RU101519U1

RU101519U1 - FLANGE CONNECTION OF CYLINDER DETAILS

Info

Publication number: RU101519U1
Application number: RU2010119818/06U
Authority: RU
Inventors: Герман Николаевич Шевелев; Владимер Павлович Гордо
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2011-01-20

Abstract

1. Фланцевое соединение деталей цилиндрической формы, содержащее уплотнительные элементы в виде кольцевых выступов, расположенных по концентрическим окружностям на торце одной из соединяемых деталей, отличающееся тем, что кольцевые выступы выполнены механической обработкой торца и имеют форму треугольника в поперечном сечении. ! 2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что расстояние между соседними концентрическими окружностями выбрано равным ширине выступа. 1. A flange connection of cylindrical parts containing sealing elements in the form of annular protrusions arranged in concentric circles at the end of one of the connected parts, characterized in that the annular protrusions are machined by the end and have the shape of a triangle in cross section. ! 2. The compound according to claim 1, characterized in that the distance between adjacent concentric circles is chosen equal to the width of the protrusion.

Description

Полезная модель относится к конструкции механического герметичного соединения преимущественно толстостенных деталей цилиндрической формы, например, к таким элементам цилиндрической формы, как свариваемые заготовки корпуса ядерного реактора типа ВВЭР-1000, но предназначенного для работы на сверхкритических параметрах теплоносителя, когда стенки свариваемых заготовок для таких параметров теплоносителя могут иметь толщину около 350 мм.The utility model relates to the design of mechanical tight joints of predominantly thick-walled cylindrical parts, for example, to cylindrical elements such as welded blanks of a VVER-1000 type nuclear reactor body, but designed to operate on supercritical coolant parameters, when the walls of welded blanks for such coolant parameters may have a thickness of about 350 mm.

В настоящее время корпуса ядерных реакторов типа ВВЭР-1000 изготавливают методом горячей ковки, при этом обечайка на высоте активной зоны выковывается за одно целое с днищем, а верхний участок обечайки с патрубками для ввода и вывода теплоносителя куется отдельно и потом соединяется с нижней частью обечайки методом сварки.At present, VVER-1000 type nuclear reactor vessels are manufactured by hot forging, while the shell at the height of the active zone is forged integrally with the bottom, and the upper part of the shell with nozzles for entering and leaving the coolant is forged separately and then connected to the lower part of the shell by welding.

Из опыта сварки плавлением сосудов высокого давления известно, что технология сварки стенок, толщиной свыше 250 мм, связана с большими технологическими трудностями, при этом сварные швы такой толщины из-за своей крупнозернистой литой структуры значительно уступают по своим длительным эксплуатационным свойствам металлу кованных заготовок, из которых сваривается корпус ядерного реактора типа ВВЭР-1000.From the experience of fusion welding of pressure vessels it is known that the technology of welding walls with a thickness of more than 250 mm is associated with great technological difficulties, while welds of this thickness, due to their coarse-grained cast structure, are significantly inferior in terms of their long-term operational properties to the metal of forged workpieces, of which are welded to the hull of a nuclear reactor of the WWER-1000 type.

При изготовлении корпуса реактора для сверхкрических параметров теплоносителя кроме технологической сложности сварки таких больших толщин возникает проблема веса готового корпуса, его транспортировки и монтажа. Вся технологическая цепочка, включая транспортировку и монтаж, упрощается, если корпус изготавливать, по крайней мере, из двух готовых частей.In the manufacture of the reactor vessel for supercritical fluid parameters, in addition to the technological complexity of welding such large thicknesses, the problem of the weight of the finished vessel, its transportation and installation arises. The entire process chain, including transportation and installation, is simplified if the body is made of at least two finished parts.

Известна конструкция фланцевого механического соединения толстостеных элементов цилиндрической формы, используемая в корпусе реактора ВВЭР-440 для уплотнения крышки с корпусом реактора за счет создания между ними кольцевых контактных уплотнений, получаемых за счет сдавливания между рабочими торцами крышки и корпуса концентрически расположенных металлических прокладок (см. Ф.Я.Овчинников и др. Эксплуатация реакторных установок Ново-Воронежской АЭС. М., Атомиздат, 1972 г., стр.22, рис.2.2.).A known design of the flange mechanical connection of thick-walled cylindrical elements used in the VVER-440 reactor vessel to seal the lid with the reactor vessel by creating annular contact seals between them, obtained by squeezing between the working ends of the cover and the body of concentrically arranged metal gaskets (see F. .Ya. Ovchinnikov et al. Operation of reactor facilities of the Novo-Voronezh NPP. M., Atomizdat, 1972, p. 22, Fig. 2.2.).

Металлические прокладки используют главным образом в механических герметичных уплотнениях, которые по условиям эксплуатации должны периодически разуплотняться, например, как в уплотнении крышки корпусного реактора, которая по условиям эксплуатации должна периодически сниматься. В механических уплотнениях цилиндрической формы, таких как, например, свариваемые заготовки корпуса реактора ВВЭР-1000, которые в течение всего срока эксплуатации не подвергаются разгерметизации, можно не использовать металлические прокладки, получая в месте соединения аналогичные кольцевые контактные уплотнения только за счет придания одному из рабочих торцев соединяемых элементов специальной формы.Metal gaskets are used mainly in mechanical hermetic seals, which according to operating conditions should be periodically softened, for example, as in the seal of the cover of a reactor vessel, which according to operating conditions should be periodically removed. In cylindrical mechanical seals, such as, for example, welded blanks of the VVER-1000 reactor vessel, which are not subjected to depressurization during the entire service life, it is possible not to use metal gaskets, receiving similar ring contact seals at the junction only by imparting one of the working ends of the connected elements of a special form.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции фланцевого герметичного соединения элементов цилиндрической формы без использования металлических прокладок.The problem to which the claimed utility model is directed is to create a design of a flange tight connection of cylindrical elements without the use of metal gaskets.

Технический результат, получаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в повышении надежности фланцевого соединения элементов цилиндрической формы, например, цилиндрических частей корпусов ядерных реакторов, предназначенных для работы на сверхкритических параметрах теплоносителя, а также в упрощении технологии их изготовления, транспортировки и монтажа.The technical result obtained by solving the problem is to increase the reliability of the flange connection of cylindrical elements, for example, the cylindrical parts of nuclear reactor vessels designed to operate on supercritical parameters of the coolant, as well as to simplify the technology of their manufacture, transportation and installation.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной конструкции фланцевого соединения деталей цилиндрической формы, содержащей уплотнительные элементы в виде кольцевых выступов, расположенных по концентрическим окружностям на торце одной из соединяемых деталей,The specified technical result is achieved by the fact that in the known design of the flange connection of parts of cylindrical shape, containing sealing elements in the form of annular protrusions located along concentric circles at the end of one of the connected parts,

кольцевые выступы выполнены механической обработкой торца и имеют форму треугольника в поперечном сечении.the annular protrusions are made by machining the end face and have the shape of a triangle in cross section.

Кроме этого, расстояние между соседними концентрическими окружностями выбрано равным ширине выступа.In addition, the distance between adjacent concentric circles is chosen equal to the width of the protrusion.

Во фланцевых соединениях деталей цилиндрической формы герметичность достигается путем создания между сдавливаемыми торцевыми поверхностями кольцевых контактных уплотнений, получаемых за счет упругопластической деформации узкого кольцевого участка. Для повышения надежности механического уплотнения количество таких кольцевых участков выполняют несколько, располагая их концентрично относительно друг друга. Например, в уплотнении между крышкой и корпусом реактора ВВЭР-440 использовано четыре кольцевых участка контактных уплотнений, получаемых за счет упругопластического сдавливания кольцевых металлических прокладок.In flanged joints of cylindrical-shaped parts, tightness is achieved by creating annular contact seals between compressible end surfaces obtained by elastoplastic deformation of a narrow annular section. To increase the reliability of the mechanical seal, the number of such annular sections is performed severally, having them concentrically relative to each other. For example, in the seal between the cover and the VVER-440 reactor vessel, four annular sections of contact seals are used, obtained by elastoplastic compression of the annular metal gaskets.

В заявляемой конструкции фланцевого механического соединения элементов цилиндрической формы для получения на уплотняемых торцах кольцевых контактных уплотнений на одном из соединяемых торцах механической обработкой выполнены кольцевые выступы треугольной формы, а другой торец выполнен гладким. При сдавливании соединяемых торцов с помощью фланцев вершины кольцевых выступов треугольного профиля одного торца вдавливаются в гладкую поверхность ответного торца, частично пластически деформируя при этом свои острые вершины, что обеспечивает механическому уплотнению герметичность. Для усиления эффекта герметичности концентрично расположенные кольцевые остроконечные выступы треугольной формы выполнены вплотную друг к другу, что обеспечивает механическому уплотнению гарантированный запас герметичности, так как на одном из соединяемых толстостенном торце может разместиться более пятидесяти кольцевых остроконечных выступов треугольной формы. Для улучшения вдавливания вершин кольцевых выступов в гладкую поверхность ответного торца повышают поверхностную твердость кольцевых выступов путем их роликовой накатки, по технологии, применяемой при накатке резьбы.In the claimed design of the flanged mechanical connection of the elements of cylindrical shape to obtain annular contact seals on the sealed ends at one of the ends to be joined, machined are made of annular protrusions of a triangular shape, and the other end is made smooth. When compressing the ends to be joined by means of flanges, the vertices of the annular protrusions of a triangular profile of one end are pressed into the smooth surface of the mating end, while partially plastically deforming their sharp vertices, which ensures tightness of the mechanical seal. To enhance the tightness effect, the concentrically arranged annular pointed protrusions of a triangular shape are made close to each other, which provides a mechanical seal with a guaranteed tightness margin, since more than fifty triangular pointed protrusions can be placed on one of the thick-walled end faces. To improve the indentation of the vertices of the annular protrusions into the smooth surface of the mating end, the surface hardness of the annular protrusions is increased by rolling them using the technology used for thread rolling.

Наличие фланцев по обе стороны механического соединения практически полностью разгружают место уплотнения от радиальных напряжений, возникающих в стенке цилиндрического корпуса, например, корпуса реактора, предназначенного для работы на сверхкритических параметрах теплоносителя, от внутреннего рабочего давления, что повышает работоспособность механического соединения при его длительной эксплуатации.The presence of flanges on both sides of the mechanical connection almost completely relieves the seal from radial stresses arising in the wall of the cylindrical body, for example, a reactor vessel designed to operate on supercritical parameters of the coolant, from the internal working pressure, which increases the operability of the mechanical connection during its long-term operation.

Чтобы обеспечить стабильное получение гарантированного уплотнения при сборке частей толстостенного сосуда на наружной стороне соединяемой поверхности торца с кольцевыми остроконечными выступами треугольной формы выполняют на наружной и внутренней поверхности торца опорные кольцевые плоскости, которые с одной стороны обеспечивают оптимальную расчетную величину вдавливания остроконечных выступов в гладкую поверхность ответного торца, необходимую для стабильного получения герметичности, а с другой стороны не допускает ненужного избыточного деформирования остроконечных выступов, что может изменить конечную расчетную высоту сосуда.In order to ensure stable obtaining of a guaranteed seal when assembling parts of a thick-walled vessel on the outer side of the end surface to be connected with annular pointed protrusions of a triangular shape, support ring planes are performed on the outer and inner surfaces of the end face, which on the one hand provide the optimal calculated value of pressing the pointed protrusions into the smooth surface of the response end necessary for stable obtaining tightness, and on the other hand does not allow unnecessary and the redundant deformation of the pointed protrusions, which can change the final design height of the vessel.

Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг.1 показан фрагмент полностью готового фланцевого соединения деталей цилиндрической формы, а на фиг.2 показан фрагмент в увеличенном масштабе (М 1:1) внутренней части готового соединения.The essence of the utility model is illustrated by the drawings: Fig. 1 shows a fragment of a completely finished flange joint of cylindrical parts, and Fig. 2 shows a fragment on an enlarged scale (M 1: 1) of the inner part of the finished joint.

Фланцевое соединение деталей цилиндрической формы включает в себя следующие элементы: деталь 1 цилиндрической формы с фланцем и плоским торцом для механического соединения, деталь 2 цилиндрической формы с торцом для механического соединения, на котором выполнены кольцевые выступы 4 треугольной формы и кольцевые плоскости 5 по краям торца, ограничивающие величину вдавливания кольцевых выступов 4 в поверхность плоского торца детали 1 при сжатии торцов с помощью шпилек 3.The flange connection of cylindrical-shaped parts includes the following elements: cylindrical-shaped part 1 with a flange and a flat end for mechanical connection, cylindrical-shaped part 2 with an end-face for mechanical connection, on which annular protrusions 4 are made of triangular shape and annular planes 5 along the edges of the end face, limiting the amount of indentation of the annular protrusions 4 into the surface of the flat end of the part 1 during compression of the ends using the studs 3.

Фланцевое соединение осуществляют следующим образом: один из соединяемых торцов выполняют гладким, а на другом торце выполняют кольцевые остроконечные выступы треугольной формы преимущественно в центральной части торца, оставляя по краям торца кольцевые плоскости, предназначенные для ограничения величины излишнего вдавливания вершин треугольных кольцевых выступов. Оптимальную величину вдавливания, обеспечивающего гарантированную герметичность, предварительно определяют с помощью эксперимента. Для придания металлу остроконечных выступов большей твердости, по отношению к твердости металла плоского торца, кольцевые выступы треугольной формы формируют методом накатки с помощью роликов, применяемых для накатки резьбы.The flange connection is carried out as follows: one of the ends to be joined is made smooth, and triangular-shaped annular protrusions are made on the other end, mainly in the central part of the end, leaving ring planes along the ends of the end to limit the amount of excessive indentation of the vertices of the triangular annular protrusions. The optimal value of the indentation, which ensures guaranteed tightness, is preliminarily determined by experiment. To give the metal pointed peaks of greater hardness with respect to the hardness of the metal of the flat end, the annular protrusions of a triangular shape are formed by knurling using rollers used for thread rolling.

Использование заявляемой конструкции фланцевого соединения деталей цилиндрической формы, например, при изготовлении корпуса ядерного реактора для сверхкритических параметров теплоносителя, позволит повысить надежность корпуса за счет создания в местах соединения деталей цилиндрической формы ребер жесткости в виде массивных фланцев, а также упростит процесс изготовления корпуса, его транспортировку к месту монтажа и сам монтаж за счет снижения веса монтируемых деталей корпуса.The use of the claimed design of the flange connection of cylindrical parts, for example, in the manufacture of a nuclear reactor vessel for supercritical coolant parameters, will improve the reliability of the body by creating stiffening ribs in the form of massive flanges at the joints of the cylindrical parts, and also simplify the process of manufacturing the vessel and its transportation to the installation site and the installation itself by reducing the weight of the mounted housing parts.

Claims

1. A flange connection of cylindrical parts containing sealing elements in the form of annular protrusions arranged in concentric circles at the end of one of the connected parts, characterized in that the annular protrusions are machined by the end and have the shape of a triangle in cross section.

2. The compound according to claim 1, characterized in that the distance between adjacent concentric circles is chosen equal to the width of the protrusion.