DE3837355A1 - Mit spannelementen niedergehaltener betondeckel fuer eine grosse behaelterdurchfuehrung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mit Spannelementen niedergehalte­ nen Betondeckel für eine große Durchführung in einem Spannbe­ tondruckbehälter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Spannbetondruckbehältern können während des Betriebes ge­ ringfügige Verformungen des Behälters auftreten, wodurch sich bei der Abdichtung von Durchführungen oder Durchbrüchen im Be­ hälter mit Hilfe von Betondeckeln Probleme ergeben. An die Dec­ kelabschlüsse wird nicht nur die Forderung nach hoher, gleich­ bleibender Dichtheit in allen Betriebszuständen (d. h. unter hoher Temperatur- und Druckbelastung) gestellt, sondern es muß auch eine sichere Abdichtung über die gesamte Betriebsdauer der Kernreaktoranlage gewährleistet und darüber hinaus die Möglich­ keit gegeben sein, die Dichtfunktion der Betondeckel zu überwa­ chen.

Aus der DE-OS 34 02 055 ist ein Betondeckel mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Bei diesem Beton­ deckel sind die durch den Spannbetondruckbehälter und den Be­ tondeckel führenden Spannelemente so angezogen, daß bei Bela­ stung des Betondeckels mit dem Behälter-Innendruck der Beton­ deckel noch mit einer solchen Kraft niedergehalten wird, daß er und insbesondere seine Auflagefläche den auftretenden Verfor­ mungen der Druckbehälter-Lagerfläche elastisch folgt. Durch die Anordnung einer Ringkammer zwischen den beiden Dichtungen und den Anschluß der Ringkammer an einen nach außen führenden Kanal kann aus dem Druckbehälter-Innenraum austretendes Gas abgesaugt und erfaßt werden.

In der DE-OS 33 21 257 wird ein weiterer Betondeckel zum Ver­ schließen einer Druckbehälter-Durchdringung beschrieben, der mit seinem Randbereich auf dem Druckbehälter aufliegt und mit­ tels Spannelementen gehalten wird. Zum Ausgleich von unter­ schiedlichen, ebenen Verformungen im Deckelbereich weisen so­ wohl der Betondeckel als auch der Druckbehälter eine ebene, metallische Lagerfläche auf, und zwischen den beiden Lagerflä­ chen ist ein Film eines Schmiermittels eingefügt.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, einen Betondeckel gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszugestalten, daß Relativbewegungen der Dichtflächen sowie kleine Unebenheiten in den Dichtflächen noch besser ausgeglichen werden, so daß für eine Betriebsdauer von ca. 40 Jahren eine sichere Deckelabdichtung gewährleistet ist.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Als Dichtelemente finden in der Kernreaktortechnik Kunststoff­ dichtungen und Metalldichtungen Verwendung. Die ersteren werden bei hohen Temperaturen und hoher Strahlenbelastung spröde und erreichen deshalb nicht die geforderte Standzeit von 40 Jahren. Metalldichtungen hingegen sind zwar hoch temperatur- und strah­ lenbeständig, vertragen jedoch keine häufigeren Relativbewegun­ gen der Dichtflächen, und kleine Unebenheiten in den Dichtflä­ chen werden nur einmal ausgeglichen.

Die vorliegende Erfindung nutzt daher, um hinreichend lange ei­ ne hohe Dichtigkeit des Deckelabschlusses zu erreichen, die Dichtwirkung eines unter Druck stehenden organischen Schmier­ mittels aus. Vorzugsweise wird ein hochviskoses Öl oder Fett verwendet, das z. B. auf ca. 1,05×Δ p vorgespannt ist (Δ p ist der Differenzdruck zwischen den beiden voneinander abzudichten­ den Räumen). In der DE-PS 24 06 918 wird eine Wellendurchfüh­ rung durch eine Trennwand beschrieben, bei der ebenfalls zur Abdichtung ein unter Druck stehendes Schmiermittel verwendet wird, das sich in einer zwischen zwei ringförmigen Dichtungen angeordneten ringartigen Kammer befindet. Der Schmiermittel­ druck wird mit Hilfe eines Membrandruckspeichers erzeugt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der schematischen Zeichnung zu entnehmen.

Die Figur zeigt im Längsschnitt die eine Hälfte eines auf eine Druckbehälterdurchführung aufgesetz­ ten Betondeckels.

Ein zur Aufnahme eines Kernreaktors bestimmter Spannbetondruck­ behälter 1 weist eine große Durchführung 2 auf, die mit dem im Behälterinnern herrschenden hohen Druck beaufschlagt ist. Die Durchführung 2 ist mit einem Betondeckel 3 abgeschlossen, der mit einer in seinem Randbereich vorgesehenen metallischen Auf­ lagefläche 5 auf einer metallischen Lagerfläche 6 des Spanbe­ tondruckbehälters 1 ruht, wobei eine Trennfuge 7 zwischen dem Betondeckel 3 und dem Spannbetondruckbehälter 1 gebildet wird. Der Betondeckel 3 wird mit Hilfe von Spannkabeln 4 niedergehal­ ten, die den Betondeckel 3 wie auch den Spannbetondruckbehälter 1 durchsetzen.

In der Auflagefläche 5 ist eine erste Ringnut 8 ausgespart, die die Öffnung der Durchführung 2 mit Abstand umgibt und konzen­ trisch zu ihr angeordnet ist. Die erste Ringnut 8 ist mit ge­ ringem Abstand konzentrisch von einer zweiten Ringnut 9 um­ schlossen. In beiden Ringnuten 8 und 9, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, sind ringförmige Metall­ dichtungen 10 angeordnet. Sie sind jeweils zwischen dem Grund der Ringnuten 8 und 9 und der Lagerfläche 6 eingespannt, so daß eine Abdichtung erreicht wird.

Zwischen den beiden Ringnuten 8 und 9 ist die Auflagefläche 5 etwas zurückgenommen, so daß eine konzentrisch umlaufende Ring­ kammer 11 entsteht, die die beiden Ringnuten 8 und 9 miteinan­ der verbindet. An die Ringkammer 11 ist ein Kanal 12 ange­ schlossen, der in dem Spannbetondruckbehälter 1 auf kürzestem Wege nach außen geführt ist. An seiner Austrittsstelle aus dem Spannbetondruckbehälter 1 ist der Kanal 12 mit einem abnehmba­ ren Verschluß 13 versehen.

Auf den Spannbetondruckbehälter 1 sind in radialer Richtung ne­ beneinander ein Membrandruckspeicher 14, ein Stutzen 15 sowie eine Druckanzeigeeinrichtung 16 aufgesetzt, deren Anordnung so getroffen ist, daß sie direkt über dem Kanal 12 liegen, mit dem sie durch Anschlüsse 17 verbunden sind. Die drei Bauteile 14, 15 und 16 sind durch eine (nicht gezeigte) Abdeckung gegen me­ chanische Beschädigungen abgesichert. Die Druckanzeigeeinrich­ tung 16, z. B. ein Manometer, kann so ausgebildet sein, daß ei­ ne Fernüberwachung möglich ist.

Der Membrandruckspeicher 14 weist zwei durch eine Membran ge­ trennte Räume 18 und 19 auf, die mit verschiedenen Medien ge­ füllt sind. Im oberen Raum 18 befindet sich ein unter Druck stehendes Gas, dessen Druck sich mittels einer Speicherfeder 20 unterschiedlich hoch einstellen läßt. Der untere Raum 19 ist mit einem unter dem gleichen Druck stehenden organischen Schmiermittel, z. B. einem Öl oder Fett, gefüllt, das auch in dem Kanal 12 sowie in der Ringkammer 11 und den Ringnuten 8 und 9 ansteht und die Dichtwirkung der beiden Metalldichtungen 10 verstärkt. Raum 19 und Kanal 12 sind durch einen der Anschlüsse 17 miteinander verbunden.

Das Einfüllen des organischen Schmiermittels geschieht durch den mit dem Kanal 12 in Verbindung stehenden Stutzen 15, durch den bei Bedarf auch Schmiermittel nachgefüllt werden kann. Vor dem Einfüllen wird die Ringkammer 11 mittels einer Vakuumpumpe luftleer gemacht, und zwar über den Anschluß 17 des Stutzens 15. Es besteht auch die Möglichkeit, das verwendete Schmiermit­ tel gegen ein anderes auszutauschen. Hierzu wird der Verschluß 13 am Ende des Kanals 12 geöffnet und das zu entfernende Schmiermittel aus dem Kanal 12 und den anderen Bauteilen abge­ lassen. Das Funktionieren der Deckelabdichtung kann ständig mittels der Druckanzeigeeinrichtung 16 überwacht werden.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Dichtwirkung noch verbessert durch die Anordnung einer weiteren ringförmigen Dichtung 21, die aus Metall oder Kunststoff sein kann und die in eine weitere Ringnut 22 eingelegt ist. Letztere umschließt die beiden Ringnuten 8 und 9 konzentrisch. Die Dichtung 21 fun­ giert als Hilfsdichtung. An den zwischen den Ringnuten 9 und 22 befindlichen Teil der Trennfuge 7 ist eine durch den Beton­ deckel 3 nach außen führende Leitung 23 angeschlossen, die mit einer Leckagekontrolleinrichtung verbunden ist.

Claims (8)

1. Mit Spannelementen (4) niedergehaltener Betondeckel (3) für eine große Durchführung (2) in einem Spannbetondruck­ behälter (1), insbesondere für eine Kernreaktoranlage, mit einer Auflagefläche (5) in seinem Randbereich, die auf ei­ ner entsprechenden Lagerfläche (6) des Spannbetondruckbe­ hälters (1) ruht, wobei in der Auflagefläche (5) zwei die Durchführung (2) umgebende Ringnuten (8, 9) mit eingeleg­ ten Metalldichtungen (10) angeordnet und die beiden Ring­ nuten (8, 9) durch eine zwischen ihnen befindliche Ring­ kammer (11) verbunden sind, an die sich mindestens ein nach außen führender Kanal (12) anschließt, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) die Ringnuten (8, 9), die Ringkammer (11) und der Ka­ nal (12) sind mit einem unter Druck stehenden organi­ schen Schmiermittel gefüllt;
• b) außerhalb des Betondeckels (3) ist ein Membrandruck­ speicher (14) angeordnet, dessen erster Raum (19) durch den Kanal (12) mit der Ringkammer (11) verbun­ den und mit dem gleichen Schmiermittel wie diese ge­ füllt ist;
• c) der zweite Raum (18) des Membrandruckspeichers (14) ist mit einem Gas einstellbaren Druckes gefüllt;
• d) der Kanal (12) ist mit einem außerhalb des Beton­ deckels (3) vorgesehenen Stutzen (15) zum Ein- oder Nachfüllen des Schmiermittels verbunden;
• e) zur Überwachung des Schmiermitteldruckes ist an den Kanal (12) eine ebenfalls außerhalb des Betondeckels (3) angeordnete Druckanzeigeeinrichtung (16) ange­ schlossen.

2. Betondeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach außen führende Kanal (12) durch den Spannbeton­ druckbehälter (1) verlegt ist.

3. Betondeckel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß Membrandruckspeicher (14) , Ein- oder Nachfüll­ stutzen (15) und Druckanzeigeeinrichtung (16) direkt auf den Spannbetondruckbehälter (1) aufgesetzt sind.

4. Betondeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einstellung des Schmiermitteldruckes mit Hilfe einer auf das Gas des Membrandruckspeichers (14) einwirkenden Speicherfeder (20) erfolgt.

5. Betondeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einstellung des Schmiermitteldruckes durch Beaufschlagung des Schmiermittels mit dem in dem Spannbetondruckbehälter herrschenden Mediendruck erfolgt.

6. Betondeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Auflagefläche (5) des Beton­ deckels (3) zu seinem Rand hin eine weitere Ringnut (22) mit eingelegter Metall- oder Kunststoffdichtung (21) ange­ ordnet ist und die zwischen Auflagefläche (5) und Lager­ fläche (6) vorhandene Trennfuge (7) im Bereich zwischen der weiteren Ringnut (22) und der ihr benachbarten Ringnut (9) durch eine nach außen führende Leitung (23) auf Lecka­ ge überwacht wird.

7. Betondeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei großen Dichtungslängen der Metall­ dichtungen mehrere jeweils aus Kanal, Membrandruckspei­ cher, Ein- oder Nachfüllstutzen und Druckanzeigeeinrich­ tung bestehende Einspeisestellen für das organische Schmiermittel sowie Entlüftungsstellen vorhanden sind.

8. Betondeckel nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Austausch des organischen Schmier­ mittels die Austrittsstelle jedes Kanals (12) aus dem Spannbetondruckbehälter (1) mit einem abnehmbaren Ver­ schluß (13) versehen ist.