ВЕНТИЛЬ Российский патент 2000 года по МПК F16K7/16 

Изобретение относится к атомной технике. И, в частности предназначено для использования при работах, связанных с осушением отработавших тепловыделяющих сборок реакторов АЭС, газонаполнением инертным газом внутренней полости транспортно-упаковочного комплекта (ТУК), заменой датчиков контроля физических параметров состояния отработавшего ядерного топлива, загруженного на хранение в ТУК.

Известно применение запорных вентилей с сильфонным уплотнением для работ с агрессивными средами на АЭС, в холодильной и химической промышленности (1).

Однако недостатком запорного вентиля с сильфонным уплотнением является громоздкость конструкции, что приводит к неудобству установки вентиля в блок контроля с последующим использованием дополнительных уплотнений, а также малый срок службы (необходимо как минимум 50 лет).

По сравнению с запорными вентилями с сильфонным уплотнением, меньшими габаритами обладают запорные вентили с мембранным уплотнением. Так известен фреоновый запорный вентиль с мембранным уплотнением, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, крышку, приводной шток, мембрану и запорный орган, хвостовик которого оснащен возвратной пружиной (2).

Недостатком данного вентиля является необходимость введения возвратной пружины, что может дать вероятность возникновения вакуума такой глубины, что возвратная пружина не откроет седло входного патрубка, отсюда малый срок службы вентиля.

Наиболее близко по технической сущности к заявляемому устройству является вентиль, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, крышку, запорный орган с резьбовым хвостовиком и эластичную диафрагму, связанную центральной частью с резьбовым штоком, приводной валик, взаимодействующий с резьбовым штоком, который имеет возможность возвратно-поступательного перемещения. Причем в кольцевых пазах приводного валика установлены фиксирующие шайбы, а запорный орган выполнен в виде конической головки, взаимодействующей с эластичной прокладкой, установленной в седле входного патрубка (3).

Недостатком данного вентиля, взятого за прототип, является использование эластичного уплотнения, установленного в седле входного патрубка, что недопустимо для вентиля блока контроля контейнера, используемого для хранения и транспортировки отработанного ядерного топлива, как известно агрессивной среды с температурой до 300^oC и высоким радиоактивным излучением. Таким образом, применение пластиков, резины, керамики и других органических материалов исключено. К тому же, для обеспечения безопасности обслуживающего персонала наличие крепежных элементов в соединении крышки с корпусом также недопустимо.

В связи с этим возникла необходимость разработки вентиля, предназначенного для решения следующей задачи, а именно повышение надежности и долговечности, а также обеспечение герметичности исполнительного органа, достигаемой за счет наиболее плотного прилегания запорного органа к седлу входного патрубка при отсутствии эластичной прокладки в нем.

Эта задача решается тем, что в вентиле, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, крышку, приводной валик, запорный орган с хвостовиком и диафрагму, связанную центральной частью с резьбовым штоком, резьбовой шток соединен шарнирно с запорным органом и с приводным валиком.

Шарнирное соединение резьбового штока со сферическим хвостовиком запорного органа позволяет обеспечить подвижность запорного органа относительно резьбового штока с целью обеспечения наиболее плотного прилегания запорного органа к седлу входного патрубка, тем самым достигая необходимой герметичности соединения. А шарнирное соединение резьбового штока с приводным валиком позволяет сводить площадь пятна контакта к минимуму, тем самым уменьшая трение (а значит и усилие на приводном валике), а также устраняя возможные перекосы, полученные вследствие технологических погрешностей, и, следовательно, устраняя горизонтальное воздействие от усилия, передаваемого приводным валиком на диафрагму, что повышает надежность и долговечность ее, а следовательно, и всего устройства.

Дополнительно крышка, корпус и диафрагма соединены по наружному контуру одним сварным швом, что позволяет, отказавшись от крепежных соединений, уменьшить габаритные размеры устройства и повысить герметичность конструкции, обеспечивая безопасность обслуживающего персонала.

Изобретение поясняется чертежами:
на фиг. 1 - общий вид вентиля; на фиг. 2 - схема установки вентиля в блоке контроля контейнера.

Вентиль состоит из корпуса 1 и входным 2 и выходным 3 патрубками, крышки 4, приводного валика 5, запорного органа 6 с хвостовиком 7, и диафрагмы 8, связанной центральной частью с резьбовым штоком 9. Резьбовой шток 9 соединен шарнирно со сферическим хвостовиком 7 запорного органа 6 и приводным валиком 9. Хлопающая кольцеобразная диафрагма 8 по внутреннему диаметру приварена к резьбовому штоку 9, а по своему наружному диаметру приварена одним сварным швом к корпусу 1 и к крышке 4. Тем самым управляющая часть вентиля, состоящая из приводного валика 5, способного совершать возвратно-поступательное движение при управлении работой запорного органа 6, и запорная часть, состоящая из контровочной гайки 10, гайки 11, разрезного кольца 12, запорного органа 6, направляющей втулки 13, оказываются изолированными друг от друга. Верхняя часть вентиля герметично закрыта предохранительным колпачком 14 при помощи графитового уплотнения 15. Крышка 4, корпус 1 и диафрагма 8 по наружному контуру соединены одним сварным швом. Вентиль работает совместно с блоком контроля (см. фиг. 2). После сварки вентиля с блоком контроля получается неразборная конструкция, тем самым обеспечивается надежная герметизация вентиля по отношению к измерительному блоку.

Вентиль работает следующим образом.

Для закрытия (открытия) вентиля необходимо вращать приводной валик 5 по (против) часовой стрелке, предварительно сняв предохранительный колпачок 14. При этом приводной валик 5 опускается по резьбе крышки 4 до касания со сферической головкой резьбового штока 9. После касания приводной валик 5 вместе с резьбовым штоком 9 и запорным органом 6 идут вниз, изгибая диафрагму 8. Напряжения, возникающие в диафрагме 8 и могущие вызвать разгерметизацию сварного шва, соединяющего диафрагму 8 с резьбовым штоком 9, снимаются при помощи гофра диафрагмы 8. В крышке 4 имеется кольцевая проточка, позволяющая гофру деформироваться по высоте без контакта с крышкой 4. Сферический хвостовик 7 запорного органа 6, поворачиваясь в конусообразной проточке резьбового штока 9, обеспечивает плотное прилегание к седлу входного патрубка.

При открытии запорного органа 6 приводной валик 5 идет вверх, подхватывая резьбовой шток 9 захватом 16 до упора в крышку 4 фаской захвата 16 (для исключения воздействия на диафрагму 8), и через гайку 11 и разрезное кольцо 12 тянет вверх сферический хвостовик 7 запорного органа 6, отрывая его от седла входного патрубка.

Усилие поворота запорного органа 6 относительно приводного валика 5 регулируется величиной затяжки гайки 11 и жесткостью разрезного кольца 12.

При появлении зазора сфера-конус, возникающего вследствии износа, технологических и других погрешностей, а также неравномерного нагрева сочленения, разрезное кольцо 12 увеличивается (уменьшается) в диаметре, компенсируя этот зазор. Распределенное усилие от гайки 11 на разрезное кольцо 12 и от него на сферу хвостовика 7 направлено к центру сферы, что составляет угол 60^o от вертикали. Вследствие сил трения в соединении и упругости кольца 12, перемещение его по сфере исключено. Таким образом получается подвижное и упругое соединение с минимальным зазором.

Итак, шарнирное соединение резьбового штока с запорным органом и с приводным валиком дает возможность обеспечить необходимую долговечность диафрагмы, а также герметичность исполнительного органа в вентиле блока контроля контейнера, используемого для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок АЭС.

Источники информации
(1) - Энциклопедический справочник "Машиностроение", т. 12, 1948 г., Москва, стр. 678.

(2) - там же, стр. 679.

(3) - з. N 92004291/29, МКИ⁶ F 16 К 7/16 от 27.10.92 г., опубл. Бюл. "Изобретения" N 32, 1995 г., стр. 67 (прототип).

Вентиль предназначен для использования при работах, связанных с осушением отработавших тепловыделяющих сборок реакторов АЭС, газонаполнением инертным газом внутренней полости транспортно-упаковочного комплекта (ТУК), заменой датчиков контроля физических параметров состояния отработавшего ядерного топлива, загруженного на хранение в ТУК. Вентиль содержит корпус с входным и выходным патрубками, крышку, приводной валик, запорный орган с хвостовиком и диафрагму. Диафрагма связана центральной частью с резьбовым штоком. Резьбовой шток соединен шарнирно с запорным органом и приводным валиком. Крышка, корпус и диафрагма по наружному контуру соединены одним сварным швом. Изобретение позволяет обеспечить необходимую долговечность диафрагмы, а также герметичность исполнительного органа в вентиле блока контроля контейнера, используемого для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок АЭС. 2 ил.

Вентиль, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, крышку, приводной валик, запорный орган с хвостовиком и диафрагму, связанную центральной частью с резьбовым штоком, отличающийся тем, что резьбовой шток соединен шарнирно с запорным органом и приводным валиком, а крышка, корпус и диафрагма по наружному контуру соединены одним сварным швом.