DE1542186A1 - Method and device for operating a pressure vessel for high internal pressures - Google Patents

Description

Verfahren und Einrichtung zum Betrieb eines DruckbehUlters fUr hohe Innendrücke Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betrieb eines DruckbehSlters fAr hohe InnendrEcke, insbesondere zur Aufnahme von Kernreaktorkomponenten, mit mehreren in gegenseitigem Abstand gehaltenen Druckschalen, zwischen denen ein Betriebsmittel unter vom Innendruck verschiedenen ZwischendrQcken steht.Method and device for operating a pressure vessel for high Internal pressures The invention relates to a method and a device for operation a pressure vessel for high internal pressures, especially for holding nuclear reactor components, with several mutually spaced pressure shells, between which a The operating medium is under intermediate pressures that differ from the internal pressure.

Bei derartigen BehSltern kann die durch den Innendruck hervorgerufene Materialbelastung durch entsprechende Staffelung der Zwischendrucke, die nach den äußeren Schalen hin abnehmen, in gewünschter Weise auf die einzelnen Schalen verteilt werden. Dies gilt jedoch streng genommen nur fUr einen bestimmten Innendruck, z. B. für den Betriebsdruck, fdr den der Behllter ausgelegt ist.In the case of such containers, the pressure caused by the internal pressure can Material load through corresponding graduation of the intermediate prints, which according to the Remove the outer shells and distribute them to the individual shells as required will. Strictly speaking, however, this only applies to a certain internal pressure, e.g. B. for the operating pressure for which the container is designed.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betrieb eines HochdruckbehSlters zu achaffen, bei dem auch bei schwankendem Innendruck, insbesondere bei einem schlagartigen Druckabfall z. B. infolge einer Betriebsstörung, keine Behalterwand unzulässig hohen Beanspruchungen ausgesetzt wird.The invention has for its object a method and a device to operate a high-pressure tank, with which even with fluctuating Internal pressure, especially in the event of a sudden drop in pressure z. B. as a result of a Operational disruption, no container wall exposed to inadmissibly high loads will.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die einzelnen Zwischendr³cke zwischen den Schalen laufend in einem vorgegebenen Verhlltnis zu dem sich Sndernden Innendruck gehalten werden.The inventive method for solving this problem consists in that the individual intermediate pressures between the shells continuously in a predetermined In relation to the changing internal pressure.

Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemSßen Verfahrens sieht eine mit dem Innendruck des Betriebsmittels beaufschlagte Drossel vor, entlang deren Drosselstrecke mehrere mit je einem Zwischenraum zwischen den Schalen verbundene, die Zwischendrucke erzeugende Abgriffe vorgesehen sind. Be~ Verwendung einer Drossel, deren Drosselstrecke z. B. eine lineare Charakteristik aufweist, stehen dadurch die ZwischendrDcke rincer in einem konstanten VerhSltnis zu dem sich ändernden Innendruck. Dadurch kann bei solchen Druckbehältern ein wesentlich höherer Innendruck zugelassen werden, da alle Druckschalen, insbesondere die an stSrksten gefShrdete innerste Druckschale, bei abfallendem Innendruck gleichm§ßig entlastet werden. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile lassen sich grundsãtzlich fUr alle in Frage kommenden Behältermaterialien erreichen ; als besondors gOnatig wird die Anwendung der Erfindung f³r Spannbetonbehõlter betrachtet.The device for carrying out the method according to the invention provides a throttle acted upon by the internal pressure of the operating medium, along the throttle section of which is several connected with a space between the shells each, the taps producing intermediate prints are provided. Be ~ use of a throttle, whose throttle section z. B. has a linear characteristic, stand thereby the intermediate pressure rincer in a constant ratio to the changing internal pressure. As a result, a significantly higher internal pressure can be permitted in such pressure vessels because all pressure shells, especially the most vulnerable innermost Pressure shell, relieved evenly when the internal pressure drops. The one with the The advantages that can be achieved in accordance with the invention can in principle apply to all Reach container materials; The application of the invention is particularly favorable Considered for prestressed concrete containers.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden beispielsweise anhand der Zeichnung nõher erlõutert: Die Figur zeigt schematisch im Querschnitt einen Spannbeton-Hochdruckbehõlter 1 fAr einen Kernreaktor, an den die erfindungJgemõ#e Drucksteuereinrichtung angeschlossen ist.Further details of the invention are for example based on Drawing explained in more detail: The figure shows schematically in cross section a prestressed concrete high-pressure container 1 for a nuclear reactor to which the pressure control device according to the invention is connected is.

Der DruckbehSlter 1 besteht im wesentlichen aus der inneren Behälterwand 2, z. B. einem StahlbehElter, einer mittleren Spannbeton-Druckschale 3 und einer õu#eren Spannbeton-Druckschale 4.The pressure vessel 1 consists essentially of the inner vessel wall 2, e.g. B. a StahlbehElter, a middle prestressed concrete pressure shell 3 and one Outside prestressed concrete pressure shell 4.

Zwischen der Behr. lterwand 2 und der mittleren Druckschale 3 ist ein Zwischenraum 5, zwischen den Druckschalen 3 und 4 ein Zwischenraum 6 fffir ein fl³ssiges Betriebsmittel, z. B. Wasser, freigehalten.Between the Behr. lterwand 2 and the middle pressure shell 3 is a space 5, between the pressure shells 3 and 4 a space 6 for a liquid operating medium, e.g. B. water, kept free.

Innerhalb des Behälters 2 ist die Spaltzone 7 des Reaktors und ein Geffß 8, z. B. ein teilweise mit Wasser gefUllter Dampferzeuger, der unter annEhernd dem selben Druck steht wie der z. B. mit einem Gas gef³llte Innenraum des BehSlters 2, angeordnet.Inside the container 2 is the cleavage zone 7 of the reactor and a Vessel 8, e.g. B. a partially filled with water steam generator, which is under approximately the same pressure as the z. B. with a gas filled interior of the container 2, arranged.

Die Drucksteuereinrichtung besteht aus einer Drossel, deren GehRuse 9 eine konische Bohrung aufweist, in der ein kegelstumpff8rmiger Drosselkdrper lo so gelagert ist, daß er zwischen sich und dem Gehäuse 9 einen als Drosselstrecke fUr das Betriebsmittel dienenden Ringspalt 11 freiläßt. Der Drosselkdrper 1C trSgt an seinen Stirnseiten zwei zylindrische Kolben 12 und 13 gleichen Durchmessers, mit denen er im Gehause 9 in zugeordneten Bohrungen axial verschieblich jelagert ist. Die freien Enden der Kolben 12 und 13 ragen in Druckraume 14 und 15 im GehSuse 9 hinein. Die Zufuhr des Betriebsmittels zum Ringspalt 11 erfolgt ³ber einen aus Kolben 12. nrosseEkdrper lo und GehSuse 9 gebildeten Ringraum 16 am dickeren Ende des Drosselkdrpers 10. Nach Durchlaufen der Drosselstrecke 11 strömt es in einen Ringraum 17 am verjUngten Ende des Drosselkörpers 10. Dabei ist die von dem Betriebsmittel im Raum 16 beaufschlagte Stirnfläche des Drosselkörpers 10 so bemessen, daß der Drosselk~rper in-die konische Bohrung des Gehauses hineingedr³ckt wird, bis das freie Ende des Kolben 13 an dem einstellbaren Anschlag 18 anliegt. Entlang der Drosselstrecke 11 sind in bestimmten axialen Abstanden ringnutenförmige Abgriffe 19, 2o angebracht, die ³ber Leitungen 21, 22 mit den Zwischenrlumen 5 und 6 des Druckbehõlters 1 in Verbindung stehen.The pressure control device consists of a throttle, the housing of which 9 has a conical bore in which a truncated cone-shaped throttle body lo is mounted so that it is between itself and the housing 9 as a throttle section Annular gap 11 serving for the operating medium leaves free. The throttle body 1C carries at its end faces two cylindrical pistons 12 and 13 of the same diameter, with which he jellager axially displaceably in the housing 9 in associated bores is. The free ends of the pistons 12 and 13 protrude into pressure spaces 14 and 15 in the housing 9 in. The supply of the operating medium to the annular gap 11 takes place via a Piston 12. NrosseEkdrper lo and GehSuse 9 formed annular space 16 at the thicker end of the throttle body 10. After passing through the throttle section 11, it flows into a Annular space 17 at the tapered end of the throttle body 10. This is from the operating medium in the space 16 acted upon end face of the throttle body 10 dimensioned so that the The throttle body is pressed into the conical bore of the housing until the free end of the piston 13 rests against the adjustable stop 18. Along the throttle line 11 annular groove-shaped taps 19, 2o are attached at certain axial distances, which via lines 21, 22 with the intermediate lumen 5 and 6 of the pressure vessel 1 in Connected.

Von-einer Pumpe 23 wird der größere Teil des Betriebamittels, z. B. Wasser, liber eine Leitung 24 dem Gefäß 8 im-) ruckbehälter 1 zugeführt, wShrend ein Teilstrom hinter der Druckseite der Pumpe 23 Uber eine Abzweigleitung 25 dem Ringraum 16 zustrtimt, um nach-Drchlaufen der Drosselstrecke 11 und des Ringraums 17 durch die Leitung 26 abzufließen. Dadurch wird die Drucksteuereinrichtung immer mit dem höchsten, vorhandenen Druck betrieben. Um den Betriebsmittelverbrauch klein zu halten, wird der Querschnitt des Drosselspalts 11 mit der Einstellvorrichtung 18 m~glichst eng eingestellt. Die Drosselquerschnitte müssen dabei so groß gehalten werden, daß bei Normalbetrieb die Einstellung der ZwischendrUcke in den Rumen 5 und 6 dem sich ändernden Innendruck zeitlich gleichlaufend folgen kann. Bei einem plötzlichen Druckabfall im Behälter 2 z. B. infolge einer Betriebsstörung m³ssen jedoch dann die Drosselquerschnitte schnell erweitert werden, damit sich die Zwischendrucke ohne Phasenverschiebung an den abfallenden Innendruck anpassen kdnnen, und so eine zu hohe Belastung der Druckschalen bzw. der inneren Behälterwand vermieden wird. Hierzu ist der dem dickeren Ende des konischen Drosselkörpers 10 benachbarte Druckraum 14 ³ber eine Leitung 27 mit dem Innenraum des DruckbehSlters und ³ber eine Leitung 28 mit dem Druckraum 15 verbunden, wobei in die Leitung 28 eine einstellbare Drossel 29 einyebaut ist.From a pump 23, the greater part of the operating means, z. B. Water, supplied via a line 24 to the vessel 8 in the pressure vessel 1, while a partial flow behind the pressure side of the pump 23 via a branch line 25 dem Annular space 16 zustrtimt to after-traversing the throttle section 11 and the annular space 17 to flow through line 26. This makes the pressure control device always operated with the highest available pressure. To keep the resource consumption small to keep, the cross section of the throttle gap 11 with the adjustment device 18 as close as possible. The throttle cross-sections must be kept as large that during normal operation the setting of the intermediate pressures in the rooms 5 and 6 can follow the changing internal pressure simultaneously. At a sudden pressure drop in container 2 z. B. as a result of a malfunction However, then the throttle cross-sections are expanded quickly so that the intermediate pressures are increased can adapt to the falling internal pressure without a phase shift, and so on excessive stress on the pressure trays or the inner container wall is avoided. For this purpose, the pressure space adjacent to the thicker end of the conical throttle body 10 is used 14 ³ via a line 27 to the interior of the pressure vessel and ³ via a line 28 connected to the pressure chamber 15, with an adjustable throttle in the line 28 29 is built in.

Bei Normalbetrieb herrscht in den Rumen 14 und 15 gleicher Druck, so da# auf die Stirnseiten der Kolben 12 und 13 gleich große, einander entgegengerichtete XrSfte wirken.During normal operation there is the same pressure in rooms 14 and 15, so that # on the end faces of the pistons 12 and 13 of the same size, facing each other XrSfte work.

Einem achnellen Druckabfall im Innenraun des Druckbehõlters kann nur der Druck im Raum 14 sofort folgen, wghrend der Druckabbau im Raum 15 durch die Drossel 29 verz~gert wird. Dadurch entsteht zwischen beiden Rtucsneine Druckdifferenz, durch die der Drossezk8rper 10 aus der konischen Bohrung herausgedruckt wird (In der gezeichneten Stellung wftde er von rechts nach links verschöben).A rapid pressure drop in the interior of the pressure vessel can only the pressure in space 14 follows immediately, while the pressure reduction in space 15 through the Throttle 29 is delayed. This creates a pressure difference between the two Rtucsn, through which the throttle body 10 is pushed out of the conical bore (In the position shown, he wftde shifted from right to left).

Entsprechend dieser Verschiebung wird die Spaltweite der Drosselstrecke 11 erweitert, so da# ein entsprechender Druckabfall in den einzelnen Zwischenrõumen 5, 6 ebenfalls sehr schnell erfolgen kann.The gap width of the throttle section is corresponding to this shift 11 expanded so that there is a corresponding pressure drop in the individual intermediate spaces 5, 6 can also be done very quickly.

Eine im Raum 14 vorgesehene Feder 3o wirkt der Bewegung des Drosselkörpers bei rascher Druckabsenkung entgegen und pa#t den erforderlichen Drosselquerschnitt etwa der Geschwindigkeit der Druckabsenkung an, d. h. der Hubweg des Drosselkörpers ist annShernd proportional zu der Druckdifferenz in den beiden Druckrumen. Die Ansprechempfindlichkeit dieses Systems kann auaerdam noch durch Verstellen der Einstelldrossel 29 beeinflußt werden.A spring 3o provided in space 14 acts to move the throttle body in the event of a rapid pressure drop and match the required throttle cross-section approximately the speed of the pressure drop, d. H. the stroke of the throttle body is approximately proportional to the pressure difference in the two pressure chambers. The responsiveness this system can also be influenced by adjusting the setting throttle 29 will.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausfuhrungsbeispiel beschränkt. So ist es z. B. denkbar, die Zwischenräume durch entsprechende Drossselbohrungen in den Schalen sowohl miteinander als auch mit dem Innenraum zu verbinden und das Betriebamittel durch Drosselbohrungen in der Sußeren Schale abzuleiten.The invention is not limited to the exemplary embodiment shown. So it is z. B. conceivable, the gaps by appropriate throttle holes in the shells to connect with each other as well as with the interior and that Drain operating agents through throttle holes in the outer shell.

Claims (8)

Patentanspr³che: 1. Verfahren zum Betrieb eines DruckbehSlters f³r hohe InnendrDcke, insbesondere zur Aufnahme von Kernreaktorkomponenten, mit mehreren in gegenseitigmm Abstand angeordneten Schalen, zwischen denen ein Betriebmmittel unter vom Innendruck verschiedenen Zwischendrueken steht, dadurch gekennzeichnet, da# die einzelnen Zischenarfficke zwischen den Schalen laufend in einem vorgegebenen Verhõltnis zu dam sich Sndernden Innendruck gehalten werden.Claims: 1. Method for operating a DruckbehSlters f³r high internal pressures, especially for accommodating nuclear reactor components, with several Shells arranged at a mutual mm distance, between which an operating medium is under intermediate pressure different from the internal pressure, characterized in that, because # the individual hissing arrows between the shells are continuously in a predetermined manner Relationship to the changing internal pressure can be maintained. 2. Einrichtung zur Durchf³hrung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem Innendruck des Druckbehalters (1) beaufschlagte Drossel, entlang deren Drosselstrecke (11) mehrere mit je einem Zwischenraum (5 bzw. 6) zwischen den Schalen (3 bzw. 4) verbundene, die Zwischendrucke erzeugende Abgriffe (19, 20) vorgesehen sind.2. Device for performing the method according to claim 1, characterized through a throttle charged with the internal pressure of the pressure vessel (1) their throttle section (11) several with a space (5 or 6) between the shells (3 or 4) connected to the intermediate prints generating taps (19, 20) are provided. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, des die Drosselstrecke (11) fUr das Betriebwittel von einer komischen Bohrung im Drosselgehluse (9) und einem zugeordneten konischen, entlang seiner Llngsachse in der Bohrung verschieblichen Drosselkörpsr (lo) gebildet ist.3. Device according to claim 2, characterized in that the throttle section (11) for the operating medium from a strange bore in the throttle housing (9) and an associated conical, displaceable along its longitudinal axis in the bore Drosselkörpsr (lo) is formed. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da# die Zufuhr des Betriebsmittels am stõrkeren Ende und der Abflu# am verj³ngten Ende des Drosselk~rpers (10) vorgesehen ist, wobei aindestens ein T-il der Stirnfltche des Drosselk~rpers auf der Zufuhrseite (16) von dem Betriebsmittel beaufachlagt ist.4. Device according to claim 3, characterized in that # the feed of the operating medium at the thicker end and the drain at the tapered end of the throttle body (10) is provided, at least one T-il of the face of the throttle body is acted upon by the operating medium on the supply side (16). 5. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltweite des Drosselspalts (11) durch einen am Gehtuse (9) gelagerten, den Hubweg des Drosselk8rpers (lo) begrenzenden Anschlag (18} einstellbar ist.5. Device according to claim 3 and 4, characterized in that the gap width of the throttle gap (11) by a mounted on the goose (9), the Stroke of the throttle body (lo) limiting stop (18} is adjustable. 6. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselk8rper (lo) mittels zweier zylindrischer Kolben (12, 13) gleichen Durchmessers in entsprechenden Bohrungen des Gehõuses (9) gelagert ist, wobei die freien Enden der Kolben in je einen Druckraum (14, 15) des Gehäuses (9) hineinragen, und da# diese DruckrSume (14, 15) durch eine Leitung (28), in die eine einstellbare Drossel (29) eingebaut ist, miteinander verbunden sind und der der Betriebsmittelzufuhrseite (16) benachbarte Druckraum (14) mit dem Innendruck des DruckbehElters (1) beaufschlagt ist.6. Device according to claim 2 to 5, characterized in that the throttle body (lo) by means of two cylindrical pistons (12, 13) of the same diameter is mounted in corresponding bores in the housing (9), the free ends the piston protrude into a pressure chamber (14, 15) of the housing (9), and because # this DruckrSume (14, 15) through a line (28) into which an adjustable throttle (29) is installed, are connected to each other and that of the operating medium supply side (16) adjacent pressure chamber (14) is acted upon by the internal pressure of the pressure vessel (1) is. 7. Einrichtung nach Anspruch 3 bis 6, gekennzeichnet durch eine den Drosselk~rper (10) in Richtung zur Abflußseite (17) dr³ckende Feder (3o).7. Device according to claim 3 to 6, characterized by a the Spring (3o) pressing the throttle body (10) towards the discharge side (17). 8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenrõume durch Drosselbohrungen in den Druckschalen sowohl untereinander als auch mit dem Innenraum des Druckbehõlters sowie einer Betriebsmittelabflu#einrichtung verbunden zind.8. Device according to claim 1, characterized in that the intermediate spaces through throttle bores in the pressure shells both with each other and with the Interior of the pressure vessel and an operating medium drainage device connected zind. LeerseiteBlank page