RU221012U1 - Шлюз транспортный локализующей системы безопасности аэс с байонетным затвором полотен - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к ядерной энергетике, в частности к оборудованию, устанавливаемому в защитных оболочках ядерного реактора. Шлюз транспортный локализующей системы безопасности АЭС с байонетным затвором полотен содержит цилиндрический корпус, устанавливаемый в защитных оболочках ядерного реактора, во фланцах которого выполнены транспортные проемы. Транспортные проемы снабжены герметизирующим полотном с запорным механизмом, выполненным в виде байонетного затвора. Герметичность шлюза обеспечивается выдвижными резиновыми уплотнениями, геометрическая форма которых характеризуется отношением площади поверхности контакта уплотнения со средой под давлением к площади поверхности контакта уплотнения с фланцевой частью ответной детали уплотняемого соединения, больше единицы. Каждое полотно снабжено роликами, опирающимися на кронштейны корпуса и рамы откатной, имеется привод фиксации рамы откатной в крайних положениях относительно рамы неподвижной. Полезная модель обеспечивает освобождение транспортных проемов. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к ядерной энергетике, в частности к оборудованию, устанавливаемому в защитных оболочках ядерного реактора, обеспечивающему герметичное перекрытие транспортных проемов локализующей системы безопасности работающей атомной электростанции и транспортировку через шлюз транспортных грузов и оборудования с большими габаритными размерами. Шлюз транспортный (Шлюз) является элементом системы герметичного ограждения, входящего в состав локализующей системы безопасности (ЛСБ) атомной электростанции (АЭС). Шлюз встраивается в строительное сооружение герметичного ограждения и входит в состав оборудования транспортного портала реакторного отделения.

Шлюз в период эксплуатации выполняет следующие функции:

сохранение проектной герметичности герметичного ограждения при нормальных условиях эксплуатации и аварийных ситуациях.

защита от внешних воздействий окружающей среды систем и элементов, отказ которых может привести к неприемлемому выбросу радиоактивных веществ.

обеспечение транспортирования через шлюз с сохранением герметичности герметичного ограждения (шлюзование) свежего топлива в чехлах, отработанного топлива в контейнерах, радиоактивных отходов в контейнерах, транспортно-технологического оборудования, устройства и приспособлений для технологического обслуживания и ремонта, ремонтируемого оборудования и его узлов, материалов, запасных частей.

обеспечение противопожарной защиты, а также герметичности герметичного ограждения и межоболочного пространства во время пожара и после прохождения пожара.

Известен шлюз транспортный локализующей системы безопасности атомной электростанции, содержащий цилиндрический корпус, во фланцах которого выполнены транспортные проемы, каждый транспортный проем снабжен герметизирующим полотном с механизмами прижима его к фланцам транспортного проема и уплотнения, расположенного между ними в виде герметизирующей прокладки, напротив каждого герметизирующего полотна установлена откатная рама, перемещающаяся по направляющим с возможностью перемещения герметизирующих полотен при открытии/закрытии транспортных проемов шлюза, во фланцы транспортного проема корпуса шлюза ввинчены шпильки, которые совмещаются с соответствующими отверстиями по краям герметизирующих полотен при закрытии транспортных проемов шлюза (патент RU №2564512 С2, патент RU №140342 U1).

Однако для обеспечения нормальной работоспособности шлюза транспортного и надежной герметизации мест сопряжения, необходима технически сложная для значительных размеров и веса герметизирующих полотен, и точная настройка механизмов перемещения и фиксации положения откатных рам с герметизирующими полотнами, относительно расположения шпилек для обеспечения возможности механизированного навинчивания гаек на точно соосно расположенные шпильки. В случае необходимости транспортирования через шлюз крупногабаритных грузов и Оборудования АЭС с габаритными размерами, превышающими размеры перекрываемых герметизирующими полотнами транспортных проемов, например парогенераторов, необходимо отсоединение обоих фланцев от корпуса, что приводит к нарушению герметичности реакторного отделения. При этом отсоединение фланцев является длительной и затратной операцией. Такая работа по открытию/закрытию транспортных проемов шлюза требует обязательной остановки реактора и, соответственно, остановки работы всей АЭС. При несоосном и/или неточном расположении гаек в механизмах уплотнения на герметизирующих полотнах относительно шпилек на фланцах транспортного проема или при неперпендикулярности шпилек относительно плоскости герметизации, становится сложным и иногда невозможным накручивание гаек на шпильки без их повреждения с обеспечением требуемого плотного герметичного прижатия герметизирующих полотен к фланцам транспортного проема, то есть возможны механические повреждения резьбовых соединений и нарушения требуемой герметизации мест сопряжения. При возможной аварийной ситуации, а именно обесточивании электрических приводов механизмов уплотнения шлюза, герметизация транспортного проема шлюза известной конструкции при помощи ручных дублированных приводов механизмов уплотнения занимает значительное время, порядка нескольких часов на герметизацию транспортного проема с любой из сторон. И это при условии, что съемный фланец находится на своем штатном месте, а не демонтирован. Известна конструкция шлюза транспортного локализующей системы безопасности атомной электростанции согласно патенту RU 180665 U1, с байонетным затвором и приводом для перемещения полотна и запирания байонетного затвора, состоящего из корпуса, выполненного в виде цилиндра, и устанавливаемого в защитных оболочках ядерного реактора для провоза, с сохранением герметичности здания реакторной установки, контейнеров с отработанным ядерным топливом, чехлов со свежим топливом, реактивных отходов в контейнерах, транспортно-технологического оборудования, необходимого для эксплуатации, обслуживания и ремонта оборудования реакторной установки, отличающегося тем, что запорный механизм проема шлюза выполнен в виде байонетного затвора, состоящего из полотна в виде торосферической крышки с зубчатым венцом по внешнему диаметру и байонетного поворотного кольца с зубчатым венцом по внутреннему диаметру, причем герметичность шлюза транспортного обеспечивается с помощью выдвижного двухконтурного резинового уплотнения, расположенного в канавках на торце корпуса шлюза транспортного по всему периметру проема, а в качестве рабочего тела для создания избыточного давления могут быть использованы как жидкость, так и газы. Недостатком данной конструкции является отсутствие проработанных технических решений, обеспечивающих отвод/подвод полотна шлюза транспортного с байонетным зацеплением полотен при освобождении транспортного проема шлюза, что необходимо для обеспечения провоза оборудования в процессе эксплуатации, герметичность шлюза в случае выхода из строя системы подачи жидкости или газа.

Известен шлюз транспортный локализующей системы безопасности атомной электростанции, содержащий цилиндрический корпус, устанавливаемый в защитных оболочках ядерного реактора, во фланцах которого выполнены транспортные проемы, каждый из которых снабжен герметизирующей эллиптической крышкой с запорным механизмом прижима крышки к фланцам транспортного проема корпуса и уплотнения, расположенного между ними, при этом запорный механизм с каждой стороны проема выполнен в виде байонетного затвора, состоящего из выполненного по внешнему диаметру эллиптической крышки зубчатого венца в виде выступов, взаимодействующих с зубчатым венцом в виде впадин по внутреннему диаметру байонетного поворотного кольца, установленного на фланце корпуса, путем осевого перемещения крышки и вхождения выступов крышки во впадины байонетного кольца с последующим замыканием байонетного затвора путем углового смещения байонетного кольца относительно корпуса, отличающийся тем, что каждое байонетное кольцо снабжено центрирующими устройствами, установленными по его окружности, взаимодействующими посредством роликов с фланцем корпуса, и механизмами поворота, каждый из которых содержит привод, установленный и соединяющий между собой корпус и байонетное кольцо, во фланцах крышки и корпуса выполнены охлаждающие каналы с жидкостью с возможностью защиты уплотнения от чрезмерного перегрева, каждая крышка снабжена диаметрально установленными роликами, опирающимися на кронштейны рамы откатной, с обеспечением прямолинейного ее перемещения, на которой дополнительно закреплены механизмы прижима для перемещения крышки вдоль оси шлюза и обжатия уплотнения байонетного затвора, при этом каждый механизм прижима содержит привод, соединяющий между собой крышку и раму откатную (патент RU №2690158 С1).

Однако принцип обеспечения герметичности в описанной конструкции может быть охарактеризован, как нетехнологичный, малоэффективный, а также требующий высокой точности изготовления отдельных структурных элементов, сборки узлов и монтажа изделия в целом. Данные требования обусловлены применением статических уплотнений, установленных в канавках на торце корпуса, и обеспечением герметичности шлюза посредством обжатия данных уплотнений. При этом в описании указано, что «герметизация транспортного проема обеспечивается запорным механизмом с каждой стороны проема шлюза, выполненного в виде байонетного затвора», однако имеются механизмы прижима, которые перемещают крышку вдоль оси корпуса шлюза вплоть до вхождения выступов крышки в соответствующие пазы байонетного кольца, обеспечивая герметизацию транспортного проема путем обжатия уплотнения. Поскольку очевидно, что для обеспечения герметичности необходимо обжатие уплотнений на расчетную величину, то плотность соединения обеспечивается именно механизмами прижима, что ставит под вопрос необходимость байонетного затвора. При этом стоит отметить, что в аварийной ситуации при действии внутреннего давления (например, если аварийная ситуация в реакторном здании произошла во время процесса шлюзования при открытой крышке стороны ГЗ) механизмы прижима должны компенсировать значительную нагрузку, возникающую в результате повышения давления в герметичном объеме здания реактора, действующего по всей внутренней поверхности крышки и одновременно с этим обеспечивать обжатие уплотнений на расчетную величину. Принимая, что силовое воздействие от повышенного давления воспринимают именно элементы байонетного затвора, необходимо учитывать, что данный тип соединения характеризуется наличием зазоров, а значит необходимо гарантировать, чтобы после того, как в результате взаимного перемещения элементов байонетного затвора по причине повышения давления будут выбраны все зазоры, степень обжатия уплотнений соответствовала необходимому уровню герметичности оборудования. Реализация такой конструкции обуславливает необходимость в режиме нормальной эксплуатации обеспечивать избыточное обжатие уплотнений для гарантии герметичности при аварии, что оказывает негативное влияние на срок эксплуатации уплотнений. Кроме того отсутствуют конструктивные решения, обеспечивающие фиксацию рамы с крышкой в крайних положениях, что создает риск повреждения груза при транспортировке, поскольку отсутствуют механизмы препятствующие самопроизвольному перемещению рамы с крышкой.

Задачей заявленной полезной модели является разработка конструкции шлюза транспортного локализующей системы безопасности АЭС с байонетным зацеплением полотен, обеспечивающей освобождение транспортных проемов посредством отвода полотна перпендикулярно оси шлюза в горизонтальном направлении, повышение надежности эксплуатации оборудования и снижение требований к изготовлению отдельных структурных элементов, сборки узлов и монтажа изделия в целом. Техническим результатом заявленной полезной модели является создание шлюза транспортного локализующей системы безопасности АЭС с байонетным зацеплением полотен, обеспечивающей освобождение транспортных проемов посредством отвода полотна перпендикулярно оси шлюза в горизонтальном направлении.

Технический результат достигается за счет применения шлюза транспортного локализующей системы безопасности АЭС с байонетным зацеплением полотен, содержащего цилиндрический корпус, устанавливаемый в защитных оболочках ядерного реактора, во фланцах которого выполнены транспортные проемы, каждый из которых снабжен герметизирующим полотном формы, рассчитанной на действие наружного и внутреннего давления, с запорным механизмом, выполненным в виде байонетного затвора, состоящего из выполненного по внешнему диаметру полотна зубчатого венца в виде выступов, взаимодействующих с зубчатым венцом в виде впадин по внутреннему диаметру байонетного поворотного кольца, установленного на фланце корпуса на роликовых опорах, и обеспечивающим фиксацию полотна в рамках имеющихся зазоров путем осевого перемещения полотна и вхождения выступов полотна во впадины байонетного кольца с последующим замыканием байонетного затвора путем углового смещения байонетного кольца относительно корпуса, с выдвижными резиновыми уплотнениями, геометрическая форма которых характеризуется отношением площади поверхности контакта уплотнения со средой под давлением к площади поверхности контакта уплотнения с фланцевой частью ответной детали уплотняемого соединения, больше единицы, обеспечивающими герметичность посредством подачи жидкости или газа под давлением в зоны под уплотнения с помощью системы подачи газа или жидкости или из герметичного объема в аварийной ситуации, когда давление в контролируемом объеме превышает давление в системе подачи жидкости или газа, каждое полотно которого снабжено для обеспечения прямолинейного ее перемещения при вводе (выводе) зубчатого венца полотна в (из) байонетное кольцо роликами, опирающимися на кронштейны корпуса и рамы откатной, которая вместе с полотном посредством привода перемещается перпендикулярно оси шлюза в горизонтальном направлении по раме неподвижной для освобождения транспортного проема шлюза при провозе груза с фиксацией приводом в крайних положениях. При этом дополнительно могут иметься механизмы фиксации полотна относительно рамы.

Предлагаемая конструкция шлюза транспортного локализующей системы безопасности атомной электростанции иллюстрируется чертежами:

Фиг. 1 - Вид спереди (из ГЗ).

Фиг. 2 - Вид в плане.

Фиг. 3 - Разрез байонетного затвора.

Фиг. 4 - Поперечный профиль уплотнения.

Фиг. 5 - Установка привода поворота байонетного кольца.

Фиг. 6 - Система обратных клапанов.

Фиг. 7 - Опорные и центрирующие ролики полотна.

В конструкцию шлюза транспортного, представленную на фиг.1-7, входят следующие элементы:

1 - Цилиндрический корпус

2 - Внутреннюю защитные оболочки ядерного реактора

3 - Наружная защитные оболочки ядерного реактора

4 - Полотно

5 - Байонетное кольцо

6 - Выдвижные резиновые уплотнения

7 - Каналы для подачи газа или жидкости полости под выдвижными уплотнениями

8 - Обратные клапана

9 - Привод поворота байонетного кольца

10 - Кронштейн на корпусе

11 - Кронштейн байонетного кольца

12 - Рама неподвижная

13 - Рама откатная

14 - Привод перемещения рамы

15 - Привод перемещения полотна

16 - Привод фиксации рамы

17 - Опорные ролики

18 - Центрирующие ролики

19 - Кронштейны в корпусе

Шлюз транспортный локализующей системы безопасности атомной электростанции представляет собой изолированный цилиндрический корпус 1, который устанавливается во внутреннюю 2 и наружную 3 защитные оболочки ядерного реактора и соединяется две зоны АЭС - герметичную зону (ГЗ) и негерметичную (НГЗ). Торцевые проемы корпуса, оснащенные фланцами, закрываются полотнами 4, геометрия которых определяется расчетным путем исходя из требуемых прочностных характеристик и допускаемых габаритных размеров. Возможно использование, как типовых эллиптических, торосферических или плоских полотен, так и полотен комбинированной формы, дополнительно усиленных продольными, поперечными или кольцевыми ребрами. Каждое полотно 4 оснащено зубчатым венцом в виде выступов по внешнему диаметру, а торцевая поверхность, контактирующая с фланцем корпуса, является уплотнительной. В закрытом положении выступы на фланце полотна 4 упираются в зубчатый венец байонетного кольца 5. На торцевой поверхности фланца корпуса 1 выполнены канавки, в которые устанавливаются выдвижные резиновые уплотнения 6. Герметичность соединения обеспечивается выбором зазоров в байонетном соединении посредством выдвижения уплотнений 6 по причине подачи газа или жидкости в полости под уплотнения по каналам 7. При этом площадь поверхности S₁ уплотнения 6, находящаяся в контакте со средой под давлением, должна быть больше площади S₂ уплотнения 6, которая находится в контакте с уплотнительной поверхностью фланца полотна 4. Соблюдение соотношения площадей позволяет обеспечить герметичность шлюза в аварийной ситуации при повышении давления в контролируемом объеме, когда система подачи газа или жидкости выходит из строя, за счет подачи воздуха из полости шлюза для уплотнений НГЗ и из герметичного объема здания реактора для уплотнений ГЗ, что возможно благодаря использованию обратных клапанов 8.

При открытии байонетного затвора происходит снижение давления в полостях под уплотнениями 6 с последующим поворотом байонетного кольца 5 относительно корпуса 1, реализуемым приводами 9, установленными симметрично относительно оси шлюза, до совпадения выступов зубчатого венца полотна 4 со впадинами зубчатого венца байонетного кольца 5.

Привода поворота 9 байонетного кольца 5 соединяют корпус 1 и байонетное кольцо 5 при помощи кронштейнов 10, установленных на корпусе 1, и кронштейнов 11, установленных на байонетном кольце 5. Для открывания транспортного проема с каждой стороны шлюза установлена рама неподвижная 12. В раму неподвижную 12 установлена рама откатная 13. Рама откатная 12 перемещается вдоль рамы неподвижной 12 перпендикулярно оси шлюза в горизонтальном направлении посредством привода перемещения рамы 14. Полотна 4 имеют механическую связь с рамой откатной 13 посредством приводов перемещения полотна 15, которые позволяют вводить зубчатый венец в байонетное кольцо 5 при запирании затвора и выводить при открывании. Привод фиксации рамы 16 необходим для фиксации рамы откатной 13 в крайних положениях относительно рамы неподвижной 12 для исключения самопроизвольного перемещения рамы откатной 13 с полотном 4.

На наружной поверхности полотна 4 имеются опорные ролики 17, передающие нагрузку от веса полотна 4 на раму откатную 13, а на внутренней поверхности полотна 4 имеются центрирующие ролики 18, опирающиеся на кронштейны 19 при вводе в зацеплении зубчатых венцов для обеспечения соосности полотна 4 с корпусом 1. Соосность байонетного кольца 5 с корпусом 1 обеспечивается с помощью регулируемых роликовых опор 20, установленных на корпусе 1 и контактирующих с наружной поверхностью байонетного кольца 5.

Claims (2)

1. Шлюз транспортный локализующей системы безопасности АЭС с байонетным затвором полотен, содержащий цилиндрический корпус, устанавливаемый в защитных оболочках ядерного реактора, во фланцах которого выполнены транспортные проемы, каждый из которых снабжен герметизирующим полотном формы, рассчитанной на действие наружного и внутреннего давления, с запорным механизмом, выполненным в виде байонетного затвора, состоящего из выполненного по внешнему диаметру полотна зубчатого венца в виде выступов, взаимодействующих с зубчатым венцом в виде впадин по внутреннему диаметру байонетного поворотного кольца, установленного на фланце корпуса на роликовых опорах, и обеспечивающим фиксацию полотна в рамках имеющихся зазоров путем осевого перемещения полотна и вхождения выступов полотна во впадины байонетного кольца с последующим замыканием байонетного затвора путем углового смещения байонетного кольца относительно корпуса, механизмом поворота, содержащим привод, соединяющий между собой корпус и байонетное кольцо, рамой откатной, передвигающейся с помощью привода по раме неподвижной перпендикулярно оси шлюза в горизонтальном направлении, отличающийся тем, что герметичность шлюза обеспечивается выдвижными резиновыми уплотнениями, геометрическая форма которых характеризуется отношением площади поверхности контакта уплотнения со средой под давлением к площади поверхности контакта уплотнения с фланцевой частью ответной детали уплотняемого соединения, больше единицы, посредством подачи жидкости или газа под давлением в зоны под уплотнения с помощью системы подачи жидкости или газа или из герметичного объема в аварийной ситуации, когда давление в контролируемом объеме превышает давление в системе подачи жидкости или газа, каждое полотно снабжено роликами, опирающимися на кронштейны корпуса и рамы откатной, имеется привод фиксации рамы откатной в крайних положениях относительно рамы неподвижной.

2. Шлюз транспортный локализующей системы безопасности АЭС с байонетным затвором полотен по п. 1, отличающийся тем, что имеются механизмы фиксации полотна относительно рамы откатной.