RU2673U1 - Уплотнительный узел - Google Patents

Abstract

1. Уплотнительный узел подвески тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащий контактирующее с канавкой нажимной шайбы уплотнительное средство, выполненное в виде чередующихся слоев металла V-образного профиля и наполнителя, отличающийся тем, что снабжен вторым уплотнительным средством, установленным вершиной V-образного профиля навстречу потоку теплоносителя, между контактирующими слоями наполнителя обеих уплотнительных средств установлено тороидальное кольцо, наружный диаметр второго уплотнительного средства больше наружного диаметра первого уплотнительного средства.2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что упругость наполнителя второго уплотнительного средства выше упругости наполнителя первого уплотнительного средства.

Description

уплагнжкпьный УЗЕЛ

Полезнря модель относится к области уплотнителькой техники и может быть использована в тепловыделяющих сборках ядерных реакторов для уплотнения технологических каналов канальныхядерных реакторов.

К уплотнительньш узлам, используемым в тепловыделяющих сборках, предъявляются повышенные требования: обеспечение надежности герметизации технологических каналов ядерных реакторов, исключение операции предваррггельной подготовки уплотняемых поверхностей технологических каналов после каждого извлечения тепловыделяющей сборки.

Кроме того, в ходе операций по уплотнению и разупдотнению канала ядерного реактора уплотнительный узел подвески тепловыдедяющей сборки взаимодействует как с элементами канала реактора, так и с механизмами перегрузочной машины. Поэтоiviy от эксплуатационных качеств уплотнительного узла зависит надежность работы реактора и перегрузочной машины.

Б патенте СШ 3.157.579, кл.176-30 предложена конструкция уплотнительного узла подвески, содержащая гибкую металлическую гильзу, которая при своем продольном перемещении разлшмается в радиальном направлении, обеспечивая таким образом герметичное уплотнение канала реактора. Такая конструкция уплотнительного узла обладает следующими недостатками: требуется высокая точность обработки поверхности канала реактора, сложен процесс изготовления гибкой металлической гильзы, операция по установке топливной сборки в канал реактора требует высокой точности совмещения осей перегружаемого канаМКИ: G 21 С 19/02

лг и стыковочного патрубка перегрузочной мршины.

Известна конструкция уплотнительного узлр подвески ( см. B.C. СССР Г 409604, кл. О 21 С 19/00), содержрщря уплотнительное средство выполненное в вцпе металлического кольцр, контактирующего с нажимной шайбой. Недостаток, данной конструкции состоит в том, что материал прокладки затекает в зазоры сопрягаемых деталей. При раз шлотнении соединения наблюдались повреждения уплотняемых поверхностей.

Е конструкции уплотнительного узла (см. Л.А.Кондаков Уплотнение гщ1равлических систем, Машиностроение, М., 1972г., рис.109,е) уплотнительное средство выполнено в виде набора шевронных мр.№:.ет, контактирующих с конической канавкой нажимной Шайбы. Недостатками этой конструкции являются большие габариты уплотнительного узла, значительнне усилия при установке уплотнительного узла в силу большого трения шевронных манжет об уплотняемую поверхность.

Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является Уплотнительный узел, содержащий контактирующее с канавкой нажимной шайбы уплотнительное средство выполненное в виде чередующихся V- образного профиля слоев металла и напонителя ( см. а.с. СССР F 719349,кл. G- 21 С 19/02). Такое решение позволяет увеличить радиальный зазор междл; наруткным диаметром уплотнительного средства и внз тренним диаметром уплотняемой поверхности, что исключает влияние сил трения в процессе загрузки и выгрузки тепловыделяющей сборки и значительно снизить крутящий момент герметизации. Однако, это решение не обеспечивает требуемой надежности. Это рбЬясняеФ- ся двумя факторами:

- -при перемещении уплот.нительного средств Б каырле ррботгющего реркторр, поток теплоносителя реактора возпействует HP открытый профиль уплотнительного сре ттства и смещает его в радиальном направлении, если направление этого смещения совпадает с направлением несоосности между перегрузочной машиной и каналом реактора, то наблюдается повреждение уплотнительного средства;

-при сжатии уплотнительного средства усилие передается от верхних слоев к нижним, при этом верхний слои деформируются на большую величину, чем нижние слои. При работе реактора поток теплоносителя воздействует на нижние слои и дополнительно их сжимает, что приводит к уменьшению общей высоты уплотнительного узла. При изменении давления или температуры в канале реактора тепловыделяющая сборка получает возможность перемещения внутри канала реактора на величину уменьшения высоты уплотнительного узла, поэтому требуется периодическое завинчивание до упора винта механизма герметизации, что вызывает большое неудобство.

Задачей, решаемой предлагаемым техническим решением, является создание такой конструкции уплотнительного узла, которая обеспечила бы длительь гю и надежную герметизацию технологического канала ядерного реактора.

Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что уплотнительный узел подвески тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащий контактирующее с канавкой нажимной шайбы уплотнительное средство выполненное в вцпе чередующихся V- образного профиля слоев металла и наполнителя, уплотнительный узел снабжен вторым уплотнительным средством, установленным

-Гвершиной V- образного профиля навстречу потоку теплоносителя, между контактирующими слоями наполнителя обеих уплотнительных средств установлено торои;пальное кольцо, наружный диаметр второго уплотнительного средства больше наружного диаметра первого уплотнительного средства. При этом, упругость наполнителя второго уплотнительного средства выше упругости напонителя первого уплотнительного средства. Такое конструктивное выполнение уплотнительного узла позволит защитить первое уплотнительное средство вторым уплотнительным средством от случайного его повреждения при перемещении по тракту технологичгеского канала реактора, а также сохранить неизменной высоту уплотнительных средств и тем самым исключить необходимость периодического завинчивания винта механизма герметизации.

Предлагаемый уплотнительный узел поясняется графическими материалами. На фиг.1 показана конструкция подвески тепловыделяющей сборки с уплотнительным узлом, размещенные в канале ядерного реактора. На фиг.2- уплотнительный узел до сжатия. На фиг. 3 - уплотнительный узел после выполнения операции герметизации. Уплотнительный узел I (фиг.1,2) содержит первое уплотнительное средство 2, второе уплотнительное средство 3, тороищальное кольцо 4 установленное между уплотнительными средствами 2 и 3. Первое уплотнительное средство 2 выполнено в виде чередующихся V- образного профиля слоев металла 5 и наполнителя 6. Уплотнительное средство 3 выполнено конструктивно аналогичным уплотнительному средству 2 и содержит слои металла 7 и наполнителя 8. Б качестве наполнителя 6 уплотнительного средства 2 используется паронит, а в качесиве наполнителя 8 уплотнительного средства 3 используют расжиренный графит, механические херактерис-«ТИКИ которого улучшаются при повышении температуры рабочей среды. Наружный диаметр уплотнительного средства 3 больше наружного диаметра уплотнительного средства 2.Уплотнительное средство 3 перекрывает уплотнительное средство 2. Уплотнительные средства контактируют между собой наполнителями б и 8. Такое взаимное расположение плотнительных средств 2 и 3 обеспечивает сохранность первого уплотнительного средства 2 в процессе установки тепловыделяющей сборки в канал 9 реактора.HP фиг. I изображена конструкция подвески 10 тепловыделяющей сборки с уплотнительным узлом I, размещенные в канале 9 ядерного реактора. Подвеска 10 тепловыделяющей сборки содержит центральный стержень II с опорным утолщением 12 внизу. На центральном стержне II установлен запирающий механизм, состоящий из нажимной шайбы 13, на нижнем торце шсоторой выполнена кольцевая канавка 14 и корпуса 15 шариково замка, в резьбовое отверстие которого ввинчен винт 16 с шлицевой зубчатой головкой IV под ключ 18 привода герметизации 19 перегрузочной машины. На центральном стержне II навинчен грибок 20 под захват 21 перегрузочной машины. На винте 16 имеются копирные поверхности взаимодействзпощие с шариками 22, которые размещены в корпусе 15 шарикого замка и выталкиваются в радиальные канавки 23, выполненные в канале 9 реактора.

Уплотнительный узел I подвески /f тепло выделяющей сборки ядерного реактора работает следующим образом. Уплотнительный узел I устанавливают между опорным утолщением 12 центрального стержня И подвески 10 и топливной сборки и нажимной шайбой 13 запирающего механизма. Устанавливают вершиной /-образного

б профиля уплотнительного средства 3 навстречу потоку теплоносителя . Захватом 21 перегрузочной машины, сцепленным с грибком 20 топливную сборку опускают в канал 9 реактора до тех пор, пока корпус 15 шарикового замка не войрет в контакт с опорной поверхностью канала 9 реактора. При этом, корпус 15 шарикового замка блокируется в канале 9 реактора. Запирают подвеску 10 для этого ключом 18 привода герметизации 19 перегрузочной машины, сцепленным с шлицевой зубчатой головкой 17 вращают винт 16, при этом, винт 16 ввинчивается в корпус 15 воздействует на шарики 22 и выталкивает их из корпуса 15 в радиальные канавки 23. При дальнейием вращении шлицевой зубчатой головки 17, винт 16 воздействует на нажимную 13, которая своей кольцевой канавкой 14 начинает деформировать первое уплотнительное средство 2 уплотнительного узла I. В процессе деформации уплотнительного средства 2 происходит раскрытие профиля слоя металла 5, который своими лопастями выдавливает слои наполнителя 6 радиально наружу и внутрь. При этом происходит перекрытие радиальных зазоров. Деформация слоев металла 5 и наполнителя 6 уплотнительного средства 2 происходит неравномерно. Слой, примыкаемый к кольцевой канавке 14 деформируется наибольшим образом и по направлению сверху вниз степень деформации слоев уплотнительного средства 2 будет уменьшаться, В свою очередь, теплоноситель воздействует на второе уплотнительное средство 3. Давление теплоносителя через профилированный слой металла 7 передается слою наполнителя 8, который в силу своей высокой упругости, мало подвергается сжатию механизмом герметизации. Угол при вершине Vобразного профиля слоя металла 7 уменьшается, а его высота увеличивается. При этом происходит одновременно выдавливание наполнителя 8 радиально наружу и , который перекрывает

радиальные зазоры между уплотнительным средством 3 и уплотняемыми поверхностями и передает усилия следующим слоям металла 7 и наполнителя 8 и затем нижним несдеформированным слоям уплотнительного средства 2. Уплотнительное средство 3 перекрывает уплотнительное средство 2 и оно не может быть сдвинуто в радиальном направлении. Кроме того, восходящий поток теплоносителя (усилие 1000 кгс) напора реактора не может осуществить преждевременное раскрытие V- образного профиля уплотнительного средства 2. При сжатии уплотнительного средства 3 торридальное кольцо 4 препятствует прогибанию слоев металл 7 и наполнителя 8. Поэтому, насколько увеличится высота уплотнительного средства 3 при сужении его V- образного профиля, настолько дополнительно уменьшится высота уплотнительного средства 2 при раскрытии его /- образного профиля. Общая высота уплотнительного- узла I, при этом, останется без изменения. Высокая упругость наполнителя 8 уплотнительного средства 3 приводит к тому, что деформация этого средства и дополнительная деформация слоев уплотнительного средства 2 лежит в пределах упругой деформации, т.е. уплотнительный узел I требуемым образом реагирует на изменение температуры и давления теплоносителя реактора.

Предлагаемое техническое решение позволит обеспечить надежность герметизации технологических каналов ядерных реакторов.

j.ficse - К7

Claims (2)

1. Уплотнительный узел подвески тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащий контактирующее с канавкой нажимной шайбы уплотнительное средство, выполненное в виде чередующихся слоев металла V-образного профиля и наполнителя, отличающийся тем, что снабжен вторым уплотнительным средством, установленным вершиной V-образного профиля навстречу потоку теплоносителя, между контактирующими слоями наполнителя обеих уплотнительных средств установлено тороидальное кольцо, наружный диаметр второго уплотнительного средства больше наружного диаметра первого уплотнительного средства.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что упругость наполнителя второго уплотнительного средства выше упругости наполнителя первого уплотнительного средства.