DE2708642C3 - Dampfleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine durch eine Wand führende Dampfleitung für ein Dampfkraftwerk, insbesondere Kernkraftwerk, mit einem Hauptventil, dessen Gehäuse mit dem Gehäuse mindestens eines weiteren Ventils fest verbunden ist.

Das dem Hauptventil nachgeschaltete weitere Ventil ist bei der Dampfleitung des aus der deutschen Patentschrift 24 03 668 bekannten Druckwasserreaktors ein Sicherheitsventil, das seinerseits mit einem Abblasschieber in Verbindung steht. Die drei Armaturen sind in einer Reihe angeordnet, so daß ihre Gehäuse ein gerades Rohr bilden. Der Querschnitt dieses Rohres und der von der letzten Armatur ausgehenden Abblaseleitung entspricht annähernd dem Querschnitt der Dampfleitung, die in der Wand befestigt ist und ihrerseits alle Armaturen trägt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mehrere Ventile, die im Zusammenhang mit der Dampfleitung der vorgenannten Art erforderlich sind, mit geringem mechanischen Aufwand so stabil anzuordnen, daß mit Sicherheit kein Leck im Bereich der Verbindungsstellen auftreten kann, selbst dann, wenn ein Bruch in der von einem Ventil abgehenden, also diesem nachgeschalteten Leitung auftritt und dadurch große Biegemomente entstehen. Dies ist deshalb besonders wichtig, weil ein solches Leck häufig nicht mehr durch vorgeschaltete Armaturen absperrbar ist und deshalb zu großen Folgeschäden führen könnte.

Die erfindungsgemäße Lösung der genannten Aufgabe sieht vor, daß mehrere weitere Ventile jeweils nebeneinander am Gehäuse des Hauptventils befestigt sind, die jeweils eine kleinere Nennweite als das Hauptventil aufweisen, und daß das Biegewiderstandsmoment der Verbindungsstelle jedes weiteren Ventils mit dem Hauptventil mindestens doppelt so groß ist wie das Biegewiderstandsmoment der dem zugehörigen Ventil nachgeschalteten Leitung.

Bei der Erfindung sind die Ventile nicht mehr in einer Reihe angeordnet, da sie seitlich nebeneinander am Hauptventil sitzen. Dadurch werden die mechanischen Belastungen der Dampfleitung und des Hauptventils erheblich verringert, weil die auf das Hauptventil übertragbaren Biegekräfte auch dann, wenn sie von allen weiteren Ventilen gleichzeitig ausgeübt werden sollen, kleiner sind als dies bei der bekannten Anordnung mit ihren großen Hebelarmen möglich ist.

Hinzu kommt, daß die nebeneinander angebrachten weiteren Ventile eine räumliche Verteilung der Belastungen ergeben, weil die Einleitung von Kräften weitaus gleichmäßiger und damit günstiger ist als für die beim Bekannten vorgesehene Reihenanordnung.

Besonders günstig erscheint bei der Verwirklichung

der Erfindung ein Verhältnis der Biegewiderstandsmomente von 4 bis 10. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Beanspruchung der Verbindungsstelle zwischen Hauptventil und einem weiteren Ventil auf einem sicheren, niedrigen Wert bleibt, auch wenn im Fall einer ungünstigen Lage des Bruches in der nachgeschalteten Leitung die resultierende Schub- oder Querkraft sich zu dem sogenannten voüplastischen Biegeruoment in der Leitung in der Wirkung addiert

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an ein als Eckventil -susgebJäetes Hauptventil mindestens drei als Eckeventile ausgebildete weitere Ventile in um das Hauptventil gleichmäßig verteilter Anordnung angeschlossen. Dabei kann man die Ventile relativ gedrängt zusammenfassen, ohne daß sich die anschließenden Leitungen wechselseitig behindern, wie später anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher dargelegt wird.

Die den Ventilen nachgeschalteten Leitungen kann man mit Rohren umgeben, die jeweils an dem Ventil abgewandten Ende offen sind. Dies hat im Fall des unterstellten Bruches einer solchen Leitung den Vorteil, daß der dann austretende Dampfstrahl die Steuerung der Armaturen nicht trifft und deren Funktionsfähigkeit nicht verloren geht. Diese Doppelrohre sind so abgestützt, daß seitliche Bewegungen der Leitungen eng begrenzt sind. Das Spiel sollte nicht größer als etwa die Wandstärke der Leitung sein. Man erhält dadurch eine wesentliche Erhöhung der Sicherheit der Ventilkombination bei gleichzeitiger Berücksichtigung von notwendigen Bewegungen, die auf Temperaturänderungen zurückgehen. An den Ventilen können die Rohre vorteilhaft beweglich, insbesondere gelenkig angebracht sein. Sie übertragen dann keine Biegemomente auf die Ventile. Vorzugsweise reichen die Rohre jeweils bis in eine von der Leitung durchdrungene Wand, in der das Rohr seitlich spielarm abgestützt ist

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem es um die von einem Kernkraft-

werk ausgehende Dampfleitung geht Das Ausführungsbeispiel ist in

F i g. 1 in einem Vertikalschnitt und in

F i g. 2 in einer Draufsicht dargestellt Die

F i g. 3 und 4 zeigen ein vereinfachtes Schaltschema der Leitungsführung insgesamt

Das Kernkraftwerk mit einem Druckwasserreaktor ist in einer Sicherheitshülle eingeschlossen, die von einer Sekundärabschirmung umgeben ist Von dieser ist in F i g. 1 der mit 1 bezeichnete Ausschnitt zu sehen, der von der Dampfleitung 2 horizontal durchdrungen wird. Die Dampfleitung 2 mit einer Nennweite von zum Beispiel 700 mm geht ventillos vom nicht gezeichneten Dampferzeuger des Druckwasserreaktors aus und ist im Bereich der Sekundärabschirmung 1 als Doppelrohr 3 ausgeführt und in einem konischen Stützkörper 4 gefaßt Der Stützkörper 4 ist in der Sekundärabschirmung 1 befestigt, so daß ein Festpunkt für die Leitung 2 entsteht

Außerhalb der Sekundärabschirmung 1 liegt eine Verbindungsstelle 5 für das Gehäuse 6 eines als Ganzes mit 7 bezeichneten Hauptventils im Zuge der Dampfleitung. Das Ventil 7 ist ein Eckventil. Sein beweglicher Ventilteller 8 ist mit einem Kolben 9 verbunden und wird mit einem Antrieb 10 betätigt Das Gehäuse 6 ist ein Schmiedestück mit großer mechanischer Festigkeit An der Verbindungsstelle 5 beträgt die Wandstärke zum Beispiel 90 mm. Daraus ergibt sich ein Biegewiderstandsmoment von etwa 50 000 cm³.

Der vom Ventil 7 vertikal nach unten abgehende Leitungsteil 12 der Dampfleitung 2 mit einer Nennweite von 700 mm ist wiederum als Doppelrohr ausgeführt Das Außenrohr 13 der Leitung 12 führt zu einer Abstützung 14, die in einer horizontalen Wand 15 vorgesehen ist Anschließend bildet die Leitung 12 einen 90° -Krümmer 16. Das freie Ende des Außenrohres 13 ist offen. Mithin kann sich der Leitungsteil 12 dehnen, ohne daß Kräfte auf das Ventil 7 ausgeübt werden. Die Wandstärke des Innenrohres beträgt 14 mm. Daraus ergibt sich ein Biegewiderstandsmoment von 5300 cm³.

Wie die F \ g. 2 deutlich erkennen läßt, schließen sich unmittelbar an das Gehäuse 6 des Ventils 7 vier weitere Ventile in gleichmäßiger seitlicher Verteilung an. Es handelt sich dabei um ein Vorwärmventil 18, das zum Beispiel eine Nennweite von 100 mm hat, um ein Sicherheitsventil 19, das eine Nennweite von 200 mm hat, um ein Sicherheitsventil 20 mit einer Nennweite von 300 mm und um ein weiteres Sicherheitsventil 21, dessen Nennweite 250 mm beträgt

Das Vorwärmventil 18 ist mit einem Antrieb 22 versehen, mit dem es durch Fernsteuerung geöffnet und geschlossen werden kann. Dadurch soll erreicht werden, daß vor der Aufnahme des Turbinenbetriebes eine kleine Menge Dampf aus dem Leitungsteil 2 unter Umgehung des Ventils 7 in den Leitungsteil 12 gelangen kann, damit der dem Ventil 7 nachgeschaltete Leitungsteil 12 mit der kleinen Dampfmenge aufgeheizt und unter Druck gesetzt wird. Dies erleichtert das öffnen des Ventils 7.

Die Sicherheitsventile 19 bis 21 sind gleich ausgebildet. Ihre Bauweise geht aus der Fig. 1 hervor. Man erkennt dort bei dem Vertikalschnitt durch das Ventil 20, daß das aus Schtriedestahl bestehende Ventilgehäuse 24 mit einer Verbindungsstelle 25 unmittelbar an das Ventilgehäuse 6 angeschweißt ist In dem Gehäuse 24 ist ein Kolben 25 in einem Rohr 26 geführt, das Ausnehmungen 27 aufweist. Die Ausnehmungen führen zu einem Ventilsitz 28, d?r jn der gezeichneten Stellung mit einem Ventilteller 29 verschlossen ist Auf den Kolben wirkt demnach in Öffnungsrichtung (nach oben) der Druck des Dampfes in der Frischdampfleitung 2. In Gegenrichtung wirkt eine den öffnungsdruck bestimmende Kraft die von einer Feder oder einem anderen Medium, zum Beispiel hydraulisch, aufgebracht werden kann.

An das Gehäuse 24 schließt sich eine Abblaseleitung 30 an, die mit Hilfe eines weiteren Rohres 31 als Doppelrohr ausgebildet ist das bis in den Bereich einer horizontalen Zwischenwand 32 führt Das Rohr 31 ist am Gehäuse 24 des Ventils 20 gelenkig abgestützt, wie die F i g. 1 zeigt Seine Abstützung 33 in der Zwischenwand 32 ist seitlich ebenso spielarm ausgeführt wie die Abstützung 14 zum Doppelrohr 13 hin. Auf der dem Ventil 20 abgekehrten Seite der Wand 32 ist ein um 90° führender Bogen 34 vorgesehen, von dem aus der Leitungsteil 35 zu einem nicht dargestellten Schalldämpfer führt Auch hier ist das Rohr 31 einseitig offen, so daß von der Abblaseleitung 30 keine großen Kräfte auf die Armatur 20 ausgeübt werden können.

Im Gegensatz zur Nennweite 700 λ\π\ der Dampfleitung beträgt die Nennweite des Sicherheitsventils 20 300 mm. Dies gilt für die Verbindungsstelle 25 wie für die der Armatur 20 nachgeschalteten Leitungsteile 30, 34 und 35. Das Biegewiderstandsmoment der Verbindungss.elle 25 beträgt bei 400 mm Durchmesser und 50 mm Wandstärke etwa 4500 cm³. Für das Rohr 30 ergibt sich mit 324 mm Durchmesser und 7,1 mm Wandstärke ein Widerstandsmoment von etwa 550 cm³. Daraus ergibt sich, daß die von den Lehungsteilen 30,34 und 35 ausgehenden Biegemomente ebenso wie das Biegemoment, das über die Verbindungsstelle 25 übertragen werden kann, um ein Vielfaches kleiner sind als die Biegefestigkeit, die mit der Verbindungsstelle 5 zwischen dem Gehäuse 6 und der Abstützung 4 gegeben ist Schon die F i g. 1 läßt erkennen, daß die wesentlich geringeren Wandstärken der Leitungsteiie 30,34 und 35 auch ein um ein Mehrfaches kleineres Biegewiderstandsmoment im Vergleich zu dem der Verbindungsstelle 25 zur Folge haben müssen. Dies bedeutet, daß bei allen denkbaren Biegebelastungen niemals der Leitungszug der Dampfleitung 2 im Bereich des Schnellschlußventils 7 gefährdet werden kann.

Die vorstehend beschriebene Gestaltung gilt für alle an das Ventil 7 angeschlossenen weiteren Ventile 18,19, 20 und 21. Stets ist die zum Ventilgehäuse 6 zählende Ausbildung der weiteren Ventile 18,19,20,21 genügend stabil, damit die an diese angeschlossenen Leitungen brechen, bevor die Verbindung mit dem Ventilgehäuse 6 überbeansprucht ist Die als Schweißnähte ausgeführten Verbindungsstellen 25,37, 38 und 39 haben ein 4 bis 10 mal größeres Biegemoment als die nachgeschalteten Leitungen.

Die Sicherheitsventile 19, 20 und 21 sind in dieser Reihenfolge für eine Abblaseleistung von 20, 50 und 30% ausgelegt Sie können demnach einzeln die genannte Anteile des Dampfes abführen, zusammengenommen sind sie in der Lage, 100% der Dampfmenge ohne weiteres abzuführen. Damit ist eine vorteilhafte Dosierung der Abblasemenge bei sinkendem Dampfdruck möglich, die eine Überlastung der Dampferzeugungsanlage oder etwa eine zu schnelle Abkühlung des Reaktors verhindert.

In Fig.3 ist ein Rohrleitungsplan näher erläutert. Man erkennt daß die durch die Wand 1 führende Frischdampfleitung 2, die im Stützkörper 4 befestigt ist, in dem verdickt gezeichneten Bereich als stabiles druckfestes Schmiedestück ausseführt ist. das dem

Gehäuse 6 mit dem weiteren angeschlossenen Armaturengehäuse entspricht Dabei ist in Fig.3 außer dem Absperrventil 7 das Vorwärmventil 18 zu sehen. Es hat einen Durchlaßquerschnitt mit einem Durchmesser von 100 mm. Seine Auslaßleitung 40 führt in den Teil 12 der Frischdampfleitung, der hinter der Wand 15 liegt

Bei der Ausführungsform nach Fig.3 führt eine Leitung mit einem Durchmesser von 300 mm über das Sicherheitsventil 20 zu einer Abblaseleitung 42, die mit einem Durchmesser von 800 mm ausgeführt ist und zu einem nicht dargestellten Schalldämpfer führt Man erkennt, daß auch hier der hinter dem Sicherheitsventil 20 liegende Leitungsteil 30 mit einem Doppelrohr 31 geschützt ist und daß hinter der Wand 32 ein Bogen 34 vorgesehen ist. Dieser Bogen ist deshalb wichtig, damit bei Kräften, die hinter der Wand 32 angreifen, keine große Zugbeanspruchung unmittelbar auf das Ventil 20 ausgeübt werden kann, die sich mit einem Hebelarm als Biegemoment auf die Verbindungsstelle :> am Stützkörper 4 auswirken könnte.

Eine weitere Leitung, mit ebenfalls 300 mm, führt bei der Darstellung der F i g. 3 über ein zweites Sicherheitsventil 19 zu der Abblaseleitung 42.

Als drittes Ventil, das in Übereinstimmung mit der Fig. 2 mit 21 bezeichnet ist, ist ein Absperrventil mit einer Nennweite von 250 mm vorgesehen, das motorisch betätigbar ist, wie der Antrieb 43 zeigt. Diesem Ventil ist ein Absperregelventil 45 außerhalb der Mauer 32 zugeordnet, das ebenfalls an die Abgasleitung 42 angeschlossen ist. Das Abblaseregelventil 45 dient dazu, in Störfällen, wenn die normale Wärmesenke, d. h. die Turbine mit ihrem Kondensator, ausgefallen sein sollte, die Abgabe von Wärme in Form von Dampf gesteuert zu ermöglichen. Dabei ist mit der beschriebenen Anordnung eines festen Ventils, das als weitere Armatur dem Ventilgehäuse 6 zugeordnet ist, Gewähr dafür gegeben, daß bei Störungen kein unzlässiges Abfahren des Reaktors erfolgen kann. Die dem Ventil 21 in F i g. 3 nachgeschaltete Leitung 46, die zum Regelventil 45 führt, ist flexibel ausgebildet.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.4 sind mit dem Gehäuse 6 des Schnellschlußventils 7 außer dem Vorwärmventil 18 drei Sicherheitsventile 20,19 und 21 verbunden, die, wie durch die Antriebe 47, 48 und 49 angedeuiei isi, zusätzlich stellbar sind. Die Sichcrhcüs ventile haben Nennweiten von 300,250 und 200 mm. Sie ersetzen gemeinsam das in F i g. 3 gezeichnete Abblaseregelventil, da sie einzeln ansteuerbar sind, so daß in Stufen eine gewünschte Abblaseleistung durch öffnen eines oder mehrerer der Ventile 19 bis 21 erhalten werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Durch eine Wand führende Dampfleitung für ein Dampfkraftwerk, insbesondere Kernkraftwerk, mit einem Hauptventil, dessen Gehäuse mit dem Gehäuse mindestens eines weiteren Ventils fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß meh/ere weitere Ventile (18,19, 20,21) jeweils nebeneinander am Gehäuse (6) des Hauptventils (7) befestigt sind, die jeweils eine kleinere Nennweite als das Hauptventil aufweisen, und daß das Biegewiderstandsmoment der Verbindungsstelle (37, 38, 25, 39) jedes weiteren Ventils mit dem Hauptventil mindestens doppelt so groß ist wie das Biegewiderstandsmoment der zugehörigen, dem Ventil (20) nachgeschalteten Leitung (30).

2. Dampfleitung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Verhältnis der Biegewiderstandsmomente von 4 bis 10.

3. Dampiiejtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an das als Eckventil ausgebildete Hauptventil (7) mindestens drei als Eckventile ausgebildete weitere Ventile (18,19,20,21) in um das Hauptventil herum gleichmäßig verteilter Anordnung angeschlossen sind.

4. Dampfleitung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ventilen (18, 19, 20, 21) nachgeschalteten Leitungen (30) mit Rohren (31) umgeben sind, die jeweils an dem ventilabgewandten Ende offen sind.

5. Dampfk^:tung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (M) an den Gehäusen der weiteren Ventile (18, 19, 20, 21) beweglich, insbesondere gelenkig, abgestützt sind.

6. Dampfleitung nach Ansprucii 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (31) bis in eine von der Leitung (30) durchdrungene Wand (32) reicht

7. Dampfleitung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (31) in der Wand (32) seitlich spielarm abgestützt ist