Уплотнительный узел

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБ ЛИК 09) (И) 9 С 21 С Р 16 Л ИЕ ИЗО МУ СВИДЕТЕЛ ЕТЕНИЯ ОПИ ТВ АВТОРСН ржаное сборк щей п средс и ядерног актора, с ное уплотниттирующее сй шайбы, о пружинео, контй нажимн оническ канав лицелья) честв ающии с лучшения эксплтем, что уатационных ого лин(54)(57)пример, п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Патент США3157579, кл.,176-30, опублик. 1964.2. Авторское свидетельство СССР409604, кл. С 2 1 С 19/00, 1971,3. Кондаков Л.А. Уплотнение гидравлических систем. М., "Машиностро ние", 1972, рис, 109,е (прототип). УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ, наески тепловыделяющей уплотнительного узла, уплотнительсредство выполнено вдующихся слоев металразного профиля и нааметр вершинЬ металлного профиля, входящконической канавки нвыполнен на 0-1 мм млубления.2. Уплотнительный узел по п,1,отличающийся тем,что наружные лойасти металлическ7-образного профиля в 1-2 раза днее внутренних. виде черелического Ч-обполнителя, а диического Ч-образего в углубление ажимной шайбы, еньше диаметра угтребуется 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 изготовления гибкой ме- . таллической гильзы;операция по установке топливнойгсборки 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, со 25 го на верхнюю коническую поверхность опорного утолщения и контактирующего с нажимной шайбой 21.Эксплуатация такого устройства показала, что оно обладает следующими недоСтатками. сопрягаемых деталей, поэтому трудноизбежать повреждения уплотняющей Под воздействием высоких температур, радиации и коррозионного возможна поломка прокладки, а при появлении утечек имеет место ножевая коррозияв 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 одг.1 719349 1Изобретение относится к уйлотнительйой технике и может быть исполь"=, =зовайб"Й подвесках тептовьщеляюшихсборок ядерных реакторов для уплот" " йения технологических каналов каналь-5ных -ядерных реакторов.Одной из проблем в ядерной энергетике является создание такой конструкции уплотнительного узла подвески, которая обеспечивала бы надежную"многбкратнуюгерметизацию"технологи "ческих каналов ядерных реакторови исключала бы операцию по предварительной подготовке уплотнительных поверхйостей технологйческих каналов5после каждого извлечения тепловыделяющей сборки,Поскольку уплотнительный узелподвески в ходе операций по уплот-,ненйюи разуйлотнению канала ядерно 20го реактора взаимодействует какс элементами канала реактоРа так . держащем центральный стержень с опори с механизмами перегрузочной маши- ным утолщением, имеющим коническиены "то"поэтому от его "эксплуатацион-опорные поверхности, уплотнительных качеств зависит надежная работаное средство и запирающий механизмреактора и перегрузочной машины, с нажимной шайбой, при этом уплотконструкция которой в значительнойнительное средство выполнено в видестепени определяется конструкцией металлического кольца, установленномеханизмов, применяемых-для уплотнения (разуплотнения) каналов ядерныхреакторов.С этой точки зрения конструкцияуплбтнительйого-узла подвески -должнаудовлетворять следующим требованиям:она должна иметьнебольшие габариты, При работе под давлением матебыть простой, обеспечивать надежное 35 риал прокладки затекает в зазорыуплотнение, иметь небольшуювеличину 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 подрывныхИзвестна-конструкция уйпотййтель-приспособлении.ного узла подвески, содержащая гиб - кую металлическую гильзу, которая присвоем продольном перемещении разжима- действия теплоносителя материал проется коническими выступамн вради 1 ль ,кладки становится хрупким, т.е, возном направлении, обеспечивая такимобразом герметичное уплотнение канала реактора. Механизм, осуществляющийуплотнение г рйзупмотйение каналареактора,содержиткорпусдляконтак доносителя, что неизбежно вызывает" та"с йерегруЖЙейьм=кайаломйдва. ссор остановку АЭС на длительный срок,ййх устройства, перемещающихся независимо друг отдруга вдоль их общейпродольной оси-двумя шариковыми"при-водными устройствами 1 55Такая конструкция уплотнительногоузла обладает следующими недостатка- Йиф719349 4навкой нажимной шайбы, уплотнительное средство выполнено в виде чередующихся слоев металлического У -об/разного профиля и наполнителя, а диасметр вершину металлического У-образного профиля, входящего в углублениеконической канавки нажимной шайбы,выполнен на 0-1 мм меньше диаметрауглубления,.Кроме того, для компенсации увеличенных радиальных зазоров между каналом реактора и опорным утолщением подвески, наружные лопасти металлического сЧ -образного профиля в1-2 раза длинее внутренних.На фиг.1 показана подвеска тепловьделяющей сборки, загруженной в канал ядерного реактора, в исходномположении до начала герметизации,на фиг,2 - узел 1 на фиг.1 (уплотнительный узел до сжатия); на фиг.3то же, после выполнения операциигерметизации; на фиг.4 - вариант упругого разрезного кольца.Подвеска тепловыделяющей сборкив своей верхней части имеет центральный стержень 1 с опорным утолщением 2 и уплотнительное средство 3, сопрягаемое с верхней конической опорной поверхностью опорногоутолщения 2 через, упругое разрезноекольцо 4. Ниже на подвеске установлены тепловыделяющие элементы, которые не показаны на чертеже.На чентральном стержне установлензапирающий механизм, состоящий из нажимной шайбы 5, на нижнем торце которой выполнена коническая канавка, и;.корпуса шарового замка 6, в резьбо,вое отверстие которого ввинчен винтс зубчатой головкой 7 под клю 4 8привода герметизации перегрузочноймашины. На стержень подвески навин-.чен грибок 9 под захват перегрузочной машины 10.Нажимная шайба 5, несущая запирающий механизм, установлена на упругомэлементе 11, который рекомендуетсядля перегрузочных машин с пьвышенной 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 поверхностьуплотнительного средства 3, бобранно719349 го из Ч -образных металлических колец 13 и наполнителя 14, выполнена меньше уплотняемого диаметра гнезда канала на 1-2 мм. Металлические 9 -образные кольца 13 защищают каждый 5йэ слоямягкОго материала наполнителя 14-от вытеснения в радиальный зазор, образуемый цилиндрическими уплотняемыми поверхностями, и являют ся каркасом уплотнительного средства, 10Эта особенйость уйлотйительного" средства "позволила"значительно увеличитьрадиальный зазор Е.и исключить влия=ййе"сЮ трения в "процессе "загрузки и1ф Выгрузки тепловьделяющих сборок, 15Компенсация радиального зазорапри уплотнении обеспечивается раскрытием наружной лопасти прокладкии установкой "уплотнительного средства 3 на скользящую опору, образуемую 20упругим разрезным кольцом 4 "йверхней конической опорной поверхностью,;опорногоутолщения 2 тепловыделяющейсборки.При использовании уплотнительного 5средства 3 с размером Ъ более 4 ммупругое разрезное кольцо 4 изготавли" "вается-с радиальными прорезями 15и 16 (см,фиг.4), которые делят кольцо" на "сегменты, соединяемые между собой 30 "упругими мостиками, причем глубинапрорезей выполняется несколькО боль"шеполовины ширйнй сечения кольца.Исходное полбжение запирающегомеханйзма в канале реактора 17(см фиг 1) соответствует положениютейловьделяющей сборки, установленной в гнездо канала на торцовую опорную поверхность 18 до хачала вращения винта 7, запирающего корпус зам Ока радиальным вытеснением шарйков 19в радиусную канавку 20 канала реактора, при этом нижняя коническаяопорная поверхность опорного утолщения 2 находится в разомкнутом состоя нии с конической опорной йоверхностьюканала 21.На фиг.2 показано промежуточноеположение уплотнительного узла сое"динения в процессе герметизации,когда винт 7, сделав несколькооборотов, закрывает шариковый замок и плавно досыпает опорное утолщение 2 до контакта с коническойопорной поверхностью канала 21.На фиг.3 показано коническое положение уплотнйтельного узла, когдадальнейшим вращением винта 7 наЪ 6жимная шайба 5 сжимает уплотнительное средство 3 и завершает процессгерметизации канала с подвеской тепловьделяющей сборки.Установка подвескИ тепловьделяющей сборки в гнездо канала 17 (см.фиг.1) до торцовой опорной поверхности 18 осуществляется с постоянным диаметральным зазором Г порядка 1 мм, который сохраняется до полного закрытия шарового замка и смыкания опорного утолщения 2 поверх-ностью 21, Теплоноситель ядерногореактора и рабочая среда в прочном корпусе перегрузочной машинывсе это время соединяются между собой как сообщающиеся сосуды, что обеспечивает выравнивание рабочих давлений гидравлических систем перегрузочной машины и реактора. Тогда каку прототипа в силу прижатия шевронных манжет к стенке канала реактора из-за разности гидравлическихдавлений может возникнуть поршневойэффект с избыточной силой дожатиятепловыделяющей сборки в каналреактора или с избыточной силой,выталкивающей ее из канала до1000 кгс.В первом случае может произойти разрушениетепловьделяющей сборки при ее утыкании в тракте каналаядерного реактора, а во втором "случае напряжения в механической системе перемещения захвата перегрузочной машины превышают допустимые,что усложняет работу кОнтрольныхсистем перегрузочной машины и требует увеличения жесткости толкающихцепей, что недопустимо из-за увеличения их инерционных масс.Дальнейшее вращениевинта 7сжимает уплотняющее средство 3 нажимной шайбой 5.Процесс сжатия, протекающий подвоздействием осевой силы передаваемой нажимной шайбой, происходит следующим образом.Раскрываются наружные лопастинижних, а.затем последовательно снизу вверх и другие удлиненные наружные лопасти уплотнительного средства 3 (см.фиг.2).Упругое разрезное кольцо (упругийэлемент) 11 йеремещается радиальнои вниз по верхней конической опорнойповерхности опорного утолщения 2Раскрывается угол до контакта с уплотняемыми поверхностями, при этом вершина 12 профиля нажимной шай-. бы и верхних слоев уплотнительного средства 3 совмещаются между собой 5 на величину Ь, при этом происходит раскрытие наружных и внутренних лопастей до полного перекрытия радиальных зазоров.Внешние лопасти Ч -образных ме таллических колец, раскрываясь, разворачивают также и слои наполнителя. из более эластичного материала, который, опережая кромки металлических лопастей, легко вдавливается в 15 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 уплотняю- щего давления для плоских прокладок 25 из прессованного асбеста. Это объясняется двумя факторами существующего процесса сжатия уплотнительного средства 3, а именно выступанием материала наполнителя в процессе меха нического разворота металлических лопастей Ч-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-о 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.Ф 488 и в настоящее время находится в стадии опытной проверки 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, 1 в увеличении надежности уплотнения и в уменьшении усилия установки (извлечения) тепловьщеляющей сборки в канал ядерного реактора.По сравнению с аналогичным устройством 2 3 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 72 2 Фиг Техред О,Неце Корректор А.Обручар едактор О о Заказ 9184/1 мите т рытий б., д тент", г илиал ППП ород, ул. Проектна 5 7 Ф Тираж 413 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Рау ПодписСССР