RU2240399C2

RU2240399C2 - Hydraulic lock

Info

Publication number: RU2240399C2
Application number: RU2003100186/03A
Authority: RU
Inventors: В.И. Рейм (RU); В.И. Рейм
Original assignee: Рейм Владимир Иванович
Priority date: 2003-01-04
Filing date: 2003-01-04
Publication date: 2004-11-20

Abstract

FIELD: hydraulic devices for closing orifices in pools filled with aggressive liquid, particularly for atomic power stations.

SUBSTANCE: hydraulic lock includes pool to be sealed, web and hollow sealing member formed of elastic profiled material and provided with inner cavity filled with liquid. Sealing member is connected with vessel installed in pool above water level and containing additional portion of above liquid. Structure has the second vessel with additional portion of above liquid, frame with slots embedded into structure concrete. Web is arranged in slots. Hollow sealing member is arranged along the web perimeter. Each end of sealing member is connected to corresponding vessel. Liquid contained in inner cavity of sealing member and vessels has relative density exceeding that of liquid in pool to be sealed. Air voids of vessels are connected to ambient air through check valves, which permit air flow from ambient atmosphere and blocks air flow in reverse direction.

EFFECT: increased reliability of hydraulic lock sealing in emergency operating mode.

2 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническим устройствам, предназначенным к использованию на атомных электростанциях (АЭС) для перекрытия отверстий в бассейнах с агрессивной жидкостью.The invention relates to hydraulic devices intended for use in nuclear power plants (NPPs) for closing openings in pools with aggressive liquid.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является Гидрозатвор по патенту Российской Федерации №2064028, Кл. Е 02 В 7/54.The closest analogue of the claimed invention is a water trap according to the patent of the Russian Federation No. 2064028, Cl. E 02 B 7/54.

Гидрозатвор включает герметизируемый бассейн, полотнище, полый уплотняющий элемент, выполненный из эластичного профилированного материала с внутренней полостью, заполненной жидкостью, который соединен с расположенным выше уровня воды в герметизируемом бассейне резервуаром, содержащим дополнительный объем упомянутой жидкости.The water seal includes a pressurized pool, a cloth, a hollow sealing element made of elastic profiled material with an internal cavity filled with liquid, which is connected to a reservoir located above the water level in the pressurized pool, containing an additional volume of the mentioned liquid.

Недостатком этого гидрозатвора является то, что сила прижатия уплотняющего элемента к уплотняемой поверхности, обеспечивающая герметизацию перекрываемого гидрозатвором отверстия, определяется высотой столба жидкости в уплотнительном контуре, состоящем из уплотняющего элемента, системы подвода жидкости к нему и резервуара, находящегося выше уровня жидкости в бассейне до резервуара, и не изменяется по высоте расположения уплотняющего элемента на затворе. То есть сила прижатия уплотняющего элемента одинакова как в нижней части затвора (на пороге), так и в верхней части затвора.The disadvantage of this water seal is that the pressing force of the sealing element to the sealing surface, ensuring the sealing of the hole blocked by the water seal, is determined by the height of the liquid column in the sealing circuit, consisting of a sealing element, a liquid supply system to it and a tank located above the liquid level in the pool to the tank , and does not change in height of the sealing element on the shutter. That is, the pressing force of the sealing element is the same both in the lower part of the shutter (on the threshold) and in the upper part of the shutter.

Утечки же жидкости из бассейна через уплотняющий элемент затвора зависят от гидростатического напора на уплотняющий элемент от жидкости в бассейне и возрастают от верха затвора к его нижней части (порогу).Leaks of liquid from the pool through the sealing element of the shutter depend on the hydrostatic pressure on the sealing element from the liquid in the pool and increase from the top of the shutter to its lower part (threshold).

Для герметизации перекрываемого затвором отверстия в зоне порога затвора необходимо создавать в уплотняющем элементе гидростатический напор больший, чем гидростатический напор жидкости в бассейне.To seal the openings blocked by the shutter in the area of the shutter threshold, it is necessary to create a hydrostatic pressure greater than the hydrostatic pressure of the liquid in the pool in the sealing element.

Но действующим гидростатическим напором на уплотняющий элемент является столб жидкости, находящийся в части уплотнительного контура, от уровня жидкости в бассейне до высоты расположения резервуара.But the acting hydrostatic pressure on the sealing element is a liquid column located in the part of the sealing circuit, from the liquid level in the pool to the height of the tank.

Это приводит к значительному увеличению высоты всего сооружения, т.к. резервуар должен располагаться над уровнем жидкости в бассейне на высоте большей, чем высота уровня жидкости в бассейне. В противном случае герметизация затвора по порогу невозможна.This leads to a significant increase in the height of the entire structure, as the tank should be located above the liquid level in the pool at a height greater than the height of the liquid level in the pool. Otherwise, sealing the shutter on the threshold is not possible.

При ограниченных высотных размерах всего сооружения и значительных по высоте размерах затворов герметизация перекрываемого отверстия ненадежна.With limited altitude dimensions of the entire structure and significant valve heights, the sealing of the blocked opening is unreliable.

Кроме того, данная конструкция гидрозатвора не предназначена для работы в аварийных режимах, которые сопровождаются ростом температуры и давления окружающей среды, происходящих взрывообразно с возникновением как пиков давления, так и спадов его.In addition, this design of the hydraulic seal is not designed to operate in emergency conditions, which are accompanied by an increase in ambient temperature and pressure, which occurs explosively with the appearance of both pressure peaks and pressure drops.

При повреждении системы подвода жидкости на участке от уплотняющего элемента до резервуара, которое может иметь место при аварийных режимах, уменьшается вплоть до нуля гидростатический напор на уплотняющий элемент, что приводит к разгерметизации вплоть до полной перекрываемого затвором отверстия.If the fluid supply system is damaged in the area from the sealing element to the reservoir, which can occur during emergency conditions, the hydrostatic pressure on the sealing element is reduced to zero, which leads to depressurization up to the hole completely blocked by the shutter.

По приведенным причинам данное техническое решение гидрозатвора неприемлемо для гидрозатворов бассейнов АЭС.For the reasons given, this technical solution of the hydraulic lock is unacceptable for the hydraulic locks of the NPP pools.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности герметизации перекрываемого затвором отверстия как при нормальных режимах эксплуатации, так и при аварийных режимах.The task of the invention is to increase the reliability of the sealing of the shutter-blocked openings both under normal operating conditions and during emergency conditions.

Это достигается тем, что гидрозатвор имеет второй резервуар, содержащий дополнительный объем жидкости, закладную раму с пазами, заделанную в бетон сооружения, в пазах которой установлено полотнище, а полый уплотняющий элемент расположен по контуру полотнища, и каждый из его концов соединен с соответствующим резервуаром, причем жидкость, заполняющая внутреннюю полость уплотняющего элемента и резервуары, имеет удельный вес больший, чем удельный вес жидкости в герметизируемом бассейне, при этом воздушные полости резервуаров соединены с окружающей средой через обратные клапаны, пропускающие воздух из окружающей среды, но препятствующие проходу воздуха и жидкости обратно в окружающую среду.This is achieved by the fact that the water seal has a second reservoir containing an additional volume of liquid, a mortgage frame with grooves, embedded in the concrete of the structure, in the grooves of which a panel is installed, and a hollow sealing element is located along the contour of the panel, and each of its ends is connected to a corresponding reservoir, moreover, the liquid filling the internal cavity of the sealing element and tanks has a specific gravity greater than the specific gravity of the liquid in the sealed pool, while the air cavities of the tanks are connected to vironment via check valves to pass air from the environment, but prevent passage of air and fluids back to the environment.

Предлагаемое решение является новым, т.к. решений, сходных с ним, на уровне техники не обнаружено.The proposed solution is new because No solutions similar to it have been found in the prior art.

Сущность изобретения поясняется примером конкретного исполнения, иллюстрируемого чертежами, где на фиг.1 изображен гидрозатвор, а на фиг.2 дано взаимное положение полотнища, уплотняющего элемента и закладной рамы.The invention is illustrated by an example of a specific embodiment, illustrated by the drawings, in which Fig. 1 shows a water seal, and Fig. 2 shows the relative position of the panel, the sealing element and the embedded frame.

Гидрозатвор включает заделанную в бетон сооружения закладную раму 1 с пазами, полотнище 2, расположенный по контуру полотнища полый уплотняющий элемент 3 из эластичного профилированного материала, резервуары 4, соединенные с концами уплотняющего элемента, и обратные клапаны 5, установленные между резервуарами 4 и окружающей средой.The water seal includes a embedded frame 1 with grooves embedded in the concrete of the structure, a cloth 2, a hollow sealing element 3 made of elastic profiled material located along the contour of the panel, tanks 4 connected to the ends of the sealing element, and check valves 5 installed between the tanks 4 and the environment.

Гидрозатвор работает следующим образом.Water lock works as follows.

Полотнище 2 гидрозатвора устанавливается в пазы рамы 1. Внутренняя полость уплотнительного контура, состоящего из уплотняющего элемента, системы подвода жидкости к нему и резервуаров 4, расположенных выше уровня жидкости в бассейне, заполняется жидкостью, имеющей удельный вес больший, чем удельный вес агрессивной жидкости (воды) в герметизируемом бассейне.The damper plate 2 is installed in the grooves of the frame 1. The internal cavity of the sealing circuit, consisting of a sealing element, a fluid supply system to it and reservoirs 4 located above the fluid level in the pool, is filled with a fluid having a specific gravity greater than the specific gravity of the aggressive fluid (water ) in a sealed pool.

Резервуары 4 подняты выше уровня воды в бассейне на высоту, при которой на уровне воды в бассейне внутри уплотняющего элемента жидкостью создается гидростатическое давление, прижимающее уплотняющий элемент к уплотняемой поверхности.The tanks 4 are raised above the water level in the pool to a height at which hydrostatic pressure is created at the water level in the pool inside the sealing element by pressing the sealing element against the sealing surface.

Разница между гидростатическим давлением жидкости внутри уплотняющего элемента и гидростатическим давлением со стороны воды в бассейне, действующим извне на уплотняющий элемент, возрастает в каждом ниже расположенном сечении по высоте гидрозатвора и, соответственно, в каждом ниже расположенном сечении возрастает сила прижатия уплотняющего элемента к уплотняемой поверхности. Максимальная величина силы прижатия уплотняющего элемента достигается на пороге гидрозатвора. Поэтому при всех режимах эксплуатации возрастает надежность герметизации перекрываемого затвором отверстия.The difference between the hydrostatic pressure of the liquid inside the sealing element and the hydrostatic pressure from the water side in the pool acting externally on the sealing element increases in each lower section along the height of the water seal and, accordingly, in each lower section, the pressure of the sealing element against the sealing surface increases. The maximum value of the pressing force of the sealing element is achieved at the threshold of the hydraulic lock. Therefore, under all operating conditions, the reliability of the sealing of the opening blocked by the shutter increases.

При аварийных режимах эксплуатации происходит рост температуры и давления окружающей среды. Возрастающее давление окружающей среды воздействует как на агрессивную жидкость бассейна, так и на жидкость, находящуюся внутри уплотнительного контура, так как последний через обратные клапаны соединен с окружающей средой. Давление окружающей среды через обратные клапаны передается в воздушные полости резервуаров, далее воздействует на жидкость, находящуюся в резервуарах, и далее на жидкость внутри уплотняющего элемента.Under emergency operating conditions, an increase in temperature and ambient pressure occurs. Increasing environmental pressure acts both on the aggressive fluid in the pool and on the fluid inside the sealing circuit, since the latter is connected to the environment through check valves. The ambient pressure through the check valves is transferred to the air cavities of the tanks, then it acts on the liquid inside the tanks, and then on the liquid inside the sealing element.

В те моменты времени, когда давление на поверхности жидкости в резервуарах равно давлению окружающей среды, разница между давлением внутри уплотняющего элемента и давлением снаружи со стороны жидкости в бассейне в каждом сечении уплотняющего элемента по высоте гидрозатвора остается той же, что и при нормальном режиме эксплуатации.At those times when the pressure on the surface of the liquid in the tanks is equal to the ambient pressure, the difference between the pressure inside the sealing element and the pressure outside the liquid side in the pool in each section of the sealing element along the height of the hydraulic seal remains the same as in normal operation.

Давление окружающей среды из-за его флюктуации на разных концах гидрозатвора создает внутри уплотнительного контура избыточное давление, равное пику давления флюктуации на одной из сторон затвора. Обратный клапан той стороны затвора, где давление окружающей среды ниже, предотвращает выдавливание воздуха и жидкости из резервуара этой стороны в окружающую среду.The environmental pressure due to its fluctuation at different ends of the seal creates an overpressure inside the sealing circuit equal to the peak of the fluctuation pressure on one side of the valve. The non-return valve of the side of the shutter where the ambient pressure is lower prevents the expulsion of air and liquid from the tank of this side into the environment.

Пик давления окружающей среды, возникший на одной из сторон затвора и переданный через соответствующий обратный клапан внутрь уплотнительного контура, удерживается в нем и после снижения давления в окружающей среде. При каждом возросшем пике давления в окружающей среде при прохождении аварии происходит повышение давления внутри уплотнительного контура, сохраняющееся и после последующего снижения давления в окружающей среде. Поэтому сила прижатия уплотняющего элемента к уплотняемой поверхности при аварийном режиме возрастает по сравнению с нормальным режимом эксплуатации.The peak of the ambient pressure that occurs on one side of the valve and is transmitted through the corresponding non-return valve to the inside of the sealing circuit is retained in it even after the pressure in the environment is reduced. With each increased peak pressure in the environment during the accident, an increase in pressure inside the sealing circuit occurs, which persists after a subsequent decrease in pressure in the environment. Therefore, the pressing force of the sealing element to the sealing surface during emergency operation increases compared with normal operation.

Если при аварийном режиме нарушается герметичность уплотняющего элемента в зоне, расположенной над уровнем жидкости в бассейне, где на него непосредственно воздействуют повышенная температура, радиация и давление, нижерасположенные участки уплотняющего элемента продолжают функционировать, особенно в нижних частях гидрозатвора, хотя и несколько менее эффективно, чем при нормальном режиме эксплуатации. Функционирование продолжается потому, что разница в величинах гидростатического давления жидкости, находящейся внутри уплотняющего элемента, и жидкости в бассейне остается, то есть разгерметизация перекрываемого затвором отверстия не происходит даже при прорыве уплотняющего элемента.If during emergency operation the tightness of the sealing element is violated in the area located above the liquid level in the pool, where it is directly affected by elevated temperature, radiation and pressure, the lower parts of the sealing element continue to function, especially in the lower parts of the hydraulic seal, although somewhat less efficiently than during normal operation. The operation continues because the difference in the hydrostatic pressure of the liquid inside the sealing element and the liquid in the pool remains, that is, depressurization of the hole blocked by the shutter does not occur even when the sealing element breaks.

Все вышеотмеченное повышает надежность герметизации перекрываемого затвором отверстия как при нормальном режиме эксплуатации, так и при аварийных режимах.All of the above increases the reliability of the sealing of the shutter-blocked openings both during normal operation and in emergency conditions.

Claims

A water seal, including a sealed pool, a cloth, a hollow sealing element made of elastic profiled material with an internal cavity filled with liquid, which is connected to a reservoir located above the water level in the sealed pool, containing an additional volume of said liquid, characterized in that it has a second reservoir containing an additional volume of the mentioned liquid, a mortgage frame with grooves, embedded in the concrete of the structure, in the grooves of which a panel is installed, and a hollow pack the withdrawing element is located along the contour of the panel and each of its ends is connected to a corresponding reservoir, the fluid filling the inner cavity of the sealing element and reservoirs having a specific gravity greater than the specific gravity of the fluid in the sealed pool, while the air cavities of the reservoirs are connected to the environment through check valves that allow air from the environment to pass through but prevent air and liquid from flowing back into the environment.