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Ventilanordnung
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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für die Einspeisung von
Kühlmittel in zwei Stränge eines Kernreaktors, die bei einem Bruch eines der beiden
Stränge diesen absperrt, während der andere Strang geöffnet ist, mit einem Ventilsitz
für jeden Strang und einem gemeinsamen Ventilteller, der über einen Kolben in Abhängigkeit
vom Druck in den Strängen betätigt wird.
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Bei der aus der deutschen Patentschrift 20 63 674 bekannten Ventilanordnung
der oben genannten Art geht es um die Sicherheitseinspeisung bei einem Druckwasserreaktor.
Der Ventilteller sitzt dabei entweder auf dem einen oder dem anderen der Jeweils
einem Strang zugeordneten Ventilteller auf. Der zum Umschalten erforderliche Differenzdruck
wird mit Hilfe von stark drosselnden Blenden aufgebracht, da er ziemlich hoch sein
muß, wenn das Ventil sicher schalten soll. Außerdem ist eine den Ventilteller überbrückende
Ausgleichsleitung vorgesehen, die im Störungsfall zu Leckagen führt. Die Ausgleichsleitung
kann ferner ein unerwünschtes Umschalten bei Druckstößen verursachen, die etwa durch
Kondensationsschläge zustande kommen.
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Die Erfindung sucht dagegen eine Ausbildung der Ventilanordnung, bei
der keine Leckagen und störende Umschaltungen möglich sind und im Normalbetrieb
die der Ventilanordnung zugeführte Kühimittelmenge zu gleichen Teilen in die beiden
Stränge gelangt, so daß erst beim Bruch eines der beiden Stränge eine automatische
Absperrung erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß der Ventilteller von zwei
gegeneinander wirkenden Federn bei gleichem Druck in den beiden Strängen in einer
Mittelstellung zwischen den Ventilsitzen gehalten wird.
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Die von den Federn bestimmte Haltekraft in der Mittelstellung kann
durch die Wahl der Federvorspannung in weiten Grenzen variiert werden. Deshalb ist
es möglich, daß die Absperrung vom Druck sehr feinfühlig abhängig gemacht wird.
Die Federn können dem Einzelfall angepaßt oder auch einstellbar ausgebildet werden.
Bei gegebenen Strömungsverhältnissen bedeutet das, daß geringe Strömungsunterschiede
erfaßt und zur Steuerung des Ventils verwendet werden können. Damit ist sichergestellt,
daß die Umschaltung erst ab einer bestimmten Durchsatzdifferenz, dann aber mit großer
Sicherheit, erfolgt. Die Federn dämpfen zugleich in vorteilhafter Weise den Schließvorgang.
Sie öffnen das Ventil, wenn ein Druckausgleich vorhanden ist.
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Die Federn können vorteilhaft am Kolben angreifen, so daß im Inneren
der eigentlichen Armatur nur der Ventilteller zu bewegen ist. Die Federn stehen
dann zum Beispiel für Prüf- und Wartungsarbeiten zur Verfügung.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Ventilteller zwei
mit Spiel miteinander gekoppelte Teile, die Jeweils einem Ventilsitz zugeordnet
sind und einen unter der Wirkung einer Feder stehenden Kolben aufweisen.
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Die Kopplung sorgt dafür, daß mindestens einer der beiden Stränge
für die Einspeisung des Kühlmittels zur Verfügung steht. Andererseits ist es möglich,
Jeweils einen Durchlaß auch willkürlich zu schließen. Dabei kann die Öffnungsstellung
durch einen Anschlag bestimmt werden, an der die beiden Teile des Ventiltellers
anliegen.
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Dies ergibt eine symmetrische Bauweise mit übersichtlichen Strömungsverhältnissen.
Der Anschlag kann auch durch eine Begrenzung des Kolbenweges ersetzt werden.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der beiliegenden
Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele beschrieben.
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In Fig. 1 ist in einem Schnitt schematisch vereinfacht eine Ventilanordnung
1 dargestellt, die eine durch einen Pfeil 2 angedeutete Sicherheitseinspeiseleitung
eines Druckwasserreaktors mit zwei nicht weiter dargestellten Strängen des Druckwasserreaktors
verbindet. Es kann sich um den heißen und kalten Strang des Primärkühlkreises handeln,
die in Richtung der Pfeile 3 und 4 von einem Druckspeicher und/oder einer Hochdruckpumpe
versorgt werden.
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Den Strängen sind im Inneren des Ventilgehäuses 5 zwei Ventilsitze
6 und 7 zugeordnet, die mit einem Ventilteller 8 verschlossen werden können.
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Der Ventilteller 8 ist über eine Betätigungsstange 9 mit einem Kolben
10 verbunden, der in einem Zylinder 11 gleitet. Der Zylinder 11 ist auf der dem
Ventilteller abgekehrten Seite des Kolbens über eine Leitung 12 mit dem dem Pfeil
4 zugeordneten Auslaß 13 verbunden und zwar hinter einer Blende 14. Der dem Ventilteller
8 zugekehrte Teil des Zylinders 11 ist über eine Leitung 15 mit dem dem Pfeil 3
zugeordneten Auslaß 16 wiederum hinter einer Blende 17 verbunden.
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Auf den Kolben 10 wirken zwei Druckfedern 18 und 19, die vorzugsweise
gleich ausgebildet sind. Die Federn halten den Kolben und damit den Ventilteller
8 in der
in der Fig. 1 dargestellten Mittellage, solange der Druck
in den Auslässen 13 und 16 gleich ist. Ändert sich jedoch dieser Druck wegen eines
Lecks in einem über die Ventilanordnung 1 beschickten Strang, so verschiebt sich
der Kolben 10 entgegen der Wirkung der Federn, so daß der defekte Strang abgesperrt
wird.
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Ist zum Beispiel der Druck im Auslaß 13 geringer als im Auslaß 16,
weil ein Leck vorliegt, so wird der Kolben 10 nach oben verschoben, bis der Ventilteller
8 auf den Ventilsitz 6 trifft. In dieser Lage wird der Ventilteller durch die Druckdifferenz
selbsttätig festgehalten, so daß die gewünschte automatische Absperrung im Störungsfall
gegeben ist. Zuvor ergibt sich jedoch eine gleichmäßige Aufteilung der mit dem Pfeil
2 angedeuteten Strömung auf die beiden Stränge, solange die Ausbildung des Ventilinneren
symmetrisch ist. Evtl.
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kann man Korrekturen durch die Bemessung der Blenden 14 und 17 vornehmen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 umfaßt der Ventilteller 8'
zwei Teile 20 und 21, die über eine Koppelstange 22 mit Spiel verbunden und den
Ventilsitzen 6', 7' zugeordnet sind. Der Teil 20 ist über die Kolbenstange 24 mit
einem Kolben 25 verbunden, der durch eine Feder 26 in die Öffnungsstellung gedrückt
wird.
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Der Teil 21 ist über eine Kolbenstange 28 mit einem Kolben 29 verbunden,
der über eine Feder 30 in die Öffnungsstellung gedrückt wird. Dadurch ergibt sich
eine vollständig symmetrische Ausbildung. Dies gilt auch für die den Kolben 25 und
29 zugeordneten Zylinder 32 und 33, die auf der dem Ventilteller 8' abgekehrten
Seite über Leitungen 35 und 36 jeweils mit dem "eigenen" Auslaß 37 und 38 verbunden
sind, während der dem Ven-
tilteller 8' zugekehrte Teil der Zylinder
32, 33 über Leitungen 39 und 40 mit dem jeweils anderen Auslaß verbunden ist.
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Die Federn 26 und 30 sind gleich ausgebildet. Sie drücken die Teile
20, 21 des Ventiltellers 8'in der Öffnungsstellung, d.h. bei gleichem Druck in den
Auslässen 37 und 38,gegen einen Anschlag 42. Die mit dem Pfeil 2 angedeutete zuströmende
Kühlmittelmenge verteilt sich gleichmäßig auf die Auslässe 37 und 38.
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Ergibt sich jedoch in einem der Stränge ein Leck, so führt der hinter
den Blenden 43 und 44 entstehende Differenzdruck zu einer Verschiebung eines der
beiden Kolben 25 oder 29. Der defekte Strang wird abgesperrt, während der andere
Strang geöffnet bleibt, so daß die gesamte Kühlmittelmenge in den gesunden Strang
eingespeist wird.
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Durch die Kopplung 22 der beiden Teile 20 und 21 wird dafür gesorgt,
daß die beiden Auslässe nicht gleichzeitig abgesperrt werden können, obwohl die
Teile 20 und 21 zum Beispiel zu Prüfzwecken auch willkürlich betätigt werden können,
um die Funktionstüchtigkeit der Ventilanordnung 1 nachzuweisen. Die lose Kopplung
der Teile 20, 21 ermöglicht ferner ein Öffnen des geschlossenen Ventils durch einen
nicht dargestellten äußeren Stellantrieb.
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Die bei den Ausführungsbeispielen vorgesehenen Blenden 14, 17, 43
und 44 haben einen großen Durchlaßquerschnitt, so daß die normale Strömung praktisch
nicht beeinträchtigt wird. Sie können wegen der geringen, bei der Erfindung zum
Schalten notwendigen Drosselwirkung auch ganz entfallen, wenn der normale Strömungswiderstand
im Ventil ausreicht.
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4 Patentansprüche 2 Figuren