DE2552550C2

DE2552550C2 - Freezer seal with safety stuffing box

Info

Publication number: DE2552550C2
Application number: DE2552550A
Authority: DE
Inventors: Heinrich 5206 Neunkirchen-Seelscheid 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: 1983-09-29
Also published as: DE2552550A1; JPS5265323A; FR2332473A1; FR2332473B1; GB1533736A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Durchführung eines längsbeweglichen Stellorgans, beispielsweise einer Ventilspindel, durch die Wandung eines Behälters, der Flüssigmetall, insbesondere Alkafri- und Erdalkalimetalle 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 besondere zur Verwendung -.λ Armaturen, die in mit flüssigem Natrium gekühhen Kernenergieaniagen verwendet werden sollen und wirr im folgenden am Beispiel dieses Verwendungszweckes beschrieben. 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 nachgeschalteten Sicherheitsstopfbuchse, bei der aus Gründen der Temperatur- und Strahlenbeständigkeit sowie 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 Außenluft in diesen Raum zu vermeiden. Eine verbesserte Kombination einer Gefrierdichtung mit einer Sicherheitsstopfbuchse wird in der DE-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 Betriebsund 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 Längsbewegungen 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. The present invention relates to the implementation of a longitudinally movable actuator, for example a valve spindle, through the wall of a container which contains liquid metal, in particular alkali and alkaline earth metals, which are liquid at operating temperature and solid at ambient temperature, in a housing that is attached to the container facing Has a freezer seal on the side and a gland seal on the opposite side. The invention is particularly suitable for use -.λ fittings that are to be used in nuclear power plants kühhen with liquid sodium and are described in the following using the example of this purpose. The leakage of liquid sodium from a damaged seal must be avoided under all circumstances, as it catches fire if it comes into contact with the atmosphere and can also be radioactively contaminated under certain circumstances. It is therefore known to provide the indispensable bushings for actuators with double seals, namely first a freeze seal, in which the shut-off is carried out by the solidifying medium itself, and a downstream safety stuffing box, which is preferred for reasons of temperature and radiation resistance as well as its good sliding properties Mixtures of asbestos and graphite are used as sealing material. The interior of the housing in which the actuator is guided is filled with an inert protective gas, for example argon, also to avoid chemical reactions. This protective gas is kept under a slight overpressure in order to prevent the outside air from penetrating into this room. An improved combination of a freezer seal with a safety stuffing box is described in DE-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 at the stuffing box. Investigations have shown that this is due to the fact that during longitudinal movements of the actuator, particles of sodium adhering to it or the deposits of reaction products of sodium, which cannot be completely avoided despite the presence of protective gas, were brought into the safety stuffing box and destroyed it.

Der DE-AS 10 73 261, in der die Durchführung einer Spindel durch eine doppelte Stopfbuchsendichtung an Armaturen für wassergekühlte Kernreaktoren gezeigt wird, kann der Fachmann die Anregung entnehmen, beide Dichtungen in einem Abstand voneinander anzuordnen, der mindestens ebenso groß ist wie der Hub der Spindel, damit schädliche Partikel nur noch an die äußere Stopfbuchse heran, nicht mehr aber in diese selbst hinein transportiert werden. Doch nehmen durch das Auftreten von Ablagerungen im Gefrierspalt die zur Betätigung des Stellorgans erforderlichen Verstellkräfte nach mehrfacher Betätigung so stark zu, daß die Betätigung der Armatur unzulässig erschwert wird.DE-AS 10 73 261, in which the implementation of a spindle through a double gland seal Fittings for water-cooled nuclear reactors is shown, the expert can take the suggestion, to arrange both seals at a distance from one another which is at least as large as the Stroke of the spindle so that harmful particles only reach the outer stuffing box, but no longer into it be transported into it yourself. However, due to the appearance of deposits in the freezing gap, the Actuation of the actuator required adjustment forces after repeated actuation so strong that the Operation of the valve is made unacceptably 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 nicht nur ein Austreten des Mediums, gegen das abgedichtet wird, mit Sicherheit vermieden, sondern auch eine Möglichkeit geschaffen wird, infolge von Ablagerungen im Spalt der Gefrierdichtung schwergängig gewordene Armaturen ohne Demontage wieder leichtgängig zu machen.The present invention has set itself the task of eliminating the shortcomings mentioned and the known combination of freezer seal and safety gland to improve so that not only one Leakage of the medium against which it is sealed is definitely avoided, but also a possibility is created, as a result of deposits in the gap in the freezer seal, fittings that have become stiff easy to move again without dismantling.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß Gefrierdichtung und Stopfbuchsendichtung in einem Abstand A voneinander angeordnet sind, der dem größtmöglichen Verschiebeweg des Stellorgans mindestens gleich ist und daß der Spalt zwischen Stellorgan und Gehäuse im Bereich der Gefrierdichtung über eine Leitung mit einer Quelle des auf Betriebstemperatur befindlichen Stoffes verbindbar ist Es ist so möglich, durch Spülen mit frischem und verhältnismäßig sauberem Natrium Ablagerungen von dem Stellorgan zu entfernen und auch den Gefriecstreckenspalt selbst von solchen Ablagerungen zu reinigen, ohne daß dazu die Armatur außer Betrieb genommen werden müßte.To solve this problem, it is proposed that the freezer seal and gland seal are arranged at a distance A from one another which is at least equal to the greatest possible displacement of the actuator and that the gap between the actuator and housing in the area of the freezer seal is via a line with a source of the operating temperature It is possible to remove deposits from the actuator by rinsing with fresh and relatively clean sodium and also to clean the freezer gap itself from such deposits without the valve having 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, which 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 zwischen diesem und der Spindel 1 auf einem Teil seiner Länge ein Spalt, in dem das vom Behälter her anstehende Medium zum Erstarren gebracht werden kann, das so eine Gefrierdichtung 5 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.To actuate an actual slide, not shown here, a screw spindle 1, which is attached to its The upper end is provided with a square 2 on which, for example, a handwheel, not shown here, is placed can be. The slide has a flange 3, by means of which it is attached to the container, not shown here, for example a pipeline carrying liquid sodium, is attached. In an outer housing 4 is a inner housing 6, thickened over part of its length, and between this and the spindle 1 along part of its length there is a gap in which the medium from the container solidifies can be brought, which forms a freezer seal 5. This is in the area of the thickened cross-section Housing 6 is provided with outer cooling fins 7. In addition, the housing 6 includes a space 8 through which a first conduit 12 can supply liquid sodium from the container and through a second Line 13 is a protective gas which is inert towards the sodium, for example argon. At the top of it the spindle 1 is guided in a stuffing box 9, which is directly connected to the housing 6 and with a seal made of asbestos and graphite 10 is provided.

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 Gefrierdichtung 5 und dem unteren Ende der Dichtung 10 beträgt A, und der mögliche Verschiebeweg der Spindel 1, d. h. ihr Hub ist auf höchstens dieses Maß begrenzt. Wenn die vorher ganz eingefahrene Spindel 1 beim Herausdrehen aus der Gefrierdichtung 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 Reaktions-In addition, a further sealing gas connection 11 is provided in the stuffing box 9, by means of which it can be ensured that no liquid sodium can reach the sensitive seal 10 when the freezer seal is thawed. The distance between the upper end of the freezer seal 5 and the lower end of the seal 10 is A, and the possible displacement path of the spindle 1, ie its stroke, is limited to this amount at most. If the previously completely retracted spindle 1 shows impurities as well as solidified sodium or oxide deposits when it is unscrewed from the freezer seal, then these cannot reach the seal 10 and damage it. The formation of such oxides or other reaction

produkte 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 in der Gefrierdichtung 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.products of sodium are prevented in the seal itself by removing all exposed parts of the spindle 1 are kept constantly under the inert protective gas in space 8. Such deposits can can be removed again by long rinsing with hot liquid metal, including such via line 12 in the room 8 is led. The liquid metal located in the freezer seal 5 can also be thawed and are washed back into the container through this gap. It can be such a cleansing of the Fitting done without this having to be taken apart, which is because of the first A protective gas atmosphere to be produced around the valve would be very cumbersome.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Implementation of a movable actuator through the wall of a container which contains liquid metals, in particular alkali and alkaline earth metals, which are liquid at operating temperature and solid at ambient temperature, in a housing that has a freeze seal on the side facing the container and a gland seal on the opposite side characterized in that freezer seal (5) and gland seal (10) are arranged at a distance A from one another which is at least equal to the greatest possible displacement of the actuator (1) and the gap between actuator (1) and housing (6) in the area the freezer seal (5) can be connected via a line (12) to a source of the substance at operating temperature

2020th