DE2840517A1

DE2840517A1 - Combined safety and release valve - esp. for steam circuits in nuclear power stations, has steam ejector on pressure space of piston valve

Info

Publication number: DE2840517A1
Application number: DE19782840517
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Meier; Herbert Ing Grad Richter
Original assignee: Bopp and Reuther GmbH
Current assignee: Bopp and Reuther GmbH
Priority date: 1978-09-18
Filing date: 1978-09-18
Publication date: 1980-03-20

Abstract

A combined safety and release valve, esp. for steam circuits in nuclear power stations, includes a steam ejector on the pressure space of the piston-type valve. The space between inlet nozzle and outlet nozzle of the ejector communicates with the pressure space. The ejector outflow is divided by a solenoid valve from an expansion chamber. Apart from its function as a safety valve in case of excessive pressure, this can act as a release valve to operate at pressure as low as 1 bar. Excessive pressures cannot cause damage because of the built-in damping features.

Description

Sicherheits- und Rntlast.ungs«renti1 Security and relief «renti1

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheits- und Entlastungsventil, insbesondere für Dampfleitungen in Kernkraftwerken, dessen Verschlußkörper fest mit einem Kolben verbunden ist, der in einem Belastungszylinder gleitet, dessen Druckraum mit dem im Ventilgehäuse anstehenden Druckmedium in Verbindung steht und da, Ventil in Schließstellung hält, wobei die Öffnung des Ventils durch Entlastung des Druckrallr.es über eine Entleerungsöffnung und sin be1 Erreichen des Ansprechdruckes selbsttätig schaltendes und auch bei anderen Betriebszuständen betätigbares Steuerorgan ausgelöst. wird.The invention relates to a safety and relief valve, especially for steam lines in nuclear power plants, the closure body of which is fixed is connected to a piston that slides in a loading cylinder, its Pressure chamber is in communication with the pressure medium in the valve housing and since, holds the valve in the closed position, opening the valve by relieving it of the pressure swirl via an emptying opening and be1 reaching the response pressure Automatically switching control element that can also be actuated in other operating states triggered. will.

Ein solches Ventil hat einerseits die Sicherheitsfunktion zu erhüllen, d. h. es muß bei Erreichen des Ansprechdruckes selbsttätig öffnen und nach Druckabsenkung wieder schließen und andererseits soll es sich auch als Entlastungsventil bei einem beliebigen Zwischendruck durch Betätigung des Steuerorgans öffnen lassen.On the one hand, such a valve has to fulfill the safety function, d. H. it must open automatically when the response pressure is reached and after the pressure has dropped close again and on the other hand it should also act as a relief valve for a Open any intermediate pressure by actuating the control element.

Die Anforderungen an ein solches Sicherheits- und Entlastungsventil werden insbesondere im Kernkraftwerksbau immer vielseitiger, um den umfangreichen Sicherheitsbes timmungen Rechnung zu tragen.The requirements for such a safety and relief valve are becoming more and more versatile, especially in nuclear power plant construction, to accommodate the extensive To take into account safety regulations.

So wird neuerdings gefordert, daß ein solches Ventil auch schon bei sehr niedrigen Drücken bis hinunter zu etwa 1 bar voll öffnet, um bestimmte Betriebsfälle abzudecken. Hier tritt nun die Schwierigkeit auf, daß bei sehr niedrigen Drücken der in Öffnungsrichtung auf den Kolben einwirkende Mediumdruck nicht ausreicht, um das Geweicht der aus dem Ventilverschlußkörper und dem Kolben bestehenden, insbesondere bei größeren Nennweiten relativ schweren beweglichen Ventilteile und die Reibung z. B. an Kolbenringen zu überwinden, so daß das Ventil dann ohne besondere Fremdenergie nicht oder zumindest nicht voll öffnet.It has recently been demanded that such a valve also be used at very low pressures down to about 1 bar fully opens to certain operating cases to cover. Here the problem arises that at very low pressures the medium pressure acting on the piston in the opening direction is insufficient, the weight of the valve closure body and the piston, in particular relatively heavy moving valve parts and friction in the case of larger nominal sizes z. B. to overcome piston rings, so that the valve then without special external energy not or at least not fully open.

Bei höheren Drücken dagegen entweicht das Medium beim Ansprechen des Steuerorgans häufig zu schnell aus dem Druckraum des Belastungszylinders, wodurch der Ventilöffnungsvorgang infolge des enstehenden hohen Mediumdruckes so plötzlich erfolgt, daß durch die harten Schläge der beweglichen Ventilteile am Ende des Hubes bzw. durch die schlagartige Inbewegungssetzung der Dampfsäule und durch die ausgelösten Dampfschwingungen Beschädigungen im Rohrsystem und am Ventil enstehen können.At higher pressures, however, the medium escapes when the Control organ often too quickly out of the pressure chamber of the loading cylinder, whereby the valve opening process is so sudden due to the high pressure of the medium takes place that by the hard blows of the movable valve parts at the end of the stroke or by the sudden activation of the steam column and the triggered Steam vibrations can damage the pipe system and the valve.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartige Sicherheits- und Entlastungsventil so auszubilden, daß es auch bei sehr niedrigen Drücken von nur wenigen bar ohne Frem@@nergie einwandfrei voll öffnet und daß beim Öffnen des Ventilsunter höheren Drücken Schäden, die durch zu schnelles Öffnen des Ventils im Ventil oder im Rohrsystem verursacht werden könnten, vermieden werden.The object of the invention is to provide such a safety and relief valve to train so that it even at very low pressures of only a few bar without Frem @@ nergie fully opens properly and that when the valve is opened it is lower than that Press damage caused by opening the valve too quickly in the valve or in the pipe system could be avoided.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in den kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 geseben.The solution to this problem is found in the characterizing features of the Claim 1 passed.

Durch de@ an der Druckraum des Belastungszylinders a@geschlossenen Ejektor strömt beim Schalten des Steuerorgans und damit beim Öffnen des Absperrventil über die mit dem im Ventilgehäuse a@@tchenden Druckmedium in offener Verbindung stehende Zuleitung ein Treibdampfsirahl, der durch die Einlaufdüse und die Auslaufhäuse des Ejektors strömt und über das offene Absperrventil in den Entlastungsraum gelergt. Von diesem Treibdampfstrahl wird das Druckmedium wie bei einer Dampfstrahlpumpe aus dem Zylinderdruckraum in die Auslaufdüse des Ejektors gesaugt, wodurch sich bei sehr niedrigen Mediumdrücker der Druckraum nicht nur maximal bis auf Atmosphärendruck ertlasten läßt, sondern im Zylinderdruckraum ein @ennenswerter Unterdruck ensteht, so daß die beweglichen Ventilteile infolge der zusätzlichen Saugwirkung auf der Druckraumseite auch noch von einem sehr niedrigen, im Ventilgehäuse anstehenden Mediumdruck schnell genug in die volle Ventilöffnungsstellung gebracht und in diesen Stellung gehalten werden.By de @ an the pressure chamber of the loading cylinder a @ closed The ejector flows when the control element is switched and therefore when the shut-off valve is opened via the in open connection with the pressure medium in the valve housing standing supply line a propellant steam sirahl, which through the inlet nozzle and the outlet housing of the ejector flows and is discharged into the relief chamber via the open shut-off valve. The pressure medium is generated by this jet of motive steam like a steam jet pump sucked from the cylinder pressure chamber into the outlet nozzle of the ejector, whereby at very low medium pressures the pressure chamber is not only down to a maximum of atmospheric pressure can be relieved, but in the cylinder pressure chamber there is a considerable negative pressure, so that the movable valve parts as a result of the additional suction on the Pressure chamber side also from a very low one in the valve housing Medium pressure brought quickly enough into the fully open valve position and in this Position to be held.

Bei hohen Mediumdrücken dageger wirkt der Ejektor als Drossel, da jetzt durch die im Durchmesser festgelegte Einlauf- und Auslaufdüse eine so große Treibdampfmenge Eindurchgeblaser wird, daß die Saugleistung abfällt. Das im Druckraum des Belastungszylinders vorhandene Druckmedium kann deshalb nur langsam über den Ejektor entweichen, wodurch die sonst bei höheren Drücken auftretende schlagartige Öffnungsbewegung der beweglichen Ventilteile wirksam gedämpft wird. Die Absaugleistung gerringert sich hierbei mit zunehmender Entspannung des im Zylinderdruckraum vorhandenen Druckmediums, d. h. mit zunehmendem Differenzdruck zwischen Treibdampf und Druckraummedium, so daß sich die Stellzeit zum Ende des Öffnungshubes hin noch verlängert. Der Ejektor wirkt somit als selbstregelnde Drossel und löst eine erhöhte Dämpfung zum Ende des Ventilhubes hin aus, so daß der Öffnungsvorgang relativ weich erfolgt.At high medium pressures, on the other hand, the ejector acts as a throttle, there Now, thanks to the inlet and outlet nozzle with a fixed diameter, it is so large Motive steam amount single blower is that the Suction power drops. The pressure medium present in the pressure chamber of the loading cylinder can therefore only slowly escape via the ejector, which means that the otherwise occurring at higher pressures sudden opening movement of the movable valve parts is effectively damped. The suction performance is reduced as the pressure in the cylinder pressure chamber increases existing print media, d. H. with increasing differential pressure between motive steam and pressure chamber medium, so that the actuating time is still at the end of the opening stroke extended. The ejector thus acts as a self-regulating throttle and triggers an increased Damping towards the end of the valve stroke so that the opening process is relatively smooth he follows.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung wird darin gesehen, daß der Kolben aus einem äußeren Ringkolbenteil und einem zentralen Führungskolbenteil besteht und in einem aus zwei konzentrisch ineinanderliegenden Zylindermäntel bestehenden Belastungszylinder gleitet, wobei die in den Ejektor mündende Entleerungsöffnung an den Außenzylinderteil angeschlossen ist und der Innenzylindermantel mit einer oder mehreren Drosselbohrungen versehen ist, die @@ Verlauf der Hulbewegung @@@ zentrale@ Führungskolbenteil überfahren werden. Da@@@@@ wird eine @@@@ere Führung des Kolbens er-@ @ und es sich im Innenzylinder zum Ende der Hubbewegung @@@ ein Druck auf, @@@ den Öffnunghub noch zusätzlich dämpft.A further development of the invention is seen in the fact that the piston consists of an outer annular piston part and a central guide piston part and in one consisting of two concentrically nested cylinder jackets Loading cylinder slides, with the discharge opening opening into the ejector is connected to the outer cylinder part and the inner cylinder jacket with a or several throttle bores, the @@ course of the Hul movement @@@ central @ guide piston part are driven over. The @@@@@ becomes a @@@@ er tour of the piston @ @ and inside the cylinder at the end of the stroke movement @@@ Pressing @@@ additionally dampens the opening stroke.

Zweckmäßigerweise bildet die @ Treibleitung dierende Zuleitung und die Einlaufdüse des Ejektors mit der anschließenden Etleerungsöffnung die Zuströmleitung zum Füllen des Zylinderdruckraumes während des Ventilschließhubes, wodurch der onstruktive Aufbau des Ventilsbesonders einfach wird.Appropriately, the @ driveline forms the leading supply line and the inlet nozzle of the ejector with the subsequent emptying opening the inflow line to fill the cylinder pressure chamber during the valve closing stroke, whereby the constructive Structure of the valve is particularly simple.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 ein Sicherheits- und Entlastungsventil gemäß den Erfindung im Längsscheitt und Fig. 2 den im Ventil nach Fig. 1 eingebauten Ejektor in vergrößerter Maßstab.The invention is illustrated using an exemplary embodiment in the drawing explained in more detail, namely: Fig. 1 shows a safety and relief valve according to the invention in the longitudinal section and FIG. 2 shows the ejector built into the valve according to FIG. 1 on an enlarged scale.

Da@ gezeigte Sicherheits- und Entlastungsventil ist in die nicht näher dargestellte Dampfleitung eines Kennkraftwerken eingebaut und besteht aus eine@ Ventilgehäuse 1, dessen Eintrittsstutzen 2 an die Dampfleitung angeschlossen ist und dessen Austrittsstutzen 3 zu nachgeschalteten Ventiler führt. I@ Innern des Ventilgehäuses 1 ist ein Ventilsitz 4 vorgesehen, der durch den Ventilverschlußkörper 5 absperrbar ist und den Austritt des Dampfes über den Austrittsstutzen 6 in den Entlastungsraum oder ins Freie ermöglicht. Der Ventilverschlußkörper 5 ist fest mit dem Kolben 7 des Belastungszylinders 8 verbunden, dessen Druckraum 9 mit dem im Ventilgehäuse 1 anstehenden Dampf in Verbindung steht, so daß der Kolben 7 und damit der Ventilverschlußkörper 5 vom Mediumdruck in Schließstellung gehalten wird. Die Öffnungs des Ventils wird durch Entlastung des Druckraumes 9 eingeleitet, wodurch der Kolben 7 vom Druck des im Ventilgehäuse 1 anstehenden Dampfes in die Ventiloffenstellung verschoben wird und den Ventilverschlußkörper 5 von seinem Sitz 4 abhebt. Der Dampf kann dadurch über den Dampfaustrittsstutzen 6 entweichen.The safety and relief valve shown @ is not detailed in the shown steam line of a power station installed and consists of a @ Valve housing 1, the inlet nozzle 2 of which is connected to the steam line and its outlet nozzle 3 leads to the downstream valve. I @ inside the Valve housing 1, a valve seat 4 is provided through the valve closure body 5 can be shut off and the exit of the steam via the outlet nozzle 6 into the Relief space or outdoors. The valve closure body 5 is solid connected to the piston 7 of the loading cylinder 8, the pressure chamber 9 with the in the valve housing 1 pending steam is in communication, so that the piston 7 and so that the valve closure body 5 is held in the closed position by the medium pressure. The opening of the valve is initiated by relieving the pressure chamber 9, whereby the piston 7 from the pressure of the steam in the valve housing 1 in the valve open position is moved and the valve closure body 5 lifts from its seat 4. The steam can thus escape via the steam outlet nozzle 6.

Gemäß der Erfindung ist an den Druckraum 9 des Belastungszylinders 8 ein Ejektor 10 @@ge@@klossen, der aus der Einlaufdüse 11, der Auslaufdüse 12 und der als Treibleitung dienenden Zuleitung 13 besteht, die mit dem im Durchgangkanal 14 des Ventilgehäuses 1 anstehenden Dampf @@ offenen Verbindung steht. Die Auslaufdüse 12 liegt in der Achse 15 der Einlaufdüse 11 und zwischen der Einlaufdüse und der Auslaufdüse befindet sich eine Entleerungsöffnung 16, die mit dem Druckraum 9 des Belastungszylinders 8 offen verbunden ist. Die Entlastung des Druckraumes 9 erfolgt über diese Entleerungsöffnung 16, wobei der im Druckraum 9 befindliche Dampf von der aus der Einlaufdüse 11 austretenden Treibstrahl des Ejektors @@ den Eintrittsteil 17 der Auslaufdüse 12 gesaugt wird und von hier aus zusammen mit dem Triebstrahl über den Auslaß 18 der Auslaufdüse 12 und das geöffnete Magnetventil 19 in den Entlastungsraum 20 strömt.According to the invention is on the pressure chamber 9 of the loading cylinder 8 an ejector 10 @@ ge @@ klossen, which consists of the inlet nozzle 11, the outlet nozzle 12 and the supply line 13 serving as a driveline exists, which is connected to the in the through channel 14 of the valve housing 1 pending steam @@ is open connection. The outlet nozzle 12 lies in the axis 15 of the inlet nozzle 11 and between the inlet nozzle and the There is a discharge nozzle 16, which is connected to the pressure chamber 9 of the Loading cylinder 8 is openly connected. The pressure chamber 9 is relieved of pressure via this emptying opening 16, wherein the steam located in the pressure chamber 9 of the propulsion jet of the ejector emerging from the inlet nozzle 11 is the inlet part 17 of the outlet nozzle 12 is sucked and from here together with the propulsion jet Via the outlet 18 of the outlet nozzle 12 and the open solenoid valve 19 into the relief space 20 flows.

Der Kolben 7 des Belastungszylinders 8 besteht aus einem äußeren ringkolbenteil und einem zentralen Führungskolbenteil 22. Der äußere Ringkolbenteil 21 gleitet in dem äußeren Zylindermantel 23 des Belastungszylinders 8, während der zentrale Führungskolbenteil 22 im Innenzylindermantel 24 geführt ist. Die Entleerungsöffnung 16 ist hierbei an den Außenzylinderteil 23 angeschlossen. Der Innenzylindermantel 24 trägt eine Drosselbohrung 25, die vom zentralen Führungskolbenteil 22 im Verlauf der Hubbewegung überfahren wird.The piston 7 of the loading cylinder 8 consists of an outer annular piston part and a central guide piston part 22. The outer ring piston part 21 slides in the outer cylinder jacket 23 of the loading cylinder 8, while the central Guide piston part 22 is guided in the inner cylinder jacket 24. the The emptying opening 16 is connected to the outer cylinder part 23. Of the Inner cylinder jacket 24 carries a throttle bore 25 which extends from the central guide piston part 22 is passed over in the course of the lifting movement.

Das erfindungsgemäße Sicherheits- und Entlastungsventil arbeitet wie folgt: Im Normalfall ist das Ventil geschlossen land der Dampf steht im Durchgangskanal 14 des Ventilgehäuses 1 mit seinem Druck an. Über Zuleitung 13, Einlaufdüse 11 und Entleerungsöffnung 16 steht der Durchgangskanal 14 mit dem Druckraum 9 des Belastungszylinders 8 in offener Verbindung, so daß der Dampfdruck auch im Druckraum 9 verhanden ist, wodurch der Kolben 7 wegen der größeren Differenzkolbenflache in Schließrichtung gedrückt wird iind den Vent51-verschlußkörper 5 fest auf dem Venti]sitz 4 in Schließstellung hält: Bei der Funktion als Sicherheitsventil spricht das Steuerorgan bei Erreichen des hohen Ansprechdruckes selsbttätig an und öffnet das Magnetventil 19, wodurch eine offene Verbindung von Durchgangskanal 14 des Ventilgehäuses 1 zum Entlastungsraum 20 entsteht und ein Treibstrahl über die Zuleitung 13 durch die Einlaufdüse 11 des Ejektors 10 strömt, der den Dampf aus dem Druckraum 9 ansaugt und über die Auslaufdüse 12 und des Magnetventil 10 in den Entlastungsraum 20 leitet. Durch die bei dem hohen Mediumdruck auftretende Drosselwirkung des Ejektors ensteht eine Dämpfung der Ventilöffnungsbewegung, die noch durch die sich verringernde Absaugleistung des Ejektors zum Ende der Öffnungshubes hin verstärkt wird. Eine weitere Bremswirkung tritt beim überfahren der Drosselbohrung 25 durch den zentralen Führungskolbenteil 22 auf.The safety and relief valve according to the invention works like follows: Normally the valve is closed and the steam is in the passage 14 of the valve housing 1 with its pressure. Via supply line 13, inlet nozzle 11 and Emptying opening 16 is the passage 14 with the pressure chamber 9 of the loading cylinder 8 in open connection, so that the vapor pressure is also available in the pressure chamber 9, whereby the piston 7 because of the larger differential piston area in the closing direction The valve closure body 5 is pressed firmly on the valve seat 4 in the closed position holds: With the function as a safety valve, the control unit speaks when it is reached the high response pressure selsbttätig and opens the solenoid valve 19, whereby an open connection from the passage 14 of the valve housing 1 to the relief space 20 arises and a propulsion jet via the supply line 13 through the inlet nozzle 11 of the Ejector 10 flows, which sucks the steam out of the pressure chamber 9 and through the outlet nozzle 12 and the solenoid valve 10 conducts into the relief space 20. By the high Medium pressure occurring throttling effect of the ejector results in a damping of the valve opening movement, due to the decreasing suction capacity of the ejector at the end of the opening stroke is reinforced towards. Another braking effect occurs when driving over the throttle bore 25 through the central guide piston part 22.

Soll das Ventil als Entlastungsventil bei einem sehr niedrigen Druck von nur einem od igen bar öffnen, so wird das Steuerorgan von /aus der Steuerwarte geschaltet und dadurch das Magnetventil 19 geöffnet Der Ejektor 10 itt in Tätigkeit und entlastet den Druckraum 9 infolge der Saugwirkung bis auf einen Unterdruck, der groß genug ist, um die beweglichen Ventilteile, d. h. den Ventilverschlußkörper 5 mit dem hieran befestigten Kolben 7 in die volle Öffnungsstellung zu bewegen.The valve is intended as a relief valve at a very low pressure open from just one or one bar, the control organ becomes from / from the control room switched and thereby the solenoid valve 19 opened. The ejector 10 is in operation and relieves the pressure chamber 9 due to the suction effect down to a negative pressure, which is large enough to accommodate the movable valve parts, d. H. the valve closure body 5 with the piston 7 attached to it to move into the fully open position.

In der geö @@@@ Ventilstellung @@@@ dem Damp@ über den Ventilsitz @ und den Da@@ a@@@@ittsstutzen 6 @ den Enlas@ g@@ strömen. Ist der Dampfdruck weit genug a@ gefaller oder die @@ö@ g in der Anlage @ee det, so wird das Magnetventil 19 wieder selbsttätig oder von des Steuerma@te aus geschlossen, wodurch der Dampf im Durchkanal 14 des Ventils jetzt über die Zuleitung 13 und die Einlaufdüse 11 sowie über die Entleerungsöffnung 16 in den Druckraum @ einströmt und der Kolben 7 mit dem Ventilverschlußkörper 5 in die Ventil@@@ließstellung bewegt.In the geö @@@@ valve position @@@@ the Damp @ over the valve seat @ and the Da @@ a @@@@ ittsstutzen 6 @ stream the Enlas @ g @@. Is the vapor pressure far enough a @ fallen or the @@ ö @ g in the system @ee det, then the solenoid valve 19 again automatically or closed by the control unit, whereby the steam in the through-channel 14 of the valve now via the supply line 13 and the inlet nozzle 11 as well as through the drainage opening 16 flows into the pressure chamber @ and the piston 7 moved with the valve closure body 5 into the valve position.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Pa tent claims 1. Safety and relief valve, in particular for steam pipes in nuclear power plants, the closure body of which is fixed with a: piston is connected, which slides ir a loading cylinder, the pressure chamber with the The pressure medium in the valve housing is in communication and the valve is in the closed position holds, the opening of the valve by relieving the pressure chamber via a drainage opening and one that switches automatically when the response pressure is reached and also with others Operating states actuatable control element is triggered, that is by g e k e n n z e i c h ne t, d a ß a) to the pressure chamber (9) of the loading cylinder (8) Ejector (lo) is connected, b) its inlet nozzle! 11) via a driveline serving supply line (13) with the pressure medium in the valve housing (1) in is open connection, c) and its outlet nozzle lying in the same axis (15) (12) with its inlet part (17) via an emptying opening (16) with the pressure chamber (9) is openly connected, d) while the outlet (18) of the outlet nozzle (12) via a The shut-off valve (19) actuated by the control unit opens into the relief space (20).

2. Safety and relief valve according to claim 1, d a -d r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the piston (7) consists of a. outer ring piston part (21) and a central guide piston part (22) and in one of two concentric nested cylinder jackets (25, 24) existing loading cylinders (8) slides, .where di.e into the Ejector (lo) emptying opening (16) is connected to the outer cylinder part (23) and the inner cylinder jacket (24) is provided with one or throttle bores (25), which in the course of the stroke movement are passed over by the central guide piston part (22).

3. Safety and relief valve according to claims and 2, d a d u r e h e k e n n n n z e i c h n e t that the supply line serving as a driveline (13) and the inlet nozzle (11) of the ejector (lo) with the subsequent emptying opening (16) the inflow line for filling the cylinder pressure chamber (9) during the valve closing stroke forms.