SU719349A1 - Уплотнительный узел - Google Patents

Abstract

1. УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ,'например, подвески тепловыдел ющей.сборки  дерного реактора, содержащей подпружиненное уплотнительное средство, контактирующее с конической канавкой нажимной шайбы, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  эксплуатационных качеств уплотнительного узла, уплотнительное средство выполнено в виде чередующихс  слоев металлического у-об- разного профил  и наполнител , a диаметр вершины металлического V-образ- ного профил , вход щего в углубление конической канавки нажимной шайбы, выполнен на 0-1 мм меньше диаметра углублени .2. Уплотнительный узел по п.1, отличающи и. с   тем, что наружные лопасти металлического V-образного профил  в 1-2 раза длиннее внутренних.'.(Л

Description

;о

00 41

Изобретение относитс  к уплотнительной технике и можег быть исполь §6в йб в подвесках тепловыдел ющих сборок  дерных реакторов дл  уплот Ненйй технологическшс каналов каналь ных  дерных реакторов. Однойиз проблем в  дерной энерге тике  вл етс  создание такой конструкций уплотнительного узла подвес ки, котора  обеспечивала бы надежную йнЬгбкратную герметизацию .Технрлоги ческих каналов  дерных реакторов и исключала бы операцию по предварительной подготовке уплотнительных по в ёр ностёй тёхнОлБгйческтес каТУалов после каждого извлечени  тепловьщел ю щей сборки. ; Поскольку уплотнительньй узел подвески в ходе операций по уплот не нню и ра3уплЬтнёнйю канала  дерного реактора вза имодействует как с элементами каналареакгьра:, так и с механизмами перегрузочной маши1Ш; д гб:э бйу от его зкеплуа тационных качеств зависит надежна  работа реактора и перегрузочной машины, конструкци  которой в значительной степени определ етс  конструкцией механизмов, примен емых дл  уплотнени  (разуплотнени ) каналЬв  дерньк реакторов. С этой точки зрени  конструкци  унлбтнительйого узла подвески должна Удовлетвор ть следующим требовани м: ..-r. она должна Шёт1ГйёВ ольШ быть Простой, обеспечивать надежное уплотнение, иметь небольшую величину поджатй , создавать небольШую величину нагрузки в элементах за пира(нцёго механизма и обеспечивать его надежную работу. Йзв естна к6 1СтрукциЖу1шсГтнйтёльного уЗла подвески, содержаща  гибкую металлическую гильзу, котора  пр своем продольном перемещении разжима етс  коническими выступами врадйальном направлении, обеспечива  таким образом герметичное уплотнение канала реактора. Механизм, осуществл ющи уплотнение и рёГзуплотление Канала реактора,содержит корпус дл  контакта с перегружйейьйкаЯаЛбй й° двй соо ных устройства, перемещающихс  независимо друг от друга вдоль их общей продольной оси двум  шариковыми приводными устройствами 0.1.. - Такй  конструкци  Уплр;гнительного узла обладает следующими недостаткаЙИГ ;:-. . ,

719349 требуетс  высока  точность обработки поверхности канала реактора ,- возможны надиры на поверхности канала, вызванные перемещением гильзы по каналу, которые исключают возможность полной герметизации без протечек; сложность изготовлени  гибкой метактической гильзы; операци  по установке топливной сборки в реактора требует высокой точности совмещени  осей перегружаемого канала и стыковочного патрубка перегрузочной машины; механизм, осуществл ющий уплотнение и разуплотнение канала реактора  вл етс  сложным, сборка и обслуживание такой конструкции затруднена. Частично вьш1еперечисленные недостатки устранены в устройстве, содержащем центральный стержень с опор- ным утолщейием, имеющим конические опорные пьверхности, Уплотнитёльное средство и- запирающий механизм с нажимной шайбой, при этом уплотнительное средство выполнено в виде металлического кольца, установленного на верхнюю коническую поверхность опорного утолщени  и контактирующего с нажимной шайбой 2 . Эксплуатаци  такого устройства показала, что оно обладает следующими недостатками. При работе под давлен йем материал прокладки затекает в зазОры сопр гаемых деталей, поэтому тр1удно избежать повреждени  уплотн ющей поверхности при разборке соединени , котора , как правило, осуществл етсй t помощью специальных подрывных приспособлений. Под воздействием высоких температур , радиации и коррозионного воздействи  теплоносител  материал прокладки становитс  хрупким, т.е. возможна поломка прокладки, а при по влении утечек имеет место ножева  коррози , в результате возможно падение кусочков прокла дки в контур теплоносител , что неизбежно вызьшает остановку АЭС на длительный срок. Поскольку герметизаци  канала реактора обеспечиваетс  при сжатии про- кладки до состо ни  текучести, то это вызывает большие напр лсени  в элементах запирающего механизма и требует увеличени  их габаритов, что однако ограничиваетс  .шагом решетки реактора. Затекание материала прокладки в зазор, образованный опорным утолщением подвески и каналом реактора, требует уменьшени  его размеров, т.е повышени  класса точности сопр жени  подвеска-канал, что вызывает необходимость в более точном совмещении осей канала реактора и подвески топливной сборки наход щейс  в перегрузочной машине, кроме того,затекание увеличивает силу постановки тепловьщ л ющей сборки из реактора. .i Указанные недостатки устранены в уплотнительном узле, содержащем подпружиненнЪе уплотнителбное средство , контактирующее с конической канавкой нажимной шайбы, при этом уплотнительное средство выполнено в виде набора шевронных манжет, изго товл емых из армированной тканью резины З 1, Однако такой узел имеет большие габариты, что обусловлено самой конс рукцией шевронной , Уплртнительный узел обладает малой стойкостью в результате совмест . ного на него воздействи  высокой температуры, радиационного излучени  и теплоносител  реактора, что обусловлено материалом,.из которого изготавливаютс  шевронные манжеты. Недостаточна  надежность уплотнени  обусловлена наличием царапин на манжете, образующихс  при продоль . ном перемещении уплотнительного узла в канале реактора, количество царапин и их размеры увеличиваютс  при н рав.номерном прижатии шевронных манжет к одной из стенок канала р.еактора,. а эта неравномерносЛ-ь всегда имеет мес то в реальных усхфви х, поскольку практически невоз.можно осуществить полное совмещение продольной оси кан ла реактора и подвески тепловыдеЛйющёй сборки, наход щейс  в перегрузочной машине. Больша  величина усили  установки тепловьщел ющей сборки в канал реактора обусловлена силой трени  шезрон ных манжет о поверхность канала реак тора. Целью изобретени   вл етс  улучше ние эксплуатационных качеств уплотни тельного узла. / Дл  этого в .устройстве, содержаще подпружиненное уплотнительное средство ,контактирующее с конической канавкой нажимной шайбы, уплотнительное срб;дство выполнено в виде чередующихс  слоев металлического V-образного профил  и наполнител , а Диаметр вершину металлического Y-образного профил j вход щего.в углубление конической канавки нажимной шайбы, выполнен на 0-1 мм меньше диаметра углублени . .Кроме того, дл  компенсации увеличенных радиальных зазоров между каналом реактора и опорньтм утолщением подвески, наружные лопасти металлического V -образного профил  в 1-2 раза длинее внутренних. На фиг.1 показана подвеска тепловьщел ющей сборки, загруженной в канал  дерного реактора, в исходном положении до начала герметизацииj на фиг.2 - узел 1 на. фиг.1 (уплотнительный узел до сжати ); на фиг.З то же, после вьшолнени  операции герметизации; на фиг.А - вариант упругого раз.резного кольца. Подвеска тепловьщел ющей сборки в своей верхней части имеет центральный стержень 1 с опорным утолщением 2 и уплотнительное средство 3, сопр гаемое с верхней конической опорной поверхностью опорного утолщени  2 через.упругое разрезное кольцо 4. Ниже на подвеске установлены тепловьщел ющие элементы, которые Не показаны на чертеже. На чентральном стержне установлен запирающий механизм, состо5пций из нажимной шайбы 5, на нижнем торце которой выполнена коническа  канавка, иг. корпуса шарового замка 6, в резьбо|Вое отверстие которого ввинчен, винт с зубчатой головкой 7 под клю 8 привода герметизации перегрузочной машины. На стержень подвески навин-т чен грибок 9 под захват перегрузочной машины 10. Нажимна  шайба 5, несуща  запирающий механизм, установлена на упругом элементе 11, который рекомендуетс  дл  перёгрузочнь Х малтн с повышенной скоростью загрузки тепловьщел ющей . сборки в каналы  дерного реактора (более 1,5 м/мин). Коническа  канавка нажимной шайбы 5 с вершиной 12 (см.фиг.2) охватывает вершину уплотнительного средства 3 несколько меньшегодиаметра на величину 2 и - 0-1 мм. Наружна  цилиндрическа  поверхность уплотнительного средства 3, бобранного из V-образных металлических колец 13 и наполнител  14, выполнена Меньше уплотн емогодиаметра гнёзда канала на 1-2 мм. Металл ические V-образные кольца 13 защищают каждь Ш йй 1с:6Г& МЙер иала; наполнител  14 от вытеснени  в радиальный за зор, образуемый цилиндрическими уп датн ёмыми поверхност ми, и Явл ютс  каркасом уплотнительнрго средства ;ЭтаосоВе( :;ств а позвблшга значительно увеличить радиальный зазор и исключить вли  да1ГШЙ rpei№f:rnjro4eicce загрузки и Выгрузки тепловыдел ющих сборок. Компенсаци  радиального зазора тгри уплотнении обеспечиваетс  расхр ытнем наружной лопасти прокладки и установкой уплотнительного средства ЗгнасКйлйз щую опору,образуемую упругим разрезнБм кольцом 4 и Sejoxней конической опорной поверхностью .. опорного утолщени  2тепловыдел ющей сборки. При испрльзовании уплртнительног средства 3 с ра зиероМ. Ь б.олее 4 мм упругое разрезное кольцо 4 изготавли ваетс  с радиальными про15ез ми 15 и 16(см.фиг.4), Которые дел т кольц на сегменты, соедин емые между собой утеругими Мостиками, причем глубина прорезей выполн етс  несколько боль ше ШЯгбШны ширины сеченй  колЬца. Иех 0йн5е положение за пирающего Механйзма в канале реактора 17 Тсм.фиг.1) соответствует положению тепловыдел ющей сборки:, установленной в,гнездо канала на торцовуюопо ную поверхность 18 до начала вращ ни  винта 7, запирающего корпус зам ка р адйалънь вы есне йёмша 1 в радиусную канавку 20 канала реактора , при этрм нижн   коническа  Опорна  поверхность опорногр утрлще ни  2 находитс  в радрмкнутрм состо НИИ с конической опорной пОВёрхност , канала 21. На фиг.2 показано промежуточное положение уплртнительнрго узла соединени  в процессе герметизации, когда винт 7, сделав несколько рбрротрв, закрывает шарикрвьй замрк и плавно досылает опорное утолщение 2 до крнтакта с конической рпррной повёрхирстью каналаГ 21. На фиг.3 прказанр крническре по лрженйе уплртнительного узла кргда дальнейшим вращением винта 7 на96 . жимна  шайба 5 сжимает уплотнительное средство 3 и завершает процесс герметизации канала с подвес-кой тепловыдел ющей сборки. Установка подвескИ тепловыдел ющей сборки в гнездоканала 17 (см. фиг.1) до торцовой опорной поверхнрсти 18 осуществл етс  с посто нным диаметральным зазором f пор дка 1 мм, которьй сохран етс  до полного закрыти  шарового замка и смыкани  рпорного утолщени  2 поверх-ностью 21. Теплоноситель  дерного реактора и рабоча  среда в прочном корпусе перегрузочной машины все это врем; соедин ютс  между собой как сообщающиес  сосуды, что обеспечивает выравнивание рабочих давлений гидравлических систем перегрузочной машины и реактора. Тогда как у прототипа в силу прижати  шевронных манжет к стенке канала реактора из-за разности гидравлических давлений может возникнуть поршневой эффект с избыточной силой дожати  тепловыдел ющей сборки в канал реактора или с избыточной силой, выталкивающей ее из канала до . 1000 кгс. В первом случае может произойти разрушение теплрвьщёл ющей сборки при ее. утыкании в тракте канала  дерного реактора, а во второмслучае напр жени  в механической системе перемещени  захвата перегрузочной машины Превышают допустимые, что усложн ет работу контрольных сист-ем перегрузочной машины и требует увеличени , жесткрсти толкающих цепей, что недопустимо из-за увеличени  их инерционных масс. . . Дальнейшее вращение 7 сжимает уплотн ющее средство 3 нажимнрй шайбрй 5. Процесс сжати , протекающий под воздействием осевой силы передаваемой нажимной шайбой, происходит следующим образом. . Раскрываютс  наружные лрпасти нижних, а затем последовательно снизу вверх и другие удлиненные наружные лопасти у.плотнительного средства 3 (см.фиг.2). Упругое разрезное кольцо (упругий элемент) 11 перемещаетс  радиально и вниз по верхн ей конической опорной поверхности опорного утолщени  2 (см.фиг.3). Раскрываетс  угол до контакта с уплотн емыми поверхност ми, при этом вершина 12 профил  нажимной шай-т бы и верхних слоев уплотнительного средства 3 совмещаютс  между собой 5 на величину & , при этом происходит раскрытие наружных и внутренних лопастей до полного, перекрыти  ра- ,. диальных зазоров.

Внешние лопасти V -образных ме- О таллических колец, раскрьгеа сь, разворачивают также и слои наполнител  из более эластичного материала, который , опережа  кромки металлических лопастей, легко вдавливаетс  в 15 микронеровности уплотн емых цилиндрических поверхностей, обеспечива  таким образом герметизацию уплотн емого соединени /

Дл  прокладки с наполнителем из 20 прессованного асбеста требуетс  удельна  сила сжати  пор дка 100 кгс/см, т.е. напр жение сжати  в наполнителе.... в три раза меньше требуемого уплотн го: щего давлени  дл  плоских прокладок 25 из прессованного асбеста. Это объ сн етс  двум  факторами существующего процесса сжати  уппотнительного ; средства 3, а именно выступанием материала .наполнител  в процессе меха-.30 нического разворота металлических лопастей V-образных колец, усиливающим действием упругого разрезного кольца , которое в контакте с конусом опорного утолщени  подвески образует ме- jj ханизм-усилитель.

При разуплотнении канала реактора нажимна  шайба 5 поднимаетс  вверх упругим элементом 11-, а упругое разрезное кольцо 4, перемеща сь по верх-4о ней конической опорной поверхности опорного утолщени  2,перемещает вверх уплотнительное средство 3, при этом наружные лопасти профил  отход т

от стенок канала реактора и таким образом образуетс  зазор, который поз ол ет свободно удалить подвеску топливной сборки из канала реактора .

Изобретение разработано применительно к изд.№ 488 и в насто щее вр.ем  находитс  в стадии опытной проверки на Ленинградской АЭС.

Технико-экономические преимущества предложенного устройства посравнению с прототипом заключаютс  в . г уменьшении габаритов уплотнительного узла, в увеличении его температурной и радиационной стойкости, |В увеличении надежности уплотнени  и в уменьшении усили  установки (извлечени ) тепловыдел ющей сборки в канал  дерного реактора.

По сравнению с аналогичным устройством t2 j преимущества предложенного устройства заключаютс  в обеспечении многократной надежности герметизации технологических каналов  дерного реактора без предварительной подготовки уплотн емой поверхности : канала реактора, в облегчении условий постановки подвески тепловыдел ющей сборки S канал реактора, в улучшении условий работы механизма герметизации перегрузочной машины за 1счет уменьшени  крут щего момента на ключе гайковерта перегрузочной машины , что в конечном итоге приводит к упрощению, его конструкции. Кроме того, это устройство позвол ет уплотн ть деформированные каналы реактора..

Предложенное устройство может заменить подвеску телловьздел ющей сборки,.наход щуюс  в насто щее врем  в эксплуатации на Ленинградской АЭС.

/

/

Claims (2)

1. УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ, например, подвески тепловыделяющей. сборки ядерного реактора, содержащей подпружиненное уплотнительное средство, контактирующее с конической канавкой нажимной шайбы, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств уплотнительного узла, уплотнительное средство выполнено в виде чередующихся слоёв металлического V-образного профиля и наполнителя, а диаметр вершины металлического У-образного профиля, входящего в углубление конической канавки нажимной шайбы, выполнен на 0-1 мм меньше диаметра углубления.

2. Уплотнительный узел по п.1, отличающи й. с я тем, что наружные лопасти металлического V-образного профиля в 1-2 раза длиннее внутренних.' >· конf 719349