操作装置和用于操作阀门的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种操作装置、用于操作阀门的方法以及包括按独立权利要求的前序部分所述的操作装置的发电站。
【背景技术】
[0002]由现有技术公开了气动的或者液压的操作装置，用所述操作装置可以操作发电站的冷却系统或能量产生系统的阀门。这种操作装置例如可以布置在紧急冷却系统中或者用于防止核电站的能量产生系统内过压的安全系统中。
[0003]然而这种预公开的现有技术具有以下缺点，即通过发电站中出现的温度以及必要时放射性的辐射强烈降低了操作装置的使用寿命。此外，操作装置的运行经常使用气动的或者液压的操作介质、例如空气或水来实现。当借助于操作装置通过气动的或者液压的操作介质施加到阀门上的压力例如由于故障情况强烈上升时，另一缺点是由于操作装置可能会损坏阀门。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的任务是避免已知的缺点，也就是尤其提供一种操作装置和一种方法，用其能够延长具有少量使用气动或液压的操作介质的并且在运行中相对于在气动或液压的操作介质中的压力波动更可靠的使用寿命。
[0005]该任务通过按独立权利要求所述的操作装置、包括该操作装置的发电站以及方法得到解决。
[0006]按本发明的操作装置包括壳体，该壳体在壳体的至少一个活塞室中具有用于气动或液压的操作介质的入口。在活塞室中可运动地布置了活塞。该活塞可以通过操作介质至少在打开位置和关闭位置之间运动，从而至少能够通过从打开位置到关闭位置中的运动来操作阀门。在关闭位置中，所述活塞和壳体如此相互处于有效连接中，从而在入口的下游形成了密封件(Dichtung)，用来密封用于操作介质的活塞室。密封件尤其包括壳体的密封面。尤其实现了用于包围操作装置的密封(Abdichtung)。至少所述活塞和壳体的有效连接的区域具有大于10kN/mm2的弹性模量E。优选是大于50kN/mm2的弹性模量E并且特别优选大于lOOkN/mm2。
[0007]在活塞布置在活塞室中的情况下，按照本申请理解为至少一部分活塞布置在活塞室中并且必要时所有活塞布置在活塞室中。当然可以将一部分活塞布置在活塞室中并且另一部分活塞从壳体中伸出，从而能够操作阀门。也可以替代地考虑，所述活塞能够经由与挺杆的有效连接来操作阀门。
[0008]尤其在下游实现密封件的形成，使得操作介质能够进一步通过入口输送到活塞室中并且基本上不能在密封件下游输送操作介质。
[0009]气动的或者液压的操作介质按照本申请理解为气体或液体，该气体或液体能够在压力之下输送到活塞室中从而操作活塞。作为气动的操作介质例如可以使用空气、蒸汽、其它气体或由此组成的任意组合。此外，作为液压的操作介质例如可以使用水、其它液体或由此组成的任意的组合。优选使用气动的操作介质。
[0010]所述活塞以及壳体的在关闭位置中处于有效连接的区域的构造具有以下优点，SP相对于由较软的材料、例如弹性体构成的密封件在发电站并且尤其在核电站中存在的环境条件下显著延长了适合于密封的具有大于lOkN/mm2的弹性模量E的材料的使用寿命。
[0011]当然可以考虑所述壳体和活塞至少在关闭位置中处于有效连接的区域内具有相同的弹性模量E。也可以替代地考虑，在关闭位置中处于有效连接的区域具有不同的弹性模量E ο
[0012]优选所述壳体具有带有可运动地布置在其中的挺杆的至少一个挺杆导管。该挺杆借助于活塞至少可以从初始位置运动到最终位置中，从而操作阀门。尤其关于操作介质的输送方向将挺杆导管布置在活塞室的下游。
[0013]这具有以下优点，即所述活塞与挺杆可以脱离，从而能够避免以操作介质中必要时强烈波动的压力对阀门进行直接加载，从而能够避免在较长的使用寿命期间以及较可靠的运行期间对阀门造成的损坏。
[0014]挺杆布置在挺杆导管中，这按照本申请理解为至少一部分挺杆布置在挺杆导管中并且必要时整个挺杆布置在其中。当然可以考虑一部分挺杆伸入活塞室中并且/或者从挺杆导管中如此伸出，从而能够操作阀门。挺杆导管例如可以构造成壳体中的凹陷和/或导轨。
[0015]优选关于所述活塞在挺杆上的力的作用方向，在活塞和挺杆之间布置了弹簧元件用于缓冲和/或减弱(Entkoppeln)挺杆的通过操作介质施加到活塞上的力。所述弹簧元件尤其是压缩弹簧。
[0016]所述弹簧元件布置在活塞和挺杆之间具有以下优点，即能够可靠地缓冲阀门运行中的压力波动以及尤其压力峰值或者必要时能够使其基本上完全减弱。
[0017]优选所述挺杆导管和/或凹陷在活塞的关闭位置中借助于密封件基本上相对于活塞室进行密封。该凹陷在活塞中布置在背对活塞室的侧面上。所述挺杆导管和/或凹陷尤其与操作装置的周围环境处于流动连接中。这具有以下优点，即所述操作介质必要时可以通过流动连接由操作装置进行输送。
[0018]优选在壳体上或者在壳体中布置了与活塞和/或必要时与挺杆处于有效连接的复位装置，用于使活塞复位到打开位置中并且/或者必要时使挺杆复位到初始位置中。尤其将复位装置构造为复位弹簧。
[0019]这具有以下优点，即在操作介质输送到壳体中结束之后可以实现操作装置的复位，从而能够重新使用所述操作装置，例如用于重新操作阀门。复位弹簧用作复位装置具有以下优点，即能够可靠地在没有其它驱动机构的情况下实现复位。
[0020]例如也可以将复位装置替代地构造成电动马达。当然也可以考虑可气动和/或液压地进行运行的复位装置，其中例如可以使用气动的或者液压的操作介质。
[0021]优选在壳体上和/或壳体中布置用于活塞的止挡件，其中所述活塞的至少一个区域在关闭位置中与止挡件处于有效连接中。这具有以下优点，即能够可靠地限定活塞的位置用于独立于操作介质的压力限制施加到阀门上的力。尤其在弹簧元件布置在活塞和挺杆之间时，由此能够根据止挡件和使用的弹簧元件的位置基于弹簧元件的压缩来调节最大施加到阀门上的力。
[0022]优选在常规使用中密封面关于活塞的运动方向的至少一个密封区段以大于0°并且小于90°的角度w倾斜(neigen)，其中在有效连接的密封区域内如此构造所述活塞并且尤其使其斜切(abschraegen)，从而实现活塞与壳体的有效连接用于形成密封件。优选所述密封区段在常规使用中以大于15°并且小于75°的角度w并且特别优选以大于30°并且小于60°的角度倾斜。所述密封区域尤其具有基本上等于密封区段的角度。
[0023]这具有以下优点，即增大了所述密封面用于更可靠的密封以及更低的操作介质的消耗。此外，倾斜的密封面有利地可用作止挡件。
[0024]在常规使用中关于活塞的运动方向确定角度W，其中角度w=0°相应于密封区段与运动方向的平行构造;角度w=90°相应于密封区段与运动方向的垂直构造。完全确定所述角度w;换句话说，例如密封区段相对于运动方向顺时针方向45°以及逆时针方向-45°的定向理解为角度w=45°。
[0025]优选至少对活塞和壳体的在关闭位置中处于有效连接的用于形成密封件的区域进行涂覆和/或表面处理。所述涂层和/或表面处理的密封面尤其具有比活塞和/或壳体在涂层区域内的更小的弹性模量E。所述涂层和/或表面处理的区域尤其具有大于lOkN/mm2的弹性模量E，优选大于50kN/mm2并且特别优选大于lOOkN/mm2。
[0026]这具有以下优点，即通过使用涂层和/或通过对密封面进行表面处理为了以