RU8153U1 - Соединение трубопроводов теплоносителя коллектора бланкета итэр - Google Patents

Abstract

1. Соединение трубопроводов теплоносителя бланкета ИТЭР, содержащее два патрубка, обжимную муфту из сплава с эффектом памяти формы, отличающееся тем, что оба патрубка установлены встык по торцевым поверхностям, один из патрубков жестко закреплен на коллекторе бланкета посредством фланца, второй патрубок через сильфон соединен с трубопроводом теплоносителя модуля, обжимная муфта надета на первый патрубок, соединенный с коллектором бланкета, а между муфтой и патрубком размещен промежуточный элемент, выполненный из пластического металла, и герметично соединенный, например, сваркой, со вторым патрубком по внешнему диаметру, сопрягаемые поверхности муфты промежуточного элемента и первого патрубка имеют цилиндрические ступени не менее трех, при этом от стыка в сторону коллектора бланкета диаметр каждой последующей ступени превышает диаметр предыдущей ступени, контактирующая поверхность первого патрубка с промежуточным элементом снабжена покрытием, препятствующим диффузионному схватыванию поверхностей, причем вторая цилиндрическая ступень со стороны стыка на первом патрубке имеет поперечную кольцевую канавку, которая через продольное отверстие в стенке первого патрубка соединена с вспомогательной вакуумной системой.2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что на торцевой поверхности второго патрубка в сторону коллектора бланкета выполнен кольцевой выступ, снабженный лепестками цанг, причем внутренний диаметр выступа равен диаметру патрубка, а внешний диаметр соответствует диаметру внутренней поверхности первого патрубка, на которой со стороны фланца имеется выступ, взаимодействующий с лепестками

Description

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к соединениям трубопроводов теплоносителя коллектора и модулей бланкета ИТЭР, а также быть использована в гвдравлических и пневматических системах в энергетическом машиностроении.

Бланкет находится внутри вакуумной камеры, в которой во

время работы с помощью вакуумной системы реактора, поддерживается сверхглубокий вакуум (давление не выше 10 Па). Поэтому ко всему бланкету, в частности к разъемным соединениям теплоносителя, предъявляются очень жесткие требования к герметичности. Для случая, когда количество разъемных соединений составляет величину 1,5-10 , требования к уровню герметичнсти соединений определяется следующим образом: при опрессовке бланкета ИТЭР гелием с давлением 4,0-МПа натекание

гелия через одно соединение в вакуумную камеру, находящуюся

,

Иввестно соединение трубопровода теплоносителя ьюллектора бланкета ИТЭР с трубопроводом модуля (ITER Blanket пчееting- ll-15t.h Ncvernber 1996 , EFET, European Fusion Eni:irieering: and Technology EWIV, Garching, 11 to 15 Ncvember 1996, p. 1-3), содержащее патрубок, герметично закрепленный в стенке коллектора, например, сваркой Е месте выхода патрубка из стенки коллектора, патрубок коллектора сваррюк соединен со вторьш патрубком, который снабжен трубкой подвода иди отвода теплоносителя к модулю, причем, свободный конец второго патрубка закрыт пробкой и размещен в отверстш модуля, соосном патрубку коллектора.

Для осуществления известного соединения оооснс первого патрубка, в модуле выполняется отверстие, в котором размещен патрубок с трубкой подвода или отвода теплоносителя к модулю, а со стороны первой стенки через отверстие в модуле в патрубок вводится многсм|ункциональный механизм, с помощь а которого осуществляют сварку обоих патрубков и контроль герметичности сварного шва, после чего механизм соедкнения удаляется из патрубка, а конец патрубка перекрывается пробкой. В случае модуля необходимо отделить часть патрубка с пробкой от самого патрубка, удалить ее из отверстия в модуле, затем через отверстие в модуле ввести в патрубок механизм резки металла и осуществить отсоединение патрубка коллектора, бланкета от патрубка модудя.

Недостатки данной конструкщ1Щ:э||аключаются в следующем:

1, Извеоткая конструкция соединения являетоя нер ной.

. Необходимость использования сложного дистанционно-управляемого оборудования для проведения операций рееки, сварки и контроля, что удорожает технолопж соединения.

3. Наличие отверстия в первой стенке модуля усложняет конструкцию первой стенки, снижает ее прочность, что уменьшает надежность реактора.

На1-1более блиБК1-1м по своей технической сущности и достигаемом результату к предложенному является соединение труб (а.с. СССР N1590814 Соединение труб ,МКП F15LS1/00, IQSSr.), содер;шщее обжимную муфту из сплава с зфф ектом памяти , две трубы и промежуточный элемент, размещенный между } /фтой и соединяемыми трубами.

Обжимная муфта охватывает концы обоих труб, а промежуточный элемент, выполнен в виде отдельных участков из зерен материала с твердостью, превьппающей твердость материала труб и муфты, причем с нанесенными зернами изолированы один от другого участками, свободными от указанны с зерен.

Недостатки прототипа заключаются в следующем:

1.данное соединение являетоя неразъемным.

2.Jd3BecTHoe соединение не обеспечивает требований к уровнро герметичности, предъявляемых к соединениям в уотаноках с ВЫСОК вакуумом, частности к соединениям теплонооктеля модулей бланкета ИТЭР, так как обладает одной ступаньро

V Т7 7Т о РCi и ТЛ о

V Ii.«/J.W J. JLlJC /l

Прототип в калестве соединения трубопрОЕОдов теплоносителя в коллекторе бланкета ИТЭР.

Техн1Г4еск1Ш результатом данной полезной модели является:

1.Выполнение соединения разъемным, а также возможность дистанционного осуществления монтажнс-демонтажных операций.

2.Обеспечение заданного уровня герметичности.

Ур азанный техн гческий результат достигается за счет того, что Е соединении трубопроводов теплоносителя бланкета ИТЭР содержащем два патрубка, обжимную муфту, из сплава с эффектом формы, оба патрубка установлены встык по торцеЕы л поверхностям, один из патрубков жестко за феплен на коллекторе бланкета пооредством фланца, второй патрубок через сильфон соединен с трубопроводом теплоносителя модуля, обжимная муфта надета на первш патрубок, соединенный с коллектором бланкета, а между муфтой и первым патрубком размещен промежуточный элемент, выполненный из пластркного металла, и герметично соединенный, например, сваркой, со вторы м патрубком по внешнему диаметру, сопрягаемые поверхности муфты промежуточного элемента и первого патрубка тлеют цилиндрические ступени не менее трех, при этом, от стыка в сторону коллектора бланкета диаметр каждой последующей ступени превышает диаметр предыдущей ступени , контактирующя поверхность первого патрубка с промежуточным элементом онабжена покрытием, препятствующим ди1|1фу8Ж нному схватыванию поверхностей, причем вторая цилиндричеовая ступень со стороны сты проходит направляюп трубка, рубкя 1

трубопровода, соединенного с сшшфоном, внешний диаметр направляющей трубки соответствует внутреннему диаметру второго патрубка, при этом концевой участок направляющей трубки и контактирующее с ним лепестки цанг, выполнены о коническими поверхноотями.

Кроме того, на поверхности третьей цилиндрической ступени первого патрубка имеется дополнительная поперечная кольцев.ая канавка, которая через дополнительное продольное этверстие в стенке патрубка подсоединена к системе подвода пробного газа (гелия) при контроле герметичности второй ступени уплотнения соединения.

Вышеураз.аннач совокупность известных и отличительных признаков позволяет создать конструкщ ю разъемного соединения трубопроводов теплоносителя, обеспечивающтс заданный уровень гермет1Г-1ности соединения, а также вовможность дистанционного его обслуживанш. с ка ка первом патрубке имеет поперечную кольцевую канавку, которая через продольное отверстие:В стенке первого патрубка, ооединека о вопомогательной вакуушЕОЙ системой. Кроме того, на торцевой поверхности второго патруб:-. в сторону коллектора бланкета выжшшен кольцевой выступ, снаС женный лепестками цанг, причем., вщ,тренний диамэтр выступа равен диаьютру патрубка, а внешний диаметр соответствует диа1,1етру внутренней поверхности первого патрубка, на которой со стсроны фланца имеется выступ, взаимодействуюпцш с лепестка ли цанг, при этом внутри сильфона через оба патявляюгщяся продолжением

Сущность полевкой модели поясняется рисунками, где на

фкг. 1 изображено продольное сечевшк раБъемного соединения. Погла Г.но рисунка в разъем1|ш соединении трубопровода

теплоносителя имеются два соосных патрубка, кснтачтиру з1Щ1х по торцевым поверхностям, первш патрубок 1 посредством фланца 2 жестко ссединен с коллектором -3 бланке та ИТЭР, а второй патрубок 4, соединен с сшшфоном 5, второй конец которого соединен с трубопроводом 6 теплоносителя модуля. На первый патрубок 1 надета обжимная 7, выполненная из сплава обладающего обратимым (двухсторонним) э;|х|)ектом памяти форь1ы, Hanpia-iep, из сплава Ti-Ni-Nb. Между обжимной }л фтой 7 и первым патрубком 1 расположен промежуточный элемент 8, который изготовлен из пластичного металла , например, Н1желя, и герметично соединен, Hanpmiep, с помощью сварщ-т, с концеВЫ1Л участком второго патрубка 4 со стороны стыка двух патрубков. Сопрягаемые поверхности муфты 7 и патрубка 1, 1жеют ступенчат то цилиндрическую поверхность, не менее трех ступеней, пр1тчем, диаметр каждой ступени от места стыковки патрубков в сторону коллектора бланкета увеличивается. Ступенчатая Ц11линдрическая поверхность первого патрубка шлеет покрытие, например, из нитрида титана или нитрида циркония, препятствующее диффузионному схватыванию контактирующих поверхностей промежуточного элемента 8 и патрубка 1 при высоких температурах и вакууме. На второй ступени Щпяиндрической поверхности первого патрубка 1 от места стыка ш,18ется поперечная кольцевая канавка 9, соединенная через продольное отверстие в стенке патрубка 1 с трубкой 10, которая выведена

1

за пределы оланкета и подсоединена к вспомогательной вакуумной системе, обеспечиваюн й давление перед второй ступенью

уплотнения не более 10 Па и соответственно натекание через

вторую отупень не более 10 для уплотнения диа}у1етром до 1СОШЛ при работе соединения, иош к гелиево1л течеискателк при проведении контроля герметищюсти ступеней уплотнения соединения (на фиг. не показана). Внутри сильфона 5 через оба патрубка 4, 1 проходит направляющая трубка 11, нвлярощаяся продолжением трубопровода 6 теплоносителя модуля, при этом наружный диа.ютр направляющей трубки 11 соответствует внутреннему диаметру второго патрубка 4. На торцевой поверхности второго патрубка 4 в сторону коллектора бланкета выполнен кольцевой выступ IS, снабженный лепеотка чЖ цанг 13. Внутренний диаметр выступа IS равен диаметру второго патрубка 4, а внешний соответствует диаметру внутренней поверхности первого патрубка 1. Со стороны фланца S на первом патрубке 1, на внутренней его поверхности выполнен выступ 14 , вва11модействую1щш с лепестками 13, которые опираются на н.аправляющую трубку 11, при этом конта.ктирую1Щ1е поверхности цанг 13 и направляющей трубки выполнены конршесKliMH.

На поверхности первого патрубка 1 на третьей ступени шлеется дополнительая поперечная юэльцевая проточка 15, соединенная через продольное отверстие в стенке патрубка 1 с трубкой 16 , которая выведена за пределы бланкета и подсоединена к системе подвода пробного газа (гелия) при контроле гермет11чности второй ступени уплотнения соединения (на фиг не показана). итыкоЕка равъемкого соединения сюуществляется следую1щ-1.м образом. Соосно первому патрубку 1 коллектора бланкета трубопровод 6 с скльфоном 5 и вторым патрубком 4 вместе с промежуTD4Hbai элементом 8 и муфтой 7 перемешают в сторону первого патрубка 1. Первый патрубок 1 попадает в пространство между кольцевш1 выступом 12 с лепестками цанг 13 и промежуточньп-vi элементом 8. Направляющяя трубка 11 и выступ 12 второго патрубка 4, снабженный лепестками цанг 13 входит во внутреннрэю полость первого патрубока 1, а промежуточный элемент 8 с надетой на него 7 охватывает первый патрубок 1 по внешне яу диаметру. Совместное перемещение патрубка 4 и направляющей трубк11 11 осуществляют пока не произойдет соприкосновение торцевых поверхностей патрубков 4, 1, лепестки цанг 13 вступают во вва11модействие с выступом 14 на первом патрубке 1, фиксируют положение патрубковj при этом продолжается перемещение направляющей трубки 11 относительно патрубка 4 до тех пор, пока не произойдет не произойдет сг&гкание конической поверхности направляющей трубки 11 и внутренних коническл1х поверхностей лепестков цанг 13, в результате чего происходит запирание цангового замка, сильфон 5 при этом остается в состоянии. С помопшю нагретого газа, например, азота., подводимого через канал в модуле ( на фиг. не показан) непосредственно к обжимной муфте 7, разогревалзт ее до температуры обратного перехода 60 - 70 С, муфта стремится восстановить форму, имеющуюся у нее выше температур обратного перехода и обжимает прс|межуточнш элемент 8 вместе V

Расстыковка соединения осуществляется следующ1а1 образом.

К обжимной ЬГуфте 7 через вышеупомянутые каналы в модуле подается газ-хладоагент (пары, образующ1геся при кипении жидкого азота),который охлаждает ее до температур прямого перехода -20 С - или ниже. Обладая двухстороннтл эффектом памяти формы, муфта 7 разжимается и оовобождает тонкостенный промежуточный элемент 8. С помощью подачи газа под давлением в трубки 11 и 16 и при необходимости во внутрь соединения производится освобождение патру бка 1 от промежуточного элемента 8. Затем отодвигают модужь- от ко.ялектора блалкета, при G первым патрубком 1, при этом промежуточный элемент Э деформируется и образует на выступах ступенчатой щ-шиндрической поверхноотк патрубка 1 две ступени уплотнения. Затем осуществляют контроль герметичности соединения. Контроль герметичности основан на раздельном контроле герметичности первой и второй ступени уплотнения. Для шзнтроля герметичности первой ступени гелий подводится внутрь всего соединения трубопровода, а для контроля второй ступени гелий подводится с помощью трубки 16 к кольцевой канавке 15. Давления, температуры испытаний бъиш. указаны выше. Для уплотнений диаметром соединения до 100мм натекание через ступень уплотнения (первую или ) не должна превышать 10 м Паче. В этом случае, как показывают рассчеты, при подсоединении кольцевой канавк 9 к вспомогательной вакуумной системе и обеспечении давлеш-ш перед второй ступенью не более 10 Па, натекание через все соединение не должно превышать Ю м Паче.

этом направляюпвя трубка 11 выдЕИгается из псд лепестков цанг 13 , которые выходят кз вза1шодействия о выступом 14 первого патрубка 1, сильфон 5 разжимается, после чего второй патрубок 4, с закрепленным на нем промежуточны}, элементом 8 отсоединяется от первого патрубка 1.

Таким образом, предлагаемая модель соединения трубопроводов теплоносителя модулей и коллектора бланкета ИТЭР повволяет создать разъемное дистанщюнно обслуживаемое соединение трубопроводов в трудно доступных местах и обладающее заданным уровнем герметичности. Заявитель --// / Главный инженер НИКИЭт А.А,Гр11ГОрьев

Claims (3)

1. Соединение трубопроводов теплоносителя бланкета ИТЭР, содержащее два патрубка, обжимную муфту из сплава с эффектом памяти формы, отличающееся тем, что оба патрубка установлены встык по торцевым поверхностям, один из патрубков жестко закреплен на коллекторе бланкета посредством фланца, второй патрубок через сильфон соединен с трубопроводом теплоносителя модуля, обжимная муфта надета на первый патрубок, соединенный с коллектором бланкета, а между муфтой и патрубком размещен промежуточный элемент, выполненный из пластического металла, и герметично соединенный, например, сваркой, со вторым патрубком по внешнему диаметру, сопрягаемые поверхности муфты промежуточного элемента и первого патрубка имеют цилиндрические ступени не менее трех, при этом от стыка в сторону коллектора бланкета диаметр каждой последующей ступени превышает диаметр предыдущей ступени, контактирующая поверхность первого патрубка с промежуточным элементом снабжена покрытием, препятствующим диффузионному схватыванию поверхностей, причем вторая цилиндрическая ступень со стороны стыка на первом патрубке имеет поперечную кольцевую канавку, которая через продольное отверстие в стенке первого патрубка соединена с вспомогательной вакуумной системой.

2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что на торцевой поверхности второго патрубка в сторону коллектора бланкета выполнен кольцевой выступ, снабженный лепестками цанг, причем внутренний диаметр выступа равен диаметру патрубка, а внешний диаметр соответствует диаметру внутренней поверхности первого патрубка, на которой со стороны фланца имеется выступ, взаимодействующий с лепестками цанг, при этом внутри сильфона через оба патрубка проходит направляющая трубка, являющаяся продолжением трубопровода, соединенного с сильфоном, внешний диаметр направляющей трубки соответствует внутреннему диаметру второго патрубка, при этом концевой участок направляющей трубки и контактирующие с ним лепестки цанг выполнены с коническими поверхностями.

3. Соединение по пп.1 и 2, отличающееся тем, что на поверхности третьей цилиндрической ступени первого патрубка имеется дополнительная поперечная кольцевая канавка, которая через дополнительное продольное отверстие в стенке патрубка подсоединена к системе подвода пробного газа (гелия) при контроле герметичности второй ступени уплотнения соединения.