CN104675999B - 爆破阀用密封件及其密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种爆破阀用密封件及其密封结构，爆破阀用密封件，包括镍基合金螺旋弹簧、镍基合金包覆层和软金属层，镍基合金包覆层和软金属层的截面呈C形；所述的镍基合金包覆层的外侧表面上镀有所述的软金属层，并且所述的镍基合金包覆层与软金属层连接成一体后沿环周向外侧具有一周向开口；所述的镍基合金螺旋弹簧环设于所述的镍基合金包覆层的内侧表面且被镍基合金包覆层压紧。采用上述所述的爆破阀用密封件的密封结构，包括设置在阀体横向通孔上的通过剪切帽压盖固定的剪切帽，所述的剪切帽与法兰的密封面上开设有与所述的密封件配合使用的矩形沟槽；所述的矩形沟槽的内侧或外侧的法兰面上设置有斜面，所述的斜面与剪切帽之间产生间隙。

Description

爆破阀用密封件及其密封结构
技术领域
本发明涉及一种爆破阀用密封件及其密封结构。
背景技术
AP1000核电技术是我国从美国引进的目前全球核电市场中最安全、最先进的第三代核电技术，爆破阀是AP1000核电的一个特点，爆破阀采用火药驱动，通过电信号使驱动装置上的点火器点火，引爆药筒内的火药，其产生的能量使固定活塞的拉紧螺栓断裂，活塞快速下降将阀门流道处密闭的剪切盖切断，使阀门打开。正常运行时，爆破阀处于关闭状态，事故时阀门打开，其动作过程是不可逆的，每次动作后，阀门内部所有部件均需取出检查更换。爆破阀是核电站事故工况时用来阻止事故进一步向核岛外扩展，有着极其重要的安全性和可靠性要求，在AP1000核电站的三个系统中共装有12个不同规格的爆破阀。爆破阀作为AP1000引进中的关键国产化装备，其消化、研制被列入“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”国家科技重大专项计划中。
爆破阀作为核电的一个安全屏障，运行期间要承受其20MPa左右的高压，我国在阀门的设计、制造以及试验中已经取得较为突出的成绩，但受到我国基础件的发展影响，阀门密封件以及密封结构的设计则成为影响其成功的关键因素之一。
发明内容
为解决爆破阀在运行和爆破时的存在的上述问题，本发明提供一种适用于爆破阀用密封件及其密封结构，该种密封设计可完全保证阀门运行和爆破时的安全可靠性，从而大大提高我国AP1000核电机组的安全性。
本发明采用的技术方案是：
爆破阀用密封件，包括密封环本体，所述的密封环本体为中空的金属环形管体，其特征在于：所述的环形管体包括镍基合金螺旋弹簧、镍基合金包覆层和软金属层，所述的镍基合金包覆层和软金属层的截面呈C形；所述的镍基合金包覆层的外侧表面上镀有所述的软金属层，并且所述的镍基合金包覆层与软金属层连接成一体后沿环周向外侧具有一周向开口；所述的镍基合金螺旋弹簧环设于所述的镍基合金包覆层的内侧表面且被镍基合金包覆层压紧。
所述的镍基合金包覆层的周向开口位置与所述的软金属层的周向开口位置完全对应，整体呈C形。
所述的软金属层是镀银层、镀镍层或镀铜层。
所述的密封环本体的截面直径大于4.8mm，所述的软金属层的厚度为0.05-0.10mm。由于的截面直径其回弹量可保证在0.2mm以上，远远大于爆破阀在受其内外温度变化时两法兰的张开量，可保证密封期间无泄漏。
采用上述所述的爆破阀用密封件的密封结构，包括设置在阀体横向通孔上的通过剪切帽压盖固定的剪切帽，其特征在于：所述的剪切帽与法兰的密封面上开设有与所述的密封件配合使用的矩形沟槽，所述的密封件设置在所述的矩形沟槽内；所述的矩形沟槽的内侧或外侧的法兰面上设置有斜面，所述的斜面与剪切帽之间产生间隙，密封件安装后通过螺栓预紧力消除上述间隙。
所述的斜面的倾斜角α的大小为5-10度。
所述的矩形沟槽的底部的表面粗糙度大于0.08μm。
上述密封中，由于阀门在运行和试验时，阀门外部需经历高温工况，此时阀门内外形成温度差，法兰极易发生变形，此时预紧法兰所用的螺栓在高温下发生应力孙驰，同时受到阀门内部的高压作用，两密封法兰开始分离，从而导致泄漏发生。采用本发明设计的密封结构，将沟槽内侧或外侧的法兰面设计成一斜面，以此来减小两配对法兰面的接触面积，当密封件安装时由于法兰面的接触面积减小，法兰在原有预紧力的作用下会发生预压缩，即法兰被压缩。此时当阀门内外部发生温差交变，螺栓发生应力孙驰时，法兰受到内压的作用，法兰的变形一部分便释放在预先压缩的法兰面上，从而大大减小了泄漏的风险。
本发明针对目前爆破阀密封问题，提出在其需要密封位置设计为沟槽式结构。除了本发明所述的剪切帽法兰密封外，爆破阀上其余还需要密封的位置有驱动装置盖密封、阀盖与阀体密封、检测孔盖板密封、插销盖密封，这些密封的位置均可以采用本发明所述的密封结构。
本发明的有益效果体现在：结构简单，密封效果好，大大降低了泄漏的风险；完全保证阀门运行和爆破时的安全可靠性，从而大大提高我国AP1000核电机组的安全性。
附图说明
图1是本发明密封件结构示意图。
图2a是本发明密封结构示意图(斜面开在法兰面外侧)。
图2b是本发明密封结构示意图(斜面开在法兰面内侧)。
图3是本发明爆破阀上需要密封位置示意图。
图4是本发明爆破阀结构示意图。
图5是本发明插销盖密封结构示意图。
具体实施方式
参照图1至图5，爆破阀用密封件，包括密封环本体1，所述的密封环本体1为中空的金属环形管体，所述的环形管体包括镍基合金螺旋弹簧11、镍基合金包覆层12和软金属层13，所述的镍基合金包覆层12和软金属层13的截面呈C形；所述的镍基合金包覆层12的外侧表面上镀有所述的软金属层13，并且所述的镍基合金包覆层12与软金属层13连接成一体后沿环周向外侧具有一周向开口；所述的镍基合金螺旋弹簧环11设于所述的镍基合金包覆层12的内侧表面且被镍基合金包覆层12压紧。
所述的镍基合金包覆层12的周向开口位置与所述的软金属层13的周向开口位置完全对应，整体呈C形。
所述的软金属层13是镀银层、镀镍层或镀铜层。
所述的密封环本体1的截面直径大于4.8mm，所述的软金属层13的厚度为0.05-0.10mm。由于的截面直径其回弹量可保证在0.2mm以上，远远大于爆破阀在受其内外温度变化时两法兰的张开量，可保证密封期间无泄漏。
采用上述所述的爆破阀用密封件的密封结构，包括设置在阀体横向通孔上的通过剪切帽压盖固定的剪切帽，所述的剪切帽3与法兰2的密封面上开设有与所述的密封件配合使用的矩形沟槽4，所述的密封件设置在所述的矩形沟槽4内；所述的矩形沟槽4的内侧或外侧的法兰面上设置有斜面21，所述的斜面21与剪切帽3之间产生间隙，密封件安装后通过螺栓预紧力消除上述间隙。
所述的斜面21的倾斜角α的大小为5-10度。
所述的矩形沟槽4的底部的表面粗糙度大于0.08μm。
上述密封中，由于阀门在运行和试验时，阀门外部需经历高温工况，此时阀门内外形成温度差，法兰极易发生变形，此时预紧法兰所用的螺栓在高温下发生应力孙驰，同时受到阀门内部的高压作用，两密封法兰开始分离，从而导致泄漏发生。采用本发明设计的密封结构，将沟槽内侧或外侧的法兰面设计成一斜面21，以此来减小两配对法兰面的接触面积，当密封件安装时由于法兰面的接触面积减小，法兰在原有预紧力的作用下会发生预压缩，即法兰被压缩。此时当阀门内外部发生温差交变，螺栓发生应力孙驰时，法兰受到内压的作用，法兰的变形一部分便释放在预先压缩的法兰面上，从而大大减小了泄漏的风险。
本发明针对目前爆破阀密封问题，提出在其需要密封位置设计为沟槽式结构。除了本发明所述的剪切帽法兰密封外，爆破阀上其余还需要密封的位置有驱动装置7盖密封、阀盖6与阀体5密封、检测孔盖板9密封、插销盖8密封，这些密封的位置均可以采用本发明所述的密封结构。
工厂进行水压试验、阀门性能试验时可采用柔性石墨密封环进行密封，柔性石墨密封环，其结构为在其石墨环上端面两边设计一个1.5mm的倒角，当密封时石墨发生流离以此来弥补法兰的毛细孔，同时倒角部分可保证石墨不至于挤出到法兰内外侧。而在正式出厂、应用于电站时采用实施例中的金属密封环，以此大大节约开发成本。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.一种采用爆破阀用密封件的密封结构，包括设置在阀体横向通孔上的通过法兰固定的剪切帽，其特征在于：所述阀体横向通孔的两端为阶梯孔，所述剪切帽设置在所述阶梯孔处，所述爆破阀用密封件包括密封环本体，所述的密封环本体为中空的金属环形管体，所述的环形管体包括镍基合金螺旋弹簧、镍基合金包覆层和软金属层，所述的镍基合金包覆层和软金属层的截面呈C形；所述的镍基合金包覆层的外侧表面上镀有所述的软金属层，并且所述的镍基合金包覆层与软金属层连接成一体后沿环周向外侧具有一周向开口；所述的镍基合金螺旋弹簧环设于所述的镍基合金包覆层的内侧表面且被镍基合金包覆层压紧；所述的密封环本体的截面直径大于4.8mm，所述的软金属层的厚度为0.05-0.10mm，所述的镍基合金包覆层的周向开口位置与所述的软金属层的周向开口位置完全对应，整体呈C形；
所述的剪切帽与法兰的密封面上开设有与所述的爆破阀用密封件配合使用的第一矩形沟槽，所述第一矩形沟槽设置在所述法兰上；所述的剪切帽与阀体的密封面上开设有与所述的爆破阀用密封件配合使用的第二矩形沟槽，所述第二矩形沟槽设置在所述阀体上；所述的爆破阀用密封件设置在所述的第一矩形沟槽内和所述的第二矩形沟槽内；
所述法兰上设置有第一斜面，所述第一斜面设置在所述法兰与所述剪切帽的密封面上，所述第一斜面设置在所述第一矩形沟槽内部的区域上；
所述阀体上设置有第二斜面，所述第二斜面设置在所述阀体与所述法兰的密封面上，所述第二斜面设置在所述第二矩形沟槽外部的区域上；
所述爆破阀用密封件安装后，所述剪切帽和所述法兰之间、所述阀体和所述剪切帽之间产生间隙，通过螺栓预紧力消除上述间隙。
2.如权利要求1所述的采用爆破阀用密封件的密封结构，其特征在于：所述的斜面的倾斜角α的大小为5-10度。
3.如权利要求2所述的采用爆破阀用密封件的密封结构，其特征在于：所述的矩形沟槽的底部的表面粗糙度大于0.08μm。
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