WO1998037560A1 - Impulsgeber und verfahren zum ansteuern einer armatur in einer kernkraftanlage mittels eines impulsgebers - Google Patents

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WO1998037560A1
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Günter Zeitzschel
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • Pulse generator and method for controlling a valve in a nuclear power plant by means of a pulse generator Pulse generator and method for controlling a valve in a nuclear power plant by means of a pulse generator
  • the invention relates to a pulse generator and a method for controlling a valve, for example a control valve in a nuclear power plant.
  • cold coolant is supplied or heated to a reactor pressure vessel in a reactor safety vessel in a closed circuit.
  • the coolant is heated by the core processes taking place in the reactor pressure vessel.
  • the thermal energy absorbed by the coolant is used to generate electrical energy.
  • the heated coolant is cooled and by heat exchange processes and fed back to the reactor pressure vessel.
  • a leak in this closed cooling circuit leads to a reduction in the coolant and thus to an increase in pressure in the reactor containment.
  • An increase in pressure in the reactor safety container also automatically leads to an increase in pressure in a pressure or condensation chamber with which the reactor pressure container is connected for safety reasons. At present, however, a slight increase in pressure due to a small leak in the cooling circuit is not recognized.
  • the object of the invention is to provide a pulse generator which reacts to a change in pressure and controls a downstream fitting.
  • the invention is also the object based on specifying a method for actuating the pulse generator and for controlling a valve connected downstream of the pulse generator.
  • the first object is inventively achieved by a pulse generator for driving a valve in a nuclear power plant a) with a compensator, which al) has a connection for a fluid line through which the internal pressure is sett ⁇ bar in the compensator, a2) of a printing plate in a partial area is gas-tight with respect to the ambient pressure, which is movably mounted in a guide in the direction of its surface normal, b) with a pressure accumulator for providing a pressure volume, c) with a pressure line, the first end of which is connected to the pressure accumulator and the second end of which the valve be con- nected is) d with a switched into the pressure line closing element, wherein the pressure plate is non-positively connected to the closure member for closing or opening the pressure line, so that a movement of the pressure plate due to a Druckdif ⁇ ference between the internal pressure and the ambient pressure, the Be ⁇ tuschi tion of the closure element causes.
  • An internal pressure prevailing in the compensator chamber is exerted on the flat side of the pressure plate facing the compensator chamber and an ambient pressure prevailing in the surroundings on its opposite flat side.
  • the inner ⁇ pressure can set to a desired value ⁇ by a fluid medium is introduced into the compensator chamber to about the fluid conduit. If the ambient pressure differs from the internal pressure, the pressure plate moves along the guide. As a result of the shift the closure element is opened, for example, and releases the pressure line. A fluid medium under pressure in the pressure accumulator, the pressure volume, then flows via the released pressure line to the valve.
  • the pressure accumulator provides the necessary pressure volume for the control of the valve. This is controlled by the pressure pulse which is generated after actuation of the closure element and which is transmitted via the pressure line to the valve which, for example, initiates further steps for eliminating a loss of coolant in a nuclear power plant.
  • the main advantages of the pulse generator are that it is passive, i.e. without external energy supply, a pressure pulse is transmitted to a downstream control valve, and that the pressure pulse can be generated repeatedly and as often as desired by the pulse generator.
  • the closure element advantageously has a cross-sectional area which is smaller than that of the pressure plate, so that the pressure acting on the pressure plate is increased in order to release the pressure line even with a small change in the ambient pressure.
  • the pressure accumulator, the compensator chamber, the closure element and part of the pressure line are firmly connected to one another so that the pulse generator is extremely compact.
  • At least one supply line for setting the pressure in the pressure chamber can advantageously be connected to the pressure chamber.
  • closure element can be closed by means of an adjusting element with an adjustable closing force, so that the valve is only activated when the pressure difference exerted on the pressure plate reaches a certain one Value exceeds.
  • This actuating element is advantageously a spring.
  • the second object is achieved according to the invention by a method for controlling a valve of a nuclear power plant by means of a pulse generator with a pressure plate movably mounted in a guide and a compensator chamber in a gas-tight manner delimiting a partial area.
  • Ambient pressure acts on the pressure plate, which is non-positively transmitted to a closure element.
  • This is connected to a pressure line that connects a pressure accumulator to the valve.
  • the closure element is actuated by the transmission of the force and closes or releases the pressure line. By closing or opening the closure element, the downstream fitting is controlled via the pressure line.
  • the differential pressure acting on the pressure plate, which is transmitted non-positively to the closure element, is increased by the closure element having a cross-sectional area which is selected to be smaller than that of the pressure plate.
  • a pulse generator as described above in a pressure and / or a condensation chamber of a nuclear power plant, in order to be able to determine the increased pressure in the reactor pressure vessel due to a loss of coolant and thus also in the pressure or condensation chamber.
  • the arrangement of such a pulse generator is necessary with regard to safety-related aspects of partly because the pulse generator transmits a signal passively, ie without additional control energy, to a downstream unit solely because of a pressure increase in the environment.
  • FIG. 1 schematically shows the structural design of a pulse generator.
  • FIG. 2 shows the arrangement of the pulse generator m of a nuclear power plant m a roughly simplified circuit diagram.
  • the pulse generator 1 comprises a compensator chamber 2 which is delimited at the top by a pressure plate 4, ie the pressure plate 4 represents a kind of cover for the compensator chamber 2.
  • the compensator chamber 2 is delimited by a fixed housing 6.
  • the side wall 8 of the compensator chamber 2 is flexible so that the pressure plate 4 can be moved against the housing 6 and the compensator chamber 2 can thus be compressed.
  • the side wall 8 can, for example, of a bellows consist forming elasti ⁇ 's material.
  • the housing 6 is, seen in section, for example, U-shaped to the pressure plate 4 hm, so that the pressure plate 4 can only compress the compensator chamber 2 until it comes to rest on the housing 6.
  • a connector 9 for a fluid line is provided on the compensator chamber 2.
  • a fluid medium, for example air can be supplied or discharged to the compensator chamber 2 via the fluid line in order to adjust the internal pressure m of the compensator chamber.
  • the pressure plate 4 is non-positively connected to a cross member 12 via one or more guide bolts 10, which run in a guide 11, for example through the housing 6.
  • the guide bolts 10 are movable in the guide 11 of the housing 6, so that the pressure plate 4 together with the Traverse 12 can be moved against the housing 6.
  • the cross member 12 is in turn non-positively connected, for example via a screw connection, to a valve rod 14.
  • the valve rod 14 is guided in a valve guide 16 of the housing 6.
  • a pressure line 18 can be connected laterally to the valve guide 16 so that it is connected to the cavity of the valve guide 16 m. Part of the valve guide 16 can therefore be understood as a continuation of the pressure line 18.
  • valve guide 16 is sealed to the side directed towards the cross member 12 by a sealing element, for example by one or more sealing rings 20 comprising the valve rod 14.
  • the valve guide 16 and thus the pressure line 18 are closed at the bottom by a closure element 22, in the exemplary embodiment of FIG. 1 a valve plate 22a.
  • the valve plate 22a is non-positively connected to the valve rod 14.
  • the cross-sectional area of the valve plate 22a is smaller than that of the pressure plate 4 according to FIG. 1, as a result of which one acting on the pressure plate
  • valve plate 22a instead of the valve plate 22a, alternative closure elements 22 can also be used, e.g. a ball valve or a slide.
  • the valve guide 16 mounts the pressure accumulator 24, for example a pressure chamber, which is arranged on the lower side of the housing 6 and is flanged to the housing 6 by means of screws 26.
  • the pressure accumulator 24 is connected to the pressure line 18, which is sealed gas-tight from the valve plate 22a to the pressure accumulator 24 when the valve plate 22a is in its closed position.
  • the housing 6 limits the pressure accumulator 24 upwards and forms a kind of cover for it.
  • the pressure accumulator 24 can alternatively also be a separate unit.
  • a supply line 28 is also connected to the pressure accumulator 24 connected, via which the pressure accumulator 24 can be emitted a fluid, for example compressed air 34.
  • a spring housing 30 is fastened to the housing 6 below the valve plate 22a by means of screws 26, which extends in the interior of the pressure accumulator 24.
  • a recess for receiving an actuating element for example a spring 32, is arranged in the spring housing 30.
  • the spring housing 30 with the spring 32 is arranged in the interior of the pressure accumulator 24 in such a way that the fluid medium under pressure in the pressure accumulator 24 is in contact with the valve plate 22a.
  • the spring housing 30 with the spring 32 therefore leaves at least one flow channel open to the interior of the pressure accumulator 24.
  • the pulse generator 1 described above is particularly suitable for the arrangement m of a chamber in order to transmit a signal to a downstream unit via the pressure line 18 when the pressure in this chamber rises.
  • the internal pressure m of the compensator chamber 2 can first be set via a fluid line connected to the connection 9.
  • the fluid line is connected to the outside atmosphere for this purpose.
  • the fluid line does not necessarily have to be permanently connected.
  • the internal pressure can also be set once, for example before the pulse generator is installed at its place of use.
  • the connection 9 has a closure valve, not shown in detail.
  • An ambient pressure exists in the chamber in which the pulse generator is arranged.
  • the internal pressure acts on the flat side of the pressure plate 4 facing the compensator chamber 2 and the ambient pressure acts on the opposite flat side of the compensator chamber 2.
  • the pressure plate 4 movably mounted in the guide 11 shifts. pressure the internal pressure m of the condenser chamber 2, this is compressed because of its elastic side wall 8.
  • the pressure plate 4 and the crossbar 12 connected to it non-positively via the guide bolts 10 and the valve rod 14 with the valve plate 22a thus move relative to the housing 6.
  • the valve plate 22a thereby releases the opening of the valve guide 16.
  • the compressed air 34 located in the pressure accumulator 24 can reach the pressure line 18 via the valve guide 16 m and thus transmit a pulse to a downstream unit.
  • This pulse is transmitted by the pulse generator 1 passively, ie solely on the basis of a pressure difference between the ambient pressure and the internal pressure, to the downstream unit without additional control pulses being necessary.
  • compressed air 34 is available in the pressure accumulator 24 for triggering the downstream unit. If necessary, compressed air 34 can be supplied to the pressure chamber 24 via the supply line 28.
  • the pressure in the pressure accumulator 24 is chosen so that the downstream unit can be actuated.
  • the pressure m in the pressure accumulator 24 can be substantially greater than the ambient pressure p2 which acts on the pressure plate 4. This is because the cross-sectional area of the pressure plate 4 is advantageously chosen to be larger than the cross-sectional area of the valve plate 22.
  • the internal pressure acting on the pressure plate 4 is increased and the valve plate 22 can release the pressure line 18 to the pressure accumulator 24 hm against a greater pressure in the pressure accumulator 24. This makes it possible to let the pressure line 18 flow from the pressure accumulator 24 even at a slightly increased ambient pressure p2 of, for example, 0.5 bar of compressed air 34 of, for example, 7 bar.
  • the spring 32 offers a further possibility of working on the To influence the value of the ambient pressure, from which the pulse generator 1 triggers.
  • the spring 32 presses the valve plate 22a in addition to the pressure prevailing in the pressure chamber against the valve seat.
  • the bias of the spring 32 is advantageously adjustable.
  • a reactor pressure vessel 36 of a nuclear power plant is connected via a line 38 to a chamber, for example a condensation chamber 40.
  • a pulse generator 1 is arranged in the interior of the condensation chamber 40.
  • the pressure line 18 connected to the pulse generator 1 leads to a downstream unit, for example to a valve 42.
  • the valve 42 receives a signal from the pulse generator 1 and then causes the entire system to operate in a safe manner Operating state or a switched off state is brought.
  • the valve 42 is connected to the control rod drive 44 via a line 38 in order to regulate the power generated in the reactor core 46.

Abstract

Der Impulsgeber (1) gemäß der Erfindung weist eine in einer Führung (11) beweglich gelagerte Druckplatte (4) auf, die eine Kompensatorkammer (2) begrenzt. Infolge einer Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und Innendruck in der Kompensatorkammer (2) verschiebt sich die Druckplatte (4) und gibt über eine kraftschlüssige Verbindung mit einem Verschlußelement (22) eine Druckleitung (18) frei, so daß eine nachgeschaltete Armatur (42) passiv, d.h. ohne zusätzliche Steuerimpulse angesteuert werden kann.

Description

Beschreibung
Impulsgeber und Verfahren zum Ansteuern einer Armatur m einer Kernkraftanlage mittels eines Impulsgebers
Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulsgeber und ein Verfahren zum Ansteuern einer Armatur, beispielsweise einer Steuerarmatur m einer Kernkraftanlage.
Bei einer Kernkraftanlage, beispielsweise mit einem Druckoder Siedewasserreaktor, wird m einem Reaktorsicherheitsbe- halter m einem geschlossenen Kreislauf einem Reaktordruckbe- halter kaltes Kuhlmittel zu- bzw. erhitztes Kuhlmittel abgeführt. Das Kuhlmittel wird durch die im Reaktordruckbehalter ablaufenden Kernprozesse erhitzt. Die dabei vom K hlmittel aufgenommene Wärmeenergie dient zur Erzeugung von elektrischer Energie. Das erhitzte Kuhlmittel wird dabei und durch Warmetauschprozesse abgekühlt und dem Reaktordruckbehalter wieder zugeführt. Ein Leck m diesem geschlossenen Kuhlkreis- lauf fuhrt zu einer Verringerung des Kuhlmittels und damit zu einem Druckanstieg m dem Reaktorsicherheitsbehalter . Ein Druckanstieg im Reaktorsicherheitsbehalter fuhrt automatisch auch zu einem Druckanstieg m einer Druck- oder Kondensationskammer, mit denen der Reaktordruckbehalter aus sicherheitstechnischen Aspekten m Verbindung steht. Gegenwartig wird allerdings ein geringfügiger Druckanstieg infolge eines kleinen Lecks m dem Kuhlkreislauf nicht erkannt. Der auftretende Kuhlmittelverlust wird vielmehr automatisch über eine Fullstandsregelung f r den Reaktordruckbehalter aus be- stehenden Kuhlmittelreservoirs ausgeglichen. Bei einem eventuell auftretenden größeren Kuhlmittelverluststorfall wurde m diesem Falle ηedoch ein um diesen Vordruck überhöhter Unfalldruck im Reaktorsicherheitsbehalter auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Impulsgeber anzugeben, der auf eine Druckanderung reagiert und eine nachgeschaltete Armatur ansteuert. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betätigen des Impulsgebers und zum Ansteuern einer dem Impulsgeber nachgeschalteten Armatur anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Impulsgeber zum Ansteuern einer Armatur in einer Kernkraftanlage a) mit einer Kompensatorkammer, die al) einen Anschluß für eine Fluidleitung aufweist, über die der Innendruck in der Kompensatorkammer einstell¬ bar ist, a2) von einer Druckplatte in einem Teilbereich gasdicht gegenüber dem Umgebungsdruck begrenzt ist, welche in Richtung ihrer Flächennormalen in einer Führung beweg- lieh gelagert ist, b) mit einem Druckspeicher zum Bereitstellen eines Druckvolumens, c) mit einer Druckleitung, deren erstes Ende an den Druckspeicher und deren zweites Ende an die Armatur anschließ- bar ist, d) mit einem in die Druckleitung geschalteten Verschlußele¬ ment, wobei die Druckplatte kraftschlüssig mit dem Verschlußelement zum Verschließen oder Öffnen der Druckleitung verbunden ist, so daß eine Bewegung der Druckplatte aufgrund einer Druckdif¬ ferenz zwischen dem Innendruck und dem Umgebungsdruck die Be¬ tätigung des Verschlußelements bewirkt.
Auf die der Kompensatorkammer zugewandten Flachseite der Druckplatte wird ein in der Kompensatorkammer herrschender Innendruck und auf ihre gegenüberliegende Flachseite ein in der Umgebung herrschender Umgebungsdruck ausgeübt. Der Innen¬ druck kann dabei auf einen gewünschten Wert eingestellt wer¬ den, indem über die Fluidleitung ein fluides Medium in die Kompensatorkammer eingebracht wird. Unterscheidet sich der Umgebungsdruck von dem Innendruck, so verschiebt sich die Druckplatte entlang der Führung. Infolge der Verschiebung wird das Verschlußelement beispielsweise geöffnet und gibt die Druckleitung frei. Ein unter Druck stehendes fluides Medium im Druckspeicher, das Druckvolumen, strömt dann über die freigegebene Druckleitung zu der Armatur. Der Druckspeicher sorgt für die Bereitstellung des erforderlichen Druckvolumens für die Ansteuerung der Armatur. Diese wird durch den Druckimpuls angesteuert, der nach Betätigung des Verschlußelements erzeugt wird und über die Druckleitung an die Armatur übermittelt wird, welche beispielsweise weitere Schritte zur Be- hebung eines Kühlmittelverlustes in einer Kernkraftanlage einleitet .
Die wesentlichen Vorteile des Impulsgebers sind darin zu sehen, daß er passiv, d.h. ohne externe Energiezufuhr, einen Druckimpuls an eine nachgeschaltete Steuerarmatur übermittelt, und daß der Druckimpuls wiederholbar und beliebig oft von dem Impulsgeber erzeugt werden kann.
Vorteilhafterweise weist das Verschlußelement eine Quer- schnittsfläche auf, die kleiner als die der Druckplatte ist, so daß der auf die Druckplatte wirkende Druck verstärkt wird, um die Druckleitung schon bei einer kleinen Änderung des Umgebungsdruckes freizugeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Druckspeicher, die Kompensatorkammer, das Verschlußelement und ein Teil der Druckleitung zu einer Baueinheit miteinander fest verbunden, so daß der Impulsgeber äußerst kompakt ist.
Vorteilhafterweise ist an die Druckkammer zumindest eine Versorgungsleitung zum Einstellen des Druckes in der Druckkammer anschließbar .
Es ist von Vorteil, wenn das Verschlußelement über ein Stell- element mit einer einstellbaren Verschlußkraft verschließbar ist, so daß die Armatur erst dann angesteuert wird, wenn die auf die Druckplatte ausgeübte Druckdifferenz einen bestimmten Wert überschreitet. Vorteilhafterweise ist dieses Stellelement eine Feder.
Die zweitgenannte Aufgabe wird erfmdungsgemaß gelost durch ein Verfahren zum Ansteuern einer Armatur einer Kernkraftanlage mittels eines Impulsgebers mit einer m einer Fuhrung beweglich gelagerten und eine Kompensatorkammer m einem Teilbereich gasdicht begrenzenden Druckplatte. Infolge einer Druckdifferenz zwischen einem in der Kompensatorkammer herr- sehenden Innendruck und einem m der Umgebung herrschenden
Umgebungsdruck wirkt auf die Druckplatte eine Kraft ein, die kraftschlussig auf ein Verschlußelement übertragen wird. Dieses ist m eine Druckleitung geschaltetet, die einen Druckspeicher mit der Armatur verbindet. Durch die Übertragung der Kraft wird das Verschlußelement betätigt und verschließt die Druckleitung oder gibt sie frei. Durch das Verschließen oder Offnen des Verschlußelements wird über die Druckleitung die nachgeschaltete Armatur angesteuert.
Insbesondere ist es von Vorteil, den Druck m der Kompensatorkammer über eine Fluidleitung einzustellen, so daß ein Sollwert für den Umgebungsdruck vorgegeben werden kann, ab dem die Armatur über den Impulsgeber angesteuert werden soll.
Vorteilhafterweise wird der auf die Druckplatte wirkende Differenzdruck, der kraftschlussig auf das Verschlußelement übertragen wird, verstärkt, indem das Verschlußelement eine Querschnittsflache aufweist, die kleiner als die der Druckplatte gewählt ist.
Insbesondere ist es von Vorteil, einen Impulsgeber wie oben beschrieben m einer Druck- und/oder einer Kondensationskammer einer Kernkraftanlage anzuordnen, um den infolge eines Kuhlmittelverlustes erhöhten Druck im Reaktordruckbehalter und somit auch m der Druck- oder Kondensationskammer feststellen zu können. Die Anordnung eines solchen Impulsgeber ist im Hinblick auf sicherheitstechnische Aspekte von Vor- teil, da der Impulsgeber allein aufgrund einer Druckerhohung m der Umgebung ein Signal passiv, d.h. ohne zusatzliche Steuerenergie, an eine nachgeschaltete Einheit übermittelt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausfuhrungsbei- spiele der Zeichnung naher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 schematisch die konstruktive Ausgestaltung eines Impulsgebers .
FIG 2 die Anordnung des Impulsgebers m einer Kernkraftanlage m einem grob vereinfachten Schaltbild.
Gemäß FIG 1 umfaßt der Impulsgeber 1 eine Kompensatorkammer 2, die nach oben hin von einer Druckplatte 4 begrenzt wird, d.h. die Druckplatte 4 stellt eine Art Deckel für die Kompensatorkammer 2 dar. Nach unten hin wird die Kompensatorkammer 2 von einem feststehenden Gehäuse 6 begrenzt. Die Seitenwand 8 der Kompensatorkammer 2 ist flexibel, so daß die Druck- platte 4 gegen das Gehäuse 6 verschoben und somit die Kompensatorkammer 2 komprimiert werden kann. Die Seitenwand 8 kann beispielsweise aus einem einen Faltenbalg bildenden elasti¬ schen Material bestehen. Das Gehäuse 6 ist, im Schnitt gesehen, zur Druckplatte 4 hm beispielsweise U-formig ausgebil- det, so daß die Druckplatte 4 die Kompensatorkammer 2 nur so weit komprimieren kann, bis sie auf dem Gehäuse 6 zum Aufliegen kommt. An der Kompensatorkammer 2 ist ein Anschluß 9 für eine Fluidleitung vorgesehen. Über die Fluidleitung kann der Kompensatorkammer 2 ein fluides Medium, beispielsweise Luft, zu- oder abgeführt werden, um den Innendruck m der Kompensatorkammer einzustellen.
Die Druckplatte 4 ist über einen oder mehrere Fuhrungsbolzen 10, die m einer Fuhrung 11 beispielsweise durch das Ge- hause 6 verlaufen, mit einer Traverse 12 kraftschlussig verbunden. Die Fuhrungsbolzen 10 sind m der F hrung 11 des Gehäuses 6 beweglich, so daß die Druckplatte 4 zusammen mit der Traverse 12 gegen das Gehäuse 6 verschoben werden kann. Die Traverse 12 ist wiederum kraftschlussig, beispielsweise über eine Schraubverbindung, mit einer Ventilstange 14 verbunden. Die Ventilstange 14 wird m einer Ventilfuhrung 16 des Gehau- ses 6 gefuhrt.
An die Ventilfuhrung 16 ist seitlich eine Druckleitung 18 an- schließbar, so daß diese mit dem Hohlraum der Ventilfuhrung 16 m Verbindung steht. Ein Teil der Ventilfuhrung 16 kann daher als Fortfuhrung der Druckleitung 18 aufgefaßt werden.
Die Ventilfuhrung 16 ist zu der auf die Traverse 12 gerichteten Seite von einem Dichtelement, beispielsweise von einem oder mehreren die Ventilstange 14 umfassenden Dichtringen 20 abgedichtet. Nach unten hm wird die Ventilfuhrung 16 und da- mit die Druckleitung 18 durch ein Verschlußelement 22, im Ausfuhrungsbeispiel der Figur 1 ein Ventilteller 22a, verschlossen. Der Ventilteller 22a ist kraftschlussig mit der Ventilstange 14 verbunden. Die Querschnittsflache des Ventiltellers 22a ist dabei gemäß der FIG 1 kleiner als die der Druckplatte 4, wodurch ein auf die Druckplatte wirkender
Druck zum Offnen oder Verschließen der Druckleitung 18 verstärkt wird. Anstatt des Ventiltellers 22a können auch alternative Verschlußelemente 22 verwendet werden, wie z.B. ein Kugelventil oder ein Schieber.
Die Ventilfuhrung 16 mundet m den Druckspeicher 24, beispielsweise eine Druckkammer, die an der unteren Seite des Gehäuse 6 angeordnet und mittels Schrauben 26 an das Gehäuse 6 angeflanscht ist. Der Druckspeicher 24 ist mit der Druck- leitung 18 verbunden, die von dem Ventilteller 22a zum Druckspeicher 24 hin gasdicht abgedichtet ist, wenn sich der Ventilteller 22a in seiner Verschlußstellung befindet. Vorteil- hafterweise begrenzt das Gehäuse 6 den Druckspeicher 24 nach oben hm und bildet eine Art Deckel für ihn. Der Druckspei- eher 24 kann alternativ auch eine separate Einheit sein. An den Druckspeicher 24 ist weiterhin eine Versorgungsleitung 28 angeschlossen, über die m den Druckspeicher 24 ein Fluid, beispielsweise Druckluft 34, emstrombar ist.
Des weiteren ist an das Gehäuse 6 unterhalb des Ventiltellers 22a ein Federgehause 30 mittels Schrauben 26 befestigt, das sich m den Innenraum des Druckspeichers 24 erstreckt. Auf der dem Ventilteller 22a gegenüberliegenden Seite ist im Federgehause 30 eine Aussparung zur Aufnahme eines Stellelementes, beispielsweise einer Feder 32, angeordnet. Das Federge- hause 30 mit der Feder 32 ist dabei so im Innern des Druckspeichers 24 angeordnet, daß das m dem Druckspeicher 24 unter Druck stehende fluide Medium mit dem Ventilteller 22a m Kontakt steht. Das Federgehause 30 mit der Feder 32 laßt daher zumindest einen Stromungskanal zum Innenraum des Druck- Speichers 24 offen.
Der oben beschriebene Impulsgeber 1 ist besonders für die Anordnung m einer Kammer geeignet, um bei einer Druckerhohung m dieser Kammer über die Druckleitung 18 ein Signal an eine nachgeschaltete Einheit zu übermitteln. Bei dem Impulsgeber 1 kann über eine an den Anschluß 9 angeschlossene Fluidleitung zunächst der Innendruck m der Kompensatorkammer 2 eingestellt werden. Beispielsweise ist die Fluidleitung hierzu mit der Außenatmosphare verbunden. Die Fluidleitung braucht nicht zwingend permanent angeschlossen sein. Der Innendruck kann auch einmalig eingestellt werden, beispielsweise bevor der Impulsgeber an seinem Einsatzort montiert wird. Für diesen Fall weist der Anschluß 9 ein nicht naher dargestelltes Ver- schlußventil auf.
In der Kammer, m der der Impulsgeber angeordnet ist, besteht ein Umgebungsdruck. Der Innendruck wirkt auf die der Kompensatorkammer 2 zugewandten Flachseite der Druckplatte 4 und der Umgebungsdruck wirkt auf die gegenüberliegende Flachseite der Kompensatorkammer 2. Bei einer Druckdifferenz zwischen diesen beiden Drucken verschiebt sich die m der Fuhrung 11 beweglich gelagerte Druckplatte 4. Übersteigt der Umgebungs- druck den Innendruck m der Kondensatorkammer 2, so wird diese wegen ihrer elastischen Seitenwand 8 komprimiert. Die Druckplatte 4 und die mit ihr kraftschlussig über die Fuhrungsbolzen 10 verbundene Traverse 12 sowie Ventilstange 14 mit Ventilteller 22a bewegen sich also relativ zu dem Gehäuse 6. Der Ventilteller 22a gibt dabei die Öffnung der Ventilfuhrung 16 frei. Dadurch kann die m dem Druckspeicher 24 befindliche Druckluft 34 über die Ventilfuhrung 16 m die Druckleitung 18 gelangen und somit einen Impuls an eine nach- geschaltete Einheit bermitteln. Dieser Impuls wird von dem Impulsgeber 1 passiv, d.h. allein aufgrund eines Druckunterschiedes zwischen dem Umgebungsdruck und dem Innendruck an die nachgeschaltete Einheit übermittelt, ohne daß zusätzliche Steuerimpulse notig sind.
In dem Druckspeicher 24 wird eine für das Auslosen der nachgeschalteten Einheit ausreichende Menge Druckluft 34 bereitgehalten. Über die Versorgungsleitung 28 kann der Druckkammer 24 bei Bedarf Druckluft 34 zugeführt werden.
Der Druck m dem Druckspeicher 24 ist dabei so gewählt, daß die nachgeschaltete Einheit betätigt werden kann. Der Druck m dem Druckspeicher 24 kann dabei wesentlich großer sein als der Umgebungsdruck p2, der auf die Druckplatte 4 wirkt. Denn vorteilhafterweise ist die Querschnittsflache der Druckplatte 4 großer als die Querschnittsflache des Ventiltellers 22 gewählt. Somit wird der Innendruck, der auf die Druckplatte 4 wirkt, verstärkt und der Ventilteller 22 kann gegen einen größeren Druck m dem Druckspeicher 24 die Druckleitung 18 zu dem Druckspeicher 24 hm freigeben. Dadurch ist es möglich, schon bei einem geringfügig erhöhten Umgebungsdruck p2 von beispielsweise 0,5 bar Druckluft 34 von beispielsweise 7 bar aus dem Druckspeicher 24 die Druckleitung 18 strömen zu lassen.
Die Feder 32 bietet neben der Einstellung des Innendrucks der Kompensatorkammer 2 eine weitere Möglichkeit, um auf den Wert des Umgebungsdruckes Einfluß zu nehmen, ab dem der Impulsgeber 1 auslöst. Die Feder 32 preßt den Ventilteller 22a zusätzlich zu dem in der Druckkammer herrschenden Druck gegen den Ventilsitz. Vorteilhafterweise ist dabei die Vorspannung der Feder 32 einstellbar.
Gemäß FIG 2 ist ein Reaktordruckbehalter 36 einer Kernkraftanlage, insbesondere einer Siedewasser-Kernkraftanlage, über eine Leitung 38 mit einer Kammer, beispielsweise einer Kon- densationskammer 40, verbunden. Im Inneren der Kondensationskammer 40 ist ein Impulsgeber 1 angeordnet. Die an den Impulsgeber 1 angeschlossene Druckleitung 18 führt zu einer nachgeschalteten Einheit, beispielsweise zu einer Armatur 42. Bei Überschreiten eines bestimmten Umgebungsdruckes in der Kondensatorkammer 40 erhält die Armatur 42 ein Signal von dem Impulsgeber 1 und veranlaßt daraufhin, daß die gesamte Anlage in einen sicheren Betriebszustand oder einen abgeschalteten Zustand gebracht wird. Als Beispiel hierfür ist gemäß FIG 2 die Armatur 42 über eine Leitung 38 mit dem Steuerstabantrieb 44 verbunden, um die im Reaktorkern 46 erzeugte Leistung zu regulieren.

Claims

Patentansprüche
1. Impulsgeber (1) zum Ansteuern einer Armatur (42) in einer Kernkraftanlage a) mit einer Kompensatorkammer (2), die al) einen Anschluß (9) für eine Fluidleitung aufweist, über die der Innendruck in der Kompensatorkammer (2) einstellbar ist, a2) von einer Druckplatte (4) in einem Teilbereich gas- dicht gegenüber dem Umgebungsdruck begrenzt ist, welche in Richtung ihrer Flächennormalen in einer Führung (11) beweglich gelagert ist, b) mit einem Druckspeicher (24) zum Bereitstellen eines Druckvolumens , c) mit einer Druckleitung (18) , deren erstes Ende an den Druckspeicher (24) und deren zweites Ende an die Armatur (42) anschließbar ist, d) mit einem in die Druckleitung (18) geschalteten Verschlußelement (22, 22a) , wobei die Druckplatte (4) kraftschlüssig mit dem Verschlußelement (22, 22a) zum Verschließen oder Öffnen der Druckleitung (18) verbunden ist, so daß eine Bewegung der Druckplatte (4) aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Innendruck und dem Umgebungsdruck die Betätigung des Verschlußele- ments (22, 22a) bewirkt.
2. Impulsgeber nach Anspruch 1, bei dem das Verschlußelement (22, 22a) eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner ist als die der Druckplatte (4) .
3. Impulsgeber nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Druckspeicher (24), die Kompensatorkammer (2), das Verschlußelement (22, 22a) und ein Teil der Druckleitung (18) eine Baueinheit bilden.
4. Impulsgeber nach Anspruch 3, bei dem an dem Druckspeicher (24) eine Versorgungsleitung (28) anschließbar ist.
5. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Verschlußelement (22, 22a) über ein Stellelement mit einer einstellbaren Verschlußkraft verschließbar ist.
6. Impulsgeber nach Anspruch 5, bei dem das Stellelement eine Feder (32) ist.
7. Verfahren zum Ansteuern einer Armatur (42) einer Kern- kraftanlage mittels eines Impulsgebers (1) mit einer in einer Führung (11) beweglich gelagerten und eine Kompensatorkammer (2) in einem Teilbereich gasdicht begrenzenden Druckplatte (4), auf die infolge einer Druckdifferenz zwischen einem in der Kompensatorkammer (2) herrschenden Innendruck und einem in der Umgebung herrschenden Umgebungsdruck eine Kraft einwirkt, die kraftschlüssig von der Druckplatte (4) auf ein Verschlußelement (22, 22a) zum Öffnen oder Veschließen einer Druckleitung (12) übertragen wird, die von einem Druckspeicher (24) zu der Armatur (42) führt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Druck in der Kompensatorkammer (2) über eine Fluidleitung (9) eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, bei dem das Verschlußelement (22, 22a) eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner als die der Druckplatte (4) gewählt ist, wodurch der auf die Druckplatte (4) wirkende Druck über das Verschlußelement (22, 22a) zum Verschließen oder Öffnen der Druckleitung (18) erhöht wird.
10. Anordnung eines Impulsgebers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Druck- und/oder einer Kondensationskammer (40) einer Kernkraftanlage.
PCT/DE1998/000348 1997-02-19 1998-02-06 Impulsgeber und verfahren zum ansteuern einer armatur in einer kernkraftanlage mittels eines impulsgebers WO1998037560A1 (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1388747A (fr) * 1963-11-08 1965-02-12 Procédé de protection pour conduction de fluides, et dispositifs correspondants pour sa mise en oeuvre
US3775247A (en) * 1970-06-18 1973-11-27 Asea Atom Ab Control rod drive for a water-cooled nuclear reactor
DE3129125A1 (de) * 1981-07-23 1983-02-10 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim "elektrohydraulischer stellantrieb fuer turbinenventile"

Patent Citations (3)

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