RU2050023C1 - Sealing assembly - Google Patents
Sealing assembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2050023C1 RU2050023C1 RU9393007783A RU93007783A RU2050023C1 RU 2050023 C1 RU2050023 C1 RU 2050023C1 RU 9393007783 A RU9393007783 A RU 9393007783A RU 93007783 A RU93007783 A RU 93007783A RU 2050023 C1 RU2050023 C1 RU 2050023C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sealing
- sealing means
- axis
- metal
- assembly
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Gasket Seals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к уплотнительной технике, например, может быть использовано в тепловыделяющих сборках ядерных реакторов для уплотнения технологических каналов канальных ядерных реакторов. The invention relates to a sealing technique, for example, can be used in fuel assemblies of nuclear reactors for sealing the technological channels of channel nuclear reactors.
Одной из проблем в ядерной энергетике является создание такой конструкции уплотнительного узла подвески тепловыделяющей сборки, которая обеспечила бы надежную герметизацию технологических каналов ядерных реакторов и исключила бы операцию по предварительной подготовке уплотняемых поверхностей технологических каналов после каждого извлечения тепловыделяющей сборки. One of the problems in nuclear energy is the creation of such a design of the sealing assembly of the suspension of the fuel assembly, which would ensure reliable sealing of the technological channels of nuclear reactors and exclude the operation of preliminary preparation of the sealing surfaces of the technological channels after each removal of the fuel assembly.
Особая значимость этой проблемы объясняется тем фактом, что в ходе операций по уплотнению и разуплотнению канала ядерного реактора уплотнительный узел подвески тепловыделяющей сборки взаимодействует как с элементами канала реактора, так с механизмами перегрузочной машины. Поэтому от эксплуатационных качеств уплотнительного узла зависит надежность работы реактора и перегрузочной машины, на конструкцию которой в значительной степени оказывает влияние конструкция механизмов, применяемых для уплотнения (разуплотнения) каналов ядерных реакторов. The particular importance of this problem is explained by the fact that during the operations of sealing and decompression of the channel of a nuclear reactor, the sealing assembly of the suspension of the fuel assembly interacts with both the elements of the reactor channel and the mechanisms of the refueling machine. Therefore, the reliability of the reactor and the reloading machine, the design of which is greatly influenced by the design of the mechanisms used to seal (decompress) the channels of nuclear reactors, depends on the performance of the sealing assembly.
Известна конструкция уплотнительного узла подвески, содержащая гибкую металлическую гильзу, которая при своем продольном перемещении разжимается коническими выступами в радиальном направлении, обеспечивая таким образом герметичное уплотнение канала реактора. Механизм, осуществляющий уплотнение и разуплотнение канала реактора, содержит корпус для контакта с перегружаемым каналом и два соосных устройства, перемещающихся независимо друг от друга вдоль их общей продольной оси двумя приводными устройствами. A known design of the sealing assembly of the suspension, containing a flexible metal sleeve, which during its longitudinal movement is expanded by conical protrusions in the radial direction, thus providing a tight seal of the reactor channel. The mechanism for compaction and decompression of the reactor channel comprises a housing for contact with the overloaded channel and two coaxial devices moving independently from each other along their common longitudinal axis by two drive devices.
Такая конструкция уплотнительного узла обладает следующими недостатками: требуется высокая точность обработки поверхности канала реактора, сложность изготовления гибкой металлической гильзы, операция по установке топливной сборки в канал реактора требует высокой точности совмещения осей перегружаемого канала и стыковочного патрубка перегрузочной машины. This design of the sealing assembly has the following disadvantages: high precision processing of the surface of the reactor channel is required, the complexity of manufacturing a flexible metal sleeve, the operation of installing the fuel assembly in the reactor channel requires high precision alignment of the axes of the reloaded channel and the connecting pipe of the reloading machine.
Известна также конструкция уплотнительного узла подвески, содержащая центральный стержень с опорным утолщением, имеющим конические опорные поверхности, уплотнительное средство и запирающий механизм с нажимной шайбой, при этом уплотнительное средство выполнено в виде металлического кольца, установленного на верхнюю коническую поверхность опорного утолщения и контактирующего с нажимной шайбой [2]
Эксплуатация этого устройства показала, что при работе под давлением материал прокладки затекает в зазоры сопрягаемых деталей. При разуплотнении соединения наблюдалось повреждение уплотняемых поверхностей. Кроме того, наблюдались большие напряжения в элементах запирающего механизма, что требует увеличения его габаритов, однако это увеличение не всегда возможно, поскольку ограничивается шагом решетки реактора.Also known is the design of the suspension sealing assembly comprising a central rod with a support thickening having conical bearing surfaces, sealing means and a locking mechanism with a pressure washer, wherein the sealing means is made in the form of a metal ring mounted on the upper conical surface of the support thickening and in contact with the pressure washer [2]
The operation of this device showed that when working under pressure, the gasket material flows into the gaps of the mating parts. During the decompression of the joint, damage to the sealing surfaces was observed. In addition, large stresses were observed in the elements of the locking mechanism, which requires an increase in its dimensions, however, this increase is not always possible, since it is limited by the step of the reactor lattice.
Известна также конструкция уплотнительного узла, содержащего уплотнительное средство, выполненное в виде набора шевронных манжет, контактирующих с конической канавкой нажимной шайбы. Недостатками этой конструкции являются большие габариты уплотнительного узла, значительные усилия при установке уплотнительного узла в силу трения шевронных манжет об уплотняемую поверхность [3]
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является уплотнительный узел, содержащий контактирующее с конической канавкой нажимной шайбы уплотнительное средство, выполненное в виде чередующихся V-образного профиля слоев металла и наполнителя. Известное устройство позволяет увеличить радиальный зазор между наружным диаметром уплотнительного средства и внутренним диаметром уплотняемой поверхности, что исключает влияние сил трения в процессе загрузки и выгрузки тепловыделяющей сборки. Кроме того, известное устройство позволяет значительно снизить момент герметизации. Однако несмотря на свою прогрессивность известное устройство не решает проблемы, связанной с обеспечением требуемой надежности.Also known is the design of the sealing assembly containing the sealing means, made in the form of a set of chevron cuffs in contact with the conical groove of the pressure washer. The disadvantages of this design are the large dimensions of the sealing assembly, significant efforts when installing the sealing assembly due to the friction of the chevron cuffs on the sealing surface [3]
The closest in technical essence to the proposed one is a sealing assembly containing sealing means in contact with a tapered groove of a pressure washer, made in the form of alternating V-shaped profiles of metal and filler layers. The known device allows to increase the radial clearance between the outer diameter of the sealing means and the inner diameter of the sealing surface, which eliminates the influence of friction during loading and unloading of the fuel assembly. In addition, the known device can significantly reduce the moment of sealing. However, despite its progressiveness, the known device does not solve the problems associated with providing the required reliability.
Это объясняется двумя факторами:
при перемещении уплотнительного средства в канале реактора поток теплоносителя реактора воздействует на открытый профиль уплотнительного средства и смещает его радиально. Если направление этого смещения совпадает с направлением несоосности, которое всегда имеет место, между перегрузочной машиной и каналом реактора, то наблюдается повреждение уплотнительного средства;
в процессе герметизации подвески в канале реактора усилие деформации уплотнительного средства передается от верхних слоев к нижним, при этом верхние слои сдеформированы на большую величину, чем нижние слои. При работе реактора усилие, создаваемоe потоком теплоносителя реактора, воздействует на опорное утолщение подвески, которое как поршень сжимает несдеформированные нижние слои уплотнительного средства. При этом наблюдается эффект самоуплотнения, но одновременно с этим происходит уменьшение общей высоты уплотнительного средства. Таким образом, при изменении давления в канале реактора или температуры тепловыделяющая сборка получает возможность перемещения внутри канала реактора на величину уменьшения высоты уплотнительного средства, а поэтому требуется периодическое завинчивание до упора винта механизма герметизации, что вызывает большое неудобство.This is due to two factors:
when moving the sealing means in the reactor channel, the reactor coolant flow acts on the open profile of the sealing means and shifts it radially. If the direction of this displacement coincides with the direction of misalignment that always takes place between the reloading machine and the reactor channel, then the sealing means is damaged;
in the process of sealing the suspension in the reactor channel, the deformation force of the sealing means is transmitted from the upper layers to the lower ones, while the upper layers are deformed by a larger amount than the lower layers. During reactor operation, the force generated by the reactor coolant flow affects the support thickening of the suspension, which compresses the undeformed lower layers of the sealing means like a piston. At the same time, the effect of self-sealing is observed, but at the same time, the overall height of the sealing means decreases. Thus, when the pressure in the reactor channel or temperature changes, the fuel assembly is able to move inside the reactor channel by the amount of reduction in the height of the sealing means, and therefore, periodic sealing of the sealing mechanism screw to the stop is required, which causes great inconvenience.
Технической задачей изобретения является повышение надежности уплотнительного узла, другой задачей изобретения является увеличение ресурса работы уплотнительного узла. An object of the invention is to increase the reliability of the sealing assembly, another objective of the invention is to increase the service life of the sealing assembly.
В основу изобретения была положена задача разработать такую конструкцию уплотнительного узла, которая обеспечивала бы длительную и надежную герметизацию технологического канала ядерного реактора, без дополнительного обслуживания узлов уплотнений. The basis of the invention was the task of developing such a design of the sealing assembly, which would provide long-term and reliable sealing of the technological channel of a nuclear reactor, without additional maintenance of the sealing assemblies.
Эта задача решается тем, что уплотнительный узел, например подвески тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащей контактирующее с канавкой нажимной шайбы уплотнительное средство, выполненное в виде чередующихся V-образного профиля слоев металла и наполнителя, снабжен вторым уплотнительным средством, выполненным в виде полосы наполнителя, навитой по спирали с осью, совпадающей с осью уплотняемых поверхностей и армированной металлической лентой, имеющей волнообразные в осевом направлении поверхности с внутренними и внешними гребнями, при этом торец второго уплотнительного средства, контактирующего с первым уплотнительным средством, выполнен V-образной формы, его противоположный торец заключен в кольцо W-образной формы. This problem is solved in that the sealing assembly, for example, the suspension of the fuel assembly of a nuclear reactor, containing sealing means in the form of alternating V-shaped metal and filler layers, which is in contact with the groove of the pressure plate, is equipped with a second sealing means made in the form of a filler strip wound in a spiral with an axis coinciding with the axis of the sealed surfaces and reinforced with a metal tape having axially undulating surfaces with internal and external g ebnyami, wherein the second end of the sealing means in contact with the first sealing means is formed V-shaped, its opposite end is enclosed in a ring of W-shaped.
Указанная задача решается также тем, что волнообразные в осевом направлении поверхности металлической ленты образованы гребнями, перпендикулярными оси уплотняемых поверхностей. This problem is also solved by the fact that the axially undulating surfaces of the metal strip are formed by ridges perpendicular to the axis of the sealing surfaces.
Указанная задача решается тем, что волнообразные в осевом направлении поверхности металлической ленты образованы гребнями, наклонными к оси уплотняемых поверхностей. This problem is solved in that the axially undulating surfaces of the metal tape are formed by ridges inclined to the axis of the sealing surfaces.
Указанная задача решается также тем, что волнообразные в осевом направлении поверхности металлической ленты образованы взаимопересекающими гребнями, направленными под углом к оси уплотняемых поверхностей. The indicated problem is also solved by the fact that the axially undulating surfaces of the metal strip are formed by mutually intersecting ridges directed at an angle to the axis of the sealing surfaces.
Такое конструктивное выполнение уплотнительного узла позволяет в процессе эксплуатации его сохранить неизменной общую высоту обоих уплотнительных средств и тем самым исключить необходимость периодической подтяжки уплотняемого узла. Кроме того, такое конструктивное выполнение уплотнительного узла позволяет достичь требуемую осевую и радиальную упругости уплотнительного средства. Such a constructive implementation of the sealing assembly allows it to be maintained unchanged during the operation of the overall height of both sealing means and thereby eliminate the need for periodic tightening of the sealing assembly. In addition, such a structural embodiment of the sealing unit allows you to achieve the desired axial and radial elasticity of the sealing means.
На фиг.1 показана конструкция подвески тепловыделяющей сборки с уплотнительным узлом, размещенные в канале ядерного реактора; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 показан уплотнительный узел после выполнения операции герметизации; на фиг.4-6 конструкция полосы наполнителя с вариантами выполнения армирующей металлической ленты. Figure 1 shows the suspension design of a fuel assembly with a sealing assembly located in a channel of a nuclear reactor; in Fig.2 node I in Fig.1; figure 3 shows the sealing unit after the sealing operation; 4-6, the design of the filler strip with the options for performing a reinforcing metal tape.
Подвеска тепловыделяющей сборки (фиг.1) в своей верхней части имеет центральный стержень 1 с опорным утолщением 2, первое уплотнительное средство 3 и второе уплотнительное средство 4. На центральном стержне 1 установлен запирающий механизм, состоящий из нажимной шайбы 5, на нижнем торце которой выполнена канавка 6, контактирующая с вершиной уплотнительного средства 3, и корпуса шарикового замка 7, в резьбовое отверстие которого ввинчен винт 8 с зубчатой головкой 9 под ключ 10 привода герметизации перегрузочной машины 11. На центральном стержне 1 навинчен грибок 12 под захват (не показан) перегрузочной машины. На винте 8 имеются копирные поверхности, взаимодействующие в процессе герметизации подвески в канале ядерного реактора с шариками 13, размещенными в корпусе шарикового замка 7 и выталкиваемые в радиальные канавки 14, выполненные в канале реактора 15. The suspension of the fuel assembly (Fig. 1) in its upper part has a
Уплотнительное средство 3 (фиг.2, 3) выполнено в виде чередующихся V-образного профиля слоев металла 16 и наполнителя 17. Уплотнительное средство 4 выполнено в виде полосы наполнителя 18, навитой по спирали с осью, совпадающей с осью уплотняемых поверхностей и армированной металлической лентой 19, имеющей волнообразные в осевом направлении поверхности с внутренними 20 и внешними 21 гребнями. Торец 22 второго уплотнительного средства 4, контактирующего с первым уплотнительным средством 3, выполнен V-образной формы, а противоположный торец 23 уплотнительного средства 4 заключен в кольцо 24 W-образной формы. Лопасти 25 кольца 24 частично охватывают внутренний и внешний слои полосы наполнителя 18. Для увеличения ресурса работы уплотнительного узла, а также для осуществления наилучшей пригодности заявляемого уплотнительного узла к различным условиям эксплуатации, целесообразно армирующую наполнитель 18 металлическую ленту 19 выполнить так, как это показано на фиг.4. The sealing means 3 (figure 2, 3) is made in the form of alternating V-shaped profiles of the layers of
Волнообразные в осевом направлении поверхности металлической ленты образованы гребнями 20, 21, перпендикулярными оси уплотняемых поверхностей (фиг. 4); волнообразные в осевом направлении поверхности металлической ленты образованы гребнями 20, 21, наклонными к оси уплотняемых поверхностей (фиг.5); волнообразные в осевом направлении поверхности металлической ленты образованы взаимопересекающими гребнями, направленными под углом к оси уплотняемых поверхностей (фиг.6). The axially undulating surfaces of the metal strip are formed by
Такое конструктивное выполнение металлической ленты 19 позволяет получить уплотнительное средство 4, обладающее разной осевой и радиальной упругостями, и применять в каждом конкретном случае то, которое лучше всего подходит в данный момент. Such a structural embodiment of the
Установка тепловыделяющей сборки в канал 15 реактора осуществляется в следующей последовательности. Захватом (не показан) перегрузочной машины, сцепленным с грибком 12, тепловыделяющая сборка опускается в канал 15 реактора до тех пор, пока корпус 7 шарикового замка не войдет в контакт с опорной поверхностью канала 15 реактора, при этом нижнее уплотнительное средство 4 предохраняет верхнее уплотнительное средство 3 от механических повреждений. Корпус шарикового замка известным образом блокируется от поворота в канале реактора. Ключом 10 привода герметизации перегрузочной машины 11, сцепленным с зубчатой головкой 9, осуществляют вращение винта 8. Винт ввинчивается в корпус 7 и своей копирной частью воздействует на шарики 13, которые выталкиваются из корпуса 7 и входят в радиальные канавки 14. На этом этап запирания сборки в канале реактора заканчивается. The installation of the fuel Assembly in the
При последующем вращении зубчатой головки 9 винт 8, перемещаясь вниз, воздействует на нажимную шайбу 5, с канавкой 6 которой контактирует вершина верхнего уплотнительного средства 3. Далее усилие через уплотнительное средство 3 воздействует на уплотнительное средство 4, осевая податливость и упругость которого больше упругости уплотнительного средства 3. В силу этого вначале начинает деформироваться уплотнительное средство 4. Осевая деформация армирующей металлической ленты 19 вызывает радиальную деформацию наполнителя 18, который входит в контакт с уплотняемыми поверхностями. Тем самым перекрываются ранее существующие зазоры и на верхнее уплотнительное средство 3 перестает воздействовать поток теплоносителя реактора. Снизу преградой для потока теплоносителя является кольцо 24. During the subsequent rotation of the
Поскольку металлическая лента выполнена волнообразной, то при ее осевой деформации происходит сближение соседних внешних 21 и внутренних 20 гребней слоев спирали, что приводит к радиальному расширению уплотнительного средства 4 в пределах упругой деформации. Это качество уплотнительного средства 4 позволяет компенсировать температурные качки уплотнительного узла. Since the metal strip is made wavy, then with its axial deformation, the adjacent outer 21 and inner 20 ridges of the spiral layers come together, which leads to a radial expansion of the sealing means 4 within the elastic deformation. This quality of the sealing means 4 makes it possible to compensate for the temperature fluctuations of the sealing assembly.
После того, как уплотнительное средство 4 вступило в контакт с уплотняемыми поверхностями, при дальнейшем перемещении вниз винта 8 начинает деформироваться первое уплотнительное средство 3. В процессе его деформации происходит упругое раскрытие профиля слоев металла 16, который своими лопастями осуществляет выдавливание более эластичных слоев наполнителя 17 радиально наружу и внутрь. При этом происходит перекрытие радиальных зазоров в зоне расположения уплотнительного средства 3, т.е. повышается степень герметичности и надежность уплотнительного узла. Следует отметить, что деформация слоев металла и наполнителя уплотнительного средства 3 происходит неравномерно. Слой, примыкающий к канавке 6, деформируется в большей степени, чем последующие нижележащие слои. При определенной высоте уплотнительного средства 3 возникает ситуация, при которой дальнейшее усилие винта 8 не передается уплотнительному средству 4. Поэтому уплотнительное средство 4, находясь в упругом предварительно сжатом состоянии, при изменении линейных размеров соединения будет реагировать на эти изменения увеличением своей высоты. Таким образом исключается появление осевого зазора между опорным утолщением 2 и конической опорной поверхностью корпуса технологического канала 20, т.е. не требуется дополнительное завинчивание винта механизма герметизации и одновременно создаются условия для смыкания торцовых поверхностей нажимной шайбы 5 с опорным утолщением корпуса подвески, тепловыделяющей сборки. After the sealing means 4 has come into contact with the sealing surfaces, the first sealing means 3 begins to deform when the
Лопасти 25 W-образного кольца 24 предохраняют нижний торец уплотнительного средства 4 (спираль) от расслоения, а дугообразная форма торца кольца 24 способствует прижатию слоев наполнителя (витков спирали) друг к другу, что препятствует расслоению уплотнительного средства 4, повышает ее упругие свойства и тем самым способствует достижению цели изобретения. The
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9393007783A RU2050023C1 (en) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | Sealing assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9393007783A RU2050023C1 (en) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | Sealing assembly |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93007783A RU93007783A (en) | 1995-07-20 |
RU2050023C1 true RU2050023C1 (en) | 1995-12-10 |
Family
ID=20137034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9393007783A RU2050023C1 (en) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | Sealing assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2050023C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607935C2 (en) * | 2014-02-26 | 2017-01-11 | Альгиманта Альгиманто Нарбутовских | Self-packing package for asymmetric chevron collars |
-
1993
- 1993-02-09 RU RU9393007783A patent/RU2050023C1/en active
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 409604, кл. G 21C 19/00, 1976. * |
Авторское свидетельство СССР N 719349, кл. G 21C 19/02, 1979. * |
Кондаков Л.А. Уплотнение гидравлических систем. - М.: Машиностроение, 1972, рис.109Е. * |
Патент США N 3157579, кл. 176-30, опублик. 1974. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607935C2 (en) * | 2014-02-26 | 2017-01-11 | Альгиманта Альгиманто Нарбутовских | Self-packing package for asymmetric chevron collars |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4702481A (en) | Wellhead pack-off with undulated metallic seal ring section | |
CA1319716C (en) | Annular lip type sealing ring with pre-loaded lip portions | |
EP0046774B1 (en) | Stuffing box packing system | |
KR100596904B1 (en) | Actuation means with sealing means for timepieces | |
US3455566A (en) | Fluid sealing arrangements | |
JP2556825B2 (en) | Metal sealing element | |
US3655206A (en) | Multilayer graphite seal ring | |
WO1991012447A1 (en) | Hydraulic seal assembly | |
CN111255945A (en) | Valve rod sealing structure and valve | |
CN1300356A (en) | Valve with fire-resistant seal | |
RU2486350C2 (en) | Drive assembly on fluid medium, and movement method of adjustable seal in radial direction (versions) | |
US4134595A (en) | Annular seals | |
US4623152A (en) | Shaft seal arrangement with split housing | |
RU2050023C1 (en) | Sealing assembly | |
US4978102A (en) | Aligning and seal ring retracting apparatus for plug type valve | |
CN111971495B (en) | Metal seal assembly for sealing between rotating shaft and stationary frame | |
CN1280562C (en) | Annular seal, especially for a ball valve | |
RU2673U1 (en) | SEALING ASSEMBLY | |
KR20220166345A (en) | sealing structure | |
RU2125307C1 (en) | Multilayer cylindrical seal | |
GB2062185A (en) | Valve stem assembly | |
SU719349A1 (en) | Sealing unit | |
RU2204751C1 (en) | Sealing unit for fixed joints of adjusting pipe line fittings | |
WO1986003570A1 (en) | An improved threaded pipe connection | |
RU2128866C1 (en) | Annular seal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |