AUTONOMOUS AERATOR FOR SMALL PRESSURE DIFFERENCES

Abstract: 1. Automatic ventilation valve with a fluid receptacle for a low pressure chamber (1) which can be maintained at a slightly low pressure with respect to the surroundings, characterised by the following features : a) a casing (3) which can be filled with liquid (7) to a specified liquid level, with a connection (4) on its upper side to the low pressure chamber (1) and several first and second connecting pieces (5, 6) on its lower side, which are open to the surroundings and project into the casing ; b) a first or second bell (8, 9) inverted over a respective first and second connecting piece (5, 6), wherein all the bells are securely connected together and can be moved in the casing (3) between a lower end position, to be occupied in normal operation, and an upper end position, and wherein the heights of the first and second bells are dimensioned in such a way that the first bells (8) emerge from the liquid (7) in the upper end position, while the second bells (9) remain immersed ; c) flow impedances are built into the first connecting piece (5) associated with the first bells (8) and produce a pressure loss between the surroundings and low pressure chamber (1) in the case of pressure compensation, this pressure loss being greater than the pressure difference to be preserved between the low pressure chamber and the surroundings.

Description: Selbsttätiges Belüftungsventil für kleine Druckdifferenzen Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbsttätiges Belüftungsventil nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. In Kernenergieanlagen ist es üblich, Raume, in denen mit der Freisetzung von Radioaktivität gerechnet werden muss (in denen z. B. bestrahlte Brennelemente gehandhabt werden) gegenüber der Umgebung auf einem geringen Unter drrick 7U halten um das unkontrollierte Entweichen der Radioaktivität zu verhindern. Die ständig aus dem genannten Raum abgesaugte Luft wird dann kontrolliert über geeignete Filter wieder an die Umgebung abgegeben. Der Zustrom der Aussenluft erfolgt über entsprechende, in einer Wand des Raumes angebrachte Belüftungsöffnungen. In Sicherheitsstudien wurde als Störfall postuliert, dass diese Belüftungs öffnungen kurzfristig versperrt werden können. Die erst mit einer gewissen Zeitverzögerung bzw. bei Unterstellen eines weiteren Störfalles überhaupt nicht abzuschaltenden Gebläse würden dann weiter Luft aus dem Raum fördern und den Unterdruck in demselben erhöhen. Bereits bei Unterdrucken von 8 mb wird mit der Möglichkeit von durch den Unterdruck hervorgerufenen Schäden am Raum oder seinen Einrichtungen gerechnet. Es ist daher Stand der Technik, derartige Räume mit Sicherheitsventilen zu versehen, die im Normalbetrieb dank des Vorhandenseins einer Flüssig keitsvnrlage (üblicherweise mit einem öl) völlig dicht sind, bei Unterschreiten des Nennunterdruckes von z. B. 2 bis 3 mb jedoch der Aussenluft neue Wege in das Innere des Raumes eröffnen. Da gewichts- oder federbelastete Ventile bei der geringen Druckdifferenz nicht mit ausreichender Sicherheit und Genauigkeit öffnen, bzw. im Normalbetrieb nicht genügend abdichten, war man bisher zum Einsatz von Ventilen gezwungen, die im Störfall unter Zuhilfenahme von Fremdenergie geöffnet wurden. Bisherige Konstruktionen von Ventilen mit Flüssigkeitsvorlage wiesen darüber hinaus den Nachteil aiif, dass zumindest im Beginn des oeffnens ein Teil der Flüssigkeitsvorlage durch die dann einsetzende Luftströmung mitgerissen, zerstäubt und in das Innere des Raumes gesaugt wurde. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein selbsttätiges Belüftungsventil, das den letztgenannten Nachteil vermeidet und unter Verzicht auf die Zufuhr von Fremdeergie eine sichere Beherrschung von Druckdifferenzen weniger mb erlaubt. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mittels der im kenn zeichnenden Teil des ersten Anspruchs angegebenen Mittel. Das Gewicht der beweglichen Teile, d. h. der Glocken ist so bemessen, dass es die bei Nennunterdruck auf sie wirkenden Kräft gerade ausgleicht; wird die Druckdifferenz grösser, so führt der auf die Innenseite der Glocken wirkende Aussendruck dazu, dass letztere teilweise (erste Glocken) aus der Flüssigkeit aus tauchen und den Strömungsweg für die Luft freigeben. Um ein Mitreissen von Flüssigkeitsteilchen zu verhindern, sollte diese Glocke deutlich, d. h. um mehrere Zentimeter von der Flüssigkeitsoberfläche entfernt sein Dies gelingt durch die mit Hilfe der geforderten Drossel künstlich hervorgerufene Druckdifferenz zwischen den ersten und zweiten Glcckcn, wobei letztere zumindest mit ihrem unteren Rand eingetaucht bleiben und ihre Schwimmerfunktion weiterhin erfüllen. #ässt sich das Ausmass der Störung, d. h. der Grad der Verstopfung der normalen Belüftungswege nicht genau vorhersehen, ergibt sich die Forderung nach einer über 3 einen weiten Durchsatzbereich (z. B. von 5 m /h bis 3 200 m3/h, d. h. über annähernd zwei Grössenordnungen) reichende Wirksamkeit des Ventils. Die Ausgestaltung der Erfindung nach dem zweiten Anspruch erfüllt diese Forderung. Der dritte Anspruch definiert eine spezielle Ausführungsform der beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung. Bei geringen Durchsätzen werden nur die Bohrungen in der lose auf ihrem Sitz aufliegenden Klappe wirksam, während sie bei grösseren Durchsätzen abhebt, einen grösseren Querschnitt freigibt und so einen annähernd gleichbleibenden Druck- verlust erzeugt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Figur 1 dieselbe im Längsaxialschnitt entsprechende Linie I-I der Figur 2 und die Figur 2 eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt entsprechend der Linie II-II der Figur 1. Ein nicht näher beschriebener Ramm 1, der gegenüber der Umgebung normalerweise auf einen geringen Unterdruck, z. B. von 2 bis 3 mb gehalten wird, wird durch eine Wand 2 abgeschlossen. In eine im Boden des Raumes 1 angebrachte Öffnung dieser Wand ist ein Ventilgehäuse 3 dicht eingelassen. Das Gehäuse 3 besitzt einen sich in den Raum 1 öffnenden Anschluss 4; in die untere Wand des Gehäuses 3 sind im Beispiel ein erster Stutzen 5 und drei um diese herumgruppierte zweite Stutzen 6 eingelassen, die so weit in das innere des Gehäuses hineinragen, dass die oberen Öffnungen derselben über den Spiegel einer das Gehäuse teilweise füllenden Flüssigkeit, z. B. Öl reichen. Entsprechend der Druckdifferenz ist der Spiegel in dem Bereich, der mit dem Raum 1 in Verbindung steht, um eben das Mass dieser Druckdifferenz höher als innerhalb einer ersten Glocke 8 und von drei zweiten Glocken 9, die mit ihrer offenen Seite nach unten über die dazugehörigen Stutzen 5, 6 gestülpt sind. Bei der im Normalbetrieb anstehenden Druckdifferenz ruhen die fest miteinander verbundenen Glocken 8, 9 vermöge ihres Gewichtes auf den Böden des Gehäuses 3. Durch die Flüssigkeitsvorlage 7 ist zer Strömungsweg zwischen der Umgebung und dem Raum 1 sicher unterbrochen. Erhöht sich die Druckdifferenz, gleicht der anstehende Aussendruck zumindest einen Teil des Gewichtes der aus den fest miteinander verbundçner. Glocken 8, 9 bestehenden Konstruktion aus und diese bckommt zusätzlichen Auftrieb, bis der untere Rand der ersten Glocke 8 aus der Flüssigkeit 7 austaucht Ohne die im nachfolgenden zu beschreibenden winrichtungen würde das Mass des Austauchens nur wenige Millimeter betragen und bei dem dann einsetzenden Druckausgleich zwischen der Umgebung und dem Raum 1 würden zahlreiche Flüssigkeitspartikel durch den Luftstrom in den letzteren gerissen. Der erste Stutzen 5 ist jedoch mit einer Drossel versehen, die im wesentlichen aus einer um eine Achse 12 drehbaren Klappe 11 besteht, die zunächst infolge ihres vigengewichtes auf einem Anschlag 13 ruht und ein oder mehrere Bohrungen 14 aufweist Diese Drossel verursacht einen Druckverlust (in einem ausgeführten Beispiel von ca. 3 mb bei einem Durchsatz von 5 m3/h). Der in den zweiten Glocken 9 anstehende Druck ist also höher als derjenige unter der ersten Glocke 8, und beide zusammen steigen daher um ein grösseres Mass (in der Grössenordnung vor Zentimetern) über die Oberfläche der Flüssigkeit 7 an, z. B. bis zu einem Anschlag 10 (durch die stri#hplJnktierten Linien angedeutet). Für den Druckausgleich steht dann ein grösserer Querschnitt zwischen dem unteren Rand der ersten Glocke 8 und der Oberfläche der Flüssigkeit 7 zur Verfügung, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der Luft ganz wesentlich herabgesetzt wird; ein nennenswertes Mitreissen von Flüssig keitsteilchen findet dann nicht mehr statt. Die Bohrung 14 ist so bemessen, dass durch sie hindurch der untere Grenzbereich der zu erwartenden Durchsätze erfolgen kann. Steigt der Durchsatz weiter an, hebt die Klappe 11 von ihrem Sitz 13 ab und gibt den entsprechend vergrösserten Strömungsquerschnitt frei. Bei entsprechender Bemessung braucht der dann durch die Drossel hervorgerufene Druckverlust kaum anusteigen. Der sicheren Führung des aus den Glocken 8, 9 bestehenden SchwLwmkörpe¯s dienen Führungsstücke 15, die auf Stangen 16 gleiten. Um ein Verkanten des Schwimmkörpers zu verhindern, wird diesem durch Gewichte 17 ein tiefliegender Schwerpunkt mitgeteilt. Auch kann durch Änderungen an den Gewichten 17 das Gesamtsewwcht des Schwimmkörpers so beeinflusst werden, dass der gewünschte Ansprechdruck des Ventils genau erreicht wird.

Claims: Selbsttätiges Belüftungsventil für kleine Druckdifferenzen Patentansprüche 1. Selbsttätiges Belüftungsventil mit Flüssigkeitsvdr- lage (7) für einen Raum (1), der gegenüber der Umgebung auf einem geringen Unterdruck haltbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Ein bis zu einem bestimmten Spiegel mit Flüssigkeit (7) füllbares Gehäuse (3) mit einem Anschluss (4) an den Raum (1) an seiner Oberseite und mehreren zur Umgebung hin offenen, in das Gehäuse ragenden ersten und zweiten Stutzen (5, 6) an seiner Unterseite. b) Je erstem und zweitem Stutzen (5, 6) eine darüberge stülpte erste bzw. zweite Glocke (8, 9), wobei alle Glocken fest miteinander verbunden und im Gehäuse (3) zwischen einer bei Normalbetrieb einzunehmenden unteren und einer oberen Endlage bewegbar sind; dabei sind die Höhe der ersten Glocke (8) so bemessen, dass sie in der oberen Endlage aus der Flüssigkeit 7 austauchen, während die zweiten Glocken eingetaucht bleiben. c) In den den ersten Glocken (8) zugeordneten ersten Stutzen (5) sind Drosseln (11 - 14) eingebaut, die bei Druckausgleich zwischen Umgebung und Rawm (1) einen Druckverlust erzeugen, der grösser ist als der zwischen dem Raum und der Umgeben, einzuhaltende Druckunterschied. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdrosseln (11 - 14) einen über einen grösseren Durchsatzbereich (etwa zwei Grössenordnungen) annähernd gleichbleibenden Druckverlust erzeugen. 3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdrosseln aus je einer mit einer oder mehreren Bohrungen (14) versehenen, im Stutzen drehbar (12) gelagerten Klappen (11) bestehen.

Inventors: BROCKMANN, KLAUS, DIPL.-ING., BRUDER, HERBERT
Applicants: INTERATOM GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1986
Main classification: F16K13
IPC codes: G21C19, F16K13