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Absperrarmatur mit RUckschlagklappe für
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Rohrleitungssysteme Die Erfindung betrifft eine Absperrarmatur mit
RUckschlagklappe für Rohrleitungssysteme mit Zwangsumlauf, insbesondere für Kernkraftwerke,
der im Anspruch 1 angegebenen Gattung.
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In Kernkraftwerken wird verlangt, daß bei den Strömungskreisen mit
Zwangsumlauf, die im Schadehsfall auch einen natürlichen Umlauf ermöglichen, die
Druckverluste bei verringerter Arbeitsmittelströmung durch die Rückschlagklappe
minimal sind und daß die Armaturen einen natürlichen Umlauf mit einer bestimmten
Rückströmung über die dann geschlossene Rückschlagklappe ermöglichen, also bei einem
bestimmten Gefälledruck auf den Teller der Rückschlagklappe in Richtung der Rückströmung.
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Es ist eine Armatur mit Rückscnlagklappe bekannt, bei welcher der
Teller der Rückschlagklappe in der Ausgangslage nicht in den Sitz angedrückt ist.
Die Dichtungsfläche des Sitzes und des Tellers sind in dieser Ausgangslage parallel
und begrenzen einen den Durchströmungsquerschnitt bildenden Zwischenraum, der einen
Teil der Durchströmungsfläche der geöffneten Rückschlagklappe bildet. Diese Ausgangslage
wird durch einen Anschlag bestimmt. Um ein vollständiges Schließen der Armatur durch
gegenseitigen Kontakt von Dichtungsflächen des Sitzes und des Tellers zu ermöglichen,
ist der Teller mit Hilfe eines Führungsbolzens verschiebbar in einem Hebel gelagert.
Seine axiale Beweglichkeit ist durch die Steifigkeit eines federnden glieds beschränkt,
das um den Fuhrungsbolzen des Tellers angeordnet ist. Bei der Erreichung des Druckwertes
der Rückströmung, der den Sollwert des federnden Glieds überwindet, fährt der Teller
so aus, daß es zum Absperren der Durchströmung kommt. Diese Lösung ist konstruktiv
aufwendig und ist Ursache von Funktionsstörungen der Rückschlagklappe, insbesondere
bei Xnderungen der Temperatur oder anderer Betriebsbedingungen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Absperrarmatur mit selbsttätig
wirkender Rückschlagklappe der angegebenen Art zu schaffen, die bei vereinfachtem
Aufbau eine geringere Störanfälligkeit auch bei sich ändernden Betriebszuständen
im Kernkraftwerk besitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gegenseitige
Lage der Ebene von Dichtungsfläche des Sitzes und der Ebene der zweiten Dichtungsfläche
des Tellers der Rückschlagklappe durch den vertikalen Abstand der senkrechten Mittellinie
bestimmt wird, die durch die Mitte des Aufhängebolzens und durch den Schwerpunkt
der flilckschlagklappe von der oberen Kante der Dichtungsfläche
des
Sitzes und durch den Winkel o durchgeht, der durch die 'iohtungsSlächen in der horizontalen
Ausgangslage der Rückschlagklappe gegeben ist, wobei die freie Durchflußfläche in
dieser Lage des Tellers der Rückschlagklappe 5-80 % der größe der maximalen E)urchflußfläche
entspricht, die durch den inneren Durchmesser des Sitzes beschränkt ist.
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En zweckmäßiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Teller
im Hebel der Rückschlagklappe mittels eines Stützzapfens gelagert ist, der an der
Stelle der Lagerung im Gleitlager mit einem Ansatz mit einer kugeligen Umfangsfläche
versehen ist.
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Schließlich besteht eine Weiterbildung der Erfindung darin, daß der
Hebel einen Anschlag für voll geöffnete Stellung, sowie mindestens eine Drehsicherung
für den Teller aufweist, die aus einem Sicherungsstift am Hebel und aus einem Aufnahmeloch
im Teller besteht.
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Die Armatur mit Rückschlagklappe gemäß der Erfindung kann einfach
und kostengünstig hergestellt werden und, da verschiebbare Elemente fehlen, die
eine Störung der Funktion verursachen könnten, weist sie eine hohe Funktionszuverlässigkeit
und eine lange Lebensdauer, insbesondere auch bei hohen Temperaturen und sich ändernden
Betriebsparametern auf.
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Gegenstand der Erfindung ist somit eine Absperrarmatur, insbesondere
für Rohrleitungssysteme mit Zwangsumlauf in Kernkraftwerken, mit einer Rückschlagklappe.
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Die Erfindung löst das Problem der bestimmten minimalen Durchflußmenge
durch die Rückschlagklappe bei einer Rückströmung, wobei es zum Schließen der Rückschlagklappe
bei einem bestimmten Druckwert der Rückströmung kommt.
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Das Wesen der Erfindung besteht in einer beweglichen Aufhängung des
Tellers der Rückschlagk]appe um einen Zapfen, der über dem Teller der Rückschlagklappe
im Abstand a von der Auflagefläche des Sitzes gelagert ist, wobei die Dichtungsflächen
des Sitzes und des Tellers in der frei hängenden Ausgangslage der Rückschlagklappe
zueinander einen spitzen Winkel bilden, so daß eine freie Durchflußfläche entsprechend
der 5-80 fi Größe der maximalen Durchflußfläche der Rückschlagklappe gegeben ist.
Der Gegenstand der Erfindung ist aus Fig. 1 ersichtlich.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Mittelschnitt durch die Armatur mit Rückschlagklappe
in der horizontalen Ausgangslage; Fig. 2 einen Teilausschnitt der Drehsicherung
des Tellers der Rückschlagklappe.
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Die Sperrarmatur besteht nach Fig. 1 aus einem Gehäuse 1, in dessen
Durchflußachse ein ringförmiger Sitz 2 mit einer Dichtungsfläche 21 gelagert ist.
Oberhalb des Sitzes ist im Gehäuse 1 eine Konsole 3 berestigt, in der an einem Aurhängebolzen
4 ein Schwenkhebel 5 gelagert ist.
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Die Riickschlagklappe weist die horizontale Arbeitsstellung auf.
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Das eigentliche Absperrelement der Rilckschlagklappe ist ein Teller
6 mit einer Dichtungsfläche 61, der mit dem Schwenkhebel 5 durch einen Zapfen 7
verbunden ist.
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Der Zapren 7 ist mit einem Ringbund 9 mit balliger Umfangsfläche in
einer Hülse 8 im Hebel 5 gelagert, und ermöglicht
so eine vollkomene
Auflage der beiden Dichtungsflächen 21 und 61. Die axiale Lage des Tellers 6 ist
durch die Einstellmutter 10 gesichert. Drehbewegungen des Tellers 6 verhindert mindestens
ein Drehsicherungsstift 51, der am Hebel 5 an der gegenüberliegenden Seite eines
Anschlags il angebracht ist und in eine Bohrung 62 im Teller 6 eingreift.
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Die Stellung des Aufhängebolzens 4 bezogen auf die Dichtungsfläche
21 des Sitzes 2 wird durch den waagerechten Abstand ; der vertikalen Mittellinie
t bestimmt, die durch den Schwerpunkt T, der aus dem Teller 6, dem Hebel 5 und anderer
schwenkbarer Teile gebildeten Baugruppe sowie durch die Achse des Aufhängebolzens
4 von der oberen Kante der Dichtungsfläche 21 des Sitzes 2 durchgeht.
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Dieser Abstand ist so gewählt, daß die Dichtungsfläche 61 des Tellers
6 und die Dichtungsfläche 21 des Sitzes 2 in der Ausgangslage einen Winkel p zueinander
bilden, so daß eine Durchflußfläche A geöffnet ist, welche 5-80 % der maximalen
Durchflußfläche B beträgt, die durch die Kreisfläche mit Innendurchmesser D des
Sitzes 2 bestimmt ist.
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Die Durchflußfläche A in der horizontalen Ausgangslage der Rückschlagklappe
gewährleistet niedrige Druckverluste bei beschränkten Durchflußmengen in normaler
Richtung.
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Aus Gründen der Bewegungsdynamik weist der Teller 6 an seiner in Fig.
1 linken Seite eine kegelstumpfförmige Verdickung auf.
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Bei einer Arbeitsmittelströmung in Richtung des Pfeils P wirkt der
Strömungsdruck auf die linke Stirnfläche des Tellers 6 und drückt den Teller 6 zusammen
mit dem Schwenkhebel 5 mit seinem Anschlag 11 gegen eine Begrenzungsfläche 12 im
Gehäuse 1. Bei einer Unterbrechung der Arbeitsmittelströmung sinkt der Teller 6
zusammen mit dem Hebel 5 durch sein Ggengewicht in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage,
in welcher der Schwerpunkt T auf
einer durch die Achse des Aufhängebolzens
4 gehenden Normalen liegt und die Dichtungsflächen 21 und 61 den Winkel p einschließen.
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Durch diese Stellung des Tellers 6 bestimmt der Durchflußquerschnitt
A den Sollwert für Nulldurchfluß bzw. für den freien Kreislauf des Strömungssystems.
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Im Falle einer Rückströmung wirkt denStrömungsdruck auf die hintere
Fläche des Tellers 6 und des Hebels 5 der RUckschlagklappe in Richtung auf den Sitz
2.
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Beim Erreichen eines Druck-Sollwertes der Rückströmung, dem auch der
Abstand der Lagerung des Aurhängebolzens 4 entspricht, kommt es zum Schließen der
Rückschlagklappe durch gegenseitigen Kontakt der Dichtungsflächen 21 und 61.
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Sobald die Druckwirkung durch die Rückströmung und den Gefälledruck
auf den Teller 6 aufhört, erfolgt eine Zurückstellung des Tellers 6 zusammen mit
dem Hebel 5 in die Ausgangslage nach Fig. 1, in welcher der Schwerpunkt T wieder
auf der Normalen t liegt, die durch die Mitte des Aufhängebolzens 4, im Abstand
a von der oberen Kante der Dichtungsfläche 21 verläuft. Dadurch wird die beschränkt
Durchflußfläche A für Nulldurchfluß wieder hergestellt.