DE3135544A1

DE3135544A1 - Schnellschliessender sicherheits-schieber

Info

Publication number: DE3135544A1
Application number: DE19813135544
Authority: DE
Inventors: Jiri Praha Cejka; Franti&scaron;ek Dipl.-Ing. Dosoudil; Franti&scaron;ek Dipl.-Ing. Praha Jukl; Olderich Dipl.-Ing. Brno Matal; Vladimir Dipl.-Ing. Panuska
Original assignee: Sigma Koncern
Current assignee: Sigma Koncern
Priority date: 1980-10-07
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1982-06-16
Also published as: FR2491577B3; FR2491577A1; CS216114B1; CA1175585A

Description

SIGMA koncern
772 31 Olomouc, CSSR

Schnellschließender Sicherheits-Schieber

Die Erfindung bezieht sich auf einen schnellwirkenden Sicherheits-Schieber mit Umführung des Strömungsmittels, wie flüssiges Natrium im Sekundärkreis eines Schnellen Brüters.

In. durch flüssiges Natrium gekühlten Schnellen Brütern wird Wasserdampf zum Antrieb der Turbine in einem Dampfgenerator erzeugt. Wasser und Dampf werden ■ durch Rohrwände vom flüssigen Natrium getrennt. Falls Risse in den Rohrwänden auftreten, gelangt das Wasser ■ oder der Dampf in Kontakt mit Natrium und reagiert dabei stürmisch. Diese Reaktion wird bei größeren Mengen von einem hohen Druckanstieg begleitet und die Temperaturen steigen auf ca 800 bis 1100 ⁰C. Die Reaktionsprodukte dringen rasch in andere Teile des Dampferzeugers, und in den Natriumkreis ein. Durch bloßes Feststellen des Eindringens von Wasser in das Natrium

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kann natürlich die Gefahr einer Zerstörung des Dampferzeugers nicht beseitigt werden. Die Folgen der Reaktion und ihre weitere Ausbreitung müssen auf alle Fälle zeitlich und räumlich begrenzt werden. Die Mengen beider Reagentien müssen auf die kleinstmögliche Menge herabgesetzt werden, der betreffende Teil des Dampferzeugers muß von Druck entlastet werden und die Reaktionsprodukte sowie das restliche Natrium müssen schnell in' besondere Absche.idebehälter abgeführt werden. Diese Forderungen werden derzeit nur teilweise erfüllt, zum Beispiel derart, daß im betreffenden Teil des Dampferzeugers und in einem Abscheidebehälter Drucksicherungen vorgesehen sind, z. B. brüchige Membranen. In manchen Fällen werden diese Drucksicherungen durch Schließarmaturen in den Hauptrohrleitungen ergänzt, um den Dampferzeuger vom restlichen Kreis abzuschalten'.

Einen verbesserten Havarieschutz ermöglichen schnellwirkende Absperr- und Umleitanordnungen, die den schadhaften Teil des Dampferzeugers vom restlichen Kreis genügend schnell, d. h. innerhalb von einer bis zwei Sekunden abschalten, um ein Ausbreiten der Reaktion zu verhindern. Bei bekannten Ausführungen dieser sogenannten Schnellverschlüsse wird jedoch nur die Sperrfunktion von Ventilen verschiedener Konstruktion verwertet und es bestehen erhebliche Schwierigkeiten bei ihrer Auslegung. Diese Schwie- ' rigke'iten verhindern eine Anwendung für größere Rohrdurchmesser, die zum Abtrennen ganzer Sektionen eines

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Dampferzeugers erforderlich sind.

Bei'anderen bekannten SchnellverSchlüssen wird auch die -Förderung eines schnellen Ableitens des Strömungsmittels ' erfüllt, und zwar durch gleichzeitiges Schließen der Hauptrohrleitung für Natrium und Öffnen der Zweigleitung zum Abscheidebehälter, wodurch eine Druckentlastung des betreffenden Teiles des Dampfgenerators erreicht' wird.

In der CS-Anmeldung PV 5273-76 ist ein Schnellverschluß beschrieben, bei dem an einer gemeinsamen Zugstange, die durch einen Elektromagneten und eine Feder gesteuert wird, ein Schließkegel für den Natriumkreis und ein zylindrisches Messer zum Durchschneiden einer Trennmembrane angeordnet sind, die einen Ableitstutzen zum Abführen der Reaktionsprodukte in Abscheidebehälter freigibt. Auch in diesem Fall ist das Dimensionieren des Verschlusses schwierig, denn beim Durchschneiden· der Membrane muß das zylindrische Messer sowohl den Widerstand der Membrane als auch den Druck im Natrium-, bzw im Dampfkreis überwinden. Außerdem besteht die Gefahr, daß nach gewisser Zeit durch hohe .Betriebstemperaturen die Vorspannung der Feder nachläßt und so eine Verschlechterung oder sogar ein Versagen der Wirkungsweise der Schließanordnung eintritt. · .

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Absperr- und Ableitvorrichtung so zu verbessern, daß bei sehr kurzen Ansprechzeiten die gefährdeten bzw schad-" haften Teile eines Rohr Ie itungs systems sicher abgeschal.-

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tet und gleichzeitig mit einem Druckentlastungssystem verbunden werden, ohne daß nach langen Betriebszeiten Funktionsstörungen auftreten können.

Bei einer Vorrichtung der angegebenen Gattung wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der bewegliche Anschlag kann als Doppelarmhebel ausgeführt werden, der an einem in einer Seitenöffnung des zylindrischen Ansatzes angeordneten Bolzen drehbar gelagert ist, dessen einer Arm in eine an . der Stirnwand eines beweglichen Ankers des elektromagnetischen Servomotors ausgebildeten Ausnehmung eingreift.und dessen zweiter Arm in den Innenraum · des zylindrischen Ansatzes hineinragt und die · Schieberstange gegen Verschiebung sichert.

Ein schalenförmiges Messer kann dicht verschiebbar an der Eintrittsöffnung des Ableitstutzens gelagert werden, dessen Querschnitt dem Querschnitt der Eintrittsöffhung des zylindrischen Ansatzes entspricht.

Die Membrane kann einen steifen Mittelteil besitzen, und ein Gewicht in Form eines Hohlzylinders kann zwischen der Membrane und dem beweglichen Anschlag an der Zugstange, frei verschiebbar gelagert sein, wobei, ein fester Anschlag an der Zugstange die Form einer Scheibe haben kann. ' '

Die Trennwand im Ableitstutzen kann auch als Ventilkegel ausgebildet sein, der dicht verschiebbar in der Eintrittsöffnung des zylindrischen Ansatzes gelagert ist, wobei in der Austrittsöffnung des Ableitstutzens eine Sitzfläche vorgesehen ist.

Der· Verschluß kann die Form eines einseitigen Keiles haben, wobei der Abströmstutzen eine Sitzfläche aufweist.

Der Verschluß kann ferner die Form eines zweiseitigen Keiles haben und der Eintritts- und Austrittsstutzen können Sitze haben, wobei der Sitz an der Seite des Eintrittsstutzens am Umfang mit Öffnungen versehen ist. -

Der höhere Effekt der Erfindung wird durch Ausnützen des Überdruckes im Leitungssystem ggf. zusammen mit dem Eigengewicht der verschiedenen Bauteile des Verschlusses erzielt. Es entfällt die Gefahr von 'Funktionsstörungen der Antriebs- und Betätigungseinrichtungen. Der Steuermechanismus erfüllt lediglich die Funktion eines Auslösens und kann somit leicht dimensioniert werden. Zum Schließen der Vorrichtung genügt ein geringer Anteil der· bisher benötigten Energie, wodurch auch die Systemwächter zum Anzeigen einer Havarie vereinfacht werden. Die Schieberanordnung bewirkt ferner eine wesentliche Verringerung sowohl des hydraulischen Widerstandes als auch der benötigten Schließkraft.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: einen Axialschnitt einer ersten Ausführung, ' '

Fig. 2: einen Axialschnitt eines Details der Vorrichtung nach Fig. 1 mit einer alterhati-, yen Verschlußausführung,

Fig. 3 und 4 sind Details■anderer Ausführungen

des zylindrischen Ansatzes des Umführungsstutzens gemäß Fig'. 1 im Axialschnitt.

• Die dargestellte Vorrichtung enthält ein Gehäuse·1, mit je einem horizontalen gleichachsigen Einström- und Abströmstutzen 2 bzw 3. Diese Stutzen 2, 3 sind an ■ · einen nicht dargestellten Kreis eines Dampferzeugers. angeschlossen. Ein vertikaler Abführstutzen 4 ist mit nicht dargestellten Abseheidebehältern verbunden. Im Gehäuse 1 ist eine Zugstange 5 angeordnet, an deren oberem gabelförmigen Ende ein Verschlußstück des Äbströmstutzens 3 befestigt ist. Das Verschlußstück 6·. im Gehäuse 1 liegt über dem Niveau der Stutzen 2, 3, wobei das gabelförmige Ende der Zugstange 5 sowohl den Verschluß '6 als auch das Durch- . flußprofil zwischen den Stutzen 2, 3. umschließt. Ander Zugstange 5 ist ferner eine Trennwand 7 des Umführstutzens 4 gelagert. Der Abführstutzen 4 weist einen zylindrischen Ansatz 8 auf, in welchem ein' verlängerter Teil der Zugstange 5 aufgenommen ist. Dieser

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Stangenteil ist mit einer Trennwand 7 fest verbunden und weist am Ende einen Anschlag 9 in Form einer Scheibe auf. Der zylindrische Ansatz 8 hat eine Seitenöffnung 10, in welcher ein beweglicher Anschlag 11 mit einem Steuerservomotor 12 angeordnet sind.

Das Verschlußstück hat die Form eines einseitigen Keiles 13, dessen Schrägfläche 1 mit einem Sitz 14 des Abströmstutzens 3 zusammenwirkt. Das Verschlußstück kann auch die Form eines zweiseitigen Keiles 15 haben (Fig. 2). In diesem Fall sind im Einström- und Abströmstutzen 2 bzw 3 Sitze 14 vorgesehen, wobei der dem Einströmstutzen 2 zugeordnete Sitz 14 am Umfang öffnungen 16 aufweist.

Die Trennwand im Abzweigstutzen 4 besteht aus .einer Membrane 17 und einem schalenförmigen Messer 18. Die Membrane 17 ist zwischen dem Abzweigstutzen 4 und dem zylindrischen Ansatz 8 eingefügt, durch eine Dichtungsschweißung abgedichtet und durch einen steifen Mittelteil 20 an der Zugstange 5 befestigt. Das schalenförmige Messer 18 ist dicht verschiebbar in einer Austrxttsöffnung 21 des Abzweigstutzens 4 gelagert, deren Querschnitt dem Querschnitt einer Eintrittsöffnung 22 des zylindrischen Ansatzes 8 entspricht. Wenn der auf die Membrane wirkende Druckunterschied nicht zu ihrem Durchschneiden genügt, ist zwischen dem steifen Mittelteil 20 der Membrane 17 und dem beweglichen Anschlag 11 an der Zugstange 5

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ein Gewicht 23 in Form eines Hohlzylinders frei verschiebbar gelagert. ■

Bei der Ausführung nach Fig. 4 wird die Trenn-' wand 7 durch einen Ventilkegel 24 gebildet, der dicht verschiebbar in der Eintrittsöffnung 22 des zylindrischen Ansatzes 8 gelagert ist, wobei die Austrittsöffnung 21 des Abzweigstμtze.ns 4 eine . Sitzfläche 25 enthält. '.'_'.

Der bewegliche Anschlag 11 wird z. B. durch einen Doppelarmhebel 26. gebildet, der an einem Zapfen 27 in einer Seitenöffnung 10 des zylindrischen Ansatzes 8 drehbar gelagert ist. Der eine Arm 28 des Hebels ■ 26 greift in eine Ausnehmung 29 an der Stirnseite 30 eines beweglichen Ankers 31 des Servomotors 12 ein. Der Servomotor 12 enthält ferner einen.Elektromagneten 32. Der andere Arm 33 des Hebels 26 greift in den Innenraum des zylindrischen Ansatzes 8 ein.

•Falls das Gewicht 23 nicht notwendig ist, greift der bewegliche Anschlag 11 direkt am Anschlag 9 der Zugstange 5 an. . .

Die durch die Membrane 17 mit dem schalenförmigen Messer 18 gebildete Trennwand 7 kann vorteilhaft für Kreise mit hohen Ansprüchen an Dichtheit angewendet werden, z. B. für einen Kreis von flüssigem Natrium. Die durch den Ventilkegel 24 gebildete Trennwand 7 kann vorteilhaft für Kreise mit geringeren Anforderungen an Dichtheit verwendet werden,- ζ„ B. für

Dampf- und Wasserkreise von Dampferzeugern.

Sobald Wasser in das Natrium eindringt, sendet ein nicht dargestelltes Indikationssystem einen elektrischen Impuls zum Elektromagneten 32. Der Anker 31 wird in den Hohlraum des Elektromagneten 32 eingezogen und gibt den Arm 28.des Doppelarmhebels 26 frei. Der He- · bei 26 verdreht sich unter dem Einfluß des Gewichtes 23 und gibt dieses frei. Durch freien Fall ändert sich die potentiale Energie des Gewichtes 23 zu einer kinetischen. Das Gewicht 23 fällt auf den Anschlag 9 und"überträgt seine Energie auf die Zugstange 5, die sich nach unten bewegt, dabei die Membrane 17 durchbiegt und ihr Durchschneiden durch das schalenförmige Messer 18 bewirkt. Nach erfolgtem Durchschneiden der Membrane 17 bewegt sich das Messer 18 in der Eintrittsöffnung 22 des Ansatzes 8 wie ein Kolben in einem Zylinder und es wirkt auf das Messer 18 der Druckunterschied des Arbeitsmediums oberhalb der Membrane 17 und der inerten Atmosphäre unter dieser. Die durch diesen Druckunterschied erzeugte Kraft verursacht eine weitere Bewegung der Zugstange 5 und des mit ihr verbundenen Verschlußstückes 6, der den Abströmstutzen 3 des Gehäuses 1 verschließt. Die Länge der Eintrittsöffnung '22 des Ansatzes 8 wird derart gewählt, daß der wirkende hydraulische Druck dem"

Verschlußstück 6 eine ausreichende Geschwindigkeit erteilt, die ein vollkommenes Schließen des Abströmstutzens 3 gewährleistet. Sobald das Messer 18 die Eintrittsöffnung 22 des Ansatzes 8 verläßt, ist der Weg für das Arbeitsmedium und die Reaktionsprodukte

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in die Abscheidebehälter frei und der Kreis des havarierten Teiles des Dampferzeugers ist von Druck entlastet.

Wenn bei ausreichend großem Druckunterschied das .Gewicht 23 nicht notwendig ist, wird nach Freigabe der Zugstange 5 die Membrane 17 gebogen und vom schalenförmigen Messer 18 durchgeschnitten, und zwar allein durch die Wirkung des Druckunterschiedes . ■

Falls die Trennwand durch einen Kegel. 24 gebildet wird, bewegt sich der Kegel 24 nach Freigabe der· . Zugstange 5 in der Eintrittsöffnung 22 des Ansatzes 8 wie ein Kolben in einem Zylinder und übernimmt so die Funktion eines Antriebsorganes für das Verschlußstück Die Freigabe des Abzweigstutzens 4 geschieht in einem Augenblick, sobald der Kegel 24 die Eintrittsöffnung des Ansatzes 8 verläßt.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

M .^Vorrichtung zum schnellen Sperren und Umschalten von Rohrleitungen insbesondere für flüssiges Natrium, bestehend aus einem Gehäuse mit- einem Einström-, einem Abström- und einem Abzweigstutzen, aus einem an einer Zugstange befestigtem Verschlußstück für den Abströmstutzen und aus einer im Abzweigstutzen angeordneten Trennwand, ■ ·.

dadurch

daß

gekennzeichnet ,

der Abzweigstutzen (4) einen zylindrischen Ansatz (8) aufweist, in welchem ein mit der Trennwand (7) fest verbundener verlängerter Teil der Zugstange (5) angeordnet ist, der am Ende einen Anschlag (9) enthält und daß im zylindrischen Ansatz (8) wenigstens eine Seitenöffnung (10) vorgesehen ist, in der ein beweg- · 1icher. Anschlag (11) mit einem Servomotor (12) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Anschlag (11) einen Doppelarmhebel (26) enthält,, der an einem .in der Seitenöffnung (10) angeordneten Zapfen (27) drehbar gelagert ist, dessen einer Arm (28) in eine Ausnehmung (29) an der Stirnwand (30) eines beweglichen Ankers· (31) des Steuer-

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servomotors (12.) eingreift , welcher durch einen Elektromagneten (32) gebildet wird, und dessen zweiter Arm (33) in den Innenraum des zylindrischen Ansatzes (8) eingreift.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer durch eine Membrane und ein schalenförmiges Messer gebilde- ' ten Trennwand, dadurch gekennzeichnet, daß das schalenförmige Messer (18) dicht verschiebbar in der Austrittsöffnung (21) des' Umführungsstutzens (4) gelagert ist, dessen Querschnitt dem Querschnitt der Eintrittsöffnung (22) des zylindrischen Ansatzes (8)"entspricht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1.bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand eine Membrane (17) mit einem steifen Mittelteil (20) ist, daß ein Gewicht

(23) zwischen der Membrane und dem beweglichen Anschlag

(11) an der Zugstange (5) frei verschiebbar gelagert

ist, und daß der Anschlag (9) der Zugstange (5) die

Form einer Scheibe besitzt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (7) des Abzweigstutzens (4) .einen Ventilkegel (24) aufweist, der dicht verschiebbar in der Eintrittsöffnung"(22) des zylindrischen Ansatzes (8) gelagert ist, und daß in der Austrittsöffnung (21) des Abzweigstutzens (4) eine Sitzfläche (25) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (6) die Form eines einseitigen Keiles besitzt, und daß im Abström-

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stutzen (3) des Gehäuses (D.ein Sitz (14), vorgesehen ist, ' · ■
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ·. gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (6) die Form eines zweiseitigen Keiles (15) besitzt und der Einströmund Abströmstutzen (2 bzw 3) Sitze (14) aufweist, wobei der Sitz (14) an der Seite des Eintrittsstutzens (2) am Umfang mit Umführungsöffnungen (16) versehen ist. ■