CN109681683B - 一种用于钠冷快堆的柔性石墨密封注射装置 - Google Patents

一种用于钠冷快堆的柔性石墨密封注射装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于钠冷快堆氢气注入技术领域，具体涉及一种用于钠冷快堆的柔性石墨密封注射装置，包括顶端设有调节手柄、一侧设有进气管的流量控制阀，流量控制阀底端通过中间接管连接止回阀，止回阀的底端设有排气接管，调节手柄与流量控制阀内的流量控制阀阀杆相连，在调节手柄的控制下带动流量控制阀阀杆的升降从而实现对从进气管经过流量控制阀、中间接管和止回阀进入排气接管的气体流量的控制，流量控制阀阀杆穿设在流量控制阀填料螺母和第一密封垫圈内，通过第一密封垫圈实现对流量控制阀阀杆与流量控制阀的外界的密封。该注射装置具有操作简便、可靠性高、加工和维护费用低、易于维修和更换的优点。

Description

一种用于钠冷快堆的柔性石墨密封注射装置
技术领域
本发明属于钠冷快堆氢气注入技术领域，具体涉及一种用于钠冷快堆的柔性石墨密封注射装置。
背景技术
蒸汽发生器事故保护系统是钠冷快中子增殖反应堆必须设置的一套重要的安全系统，对应不同的钠冷快堆规模，可以分为单模块蒸汽发生器和多模块蒸汽发生器，该保护系统的基本原理都相同，都是为了防止出现钠水反应产生的超压引起二回路设备和管道的安全。
为了保证多模块蒸汽发生器的安全运行，需进行多模块蒸汽发生器钠水反应事故保护系统设计验证项目中的钠水反应试验设备研发，从而获得多模块蒸汽发生器换热管小泄漏和大泄漏时水的漏量、温度和压力等参数的关系。因此需要设计一种用于钠水反应试验中向试验设备内注入氢气/氩气的设备，以便模拟小泄漏钠水反应。
发明内容
本发明创造的目的是，为钠冷快堆蒸汽发生器事故保护系统的注氢试验设计一套流量可调节的注氢/氩气的注射装置，通过不同流量的注氢/氩气试验完成氢计的在线标定，为钠冷快堆小泄漏设定准确的报警阈值，从而为钠冷快堆提供可靠的小泄漏报警信号，触发相关保护和隔离措施。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种用于钠冷快堆的柔性石墨密封注射装置，用于在注氢试验中向试验设备内注入氢气和/或氩气，其中，包括顶端设有调节手柄、一侧设有进气管的流量控制阀，所述流量控制阀底端通过中间接管连接止回阀，所述止回阀的底端设有排气接管，所述调节手柄与所述流量控制阀内的流量控制阀阀杆相连，在所述调节手柄的控制下带动所述流量控制阀阀杆的升降从而实现对从所述进气管经过所述流量控制阀、所述中间接管和所述止回阀进入所述排气接管的气体流量的控制，所述流量控制阀阀杆穿设在流量控制阀填料螺母和第一密封垫圈内，通过所述第一密封垫圈实现对所述流量控制阀阀杆与所述流量控制阀的外界的密封。
进一步，所述流量控制阀的流量控制阀阀体内设有流量控制阀填料箱，所述流量控制阀阀杆从所述流量控制阀填料箱内穿过，所述第一密封垫圈为若干片、以同轴方式层叠设置在所述流量控制阀填料箱内。
进一步，所述流量控制阀填料箱的底端与所述流量控制阀阀体相接触的部分采用第二密封垫圈实现密封。
进一步，所述调节手柄通过刻度内外套筒与所述流量控制阀阀杆相连；所述刻度内外套筒的内套筒最大行程为14mm，设有14个刻度；所述刻度内外套筒的外套筒圆周均匀设有10个刻度；所述流量控制阀通过所述刻度内外套筒能够设定140个不同开度下的气体流量。
进一步，所述止回阀包括止回阀填料箱和止回阀阀体，所述止回阀填料箱设置在所述止回阀阀体内，所述止回阀填料箱的顶端与所述中间接管的底端连通，所述排气接管设置在所述止回阀阀体的底端。
进一步，所述止回阀填料箱的底端与所述止回阀阀体相接触的部分采用第三密封垫圈实现密封。
进一步，所述第二密封垫圈和所述第三密封垫圈的材质为夹316高目柔性石墨。
进一步，所述第一密封垫圈的材质为柔性石墨。
进一步，所述排气接管的长度能够确保在注射操作过程中从所述试验设备传递到所述止回阀的温度不超过所述止回阀的设计温度。
进一步，所述流量控制阀和所述进气管之间、所述流量控制阀和所述中间接管之间、所述中间接管和所述止回阀之间、所述止回阀和所述排气接管之间均采用焊接密封连接。
本发明的有益效果在于：
1.为钠冷快堆蒸汽发生器事故保护系统的注氢试验提供一套流量可调节的注射装置。
2.操作简便，可靠性高，加工和维护费用低，易于维修和更换。
3.注射装置进行氦检漏，泄漏量小于10-7Pa.m3/s。
4.第一密封垫圈7的材质为柔性石墨，该材料在高温、高辐射环境下不易变形脆裂，可以保持良好的密封效果，且成本低廉。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中所述的一种用于钠冷快堆的柔性石墨密封注射装置的示意图；
图2是本发明具体实施方式中所述的流量控制阀的示意图；
图3是本发明具体实施方式中所述的止回阀的示意图；
图中：1-调节手柄，2-流量控制阀，3-流量控制阀填料箱，4-进气管，5-刻度内外套筒，6-流量控制阀阀杆，7-第一密封垫圈，8-流量控制阀阀体，9-第二密封垫圈，10-止回阀，11-止回阀阀体，12-第三密封垫圈，13-止回阀填料箱，14-排气接管，15-中间接管，16-流量控制阀填料螺母。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明提供的一种用于钠冷快堆的柔性石墨密封注射装置，用于注氢试验操作工况下向试验设备内定流量注入氢气和/或氩气。注射装置的上部为流量控制阀2，采用刻度内外套筒5在设定压力下向试验设备注入定流量氢气/氩气，注射装置的下部为止回阀10，用于防止试验设备（如钠水反应器）中的钠蒸汽进入注射装置。
如图1、图2所示，流量控制阀2的顶端设有调节手柄1、一侧设有进气管4，流量控制阀2的底端通过中间接管15与止回阀10相连。
调节手柄1与流量控制阀2内的流量控制阀阀杆6相连，在调节手柄1的控制下带动流量控制阀阀杆6的升降从而实现对从进气管4经过流量控制阀2、中间接管15和止回阀10进入排气接管14的气体流量的控制，流量控制阀阀杆6穿设在流量控制阀填料螺母16和第一密封垫圈7内，通过第一密封垫圈7实现对流量控制阀阀杆6与流量控制阀2的外界的密封（此处为动态密封）。第一密封垫圈7的材质为柔性石墨。由于注射装置中流通介质为氢气和/或氩气，为了确保氢气和/或氩气不泄漏到空气中，要求注射装置进行氦检漏，泄漏量小于10-7Pa.m3/s。
流量控制阀2的流量控制阀阀体8内设有流量控制阀填料箱3，流量控制阀阀杆6从流量控制阀填料箱3内穿过，第一密封垫圈7为若干片、以同轴方式层叠设置在流量控制阀填料箱3内。流量控制阀填料箱3的底端与流量控制阀阀体8相接触的部分采用第二密封垫圈9实现密封（此处为静态密封），第二密封垫圈9的材质为夹316高目柔性石墨。
调节手柄1通过刻度内外套筒5与流量控制阀阀杆6相连；刻度内外套筒5的内套筒最大行程为14mm，设有14个刻度；刻度内外套筒5的外套筒圆周均匀设有10个刻度；流量控制阀2通过刻度内外套筒5能够设定140个不同开度下的气体流量。
如图3所示，止回阀10包括止回阀填料箱13和止回阀阀体11，止回阀填料箱13设置在止回阀阀体11内，止回阀填料箱13的顶端与流量控制阀2的底端通过中间接管15连通，在止回阀阀体11的底端设置有排气接管14，用于通入到试验设备内。
止回阀填料箱13的底端与止回阀阀体11相接触的部分采用第三密封垫圈12实现密封（此处为静态密封），第三密封垫圈12的材质为夹316高目柔性石墨。
排气接管14的长度能够确保在注射操作过程中从试验设备传递到止回阀10的温度不超过止回阀10的设计温度，保证密封的可靠性。排气接管14的长度使用CFD软件进行传热模拟来确定。
流量控制阀2和进气管4之间、流量控制阀2和中间接管15、中间接管15和止回阀10之间、止回阀10和排气接管14之间均采用焊接密封连接。本实施例为用于钠水反应试验试验台架，注射装置阀门结构尺寸由阀门密封比压、轴向力、扭矩及阀杆应力计算决定。
本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (6)

1.一种用于钠冷快堆的柔性石墨密封注射装置，用于在注氢试验中向试验设备内注入氢气和/或氩气，其特征是：包括顶端设有调节手柄（1）、一侧设有进气管（4）的流量控制阀（2），所述流量控制阀（2）底端通过中间接管（15）连接止回阀（10），所述止回阀（10）的底端设有排气接管（14），所述调节手柄（1）与所述流量控制阀（2）内的流量控制阀阀杆（6）相连，在所述调节手柄（1）的控制下带动所述流量控制阀阀杆（6）的升降从而实现对从所述进气管（4）经过所述流量控制阀（2）、所述中间接管（15）和所述止回阀（10）进入所述排气接管（14）的气体流量的控制，所述流量控制阀阀杆（6）穿设在流量控制阀填料螺母（16）和第一密封垫圈（7）内，通过所述第一密封垫圈（7）实现对所述流量控制阀阀杆（6）与所述流量控制阀（2）的外界的密封；
所述流量控制阀（2）的流量控制阀阀体（8）内设有流量控制阀填料箱（3），所述流量控制阀阀杆（6）从所述流量控制阀填料箱（3）内穿过，所述第一密封垫圈（7）为若干片、以同轴方式层叠设置在所述流量控制阀填料箱（3）内；
所述流量控制阀填料箱（3）的底端与所述流量控制阀阀体（8）相接触的部分采用第二密封垫圈（9）实现密封；
所述调节手柄（1）通过刻度内外套筒（5）与所述流量控制阀阀杆（6）相连；所述刻度内外套筒（5）的内套筒最大行程为14mm，设有14个刻度；所述刻度内外套筒（5）的外套筒圆周均匀设有10个刻度；所述流量控制阀（2）通过所述刻度内外套筒（5）能够设定140个不同开度下的气体流量。
2.如权利要求1所述的注射装置，其特征是：所述止回阀（10）包括止回阀填料箱（13）和止回阀阀体（11），所述止回阀填料箱（13）设置在所述止回阀阀体（11）内，所述止回阀填料箱（13）的顶端与所述中间接管（15）的底端连通，所述排气接管（14）设置在所述止回阀阀体（11）的底端。
3.如权利要求2所述的注射装置，其特征是：所述止回阀填料箱（13）的底端与所述止回阀阀体（11）相接触的部分采用第三密封垫圈（12）实现密封。
4.如权利要求1所述的注射装置，其特征是：所述第一密封垫圈（7）的材质为柔性石墨。
5.如权利要求1所述的注射装置，其特征是：所述排气接管（14）的长度能够确保在注射操作过程中从所述试验设备传递到所述止回阀（10）的温度不超过所述止回阀（10）的设计温度。
6.如权利要求1所述的注射装置，其特征是：所述流量控制阀（2）和所述进气管（4）之间、所述流量控制阀（2）和所述中间接管（15）之间、所述中间接管(15)和所述止回阀（10）之间、所述止回阀（10）和所述排气接管（14）之间均采用焊接密封连接。
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