DE2633809C2 - Hochtemperatur-Armatur - Google Patents
Hochtemperatur-ArmaturInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hochtemperatur-Armatur, insbesondere Schieber oder Kugelhahn für Reaktorkreisläufe, mit durch Faltenbälge betätigten, während
der Verschlußstückbewegung vom Dichtsitz abgehobenen und an im Armaturengehäuse umlaufenden
Anschlägen anliegenden Dichtringen sowie einem das
Verschlußstück umschließenden Kühlraiim im Armaturengehäuse, dessen von einer Kühlmittelquelle zugeführtes Kühlmittel durch unter höherem Druck
stehendes Durchflußmedium niedrigerer Temperatur
gebildet wird und einer den Gehäusedurchgiing
auskleidenden, wärmeisolierenden Schicht, die die dem Kolben zugewandten Dichtpartien abschirmt, wobei die
Innenwände der Faltenbälge zusammen mit den daran befestigten Dichtringen und Teilen der Armaturwm-
dung zwei weitere Kühlräume bilden.
Derartige Armaturen werden eingesetzt bis zu Temperaturen von etwa 9000C und Drücken von etwa
40 bar. Bei solch extremen Bedingungen ist vor allem die Sitzpartie der Armatur einer sehr hohen Belastung
is ausgesetzt Eine lediglich innerhalb des Armaturengehäuses oder innerhalb des Verschlußstückes verlaufende
Kühleinrichtung kann hier eine ausreichende Kühlung der Sitzpartie nicht mehr gewährleisten. Das sich daraus
ergebende Problem ist umso bedeutungsvoller, als es
μ vor allem in Reaktorkreisläufen auf eine sehr hohe
Sicherheit ankommt
Durch einen Prospekt der Firma Zimmermann & Jansen GmbH, Düren (Nr. 1.1.08.06), ist ein dem
Gattungsbegriff entsprechender Heißgasschieber vor
bekannt, der über zusätzliche, die isolierten Rohrstutzen
konzentrisch umschließende Stutzen mit einem Kühlmittel versorgt wird. Dieses Kühlmittel gelangt vor
allem in einen relativ großen Gehäuseraum. Bohrungen in den Dichtringen des Schiebers erlauben einen
Übertritt von Kühlmittel in Hohlräume, welche innerhalb der Dichtringe vorgesehen sind. Bei dem
einen, mittels eines Faltenbalges zu betätigenden Dichtring, wird der so gebildete Kühiraum durch den
Faltenbalg begrenzt
J5 Da die Versorgung der innerhalb der Dichtringe
befindlichen Kühlräume nur mittelbar erfolgt, sind diese nur passiv an der Kühlung beteiligt Im übrigen besteht
die durch die Rohrisolierung gegebene Abschirmung der Dichtringe nur bei anliegenden Dichtringen. Bei
abgehobenen Dichtringen, währe.*! der Verstellbewegung des Schiebers also, ist keine ausreichende
Sperrwirkung gegen nach außen und entlang den Dichtflächen strömendes Durchflußmedium gegeben.
Wenn nun das Wiederanlegen der Dichtungsringe nicht
schnell erfolgt, ist eine die Gefahr der Verschweißung
der Dichtungsringe mit der Schieberplatte herbeiführende hohe Erwärmung zu gewärtigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochtemperatur-Armatur der eingangs genannten
Gattung zu schaffen, die die geforderte Sicherheit gewährleistet, deren Dichtpartie also gegen die hohe
Wärmebeanspruchung geschützt ist
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Kühlraum durch beiderseits des Gehäusedurch
ganges mit einem Abstand zum Verschlußstück
angeordnete Wände begrenzt wird, daß zwischen der wärmeisolierenden Schicht des Armaturengehäuses und
dem Verschlußstück ein in allen Verschlußstückstellungen verbleibender Spalt vorhanden ist, der von dem
Kühlmittel durchströmt wird, daß die weiteren Kühlräume durch separate Zuführungen mit Kühlmittel versorgt
werden und bei am Verschlußstück anliegenden Dichtringen über einen zwischen deren Rückseite und
den für sie an der Armaturenwandung vorgesehenen
Anschlägen vorhandenen Spalt und bei vom Verschlußstück abgehobenen und an den Anschlägen anliegenden
Dichtringen über an den Anschlägen und/oder an den Dichtringen angebrachte Nuten mit dem Spalt in
Verbindung stehen, wobei der Kühlraum bei abgehobenen Pichtringen ebenfal's mit dem Spalt in Verbindung
steht, daß die Dichtringe und/oder mit ihn zusammen·
wirkenden Dichtpartien des Verschlußistückes mit umlaufenden Nuten versehen sind, wobei die Nuten
über innerhalb des Verschlußstückes verlaufende Kanäle und über die Dichtpartien verteilte Bohrungen
mit der Kühlmittelquelle verbunden sind.
Durch die Verlegung der Dichtpartien in den dem Kühlraum zugewandten Bereich wird bewirkt, daß diese
aus dem heißesten Bereich der Armatur herausgenommen sind. Durch das Kühlmittel, das über den in allen
Verschlußstückstellungen zwischen der wärmeisolierenden Schicht und dem Verschlußstück verbleibenden
Spalt fließt und welches durch unter höherem Druck stehendes Fördermedium niedriger Temperatur gebildet
wird, erfolgt eine zusätzliche Kühlung der Dichtpartien. Außerdem wird eine Sperrwirkung
erreicht, so daß kein Durchflußmedium in den Bereich der Dichtpartien und in die Kühlräume gelangt Die
beiderseits des Gehäusedurchganges mit einem Abstand zum Verschlußstück angeordneten Wände haben
die Funktion von Hitzeschutzschilden. Während der Verstellbewegung des Verschlußstückes verhindern sie
ein Obertreten heißen Durchflußmediums in die Kühlzone. Die durch die Faltenbälge und die daran
befestigten Dichtringe begrenzten Kühlräume werden unabhängig von dem Hauptkühlraum von außen
gespeist Damit wird nicht nur eine ausreichende Kühlung der Innenseiten der Faltenbälge und der
Rückseiten der Dichtringe sichergestellt Außerdem wird über diese Kühlräume zusätzliches Sperrmedium
in den Spalt zwischen der wärmeisolierenden Schicht des Armaturengehäuses und dem Verschlußstück
geleitet Um auch ein Ausströmen des Kühlmediums aus diesen Kühlräumen während der Verschlußstückbewegung,
also bei abgehobenen und an den Anschlägen der Armaturenwandung anliegenden Dichtringen, zu gewährleisten,
sind Nuten in den Anschlägen und/oder in den Rückseiten der Dichtringe angebracht. Die
Dichtpartien der Armatur selbst werden über innerhalb
des Verschlußuückes verlaufende Kanäle und über Bohrungen, die über die Dichtpartien verteilt sind, mit
Kühlmittel versorgt Nuten, die innerhalb der Dichtpartie umlaufen, sorgen für eine gleichmäßige Verteilung
des Kühlmittels.
Durch die erfindungsgemäße Kombination von Merkmalen wird sichergestellt, daß die Dichtpartien
ständig, also auch während der Verschlußstückbewegung, eine wesentlich unter der Temperatur des
Durchflußmediums liegende Temperatur besitzen. Die direkte Versorgung mit Kühlmittel, die Abschirmung
gegenüber dem Gehäusedurchgang, die Sperrung gegen das Durchflußmedium und die Abschirmung der
Kühlräume stellen die Voraussetzung für die Funktionssicherheit der Armatur dar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird
vorgeschlagen, daß die die Dichtpartie tragende Platte des Verschlußstückes über innerhalb der Platte
verlaufende bzw. dahinter angeordnete Spalte oder Kanäle gekühlt wird. Eine derartige Maßnahme ist
grundsätzlich bekannt durch die DE-PS 16 50 609.
Außerdem wird vorgeschlagen, daß die Bohrungen eine bei abgehobenem Dichtring eine Verwirbelung des
ausströmenden Kühlmittels erzeugende Ausbildung haben. Beide Maßnahmen können angewendet werden,
um auch bei extremer Wärmebeansptuchung ein kurzzeitiges Aufheizer, der Dichtpartie während der
Verseblußstückbewegung m vermeiden.
Anhand eines Ausführongsbeispiels wird die Erfindung
näher erläutert. Es zeigt die
F i g, I einen Längsschnitt durch einen erfmdungsgemaß
gestalteten Kugelhahn in Offenstellung mit am Verschlußstück anliegendein Dichtringen, die
Fig.2 den Kugelhahn der FigJ unmittelbar vor
Beginn der Verscblußstücklbetätigung, die
Fig.3 den Kugelbahn der Fig. 1 unmittelbar nach
ι ο Beendigung des Schwenkvorganges, die
F i g. 4 den Kugelhahn in geschlossener Stellung mit an dem Verschlußstück anliegenden Sitzringen, die
Fig.5 einen Querschnitt durch den geöffneten
Kugelhahn, die
Fig.6 einen Querschnitt durch den geschlossenen
Kugelhahn, die
F i g. 7 als Einzelheit einen Teil der Dichtpartie bei geschlossenem Kugelhahn mit am Verschlußteil anliegenden
Sitzring, die
Fig.8 die Dichtungspartie des geöffneten Kugelhahns
mit am Verschlußscüek anliegenden Dichtring, die
Fig.9 den geschlossenen Kugelhahn mit vom Verschlußteil abgehobenen Dichtring u.A die
Fig. 10 den geöffneten K.ugeihahn mit vom Verschlußtei!
abgehobenen Dichtring.
In einem Gehäuse 1 ist ein Küken 2 mit Hilfe von
Axial- und Radiallagern 3 drehbar gelagert. Mittels einer Welle 4 ist das Küken 2 zu drehen. Im Gehäuse 1
sind beiderseits des Kükens 2 Dichtringe 5 angeordnet,
ίο die über Faltenbälge 6 an das Küken 2 anpreßbar oder
von diesem abhebbar sind. Die Faltenbälge 6 werden mittels eines über Anschlüsse E eingeleiteten bzw.
abgezogenen Druckmittels betätigt. Über Stäbe 7 und Federn 8 sind die Dichtringe 5 axial verschiebbar im
r> Gehäuse 1 angeordnet
Durch eine wärmeisolierende Schicht 9 sind das Gehäuse 1 und das Küken 2 gegen das Durchflußmedium
abgeschirmt Innerhalb des Gehäuses 1 werden drei Kühlräume gebildet. Der Hauptkühlraum 10 umschließt
ad das Küken 2 und reicht bis in die die Faltenbälge 6 umgebenden Zonen. Zwei weitere, kleine Kühlraum^.· 11
werden durch die Innendurchmesser der Faltenbälge 6, die Rückseiten der Dichtringe 5 und die Armaturenwand
t gebildet Der Hauptkühlraum 10 wird über die in
4j den Fig.5 und 6 dargestellten Anschlüsse K mit
Kühlmedium versorgt. Über die in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Anschlüsse Ko verläßt das Kühlmedium
den Hauptkühlraum 10. Das in die Kühlräume 11 über Anschlüsse AK eintretende Kühlmedium tritt über
">" Spalten /zwischen den Rückseiten der Dichtringe 8 und
diesen dienenden Anschlägen e an der Armaturenwandung 1 in einen das Küken 2 umgebenden Spalt d aus.
Der Spalt d führt direkt in den Gehäusedurchgang 12. Der Hauptkühlraum 10 ist noch durch beiderseits des
■>> Gehäusedurchganges 12 mit einem Abstand g zum
Venchi.ithJtück angeordnete Wände 13 abgeschirmt.
Die in den F i g. 5 und 6 dargestellten Wände 13 besitzen eine Vielzahl von kleinen Bohrungen 14, über die eine
Verbindung des Hauptkühlraumes 10 mit dem Spalt g bo hergestellt wird.
Das Küken 2 wird über Zuleitungen ACi, Ki mit
Kühlmedium versorgt. Der Kühlstrom wird innerhalb des Verschlußstückes geteilt. Während der Kühlstrom
K\ zur Kühlung der Lagerpartie des Kükens 2 d'en, und
in den Hauptkühlraum 10 austritt, wird der Kühlstrom Ki über Leitungen zu den Dichtpartien und hinter die
Dichtplatte 15 des Kükens 2 geführt. Der hinter die Dichtplatte 15 geleitete Kühlmittelstrom verläßt das
Küken 2 über eine Bohrung 16 im metallenen Grundkörper 17 des Kükens 2, die Isolierschicht 9 und
Fugen zwischen den die Innenverkleidung des Kükens bildenden Blechen 18. Ein anderer Teil des Kühlmittelstromes Ki wird über Bohrungen 19 in die Dichtpartien
der Armatur geleitet. Die Bohrungen 19 sind über den gesamten Umfang der Dichtplatte 15 verteilt. Die
Dichtringe 5 besitzen umlaufende Nuten 20, in denen das Kühlmedium in der Schließstellung der Armatur
zirkuliert. Außerdem sind in den Dichtringen 5 Nuten 21 vorgesehen, die bei abgehobenen Dichtringen S die
Verbindung zwischen den Kühlräumen It und dem Spalt d aufrechterhalten.
Über den bereits geschilderten Kühlverlauf hinaus ergeben sich für die verschiedenen Stellungen des
Kükens noch folgende Besonderheiten:
Bei geöffneter Armatur und am Küken 2 anliegenden Dichtringen 5, diese Stellung ist in der Fig. t und als
Einzelheit in der F i g. 8 dargestellt, fließt ein Kühlstrom aus dem Hauptkühlstrom 10 über die Nuten h im Küken
2 und über den Spalt d in den Gehäusedurchgang 12. Zwei weitere Ströme fließen aus den Kühlräumen 11,
über die Spalte /"zwischen den Dichtringen 5 und den
Anschlägen e am Gehä-jse 1 über den Spalt d zum
Gehäusedurchgang 12.
Bei der in der F i g. 2 und als Einzelheit in der F i g. 10
dargestellten Stellung sind die Dichtringe 5 vor Beginn der Betätigung des Kükens 2 von diesem abgehoben. Sie
bleiben während der gesamten Betätigung gegen die Anschläge des Gehäuses 1 gefahren. Je ein Kühlmittelstrom fließt wiederum aus dem Hauptkühlraum 10 über
den sich zwischen dem Dichtring 5 und dem Küken 2
ergebenden Spalt, ein weiterer Kühlmittelstrom fließt
über die Nuten 21 auf der Rückseite des Dichtringes 5.
ίο ist, der Dichtring 5 sich aber noch in einer vom Küken 2
getrennten Position befindet, die F i g. 3 und 9 zeigen diesen Zustand, fließt auch der über die Bohrungen 19 in
der Dichtplatte 15 kommende Kühlmittelstrom über den Spalt c/in den Gehäusedurchgang 12 ab.
ii Wenn die Armatur geschlossen ist und der Dichtring
5 am Küken 2 anliegt, diese Stellung ist in den Fig. 4 und 7 gezeigt, wird der über die Bohrungen 19
kommende Kiihlmittelstrom K2 in die Nuten 20 geleitet,
wo er zirkuliert. Durch den Spalt d fließt nur noch aus
2<i den Kuhiraumen i i kommendes Küniumici in den
Gehäusedurchgang 12 ab. Die Wände !3, die beiderseits des Gehäusedurchganges mit einem Abstand g zum
Küken 2 angeordnet sind, schirmen den Hauptkühlraum 10 während der Verschlußstückbetätigung gegen das im
?> Gehäusedurchgang 12 befindliche heiße Medium ab.
Außerdem liefern sie über kleine Bohrungen 14 einen zusätzlichen, das Küken 2 umspülenden Kühlstrom.
Claims (3)
- Patentansprüche;t, Hochtemperatur-Armatur, insbesondere Schieber oder Kugelhahn für Reaktorkreisläufe, mit durch Faltenbälge betätigten, während der Verschlußstuckbewegung vom Dichtsitz abgehobenen und an im Armaturengehäuse umlaufenden Anschlägen anliegenden Dichtringen sowie einen das Verschlußstück umschließenden Kühlraum im Armaturengehäuse, dessen von einer Kühlmittelquelle zugeführtes Kühlmittel durch unter höherem Druck stehendes Durchflußmedium niedrigerer Temperatur gebildet wird und einer den Gehäusedurchgang auskleidenden, wärmeisolierenden Schicht, die die dem Kühlraum zugewandten Dichtpartien abschirmt, wobei die Innenwände der Faltenbälge zusammen mit den daran befestigten Dichtringen und Teilen der Armaturwandung zwei weitere Kühlräume bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum (10) durch beiderseits des Gehäusedurchganges (12) mit einem Abstand (g) zum VerschluBstück (2) angeordnete Wände (13) begrenzt wird, daß zwischen der wärmeisolierenden Schicht (9) des Armaturengehäuses (1) und dem Verschlußstück (2) ein in allen Verschlußstückstellungen verbleibender Spalt (d) vorhanden ist, der von dem Kühlmittel durchströmt wird, daß die weiteren Kühlräume (11) durch separate Zuführungen (AK) mit Kühlmittel versorgt werden und bei am VerschluBstück (2) anliegenden Dichtringen (5) über einen zwischen deren Rückseite und den für sie an der Anaaturenwandung (t) vorgesehenen Anschlägen (e) vorhandenen °,palt (f) und bei vom Verschlußstück (2) abgehobenen und an den Anschlägen (e) anliegenden R'chtringen (5) über an den Anschlägen (e) und/oder an den Dichtringen (5) angebrachte Nuten (21) mit dem Spalt (d) in Verbindung stehen, wobei der Kühlraum (10) bei abgehobenen Dichtringen (5) ebenfalls mit dem Spalt (d) in Verbindung steht, daß die Dichtringe (5) und/oder mit ihm zusammenwirkenden Dichtpartien des Verschlußstückes (2) mit umlaufenden Nuten (20) versehen sind, wobei die Nuten (20) über innerhalb des Verschlußstückes (2) verlaufende Kanäle (Kt) und über die Dichtpartien verteilte Bohrungen (19) mit der Kühlmittelquelle verbunden sind.
- 2. Hochtemperatur-Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Dichtpartie tragende Platte (15) des Verschlußstückes (2) in an sich bekannter Weise über innerhalb der Platte (15) verlaufende bzw. dahinter angeordnete Spalte oder Kanäle gekühlt wird.
- 3. Hochtemperatur-Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (19) eine bei abgehobenem Dichtring (5) eine Verwirbelung des ausströmenden Kühlmittels erzeugende Ausbildung haben.
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