CN111810707B - 阀门 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提出一种阀门，包括：气压装置，其充气时提供一气体压力；线状件，其一端与气压装置连接，在气体压力下受拉；阀门本体，其与线状件的另一端连接，其中，线状件在气体压力下使阀门本体闭合，并且，气压装置排气时，阀门本体打开。根据本发明实施例的阀门，适用于核电站的非能动安全系统，例如用于反应堆的热量排出系统中，反应堆正常运行时，该阀门闭合不工作，当反应堆停堆或发生事故时，气压装置排气失压，作用在阀门上的作用力消失，阀门快速开启，允许冷却剂自然循环，从而对堆芯余热排出，保证反应堆安全。

Description

阀门

技术领域

本发明实施例涉及一种阀门，适用于核电站的非能动安全系统。

背景技术

阀门是一种常用的机械部件，在工作装置和系统中起着连通和阻断的作用。阀门失效会影响系统和设备正常工作，因此，提高阀门使用可靠性十分有必要。

非能动系统是保证系统安全运行的一种有效手段。非能动系统是指不需要依靠外部输入动力，仅依靠重力、惯性力、热传递等实现系统自然循环运行。例如在核反应堆领域，当反应堆发生事故时，利用非能动系统对反应堆堆芯热量进行移除，能够保证反应堆安全停堆。目前，用于核电站的电动阀、爆破阀等需要电流驱动，阀门非能动性能差、阀本体密封效果差，造成阀门使用安全性和可靠性低。

发明内容

本发明提供了一种阀门，其适用于核电站的非能动安全系统，解决相关技术中存在的阀门非能动性能差、使用可靠性低的问题。

本发明实施例提供了一种阀门，包括：气压装置，其充气时提供一气体压力；线状件，其一端与所述气压装置连接，在所述气体压力下受拉；阀门本体，其与所述线状件的另一端连接，其中，所述线状件在所述气体压力下使所述阀门本体闭合，并且，所述气压装置排气时，所述阀门本体打开。

在一些实施方式中，所述气压装置包括：筒体、基体、导向部和储气部；所述基体设置于所述筒体内，与所述筒体内壁固定；所述基体设置腔室，所述导向部和所述储气部设置于所述腔室内；所述导向部设置成在所述腔室内沿轴向移动，所述储气部设置在所述导向部和所述腔室之间，所述储气部的一端与所述腔室内壁连接，所述储气部的另一端与所述导向部的一端连接；所述导向部连接所述线状件，当所述储气部充气时，所述储气部膨胀带动所述导向部向上运动，所述导向部带动所述线状件向上运动，所述线状件使所述阀门本体闭合；当所述储气部排气时，所述储气部收缩从而所述导向部带动所述线状件向下运动，所述阀门本体打开。

在一些实施方式中，所述线状件包括定滑轮组件，其设置于所述基体的一端，所述线状件经所述定滑轮组件绕线后分别与所述气压装置和所述阀门本体连接。

在一些实施方式中，所述基体包括本体部和盖部，所述本体部设置腔室，所述本体部和所述盖部可拆卸连接。

在一些实施方式中，所述本体部下端设置进气口，气管通过所述进气口与所述储气部连通。

在一些实施方式中，所述气压装置还包括弹性件，所述弹性件设置在所述盖部和所述导向部之间；当所述储气部充气时，所述储气部膨胀压缩所述弹性件储能，当所述储气部排气时，所述弹性件释放能量。

在一些实施方式中，所述盖部设置凹槽，所述弹性件设置在所述凹槽内。

在一些实施方式中，所述基体设置滚轮，所述滚轮的数量为多个，沿所述筒体径向分布。

在一些实施方式中，所述基体设置孔，以减少所述导向部运动阻力。

在一些实施方式中，所述阀门本体包括：座部，其设置通道，当所述阀门打开时，工作流体可通过所述通道；盖部和杆部，所述杆部的一端与所述盖部连接，所述杆部的另一端与所述线状件连接；其中，当所述电磁装置通电时，所述线状件受拉带动所述杆部转动，所述盖部与所述座部闭合，当所述电磁装置断电时，所述杆部在自重作用下转动，所述盖部与所述座部分离。

在一些实施方式中，所述杆部的中部设置铰轴，所述杆部绕所述铰轴转动，所述铰轴与所述座部连接。

在一些实施方式中，所述阀门本体还包括：配重件，其设置在所述杆部远离所述盖部的一端，所述配重件与所述线状件连接。

在一些实施方式中，所述座部靠近所述盖部的端面设置密封件，用于对所述座部与所述盖部闭合时密封。

在一些实施方式中，所述盖部靠近所述座部的端面设置密封件，用于对所述座部与所述盖部闭合时密封。

在一些实施方式中，所述杆部靠近所述盖部的一端设置成弧形，所述弧形的一端与所述盖部连接，所述弧形的另一端设置铰轴。

在一些实施方式中，所述线状件随所述导向部运动的位移和所述杆部转动的角位移设置成，当所述阀门闭合时使得所述盖部与所述座部之间的密封性满足预设需求。

根据本发明实施例的阀门，气压装置和线状件联合为所述阀门提供作用力，在正常情况下保证阀门闭合；同时，在非能动情况下，阀门可自动打开，当应用于反应堆系统中时，可保证反应堆堆芯热量排出，确保反应堆安全。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明实施例的阀门的结构示意图，该阀门处于闭合状态；

图2为根据本发明实施例的阀门的结构示意图，该阀门处于打开状态；

图3为图1中的阀门本体的局部结构示意图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均应当属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

根据本发明实施例的阀门，适用于核电站的非能动安全系统，例如用于反应堆的热量排出系统中，反应堆正常运行时，该阀门闭合不工作，当反应堆停堆或发生事故时，气压装置排气失压，作用在阀门上的作用力消失，阀门快速开启，允许冷却剂自然循环，从而对堆芯余热排出，保证反应堆安全。

参照图1-3，根据本发明实施例的阀门，包括：气压装置10，其充气时提供一气体压力；线状件20，其一端与气压装置10连接，在气体压力下受拉；阀门本体30，其与线状件20的另一端连接，其中，线状件20在气体压力下使阀门本体30闭合，并且，气压装置排气时，阀门本体30打开。

上述阀门用于反应堆系统中时，反应堆正常运行时，气压装置10可充气，其产生的气压通过线状件20传递至阀门本体30，保持阀门本体30闭合；当反应堆需要停堆或者发生事故工况时，气压装置10排气失压，作用于线状件20上的拉力消失，线状件20恢复自由状态，阀门本体30不受外部作用力，此时阀门本体30打开。

本发明实施例利用线状件传递作用力，便于对力的方向进行调节，使力的方向有利于保持阀门闭合，并且提高阀门闭合时的密封性。即使当发生断电故障时，气压装置无法充气，线状件能够快速恢复自由状态，从而使阀门打开。

参照图1或2，气压装置10可包括：筒体12、基体13、导向部14和储气部15；基体13设置于筒体12内，与筒体内壁固定；基体13设置腔室131，导向部14和储气部15设置于腔室131内；导向部14设置成在腔室131内沿轴向移动，储气部15设置在导向部14和腔室131之间，储气部15的一端与腔室131内壁连接，储气部15的另一端与导向部14的一端连接；导向部14连接线状件20，当储气部15充气时，储气部15膨胀带动导向部14向上运动，导向部14带动线状件20向上运动，线状件20使阀门本体30闭合；当储气部15排气时，储气部15收缩从而导向部14带动线状件20向下运动，阀门本体30打开。

具体的，筒体12为气压装置提供容纳空间，筒体12可固定至所需的安装位置。基体13可固定于筒体12内壁，基体13与筒体12可通过螺钉固定，焊接固定或者其他方式固定。基体13的中部具有一腔室131，导向部14和储气部15设置于该腔室131内。其中，储气部15的下端与腔室131内壁连接，储气部15的上端与导向部14的下端面连接；该储气部例如为波纹管，波纹管内部形成密封腔室。导向部14可自由放置于储气部15的上端，随储气部15膨胀或收缩时上下运动。导向部14例如为板件，其与储气部15接触的端面保证储气部15内部密封，并且储气部15能够支撑其重量。

进一步，导向部14与线状件20连接，实现导向部14带动线状件20上下运动。基体13可设置进气口/排气口，用于连接气管16，当通过气管16向储气部15内充气时，储气部15膨胀带动导向部14向上运动，导向部14带动线状件20向上运动，线状件20在拉力作用下使阀门本体30闭合，同时保证阀门闭合的密封性。当储气部15经由气管16排气时，储气部15收缩从而导向部14带动线状件20向下运动，此时线状件处于放松状态，阀门本体30失去外部作用力而打开。

参照图1或2，线状件20包括定滑轮组件21，其设置于基体13的一端，线状件20经定滑轮组件21绕线后分别与气压装置10和阀门本体30连接。

如图1或2所示，线状件20通过定滑轮组件21分别与气压装置10和阀门本体30连接。基体13可设置连接部，用于固定定滑轮组件21的滑轮部，该连接部例如为锁扣。通过使用定滑轮组件21，可调节线状件20用于连接阀门本体30一端的力的方向，即当线状件20受拉时，作用于阀门本体30的拉力的方向能够满足促使阀门闭合。

可以理解，本发明实施例的线状件、滑轮组件，可根据实际情况进行组合，例如设置两套线状件与滑轮组件的组合结构，或者更多。其位置可根据需要进行调整。

参照图1或2，基体13可包括本体部132和盖部133，本体部132设置腔室131，本体部132和盖部133可拆卸连接。

将基体13设置为可拆卸的结构，便于安装位于其腔室内的结构。其中，储气部15沿轴向的长度设置为，当其内部充气时，膨胀后使导向部14向上运动，导向部14的上端面与盖部133的下端面接触。由此，腔室131以及储气部15沿轴向的长度、以及线状件20长度根据实际情况设置，以满足当阀门闭合时，保证阀门闭合的密封性良好。

在一些实施方式中，气管16可通过本体部132或盖部133与储气部15连通。

参照图1或2，气压装置10可进一步包括弹性件17，弹性件17设置在盖部133和导向部14之间；当储气部15充气时，储气部15膨胀压缩弹性件17储能，当储气部15排气时，弹性件17释放能量。

通过使用弹性件17，该弹性件17可以为弹簧，当导向部14压缩弹性件17时，弹性件17可储存势能，当储气部15排气收缩时，弹性件17可瞬间释放其储存的势能，从而使导向部14向下运动，由此实现阀门快速开启。尤其是当阀门应用于核系统时，当发生事故工况时，能够保证阀门快速开启，使冷却介质在自然状态循环，确保堆芯余热排出，从而提高了反应堆的安全系数。

在一些实施方式中，盖部133可设置凹槽，弹性件17设置在凹槽内。弹性件17的数量可根据实际需要设置，以便当其释放时，提供合适的弹性势能。

在一些实施方式中，基体13可设置滚轮134，滚轮134的数量例如为多个，沿筒体径向分布。滚轮134例如与筒体12内壁接触，以提高基体13安装的便捷性。

在一些实施方式中，基体13可设置孔135，以减少导向部运动阻力。如图1或2所示，孔135沿基体13侧面设置，当储气部15的体积变化时，通过孔135调节腔室131内压力变化对导向部14运动产生的阻力，提高阀门闭合或开启效率。

可以理解，孔135的大小和数量可根据实际情况设置。

参照图1-3，阀门本体30包括：座部31，其设置通道，当阀门打开时，工作流体可通过通道；盖部32和杆部33，杆部33的一端与盖部32连接，杆部33的另一端与线状件20连接；其中，当电磁装置10通电时，线状件20受拉带动杆部33转动，盖部32与座部31闭合，当电磁装置10断电时，杆部33在自重作用下转动，盖部32与座部31分离。

根据本发明实施例的阀门，当盖部32与座部31闭合时，阀门关闭，当盖部32与座部31分离时，阀门开启。进一步，线状件20与杆部33连接，从而能够将拉力传递至杆部33，杆部33可带动盖部32转动，从而与座部31转动闭合或开启。

如图1或2所示，杆部33的中部可设置铰轴331，杆部33绕铰轴331转动，铰轴331与座部31连接。

具体的，当上述电磁装置10通电时，线状件20受拉，其将拉力传递至杆部33，从而杆部33绕铰轴331转动，使盖部32的端面与座部31的端面贴合并密封；当电磁装置10断电时，导磁体13不受磁力吸合，弹性件15释放其储存的势能，使导磁体13能够快速向下运动，连接在导磁体13上的线状件20随之向下运动并恢复放松状态，此时，杆部33不受拉力作用，其在自身重力作用下绕铰轴331转动，使盖部32与座部31分离，从而阀门开启。

进一步，阀门本体30可包括：配重件34，其设置在杆部33远离盖部32的一端，配重件34与线状件20连接。

可以理解，通过调节配重件34的重量，在失电情况下，提高杆部33在重力作用下的转动速率，可加速阀门开启。可通过螺母对配重件进行重量调平，其重量可通过载荷平衡计算确定。

进一步，座部31与盖部32相接触的端面设置成相互适应的形状。例如，座部31靠近盖部32的端面设置成具有凸台的形状，相配合地，盖部32用于与座部31接触的端面设置成具有凹陷的形状，从而座部31与盖部32用于接触的端面相适应，在接触闭合的同时提高密封性。

或者，座部31靠近盖部32的端面设置成具有凹陷的形状，相配合地，盖部32用于与座部31接触的端面设置成具有凸台的形状。

或者，座部31与盖部32相接触的端面还可以设置成配合的台阶齿合的形状、弧形形状等，可根据实际情况进行设置，以提高座部31与盖部32闭合的密封性。

如图3所示，在一些实施方式中，座部31与盖部32相接触的端面具有凹陷与凸台相配合的结构，为进一步加强两者之间的密封性，在两者接触的端面之间设置密封件35，如图3所示，密封件35设置在具有凹陷部的座部31的端面，从而当盖部32与座部31接触闭合时，密封件35起到加强密封的作用。密封件35可以是弹性密封件，从而在加强密封的同时，用于吸收机械动力冲击，以减少机械磨损、提高使用寿命。密封件35可以是弹性密封胶。密封件35可以是硅胶密封垫。

在其他一些实施例中，密封件35可设置在盖部32的用于与座部31相接触的端面，或者还可以是，盖部32与座部31用于接触的端面均设置密封件35。

在可替换的实施方式中，在座部31与盖部32相接触的端面设置便于吸合的结构，例如涂布具有磁性的金属层，可以理解，磁性大小以满足当阀门本体不受外力作用时，保证杆部在配重件的作用下转动以快速打开阀门。

可以理解，密封件35的形状可以与其设置的端面的形状相适应，以提高配合度。密封件35的数量可根据情况调整。

在一些实施方式中，杆部33靠近盖部32的一端可设置成弧形332，弧形332的一端与盖部32连接，弧形332的另一端设置铰轴331。弧形可避免杆部前端靠近中部的部分与座部抵触，造成盖部闭合不严。

根据本发明实施例的阀门，在正常情况下，气压装置和线状件联合为阀门本体提供作用力，该作用力保持阀门闭合并且保证盖部与座部之间具有良好的密封性能；在事故工况下，阀门本体不受外部作用力，其在自身重力作用下可转动开启；即本申请的阀门可实现能动闭合、非能动开启，以提供更可靠的使用方式。

由此，上述实施例或实施方式的阀门可用于反应堆非能动系统，当发生断电故障时，阀门非能动开启，可实现堆芯余热排出，从而避免堆芯熔化、安全壳破损等事故发生。

通过使线状件与杆部连接，当线状件受拉时，杆部在拉力作用下转动，以及当线状件不受拉力时，杆部在配重件的重力作用下也能够转动。阀门可反复开启和闭合，具有较高可靠性。

通过调节线状件上力的作用大小、力的方向，可影响杆部转动角度、转动速率等，从而优化阀门闭合效率以及密封性。

其中，线状件随导向部运动的位移、以及杆部转动的角位移可通过计算确定，使得当阀门闭合时，线状件处于刚性状态，保证盖部与座部之间的密封性满足要求。

根据本发明实施例的阀门，结构简单、安装方便、便于维护，提高了其使用安全性和可靠性。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种阀门，包括：

气压装置(10)，其充气时提供一气体压力；

线状件(20)，其一端与所述气压装置(10)连接，在所述气体压力下受拉；

阀门本体(30)，其与所述线状件(20)的另一端连接，其中，所述线状件(20)在所述气体压力下使所述阀门本体(30)闭合，并且，所述气压装置排气时，所述阀门本体(30)打开；

所述气压装置(10)包括：筒体(12)、基体(13)、导向部(14)和储气部(15)；

所述基体(13)设置于所述筒体(12)内，与所述筒体内壁固定；

所述基体(13)设置腔室(131)，所述导向部(14)和所述储气部(15)设置于所述腔室(131)内；

所述导向部(14)设置成在所述腔室(131)内沿轴向移动，所述储气部(15)设置在所述导向部(14)和所述腔室(131)之间，所述储气部(15)的一端与所述腔室(131)内壁连接，所述储气部(15)的另一端与所述导向部(14)的一端连接；

所述导向部(14)连接所述线状件(20)，当所述储气部(15)充气时，所述储气部(15)膨胀带动所述导向部(14)向上运动，所述导向部(14)带动所述线状件(20)向上运动，所述线状件(20)使所述阀门本体(30)闭合；当所述储气部(15)排气时，所述储气部(15)收缩从而所述导向部(14)带动所述线状件(20)向下运动，所述阀门本体(30)打开。

2.根据权利要求1所述的阀门，其中，

所述线状件(20)包括定滑轮组件(21)，其设置于所述基体(13)的一端，所述线状件(20)经所述定滑轮组件(21)绕线后分别与所述气压装置(10)和所述阀门本体(30)连接。

3.根据权利要求1或2所述的阀门，其中，

所述基体(13)包括本体部(132)和盖部(133)，所述本体部(132)设置腔室(131)，所述本体部(132)和所述盖部(133)可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的阀门，其中，

所述本体部(132)下端设置进气口，气管(16)通过所述进气口与所述储气部(15)连通。

5.根据权利要求3所述的阀门，其中，

所述气压装置(10)还包括弹性件(17)，所述弹性件(17)设置在所述盖部(133)和所述导向部(14)之间；

当所述储气部(15)充气时，所述储气部(15)膨胀压缩所述弹性件(17)储能，当所述储气部(15)排气时，所述弹性件(17)释放能量。

6.根据权利要求5所述的阀门，其中，

所述盖部(133)设置凹槽，所述弹性件(17)设置在所述凹槽内。

7.根据权利要求1所述的阀门，其中，

所述基体(13)设置滚轮(134)，所述滚轮(134)的数量为多个，沿所述筒体径向分布。

8.根据权利要求1所述的阀门，其中，

所述基体(13)设置孔(135)，以减少所述导向部运动阻力。

9.根据权利要求1-2、4-8中任一项所述的阀门，其中，

所述阀门本体(30)包括：

座部(31)，其设置通道，当所述阀门打开时，工作流体可通过所述通道；

盖部(32)和杆部(33)，所述杆部(33)的一端与所述盖部(32)连接，所述杆部(33)的另一端与所述线状件(20)连接；

其中，当所述气压装置(10)充气时，所述线状件(20)受拉带动所述杆部(33)转动，所述盖部(32)与所述座部(31)闭合，当所述气压装置(10)排气时，所述杆部(33)在自重作用下转动，所述盖部(32)与所述座部(31)分离。

10.根据权利要求9所述的阀门，其中，

所述杆部(33)的中部设置铰轴(331)，所述杆部(33)绕所述铰轴(331)转动，所述铰轴(331)与所述座部(31)连接。

11.根据权利要求10所述的阀门，其中，

所述阀门本体(30)还包括：配重件(34)，其设置在所述杆部(33)远离所述盖部(32)的一端，所述配重件(34)与所述线状件(20)连接。

12.根据权利要求9所述的阀门，其中，

所述座部(31)靠近所述盖部(32)的端面设置密封件(35)，用于对所述座部(31)与所述盖部(32)闭合时密封。

13.根据权利要求11所述的阀门，其中，

所述盖部(32)靠近所述座部(31)的端面设置密封件(35)，用于对所述座部(31)与所述盖部(32)闭合时密封。

14.根据权利要求9所述的阀门，其中，

所述杆部(33)靠近所述盖部(32)的一端设置成弧形(332)，所述弧形(332)的一端与所述盖部(32)连接，所述弧形(332)的另一端设置铰轴(331)。

15.根据权利要求9所述的阀门，其中，

所述线状件随所述导向部运动的位移和所述杆部转动的角位移设置成，当所述阀门闭合时使得所述盖部与所述座部之间的密封性满足预设需求。

Images