RU2248633C1

RU2248633C1 - Sealing assembly of refueling machine junction pipe for pressurized-tube reactor

Info

Publication number: RU2248633C1
Application number: RU2003118078/06A
Authority: RU
Inventors: В.А. Белозерцев (RU); В.А. Белозерцев; А.Г. Божко (RU); А.Г. Божко; А.И. Винников (RU); А.И. Винников; В.А. Максимов (RU); В.А. Максимов; С.Н. Харахнин (RU); С.Н. Харахнин; Л.И. Щуров (RU); Л.И. Щуров
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-03-20

Abstract

FIELD: sealing engineering; refueling machines for pressurized-tube reactors.

SUBSTANCE: proposed sealing assembly has sealing facility in the form of W-shaped stacks with arched cavities and casing-mounted junction pipe installed between two supporting rings. Flexible sealing member rests on upper supporting ring. Flexible separating members are disposed between W-shaped stacks. Flexible member is installed above flexible sealing member for actuating the latter. Each separating member is made in the form of flexible ring having three cross bends in its sectional area of which top one is arranged in a spaced relation above top of W-shaped stack. Two bottom ones are disposed in arched cavities of W-shaped stack and contact its blades at points disposed not above top of W-shaped stack.

EFFECT: enhanced reliability of sealing assembly.

9 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнительной области техники и может быть использовано в перегрузочных машинах для ядерных реакторов канального типа.The invention relates to the sealing field of technology and can be used in reloading machines for channel-type nuclear reactors.

Перегрузку топлива на работающих ядерных реакторах канального типа осуществляют с помощью перегрузочной машины, внутреннюю полость которой соединяют с полостью технологического канала реактора посредством стыковочного патрубка, устанавливаемого на головке технологического канала реактора.Fuel is reloaded at operating channel type nuclear reactors using a refueling machine, the internal cavity of which is connected to the cavity of the reactor technological channel by means of a connecting pipe mounted on the head of the reactor technological channel.

Одной из проблем в данной области является создание надежного уплотнения при стыковке перегрузочной машины с каналом реактора. Сложность этой проблемы обусловлена условиями, в которых работает уплотнительный узел стыковочного патрубка. Уплотнительный узел подвержен воздействию высоких температур, давления и радиационному облучению. К тому же стыковочный патрубок должен обеспечить надежную герметизацию с технологическим каналом реактора при его несоосности с ним, что обуславливается трудностью точного их совмещения в процессе наведения многотонной перегрузочной машины на технологический канал реактора. Кроме того, стыковочный патрубок должен компенсировать возможные угловые перекосы технологических каналов, вызванные воздействием на них меняющейся температуры вследствие перемещения извлекаемой из реактора топливной сборки.One of the problems in this area is the creation of a reliable seal when docking machine reloading with the channel of the reactor. The complexity of this problem is due to the conditions in which the sealing assembly of the docking nozzle operates. The sealing assembly is exposed to high temperatures, pressure and radiation exposure. In addition, the connecting pipe should provide reliable sealing with the technological channel of the reactor when it is misaligned with it, which is caused by the difficulty of their exact combination in the process of pointing the multi-ton reloading machine to the technological channel of the reactor. In addition, the connecting pipe should compensate for possible angular distortions of the technological channels caused by the influence of changing temperatures on them due to the movement of the fuel assembly removed from the reactor.

Известен уплотнительный узел стыковочного патрубка перегрузочной машины [1] с технологическим каналом ядерного реактора, содержащий эластичный уплотнительный элемент, защищенный плавающими кольцами. Это устройство, в случае его применения в конструкции стыковочного патрубка, обеспечит компенсацию несоосности стыковочного патрубка и технологического канала реактора. Но оно не позволит получить надежную стыковку в случае углового перекоса технологического канала реактора в силу того, что плавающие кольца установлены в едином блоке и перемещаются совместно.Known sealing node of the docking port of the reloading machine [1] with the technological channel of a nuclear reactor, containing an elastic sealing element protected by floating rings. This device, if used in the design of the connecting pipe, will compensate for misalignment of the connecting pipe and the technological channel of the reactor. But it will not allow to obtain a reliable connection in the case of an angular skew of the reactor technological channel due to the fact that the floating rings are installed in a single unit and move together.

Указанный недостаток отсутствует в уплотнительном узле с надувным манжетным уплотнением [2], являющимся также аналогом. В этом устройстве для устранения недостатка, присущего первому аналогу, плавающие кольца установлены в пазах, образованных торцевыми поверхностями стыковочного патрубка и упорных колец, обжимающих эластичный уплотнительный элемент. Плавающие кольца, благодаря наличию у них узкой контактной поверхности, не препятствуют смещению технологического канала реактора на допустимый угол и позволяют обеспечить в соединении с ним минимальный зазор, вследствие чего становится невозможным быстрое выдавливание материала манжеты в эти зазоры. Однако это устройство обладает серьезным недостатком, обусловленным конструкцией самой манжеты. Возможен в процессе извлечения топливной сборки из реактора разрыв надувной манжеты с последующим выбросом в реакторный зал радиоактивного теплоносителя.The specified disadvantage is absent in the sealing unit with an inflatable lip seal [2], which is also an analogue. In this device, to eliminate the disadvantage inherent in the first analogue, floating rings are installed in the grooves formed by the end surfaces of the connecting pipe and thrust rings compressing the elastic sealing element. Floating rings, due to the presence of a narrow contact surface, do not impede the displacement of the reactor technological channel by an acceptable angle and make it possible to provide a minimum gap in connection with it, which makes it impossible to quickly squeeze the cuff material into these gaps. However, this device has a serious drawback due to the design of the cuff itself. In the process of extracting the fuel assembly from the reactor, rupture of the inflatable cuff is possible, followed by the release of the radioactive coolant into the reactor hall.

Указанные недостатки устранены в узле уплотнения стыковочного патрубка перегрузочной машины канального ядерного реактора [3], содержащем уплотнительное средство, выполненное в виде надувной манжеты и эластичного кольца, расположенных в расточке стыковочного патрубка и образующих полость, соединенную через автоматический клапан с полостью стыковочного патрубка. Уплотнение с технологическим каналом реактора осуществляют путем подачи в надувную манжету рабочей жидкости по специальному каналу. В процессе извлечения топливной сборки из реактора ее активная часть воздействует как на надувную манжету, так и на эластичное кольцо. Под действием радиационного облучения уплотнительные элементы теряют свои пластические свойства, а следовательно, и способность к уплотнению. Кроме того, необходимо отметить, что температура внутри канала реактора в процессе извлечения топливной сборки меняется, что приводит к колебаниям длины части канала реактора, которая соединена с уплотнительным средством. Изменение длины канала реактора может привести к вырыву надувной манжеты из места ее заделки в стыковочном патрубке, что значительно снижает надежность уплотнительного средства.These shortcomings were eliminated in the seal assembly of the connecting pipe of the reloading machine of the channel nuclear reactor [3], containing sealing means made in the form of an inflatable cuff and an elastic ring located in the bore of the connecting pipe and forming a cavity connected through an automatic valve to the cavity of the connecting pipe. Sealing with the technological channel of the reactor is carried out by feeding the working fluid into the inflatable cuff through a special channel. In the process of extracting the fuel assembly from the reactor, its active part acts both on the inflatable cuff and on the elastic ring. Under the action of radiation exposure, the sealing elements lose their plastic properties and, consequently, the ability to seal. In addition, it should be noted that the temperature inside the reactor channel during the extraction of the fuel assembly changes, which leads to fluctuations in the length of the part of the reactor channel that is connected to the sealing means. Changing the length of the reactor channel can lead to the breakout of the inflatable cuff from its termination in the connecting pipe, which significantly reduces the reliability of the sealing means.

Известен уплотнительный узел [4] для уплотнения трубопроводов под давлением. Уплотнительный узел состоит из пакета манжет, образованных радиально-упругими металлическими элементами корытообразной формы с плоским дном, и уплотнительным материалом, расположенным на плоском дне. Такие манжеты лишены недостатков, присущих эластичным манжетам. Металлические элементы имеют упругие наружные ободки, в собранном виде образующие после шлифовки сплошную цилиндрическую поверхность, по которой осуществляется скользящий контакт и уплотнение трубы. Особенность работы рассматриваемого уплотнительного средства состоит в том, что предварительный рабочий натяг металлических элементов с уплотняемой трубой осуществляется за счет выполнения внутреннего диаметра отверстия манжеты несколько меньше диаметра уплотняемой поверхности трубы. Компенсация радиальной погрешности стыкуемых деталей осуществляется за счет радиального сжатия лопастей манжеты.Known sealing unit [4] for sealing pipelines under pressure. The sealing assembly consists of a package of cuffs formed by radially elastic metal elements of a trough-like shape with a flat bottom, and a sealing material located on a flat bottom. Such cuffs are free from the disadvantages inherent in elastic cuffs. The metal elements have elastic outer rims that, when assembled, form a solid cylindrical surface after grinding, along which a sliding contact and pipe sealing are made. A feature of the operation of the considered sealing means is that the preliminary working tension of the metal elements with the tube being sealed is achieved by performing the inner diameter of the cuff hole slightly less than the diameter of the tube being sealed. Compensation of the radial error of the joined parts is carried out due to the radial compression of the cuff blades.

Однако указанное уплотнительное средство не может быть применено в конструкции стыковочного патрубка перегрузочной машины для канального ядерного реактора. Это связано с тем, что металлические элементы должны быть изготовлены, исходя из специфики работы перегрузочной машины, из нержавеющей стали, имеющей низкую упругость. Кроме того, известная форма металлических элементов позволяет компенсировать лишь незначительные угловые перекосы и несоосность стыковочного патрубка и технологического канала реактора.However, the said sealing means cannot be used in the design of the docking port of the reloading machine for a channel nuclear reactor. This is due to the fact that metal elements must be made, based on the specifics of the operation of the reloading machine, stainless steel having low elasticity. In addition, the known shape of the metal elements allows you to compensate for only slight angular distortions and misalignment of the connecting pipe and the technological channel of the reactor.

Известен узел уплотнения [5] стыковочного патрубка перегрузочной машины канального ядерного реактора, содержащий установленное в корпусе стыковочного патрубка между двумя опорными кольцами уплотнительное средство, выполненное в виде набора W-образных пакетов с дугообразными впадинами и расположенных между пакетами разделительных элементов. Вышеуказанные пакеты образованы W-образными радиально-упругими элементами. Предварительный рабочий натяг радиально-упругих элементов в данном уплотнительном узле осуществляют, как и в устройстве [4], за счет выполнения внутреннего диаметра отверстия пакетов несколько меньше диаметра технологического канала. Но поскольку радиально-упругие элементы имеют W-образный профиль, у которых средняя часть изогнута в форме дугообразного выступа, направленного в сторону концов гибких лопастей этих элементов, их упругость выше упругости элементов устройства [4].A known seal [5] of the connecting pipe of the reloading machine of the channel nuclear reactor containing the sealing means installed in the housing of the connecting pipe between the two support rings, made in the form of a set of W-shaped packages with arched cavities and located between the packages of separation elements. The above packages are formed by W-shaped radially elastic elements. The preliminary working interference of the radially elastic elements in this sealing unit is carried out, as in the device [4], due to the implementation of the inner diameter of the opening of the packages is slightly smaller than the diameter of the technological channel. But since radial-elastic elements have a W-shaped profile, in which the middle part is curved in the form of an arched protrusion directed towards the ends of the flexible blades of these elements, their elasticity is higher than the elasticity of the device elements [4].

При резком изменении температуры стыковочного патрубка, а это имеет место при нахождении топливной сборки в перегрузочной машине или в аварийной ситуации, когда перегрузочная машина состыкована с технологическим каналом, но требуется осуществить расхолаживание топливной сборки, диаметр уплотняемой поверхности технологического канала в этом случае уменьшится. Однако лопасти радиально-упругих элементов в силу их недостаточной упругости не успеют надлежащим образом отреагировать на изменение размера уплотняемой поверхности.With a sharp change in the temperature of the connecting pipe, and this occurs when the fuel assembly is in the reloading machine or in an emergency, when the reloading machine is docked with the technological channel, but it is necessary to cool the fuel assembly, the diameter of the sealing surface of the technological channel will decrease in this case. However, the blades of radially elastic elements due to their insufficient elasticity will not have time to properly respond to changes in the size of the surface being sealed.

Наиболее близким по своей технической сущности по отношению к заявляемому изобретению является узел уплотнения [6] стыковочного патрубка перегрузочной машины канального ядерного реактора, содержащий установленное в корпусе стыковочного патрубка между двумя опорными кольцами уплотнительное средство, выполненное в виде набора W-образных пакетов с дугообразными впадинами и расположенных между пакетами упругих разделительных элементов. Разделительные элементы выполнены в виде упругих колец V-образного профиля, дугообразные вершины которых расположены в дугообразных впадинах W-образных пакетов и контактируют с ними, а выполненные с перегибом в сторону дугообразных вершин его лопасти упруго контактируют с лопастями W-образных пакетов.The closest in technical essence with respect to the claimed invention is a seal assembly [6] of the connecting pipe of the reloading machine of the channel nuclear reactor, containing sealing means installed in the housing of the connecting pipe between the two support rings, made in the form of a set of W-shaped packages with arched cavities and located between packages of elastic separation elements. The dividing elements are made in the form of elastic rings of a V-shaped profile, the arcuate peaks of which are located in the arcuate hollows of the W-shaped packets and come into contact with them, and the blades made with an inflection towards the arc-shaped peaks are in elastic contact with the blades of the W-shaped packets.

Недостаток известного узла уплотнения обусловлен особенностями технологического процесса перегрузки канального ядерного реактора. С целью исключения проникновения загрязненного теплоносителя реактора в перегрузочную машину, перед разгерметизацией технологического канала в перегрузочной машине создают противодавление давлению в технологическом канале реактора. Для этого корпус перегрузочной машины заполняют средой, эквивалентной теплоносителю ядерного реактора, а затем повышают давление среды до величины, несколько превышающей давление в канале реактора. Узел уплотнения в этом случае должен обеспечить герметичность в процессе заполнения корпуса перегрузочной машины средой, создания противодавления в корпусе перегрузочной машины и в процессе перегрузки канала реактора. Всем этим требованиям не отвечает известный узел уплотнения.The disadvantage of the known node seal due to the characteristics of the technological process of overloading a channel nuclear reactor. In order to prevent the penetration of the contaminated reactor coolant into the reloading machine, prior to the depressurization of the process channel in the reloading machine, counter pressure is created in the process channel of the reactor. For this, the case of the reloading machine is filled with a medium equivalent to the coolant of a nuclear reactor, and then the pressure of the medium is increased to a value slightly higher than the pressure in the reactor channel. In this case, the seal assembly must ensure tightness during filling the case of the reloading machine with medium, creating back pressure in the case of the reloading machine and in the process of overloading the reactor channel. A well-known seal assembly does not meet all these requirements.

В начальный момент заполнения корпуса перегрузочной машины средой, высота столба среды не в состоянии раскрыть лопасти W-образных пакетов и обеспечить герметичное уплотнение по технологическому каналу реактора. В силу этого происходит вытекание среды из стыковочного патрубка в реакторный зал, со всеми вытекающими из этого последствиями. Кроме того, в известной конструкции узла уплотнения не обеспечивается точная совместная ориентация упругих колец V-образного профиля с W-образными пакетами, поэтому имеется неопределенность мест контакта их лопастей. Следствием чего является неравномерное выдавливание наполнителя, что скажется на характере силового контакта W-образных пакетов с уплотняемой поверхностью технологического канала реактора и герметичности соединения.At the initial moment of filling the case of the reloading machine with medium, the column height of the medium is not able to open the blades of the W-shaped packages and provide a tight seal along the technological channel of the reactor. By virtue of this, the medium flows from the connecting pipe into the reactor room, with all the ensuing consequences. In addition, in the known design of the seal assembly, the exact joint orientation of the elastic rings of the V-shaped profile with the W-shaped packets is not ensured, therefore, there is an uncertainty in the contact points of their blades. The consequence of this is the uneven extrusion of the filler, which will affect the nature of the force contact of the W-shaped packages with the sealing surface of the technological channel of the reactor and the tightness of the connection.

Изобретением решается задача по исключению протечек из стыковочного патрубка в момент его заполнения средой противодавления.The invention solves the problem of eliminating leaks from the connecting pipe at the time of filling it with a backpressure medium.

Изобретением также решается задача упрощения сборки узла уплотнения и его установки в стыковочный патрубок перегрузочной машины.The invention also solves the problem of simplifying the assembly of the seal assembly and its installation in the connecting pipe of the reloading machine.

Изобретением решается задача обеспечения постоянного по величине силового контакта пакетов узла уплотнения с уплотняемой поверхностью технологического канала реактора.The invention solves the problem of providing a constant in magnitude force contact of the packages of the seal assembly with the sealing surface of the reactor technological channel.

Для достижения указанного технического результата узел уплотнения стыковочного патрубка перегрузочной машины канального ядерного реактора, содержащий размещенное в стакане стыковочного патрубка между двумя опорными кольцами уплотнительное средство, выполненное в виде набора W-образных пакетов с дугообразными впадинами и упругих разделительных элементов, расположенных между пакетами, согласно изобретению узел уплотнения дополнительно снабжен эластичным уплотнительным элементом, опирающимся на верхнее опорное кольцо, и упругим элементом, воздействующим через нажимной элемент на эластичный вышеупомянутый уплотнительный элемент, а каждый упругий разделительный элемент выполнен в виде кольца, имеющего в поперечном сечении три дугообразных перегиба, из которых верхний расположен с зазором над вершиной W-образного пакета, а два нижних расположены в дугообразных впадинах W-образного пакета и контактируют с его лопастями в точках, расположенных не выше вершины W-образного пакета.To achieve the specified technical result, the sealing assembly of the connecting pipe of the reloading machine of the channel nuclear reactor containing the sealing means located in the glass of the connecting pipe between the two support rings, made in the form of a set of W-shaped packages with arched hollows and elastic dividing elements located between the packages, according to the invention the sealing unit is additionally equipped with an elastic sealing element resting on the upper support ring and an elastic el by the action acting through the pressing element on the elastic aforementioned sealing element, and each elastic dividing element is made in the form of a ring having in cross section three arched bends, of which the upper one is located with a gap above the top of the W-shaped package, and the two lower ones are located in the arcuate hollows W-shaped package and in contact with its blades at points located no higher than the top of the W-shaped package.

Для достижения указанного технического результата узел уплотнения стыковочного патрубка перегрузочной машины канального ядерного реактора, размещен в стакане, закрепленном в корпусе стыковочного патрубка, причем упругий элемент установлен с возможностью регулируемого перемещения в стакане.To achieve the specified technical result, the seal assembly of the docking pipe of the reloading machine of the channel nuclear reactor is placed in a glass fixed in the housing of the docking pipe, and the elastic element is installed with the possibility of adjustable movement in the glass.

Узел уплотнения согласно изобретению, в котором эластичный элемент выполнен в виде кольца из терморадиационностойкой резины средней твердости.The seal assembly according to the invention, in which the elastic element is made in the form of a ring of heat-radiation-resistant rubber of medium hardness.

Узел уплотнения согласно изобретению, в котором упругий элемент выполнен в виде блока пружин сжатия, равномерно расположенного по периметру эластичного уплотнительного элемента.The sealing assembly according to the invention, in which the elastic element is made in the form of a block of compression springs uniformly spaced around the perimeter of the elastic sealing element.

Узел уплотнения согласно изобретению, в котором блоки пружин размещены в гнездах нажимного кольца.The seal assembly according to the invention, in which the spring blocks are located in the seats of the pressure ring.

Узел уплотнения согласно изобретению, в котором W-образные пакеты образованы радиально-упругими металлическими элементами W-образной формы и заключенным между ними радиационно-стойким уплотнительным материалом.The sealing assembly according to the invention, in which the W-shaped packages are formed by radially elastic metal elements of a W-shaped shape and a radiation-resistant sealing material enclosed between them.

Узел уплотнения согласно изобретению, в котором в качестве радиационно-стойкого материала применена либо фольга расширенного графита “Графлекс”®, либо применен безасбестовый паронит на основе графитизированных термопластов.The seal assembly according to the invention, in which either graphite expanded graphite foil “Graflex” ® is used as radiation-resistant material, or asbestos-free paronite based on graphitized thermoplastics is used.

Узел уплотнения согласно изобретению, в котором радиально-упругие металлические элементы W-образной формы со стороны их контакта с радиационно-стойким уплотнительным материалом смазаны твердым смазочным покрытием на основе дисульфида молибдена.The sealing assembly according to the invention, in which the radially elastic metal elements of a W-shape from the side of their contact with the radiation-resistant sealing material are lubricated with a solid lubricant coating based on molybdenum disulfide.

Узел уплотнения согласно изобретению, в котором верхнее опорное кольцо снабжено кольцевой канавкой под вершину упругого разделительного элемента.The seal assembly according to the invention, in which the upper support ring is provided with an annular groove under the apex of the elastic separation element.

Отличительным признаком предлагаемого узла уплотнения стыковочного патрубка перегрузочной машины от прототипа является выполнение уплотнительными элементами узла уплотнения предписываемых им определенных функций. Эластичный уплотнительный элемент, опирающийся на верхнее опорное кольцо, и упругий элемент, воздействующий через нажимной элемент на этот эластичный уплотнительный элемент, обеспечивают герметизацию стыковочного патрубка с перегружаемым каналом реактора в процессе заполнения стыковочного патрубка средой противодавления. W-образные пакеты с разделительными элементами обеспечивают герметизацию в процессе создания в стыковочном патрубке противодавления и в процессе перегрузки канала реактора.A distinctive feature of the proposed seal assembly docking port reloading machine from the prototype is the performance of the sealing elements of the seal assembly prescribed by him certain functions. An elastic sealing element resting on the upper support ring and an elastic element acting through the pressing element on this elastic sealing element provide sealing of the connecting pipe with the overloaded reactor channel while filling the connecting pipe with a backpressure medium. W-shaped packages with dividing elements provide sealing during the creation of back pressure in the connecting pipe and during the process of overloading the reactor channel.

Размещение узла уплотнения стыковочного патрубка в стакане позволяет, с одной стороны, упростить его установку в стыковочный патрубок, а с другой стороны, позволяет до установки узла уплотнения в стыковочный патрубок создать необходимую деформацию эластичного уплотнительного элемента, обеспечивающую требуемое контактное давление с цилиндрической поверхностью перегружаемого канала.Placing the seal assembly of the docking nozzle in the cup allows, on the one hand, to simplify its installation in the docking nozzle, and on the other hand, allows you to create the necessary deformation of the elastic sealing element to ensure the required contact pressure with the cylindrical surface of the reloaded channel before installing the seal assembly in the docking nozzle.

Выполнение каждого разделительного элемента в виде кольца, имеющего в поперечном сечении три дугообразных перегиба, из которых верхний расположен с зазором над вершиной W-образного пакета, а два нижних расположены в дугообразных впадинах W-образного пакета и контактируют с его лопастями, обеспечивает при сборке точную и одинаковую ориентацию упругих разделительных колец во впадинах W-образных пакетов. В результате каждый W-образный пакет узла уплотнения в процессе стыковки перегрузочной машины с технологическим каналом реактора ведет себя одинаково. Конструкция узла уплотнения в результате этого становится компактной и плотной, что позволяет увеличить количество W-образных пакетов в узле уплотнения, не изменяя его длины. В силу нового условия контакта лопастей упругого разделительного кольца с лопастями W-образных пакетов в точках, расположенных не выше вершины W-образного пакета, увеличилась длина отгибаемого участка лопасти W-образного пакета в процессе стыковки перегрузочной машины с технологическим каналом реактора, что повысило чувствительность узла уплотнения и увеличило объем деформируемого уплотнительного материала.The execution of each separating element in the form of a ring having in cross section three arcuate inflections, of which the upper one is located with a gap above the top of the W-shaped package, and the two lower ones are located in the arcuate hollows of the W-shaped package and are in contact with its blades, which ensures accurate assembly and the same orientation of the elastic spacer rings in the troughs of the W-shaped packages. As a result, each W-shaped package of the seal assembly behaves identically in the process of docking the reloading machine with the technological channel of the reactor. The design of the seal assembly as a result becomes compact and dense, which allows to increase the number of W-shaped packages in the seal assembly without changing its length. Due to the new condition for the contact of the blades of the elastic separation ring with the blades of the W-shaped packages at points located no higher than the top of the W-shaped package, the length of the bent section of the blades of the W-shaped package increased during the docking of the reloading machine with the technological channel of the reactor, which increased the sensitivity of seals and increased the volume of deformable sealing material.

Предлагаемый узел уплотнения стыковочного патрубка перегрузочной машины иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-2.The proposed site seal docking port reloading machine is illustrated by the drawings shown in Fig.1-2.

На фиг.1 показан общий вид расположения узла уплотнения в стыковочном патрубке перегрузочной машины.Figure 1 shows a General view of the location of the seal in the connecting pipe of the reloading machine.

На фиг.2 показан вид А (фиг.1).Figure 2 shows a view A (figure 1).

Стыковочный патрубок 1 перегрузочной машины для обслуживания канального ядерного реактора (фиг.1), устанавливаемый в процессе перегрузки на технологический канал 2 ядерного реактора (не показан), имеет узел уплотнения 3, размещенный в стакане 4. Стакан 4 фиксируется шпильками (не показаны) в стыковочном патрубке фланцем 5 и герметизируется уплотнениями 6 и 7. Узел уплотнения 3 содержит эластичный уплотнительный элемент 8 и уплотнительное средство 9. Уплотнительное средство 9 выполнено в виде набора W-образных пакетов 10 с дугообразными впадинами 11 и расположенных между пакетами упругих разделительных элементов 12. W-образные пакеты 10 состоят из радиально-упругих элементов 13 W-образной формы и расположенных между ними слоями уплотнительного радиационно-стойкого материала 14. В качестве такого материала предпочтительно использовать фольгу терморасширенного графита, известную под торговой маркой “Графлекс”® или безасбестовый паронит на основе графитизированных термоэластопластов. Каждый упругий разделительный элемент 12 выполнен в виде кольца, имеющего в поперечном сечении три дугообразных перегиба 15, 16 и 17. Верхний перегиб 15 расположен с зазором над вершиной 18 W-образного пакета 10, а два нижних перегиба 16 и 17 расположены в дугообразных впадинах 19 W-образного пакета 10 и контактируют с его лопастями 20 в точках, расположенных не выше вершины 18 W-образного пакета 10. Благодаря этому длина отгибаемого участка лопасти 20 увеличивается, что способствует повышению чувствительности к нагрузке радиально-упругих элементов 13. Уплотнительное средство 9 размещено между верхним 21 и нижним 22 опорными кольцами. Верхний пакет 10 отделен от верхнего опорного кольца 21, по крайней мере, одним упругим разделительным элементом 12.The connecting pipe 1 of the reloading machine for servicing the channel nuclear reactor (Fig. 1), installed during reloading on the technological channel 2 of the nuclear reactor (not shown), has a seal assembly 3 located in the glass 4. The glass 4 is fixed with pins (not shown) in the connecting pipe is flanged 5 and sealed by seals 6 and 7. The seal assembly 3 comprises an elastic sealing element 8 and sealing means 9. The sealing means 9 is made in the form of a set of W-shaped packages 10 with arcuate cavities 11 and located between the packages of elastic dividing elements 12. W-shaped packages 10 consist of radially elastic elements 13 of a W-shaped shape and layers of sealing radiation-resistant material 14. Between them, it is preferable to use a thermally expanded graphite foil known as Graflex ® trademark or asbestos-free paronite based on graphitized thermoplastic elastomers. Each elastic dividing element 12 is made in the form of a ring having in cross section three arcuate bends 15, 16 and 17. The upper bend 15 is located with a gap above the top 18 of the W-shaped package 10, and the two lower bends 16 and 17 are located in the arcuate hollows 19 W-shaped package 10 and in contact with its blades 20 at points located no higher than the top 18 of the W-shaped package 10. Due to this, the length of the bent portion of the blade 20 increases, which increases the load sensitivity of the radially elastic elements 13. tional means 9 arranged between the upper 21 and lower 22 abutment rings. The upper package 10 is separated from the upper support ring 21 by at least one elastic dividing element 12.

Эластичный уплотнительный элемент 8, опирающийся на верхнее опорное кольцо 21, выполнен в виде кольца из терморадиационностойкой резины средней твердости. Для создания предварительной деформации уплотнительного элемента 8, обеспечивающего герметичность в процессе заполнения корпуса перегрузочной машины средой, над уплотнительным элементом 8 в стакане 4 расположено нажимное кольцо 23. В гнездах 24 этого кольца, расположенных равномерно по периметру нажимного кольца, установлены пружины сжатия 25, выступающие над верхним торцом нажимного кольца 23. Над пружинами сжатия 25 с возможностью контакта с ними установлен диск 26, запираемый в стакане 4 стопорным элементом 27. Путем подбора толщины диска 26 обеспечивается необходимое усилие воздействия нажимного кольца 23 на эластичный уплотнительный элемент 8, а следовательно, требуемая предварительная деформация уплотнительного элемента 8. При этом предварительная деформация эластичного уплотнительного элемента 8 создается до установки стакана 4 в стыковочный патрубок 1, что позволяет проконтролировать величину этой деформации, а следовательно, контактное давление со стороны эластичного уплотнительного элемента на цилиндрическую поверхность технологического канала реактора, точно ее задать и упростить процесс установки узла уплотнения в стыковочный патрубок.The elastic sealing element 8, resting on the upper support ring 21, is made in the form of a ring of heat-radiation-resistant rubber of medium hardness. To create a preliminary deformation of the sealing element 8, which ensures tightness during the filling of the case of the reloading machine with the medium, a pressure ring 23 is located above the sealing element 8 in the cup 4. Compression springs 25 protruding above the pressure rings 24 are located uniformly around the pressure ring the upper end of the pressure ring 23. Above the compression springs 25 with the possibility of contact with them there is a disk 26, which is locked in the glass 4 by the locking element 27. By selecting the thickness of the disk 26 the necessary force is provided for the pressure ring 23 to act on the elastic sealing element 8, and therefore the required preliminary deformation of the sealing element 8. In this case, a preliminary deformation of the elastic sealing element 8 is created before the cup 4 is installed in the connecting pipe 1, which allows one to control the magnitude of this deformation, and therefore , contact pressure from the side of the elastic sealing element on the cylindrical surface of the technological channel of the reactor, exactly set and simplify the process of installing a seal assembly in the docking tube.

Изображенное на фиг.2 нижнее опорное кольцо 22 имеет кольцевую канавку 28 под W-образный пакет 10 и сферическую поверхность 29, контактирующую со сферической поверхностью 30 подкладного кольца 31. Обе сферические поверхности 29 и 30 образованы одним и тем же радиусом из единого центра, расположенного на продольной оси 32 стыковочного патрубка 1. Подкладное кольцо 31 имеет коническую расточку 33 под головку технологического канала 2. Верхнее опорное кольцо 21 имеет кольцевую канавку 34 под верхний перегиб 15 упругого разделительного элемента 12.The lower support ring 22 shown in FIG. 2 has an annular groove 28 for a W-shaped package 10 and a spherical surface 29 in contact with the spherical surface 30 of the spacer ring 31. Both spherical surfaces 29 and 30 are formed by the same radius from a single center located on the longitudinal axis 32 of the connecting pipe 1. The backing ring 31 has a conical bore 33 under the head of the process channel 2. The upper support ring 21 has an annular groove 34 for the upper bend 15 of the elastic separation element 12.

Количество радиально-упругих элементов 13 в пакете 10 может быть произвольным, но в любом случае пакет 10 с верхней и нижней стороны всегда должен заканчиваться радиально-упругим элементом 13. Целесообразно радиально-упругие металлические элементы 13 W-образной формы со стороны их контакта с радиационно-стойким уплотнительным материалом 14 смазать твердым смазочным покрытием на основе дисульфида молибдена. Это позволяет каждый пакет 10 перед его установкой в стакан 4 превратить его в единый сборочный узел, путем их обжатия в пресс-форме, что облегчает сборку узла уплотнения.The number of radially elastic elements 13 in the package 10 can be arbitrary, but in any case, the package 10 on the upper and lower sides should always end with a radially elastic element 13. It is advisable that the radially elastic metal elements 13 are W-shaped from the side of their contact with radiation - Lubricate the resistant sealing material 14 with a solid lubricant coating based on molybdenum disulfide. This allows each package 10 to be turned into a single assembly before being installed in the cup 4, by crimping them in a mold, which facilitates the assembly of the seal assembly.

Наружные и внутренние лопасти 20 радиально-упругих элементов 13 пакетов 10 могут быть выполнены симметричными (одинаковой длины) или могут быть выполнены асимметричными.The outer and inner blades 20 of the radially elastic elements 13 of the packages 10 can be made symmetrical (of the same length) or can be made asymmetric.

Работа узла уплотнения осуществляется следующим образом. В исходном положении (до стыковки с технологическим каналом ядерного реактора) эластичный уплотнительный элемент 8 пружинами сжатия 25 подвергнут предварительной (настроечной) деформации до величины, обеспечивающей герметичность в процессе заполнения корпуса перегрузочной машины средой противодавления. Внутренние лопасти 20 радиально-упругих элементов 12 пакетов 10 имеют форму, при которой они образуют рабочий натяг до 1 мм при стыковке с перегружаемым каналом 2 реактора.The operation of the seal assembly is as follows. In the initial position (before docking with the technological channel of the nuclear reactor), the elastic sealing element 8 with compression springs 25 is subjected to preliminary (tuning) deformation to a value that ensures tightness during filling of the body of the reloading machine with a back pressure medium. The inner blades 20 of the radially elastic elements 12 of the packages 10 have a shape in which they form a working interference of up to 1 mm when mating with the reloaded channel 2 of the reactor.

Стыковка перегрузочной машины с каналом реактора осуществляется в процессе осевого перемещения стыковочного патрубка 1 по уплотняемой поверхности технологического канала 2.The docking machine is docked with the reactor channel during axial movement of the docking pipe 1 along the sealing surface of the technological channel 2.

При точном совмещении продольной оси стыковочного патрубка 1 с продольной осью технологического канала 2 реактора, предварительно притертые уплотняющие кромки скользят по уплотняемой поверхности технологического канала 2. Возникающие при этом упругие внутренние силы при одевании с натягом W-образных пакетов 8 обеспечивают заданное по притертым уплотняющим кромкам радиально-упругих элементов 11 начальное уплотняющее давление. От взаимодействия технологического канала с эластичным уплотнительным элементом 8, последний будет деформирован. Эта деформация будет воспринята пружинами сжатия 25, которые обеспечат настроечное контактное давление по уплотняемым поверхностям эластичного уплотнительного элемента и технологического канала, достаточное для того, чтобы противодействовать давлению столба среды противодавления перегрузочной машины.With the exact alignment of the longitudinal axis of the connecting pipe 1 with the longitudinal axis of the technological channel 2 of the reactor, the pre-rubbed sealing lips slide along the sealing surface of the technological channel 2. The resulting elastic internal forces when fitting with an interference fit of W-shaped packages 8 provide a radially specified contact with the grinding lips - elastic elements 11 initial sealing pressure. From the interaction of the technological channel with the elastic sealing element 8, the latter will be deformed. This deformation will be perceived by compression springs 25, which will provide adjusting contact pressure along the sealing surfaces of the elastic sealing element and the process channel, sufficient to counteract the pressure of the column of the back pressure medium of the reloading machine.

При отсутствии совмещения продольных осей стыковочного патрубка и технологического канала реактора в силу радиальной и/или угловой погрешности стыкуемых элементов, головка технологического канала в первоначальный момент войдет в контакт с конической расточкой 33 подкладного кольца 31. В результате взаимодействия головки с конической расточкой подкладное кольцо 31 сместится радиально в пределах существующих зазоров подкладного кольца 31 с корпусом 4 стыковочного патрубка и технологическим каналом 2. При радиальном смещении подкладного кольца 31 произойдет разворот нижнего опорного кольца 22 по сферической поверхности 30 подкладного кольца 31. С разворотом нижнего опорного кольца 22 произойдет разворот пакетов 10 на угол, пропорциональный величине радиального смещения нижнего опорного кольца 22. При этом нижний пакет 10 узла уплотнения развернется совместно с подкладным кольцом 31, а все последующие пакеты 10 развернутся на верхнем перегибе 15 упругого разделительного элемента 12. Благодаря этому будет достигнута компенсация угловой погрешности стыковочного патрубка и технологического канала реактора.In the absence of a combination of the longitudinal axes of the connecting pipe and the technological channel of the reactor due to the radial and / or angular error of the mating elements, the head of the technological channel will initially come into contact with the conical bore 33 of the spacer ring 31. As a result of the interaction of the head with the conical bore, the spacer ring 31 will shift radially within the existing clearances of the washer ring 31 with the housing 4 of the connecting pipe and the process channel 2. With a radial displacement of the washer ring 31, the lower support ring 22 will turn around on the spherical surface 30 of the support ring 31. With the turn of the lower support ring 22, the packages 10 will turn around at an angle proportional to the radial displacement of the lower support ring 22. In this case, the lower package 10 of the seal assembly will be deployed together with the support ring 31, and all subsequent packets 10 will be deployed at the upper bend 15 of the elastic separation element 12. Due to this, the angular error of the connecting pipe and the process will be compensated the channel of the reactor.

При перемещении вниз (относительно плоскости чертежа) стыковочного патрубка по технологическому каналу 2 последовательно произойдет отгибание внутренних лопастей 20 радиально-упругих элементов 13 W-образной формы пакетов 10. При этом лопасти 20 упруго взаимодействуют с нижним перегибом 17 упругого разделительного элемента 12, а нижний перегиб 16 упругого разделительного кольца 12 упруго воздействует на наружную лопасть 20 радиально-упругого элемента 13 W-образной формы, прижимая ее к поверхности корпуса 4. За счет этого происходит выравнивание усилий прижатия соответственно внутренних и наружных лопастей 20 к уплотняемым поверхностям корпуса 4 и технологического канала 2 реактора, что обеспечивает постоянное усилие герметизации по уплотняемой поверхности технологический канал реактора. В процессе упругого отгибания лопастей 20 происходит деформация уплотнительного радиационно-стойкого материала 14, заключенного между радиально-упругими элементами 13 W-образной формы, что приводит к его выдавливанию по направлению к вышеуказанным уплотняемым поверхностям. Разрушение материала 14 при этом не происходит, поскольку его деформация осуществляется в замкнутом объеме.When moving downward (relative to the drawing plane) the connecting pipe along the technological channel 2, the bending of the inner blades 20 of the radially-elastic elements 13 of the W-shaped shape of the packages 10 will successively occur. The blades 20 will elastically interact with the lower bend 17 of the elastic separation element 12, and the lower bend 16 of the elastic spacer ring 12 elastically acts on the outer blade 20 of the radial-elastic element 13 of a W-shaped shape, pressing it to the surface of the housing 4. Due to this, the alignment of ylium pressing respectively the inner and outer blades 20 against the sealing surface of the body 4 and the channel 2 reactor process, which ensures a constant force on the sealing surface of the sealing process the reactor channel. In the process of elastic bending of the blades 20, deformation of the radiation-resistant material seal 14 is enclosed between the radially-elastic elements 13 of the W-shape, which leads to its extrusion towards the above-mentioned sealing surfaces. The destruction of the material 14 does not occur, since its deformation is carried out in a closed volume.

При несовпадении продольных осей стыковочного патрубка с технологическим каналом реактора характер контактного давления по уплотняемым поверхностям не претерпит изменений за счет релаксации напряжения в эластичном уплотнительном элементе.If the longitudinal axes of the connecting pipe do not coincide with the technological channel of the reactor, the nature of the contact pressure on the surfaces to be sealed will not change due to stress relaxation in the elastic sealing element.

При заполнении корпуса стыковочного патрубка рабочей средой эластичный уплотнительный элемент противодействует давлению высоты столба среды в перегрузочной машине и вытекание среды из стыковочного патрубка не происходит. При поднятии давления в перегрузочной машине произойдет нарушение герметичности, и среда под давлением начнет воздействовать на пакеты 10, которые начнут работать в режиме самоуплотнения. Когда в процессе перегрузки перегружаемая топливная сборка окажется в зоне стыковочного патрубка, происходит повышение температуры рабочей среды в стыковочном патрубке, что приводит к изменению диаметров уплотняемых поверхностей. Это изменение компенсируется гибкими лопастями 20 за счет их упругого взаимодействия с нижними перегибами 16 и 17 упругих разделительных элементов 12.When filling the body of the connecting pipe with a working medium, the elastic sealing element counteracts the pressure of the height of the medium column in the reloading machine and the medium does not leak out of the connecting pipe. When the pressure is increased in the reloading machine, a leak will occur, and the pressure medium will begin to act on the packages 10, which will begin to work in the self-sealing mode. When during reloading the reloaded fuel assembly is in the area of the connecting pipe, the temperature of the working medium in the connecting pipe increases, which leads to a change in the diameters of the sealing surfaces. This change is compensated by the flexible blades 20 due to their elastic interaction with the lower bends 16 and 17 of the elastic separation elements 12.

После снятия давления в стыковочном патрубке и слива рабочей среды из корпуса стыковочного патрубка, пакеты 10 вернутся в исходное положение. Благодаря этому на уплотняемые поверхности действует только исходное начальное уплотняющее давление, которое не препятствует удалению стыковочного патрубка с технологического канала реактора.After relieving pressure in the connecting pipe and draining the working medium from the housing of the connecting pipe, packages 10 will return to their original position. Due to this, only the initial initial sealing pressure acts on the sealing surfaces, which does not interfere with the removal of the connecting pipe from the technological channel of the reactor.

Источники информацииSources of information

1. А.с. СССР №236926, кл. 47 f 22/40, опубл. 1969 г.1. A.S. USSR No. 236926, class 47 f 22/40, publ. 1969

2. А.с. СССР №365506, кл. F 16 J 15/46, опубл. 19732. A.S. USSR No. 365506, class F 16 J 15/46, publ. 1973

3. А.с. СССР №392792, кл. G 21 C 19/10, опубл. 1974 г.3. A.S. USSR No. 392792, class G 21 C 19/10, publ. 1974

4. Акц. з-ка GB №1233548, кл. F 16 J 15/32, опубл. 1971 г.4. Acc. cc GB No. 1233548, class F 16 J 15/32, publ. 1971

5. А.с. СССР №793068, кл. F 16 J 15/46, опубл. 1984 г.5. A.S. USSR No. 793068, class F 16 J 15/46, publ. 1984 year

6. П. РФ №2183036, кл. G 21 C 19/10, опубл. 2002 г.6. P. RF No. 2183036, cl. G 21 C 19/10, publ. 2002 year

Claims

1. The seal assembly of the connecting pipe of the reloading machine of the channel nuclear reactor containing the sealing means located in the connecting pipe between the two support rings, made in the form of a set of W-shaped packages with arched cavities and elastic dividing elements located between the packages, characterized in that the sealing unit additionally equipped with an elastic sealing element resting on the upper support ring, and an elastic element acting through the pressure element on the above removed elastic sealing element, and each elastic separating element is made in the form of a ring having in cross section three arcuate bends, of which the upper one is located with a gap above the top of the W-shaped package, and the two lower ones are located in the arcuate hollows of the W-shaped package and are in contact with its blades at points located no higher than the top of the W-shaped packet.

2. The seal assembly according to claim 1, characterized in that the seal assembly of the docking pipe of the reloading machine of the channel nuclear reactor is placed in a glass fixed in the housing of the docking pipe, and the elastic element is mounted with adjustable movement in the glass.

3. The seal assembly according to claim 1, characterized in that the elastic element is made in the form of a ring of heat-radiation-resistant rubber of medium hardness.

4. The seal assembly according to claim 1, characterized in that the elastic element is made in the form of a block of compression springs, evenly spaced around the perimeter of the elastic sealing element.

5. The seal assembly according to claim 4, characterized in that the compression spring blocks are located in the seats of the pressure ring.

6. The seal assembly according to claim 1, characterized in that the W-shaped packages are formed by radially-elastic metal elements of a W-shaped shape and a radiation-resistant sealing material enclosed between them.

7. The seal assembly according to claim 6, characterized in that either the expanded graphite foil “Graphlex” ^{® is} used as radiation-resistant material, or asbestos-free paronite based on graphitized thermoplastics is used.

8. The seal assembly according to claim 1, characterized in that the radially elastic metal elements of a W-shaped form from the side of their contact with the radiation-resistant sealing material are lubricated with a solid lubricant coating based on molybdenum disulfide.

9. The seal assembly according to claim 1, characterized in that the upper support ring is provided with an annular groove under the apex of the elastic separation element.