as sealing material. The interior of the case in which
the actuator is guided is also to
Avoid chemical reactions with an inert
Protective gas, for example argon, filled. This protective gas is kept under a slight overpressure to prevent the outside air from penetrating into it. Avoid space. An improved combination of a freezer seal with a safety stuffing box is described in DT-AS 17 75 434, in which the housing surrounding the spindle or the like has a heavily thickened head with a large heat capacity immediately in front of the safety stuffing box, which causes the freezing point of the Medium in the freezer seal is located within a relatively small length range of the housing even in the case of strongly fluctuating operating and environmental conditions. Experience has shown, however, that such bushings can leak if the freezer seal fails. Investigations have shown that this is due to the fact that when the actuator is longitudinally moved, particles of sodium adhering to it or the deposits of sodium reaction products, which cannot be completely avoided in spite of the presence of protective gas, were brought into the safety stuffing box and destroyed. The adjustment forces required to actuate the actuator increased so much after repeated actuation that actuation of the valve was inadmissibly difficult.

Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die genannten Mängel zu beseitigen und die bekannte Kombination von Gefrierdichtung und Sicherheitsstopfbuchse so zu verbessern, daß ein Austreten des Mediums, .gegen das abgedichtet wird mit Sicherheit vermieden und eine Möglichkeit geschaffen wird, infolge von Ablagerungen im Spalt der Gefrierdichtung schwergängig gewordene/Armaturen ohneThe present invention has set itself the task of eliminating the deficiencies mentioned and the known combination of freezer seal and safety stuffing box to improve so that a leakage of the medium. Against the sealed is avoided with certainty and a possibility is created due to deposits in the gap of the freezer seal which has become stiff / fittings without

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Demontage wieder leichtgängig zu machen.To make disassembly easy again.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Gefrierdichtung und die Stopfbuchsendichtung in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der dem größtmöglichen Verschiebeweg des Stellorgans mindestens gleich, vorzugsweise jedoch größer ist. üiese Anordnung, die zunächst mit Rücksicht auf Raumbedarf, Material- und Fertigungskosten unwirtschaftlich erscheint, hat erhebliche Vorteile gegenüber der bekannten Ausführung. Wird das Stellorgan aus der Gefrierstopfdichtung herausbewegt, sie können die daran haftenden, nunmehr erstarrenden Natriumpartikel nur noch bis an die Sicherheitsstopfbuchse heran, nicht mehr aber in diese selbst hinein transportiert werden.To solve this problem it is proposed that the freezer seal and the gland seal in one Are arranged at a distance from each other that is at least equal to the greatest possible displacement of the actuator, however, it is preferably larger. ü this arrangement, which initially takes into account space requirements, material and Manufacturing costs appear uneconomical, has significant advantages over the known design. If the actuator is moved out of the freezer plug seal, you can remove the stuck to it, which is now solidifying Sodium particles only up to the safety stuffing box can no longer be transported into it itself.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird für Behälter mit Stoffen, die mit der Atmosphäre reagieren und die ein mit einem gegenüber diesen Stoffen inerten Medium gefülltes Gehäuseteil aufweisen vorgeschlagen, daß dieser Gehäuseteil den Abstand zwischen Gefrierdichtung und Stopfbuchsendichtung überbrückt. So wird sichergestellt, daß die mit Natrium benetzten Teile des Stellorgans in jedem Falle der Einwirkung der Atmosphäre entzogen sind und daß sich auf dem Stellorgan selbst keine nur schwer wieder zu entfernenden Ablagerungen aus Reaktionsprodukten des Natriums bilden. ,In a further embodiment of the invention is for containers with substances that react with the atmosphere and the one have proposed that this housing part be filled with a medium which is inert to these substances bridges the gap between the freezer seal and the stuffing box seal. This ensures that the parts of the actuator wetted with sodium are in each case withdrawn from the action of the atmosphere and that there are no deposits from reaction products that are difficult to remove on the actuator itself of sodium. ,

-In spezieller Ausführung dieses Erfindungsgedankens umschließt dieser Gehäuseteil einen Raum, der einen Anschluß für die Zufuhr des in dem Behälter enthaltenen Stoffes bei Betriebstemperatur aufweist. Es ist so möglich, durch Spülen mit frischem und verhältnismäßig sauberem Natrium Ablagerungen von dem Stellorgan zu· entfernen und auch den Gefrierstreckenspalt selbst von solchen Ablagerungen zu reinigen, ohne daß dazu die Armatur-In a special embodiment this concept of the invention encloses this housing part has a space containing a connection for the supply of the contained in the container Having substance at operating temperature. It is so possible by rinsing with fresh and relatively clean To remove sodium deposits from the actuator and also the freezer gap itself from such Clean deposits without using the valve

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außer Betrieb genommen werden müßte.would have to be taken out of service.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt diese einen Längsschnitt durch das Oberteil eines Keilplattenschiebers. A possible embodiment of the invention is shown in the drawing, this shows a Longitudinal section through the upper part of a wedge plate gate valve.

Zur Betätigung eines hier nicht gezeigten eigentlichen Schiebers dient eine Schraubspindel 1, die an ihrem oberen Ende mit einem Vierkant 2 versehen ist, auf dem beispielsweise ein hier nicht gezeigtes Handrad gesetzt werden kann. Der Schieber weist einen Flansch 3 auf, mittels dessen er an dem hier nicht gezeigten Behälter, beispielsweise einer flüssiges Natrium führenden Rohrleitung, befestigt ist. In einem äußeren Gehäuse 4 ist ein inneres, auf einem Teil seiner Länge verdicktes Gehäuse 6 angeordnet, und zwischem diesem und der Spindel 1 auf einem Teil seiner Länge ein Spalt 5, in dem das vom Behälter her anstehende Medium zum Erstarren gebracht werden kann, das so eine Gefrierdichtung bildet. In dem Bereiche verdickten Querschnittes ist das Gehäuse 6 mit äußeren Kühlrippen 7 versehen. Darüber hinaus umfaßt das Gehäuse 6 einen Raum 8, dem durch eine erste Leitung 12 flüssiges Natrium aus dem Behälter zugeführt werden kann und durch eine zweite 'Leitung 13 ein gegenüber dem Natrium inertes Schutzgas, beispielsweise Argon. An ihrem oberen Ende wird die Spindel 1 in einer Stopfbuchse 9 geführt, die sich .unmittelbar an das Gehäuse 6 anschließt und mit einer Dichtung aus Asbest und Graphit 10 versehen ist. Darüber hinaus ist in der Stopfbuchse 9 ein weiterer Sperrgasanschluß 11 vorgesehen, durch den bewirkt werden kann, daß bei aufgetauter Gefrierdichtung kein flüssiges Natrium an die empfindliche Dichtung 10 gelangen kann. Der Abstand zwischen dem oberen Ende der Gefrierstrecke 5 und dem unteren Ende der Dichtung 10 beträgt A, und der mögliche Verschiebeweg der Spindel 1, d.h. ihr Hub ist auf höchstens diesesTo operate an actual one, not shown here Slider is a screw 1, which is provided at its upper end with a square 2, on the for example, a handwheel, not shown here, can be set. The slide has a flange 3, by means of which he is attached to the container, not shown here, for example a pipeline carrying liquid sodium, is attached. In an outer housing 4 is an inner housing that is thickened over part of its length 6 arranged, and between this and the spindle 1 on part of its length a gap 5 in which the medium pending from the container can be made to solidify, thus forming a freeze seal. In the area of the thickened cross section, the housing 6 is provided with external cooling fins 7. About that In addition, the housing 6 comprises a space 8, which through a first line 12 liquid sodium from the container can be supplied and through a second line 13 a protective gas inert to the sodium, for example argon. At its upper end, the spindle 1 is guided in a stuffing box 9, which .immediately adjoins the housing 6 and is provided with a seal made of asbestos and graphite 10. About that In addition, a further sealing gas connection 11 is provided in the stuffing box 9, through which it can be effected that when the freezer seal is thawed, no liquid sodium can reach the sensitive seal 10. The distance between the upper end of the freezing section 5 and the lower end of the seal 10 is A, and the possible displacement of spindle 1, i.e. its stroke is at most this

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Maß begrenzt. Wenn die vorher ganz eingefahrene Spindel 1 beim Herausdrehen aus dem Gefrierspalt 5 Verunreinigungen aufweist, sowie erstarrtes Natrium oder Oxydablagerungen, so können diese doch nicht bis zur Dichtung 10 gelangen und diese beschädigen. Dabei wird die Bildung solcher Oxyde oder anderer Reaktionsprodukte des Natriums in der Dichtung selbst dadurch unterbunden, daß alle freiliegenden Teile der Spindel 1 im Raum 8 ständig unter dem inerten Schutzgas gehalten werden. Derartige Ablagerungen können durch längeres Spülen mit heißem Flüssigmetall wieder entfernt werden, wozu solches über die Leitung 12 in den Raum 8 geführt wird. Dabei kann auch das im Gefrierspalt 5 befindliche Flüssigmetall aufgetaut werden und durch diesen Spalt zurück in den Behälter geschwemmt werden. Es kann so eine Reinigung der Armatur erfolgen, ohne daß diese dazu auseinander genommen werden müßte, was wegen der dazu erst herzustellenden Schutzgasatmosphäre um die Armatur sehr umständlich wäre.Measure limited. When the previously fully retracted spindle 1 shows 5 impurities when unscrewing from the freezer gap, as well as solidified sodium or oxide deposits, so they cannot reach the seal 10 and damage it. Thereby the education such oxides or other reaction products of sodium in the seal itself are prevented by that all exposed parts of the spindle 1 in space 8 are constantly kept under the inert protective gas. Such deposits can be removed again by long rinsing with hot liquid metal, for which purpose such is passed through the line 12 into the room 8. The liquid metal located in the freezing gap 5 can also be used thawed and washed back into the container through this gap. It can be one of those The fitting can be cleaned without having to take it apart, which is because of the first A protective gas atmosphere to be produced around the valve would be very cumbersome.

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Claims

November 20, 1975 We / Tue 24.314.9

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PROTECTION APPROACH

.. Implementation of a longitudinally movable actuator through the wall of a container, which contains substances that are liquid at operating temperature and solid at ambient temperature, in a housing that has a freezer seal on the side facing the container and a gland seal on the opposite side,
characterized,

that freezer seal (5) and gland seal (10) are arranged at a distance A from each other, the is at least equal to the greatest possible displacement of the actuator (1).

2. Implementation according to claim 1 for containers with substances that react with the atmosphere and the one with a have a housing part filled with a medium that is inert to these substances,

characterized,

that this housing part (6) bridges the distance A between the freezer seal (5) and the gland seal (10).

3. Implementation according to claim 2,
characterized,

that this housing part (6) encloses a space (8) which has a connection (12) for the supply of the in the container (3) contains substance at operating temperature.

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