-
Eine Druckbehälteröffnung gasdicht verschließender
-
Stopfen mit einer durch den Stopfen geführten Antriebswelle und mit
einer gasdichten Wellendurchführung Die Erfindung betrifft einen eine Druckbehälteröffnung
gasdicht verschließenden Stopfen, unterhalb von welchem in der Druckbehälteröffnung
ein drehbares Funktionsteil und oberhalb von welchem eine Antriebsvorrichtung für
das Funktionsteil vorgesehen sind, mit einer in einer Bohrung durch den Stopfen
geführten Antriebswelle und mit einer mittels eines Flansches auf den Stopfen aufgesetzten
gasdichten Wellendurchführung.
-
Derartige Stopfen werden insbesondere in der Kernreaktortechnik benötigt,
um beispielweise Durchdringungen in einem Spannbetondruckbehälter, in denen Teile
der Beschickungsanlage oder andere drehbare Komponenten installiert sind, gasdicht
und druckfest zu verschließen. Für Hochtemperaturreaktoren mit kugelförmigen Brennelementen
sind Beschickungsanlagen bekannt, die für die Zugabe, Entnahme, Verteilung und Dosierung
der Brennelemente durch Antriebsvorrichtungen bewegbare Funktionsteile enthalten.
Die Funktionsteile weisen Bohrungen für den Kugeldurchtritt auf und sind in einen
Abschirmblock oder eine Abschirmplatte eingesetzt, während sich die zugehörigen
Antriebsvorrichtungen außerhalb des abgeschirmten Raumes befinden. Derartige Beschickungsanlagen
sind in dem GM 6 753 677, der AS 15 89 532 und der OS 23 57 426 dargestellt.
-
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, drehbare Funktionsteile wie Weichen
oder dgl. innerhalb einer oeffnung des Druckbehälters zu installieren und die hoffnung,
die mit einem Panzerrohr ausgekleidet sein kann, mit einem Stopfen gasdicht und
druckfest zu verschließen. Die Antriebsvorrichtungen sind auch hier außerhalb des
Druckbehälters angeordnet, um sie für Wartungszwecke zugänglich zu machen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den eingangs beschriebenen
Stopfen so auszubilden, daß ohne Absenkung des Druckes in dem Druckbehälter der
Ausbau der Wellendurchführung für Wartungs- und Reparaturarbeiten vorgenommen werden
kann.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stopfen mit den folgenden Merkmalen:
a) die Antriebswelle besteht in an sich bekannter Weise aus zwei drehfest, aber
lösbar miteinander verbundenen Teilen; b) um den unteren Wellenteil ist innerhalb
der Bohrung im Stopfen eine an sich bekannte Stillstandsdichtung angeordnet, die
durch ein Betätigungswerkzeug in Dichtstellung und Federkraft in Entlastungsstellung
gebracht werden kann; c) die Stillstandsdichtung umfaßt mehrere auf den unteren
Wellenteil aufgesetzte und mit Dichtungen bestückte ringförmige Dichtungshalter,
eine über dem obersten Dichtungshalter befindliche ringförmige Druckplatte sowie
eine auf der Druckplatte kippbar gelagerte Scheibe, wobei in Entlastungsstellung
der Stillstandsdichtung zwischen den Dichtungshaltern wie auch zwischen dem obersten
Dichtungshalter und der Druckplatte ein axiales Spiel vorhanden ist;
d)
das Betätigungswerkzeug ist durch die Wellendurchführung sowie durch die Bohrung
im Stopfen geführt und steht ständig im Eingriff mit einer Druckschraube, durch
welche für die Dichtstellung der Stillstandsdichtung über die kippbar gelagerte
Scheibe die Dichtungshalter und die Druckplatte zusammenpreßbar und die Dichtungen
gegen den unteren Wellenteil andrückbar sind.
-
Soll die Wellendurchführung, die ein verschleißanfälliges Bauteil
darstellt, ausgetauscht werden, so wird zunächst die Antriebsvorrichtung ausgebaut,
wodurch der Zugang zu der Wellendurchführung frei wird. Darauf wird mittels des
Betätigungswerkzeuges über die Druckschraube Druck auf die kippbare Scheibe ausgeübt,
die nach unten kippt und dadurch ihrerseits auf die Druckplatte drückt. Das axiale
Spiel zwischen letzterer und den Dichtungshaltern geht verloren, und die Dichtungen
werden gegen den unteren Wellenteil gepreßt. Nachdem somit die Stillstandsdichtung
in Dichtstellung gebracht worden ist, kann der obere Teil der Antriebswelle von
dem unteren Teil gelöst und mit der Wellendurchführung zusammen ausgebaut werden.
-
Zum Lösen der Stillstandsdichtung wird die Druckschraube mittels des
Betatigungswerkzeugs wieder nach oben bewegt, und die kippbare Scheibe kehrt in
ihre Ausgangslage zurück. Das Abrücken der Dichtungshalter voneinander sowie der
Druckplatte von dem obersten Dichtungshalter geschieht durch Federkraft.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprtchen
sowie der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit
den schematischen Zeichnungen zu entnehmen.
-
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Figur 1 einen Stopfen
im Längsschnitt mit Wellendurchführung, Stillstandsdichtung und einer Mehrfachweiche
als Funktionsteil, Figur 2 einen Längsschnitt durch die Stillstandsdichtung in Dichtstellung,
Figur 3 einen Längsschnitt durch die Stillstandsdichtung in Entlastungsstellung,
Figur 4 das Betätigungswerkzeug im Längsschnitt, Figur 5 ein Detail der Stillstandsdichtung
im verkleinerten Maßstab.
-
Die Figur 1 läßt einen Stopfen erkennen, der eine Öffnung 2 in der
Decke eines Spannbetondruckbehälters 3 verschließt. In der Öffnung 2 ist ein Panzerrohr
4 installiert, in dem als drehbares Funktionsteil eine Mehrfachweiche 5 für kugelförmige
Brennelemente eines in dem Druckbehälter 3 untergebrachten Kernreaktors angeordnet
ist. An der Kontaktstelle zwischen Panzerrohr 4 und Stopfen 1 sind zwei ringförmige
Dichtungen 6 vorgesehen. Der Stopfen 1 weist eine Kugellaufbohrung 7 auf. Unterhalb
des Stopfens 1 befindet sich ein drehbares Weichenteil 8 in Form eines abgeknickten,
mit seinem oberen Ende an die Kugellaufbohrung 7 anschließenden Rohres. Das untere
Ende dieses Rohres kann durch Drehen wahlweise in Verbindung gebracht werden mit
einem von mehreren Beschickungsrohren 9, die durch das Panzerrohr 4 geführt sind.
-
Das Weichenteil 8 ist in einem mit Abschirmmaterial 10 ausgefüllten
Gehäuse 11 angeordnet, das an seinem oberen Umfang einen Zahnkranz 12 aufweist.
Dieser steht in Eingriff mit einem Zahnrad 13, das über eine durch den Stopfen 1
verlegte Welle 14 und über einSchrittschaltgetriebe 15 von einem Elektromotor 15
angetrieben
wird. Die Welle 14 besteht aus einem unteren Wellenteil
20 und einem oberen Wellenteil 19, die drehfest, aber lösbar miteinander verbunden
sind; sie ist innerhalb des Stopfens 1 in einer Bohrung 21 verlegt. Zwischen dem
Schrittschaltgetriebe 15 und dem Stopfen 1 ist eine gasdichte Wellendurchführung
17 vorgesehen, die mit einem Flansch 18 auf dem Stopfen 1 befestigt ist.
-
Die Antriebsteile sind, da außerhalb des Spannbetondruckbehälters
3 angeordnet, leicht wartbar. Um die verschleißanfallige Wellendurchführung 17 bei
unter Druck stehendem Kernreaktor warten bzw. ausbauen zu können, ist innerhalb
des Stopfens 1 um den Wellenteil 20 eine Stillstandsdichtung 22 installiert, die
vor Ausbau der Wellendurchführung 17 in Dichtstellung gebracht wird, wie anhand
der Figuren 2, 3 und 4 näher erläutert wird.
-
An dem Zwischenraum zwischen den beiden Dichtungen 6 ist ein Leckagekontrollsystem
23 angeschlossen, mit dem auch die Wirksameit der Stillstandsdichtung 22 überwacht
wird. Die kugelförmigen Brennelemente werden der Mehrfachweiche 5 durch eine Pufferstrecke
24 zugeführt; zwischen das Ende dieser Pufferstrecke und den Stopfen 1 ist noch
eine Absperrarmatur 25 geschaltet.
-
In den Figuren 2 und 3 ist die Stillstandsdichtung 22 detailliert
dargestellt. Sie ist innerhalb der Bohrung 21 des Stopfens 1 um den unteren Wellenteil
20 angeordnet. Unterhalb der Kupplungsstelle für die beiden Wellenteile 19, 20 befindet
sich in der Bohrung 21 eine ortsfest angebrachte ringförmige Stützscheibe 26, die
eine axiale Gewindebohrung 27 aufweist. Unterhalb der Stützscheibe 26 ist eine Scheibe
28 kippbar gelagert, wie später noch beschrieben wird. An diese schließen sich nach
unten eine ringförmige Druckplatte 29, ein erster ringförmiger Dichtungshalter 30,
eine Zwischenscheibe 31 gleichen Durchmessers und
ein zweiter ringförmiger
Dichtungshalter 32 an. Letzterer liegt in Dichtstellung (Figur 2) auf einem Absatz
33 in der Bohrung 21 auf, und die Teile 29, 30, 31, 32 sind fest aneinandergedrückt.
-
In Entlastungsstellung der Stillstandsdichtung 22 ist zwischen dem
Dichtungshalter 32 und dem Absatz 33 sowie zwischen den Teilen 29, 30, 31, 32 ein
axiales Spiel vorhanden (Figur 3).
-
Die beiden Dichtungshalter 30, 32 weisen an den Innenkanten ihrer
oberen und unteren Stirnfläche je eine ringförmige Aussparung 34 und auf ihrem äußeren
Umfang je eine ringförmige Nut 35 auf. In den beiden Nuten 35 befindet sich je ein
Dichtring 36, wobei Nuten und Dichtringe so bemessen sind, daß die Dichtringe 36
ständig an die Wandung der Bohrung 21 angepreßt werden.
-
In den ringförmigen Aussparungen 34 der Dichtungshalter 30, 32 sind
ringförmige Weichdichtungen 37 angeordnet, deren Querschnitt in Entlastungsstellung
der Stillstandsdichtung 22 größer ist als die axiale Tiefe der Aussparungen 34;
dies ist möglich aufgrund des axialen Spiels zwischen den Teilen 29, 30, 31, 32.
Der Innendurchmesser der Weichdichtungen 37 ist größer als der Durchmesser des unteren
Wellenteils 20, so daß die Weichdichtungen 37 - wie die Figur 3 zeigt - in Entlastungsstellung
die Welle nicht berühren. Wird auf die Druckplatte 29 Druck ausgeübt, so geht das
axiale Spiel zwischen den Teilen 29, 30, 31, 32 verloren, und die Weichdichtungen
37 werden gegen den unteren Wellenteil 20 gepreßt. Bei diesem Zustand der Stillstandsdichtung
22, der in der Figur 2 dargestellt ist, kann die Wellendurchführung 17 auch bei
unter vollem Druck stehenden Kernreaktor ausgebaut werden.
-
Soll die Stillstandsdichtung 22 wieder gelöst werden, so wird der
Druck auf die Druckplatte 29 wieder weggenommen. Damit die Teile 29, 30, 31, 32
wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehren
und somit die Weichdichtungen
37 die Welle wieder freigeben, ist in jedem Dichtungshalter 30, 32 eine Anzahl von
Schraubenfedern 38 angeordnet (in der Figur 2 nur angedeutet). Diese befinden sich
jeweils in einer axialen Sackbohrung 39, wobei die Sackbohrungen 39 sowohl in der
oberen als auch in der unteren Stirnfläche der Dichtungshalter 30, 32 vorgesehen
sind. Die Schraubenfedern 39 stützen sichmtwrdcran dem Absatz 33, der Zwischenscheibe
31 oder der Druckscheibe 29 ab.
-
Der Druck auf die Druckplatte 29 wird mit Hilfe der kippbaren Scheibe
28 erzeugt, die von der Druckplatte 29 wie auch von der über ihr befindlichen Stützscheibe
26 so beabstandet ist, daß sie die erforderliche Kippbewegung ausführen kann. Im
Ruhestand, d.h. bei gelöster Stillstandsdichtung, nimmt die Scheibe 28 eine horizontale
Lage ein. Sie stützt sich auf der Druckplatte 29 über zwei Kugeln 40 ab, die diametral
zueinander in zwei Nuten 41 angeordnet sind, welche sich an der Unterseite der Scheibe
28 befinden. Die Nuten 41 sind so ausgebildet, daß sie eine halbe Kugel aufnehmen
konnen. Die Verbindungslinie zwischen den beiden Kugeln 40 stellt die Kippachse
42 für die Scheibe 28 dar.
-
Dieser Sachverhalt ist in der Figur 5 gezeigt, die die Ansicht der
Scheibe 28 von unten in verkleinertem Maßstab wiedergibt.
-
An der Oberseite der Scheibe 28 sind ebenfalls zweidiametral angeordnete
Nuten 43 vorgesehen, die zu den Nuten 41 um 900 versetzt sind. Auch in die Nuten
43, die etwas tiefer gearbeitet sind als die Nuten 41, ist je eine Kugel 44 eingelegt.
Die Innen-und Außenkanten der Scheibe 28 sind so weit abgerundet, daß die Kippbewegung
nicht behindert wird.
-
Wie bereits erwähnt, ist in der fest in der Bohrung 21 angebrachten
Stützscheibe 26 eine axiale Gewindebohrung 27 vorgesehen; letztere ist so angeordnet,
daß sie mit einer der Kugeln 44 fluchtet. In der Gewindebohrung 27 befindet sich
eine Druckschraube
45, deren unterer, nicht mit Gewinde versehener
Teil als Stempel 46 ausgebildet ist. Wird die Druckschraube 45 aus der Gewindebohrung
27 heraus nach unten bewegt, so drückt sie mit dem Stempel 46 auf die eine Kugel
44 und bringt damit die Scheibe 28 zum Kippen, die ihrerseits auf die Druckplatte
29 Druck ausübt und - wie bereits beschrieben - die Stillstandsdichtung 22 in Dichtstellung
bringt.
-
Der Kopf 47 der Druckschraube 45 weist in seiner Stirnfläche eine
Sechskant-Aussparung 48 auf, in welche das als Sechskant 50 ausgebildete Ende eines
Betätigungswerkzeuges 49 eingreift.
-
Das Betätigungswerkzeug 49, das innerhalb der sFellendurchfAhrung
17 sowie in deren Flansch 18 und der Bohrung 21 angeordnet ist, besteht aus dem
genannten Sechskant 50, einem mit Gewinde versehenen Teil 51, an den sich ein Kopf
52 anschließt, und einem Teil 53 ohne Gewinde. Dies läßt sich der Figur 4 entnehmen.
-
Der Gewindeteil 51 ist axial bewegbar in einem Gewindestück 54 geführt,
das Teil der Wellendurchführung 17 ist. Für den Gewindeteil 51 ist das gleiche Gewinde
vorgesehen wie für die Druckschraube 45, so daß bei jeder Drehbewegung des Betätigungswerkzeuges
49 nach unten auch die Druckschraube 45 gedreht wird, da die Sechskant-Aussparung
48 und der Sechskant 50 ständig im Eingriff sind. Der Kopf 52 des Betätigungswerkzeuges
49 wie auch das Gewindestück 54 befinden sich in einer in der Wellendurchführung
17 vorgesehenen Aussparung 55, wobei sielum Fehlbedienungen zu vermeiden, nur nach
Abbau des Elektromotors 16 und des Schrittschaltgetriebes 15 zugänglich sind.
-
Der Teil 53 des Betätigungswerkzeuges 49, der kein Gewinde aufweist,
ist innerhalb des Flansches 18 in einer mit zwei ringförmigen Dichtungen 57 versehenen
Bohrung 56 geführt. Zur Überwachung der Dichtigkeit dieser Durchführung ist an den
Zwischenraum
zwischen den beiden Dichtungen 57 eine Leckageüberwachungsleitung
58 angeschlossen. Wie die Figuren 2, 3 und 4 erkennen lassen, ist der Flansch 18
gegen den Stopfen 1 ebenfalls mittels zweier ringförmiger Dichtungen 59 abgedichtet.
Auch der Zwischenraum zwischen diesen beiden Dichtungen wird auf Leckage überwacht,
zu welchem Zweck eine Leckageleitung 60 vorgesehen ist.
-
Die Leitungen 58 und 60 sind vorteilhafterweise an das gleiche System
angeschlossen.
-
Die Wirksamkeit der Stillstandsdichtung 22 wird ebenfalls auf Leckage
kontrolliert; eine Überprüfung ist hier allerdings nur vor dem Abbau der Wellendurchführung
17 erforderlich. Das Lekkageüberwachungssystem umfaßt zwei ringförmige Leckagesammelräume
61, die an dem äußeren und dem inneren Umfang der Zwischenscheibe 31 vorgesehen
sind, sowie eine Anschlußleitung 62.
-
Diese kann, wie in der Figur 1 angedeutet, an das Leckagekontrollsystem
23 zur Überwachung der Dichtigkeit des Stopfens 1 angeschlossen sein. Der innere
und der äußere ringförmige Leckagesammelraum 61 sind durch mehrere Leitungen 63
verbunden.