EP2596269A1 - Multi-way valve for the safe operation of a working medium circuit of a system - Google Patents

Multi-way valve for the safe operation of a working medium circuit of a system

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Publication number
EP2596269A1
EP2596269A1 EP11767644.5A EP11767644A EP2596269A1 EP 2596269 A1 EP2596269 A1 EP 2596269A1 EP 11767644 A EP11767644 A EP 11767644A EP 2596269 A1 EP2596269 A1 EP 2596269A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
input
way valve
output
operating state
energy
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11767644.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nikolay Kolev
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2596269A1 publication Critical patent/EP2596269A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
    • F16K11/072—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members
    • F16K11/076—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0446—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces
    • F16K17/046—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces the valve being of the gate valve type or the sliding valve type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0473—Multiple-way safety valves

Definitions

  • Multiway valve for the safe operation of a working fluid circuit of a system
  • the invention relates to a multi-way valve for the safe operation of a working fluid circuit according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is therefore to provide a multi-way valve for a working fluid circuit that meets such safety requirements.
  • the multi-way valve for the safe operation of a working fluid circuit having the features of claim 1.
  • the multi-way valve according to the invention comprises an input, a first and second output and a switching device, wherein at the input a pressurized gas volume is ready and the first output with ei ⁇ nem hot strand of the working fluid circuit and the second output with a cold strand of the working fluid circuit is connectable and wherein the switching device is designed so that in a normal operating state of the a ⁇ gear is locked and in a non-operational state of the input is opened and the ready ⁇ at the entrance standing gas volume is available either on the first or second output, each according to which of the outputs at a lower pressure compared to the other output.
  • the multi-way valve according to the invention which is connected with an output to the hot leg and with the other output connected to the cold leg, now allows a decisivte ⁇ Hendes volume of gas is introduced from the multi-way valve in the strand which a leak and thus a local pressure drop having.
  • Once the pressure of the waiting Gasvo ⁇ lumens greater than the pressure in the leakage strand is multi-way valve according to the invention is switched on, so that gas can flow from the gas volume in this strand.
  • the working medium is displaced in this leaking strand and, moreover, also flows out via the leak.
  • the resulting significant reduction of ⁇ flowing mass flow density of the working medium leads to a significantly lower loss of working fluid.
  • gas according to the invention from the gas volume on the can flow into the working medium cycle More ⁇ way valve the pressure in the gas volume must have a previously defined value. Depending on the application or purpose of the system and the safety requirements to be met, this pressure of the gas volume must be selected accordingly. It is essential that a locally occurring pressure drop in one of the strands is recognized immediately and as soon as this pressure drop in this strand compared to the pressure - which still corresponds to the operating pressure due to the inertia of the working fluid a certain time after the leakage - reaches a certain predefined pressure difference , the multi-way valve reacts so that gas flows into this leak-prone strand.
  • the multi-way valve according to the invention a switching device which is movable in dependence on the pressure difference between its outputs, from a rest position in the operational state, into a deflected position in the non ⁇ regular operation mode.
  • biasing means are provided, which hold the switching device safely and stably in its rest position and whose forces the predefined value for the allowable pressure difference in the regular operating state is set.
  • a particularly simple and thus advantageous embodiment of the multi-way valve results when the switching device is rotatably mounted and arranged so that a Dre ⁇ hung necessary space in the multi-way valve in two separate subregions, which are each assigned to one of the outputs ⁇ divided becomes. The abut against the outputs ⁇ the pressures are therefore also in these two sub-areas and thus act directly on the rotatable Umschaltvorrich ⁇ tion.
  • the biasing means of resilient material which offset from a pivot point of the switching means and starting from the two gegen ⁇ overlying subspaces so act on this, that the switching means is held in the rest position in the rest position and thus the first or the first and second entrance closes.
  • locking means - may be provided which keep the switching device in the deflected position of the non-regular operating state - insbeson ⁇ particular electromagnetically releasable.
  • the ready for solving the task according to the invention energy generating device a system, in addition to an energy source, an energy sink, a Häschnik ⁇ run with a hot strand of the energy source to the energy sink and a cold strand of the energy sink to the energy source, the above-described multi-way valve, the sun is arranged, that the first output is connected to the hot strand and the second output to the cold strand.
  • the multi-way valve is provided to operate the power generating device in a regular operating state for power generation and in a non-regular operating condition in which a coolant loss in the primary circuit must be manageable ,
  • the invention thus finds use wherever the highest safety requirements for the operation of a plant, be it plants for energy production - such as steam power plants, gas and steam power plants or nuclear engineering Power plants, or plants for process automation must be considered.
  • FIG. 3 shows schematically another embodiment of the multi-way valve with two inputs.
  • a multi-way valve V with an input El and a first output AI and a second output A2.
  • the multi-way valve V can be connected to a working medium circuit.
  • Such a work center circle ⁇ run is reflected in a variety of process automation systems and power generation, in which a working medium, circuiate ⁇ ren in an at least substantially closed circuit between an energy or process source and an energy or process sink for energy transport needs.
  • the parts of this cycle are sketched fragmentary, which are essential for the description of the invention.
  • This switching device U is designed and arranged in the valve V, that on the one hand in a first operating state - which usually corresponds to the regular operating state - the input El of the valve V is closed.
  • the switching ⁇ device allows in the non-regular operating condition of the system, that is in the operating mode deviating from the normal operating condition that the input El is open and at this standby gas volume G either to the first output AI or to the second output A2 of the valve V. to be led.
  • At which of the outputs AI or A2 the gas volume G ready at the input E is available depends on which of these outputs, compared to the other one, a lower pressure prevails.
  • ⁇ by the working fluid is also displaced by the leakage and thus prevents further leakage and thus a further loss of working fluid.
  • the system can thus continue to operate in this non-regular operating state, at least for a certain period of time. Is this the case, for example, in a power generation plant? Fault, remains for a certain time to safely shut down the system or take further action.
  • the primary circuit includes, for example, the Druckwasserreaktorbe ⁇ container, a steam generator, and the hot and cold strand.
  • the water heated in the reactor vessel is passed to the steam generator.
  • the cooled water in the steam generator is then passed back through a pump as cooling water in the cold strand back into the pressurized water reactor vessel, so that a closed coolant circuit ⁇ running arises.
  • the pressurized gas G flows through the valve V in the strand with the leak, it expands abruptly, so that the refrigerant is displaced at this point and thus a further mass loss of coolant through the leak is significantly reduced.
  • the coolant is thus available in such an accident for a län ⁇ Geren period in the primary circuit.
  • the switching device U is designed so that it has a space in the multi-way valve in which the switching device U can move, divided into two subregions Tl and T2. As shown here, this can be achieved by a bar-like design of the switching device U, which is also stored asymmetrically.
  • the first subspace Tl that is, a first subvolume
  • the state shown in FIG 2 of the multi-way valve relates to the regula ⁇ ren operating state of the system, in which the input of the multi-way valve El is closed by the switching device U itself.
  • the movable switching device U is in a rest position, which can be strengthened by additional measures, such as the biased and counteracting spring elements Dl and D2 shown here.
  • additional measures such as the biased and counteracting spring elements Dl and D2 shown here.
  • the switching device U thus moves in the direction of the side surface S2 of the partial area T2 and releases there ⁇ with the previously locked input El free.
  • Pressurized gas from the gas volume G can now flow from the inlet El via the partial area T1 to the exit AI and from there into the hot section.
  • Additional locking elements Rl and R2 are here the fixation and thus the stable storage of Umschaltevorraum U in such a deflected position.
  • These locking elements Rl and R2 can, as indicated in FIG 2, for example, electromagnetically again entrie ⁇ gel.
  • the switching device for a later normal operating mode can be reset again in its rest position for this normal operation of the system.
  • the switching device U will react accordingly, and due to the lower pressure in the partial region T2 and the geometry of the bearing will move counterclockwise in the direction of the side face S1, so that the gas G can flow from the inlet El to the outlet A2 and thus into the cold stream.
  • the function of the multi-way valve according to the invention is thus exclusively passively switchable over the pressure difference at the outputs AI and A2 of, for example, predefined 5-6 bar, and thus without further external measures. Additional measures not shown here, such as a pressure valve in the inlet between Gasvo ⁇ lumen G and input El, can be provided without affecting the previously described function of the multi-way valve according to the invention.
  • FIG 3 shows another from inventive guiding shape of the valve V according to the invention, in which other complementary measure ⁇ measures are provided.
  • the multiway valve shown here in addition to the first input El still has a second input E2.
  • This input E2 can be an additionally prepared working fluid volume W for non-regular operation to be provided.
  • the four-way valve V shown here allows the simultaneous introduction of gas from a gas volume G via input El into a leaking strand and the introduction of additional working fluid W via the input E2 in the other, non-leaking strand of the working fluid circuit.
  • the introduction of the additional working means W can be done actively by additional pumps (not shown) or - as shown here in FIG 3 - passively alone by a pressurized volume.
  • the basic function of the four-way valve shown in FIG 3 corresponds largely to the embodiment described above with reference to FIG 2. Assuming that a leak occurs in the hot strand H, the pressure in this strand and thus also at the output AI and the partial region Tl 'of the valve V will drop.
  • the asymmetric La ⁇ delay of the beam-like switching means U occurs here a rotary movement of the switching means U clockwise.
  • the present invention is not limited to the previously described embodiments. Rather, combinations, modifications or additions of individual features are conceivable that can lead to further possible imple mentation forms of the inventive idea.
  • a translational switching device could also be provided in the valve.
  • any other type of spring elements could be provided, provided that they meet only the same - previously described - properties. Even if only the use in plants for energy production with energy source and energy sink has been described above in the description of the figures, the invention is also applicable wherever it is necessary to avoid that a leak in a working medium circuit leads to a disturbance of this plant which is difficult to control.

Abstract

The invention relates to a multi-way valve for the safe operation of a working medium circuit of a system, comprising an input E1, a first output (A1) and a second output (A2), and a switching device (U), wherein a pressurised gas volume (G) is present at the input (E1) and the first output (A1) can be connected to a hot branch of the working medium circuit and the second output (A2) can be connected to a cold branch of the working medium circuit. According to the invention, the switching device (U) is designed in such a manner that the input (E1) is closed in a regular operating state and the input (E1) is open in an irregular operating state, and the gas volume (G) present at the input (E1) is available either at the first output (A1) or at the second output (A2), depending on which of the outputs has a lower pressure as compared to the other output.

Description

Beschreibung description
Mehrwegeventil für den sicheren Betrieb eines Arbeitsmittel- kreislaufs einer Anlage Multiway valve for the safe operation of a working fluid circuit of a system
Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventil für den sicheren Betrieb eines Arbeitsmittelkreislaufs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a multi-way valve for the safe operation of a working fluid circuit according to the preamble of claim 1.
Arbeitsmittelkreisläufe in Anlagen für die Prozessautomati¬ sierung oder für die Energieerzeugung müssen sicher betreibbar (regulärer Betriebszustand) und mögliche Fehlfunktionen im Ablauf (nicht-regulärer Betriebszustand) müssen sicher beherrschbar sein. Insbesondere muss für den Fall einer Leckage im Arbeitsmittelkreislauf, in dessen Folge es zu einem Ar¬ beitsmittelverlust kommen kann, eine sichere Abschaltung der Anlage gewährleistet sein. Working medium circuits in systems for process automation ¬ tion or for energy production must be operated safely (regular mode) and possible malfunctions in the flow (non-normal operating condition) must be reliably controlled. In particular, must in case of a leak in the working medium circuit, as a result there can be an Ar ¬ beitsmittelverlust, a safe shutdown of the plant to be guaranteed.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Mehrwegeventil für einen Arbeitsmittelkreislauf bereit zu stellen, das solchen Sicherheitsanforderungen gerecht wird. The object of the invention is therefore to provide a multi-way valve for a working fluid circuit that meets such safety requirements.
Diese Aufgabe wird mit dem Mehrwegeventil für den sicheren Betrieb eines Arbeitsmittelkreislaufs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Mehrwegeventil um- fasst dabei einen Eingang, einen ersten und zweiten Ausgang und eine Umschaltvorrichtung, wobei am Eingang ein druckbehaftetes Gasvolumen bereitsteht und der erste Ausgang mit ei¬ nem heißen Strang des Arbeitsmittelkreislaufs und der zweite Ausgang mit einem kalten Strang des Arbeitsmittelkreislaufs verbindbar ist, und wobei die Umschaltvorrichtung so ausgebildet ist, dass in einem regulären Betriebszustand der Ein¬ gang verschlossen ist und in einem nicht-regulären Betriebszustand der Eingang geöffnet ist und das am Eingang bereit¬ stehende Gasvolumen entweder am ersten oder am zweiten Ausgang verfügbar ist, je nachdem an welchem der Ausgänge im Vergleich zum anderen Ausgang ein geringerer Druck herrscht. Erhebliche Druckunterschiede an den beiden Ausgängen ergeben sich insbesondere dann, wenn es zu einer Leckage in einem der beiden daran angeschlossenen Stränge, nämlich des heißen oder des kalten Strangs kommt. Der heiße Strang soll hier einen Strang des Arbeitsmittelkreislaufs wegführend von einer Quel¬ le, beispielsweise einer Prozessquelle oder Energiequelle, und der kalte Strang den Strang hinführend zu dieser Quelle, bezeichnen. Durch ein Leck im kalten oder heißen Strang des Arbeitsmittelkreislaufs kommt es zu einer Öffnung dieses bis¬ her geschlossenen Kreislaufs hin zur Umgebung, so dass Arbeitsmittel entweichen kann. Da in aller Regel der Arbeits¬ mitteldruck höher als der Umgebungsdruck ist kommt es somit zuerst lokal am Ort der Leckage zu einem Druckabfall. Der Druckabfall wird sich dann nach und nach über den gesamten Arbeitsmittelkreislauf ausbreiten . This object is achieved with the multi-way valve for the safe operation of a working fluid circuit having the features of claim 1. The multi-way valve according to the invention comprises an input, a first and second output and a switching device, wherein at the input a pressurized gas volume is ready and the first output with ei ¬ nem hot strand of the working fluid circuit and the second output with a cold strand of the working fluid circuit is connectable and wherein the switching device is designed so that in a normal operating state of the a ¬ gear is locked and in a non-operational state of the input is opened and the ready ¬ at the entrance standing gas volume is available either on the first or second output, each according to which of the outputs at a lower pressure compared to the other output. Significant differences in pressure at the two outlets will occur, especially if there is a leak in one of the two strands connected to it, namely the hot or the cold strand. The hot strand to a strand of the working medium circuit leading away from a Quel ¬ le, such as a process source or energy source, and the cold strand to strand leading up to this source, refer here. By a leak in cold or hot leg of the working medium circuit there is an opening this up ¬ ago closed circuit towards the environment so that work can escape. As a rule, the working ¬ medium pressure is higher than the ambient pressure thus it comes first locally at the location of the leakage to a pressure drop. The pressure drop will then gradually spread over the entire working fluid circuit.
Das erfindungsgemäße Mehrwegeventil, das mit einem Ausgang an den heißen Strang und mit den anderen Ausgang an den kalten Strang angeschlossen ist, ermöglicht nun, dass ein bereitste¬ hendes Gasvolumen von dem Mehrwegeventil in den Strang eingebracht wird, welcher ein Leck und damit einen lokalen Druckabfall aufweist. Sobald der Druck des bereitstehenden Gasvo¬ lumens größer als der Druck im leckagen Strang ist, wird das erfindungsgemäße Mehrwegeventil schalten, so dass Gas aus dem Gasvolumen in diesen Strang einströmen kann. Durch die Expansion des einströmenden Gases wird das Arbeitsmedium in diesem leckbehafteten Strang verdrängt und zudem auch über das Leck ausströmen. Die damit erwirkte deutliche Absenkung der aus¬ strömenden Massestromdichte des Arbeitsmediums führt zu einem deutlich geringeren Verlust von Arbeitsmittel. The multi-way valve according to the invention, which is connected with an output to the hot leg and with the other output connected to the cold leg, now allows a bereitste ¬ Hendes volume of gas is introduced from the multi-way valve in the strand which a leak and thus a local pressure drop having. Once the pressure of the waiting Gasvo ¬ lumens greater than the pressure in the leakage strand is multi-way valve according to the invention is switched on, so that gas can flow from the gas volume in this strand. As a result of the expansion of the inflowing gas, the working medium is displaced in this leaking strand and, moreover, also flows out via the leak. The resulting significant reduction of ¬ flowing mass flow density of the working medium leads to a significantly lower loss of working fluid.
Abhängig vom vorhandenen Gasvolumen und der Größe des Lecks lässt sich somit der Betrieb der Anlage, auch in einem nicht¬ regulären Betriebszustand, für einige Zeit aufrechterhalten, ohne dass es zu einem unkontrollierten Zustand der Anlage kommt. Es besteht vielmehr die Möglichkeit die Anlage während dieser Zeit sicher herunterzufahren und es können weitere nachgeschaltete Maßnahmen zur Sicherung der Anlage veranlasst werden . Depending thus be from existing gas volume and the size of the leak, the operation of the plant, also in a non ¬ operational state, maintained for some time, without leading to an uncontrolled state of the plant. It is rather the possibility to safely shut down the system during this time and there may be more downstream measures are taken to secure the system.
Damit Gas aus dem Gasvolumen über das erfindungsgemäße Mehr¬ wegeventil in den Arbeitsmittelkreislauf einströmen kann, muss der Druck im Gasvolumen einen zuvor definierten Wert aufweisen. Je nach Anwendung oder Zweck der Anlage und der einzuhaltenden Sicherheitsanforderungen, muss dieser Druck des Gasvolumens entsprechend gewählt werden. Wesentlich ist, dass ein lokal auftretender Druckabfall in einem der Stränge sofort erkannt wird und sobald dieser Druckabfall in diesem Strang im Vergleich zum Druck - der aufgrund der Trägheit des Arbeitsmittels eine gewisse Zeit nach der Leckage immer noch dem Betriebsdruck entspricht - eine bestimmte vordefinierte Druckdifferenz erreicht, das Mehrwegeventil so reagiert, dass Gas in diesen leckbehafteten Strang einströmt. Thus gas according to the invention from the gas volume on the can flow into the working medium cycle More ¬ way valve, the pressure in the gas volume must have a previously defined value. Depending on the application or purpose of the system and the safety requirements to be met, this pressure of the gas volume must be selected accordingly. It is essential that a locally occurring pressure drop in one of the strands is recognized immediately and as soon as this pressure drop in this strand compared to the pressure - which still corresponds to the operating pressure due to the inertia of the working fluid a certain time after the leakage - reaches a certain predefined pressure difference , the multi-way valve reacts so that gas flows into this leak-prone strand.
Insbesondere bei Energieerzeugungseinrichtungen kann es wichtig sein, dass im nicht-regulären Betrieb nicht nur das Arbeitsmedium, hier ein Kühlmittel, vom Ausströmen aus einem Leck gehindert wird, sondern dass ergänzend kontinuierlich weiteres Arbeitsmedium eingespeist wird. Das wird erfindungs¬ gemäß dadurch erreicht, dass ein zweiter Eingang vorgesehen ist, an dem ein druckbehaftetes Arbeitsmittelvorratsvolumen bereitsteht, wobei dieser zweite Eingang im regulären Be¬ triebszustand durch die Umschaltvorrichtung verschlossen ist und im nicht-regulären Betriebszustand, das am zweiten Eingang bereitstehende Arbeitsmittelvorratsvolumen, entweder am zweiten oder am ersten Ausgang verfügbar ist, je nachdem an welchem der Ausgänge im Vergleich zum anderen Ausgang ein höherer Druck herrscht. Das Mehrwegeventil stellt somit über seinen zweiten Eingang einen zusätzlichen Vorrat an Arbeitsmedium bereit, das im nicht-regulären Betrieb in den Strang eingebracht wird, der kein Leck aufweist. Somit kann gleich¬ zeitig Gasvolumen in den leckbehafteten Strang zum „Abdichten" des Lecks und zusätzlich Arbeitsmittel zum „Auffüllen" von infolge der Leckage verloren gegangenen Arbeitsmediums in den Arbeitsmittelkreislauf eingebracht werden. Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Mehrwegeventil eine Umschaltvorrichtung auf, die in Abhängigkeit vom Druckunterschied zwischen seinen Ausgängen, von einer Ruhelage im regulären Betriebszustand, in eine ausgelenkte Lage im nicht¬ regulären Betriebszustand bewegbar ist. Dadurch sind keine weiteren Ansteuereinrichtungen notwendig, da das Mehrwegeventil aufgrund der Anordnung der Umschaltvorrichtung eigenständig erkennt, ob eine Druckdifferenz an den Ausgängen vorliegt und entsprechende Maßnahmen einleitet. Zweckmäßigerweise sind dabei Vorspannmittel vorgesehen, die die Umschaltvorrichtung sicher und stabil in ihrer Ruhelage halten und über deren Kräfte der vordefinierte Wert für den zulässigen Druckunterschied im regulären Betriebszustand festgelegt ist. In particular, in power generation facilities, it may be important that in non-regular operation, not only the working fluid, here a coolant, is prevented from flowing out of a leak, but that in addition continuously further working fluid is fed. This will Invention achieved ¬ according to the fact that a second input is provided to which a pressure-affected working fluid storage volume ready, said second entrance in a regular Be ¬ operating state is closed by the switching device and in the non-operational state, the provided at the second input working medium storage volume, is available at either the second or first output, depending on which of the outputs is at a higher pressure than the other output. The multi-way valve thus provides via its second input an additional supply of working medium, which is introduced in non-regular operation in the strand, which has no leak. Thus, the same volume of gas in the early ¬ leaky harness for "sealing" of the leak, and in addition operation means for "filling" lost as a result of leakage of the previous working medium are introduced into the working circuit. Particularly preferably, the multi-way valve according to the invention a switching device which is movable in dependence on the pressure difference between its outputs, from a rest position in the operational state, into a deflected position in the non ¬ regular operation mode. As a result, no further control devices are necessary because the multi-way valve recognizes independently due to the arrangement of the switching device, whether a pressure difference is present at the outputs and initiates appropriate measures. Conveniently, biasing means are provided, which hold the switching device safely and stably in its rest position and whose forces the predefined value for the allowable pressure difference in the regular operating state is set.
Eine besonderes einfache und damit vorteilhafte Ausführung des Mehrwegeventils ergibt sich, wenn die Umschaltvorrichtung drehbar gelagert und so angeordnet ist, dass ein für die Dre¬ hung notwendiger Raum im Mehrwegeventil in zwei voneinander getrennte Teilbereiche, die jeweils einem der Ausgänge zuge¬ ordnet sind, aufgeteilt wird. Die an den Ausgängen anliegen¬ den Drücke liegen damit auch in diesen beiden Teilbereichen vor und wirken damit direkt auf die drehbare Umschaltvorrich¬ tung ein. A particularly simple and thus advantageous embodiment of the multi-way valve results when the switching device is rotatably mounted and arranged so that a Dre ¬ hung necessary space in the multi-way valve in two separate subregions, which are each assigned to one of the outputs ¬ divided becomes. The abut against the outputs ¬ the pressures are therefore also in these two sub-areas and thus act directly on the rotatable Umschaltvorrich ¬ tion.
In einer detaillierten Ausbildung bestehen die Vorspannmittel aus federelastischem Material, die versetzt von einem Drehpunkt des Umschaltmittels und ausgehend von den beiden gegen¬ überliegenden Teilräumen so auf dieses einwirken, dass das Umschaltmittel im regulären Betrieb in der Ruhelage gehalten wird und somit den ersten oder den ersten und zweiten Eingang verschließt. Weiterhin können Verriegelungsmittel - insbeson¬ dere elektromagnetisch entriegelbare - vorgesehen sein, die die Umschaltvorrichtung in der ausgelenkten Lage des nichtregulären Betriebszustands halten. In a detailed embodiment, the biasing means of resilient material, which offset from a pivot point of the switching means and starting from the two gegen¬ overlying subspaces so act on this, that the switching means is held in the rest position in the rest position and thus the first or the first and second entrance closes. Furthermore, locking means - may be provided which keep the switching device in the deflected position of the non-regular operating state - insbeson ¬ particular electromagnetically releasable.
Besondere Verwendung zur Erfüllung höchster Sicherheitsanforderungen findet das erfindungsgemäße Mehrwegeventil zur Auf¬ rechterhaltung des Arbeitsmittelkreislaufs einer Anlage für die Energieerzeugung im Fall des nicht-regulären Betriebszustands, wenn Arbeitsmittel, insbesondere Kühlmittel, im Pri¬ märkreislauf einer Energieerzeugungseinrichtung der Anlage verloren geht. End-use to meet the highest safety requirements is multi-way valve of the invention for on ¬ quite preservation of the working medium circuit of a plant for the power generation in the case of non-regular operating condition when working fluid, in particular coolant, lost in Pri ¬ märkreislauf an energy generating device of the system.
Die zur Lösung der Aufgabe bereitstehende erfindungsgemäße Energieerzeugungseinrichtung einer Anlage, weist neben einer Energiequelle, einer Energiesenke, einem Arbeitsmittelkreis¬ lauf mit einem heißen Strang von der Energiequelle zur Energiesenke und einem kalten Strang von der Energiesenke zur Energiequelle, das zuvor beschriebene Mehrwegeventil auf, das so angeordnet ist, dass dessen erster Ausgang mit dem heißen Strang und dessen zweiter Ausgang mit dem kalten Strang verbunden ist. The ready for solving the task according to the invention energy generating device a system, in addition to an energy source, an energy sink, a Arbeitsmittelkreis ¬ run with a hot strand of the energy source to the energy sink and a cold strand of the energy sink to the energy source, the above-described multi-way valve, the sun is arranged, that the first output is connected to the hot strand and the second output to the cold strand.
Besonders bei nukleartechnischen Anlagen, die höchsten Sicherheitsanforderungen gerecht werden müssen, ist erfindungsgemäß in der Energieerzeugungseinrichtung das Mehrwegeventil dazu vorgesehen, die Energieerzeugungseinrichtung in einem regulären Betriebszustand zur Energieerzeugung und in einem nicht-regulären Betriebszustand, in dem ein Kühlmittelverlust im Primärkreislauf beherrschbar sein muss, zu betreiben. Especially in nuclear facilities that have to meet the highest safety requirements, according to the invention in the power generating device, the multi-way valve is provided to operate the power generating device in a regular operating state for power generation and in a non-regular operating condition in which a coolant loss in the primary circuit must be manageable ,
Um diese erfindungsgemäßen Sicherungsmaßnahmen der Energieer zeugungseinrichtung, unabhängig von äußeren Steuereinheiten zu machen, kann am ersten Eingang des Mehrwegeventils ein vorbefüllter Gasdruckbehälter und am zweiten Eingang ein druckbehaftetes Wasservorratsvolumen angeschlossen sein. Bei de Sicherungsmaßnahmen stehen somit sofort bereit, sobald da Mehrwegeventil reagiert, ohne dass weitere Maßnahmen, wie beispielsweise die Ansteuerung zusätzlicher Ventile zum Öff¬ nen, bereitgestellt werden müssen. In order to make these security measures of the invention Energieer generating device, regardless of external control units, at the first input of the multi-way valve, a pre-filled gas pressure vessel and the second input a pressurized water supply volume can be connected. When de safety measures are therefore immediately ready as soon as there multi-way valve reacts without further measures, such as the control of additional valves for Publ ¬ nen, must be provided.
Die Erfindung findet somit überall dort Verwendung, wo höchs- te Sicherheitsanforderungen an den Betrieb einer Anlage, sei- en es Anlagen zur Energieerzeugung - wie zum Beispiel Dampf- kraftwerke, Gas- und Dampf-Kraftwerke oder nukleartechnische Kraftwerke, oder auch Anlagen zur Prozessautomatisierung beachtet werden müssen. The invention thus finds use wherever the highest safety requirements for the operation of a plant, be it plants for energy production - such as steam power plants, gas and steam power plants or nuclear engineering Power plants, or plants for process automation must be considered.
Die Erfindung soll nun anhand der nachfolgenden Figuren beispielhaft erläutert werden. Es zeigen: The invention will now be explained by way of example with reference to the following figures. Show it:
FIG 1 das Prinzip des erfindungsgemäßen Mehrwegeventils in einem Arbeitsmittelkreislauf, 1 shows the principle of the multi-way valve according to the invention in a working medium circuit,
FIG 2 schematisch eine erfindungsgemäße Aus führungs form des Mehrwegeventils mit einem Eingang, 2 schematically shows an embodiment according to the invention of the multi-way valve with an input,
FIG 3 schematisch ein weitere Aus führungs form des Mehrwegeventils mit zwei Eingängen. Anhand der in FIG 1 gezeigten prinzipiellen Anordnung soll nun zuerst das Prinzip des erfindungsgemäßen Mehrwegeventils beschrieben werden. Dargestellt ist ein Mehrwegeventil V mit einem Eingang El und einem ersten Ausgang AI und einem zweiten Ausgang A2. Das Mehrwegeventil V ist mit einem Arbeits- mittelkreislauf verbindbar. Ein solcher Arbeitsmittelkreis¬ lauf findet sich in verschiedensten Anlagen der Prozessautomatisierung und der Energieerzeugung wieder, bei denen ein Arbeitsmittel, in einem zumindest weitgehend geschlossenen Kreislauf, zwischen einer Energie- oder Prozessquelle und ei- ner Energie- oder Prozesssenke zum Energietransport zirkulie¬ ren muss. In FIG 1 sind bruchstückhaft die Teile dieses Kreislaufs skizziert, die für die Beschreibung der Erfindung wesentlich sind. Dargestellt ist der „heiße Strang" H, also der Teil des Kreislaufs der das Arbeitsmittel von der Quelle zur Senke transportiert und der „kalte Strang" K, der das Ar¬ beitsmittel von der Senke zurück zur Quelle transportiert. Dieser Kreislauf ist in FIG 1 durch strichlierte Pfeile ange¬ deutet . Als problematisch für den sicheren Betrieb des Arbeitsmittelkreislaufs und damit der gesamten Anlage erweist sich der Fall, wenn in diesem Kreislauf eine Leckage auftritt und Ar¬ beitsmittel entweicht, so dass beispielsweise der kontinuier- liehe Energietransport von einer Energiequelle gestört oder sogar unterbrochen wird. Erfindungsgemäß ist daher im Mehrwe¬ geventil V eine Umschaltvorrichtung U vorgesehen, die zwei Funktionen miteinander verbindet. Diese Umschaltvorrichtung U ist dabei so ausgebildet und so im Ventil V angeordnet, dass zum einen in einem ersten Betriebszustand - was in aller Regel dem regulären Betriebszustand entspricht - der Eingang El des Ventils V verschlossen ist. Dagegen erlaubt die Umschalt¬ vorrichtung im nicht-regulären Betriebszustand der Anlage, das heißt im dem vom regulären Betriebszustand abweichenden Betriebszustand, dass der Eingang El geöffnet ist und ein an diesem bereitstehendes Gasvolumen G entweder zum ersten Ausgang AI oder zum zweiten Ausgang A2 des Ventils V geführt wird. An welchem der Ausgänge AI oder A2 das am Eingang El bereitstehende Gasvolumen G bereitsteht, hängt dabei davon ab, an welchem dieser Ausgänge, im Vergleich zum jeweils anderen, ein geringerer Druck herrscht. Sind die Ausgänge AI und A2 nämlich mit dem heißen Strang H und dem kalten Strang K des Arbeitsmittelkreislaufs verbunden und kommt es in einem der beiden Stränge zu einem Leck und damit zu einem Druckverlust, bewirkt dies auch zumindest für eine kurze Zeit eine Druckdifferenz zwischen AI und A2. Überschreitet nun diese Druckdifferenz an einem der Ausgänge AI oder A2 einen vorgegebenen Wert, wird die Umschaltvorrichtung U im Ventil V den Eingang El öffnen und gleichzeitig das dort bereitstehende Gas in Richtung des Ausgangs mit dem geringeren Druck leiten, so dass dieses in den daran angebundenen Strang strömen kann. Ist der Druck des einströmenden Gases G nun höher als der Druck des Arbeitsmittels in diesem Strang wird das in dem Strang eingebrachte Gas G expandieren und sich somit schlag¬ artig ausdehnen und damit das Arbeitsmittel verdrängen. Da¬ durch wird das Arbeitsmittel auch von der Leckage verdrängt und somit ein weiteres Ausströmen und damit ein weiterer Verlust von Arbeitsmittel verhindert. Die Anlage kann somit auch noch in diesem nicht-regulären Betriebszustand, zumindest für eine gewisse Zeitdauer, weiterbetrieben werden. Kommt es so beispielsweise bei einer Anlage zur Energieerzeugung zu einer Störung, verbleibt eine bestimmte Zeit, um die Anlage sicher herunterzufahren oder weitere Maßnahmen einzuleiten. 3 shows schematically another embodiment of the multi-way valve with two inputs. Based on the basic arrangement shown in Figure 1, the principle of the multi-way valve according to the invention will now be described first. Shown is a multi-way valve V with an input El and a first output AI and a second output A2. The multi-way valve V can be connected to a working medium circuit. Such a work center circle ¬ run is reflected in a variety of process automation systems and power generation, in which a working medium, circuiate ¬ ren in an at least substantially closed circuit between an energy or process source and an energy or process sink for energy transport needs. In Figure 1, the parts of this cycle are sketched fragmentary, which are essential for the description of the invention. Shown is the "hot strand" H, ie the part of the cycle that transports the working fluid from the source to the sink and the "cold strand" K, which transports the Ar ¬ beitsmittel of the sink back to the source. This cycle is indicated in FIG ¬ 1 by dashed arrows. A problem for the safe operation of the working fluid circuit and thus the entire system proves to be the case when leakage occurs in this circuit and escape Ar ¬ beitsmittel, so that, for example, the continuous energy transport is disturbed or even interrupted by an energy source. According to the invention, a switching device U is therefore provided in Mehrwe ¬ geventil V, which connects two functions together. This switching device U is designed and arranged in the valve V, that on the one hand in a first operating state - which usually corresponds to the regular operating state - the input El of the valve V is closed. In contrast, the switching ¬ device allows in the non-regular operating condition of the system, that is in the operating mode deviating from the normal operating condition that the input El is open and at this standby gas volume G either to the first output AI or to the second output A2 of the valve V. to be led. At which of the outputs AI or A2 the gas volume G ready at the input E is available depends on which of these outputs, compared to the other one, a lower pressure prevails. Namely, if the outputs AI and A2 are connected to the hot strand H and the cold strand K of the working medium circuit and there is a leak in one of the two strands and thus to a pressure loss, this also causes a pressure difference between Al and at least for a short time A2. If this pressure difference now exceeds a predetermined value at one of the outputs AI or A2, the switching device U in the valve V will open the inlet El and at the same time guide the gas provided there in the direction of the outlet at the lower pressure, so that this flows into the strand connected thereto can flow. If the pressure of the inflowing gas G is now higher than the pressure of the working fluid in this strand, the gas G introduced in the strand will expand and thus expand shock- like and thus displace the working fluid. Since ¬ by the working fluid is also displaced by the leakage and thus prevents further leakage and thus a further loss of working fluid. The system can thus continue to operate in this non-regular operating state, at least for a certain period of time. Is this the case, for example, in a power generation plant? Fault, remains for a certain time to safely shut down the system or take further action.
FIG 2 zeigt schematisch eine denkbare Aus führungs form des erfindungsgemäßen Mehrwegeventils V für den Einsatz im Primärkreislauf einer Anlage zur Energieerzeugung. Der Primärkreislauf umfasst dabei, beispielsweise den Druckwasserreaktorbe¬ hälter, einen Dampferzeuger, sowie den heißen und kalten Strang. Im heißen Strang wird das im Reaktorbehälter erhitzte Wasser zum Dampferzeuger geleitet. Das im Dampferzeuger abgekühlte Wasser wird anschließend wieder über eine Pumpe als Kühlwasser im kalten Strang zurück in den Druckwasserreaktorbehälter geleitet, so dass ein geschlossener Kühlmittelkreis¬ lauf entsteht. 2 schematically shows a conceivable embodiment of the multi-way valve V according to the invention for use in the primary circuit of a plant for generating energy. The primary circuit includes, for example, the Druckwasserreaktorbe ¬ container, a steam generator, and the hot and cold strand. In the hot strand, the water heated in the reactor vessel is passed to the steam generator. The cooled water in the steam generator is then passed back through a pump as cooling water in the cold strand back into the pressurized water reactor vessel, so that a closed coolant circuit ¬ running arises.
Erfindungsgemäß wird nun unter Zuhilfenahme des in FIG 2 ge¬ zeigten Zwei-Wege-Ventils V Gas G zu dem Ausgang AI oder A2 und damit zu dem jeweils daran angeschlossenen Strang geleitet, in dem es zuvor aufgrund eines Lecks zu einem Druckver¬ lust gekommen ist. Dabei wird der physikalische Effekt ausge¬ nutzt, dass die aufgrund des Lecks in einem der Stränge er¬ zeugte Dekomprimierungswelle des Kühlmittels zeitlich verzö¬ gert an den verschiedenen Stellen des Kreislaufs ankommt, so dass es zumindest direkt nachdem ein Leck aufgetreten ist zu einer Druckdifferenz zwischen den beiden Strängen und damit zu einer entsprechenden Bewegung der Umschaltschaltvorrichtung U des Ventils V kommt. Das druckbeaufschlagte Gas G strömt über das Ventil V in den Strang mit dem Leck, expandiert dort schlagartig, so dass das Kühlmittel an dieser Stelle verdrängt wird und somit ein weiterer Masseverlust von Kühlmittel über das Leck signifikant reduziert wird. Das Kühlmittel steht somit in solch einem Störfall für einen län¬ geren Zeitraum im Primärkreislauf zur Verfügung. According to the invention will now be described with the aid of the ge ¬ showed two-way valve V gas G to the output Al or A2, and thus the connected thereto, each strand guided in FIG 2, where it is anticipated due to a leak to a Druckver ¬ loss , Here, the physical effect is ¬ uses that arrives he ¬ witnessed Dekomprimierungswelle the coolant deferrers ¬ Gert time due to the leak in one of the strands at the various points of the circuit, so that it is at least directly after a leak has occurred in a pressure difference between the two strands and thus to a corresponding movement of the Umschaltschaltvorrichtung U of the valve V comes. The pressurized gas G flows through the valve V in the strand with the leak, it expands abruptly, so that the refrigerant is displaced at this point and thus a further mass loss of coolant through the leak is significantly reduced. The coolant is thus available in such an accident for a län ¬ Geren period in the primary circuit.
Bei der FIG 2 dargestellten Aus führungs form weist das Ventil V eine um einen Drehpunkt UD drehbar gelagerte Umschaltvorrichtung U auf. Die Umschaltvorrichtung U ist dabei so ausgebildet, dass sie einen Raum im Mehrwegeventil, in dem sich die Umschaltvorrichtung U bewegen kann, in zwei Teilbereiche Tl und T2 aufteilt. So wie hier dargestellt, kann dies durch eine balkenartige Ausbildung der Umschaltvorrichtung U erreicht werden, die zudem unsymmetrisch gelagert ist. Dabei wird der erste Teilraum Tl, das heißt ein erstes Teilvolumina, dem ersten Ausgang AI und der zweite Teilraum T2 (zweites Teilvolumina) dem zweiten Ausgang A2 zugeordnet. Der in FIG 2 dargestellte Zustand des Mehrwegeventils betrifft den regulä¬ ren Betriebszustand der Anlage, bei dem der Eingang El des Mehrwegeventils durch die Umschaltvorrichtung U selbst verschlossen ist. In dieser Situation befindet sich die bewegliche Umschaltvorrichtung U in einer Ruhelage, die durch zusätzliche Maßnahmen, wie beispielsweise die hier gezeigten vorgespannten und gegeneinander wirkenden Federelemente Dl und D2 bestärkt werden kann. Somit führen auch kleinere In the embodiment shown in FIG 2, the valve V on a pivot about a pivot point UD rotatably mounted switching device U on. The switching device U is designed so that it has a space in the multi-way valve in which the switching device U can move, divided into two subregions Tl and T2. As shown here, this can be achieved by a bar-like design of the switching device U, which is also stored asymmetrically. Here, the first subspace Tl, that is, a first subvolume, the first output AI and the second subspace T2 (second subvolumes) associated with the second output A2. The state shown in FIG 2 of the multi-way valve relates to the regula ¬ ren operating state of the system, in which the input of the multi-way valve El is closed by the switching device U itself. In this situation, the movable switching device U is in a rest position, which can be strengthened by additional measures, such as the biased and counteracting spring elements Dl and D2 shown here. Thus, also smaller ones
Druckschwankungen unterhalb eines Schwellwertes noch nicht zu einer Bewegung und damit zu einer Auslenkung des Umschaltmittels U. Pressure fluctuations below a threshold value not yet to a movement and thus to a deflection of the switching means U.
Angenommen den Fall, dass in einem Störfall nun eine Leckage im heißen Strang auftreten würde und dieser mit dem Ausgang AI des Mehrwegeventils verbunden ist, käme es somit zuerst an diesem Ausgang AI zu einer Druckabsenkung und damit zu einer Druckdifferenz zwischen den beiden Ausgängen AI und A2. Da die beiden Ausgänge auch jeweils mit einem der Teilbereiche Tl und T2 verbunden sind, liegt diese Druckdifferenz auch an beiden Seiten der Umschaltvorrichtung U vor. Übersteigt nun die Druckdifferenz zwischen den beiden Teilbereichen Tl und T2 einen vordefinierten Wert (beispielsweise 5 bis 6 bar) , der letztendlich basierend auf der Auswahl der Federhärte der beiden Vorspannfedern Dl und D2 und der Trägheit der Umschaltvorrichtung eingestellt wird, kommt es zu einer Drehbe¬ wegung und damit zu einer Auslenkung der Umschaltvorrichtung U aus ihrer Ruhelage. In dem hier gezeigten Ausführungsbei¬ spiel kommt bei einer Leckage im heißen Strang, aufgrund des daraus resultierenden geringeren Drucks, im Teilbereich Tl und der unsymmetrischen, außermittigen Lagerung des Umschaltmittels, zu einer Drehung der Umschaltvorrichtung U im Uhr- zeigersinn. Die Umschaltvorrichtung U bewegt sich somit in Richtung der Seitenfläche S2 des Teilbereichs T2 und gibt da¬ mit den zuvor versperrten Eingang El frei. Druckbehaftetes Gas aus dem Gasvolumen G kann nun vom Eingang El über den Teilbereich Tl zum Ausgang AI und von dort in den heißen Strang strömen. Zusätzliche Verriegelungselemente Rl und R2 dienen hier der Fixierung und damit der stabilen Lagerung der Umschaltevorrichtung U in einer so ausgelenkten Stellung. Diese Verriegelungselemente Rl und R2 können, wie in FIG 2 angedeutet, beispielsweise elektromagnetisch wieder entrie¬ gelt werden. Damit kann die Umschaltvorrichtung für einen späteren normalen Betriebsmodus wieder in ihrer Ruhelage für diesen normalen Betrieb der Anlage zurückgesetzt werden. Assuming the case that in a fault now a leak in the hot strand would occur and this is connected to the output AI of the multi-way valve, it would thus first at this output AI to a pressure drop and thus to a pressure difference between the two outputs AI and A2 , Since the two outputs are also connected in each case to one of the partial areas T1 and T2, this pressure difference is also present on both sides of the switching device U. Now exceeds the pressure difference between the two partial areas Tl and T2 a predefined value (for example 5 to 6 bar), which is finally set based on the selection of the spring rate of the two bias springs Dl and D2, and the inertia of the switching device, there is a Drehbe ¬ movement and thus to a deflection of the switching device U from its rest position. In the Ausführungsbei ¬ game shown here comes in case of leakage in the hot strand, due to the resulting lower pressure in the sub-area Tl and the asymmetrical, off-center storage of the switching means, to a rotation of the switching device U in the clock pointer meaningful. The switching device U thus moves in the direction of the side surface S2 of the partial area T2 and releases there ¬ with the previously locked input El free. Pressurized gas from the gas volume G can now flow from the inlet El via the partial area T1 to the exit AI and from there into the hot section. Additional locking elements Rl and R2 are here the fixation and thus the stable storage of Umschaltevorrichtung U in such a deflected position. These locking elements Rl and R2 can, as indicated in FIG 2, for example, electromagnetically again entrie ¬ gel. Thus, the switching device for a later normal operating mode can be reset again in its rest position for this normal operation of the system.
Sollte es dagegen zu einem Druckabfall im kalten Strang und damit am Ausgang A2 kommen, wird die Umschaltvorrichtung U entsprechend reagieren, und sich aufgrund des geringeren Drucks im Teilbereich T2 und der Geometrie der Lagerung hier gegen den Uhrzeigersinn in Richtung der Seitenfläche Sl bewegen, so dass das Gas G vom Eingang El zum Ausgang A2 und damit in den kalten Strang strömen kann. If, on the other hand, a pressure drop occurs in the cold leg and thus at the outlet A2, the switching device U will react accordingly, and due to the lower pressure in the partial region T2 and the geometry of the bearing will move counterclockwise in the direction of the side face S1, so that the gas G can flow from the inlet El to the outlet A2 and thus into the cold stream.
Die Funktion des erfindungsgemäßen Mehrwegeventils ist damit ausschließlich passiv über die an den Ausgängen AI und A2 anliegende Druckdifferenz von beispielsweise vordefinierten 5-6 bar, ansteuerbar und damit ohne weitere externe Maßnahmen umschaltbar. Zusätzliche aber hier nicht gezeigte Maßnahmen, wie beispielsweise ein Druckventil im Zulauf zwischen Gasvo¬ lumen G und Eingang El, können vorgesehen werden, ohne dass sie die zuvor beschriebene Funktion des erfindungsgemäßen Mehrwegeventils beeinflussen. The function of the multi-way valve according to the invention is thus exclusively passively switchable over the pressure difference at the outputs AI and A2 of, for example, predefined 5-6 bar, and thus without further external measures. Additional measures not shown here, such as a pressure valve in the inlet between Gasvo ¬ lumen G and input El, can be provided without affecting the previously described function of the multi-way valve according to the invention.
FIG 3 zeigt eine andere erfindungsgemäße Aus führungs form des erfindungsgemäßen Ventils V, bei dem weitere ergänzende Ma߬ nahmen vorgesehen sind. Das hier gezeigte Mehrwegeventil weist neben dem ersten Eingang El noch einen zweiten Eingang E2 auf. Über diesen Eingang E2 kann ein zusätzlich bereitstehendes Arbeitmittelvolumen W für den nicht-regulären Betrieb bereitgestellt werden. Das hier dargestellte Vier-Wege-Ventil V ermöglicht das gleichzeitige Einbringen von Gas aus einem Gasvolumen G über Eingang El in einen leckagen Strang und das Einbringen von zusätzlichem Arbeitsmittel W über den Eingang E2 in den anderen, nicht leckagen Strang des Arbeitsmittelkreislaufs. Das Einbringen des zusätzlichen Arbeitsmittels W kann dabei aktiv durch zusätzliche Pumpen (nicht gezeigt) oder - wie hier in FIG 3 dargestellt - passiv alleine durch ein druckbeaufschlagtes Volumen erfolgen. 3 shows another from inventive guiding shape of the valve V according to the invention, in which other complementary measure ¬ measures are provided. The multiway valve shown here, in addition to the first input El still has a second input E2. About this input E2 can be an additionally prepared working fluid volume W for non-regular operation to be provided. The four-way valve V shown here allows the simultaneous introduction of gas from a gas volume G via input El into a leaking strand and the introduction of additional working fluid W via the input E2 in the other, non-leaking strand of the working fluid circuit. The introduction of the additional working means W can be done actively by additional pumps (not shown) or - as shown here in FIG 3 - passively alone by a pressurized volume.
Auch mit der in FIG 3 gezeigten Aus führungs form wird wieder der physikalische Effekt ausgenutzt, dass bereits eine kleine Menge des dem leckagen Strang zugeführten und dort expandierenden Gases ausreicht, um den Massenabfluss von Arbeitsmit- tel über das Leck signifikant zu reduzieren und damit denWith the embodiment shown in FIG. 3, too, the physical effect is exploited that even a small amount of the gas supplied to the leakage strand and expanding there is sufficient to significantly reduce the mass outflow of working fluid via the leak and thus the
Zeitraum für ein geregeltes Herunterfahren der Anlage zu verlängern. Zudem wird aber hier durch das gleichzeitige Einbringen von Gas in den einen Strang und zusätzliches Kühlmit¬ tel in den anderen Strang beispielsweise bei nukleartechni- sehen Anlagen für eine längere Zeit eine Nachkühlung des Reaktors erreicht. Extend the period for a controlled shutdown of the plant. In addition, however, by the simultaneous introduction of gas into the one strand and additional Kühlmit ¬ tel in the other strand, for example in nuclear technology plants for a longer time, a post-cooling of the reactor is achieved.
Die prinzipielle Funktion des in FIG 3 gezeigten Vier-Wege- Ventils entspricht dabei weitgehend der des zuvor anhand von FIG 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels. Angenommen, es kommt im heißen Strang H zu einem Leck, wird der Druck in diesem Strang und damit auch am Ausgang AI und dem Teilbereich Tl' des Ventils V abfallen. Durch die asymmetrische La¬ gerung des balkenartigen Umschaltmittels U kommt es hier zu einer Drehbewegung des Umschaltmittels U im Uhrzeigersinn.The basic function of the four-way valve shown in FIG 3 corresponds largely to the embodiment described above with reference to FIG 2. Assuming that a leak occurs in the hot strand H, the pressure in this strand and thus also at the output AI and the partial region Tl 'of the valve V will drop. The asymmetric La ¬ delay of the beam-like switching means U occurs here a rotary movement of the switching means U clockwise.
Mit dieser Drehbewegung wird sich das Umschaltmittels U somit hin zur Seitenfläche S2 bewegen und somit beide Eingänge El und E2 freigeben. Gas aus dem Gasvolumen G am Eingang El kann nun über den Teilbereich Tl und einen Verbindungskanal zum Ausgang AI und zusätzliches Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmit¬ telvorratsvolumen W am Eingang E2 über den Teilbereich T2' zum Ausgang A2 strömen. Federelemente Dl und D2 zum Vorspannen des Umschaltmittels, sowie Verriegelungselemente Rl und R2 haben in dem hier gezeigten Beispiel dieselbe Funktion wie in dem in FIG 2 beschriebenem Beispiel. With this rotational movement, the switching means U will thus move towards the side surface S2 and thus release both inputs El and E2. Gas from the gas volume at the entrance to G El can now flow over the portion Tl and a connecting channel to the output Al and additional working fluid from the Arbeitsmit ¬ telvorratsvolumen W at the input E2 on the portion T2 'to the output A2. Spring elements Dl and D2 for biasing the switching means, as well as locking elements Rl and R2 have the same function in the example shown here as in the example described in FIG.
Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die zuvor beschriebenen Ausführungen. Vielmehr sind auch Kombinationen, Abwandlungen bzw. Ergänzungen einzelner Merkmale denkbar, die zu weiteren möglichen Aus führungs formen der erfinderischen Idee führen können. So könnte anstelle der zuvor gezeigten rotatorischen Umschaltvorrichtung auch eine translatorische Umschaltvorrichtung im Ventil vorgesehen sein. Anstelle der schematisch dargestellten Federelemente könnte auch jede andere Art von Federelementen vorgesehen sein, sofern sie nur dieselben - zuvor beschriebenen - Eigenschaften erfüllen. Auch wenn zuvor in der Figurenbeschreibung nur auf die Verwendung in Anlagen zur Energieerzeugung mit Energiequelle und Energiesenke eingegangen wurde, ist die Erfindung auch überall dort anwendbar, wo es zu vermeiden gilt, dass ein Leck in einem Arbeitsmittelkreislauf zu einer schwer beherrschbaren Störung dieser Anlage führt. The present invention is not limited to the previously described embodiments. Rather, combinations, modifications or additions of individual features are conceivable that can lead to further possible imple mentation forms of the inventive idea. Thus, instead of the rotary switching device shown above, a translational switching device could also be provided in the valve. Instead of the spring elements shown schematically, any other type of spring elements could be provided, provided that they meet only the same - previously described - properties. Even if only the use in plants for energy production with energy source and energy sink has been described above in the description of the figures, the invention is also applicable wherever it is necessary to avoid that a leak in a working medium circuit leads to a disturbance of this plant which is difficult to control.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mehrwegeventil (V) für den sicheren Betrieb eines Arbeits- mittelkreislaufs einer Anlage, mit einem Eingang (El), einem ersten Ausgang (AI) und einem zweiten Ausgang (A2) und einer Umschaltvorrichtung (U) , wobei am Eingang (El) ein druckbehaftetes Gasvolumen (G) bereitsteht und der erste Ausgang (AI) mit einem heißen Strang des Arbeitsmittelkreislaufs und der zweite Ausgang (A2) mit einem kalten Strang des Arbeits- mittelkreislaufs verbindbar ist, und wobei die Umschaltvor¬ richtung (U) so ausgebildet ist, dass in einem regulären Be¬ triebszustand der Eingang (El) verschlossen ist und in einem nicht-regulären Betriebszustand der Eingang (E2) geöffnet ist und dass das am Eingang (El) bereitstehende Gasvolumen (G) entweder am ersten (AI) oder am zweiten (A2) Ausgang verfügbar ist, je nachdem an welchem der Ausgänge (A1,A2) im Vergleich zum anderen Ausgang ein geringerer Druck herrscht. 1. Multi-way valve (V) for the safe operation of a working fluid circuit of a system, having an input (El), a first output (AI) and a second output (A2) and a switching device (U), wherein at the input (El) a pressurized gas volume (G) is ready and the first output (AI) with a hot strand of the working medium circuit and the second output (A2) with a cold strand of the working medium circuit is connectable, and wherein the Umschaltvor ¬ direction (U) is formed that in a regular be ¬ operating state of the input (El) is closed and in a non-operational state of the input (E2) is open and that at the input (El) standing by volume of gas (G) on either the first (AI) or at the second (A2) output is available, depending on which of the outputs (A1, A2) compared to the other output, there is a lower pressure.
2. Mehrwegeventil (V) nach Anspruch 1, 2. multiway valve (V) according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s ein zweiter Eingang (E2) vorgesehen ist, an dem ein druckbehaftetes Arbeitsmittelvorratsvolumen (W) bereitsteht, wobei dieser zweite Eingang (E2) im regulären Betriebszustand durch die Umschaltvorrichtung (U) verschlossen ist und im nicht- regulären Betriebszustand das am zweiten Eingang (E2) bereitstehende Arbeitsmittelvorratsvolumen (W) entweder am zweiten (A2 ) oder am ersten Ausgang (AI) verfügbar ist, je nachdem an welchem der Ausgänge (A1,A2) im Vergleich zum anderen Ausgang ein höherer Druck herrscht. characterized in that a second input (E2) is provided, on which a pressurized working fluid supply volume (W) is ready, this second input (E2) is closed in the regular operating state by the switching device (U) and in the non-regular operating state that at the second input (E2) available working fluid reservoir volume (W) is available either at the second (A2) or at the first output (AI), depending on which of the outputs (A1, A2) compared to the other output, there is a higher pressure.
3. Mehrwegeventil nach Anspruch 1 oder 2, 3. Multiway valve according to claim 1 or 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Druckunterschied zwischen den Ausgängen einen vordefinierten Wert erreichen muss. The difference in pressure between the outputs must reach a predefined value.
4. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Multiway valve according to one of claims 1 to 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Druckunterschied an den Ausgängen durch eine deutliche Druckabsenkung in einem der jeweils daran anschließbaren heißen oder kalten Stränge des Arbeitsmittelkreislaufs bewirkt wird . characterized in that the pressure difference at the outputs by a significant Pressure reduction is effected in one of the respectively connectable hot or cold strands of the working fluid circuit.
5. Mehrwegeventil nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Umschaltvorrichtung in Abhängigkeit vom Druckunterschied zwischen den Ausgängen von einer Ruhelage im regulären Betriebszustand in eine ausgelenkte Lage im nicht-regulären Be- triebszustand bewegbar ist. 5. The multi-way valve according to one of the preceding claims, wherein the switching device is movable as a function of the pressure difference between the outputs from a rest position in the regular operating state to a deflected position in the non-regular operating state.
6. Mehrwegeventil nach Anspruch 5 6. Multiway valve according to claim 5
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
Vorspannmittel für die Bewegung der Umschaltvorrichtung von der Ruhelage in die ausgelenkte Lage vorgesehen sind und die¬ se Vorspannmittel den vordefinierten Wert für den zulässigen Druckunterschied im regulären Betriebszustand festlegen. Biasing means are provided for the movement of the switching device from the rest position to the deflected position and the ¬ se biasing means set the predefined value for the permissible pressure difference in the regular operating condition.
7. Mehrwegeventil nach Anspruch 5 oder 6 7. Multiway valve according to claim 5 or 6
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Umschaltvorrichtung drehbar gelagert und so angeordnet ist, dass ein für die Drehung notwendiger Raum im Mehrwegeventil in zwei voneinander getrennte Teilbereiche, die je¬ weils einem der Ausgänge zugeordnet sind, aufgeteilt wird. characterized in that the switching device is rotatably mounted and arranged so that a space necessary for the rotation in the multi-way valve in two separate subregions, which are each assigned ¬ Weil one of the outputs is divided.
8. Mehrwegeventil nach Anspruch 6 oder 7 8. Multiway valve according to claim 6 or 7
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Vorspannmittel aus federelastischem Material bestehen, die versetzt von einem Drehpunkt des Umschaltmittels und aus- gehend von den beiden gegenüberliegenden Teilräumen so auf dieses einwirken, dass das Umschaltmittel im regulären Be¬ trieb in der Ruhelage gehalten wird und den ersten oder den ersten und zweiten Eingang verschließt. characterized in that the biasing means consist of resilient material, offset from a pivot point of the switching means and starting from the two opposing subspaces so act on this, that the switching means is held in the regular Be ¬ drive in the rest position and the first or the first and second entrance closes.
9. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, 9. multiway valve according to one of claims 5 to 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
Verriegelungsmittel vorgesehen sind, die die Umschaltvorrich- tung in der ausgelenkten Lage des nicht-regulären Betriebszustands halten. Locking means are provided which the Umschaltvorrich- in the deflected position of the non-regular operating state.
10. Mehrwegeventil nach Anspruch 9, 10. Multiway valve according to claim 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
die Verriegelungsmittel elektromagnetisch entriegelbar sind. the locking means are electromagnetically unlocked.
11. Verwendung des Mehrwegeventils nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Aufrechterhaltung des Arbeitsmittelkreislaufs ei- ner Anlage zur Energieerzeugung im Fall des nicht-regulären Betriebszustands, wenn Arbeitsmittel im Wasser-Dampf- Kreislauf einer Energieerzeugungseinrichtung der Anlage verloren geht. 11. Use of the multi-way valve according to one of claims 1 to 10 for maintaining the working medium circuit of a system for generating energy in the case of non-regular operating state when working fluid is lost in the water-steam circuit of an energy generating device of the system.
12. Verwendung des Mehrwegeventils nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Aufrechterhaltung des Arbeitsmittelkreislaufs ei¬ ner Anlage zur Energieerzeugung im Fall des nicht-regulären Betriebszustands, wenn Arbeitsmittel, insbesondere Kühlmit¬ tel, im Primärkreislauf einer Energieerzeugungseinrichtung der Anlage verloren geht. 12. Use of the multi-way valve according to one of claims 1 to 10 for maintaining the working fluid circuit egg ¬ ner system for energy production in the case of non-regular operating condition when working fluid, in particular Kühlmit ¬ tel, is lost in the primary circuit of an energy generating device of the system.
13. Energieerzeugungseinrichtung einer Anlage mit einer Energiequelle, einer Energiesenke, einem Arbeitsmittelkreislauf mit einem heißen Strang von der Energiequelle zur Energiesen- ke und einem kalten Strang von der Energiesenke zur Energiequelle, sowie einem Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1-10, das so angeordnet ist, dass dessen erster Ausgang mit dem heißen Strang und dessen zweiter Ausgang mit dem kalten Strang verbunden ist. 13. A power plant of a plant having a power source, an energy sink, a working fluid circuit having a hot leg from the power source to the energy sine and a cold leg from the energy sink to the power source, and a multi-way valve according to any one of claims 1-10 thus arranged in that its first outlet is connected to the hot strand and its second outlet is connected to the cold strand.
14. Energieerzeugungseinrichtung nach Anspruch 13, wobei die Energiequelle ein nukleartechnischer Reaktor, insbesondere ein Druckwasserreaktor, ist, die Energiesenke ein Dampferzeu¬ ger des nukleartechnischen Reaktors ist, und der Arbeitsmit- telkreislauf ein geschlossener Wasserkreislauf zwischen Reaktor und Dampferzeuger zum Transport und zur kontinuierlichen Abfuhr der im Druckwasserreaktor erzeugten Energie ist, und wobei das Mehrwegeventil dazu vorgesehen ist, die Energieer- zeugungseinrichtung in einem regulären Betriebszustand zur Energieerzeugung und in einem nicht-regulären Betriebszustand in dem ein Kühlmittelverlust im Primärkreislauf beherrschbar sein muss, zu betreiben. 14. Power generating device according to claim 13, wherein the energy source is a nuclear technical reactor, in particular a pressurized water reactor, the energy sink is a Dampferzeu ¬ ger of nuclear technical reactor, and the Arbeitsmit- telkreislauf a closed water circulation between the reactor and steam generator for the transport and for the continuous removal of energy generated in the pressurized water reactor, and where the multi-way valve is intended to generating device in a regular operating state for power generation and in a non-regular operating state in which a loss of coolant in the primary circuit must be manageable to operate.
15. Energieerzeugungseinrichtung nach Anspruch 14, wobei am ersten Eingang des Mehrwegeventils ein Gasdruckbehälter und am zweiten Eingang ein druckbehaftetes Wasservorratsvolumen angeschlossen ist. 15. Energy generating device according to claim 14, wherein at the first input of the multi-way valve, a gas pressure vessel and at the second input a pressurized water reservoir volume is connected.
16. Energieerzeugungseinrichtung nach Anspruch 13, wobei die Energiequelle ein Boiler ist, die Energiesenke eine Kombina¬ tion aus Dampfturbine und Kondensor ist, und der Arbeitsmit¬ telkreislauf ein geschlossener Wasser-Dampf-Kreislauf zwi¬ schen Boiler und Dampfturbine und Kondensor zum Transport und zur kontinuierlichen Abfuhr des im Boiler generierten Dampfes ist, und wobei das Mehrwegeventil dazu vorgesehen ist, die Energieerzeugungseinrichtung in einem regulären Betriebszustand zur Energieerzeugung und in einem nicht-regulären Betriebszustand in dem ein Kühlmittelverlust im Primärkreis¬ lauf beherrschbar sein muss, zu betreiben. 16. Power generating device according to claim 13, wherein the energy source is a boiler, the energy sink is a Kombina ¬ tion of the steam turbine and condenser, and the Arbeitsmit ¬ telkreislauf a closed water-steam circuit Zvi ¬ rule boiler and steam turbine and condenser for transporting and continuous removal of the steam generated in the boiler is, and wherein the multi-way valve is provided to operate the power generating device in a regular operating state for power generation and in a non-regular operating state in which a loss of coolant in the primary circuit ¬ run must be manageable.
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