DE1902810A1 - Vorrichtung zur Abdichtung von Spindeln,insbesondere bei Ventilen fuer fluessige Metalle,wie fluessiges Natrium,z.B.in Kernreaktoren - Google Patents

Vorrichtung zur Abdichtung von Spindeln,insbesondere bei Ventilen fuer fluessige Metalle,wie fluessiges Natrium,z.B.in Kernreaktoren

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DE1902810A1 DE19691902810 DE1902810A DE1902810A1 DE 1902810 A1 DE1902810 A1 DE 1902810A1 DE 19691902810 DE19691902810 DE 19691902810 DE 1902810 A DE1902810 A DE 1902810A DE 1902810 A1 DE1902810 A1 DE 1902810A1
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liquid
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nuclear reactors
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Dipl-Ing Gundolf Rajakovics
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Vereinigte Edelstahlwerke AG
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Description

F 1346
Gebr. Böhler & Co· Aktiengesellschaft, Wien
Vorrichtung zur Abdichtung von Spindeln, insbesondere bei Ventilen für flüssige Metalle, wie flüssiges Natrium, a.E·
in Kernreaktoren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdichtung von axialer Richtung in einem Gehäuse bewegten Spindeln zwecks Verhinderung des Austritts des Betriebsmediums, insbesondere bei Ventilen für flüssige Metalle, wie flüssiges Eatrium,a»B· in Kernrekaoren, mit einen die Spindel umgebenden Faltenbalg, wobei vom Inneren des Gehäuses aus gesehen vor dem Faltenbalg zwischen Gehäuse und Spindel ein im Vergleich zu seiner Länge schmaler Spalt vorgesehen ist*
Die Abdichtung von Flüssigmetailventilen stellt bei hohen Temperaturen, insbesondere bei großen Hennweiten und großen Hüben ein besonderes Problem dar· Sa die Abdichtung absolut gasdicht sein muß, werden vorzugsweise Metallbälge zur Abdichtung verwendet· Bei hohen Temperaturen verlieren die üblichen Werkstoffe ι so stark an Festigkeit, daß die Beanspruchbarkeit von daraus gefertigten Bälgen sehr gering wird» Außerdem nehmen die Korrosionen bei diesen Werkstoffen , insbesondere bei Temperaturen von über 6000C, sehr stark zu, was im Hinblick auf die geringen Wandstärken von Metallbälgen zu einem frühzeitigen Versagen des Diehtelefcentes führen kann· Metallegierungen, die bei hohen Temperaturen bessere Festigkeitseigenschaften aufweisen, enthalten mejflt größere Anteile von legierungselementen, wie a«B. Nickel, die von flüssigem Natrium bei Temperaturen von über 6oe°0 bevorzugt herausgelöst werden, wodurch ebenfalls ein Versagen des Diohtelements auftreten kann·
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Es ist nun naheliegend, den RaUm1 in dem der SaIf unter« gebraoht ist, zu kühlen, wodurch der BaIf, auf ein miedrigeres Temperatur niveau als das Betriebsmedium im Ventil gelangt» Eine ■olohe Iiösunf hat allerdings den Nachteil, daß gelöste verunrei-Mifunfen des flüssifen Metalles, insbesondere die Oxyde desselben an die kälteste Stelle des Ventiles wandern, in der sich bei dieser Konstruktion der BaIf befindet· Dadurch tritt im Bereich des Balges eine Attreieherunf an Alkali-Metalloxyd auf, welche zu einer sehr s ehnellen Zerstörung des Balges durch Korrosion führen kann» Überdies besteht die Gefahr, daß bei Verwendung des Ventileβ bei niedrigeren Temperaturen die Temperatur an der Stelle des Balges bis zum Erstarrungspunkt des Betriebsmediums ( insbesonden bei Satrium) absinkt und deshalb der BaIf bei Betätigung des Ventiles infolge der Erstarrunf des Betriebsmediums mechanisch zerstört wird«,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile zu vermeiden und den Faltenbalg auf einer annähernd konstanten, von der Temperatur des Betriebsmediums im wesentlichen unabhängifen Temperatur ven z.B. 30O0C zu halten· Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß eine Einrichtung zur Kühlung des Spaltes, die vorzugsweise aus an dessen Außenwand vorhandenen Kühlrippen besteht, vorgesehen und der Faltenbalf z«Bo mit Hilfe einer ihm umgebenden elektrischen Heizwendel heizbar ist·
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor, welches in der Zeichnung sohematisoh abgebildet ist« Diese zeigt ein Ventil für flüssiges Natrium im Längsschnitt·
Die inner· Begrenzungefläche des kühlbaren Spaltes 1 ist von einem rohrförmigen, an einem Ende mit dem aus restfreien Chromnickelstahl bestehenden faltenbalg 3 und am anderen Ende mit dem Ventilteller 4 dichtend verbundenen Rohr 2 gebildet· Der zwischen Jaltenbalf 8 und Ventilspindel 3 vorhandene Gasraum V ist mit einem Sohutzfas, z.B. Argon, füllbar, welches dureh den Anschluß 11 in diesen Gasraum 3* eingeleitet werden
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kann. Derselbe ist durch eine Stopfbüchse, zu weIeher die Packung 13 und die Brille 12 gehören, abgedichtet« Die äußere Begrenzungsfläche des kühlbaren Spaltes 1 ist von einem zylindrischen , mit vorzugsweise radial angeordneten Kühlrippen versehenen Teil 6 gebildet» Der sieh an die Kühlrippen 7 ansohliessende längendereieh dieses Teiles 6 ist von der Heizwendel 9 umfaßt, mittels welcher der Faltenbalg 8 elektrisch geheizt wird· Die Heizwendel 9 ist an ihren dem Faltenbalg abgewandten Seiten von einer wärmeisolierenden Schichte 1o umgeben» Der die Kühlrippen 7 aufweisende Teil 6 kann leicht so dimensioniert werden, daß bei konstanter Stärke des die Heizwendel 9 durchfließenden elektrischen Stromes einerseits die Temperatur des Faltenbalges 8 praktisch unabhängig von der Temperatur des flüssigen Hatriums im Inneren des ( Ventil-) Gehäuses 5 ist und andererseits die Stelle der tiefsten Temperatur im fLüssigen Natrium nicht im Bereich des Faltenbalgea 8 sondern im kühlbaren Spalt liegt* Ausscheidungen bzw· Anreicherungen von Verunreinigungen erfolgen deshalb praktisoh nur in diesem Spalt 1, wo sie verhältnismäßig ungefährlieh sind. Hierbei bleibt selbst bei Betriebstemperaturen, die nur knapp oberhalb des Erstarrungspunktes des flüssigen Satriums liegen , dieses Betriebsmedium zwischen dem Faltenbalg 8 und dem Inneren 5* des ( Ventil-) Gehäuses 5 in seinem flüssigen Aggreagatzustand, wodurch prinzipiell dte Entleerungsfähigkeit des Balgraumes 8* gewährleistet ist.
Im Flüssigkmetallsysteia hoher Temperaturen, ζ·Β· in Kreisläufen von Kernreaktoren mit Natriumkühlung, muß mit dem Auf- . treten großer Temperaturänderungsgeschwindigkeiten gerechnet werden· Diese beeinträchtigen insbesondere auch das Verhalten der Armaturen· Infolge der unsymmetrie der Strömungen um den Steuerkörper von Fentilen, namentlich bei Eekventilen, können bei zeitlich instationären Temperaturverhältnieseη im Zusammenhang mit den hohen Wärmeübergangszahlen von Flüssigmetallen Ventilspindeln über den Umfang sehr unterschiedliche Temperaturen annehmen, wodurch Verkrümmungen der Ventilspindeln auftreten und somit ein einwandfreies Funktionieren des Ventils nicht mehr gegeben ist· Ein weiterer Vorteil der vorstehend beschriebenen Ausführungefora der erfindungsgemäße» Vorrichtung besteht darin»
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BAD ORIGINAL
daß bei Ihr auch dieser H acht eil mit Sioherheit vermieden wird, da einerseits zwischen Rohr 2 und Ventilspindel 5 ein Vorzugsweise £it Schutzgas gefüllter Hohlraum V vorhanden und andererseits das Rohr 2 nur einseitig eingespannt ist« Deshalb kann sich dieses bei Beansoruohung durch die vorstehend erwähnten Temperatur« sohooks praktisch vollkommen frei verformen, wobei lediglich die vernaohlässigfraien Balgkräfte als Rtiokstellkräfte wirken· Sie Ventilspindel selbst bleibt infolge der isolierenden . Wirkung des Gasraumes vom Temperatur schock unberührt und behält daher ihre genaue Form bei. Der rohrähnliche Bauteil läßt sieh im allgemeinen ohne Schwierigkeiten so dimensionieren» daß er sowohl im Hinbliok auf die Korrosionsbeanspruchung bei den hohen Temperaturen als auth auf die inneren Spannungen infolge des Thermosohocks eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer aufweist·
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BAD ORiGJNAL

Claims (1)

  1. Patentanspruches
    (JU Vorrichtung zur Abdichtung von in axialer Richtung in einem Gehäuse bewegten Spindeln zweck· Verhinderung des Auetritt· des Betriebsmediums, insbesondere bei Ventilen für flüssige Metalle» wie flüssiges Natrium, ζ·Β· in Kernreaktoren, mit einem die Spindel umgebenden Faltenbalg, wobei vom Inneren des Gehäuses aus gesehen vor dem Faltenbalg zwischen Gehäuse und Spindel ein im Vergleich zu seiner Länge schmaler Spalt vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung zur Kühlung des Spalte· (1), die vorzugsweise aus an dessen Außenwand (6) vorhandenen Kühlrippen (7) besteht) vorgesehen und der Faltenbalg (8) z.B. mit Hilfe einer ihn umgebenden elektrischen Heiswendel (9) heizbar ist·
    2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die innere Begrenzungsfläche des kühlbaren Spaltes (1) von einem an einem Ende mit dem Faltenbalg (8) und am anderen Ende mit dem Ventilteller (4) dichtend verbundenen Rohr (2) gebildet isto
    3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Faltenbalg (8) umgebende elektrische Heizwendel (9) an ihren dem Faltenbalg (8) abgewandten Flächen wärmeisoliert
    G β b r .Böhler&Co
    Aktiengesellschaft (^ Patentbüro
    909837/0902
    Leerseite
DE19691902810 1968-01-29 1969-01-21 Vorrichtung zur Abdichtung von Spindeln,insbesondere bei Ventilen fuer fluessige Metalle,wie fluessiges Natrium,z.B.in Kernreaktoren Pending DE1902810A1 (de)

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