DE19824494C1 - Steuereinrichtung für ein Sicherheitsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung mit einem Druck-Weg-Umformer, in dem eine Druckdifferenz zwischen einem Druckraum und einem davon getrennten anderen Raum in eine Be­ wegung eines Stellkörpers umsetzbar ist, wobei mit dem Stell­ körper ein Steuerteil zum Ansteuern eines Sicherheitsventils eines Druckbehälters auslösbar ist, und wobei der Druckbehäl­ ter über eine Druckentnahmeleitung mit dem Druckraum und der andere Raum über eine Drainageleitung mit einem Abblasetank verbindbar ist.

Aus der DE 39 06 888 C2 und aus der DE 196 28 610 C1 sind Steuereinrichtungen zum Ansteuern eines Sicherheitsventils bekannt. Dabei handelt es sich um federbelastete Steuerven­ tile, d. h. um Steuerventile, die nach dem Ruheprinzip arbei­ ten. Sie weisen eine Ventilfeder auf, die gegen eine hydrau­ lische Kraft wirkt, die sich aus dem Systemdruck des abzusi­ chernden Systems, das beispielsweise ein Druckbehälter ist, ableitet. Derartige Steuerventile werden also allein durch den Systemdruck betätigt, so daß Fremdenergiezufuhr durch z. B. motorische, magnetische, pneumatische oder hydraulische Einrichtungen nicht zwingend erforderlich ist.

Von einem Steuerventil der genannten Patentschriften gehen wenigstens drei Leitungen aus: Die erste Leitung ist eine Druckentnahmeleitung (Meßleitung), mit der das Steuerventil mit dem Systemdruck im Druckbehälter beaufschlagbar ist. Die zweite Leitung ist eine Steuerleitung, über die das Steuer­ ventil auf das Sicherheitsventil einwirkt. Beispielsweise wird zum Öffnen eines nach dem Entlastungsprinzip arbeitenden Sicherheitsventils das Sicherheitsventil über die Steuerlei­ tung entlastet. Die dritte Leitung ist eine Drainageleitung (Ausblaseleitung), die entweder in die Atmosphäre führt oder - speziell bei kerntechnischen Anlagen - in einen Abblasetank (Druckhalterabblasetank) mündet. Beispielsweise findet das Entlasten eines nach dem Entlastungsprinzip arbeitenden Si­ cherheitsventils über die Steuerleitung und die Drainagelei­ tung in den Abblasetank statt.

Zum Betätigen, d. h. zum Auslösen, der genannten Steuerventile ist ein Druck-Weg-Umformer vorhanden, in dem eine Druckdiffe­ renz zwischen einem Druckraum und einem davon getrennten an­ deren Raum in eine Bewegung eines Stellkörpers umsetzbar ist. Die Druckentnahmeleitung mündet im Druckraum. Der Druck-Weg- Umformer der DE 39 06 888 C2 weist einen in einem Zylinder geführten Umformerkolben auf, der mit dem Druck im Druckraum beaufschlagbar ist. Der Druck-Weg-Umformer der DE 196 28 610 C1 ist mit einem Umformerbalg ausgestattet, dessen Innenraum den Druckraum bildet. In beiden Fällen wird in dem Druck-Weg- Umformer die Druckdifferenz zwischen dem Druckraum und dem anderen Raum in eine Bewegung des Stellkörpers umgesetzt, wo­ bei der Stellkörper insbesondere durch den Umformerkolben bzw. durch einen Balgkopf des Umformerbalgs gebildet ist. Der Stellkörper wirkt über einen Stößel auf ein Steuerteil, das beispielsweise die Entlastung eines nach dem Entlastungsprin­ zip arbeitenden Sicherheitsventils auslöst. Das Steuerteil der DE 196 28 610 C1 umfaßt ein "Vorsteuerteil" und ein un­ mittelbar auf das Sicherheitsventil einwirkendes "Steuerteil".

In Fällen, in denen der andere Raum mit der im Abblasetank mündenden Drainageleitung verbunden ist, sind die genannten Steuerventile in nachteiliger Weise sensibel auf einen Druck­ anstieg in diesem Abblasetank. Ein kurzlebiger aber starker Druckanstieg könnte dort beispielsweise entstehen, falls in einem Störfall der Druck im Abblasetank den Auslegungswert überschreitet, so daß eine der Druckabsicherung des Abblase­ tanks dienende Berstmembrane bricht. Ein derartiger Druckan­ stieg könnte zum nichtgewollten vorzeitigen Schließen eines geöffneten, d. h. abblasenden, Sicherheitsventils führen. Aber auch ein geringerer Druckanstieg im Abblasetank kann nachtei­ lige Auswirkungen auf die Funktion des Steuerventils haben, da dadurch über die Drainageleitung der Ansprechdruck für das Öffnen des angesteuerten Sicherheitsventils merklich verän­ dert werden kann. Ein derartiger eher geringer Druckanstieg im Abblasetank kann beispielsweise durch das Abblasen eines Sicherheitsventils hervorgerufen sein, falls - wie in kern­ technischen Anlagen üblich - das Abblasen über eine Abblase­ leitung in den Abblasetank stattfindet. Es könnte also auch ein gerade abblasendes Sicherheitsventil den Ansprechdruck eines anderen noch geschlossenen Sicherheitsventils in nach­ teiliger Weise verändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrich­ tung für ein Sicherheitsventil anzugeben, die gegenüber einem Druckanstieg im Abblasetank unempfindlich ist, und bei der insbesondere ein ungewolltes Schließen eines geöffneten Si­ cherheitsventils oder eine Beeinflussung des Ansprechdrucks für das Öffnen eines Sicherheitsventils durch einen Druckan­ stieg im Abblasetank sicher vermieden ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung in einer ersten Ausfüh­ rungsform dadurch gelöst, daß eine der Drainageleitung zuge­ ordnete Umschaltventileinrichtung vorhanden ist, von der eine Abführleitung ausgeht, wobei bei einem Druck im Abblasetank oberhalb eines Grenzdrucks durch die Umschaltventileinrich­ tung der andere Raum statt mit dem Abblasetank mit der Ab­ führleitung verbunden ist.

Bei dieser Steuereinrichtung nach der Erfindung wird ein übermäßiger Druck im Abblasetank vom Druck-Weg-Umformer fern­ gehalten, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, daß ein Fluidstrom aus dem anderen Raum heraus über die Abführleitung möglich ist. Die Abführleitung kann beispielsweise in das stets drucklose Anlagenentwässerungssystem einer kerntechni­ schen Anlage münden.

Die Umschaltventileinrichtung kann beispielsweise wenigstens teilweise in der Drainageleitung angeordnet sein. Die Abführ­ leitung kann über die Umschaltventileinrichtung von der Drainageleitung abzweigen.

Nach einer Weiterbildung umfaßt die Umschaltventileinrichtung eine in der Drainageleitung angeordnete Drainageventilein­ richtung und eine an der Abführleitung angeordnete Abführven­ tileinrichtung.

Insbesondere ist die Drainageventileinrichtung und/oder die Abführventileinrichtung in einer Ausgangsposition des Stell­ körpers, in der das Steuerteil nicht ausgelöst ist, geschlos­ sen. Dadurch ist gewährleistet, daß im Normalbetrieb der an­ dere Raum vom Abblasetank isoliert ist. Normalbetrieb bedeu­ tet, daß das Sicherheitsventil geschlossen ist, d. h. daß bei einem nach dem Entlastungsprinzip arbeitenden Sicherheitsven­ til aus der Steuereinrichtung kein Fluidstrom (Drainage) ab­ zuführen ist.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Schließkraft der Drainageventileinrichtung kleiner als eine Schließkraft der Abführventileinrichtung.

Bei Realisierung des Entlastungsprinzips gelangt bei einem Auslösen des Steuerteils aus dem Steuerteil ausströmendes Fluid (Drainage) über die Drainageleitung zur Umschaltventil­ einrichtung. Dadurch steigt der Druck an der Drainageventil­ einrichtung an, die Drainageventileinrichtung öffnet, und das Fluid kann über die Drainageleitung in den Abblasetank ausge­ blasen werden. Nach einem Druckanstieg im Abblasetank ist ein Öffnen der Drainageventileinrichtung nicht möglich oder die Drainageventileinrichtung schließt sich aufgrund dieses Druckanstiegs wieder. In diesem Falle öffnet sich dann die Abführventileinrichtung nachdem der Druck vor der Umschalt­ ventileinrichtung durch das weitere Ausströmen von Fluid noch geringfügig angestiegen ist. Das Fluid kann dann über die Ab­ führleitung ausblasen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausfüh­ rungsform gelöst durch ein mit dem Abblasetank über eine Aus­ gleichsleitung verbindbares hydraulisches Ausgleichssystem, das aus einem Druck im Abblasetank eine erste Kraft auf den Stellkörper erzeugt, welche einer von diesem Druck im anderen Raum erzeugten zweiten Kraft auf den Stellkörper entgegen­ wirkt.

Dadurch wird erreicht, daß die ungewünschte zweite Kraft den Druck-Weg-Umformer nicht oder zumindest nicht stark in unge­ wollter Weise beeinflußt. Die zweite Ausführungsform bietet im Gegensatz zur ersten Ausführungsform den zusätzlichen Vor­ teil, daß ein aktives Ausströmen von Fluid (Drainage) in ei­ nen Raum außerhalb des Abblasetanks nicht auftritt.

Unter einem Druck-Weg-Umformer wird bezogen auf beide Ausfüh­ rungsformen nach der Erfindung jedes System verstanden, bei dem eine Druckänderung, insbesondere ein Druckanstieg, in eine Ortsänderung eines Stellkörpers umsetzbar ist, unabhän­ gig davon, ob die Ortsänderung stetig mit zunehmendem Druck oder sprunghaft bei einem bestimmten Grenzdruck stattfindet.

Das Sicherheitsventil einer der beiden Ausführungsformen kann insbesondere nach dem Entlastungs- oder Belastungsprinzip ar­ beiten, wobei das Ansteuern durch das Steuerteil zum Entla­ sten bzw. Belasten und damit zum Öffnen des Sicherheitsven­ tils führt.

Insbesondere steht der Stellkörper bei einer der beiden Aus­ führungsformen mit einem Umformerkolben und/oder einem ersten Umformerbalg in Verbindung, der bzw. die mit dem Druck im an­ deren Raum beaufschlagbar ist bzw. sind und durch den bzw. die die zweite Kraft erzeugbar ist.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der zweiten Ausführungs­ form umfaßt das hydraulische Ausgleichssystem einen Aus­ gleichskolben und/oder einen Ausgleichsbalg, der mit dem Druck im Abblasetank beaufschlagbar ist, und durch welchen die erste Kraft erzeugbar ist. Die erste Kraft ist insbeson­ dere mechanisch vom Ausgleichskolben bzw. vom Ausgleichsbalg auf den Stellkörper übertragbar.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung entspricht der Durchmesser des Ausgleichskolbens und/oder des Ausgleichs­ balgs im wesentlichen dem Durchmesser des Umformerkolbens bzw. des ersten Umformerbalgs. Bei einer derartigen Ausge­ staltung hat ein Druckanstieg im Abblasetank praktisch keinen Einfluß auf die Funktion des Druck-Weg-Umformers. Ein erhöh­ ter Druck im Abblasetank erzeugt zwar - wie auch bei einer Steuereinrichtung ohne hydraulischem Ausgleichssystem - die ungewünschte zweite Kraft auf den Stellkörper, da der andere Raum über die Drainageleitung mit dem Abblasetank verbunden ist, gleichzeitig wirkt dieser Druck aber auch auf den Aus­ gleichskolben bzw. den Ausgleichsbalg und erzeugt dadurch die erste Kraft auf den Stellkörper, welche die ungewünschte zweite Kraft kompensiert.

Der Ausgleichskolben bzw. der Ausgleichsbalg sind bevorzugt entlang einer Achse bewegbar angeordnet, entlang der auch der Stellkörper bewegbar ist. Dadurch ist gewährleistet, daß die am Ausgleichskolben bzw. am Ausgleichsbalg erzeugte erste Kraft in einfacher und verläßlicher Weise auf den Stellkörper übertragbar ist.

Der Ausgleichskolben bzw. der Ausgleichsbalg sind insbeson­ dere in Reihe zum Stellkörper angeordnet. Eine derartige ge­ radlinige Hintereinanderanordnung hat den Vorteil, daß das hydraulische Ausgleichssystem einfach und schnell an eine be­ stehende Steuereinrichtung ohne hydraulisches Ausgleichssy­ stem nachgerüstet werden kann.

Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Ausgleichskolben bzw. der Ausgleichsbalg den Umformerkolben bzw. den ersten Umformerbalg oder einen zweiten Umformerbalg zumindest teilweise umschließend angeordnet. Dadurch ist das hydraulische Ausgleichssystem besonders platzsparend und kom­ pakt in die Steuereinrichtung für das Sicherheitsventil inte­ grierbar.

Hierzu weist der Ausgleichskolben bzw. Ausgleichsbalg bevor­ zugt einen untergriffartigen Mitnehmer für den Umformerkolben bzw. einen der Umformerbälge auf.

Nach einer anderen Ausgestaltung ist die Drainageleitung und/oder die Ausgleichsleitung vom hydraulischen Ausgleichs­ system aus gesehen mit Gefälle verlegt. Dadurch wird der Vor­ teil erzielt, daß eingedrungenes Druckmittel, z. B. Kondensat, aus der Steuereinrichtung wieder abfließen kann, insbesondere nach einer Beendigung des Druckaufbaus.

Bei einer derartigen Ausgestaltung wird die erste Kraft, z. B. durch den Mitnehmer, auf den Umformerkolben bzw. einen der Umformerbälge übertragen und, soweit diese nicht selbst den Stellkörper bilden, auf den gesonderten Stellkörper übertra­ gen.

Drei Ausführungsbeispiele einer Steuereinrichtung nach der Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert. Es zeigt - jeweils in mehr oder weniger schematisierter Form:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steuereinrich­ tung nach der Erfindung in der ersten Ausführungs­ form,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steuerein­ richtung nach der Erfindung in der zweiten Ausfüh­ rungsform,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Steuerein­ richtung nach der Erfindung in der zweiten Ausfüh­ rungsform und

Fig. 5 eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 4.

Fig. 1 zeigt als abzusicherndes System einen Druckbehälter 1, dem ein nach dem Entlastungsprinzip arbeitendes Sicher­ heitsventil 4 zugeordnet ist, das den Druckbehälter 1 bei An­ steigen des Systemdrucks p_S über einen zuvor eingestellten Grenzwert über eine Abblaseleitung 6 entlastet. Der Druckbe­ hälter 1 ist z. B. ein Kernreaktordruckbehälter.

Insbesondere das Öffnen des Sicherheitsventils 4 wird durch eine insgesamt mit 10 bezeichnete Steuereinrichtung gesteu­ ert, die über eine Steuerleitung 11 auf das Sicherheitsven­ til 4 einwirkt. Die Steuereinrichtung 10 basiert auf dem Prinzip eines federbelasteten Steuerventils nach dem Ruhe­ prinzip und umfaßt drei Baugruppen, nämlich einen Druck-Weg- Umformer 12 und ein Steuerteil 14, das seinerseits aus einem Vorsteuerteil 16 und einem Hauptsteuerteil 18 gebildet ist. Die drei Baugruppen sind in einem gemeinsamen Gehäuse 19 un­ tergebracht.

Der Druckbehälter 1 ist über eine Druckentnahmeleitung 20 mit einem Druckraum 22 des Druck-Weg-Umformers 12 verbunden. Der Druckraum 22 ist Teil eines Zylinders 24, in dem ein Stell­ körper 26, hier ein Umformerkolben 26A, bewegbar ist, und der den Druckraum 22 von einem anderen Raum 28 trennt. Der Stell­ körper 26 wirkt über einen Stößel 30 auf das Vorsteuerteil 16 ein. Der Stellkörper 26 bzw. der Umformerkolben 26A ist durch eine erste Feder 32, welche auf einem Teller 34 aufliegt, in Fig. 1 nach unten gedrückt. Fig. 1 zeigt den Stellkörper 26 in einer Ausgangsposition, in der das Steuerteil 14 nicht ausgelöst ist. Bei einem Ansteigen des Systemdrucks p_S im Druckbehälter 1 steigt auch der Druck p_D im Druckraum 22, was in eine Bewegung des Stellkörpers 26 und des Stößels 30 umge­ setzt wird, bis schließlich die Bewegung so weit fortge­ schritten ist, daß - in einer nicht dargestellten Auslösepo­ sition - das Steuerteil 14 ausgelöst wird.

Das Vorsteuerteil 16 weist einen Auffüllkegel 40 und einen Entlastungskegel 42 auf. Der Auffüllkegel 40 ist über eine untere Verlängerung 44, eine obere Verlängerung 46 und über Dichtelemente 48, 49 in einem Zylinder im Gehäuse 19 geführt.

Der Auffüllkegel 40 ist durch eine zweite Feder 50 in Fig. 1 nach unten gedrückt. Im Inneren des Auffüllkegels 40 befindet sich der Entlastungskegel 42, der über eine dritte Feder 54 ebenfalls - bezogen auf Fig. 1 - nach unten gedrückt ist.

Eine detaillierte Beschreibung der Aufgabe, des Aufbaus und der Funktionsweise des Auffüllkegels 40 und des Entlastungs­ kegels 42 ist in der DE 196 28 610 C1, Spalte 4, Zeile 19, bis Spalte 5, Zeile 8, beschrieben. Im folgenden wird deshalb nur noch kurz auf den Entlastungskegel 42 eingegangen.

Beim Auslösen des Vorsteuerteils 16 wird der Entlastungske­ gel 42 durch den Stößel 30 von seinem Sitz abgehoben, so daß eine Entlastung des Hauptsteuerteils 18 und somit auch eine Entlastung des Sicherheitsventils 4 beginnt. Die Entlastung wirkt dabei über eine Entlastungsbohrung 57 und einen Entla­ stungskanal 58 auf einen Rückschlagkegel 80 des Hauptsteuer­ teils 18. Das während der Entlastung durch den Entlastungska­ nal 58 abströmende Fluid strömt am Entlastungskegel 42 vorbei entlang eines Ringraumes 85 um den Stößel 30 in den anderen Raum 28 und von dort über eine Drainageleitung 90 in einen Abblasetank 92.

Während der Entlastung des Hauptsteuerteils 18 und des Si­ cherheitsventils 4 liegt der Auffüllkegel 90 an seinem in Fig. 1 (oberen) Sitz im Gehäuse 19 an (gezeichnet ist ein An­ liegen am unteren Anschlag), so daß der Systemdruck im Druck­ behälter 1 nicht oder nicht mehr auf das Hauptsteuerteil 18 wirkt.

Das in Fig. 1 gezeichnete Sicherheitsventil 4 bläst über die Abblaseleitung 6 in den Abblasetank 92 ab. Auch weitere, nicht gezeichnete Sicherheitsventile können in den Abblase­ tank 92 abblasen. Dadurch kann es im Abblasetank 92 (Druck p_T) zu einem ungewünschten Druckanstieg kommen, der sich auch auf den anderen Raum 28 des Druck-Weg-Umformers 12 auswirken würde (Druck p_A) und dessen Funktion beeinflussen könnte. Um dies zu vermeiden, weist die in Fig. 1 darge­ stellte Steuereinrichtung eine Umschaltventileinrichtung 100 auf, von der eine Abführleitung 102 ausgeht. Bei einem Druck p_T im Abblasetank 92 oberhalb eines an der Umschaltven­ tileinrichtung 100 eingestellten Grenzdrucks unterbricht die Umschaltventileinrichtung 100 die Verbindung des anderen Rau­ mes 28 mit dem Abblasetank 92 und stellt stattdessen eine Verbindung des anderen Raumes 28 mit der Abführleitung 102 her, die in einem nicht gezeichneten stets drucklosen Raum mündet.

In Fig. 2 ist eine besondere Ausgestaltung der Umschaltven­ tileinrichtung 100 detailliert und vergrößert dargestellt. Sie besteht aus einer in der Drainageleitung 90 angeordneten Drainageventileinrichtung 106 und aus einer der Abführlei­ tung 102 zugeordneten Abführventileinrichtung 108.

Die Drainageventileinrichtung 106 und die Abführventilein­ richtung 108 bestehen jeweils aus einer Parallelschaltung von zwei in Reihe geschalteten Ventilen. Dadurch ist ein unter­ stellter Einzelfehler eines Ventils sowohl in geöffneter als auch in geschlossener Stellung sowohl der Drainageventilein­ richtung 106 als auch der Abführventileinrichtung 108 be­ herrschbar.

Diese Ventile sind nur schematisch in Fig. 2 dargestellt. Sie weisen einen Sitz 110 auf, auf den ein Ventilkegel 112 durch eine Feder 114 gedrückt wird. Die Schließkraft der Ven­ tile in der Abführventileinrichtung 108 ist größer als die der Ventile in der Drainageventileinrichtung 106. Falls wäh­ rend einer Entlastung über die Drainageleitung 90 in den Ab­ blasetank 92 der Druck p_T im Abblasetank 92 unerwünscht an­ steigt, schließen zunächst die Ventile in der Drainageventil­ einrichtung 106, bevor bei einem geringfügig höheren Druck in der Drainageleitung 90 die Ventile in der Abführventilein­ richtung 108 öffnen und eine Entlastung über die Abführlei­ tung 102 ermöglicht wird. Wenn der unerwünschte Druckanstieg wieder zurückgegangen ist, wird die Verbindung zum Abblase­ tank 92 wieder freigegeben.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steuer­ einrichtung 10 nach der Erfindung dargestellt, das an Stelle der Umschaltventileinrichtung ein hydraulisches Ausgleichssy­ stem 200 zur "Rückdruckkompensation" aufweist und sonst weit­ gehend identisch mit der Steuereinrichtung 10 der Fig. 1 ist. Das Ausgleichssystem 200 umfaßt einen Ausgleichskol­ ben 210, der in einem Zylinder 212 bewegbar ist. Der Aus­ gleichskolben 210 ist bezüglich einer Achse 213 symmetrisch und entlang dieser Achse bewegbar, entlang der auch der Um­ formerkolben 26A beweglich ist. Der Ausgleichskolben 210 ist über einen Dichtring 214 gegenüber dem Zylinder 212 abgedich­ tet und mit einem Zylinderkörper 217 in einer Führung 218 im Gehäuse 19 der Steuereinrichtung 10 geführt. Das Gehäuse 19 ist gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel über den Teller 34 (siehe Fig. 1) hinaus nach unten verlängert.

Eine erste Bohrung 220 verbindet eine von dem Ausgleichskol­ ben 210 im Zylinder 212 gebildete erste Kammer 222 mit einem nicht dargestellten, stets drucklosen Raum, beispielsweise mit dem Anlagenentwässerungssystem einer kerntechnischen An­ lage. Die erste Kammer 222 kann auch mit dem Containment der kerntechnischen Anlage verbunden sein. Aus der ersten Kam­ mer 222 könnten ohnehin nur Leckageströme der verwendeten Dichtungen oder Bälge austreten.

Eine als zweite Bohrung ausgeführte Ausgleichsleitung 224 verbindet eine zweite Kammer 226, die ebenfalls von dem Aus­ gleichskolben 210 in dem Zylinder 212 gebildet ist, mit der Drainageleitung 90.

Ein ungewünschter Druckanstieg im Abblasetank 92 wirkt sich in gleicher Weise auf die zweite Kammer 226 als auch auf den anderen Raum 28 aus. Der über die zweite Kammer 226 mit dem Druck p_T im Abblasetank 92 beaufschlagte Ausgleichskolben 210 erzeugt dann eine (in Fig. 3 nach oben gerichtete) erste Kraft, die über einen Kolbenfortsatz 230, den Teller 34 und einen Umformerbolzen 235 auf den Stellkörper 26, d. h. auf den Umformerkolben 26A, übertragen wird. Da der Durchmesser d_A des Ausgleichskolbens 210 im wesentlichen genauso groß wie der Durchmesser d_S des Umformerkolbens 26A ist (gleiche Quer­ schnittsfläche), gleicht die erste Kraft eine von dem Druck p_T im Abblasetank 92 über den anderen Raum 28 am Umfor­ merkolben 26A erzeugte ungewünschte zweite Kraft (in Fig. 3 nach unten gerichtet) vollständig aus, so daß die Bewegung des Umformerkolbens 26A unter dem Einfluß des Systemdrucks p_S im Druckraum 22 (Druck p_D ≅ p_S) von dem Druckanstieg im Ab­ blasetank 92 unbeeinflußt ist.

Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Steuer­ einrichtung 10 nach der Erfindung, die ebenfalls ein hydrau­ lisches Ausgleichssystem 200 umfaßt. Das Ausgleichssystem 200 ist in Fig. 5 vergrößert gezeichnet. Diejenigen Teile der Steuereinrichtung 10, welche nicht das Ausgleichssystem 200 betreffen, sind bereits in der deutschen Patentschrift DE 196 28 610 C1, Spalte 3, Zeile 29, bis Spalte 6, Zeile 57, beschrieben. Dieser Textabschnitt aus der DE 196 28 610 C1 ist Bestandteil der vorliegenden Patentanmeldung.

Bei dem Druck-Weg-Umformer 12 des in Fig. 4 und 5 darge­ stellten Ausführungsbeispiels wirkt der Systemdruck p_S des Druckbehälters auf den Innenraum von Umformerbälgen 302 und 320.

Der Innenraum des ersten Umformerbalgs 302 bildet einen er­ sten Druckraum 300, der durch den ersten Umformerbalg 302 von einem ersten anderen Raum 303 getrennt ist. Der erste Umfor­ merbalg 302 ist an seinem unteren Ende mit einem Flansch 304 verschweißt. An seinem oberen Ende ist er mit einem Balgkopf 306 verbunden, der im wesentlichen den Stellkör­ per 26 bildet. Dieser Balgkopf 306 weist in seinem oberen Ab­ schnitt ein Führungslager 308 auf. Der Balgkopf 306 kann ein unteres zylindrisches Teil 310 umfassen, an dem der erste Um­ formerbalg 302 geführt ist. Bei druckloser Einrichtung kann dieses zylindrische Teil 310 stirnseitig auf Nocken 312 des Flansches 304 aufsitzen.

An dem Flansch 304 ist von unten ein zweiter Umformerbalg 320 angeschweißt, dessen Innenraum einen zweiten Druckraum 322 bildet und der den zweiten Druckraum 322 von einem zweiten anderen Raum 323 trennt. Der zweite Umformerbalg 320 ist an seinem gegenüberliegenden, unteren Ende mit einem Einschraub­ teil 325 verschweißt, das mit dem unteren Ende des zylindri­ schen Teils 310 des Balgkopfs 306 verbunden ist. Diese Ver­ bindung kann über ein Gewinde gegeben sein. Zum Flansch 304 hin weist das Einschraubteil 325 ein Führungslager 327 auf. Das untere Ende des Einschraubteils 325 ist mit einem Gewinde versehen, über das mittels einer Mutter 329 und eines Druck­ stückes 331 eine Vorspannkraft auf eine Feder 333 aufgegeben werden kann. Die Feder 333 ist am Flansch 304 abgestützt. Die Feder 333 ist vorgespannt und bildet eine Gegenkraft zu einer Hydraulikkraft, die durch das Medium aus der Druckentnahme­ leitung 20 auf den ersten Umformerbalg 302 einwirkt. Die Hy­ draulikkraft auf den zweiten Umformerbalg 320 wirkt in der gleichen Richtung wie die Kraft der Feder 333. Bei unverän­ dertem Druck im Druckbehälter 1 halten sich die Hydraulik­ kraft auf den ersten Umformerbalg 302 einerseits und die Summe aus der Hydraulikkraft auf den zweiten Umformerbalg 320 und der Federkraft der Feder 333 das Gleichgewicht.

Das hydraulische Ausgleichssystem 200 umfaßt bei dem in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel einen Aus­ gleichsringkolben 350, der den zweiten Umformerbalg 320 um­ schließend angeordnet ist.

Der Ausgleichsringkolben 350 weist in dem in Fig. 4 und 5 gezeigten Beispiel im unteren Teil ein schmales Teil 350B und im oberen Teil ein breites Teil 350A auf.

Der Ausgleichsringkolben 350 wirkt über einen untergriffarti­ gen Mitnehmer 352 am schmalen Teil 350B auf eine Erweite­ rung 354 am Einschraubteil 325. Der Ausgleichsringkolben 350 ist in Fig. 5 vergrößert im Ausschnitt dargestellt. Der Aus­ gleichsringkolben 350 ist über eine als Bohrung ausgestaltete Ausgleichsleitung 224 mit der Drainageleitung 90 verbunden. Der Durchmesser d_A des breiten Teils 350A des Ausgleichsring­ kolbens entspricht dem (die im Vergleich zu einem Kolben gleichen Durchmessers größere benetzte Fläche eines Balgs be­ rücksichtigenden) hydraulischen Durchmesser des ersten Umfor­ merbalgs 302. Da sowohl der Ausgleichsringkolben 350 als auch der erste Umformerbalg 302 durch einen gegebenenfalls erhöh­ ten Druck in der Drainageleitung 90 beaufschlagt werden, wird in dem Druck-Weg-Umformer 12 ein Kraftausgleich bewirkt. Denn der untergriffartige Mitnehmer 352 kommt bei dem genannten Druckanstieg an der flanschartigen Erweiterung 354 zu liegen und überträgt die im Ausgleichsringkolben 350 erzeugte hy­ draulische erste Kraft als Kompensationskraft auf den den Stellkörper bildenden Balgkopf 306, auf den in entgegenge­ setzter Richtung auch eine durch den Druck im ersten anderen Raum 303 erzeugte ungewünschte zweite Kraft wirkt. Dadurch ist eine Veränderung des Ansprechdrucks der Steuereinrich­ tung 10 durch einen Druckanstieg in der Drainageleitung 90 und/oder im Abblasetank 92 ebensowenig möglich wie ein Zu­ rückschalten der in den Auslösezustand umgeschalteten Steuer­ einrichtung 10 verbunden mit einem ungewollten Schließen des geöffneten Sicherheitsventils 4.

Der mit dem Druck aus der Drainageleitung 90 beaufschlagte Teil des Ausgleichsringkolbens 350 ist gegenüber dem übrigen Teil des Druck-Weg-Umformers 12 durch Dichtelemente 356, 358, 360 und 362 abgedichtet. Die Dichtelemente sind paarweise als Doppeldichtung 356, 360 bzw. 358, 362 angeordnet. Der Raum zwischen zwei als Doppeldichtung angeordneten Dichtelementen, also z. B. der Raum zwischen dem Dichtelement 356 und dem Dichtelement 360, ist über Bohrungen 364 bzw. 366 mit einem stets drucklosen, nicht gezeichneten Raum, insbesondere mit dem Anlagenentwässerungssystem einer kerntechnischen Anlage, verbunden. Der übrige Teil des Druck-Weg-Umformers 12 steht über eine Leitung 368 mit der Atmosphäre oder mit dem Con­ tainment der kerntechnischen Anlage in Verbindung.

Die Drainageleitung 90, die Ausgleichsleitung 224 und die im letzten Absatz genannten Bohrungen 364, 366 weisen - aus dem Inneren der Steuereinrichtung 10 heraus betrachtet bzw. von dieser weg zeigend - eine nach unten gerichtete Neigung (Gefälle) auf, damit eingedrungenes Druckmittel, insbesondere Kondensat, wieder abfließen kann.

Claims (13)

1. Steuereinrichtung (10)

• 1. mit einem Druck-Weg-Umformer (12), in dem eine Druckdiffe­ renz (p_D - p_A) zwischen einem Druckraum (22) und einem davon getrennten anderen Raum (28) in eine Bewegung eines Stell­ körpers (26) umsetzbar ist,
• 2. wobei mit dem Stellkörper (26) ein Steuerteil (19) zum An­ steuern eines Sicherheitsventils (4) eines Druckbehäl­ ters (1) auslösbar ist,
• 3. und wobei der Druckbehälter (1) über eine Druckentnahmelei­ tung (20) mit dem Druckraum (22) und
• 4. der andere Raum (28) über eine Drainageleitung (90) mit ei­ nem Abblasetank (92) verbindbar ist,

gekennzeichnet durch eine der Drainageleitung (90) zugeordnete Umschaltventilein­ richtung (100), von der eine Abführleitung (102) ausgeht, wo­ bei einem Druck im Abblasetank (92) oberhalb eines Grenz­ drucks durch die Umschaltventileinrichtung (100) der andere Raum (28) statt mit dem Abblasetank (92) mit der Abführlei­ tung (102) verbunden ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Um­ schaltventileinrichtung (100) eine in der Drainagelei­ tung (90) angeordnete Drainageventileinrichtung (106) und eine an der Abführleitung (102) angeordnete Abführventilein­ richtung (108) umfaßt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Draina­ geventileinrichtung (106) und/oder die Abführventileinrich­ tung (108) in einer Ausgangsposition des Stellkörpers (26), in der das Steuerteil (14) nicht ausgelöst ist, geschlossen sind.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schließkraft der Drainageventileinrichtung (106) kleiner als eine Schließkraft der Abführventileinrichtung (108) ist.

5. Steuereinrichtung (10)

• 1. mit einem Druck-Weg-Umformer (12), in dem eine Druckdiffe­ renz (p_D - p_A) zwischen einem Druckraum (22; 300) und einem davon getrennten anderen Raum (28; 303) in eine Bewegung eines Stellkörpers (26) umsetzbar ist,
• 2. wobei mit dem Stellkörper (26) ein Steuerteil (14) zum An­ steuern eines Sicherheitsventils (4) eines Druckbehäl­ ters (1) auslösbar ist,
• 3. und wobei der Druckbehälter (1) über eine Druckentnahmelei­ tung (20) mit dem Druckraum (22; 300) und
• 4. der andere Raum (28; 303) über eine Drainageleitung (90) mit einem Abblasetank (92) verbindbar ist,

gekennzeichnet durch ein mit dem Abblasetank (92) über eine Ausgleichslei­ tung (224) verbindbares hydraulisches Ausgleichssystem (200), das aus einem Druck (p_T) im Abblasetank (92) eine erste Kraft auf den Stellkörper (26) erzeugt, welche einer von diesem Druck (p_T) im anderen Raum (28; 303) erzeugten zweiten Kraft auf den Stellkörper (26) entgegenwirkt.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stell­ körper (26) mit einem Umformerkolben (26A) und/oder einem ersten Umformerbalg (302) in Verbindung steht, der bzw. die mit dem Druck (p_A) im anderen Raum (28; 303) beaufschlagbar ist bzw. sind, und durch den bzw. die die zweite Kraft er­ zeugbar ist.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrau­ lische Ausgleichssystem (200) einen Ausgleichskolben (210; 350) und/oder einen Ausgleichsbalg umfaßt, der mit dem Druck (p_T) im Abblasetank (92) beaufschlagbar ist und durch welchen die erste Kraft erzeugbar ist.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durch­ messer (d_A) des Ausgleichskolbens (210; 350) und/oder des Ausgleichsbalgs im wesentlichen dem Durchmesser (d_S) des Um­ formerkolbens (26A) bzw. des ersten Umformerbalgs (302) ent­ spricht.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ gleichskolben (210; 350) bzw. der Ausgleichsbalg entlang ei­ ner Achse (213) bewegbar angeordnet sind, entlang der auch der Stellkörper (26) bewegbar ist.

10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ gleichskolben (210) bzw. der Ausgleichsbalg in Reihe zum Stellkörper (26) angeordnet ist.

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ gleichskolben (350) bzw. der Ausgleichsbalg den Umformerkol­ ben bzw. den ersten Umformerbalg oder einen zweiten Umformer­ balg (320) zumindest teilweise umschließend angeordnet ist.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ gleichskolben (350) bzw. der Ausgleichsbalg einen untergriff­ artigen Mitnehmer (352) für den Umformerkolben bzw. einen der Umformerbälge (320) aufweist.

13. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Draina­ geleitung (90) und/oder die Ausgleichsleitung (224) vom hy­ draulischen Ausgleichssystem (200) aus gesehen mit Gefälle verlegt sind/ist.