CN1042021A - 蒸汽发生器管的密封管塞 - Google Patents

Abstract

一种密封管塞，包括在一端由塞底封闭的管形塞体，和包括放在塞体撑胀区的衬套和胀芯的径向撑胀装置。衬套有至少两个弹性的圆柱扇形片，它们被至少两条纵向槽缝相隔开，还有朝向塞底变宽的致动表面。嵌在衬套内的胀芯的外表面有相应的致动表面。胀芯朝向与塞底相对的开端移动时可把密封管塞撑胀。而简单地对着塞体的塞底推胀芯即可移出密封管塞。

Description

本发明涉及蒸汽发生器管的密封管塞。

压力水核反应堆的蒸汽发生器包括一个一般是圆柱形的外壳，在它的内部由较厚的管板限定了一个水箱，蒸汽发生器的管束固定在其上。管束中每一根管子包括两条直的平行的支管，它们的端部通常用镶边或焊接固定到管板内。

当蒸汽发生器工作时，管子同核反应堆中由压力水组成的初级流体接触，也同要被蒸发的补给水组成的次级流体相接触。在蒸汽发生器工作条件下，管子易于遭到各种损坏，特别是受到它们所接触的流体的腐蚀作用。蒸汽发生器的一些管子在使用中会损坏，例如开裂而发生漏泄，而使次级流体沾污。

因此，在维修反应堆时，必须对蒸汽发生器进行维修，并要将会造成漏泄的损坏的管子堵塞住。

已知有多种蒸汽发生器管的密封管塞，包括一个在一端由塞底封闭住的管形塞体，和装入塞体孔中的类似的管形夹紧装置，在把密封管塞插入蒸汽发生器管中后，该夹紧装置可使密封管塞产生径向撑胀。

尤其，一些夹紧装置包括金属（如镍基合金）制的衬套，及由镍基合金制的胀芯，胀芯具有回复到它的原始形状的能力，该两元件用来相互配合以使塞体撑胀并使它固定在管中。

衬套及胀芯有相互对应的致动表面，当胀芯插入到衬套中，该两元件的致动表面相互作用以使衬套及塞体在径向撑胀。当密封管塞在蒸汽发生器管的孔中安装就位后，胀芯插入衬套孔中，衬套及胀芯的致动表面由截头锥形表面组成，该锥形表面沿着在塞体中与塞底相对的孔的方向变宽。

当密封管塞在蒸汽发生器中达到蒸汽发生器的工作温度时，具有回复到它的原始形状的能力的胀芯产生径向撑胀，保证塞体产生相匹配的扩胀及保证蒸汽发生器管有防漏的封闭。

但是，这些能保证蒸汽发生器管有效密封的管塞有一些缺点。

一方面，用来制造胀芯的具有回复到原始形状能力的镍基合金在工作温度下抵抗反应堆的初级流体的腐蚀能力不够。

另一方面，把胀芯推入到衬套中而使管塞起能防漏的夹紧作用要求相当大的力以克服摩擦力和使衬套和塞体变形。

而且，有必要能移出已经装在蒸汽发生器管中的管塞。特别，对管束中的一些管采取的预防堵塞措施就是如此，这些管在经处理，如经消除应力处理以使它们可抗腐蚀后要返回使用。

类似的，对已有裂缝而经过有效的方法进行修理的蒸汽发生器的管束返回使用是有利的。

如上所述的这些密封管塞可以通过首先抽拔出胀芯，然后拉塞体使其产生收缩而移出密封塞。

可以用FRAMATOME的法国专利87-14326的装置来实施上述移出密封管塞的方法。

这种两阶段方法使用时较费时而且复杂，并要求使用复杂的工具。另外，受到推力的塞体的端头部分可能会损坏，在固定及夹紧前，部分管体会从蒸汽发生器管的内壁上脱开。

因而，本发明的目的是提供一种蒸汽发生器管的密封管塞，包括一个在一端由塞底封闭住的管形塞体，和使密封塞径向撑胀装置，其包括放在塞体撑胀区内的衬套及胀芯，胀芯的致动表面要与衬套的相应的表面相配合以使管塞径向撑胀，该管塞具高的抗蒸汽发生器的初级流体的腐蚀的性能，可以快速且方便地装入管中，能够保证管子的有效的防漏密封，以后该管塞可抽出，这些操作都只要用一步操作即可完成，并且不会出现管塞部分损坏而在管内出现分离块的现象。

为达到本发明的上述目的，所述的衬套包括至少两个弹性的圆柱扇形片，它们被至少两条纵向的槽缝隔开，在衬套的内表面有朝向塞底变宽的致动表面;一个嵌在带槽缝的衬套内的胀芯，在胀芯的外表面，在朝塞底的同一侧具有与衬套的致动表面相关的相应的致动表面，当密封管塞处在非撑胀状态时，可装入管中，在衬套内把胀芯往与塞底相对的塞体的开端移动时，可使管塞撑胀。

为了容易理解本发明，下面将参照附图说明按照本发明的密封塞的一个实施例以及把该管塞装入及移出压力水核反应堆蒸汽发生器管的方法，但是所述的实施例只作为非限制性的实例。附图中：

图1是本发明的密封管塞的轴向剖面图;

图2是图1所示的密封管塞的带有槽缝的衬套的透视图;

图3是图1所示的密封管塞的胀芯的透视图;

图4是本发明的密封管塞的轴向剖面图，该密封管塞在蒸汽发生器管中处于密封位置;

图5是本发明的密封管塞的轴向剖面图，该密封塞处在移出位置;

图6是本发明的密封管塞的另一实施例的轴向剖面图，该密封管塞处在移出位置。

图1示出了本发明的一种密封管塞，该管塞总体在图中以标号1表示。密封管塞1包括一管形塞体2，其一端有刚性底部3，而另一端是敞开的。管形塞体2的内孔部分靠近敞开端设置了内螺纹部分4。

在塞体2的内部设置了径向撑胀装置，包括衬套5和胀芯6。衬套5通过圆环底7压在塞底3上，并且从圆环底7开始，其包括一个薄壁的第一部分5a和一个厚壁的第二部分5b，它们中间隔着截头锥形表面5c，该表面朝向塞底3变宽。

因而衬套5的内孔包括一个大直径部分和一个小直径部分，中间隔着一个截头锥形表面。

图1中，该密封管塞处在非撑胀状态，塞体2的外径稍微小于蒸汽发生器管的内径。

在塞体2对着衬套5的内径细的部分5b的部分的外表面有两圈突起的齿条10，用来使密封管塞在蒸汽发生器中能定位住，这一点在后面还要解释。

如图1和图2所示，衬套5带有一些纵向槽缝8，它们限定了圆柱扇形片或薄片9，它们能产生弹性变形以使彼此间相互分开，并保证衬套5的径向撑胀。

衬套内部机加工，这样，每片薄片9有相应于衬套的薄壁部分5a的薄壁部分，及相应于衬套的厚壁部分5b的厚壁部分和相应于衬套5的截头锥形部分5c的朝着圆环底7扩大的倾斜部分。

衬套5的圆环底7具有周边槽13和两个径向凹槽12a和12b，它们开口到槽13中，在塞体2的内表面加工出两个凸块14，形成卡口式固定，可使衬套5对应塞体2固定住，如图1所示。

图3示出了制成管形的胀芯6，它包括大外径部分6a，小外径部分6b和在这两部分6a，6b之间的截头锥形部分6c。

胀芯6的小外径部分6b具有内螺纹16。

密封管塞1可用下述的方法装配。

首先，胀芯6从衬套5的直径小的进口装入衬套5中。由于薄片9是有弹性的，因而胀芯6能装入衬套5中。胀芯6沿着衬套5的轴向往上顶直到它顶着衬套5的圆环代7。

该胀芯6就装入衬套5中，如图1所示。如此，胀芯6的三部分6a、6b及6c就分别安置在衬套5的三部分5a、5b及5c内。

然后衬套5被装入密封管塞体2中，通过卡口固定装置12a、12b及14，圆环底7被固定在塞底3的下面。

这样，如图1所示结构的密封管塞可用来堵塞蒸汽发生器管。

胀芯6的截头锥形表面6c，向上展宽，并形成胀芯6的致动表面，它位于衬套5的相应的致动表面5c的上面，也就是在靠近塞底3的一边。

图4中示出蒸汽发生器管20的端头部分固定在管板17内，并通过圆环形的焊接缝19与管板17之间保证密封固定。

为了把密封管塞1装入及密封固定在管20中，使用了一种已知的工具，它包括压在塞体2的开端2a上的主体部分及带有可进入到胀芯6的内螺纹端16的螺纹端的棒。

与装配工具相连接的密封管塞装入管20中，这样，密封管塞相对于塞底3的开端2a与管板17的进口表面齐平，如图4所示。

该装配工具的本体连到一个支座上，而棒被一个机械或液压装置推动以对胀芯6施加向下的拉力。

胀芯6和衬套5的相配合的相应的表面6c及5c相互配合使衬套5及塞体2产生径向撑胀，塞体2上的环形齿条10与管20的壁相接触，被压扁并稍微渗入金属中。

胀芯6往下移动直到如图4所示的位置。该芯6的大直径部分6a进到衬套5的厚壁部分5b中，由于薄片9的变形而使该部分产生径向撑胀。

塞体2就以抗漏或防漏的方式固定在管20中，齿条10紧固在管20的内壁上。

然后拧下与胀芯6的内螺纹部分16相啮合的该装卸工具的螺纹部分来移去装卸工具。

装配工具可以由进到管板17下面的蒸汽发生器的水箱中的操作者进行手工操作，或由装进蒸汽发生器的水箱中的自动装置通过水箱外的控制来操作及装配。

图5示出了本发明的密封管塞1，处在移出位置。

可以用如上所述的装配工具来移出密封管塞。为此，该工具的棒能在两个方向致动，以在移出密封管塞时对胀芯6施加一推力。

由图5可见，把推棒21拧入胀芯6的内螺纹16中来把推棒21一端固定住。工具22的主体拧入塞体2的内螺纹部分4中。借助于推棒21，往塞底3方向对胀芯6施加一推力。推棒21的螺纹部分外有一段直径变细的尾杆，当胀芯6以图4所示的位置移动后退到衬套5的圆环底7的位置时，该尾杆顶到塞底3上。由于密封管塞的开端2a和装配工具的主体部分借助于螺纹部分4相连结，因而可对塞底3施加一推力。

图6示出了本发明的另一实施例，工具包括与图5中工具的主体22相类似的主体22′，和一根棒21′，其包括大直径部分21′和小直径部分21′b，它们之间有台肩21′c。棒21′没有螺纹部分，而通过它的小直径部分21′b插入胀芯6的内孔中来起到啮合作用。然后，台肩21′c紧贴到胀芯6的端部。推力可通过工具的棒21′c传给胀芯6而传到塞底3上。

因而使塞体2在轴向伸长，塞底从位置3移动到位置3′。该轴向伸长达几毫米，因而由于收缩而使塞体2的变形部分直径减小，这样使齿条10从管20的壁上缩回来。塞体2不再紧固在管20的壁中，而可以从管中抽出来而并不会擦伤或损坏管20。

在预防堵塞处，在密封管塞移出后蒸汽发生器管可重新使用。

另外，可不用预先抽拔胀芯，只用一步操作来移出密封管塞。

在现场装入密封管塞包括把胀芯装入带槽的衬套中，然后把衬套插入塞体中并把其固定在塞体中，这些操作可很方便及迅速地进行，特别是由于带槽的衬套5具有柔性及弹性。

使用了一种工具，顶推薄片9的端部9a而使衬套5压着塞底3;然后胀芯6往下拉几毫米而开始变形，因而可把工具拧入内螺纹16中而不会转动胀芯6。

在装配以后，胀芯保持在衬套内，它们的配合表面6c和5c相互接触。由于衬套5本身固定在塞底上，该管塞就形成了不可拆开的元件组成的组合件。

由于有可变形的薄片构成衬套，因而设计出在装配对有相当的径向撑胀量的密封塞。然后可用这种管塞来密封管，这种管的内径可在相当宽的范围内变化。

而且，在装配时，弹性薄片可限制所施加的推力以产生径向撑胀。在密封管塞径向撑胀时，带槽缝的衬套就起到了负荷的补偿器及分配器的作用。

减小装配密封管塞所施加的力可减轻或甚至消除在装配时塞体外套产生损坏的可能性。

另外，由于能在一步操作中移出，因而操作可进行得很快。甚至当胀芯咬合在衬套中时，仍可方便地移出，由于构成衬套的薄片的弯曲，可进行变形。

如果在移出时，密封管塞的上部分有开裂，由于该部分继续固定到带槽的衬套的端部，而衬套本身又与固定到推棒上的胀芯相啮合而使该开裂的上部分仍能被夹住。

在胀芯咬合在带槽缝的衬套中的情况下，衬套的薄片可弯曲，而对胀芯施加一推力，而使它顶压着衬套的圆环底和塞底。如果塞体的外套开裂，由于密封管塞的固定齿条已经预先松开了，该管塞仍然可以无困难地移出。

按照本发明的密封管塞很可靠地固定在管中，因而可在现场用于预防性堵塞管，或在蒸汽发生器中进行维修操作时堵塞管。

本发明并不限于所述的实施例。

为了把衬套固定到塞体内，可以使用与卡口装置不同的装置。例如可以用弹簧卡，外锤打塞体，螺栓联结装置，热压，电子束焊，或者在塞底的槽中使衬套变形来固定衬套。

衬套可包括若干任意的圆柱扇形片，而这些扇形片是多块简单的薄片。

在一个最佳实施例中，塞体由镍基合金，如Inconel69合金制成，而衬套由201镍基合金制成，胀芯由316变形硬化不锈钢制成。这些材料能抵抗反应堆的初级流体的腐蚀，并具有要求的机械特性。但是也可使用其它有相当的或类似的机械特性及抗腐蚀性的材料。

可以使用任意一种合适的装置，特别如在法国专利87-14326中所公开的装置来装入及移出本发明的密封管塞。

最后，本发明的密封管塞可用于各种管径的具有相当结构的任何的蒸汽发生器或热交换器管的堵塞。

Claims (7)

1、一种蒸汽发生器管(20)的密封管塞，包括一个在一端由塞底(3)封闭住的管形塞体(2)，和使密封塞径向撑胀装置(5，6)，其包括放在塞体(2)的撑胀区内的衬套(5)及胀芯(6)，胀芯的致动表面(6c)要与衬套(5)的相应的表面(5c)相配合以使衬套和管塞径向撑胀，其特征在于所述衬套(5)包括至少两个弹性的圆柱扇形片(9)，它们被至少两条纵向的槽缝隔开，在衬套(5)的内表面有朝向塞底(3)变宽的致动表面(5c)，嵌在衬套(5)内的胀芯(6)，在胀芯(6)的外表面，在朝塞底(3)的同一侧具有与衬套(5)的致动表面(5c)相关的相应的致动表面(6c)，当密封塞(1)处在非撑胀状态时，可装入管(20)中，在衬套(5)内把撑芯(6)往与塞底(3)相对的塞体(2)的开端移动时，可使管塞撑胀。

2、根据权利要求1的密封管塞，其特征在于所述的衬套（5）包括一圆环底（7），它用来与塞底（3）相接触，而衬套（5），从该圆环底（7）开始，具有一个较薄的第一部分（5a）和较厚的第二部分（5b），它们之间在衬套（5）的内孔中为形成衬套的致动表面（5c）的截头锥形表面（5c）所隔开。

3、根据权利要求2的密封管塞，其特征在于所述的衬套的圆环底（7）带有把衬套固定到塞体（2）中的装置（12a，12b，13），该装置与靠近塞底（3）在塞体（2）内设置的装置（14）相配合。

4、根据权利要求3的密封管塞，其特征在于所述的衬套（5）用卡口装置固定在塞体（2）中，在衬套（5）上的连结装置包括槽缝（13），和开口到槽缝（13）的凹槽（12a，12b），在塞体（2）上相应的固定装置包括靠近塞底（3）的并且径向朝向塞体（2）的孔内突出的凸块（14）。

5、根据权利要求1至4中任一项的密封管塞，其特征在于所述的塞体（2）在与塞底（3）相对的开端带有内螺纹部分（4），并且所述的胀芯（6）有类似的内螺纹部分（16），这些内螺纹部分（4，16）可把管塞及工具连接起来，用来朝向塞体（2）的开端拉胀芯（6）或把它推向塞底（3）。

6、根据权利要求1至5中任一项的密封管塞，其特征在于所述的胀芯（6）包括一管形塞体，该塞体有大外径部分（6a）及小外径的部分（6b），和在该两部分（6a，6b）之间的截头锥形的外表面（6c）。

7、根据权利要求1至6中任一项的密封管塞，其特征在于所述的塞体（2）和衬套（5）由镍合金制成，而胀芯（6）由不锈钢制成。

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