ДВУХСЕДЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ПРЕИМУЩЕСТВЕННО КОНТЕЙНЕРА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И/ИЛИ ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА Российский патент 1997 года по МПК F16K1/44 

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к конструкции двухседельного клапана для жидких и газообразных сред различных параметров, и применяется в контейнере для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) для заполнения контейнера жидкостью или инертным газом и периодического контроля состояния внутренней среды контейнера.

Известен клапан, установленный на контейнере для транспортировки дефектных тепловыделяющих сборок (см. Патент РФ N 2009554, кл. G 21 F 5/00, 1994). Корпус контейнера имеет разъем, в транспортном положении закрытый заглушкой, с которым перед открыванием клапана соединяется присоединительное устройство, взаимодействующее с клапаном. Клапан содержит корпус с запорным устройством, герметично перекрывающим проходное отверстие. Запорное устройство установлено на штоке, образующем резьбовое соединение с корпусом и имеющем хвостовик, образующий поступательную пару с приводом перемещения штока, смонтированным на присоединительном устройстве. Через клапан посредством присоединительного устройства осуществляют заполнение контейнера водой и слив воды в дренажную систему. По окончании слива воды клапан закрывают. Присоединительное устройство снимают и разъем закрывают заглушкой.

Недостатком известного клапана является то, что при аварийном нагружении контейнера через корпус и шток возможна передача удара на запорное устройство клапана и нарушение герметичности соединения. Кроме того, при необходимости ремонта и замены клапана открывается внутренняя загазованная полость контейнера, что снижает радиационную безопасность.

Известны регулирующие двухседельные клапаны, используемые на АЭС (см. Арматура энергетическая для АЭС и ТЭС. Отраслевой каталог. 20-91-06, ЦНИИТЭИТЯЖМАШ. М. 1991, с. 172-173).

Известен предохранительный двухседельный клапан, в корпусе которого размещен запорный орган в виде двух тарелей, соединенных между собой посредством штока и взаимодействующих с соответствующими седлами (см. Авт. св. N 682715, кл. F 16 K 17/12, 1/44, 1979).

Известен двухседельный клапан, содержащий седла, взаимодействующие со стержневым профилированным плунжером, перемещающимся в корпусе клапана (см. Авт. св. N 953332, кл. F 16 K 27/02, 1982).

Недостатком известных двухседельных клапанов является то, что их запорные элементы, перемещаясь в одну сторону, не обеспечивают дублирование, необходимое для повышения надежности конструкции, т.е. потеря герметичности одного запорного элемента неизбежно влечет потерю герметичности и другого. Кроме того, надежно герметично запереть одновременно два седла в подобных конструкциях, как правило, не удается, а введение дополнительных поджимных устройств усложняет конструкцию клапана. Отмеченное не позволяет использовать известные двухседельные клапаны для контейнеров с ОЯТ, поскольку при возникновении аварийной внешней ударной нагрузки в процессе транспортировки контейнера возможна передача ее на запорный элемент клапана и нарушение герметичности последнего.

Наиболее близким по совокупности признаков с изобретением является двухседельный клапан, который и выбран в качестве ближайшего аналога - прототипа (см. Авт. св. N 426096, кл. F 16 K 1/44, 1974). Известный клапан применяется в качестве запорного органа и содержит корпус, во внутренней полости которого выполнены два соосных седла. В проходных отверстиях седел установлен шток, жестко соединенный с двумя тарелями, взаимодействующими с соответствующими седлами. Свободный конец штока выполнен с резьбовым хвостовиком, посредством которого шток соединяется с приводом перемещения.

Однако известный клапан также как и вышеуказанные двухседельные клапаны имеет недостаточную надежность герметизации из-за движения обеих запирающих тарелей в одну сторону, т.е. не обеспечивает дублирование запорных элементов. Кроме того, в известном устройстве не предусмотрена возможность перекрытия рабочей среды в случае ремонта или замены запорных элементов. Указанные недостатки неприемлемы для контейнеров с ОЯТ.

Задачей изобретения является повышение надежности герметизации и обеспечение радиационной безопасности при эксплуатации клапана.

Указанная задача решается благодаря тому, что в известном двухседельном клапане, содержащем корпус с двумя седлами, две тарели, соединенные между собой штоком, при этом на одной из тарелей выполнен хвостовик для соединения с приводным элементом, согласно изобретению тарели обращены уплотнительные поверхности друг к другу, а соединяющий их шток выполнен из двух частей, связанных резьбовым соединением. Тарель с хвостовиком установлена с возможностью вращательного перемещения совместно с приводным элементом и осевого перемещения относительно седла и приводного элемента. Другая тарель зафиксирована от проворота, причем осевые перемещения тарелей при открывании клапана ограничены.

В корпусе двухседельного клапана может быть размещено запорное устройство, взаимодействующее в открытом положении клапана с тарелью, зафиксированной от проворота. Благодаря этому при открывании-закрывании клапана автоматически происходит открывание-закрывание канала, сообщающего внутреннюю полость контейнера для ОЯТ с внешней средой.

На фиг. 1 схематично показан двухседельный клапан в закрытом положении, продольный разрез; на фиг. 2 двухседельный клапан в открытом положении с установленным присоединительным устройством, продольный разрез.

В варианте исполнения изобретения двухседельный клапан установлен в верхней части корпуса 1 контейнера для ОЯТ и перекрывает канал, сообщающий внутреннюю полость контейнера с внешней средой. Клапан содержит корпус 2, в котором установлен стакан 3 с проходным отверстием с седлами 4 и 5, взаимодействующими соответственно со встречно-направленными тарелями 6 и 7. Тарели установлены на штоке 8. В варианте исполнения изобретения шток с тарелями конструктивно представляет собой единую конструкцию, состоящую из двух частей 9, 10, образующих винтовую пару, у которой гайка (часть штока 9 с тарелью 6) посредством шпонки 11 образует поступательную пару со стаканом 3 корпуса клапана. В результате упомянутые части штока 8 и корпус клапана образуют винтовую передачу.

На свободном конце штока выполнен призматический хвостовик для присоединения привода перемещения штока 12, смонтированного на присоединительном устройстве 13. Хвостовик штока 8 образует поступательную пару с имеющим призматическое отверстие соответствующим элементом привода перемещения штока 12, неподвижным в продольном направлении. Для исключения самопроизвольного открывания клапана на хвостовик штока устанавливается имеющее призматическое отверстие устройство стопорения 14, фиксирующее шток в закрытом положении клапана. Корпус клапана имеет крышку 15.

Для обеспечения радиационной безопасности при ремонте или замене опорных элементов клапана в корпусе 2 соосно штоку 8 установлено запорное устройство 16. В варианте исполнения изобретения запорное устройство выполнено в виде подпружиненного клапана 17 с упором 18 для пружины 19. Тарель 6 снабжена толкателем 20, взаимодействующим с клапаном 17 в открытом положении двухседельного клапана. В другом варианте исполнения толкатель может быть выполнен на клапане 17. Со стороны запорного устройства 16 продольное перемещение тарели 6 при открывании клапана ограничено упором 21. Продольное перемещение тарели 7 ограничено торцевой поверхностью устанавливаемого на хвостовик штока элемента привода перемещения штока, который неподвижен в продольном направлении.

Двухседельный клапан работает следующим образом.

При транспортировке и/или хранении контейнера с ОЯТ клапан закрыт, т.е. тарели 6, 7 герметично поджаты к соответствующим седлам 4, 5 и положение штока 8 зафиксировано устройством стопорения 14. Канал, сообщающий внутреннюю полость контейнера с внешней средой, перекрыт нормально закрытым обратным клапаном 17. Корпус клапана закрыт крышкой 15.

В случае аварийного падения контейнера при транспортировке ударная нагрузка через наружную оболочку контейнера и крышку 15 может быть передана на корпус двухседельного клапана. При этом нарушения герметизации не произойдет поскольку давление ударной волны будет прижимать тарель 7 к соответствующему седлу 5, а резьбовое соединение частей штока скрыто между тарелями 6 и 7 и не подвержено воздействию. Если вследствие каких-либо сотрясений и вибраций одна из тарелей отойдет от седла, другая тарель наоборот подожмется сильнее к своему седлу, дублируя первую. Таким образом, изобретение повышает надежность герметизации в аварийных ситуациях. При необходимости проверки состояния газовой среды внутри контейнера снимают крышку 15 и устройство стопорения 14. Устанавливают присоединительное устройство 13. При этом призматический хвостовик штока 8 заводят в призматическое отверстие соответствующего элемента привода перемещения штока 12. Посредством ключа (не показан) поворачивают привод перемещения штока. Вращательное движение привода перемещения штока трансформируется в поступательное движение тарелей 6, 7 в противоположных направлениях вдоль оси штока 8. В результате тарели отходят от соответствующих седел 4, 5 и клапан открывается. Одновременно нажимается клапан 17 через толкатель 20, сжимая пружину 19 и тем самым открывая канал, сообщающий внутреннюю полость контейнера с внешней средой. После взятия пробы газовой среды контейнера клапан закрывают. Закрывание клапана производят в обратном порядке.

Таким образом, благодаря особенностям исполнения двухседельного клапана изобретение позволяет повысить надежность клапана при возможных аварийных ситуациях в процессе транспортировки и хранения контейнера.

Использование: в арматуростроении. Сущность изобретения: двухседельный клапан, преимущественно контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержит корпус с двумя седлами, две тарели, соединенные между собой штоком. На одной из тарелей выполнен хвостовик для соединения с приводным элементом. Тарели обращены уплотнительными поверхностями друг к другу, а соединяющий их шток выполнен из двух частей, связанных резьбовым соединением. Тарель с хвостовиком установлена с возможностью вращательного перемещения совместно с приводным элементом и осевого перемещения относительно седла и приводного элемента. Другая тарель зафиксирована от проворота. Осевые перемещения тарелей при открывании клапана ограничены. В корпусе соосно штоку размещено запорное устройство, взаимодействующее в открытом положении клапана с тарелью, зафиксированной от проворота. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двухседельный клапан, преимущественно контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий корпус с двумя седлами, две тарели, соединенные между собой штоком, на одной из тарелей выполнен хвостовик для соединения с приводным элементом, отличающийся тем, что тарели обращены уплотнительными поверхностями друг к другу, а соединяющий их шток выполнен из двух частей, связанных резьбовым соединением, тарель с хвостовиком установлена с возможностью вращательного перемещения совместно с приводным элементом и осевого перемещения относительно седла и приводного элемента, а другая тарель зафиксирована от проворота, причем осевые перемещения тарелей при открывании клапана ограничены. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в корпусе соосно штоку размещено запорное устройство, взаимодействующее в открытом положении клапана с тарелью, зафиксированной от проворота.