Уплотнительный узел

Уплотнительный узел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ,'например, подвески тепловыделяющей.сборки ядерного реактора, содержащей подпружиненное уплотнительное средство, контактирующее с конической канавкой нажимной шайбы, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств уплотнительного узла, уплотнительное средство выполнено в виде чередующихся слоев металлического у-образного профиля и наполнителя, a диаметр вершины металлического V-образного профиля, входящего в углубление конической канавки нажимной шайбы, выполнен на 0-1 мм меньше диаметра углубления.2. Уплотнительный узел по п.1, отличающи и. с я тем, что наружные лопасти металлического V-образного профиля в 1-2 раза длиннее внутренних.'.(Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИК, SU„„719349

315ц G21 С 1902 Р 163

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 2308552/18-25 (22) 04.01.76 (46) 07. 12.84.Бюл. № 45 (72) В.А.Максимов, С.Н.Андреенко, Ю.А.Евсеенков, Б.А.Константинов, Д.В.Костылев, Д.А.Кротов, К.И.Сабир-де-Рибас, В.И.Скворцов, И.Е.Соколов, Ю.M.×åðêàøoâ, А.П.Еперин и В.П.Муравьев (53) 621.039.5(088.8) (56) 1. Патент США № 3157579, кл.,176-30, опублик. 1964. 2. Авторское свидетельство СССР № 409604, кл. G 2 1 С 19/00, 1971.

3. Кондаков Л.А. Уплотнение гидравлических систем. М., "Машиностроение", 1972,. рис. 109,е (прототип). (54)(57) 1. УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ, например, подвески тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащей подпружиненное уплотнительное

1 средство, контактирующее с конической канавкой нажимной шайбы, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств уплотнительного узла, уплотнительное средство выполнено в виде чередующихся слоев металлического V-образного профиля и наполнителя, а диаметр вершинЬ металлического V-образного профиля, входящего в углубление конической канавки нажимной шайбы, выполнен на 0-1 мм меньше диаметра углубления.

2. Уплотнительный узел по п.1, отличающийся тем, что наружные лойасти металлического

V-образного профиля в 1-2 раза длин-, нее внутренних. г требуется высокая точность обработки поверхности канала реактора; возможны надиры на поверхности канала, вызванные перемещением гиль- зы по каналу, которые исключают возможность полной герметизации без протечек; сложность изг6товления гибкой металлической гильзы; операция по установке топливной

r сборки в канал реактора требует высокой точности совмещения осей перегружаемого канала и стыковочного патрубка перегрузочной машины; механизм, осуществляющий уплотнение и разуплотнение канала реактора является сложным, сборка и обслуживание такой конструкции затруднена.

Частично вышеперечисленные недос" татки устранены в устройстве, сонительное средство выполнено в виде металлического кольца, установленно30 сопрягаемых деталей, поэтому трудно избежать повреждения уплотняющей

Под воздействием высоких температур, радиации и коррозионного воздействия теплоносителя материал про,кладки становится хрупким, т.е. возможна поломка прокладки, а при появлении утечек имеет место ножевая коррозия,.в результате возможно падение кусочков прокладки в контур тепПоскольку герметизация канала реактора обеспечивается при сжатии прокладки до состояния текучести, то это вызывает большие напряжения в эле ментах запирающего механизма и требует. увеличения их габаритов, что одt"

1 - 719349 2

Изобретение относится к уйлотнительйой технике и может быть исполь=, = " зовайЬ Й подвесках тепловыделяющих сборок ядерных реакторов для уплот— нения технологических каналов каналь-

5 ных ядерных реакторов. !

Одной из проблем в ядерной энергетике является создание такой конструкции уплотнительного узла подвески, которая обеспечивала бы надежную

-многократную герметизацию- технологи" ческих каналов ядерных реакторов и исключала бы операцию по предварительной подготовке уплотнительных поверхйостей технологйческих каналов

f5 после каждого извлечения тепловыделяющей сборки.

Поскольку уплотнительный узел подвески в ходе операций по уплот- ,нению и разуйлотнению канала ядерно20 го реактора взаимодействует как с элементами канала реактора, так . держащем центральный стержень с опори с механизмами перегрузочной маши- ным утолщеиием, имеющим конические ны " то " поэтойу от его "эксплуатацион- опорные поверхности, уплотнительных качеств зависит надежная работа ное средство и запирающий механизм реактора и перегрузочной машины, с нажимной шайбой, при этом уплотконструкция которой в значительной степени определяется конструкцией механизмов, применяемых-для уплотне- го на верхнюю коническую поверхность ния (разуплотнения) каналов ядерных опорного утолщения и контактирующереакторов. ro с нажимной шайбой(21.

С этой точки зрения конструкция Эксплуатация такого устройства уплбтнительйого узла подвескй должна " показала, что оно обладает следуюудовлетворять следующим требованиям: щими недоСтатками. она должна иметь небольшие габариты, При работе под давлением матебыть простой, обеспечивать надежное 35 риал прокладки затекает в зазоры . уплотнение, иметь небольшую величину поджатия, создавать небольшую величину нагрузки в элементах за- поверхности при разборке соединения, пирающего механизма и обеспечивать которая, как правило, осуществляетего надежную работу. - - 40 "ся с помощью специальных подрывных

Известна- конструкция уйпотййтель- приспособлении. ного узла подвески, содержащая гибкую металлическую гильзу, которая при своем продольном перемещении разжимается коническими выступами в радиальном направлении, обеспечивая таким образом герметичное уплотнение канала реактора. Механизм, осуществляющий уплотнение г разуплотнение канала реактора, содержит корпус для контак- 50 лоносителя, что неизбежно вызывает та с йерегруЖЙейья=кайалом""й два. ссор остановку АЭС на длительный срок. ййх устройства, йеремещающихся независимо друг от друга вдоль их общей продольной оси-двумя шариковыми"при- водными устройствами 1 ). 55

Такая конструкция уплотнительного узла обладает следующими недостатками:

719 з нако ограничивается шагом решетки реактора.

Затекание материала прокладки в зазор, образованный опорным утолщением подвески и каналом реактора, требует уменьшения его размеров, т.е. повышения класса точности сопряжения подвеска-канал, что вызывает необходимость в более точном совмещении осей канала реактора и подвески топливной сборки находящейся в перегрузочной машине, кроме того,затекание увеличивает силу постановки тепловьделяющей сборки из реактора.

Указанные недостатки устранены

15 в уплотнительном узле, содержащем подпружиненное уплотнительное средство, контактирующее с конической канавкой нажимной шайбы, при этом уплотнительное средство выполнено

20 в виде набора шевронных манжет, изготовляемых из армированной тканью резины (3 3.

Однако такой узел имеет большие габариты, что обусловлено самой конст; ?5 рукцией шевронной махкеты.

Уплотнительный узел обладает малой стойкостью в результате совместного на него воздействия высокой температуры, радиационного излуче30 ния и теплоносителя реактора, что обусловлено материалом, из которого изготавливаются шевронные манжеты.

Недостаточная надежность уплотнения обусловлена наличием царапин на манжете, образующихся при продоль-35 ном перемещении уплотнительного узла в канале реактора, количество царапин и их размеры увеличиваются при йеравномерном прижа тии шевронных манжет к одной из стенок канала реактора,. а 40 эта неравномерно ь всегда имеет место в реальных ус виях, поскольку практически невоз ожно осуществить полное совмещение продольной оси канала реактора и подвески тепловыделяющей 45 сборки, находящейся в перегрузочной машине.

Большая величина усилия установки тепловьделяющей сборки в канал реактора обусловлена силой трения шеВрон-50 ных манжет о поверхность канала реактора.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных качеств уплотни тельного узла. е

Для э гого в устройстве, содержащем подпружиненное уплотнительное средство контактирующее с конической ка349 4 навкой нажимной шайбы, уплотнительное средство выполнено в виде чередующихся слоев металлического Y -об/ разного профиля и наполнителя, а диас метр вершину металлического 7-образного профиля, входящего в углубление конической канавки нажимной шайбы, выполнен на 0-1 мм меньше диаметра углубления. .Кроме того, для компенсации увеличенных радиальных зазоров между каналом реактора и опорным утолщением подвески, наружные лопасти металлического Ч -образного профиля в

1-2 раза длинее внутренних. . На фиг.i показана подвеска тепловьделяющей сборки, загруженной в канал ядерного реактора, в исходном положении до начала герметизации, на фиг.2 — узел 1 на фиг.1 (уплотнительный узел до сжатия); на фиг.3 то же, после выполнения операции герметизации; на фиг.4 — вариант упругого разрезного кольца.

Подвеска тепловыделяющей сборки в своей верхней части имеет центральный стержень 1 с опорным утолщением 2 и уплотнительное средство 3, сопрягаемое с верхней конической опорной поверхностью опорного утолщения 2 через, упругое разрезное кольцо 4. Ниже на подвеске установлены тепловыделяющие элементы, которые не показаны на чертеже.

На чентральном стержне установлен запирающий механизм, состоящий из нажимной шайбы 5, на нижнем торце которой выполнена коническая канавка, и;. корпуса шарового замка 6, в резьбо,вое отверстие которого ввинчен винт с зубчатой головкой 7 под клю4 8 привода герметизации перегрузочной машины. На стержень подвески навин-. чен грибок 9 под захват перегрузочной машины 10.

Нажимная шайба 5, несущая запирающий механизм, установлена на упругом элементе 11, который рекомендуется для перегрузочных машнн с повышенной скоростью загрузки тепловьделяющей сборки в каналы ядерного реактора (более 1,5 м/мин).

Коническая канавка нажимной шайбы

5 с вершиной 12 (см.фиг.2) охватывает вершину уплотнительного средства 3 несколько меньшего диаметра на величину 2:й = 0-1 мм.

Наружная цилиндрическая поверхность уплотнительного средства 3, бобранно719349 ro из V -образных металлических колец 13 и наполнителя 14, выполнена меньше уплотняемого диаметра гнезда канала на 1-2 мм. Металлические

9 -образные кольца 13 защищают каждый 5

"" йэ слоя""мягкого материала наполнителя 14-от вытеснения в радиальный зазор, образуемый цилиндрическими уп = лотняемыми поверхностями, и являются каркасом уплотнительного средства. 1О

Эта особенйость уйлоч ййтельного" средства -позволила значительно увеличить радиальный зазор Е.и исключить влия== ййе" cmI трения в "процессе "загрузки и

Выгрузки тепловыделяющих сборок. 15

Компенсация радиального зазора при уплотнении обеспечивается раскрытием наружной лопасти прокладки и установкой уплотнительного средства 3 на скользящую опору, образуемую 20 упругим разрезным кольцом 4 и верхней конической опорной поверхностью ,;опорного утолщения 2 тепловыделяющей сборки.

При использовании уплотнительного средства 3 с размером Ъ более 4 мм упругое разрезное кольцо 4 изготавли вается- с радиальными прорезями 15 и 16 (см.фиг.4), которые делят кольцо

" на "сегменты, соединяемые между собой 30 упругими мостиками, причем глубина прорезей выполняется несколькО боль ше" половины ширйнй сечения кольца.

Исходное йоложение запирающего механйзма в канале реактора 17 (см.фиг 1) соответствует положению тейловыделяющей сборки, установленной в гнездо канала на торцовую опорную поверхность 18 до хачала вращения винта 7, запирающего корпус зам- 4О ка радиальным вытеснением шарйков 19 в радиусную канавку 20 канала реактора, при этом нижняя коническая опорная поверхность опорного утолщения 2 находится в разомкнутом состоя-45 нии с конической опорной поверхностью канала 21.

На фиг.2 показано промежуточное положение уплотнительного узла сое динения в процессе герметизации, когда винт 7, сделав несколько оборотов, закрывает шариковый замок и плавно досыпает опорное утолщение 2 до контакта с конической опорной поверхностью канала 21.

На фиг.3 показано коническое по ложение уплотнйтельного узла, когда дальнейшим вращением винта 7 наЪ

6 жимная шайба 5 сжимает уплотнительное средство 3 и завершает процесс герметизации канала с подвеской тепловыделяющей сборки.

Установка подвескИ тепловьщеляющей сборки в гнездо канала 17 (см. фиг.1) до торцовой опорной поверхности 18 осуществляется с постоянным диаметральным зазором Е порядка 1 мм, который сохраняется до полного закрытия шарового замка и смыкания опорного утолщения 2 поверх-ностью 21, Теплоноситель ядерного реактора и рабочая среда в прочном корпусе перегрузочной машины все это время соединяются между собой как сообщающиеся сосуды, что обес печивает выравнивание рабочих давлений гидравлических систем перегрузочной машины и реактора. Тогда как у прототипа в силу прижатия шевронных манжет к стенке канала реактора из-за разности гидравлических давлений может возникнуть поршневой эффект с избыточной силой дожатия тепловыделяющей сборки в канал реактора или с избыточной силой, выталкивающей ее из канала до

1000 кгс.

В первом случае может произойти разрушение тепловыделяющей сборки при ее утыкании в тракте канала ядерного реактора, а во втором "случае напряжения в механической системе перемещения захвата перегрузочной машины превышают допустимые, что усложняет работу кОнтрольных систем перегрузочной машины и требует увеличения жесткости толкающих цепей, что недопустимо из-за увеличения их инерционных масс.

Дальнейшее вращение винта 7 сжимает уплотняющее средство 3 нажимной шайбой 5.

Процесс сжатия, протекающий под воздействием осевой силы передаваемой нажимной шайбой, происходит следующим образом.

Раскрываются наружные лопасти нижних, а затем последовательно снизу вверх и другие удлиненные наружные лопасти уплотнительного средства 3 (см.фиг.2).

Упругое разрезное кольцо (упругий элемент) 11 йеремещается радиально и вниз по верхней конической опорной поверхности опорного утолщения 2 (см.фиг,3).

719349

Раскрывается угол до контакта с уплотняемыми поверхностями, при этом вершина 12 профиля нажимной шай-. бы и верхних слоев уплотнительного средства 3 совмещаются межцу собой 5 на величину Ь, при этом происходит раскрытие наружных и внутренних лопастей до полного перекрытия радиальных зазоров.

Внешние лопасти V -образных ме- 10 таллических колец, раскрываясь, разворачивают также и слои наполнителя. из более эластичного материала, который, опережая кромки металлических лопастей, легко вдавливается в микронеровности уплотняемых цилиндрических поверхностей, обеспечивая таким образом герметизацию уплотняемого соединения.

Для прокладки с наполнителем из Ю прессованного асбеста требуется удельная сила сжатия порядка 100 кгс/см, т.е. напряжение сжатия в наполнителе в три раза меньше требуемого уплотняющего давления для плоских прокладок из прессованного асбеста. Это объясняется двумя факторами существующего процесса сжатия уплотнительного средства 3, а именно выступанием материала наполнителя в процессе меха- 3р нического разворота металлических лопастей /-образных колец, усиливающим действием упругого разрезного кольца, которое в контакте с конусом опорного утолщения подвески образует ме- З ханизм-усилитель.

При разуплотнении канала реактора нажимная шайба 5 поднимается вверх упругим элементом 11, а упругое разрезное кольцо 4, перемещаясь по верх-4р ней конической опорной поверхности опорного утолщения 2,перемещает вверх уплотнительное средство 3, при этом наружные лопасти профиля отходят от стенок канала реактора и таким образом образуется зазор, который позволяет свободно удалить подвеску топливной сборки из канала реактора.

- Изобретение разработано применительно к изд. 488 и в настоящее время находится в стадии опытной про верки на Ленинградской АЭС.

Технико-экономические преимущества предложенного устройства по сравнению с прототипом заключаются в уменьшении габаритов уплотнительного узла, в увеличении его температурной и радиационйой стойкости, в увеличении надежности уплотнения и в уменьшении усилия установки (извлечения) тепловьщеляющей сборки в канал ядерного реактора.

По сравнению с аналогичный устройством f2 ) преимущества предложенного устройства заключаются в обеспечении многократной надежности герметизации технологических каналов ядерного реактора без предваритрльной подготовки уплотняемой поверхности канала реактора, в облегчении условий постановки подвески тепловыделяющей сборки в канал реактора, в улучшении условий работы механизма герметизации перегрузочной машины за счет уменьшения крутящего момента .на ключе гайковерта перегрузочной машины, что в конечном итоге приводит к упрощению. егб конструкции.

Кроме того, это устройство позволяет уплотнять деформированные каналы реактора.

Предложенное устройство может заменить подвеску тепловыделяющей сборки,.находящуюся в настоящее время в эксплуатации на Ленинградской

АЭС.

719349

13

Фиг.2

1б

Техред О.Неце

Корректор А.Обручар

Редактор О.Юркова

Заказ 9184/1

Тираж 413 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4