Регулирующее устройство Российский патент 2022 года по МПК G21C15/18 F16K3/02 

Изобретение относится к устройствам для регулирования расхода среды (воздуха) и может быть использовано в промышленности и энергетике, в частности в системах отвода остаточных тепловыделений АЭС.

Система пассивного отвода тепла предназначена для длительного снятия остаточных тепловыделений реакторной установки. Особенностью такой системы является воздушный контур охлаждения с регулируемым расходом, что позволяет изменять мощность отвода тепла от реактора.

Для регулирования мощности теплоотвода в воздушном тракте системы пассивного расхолаживания установлено регулирующее устройство, работающее от давления пара второго контура, которое определяется остаточным тепловыделением в реакторе. Регулирующее устройство выполнено в виде шибера с поворотными лопатками. Поворотные лопатки управляются через передаточный механизм приводом пассивного принципа действия, исполнительный механизм которого работает от давления пара второго контура. Оптимальная скорость расхолаживания и параметрическая устойчивость работы системы обеспечиваются изменением расхода воздуха за счет изменения угла поворота лопаток давлением пара.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является регулирующее устройство - патент РФ №2653845, кл. G21C 15/18, 2018. Устройство включает шибер с поворотными лопатками, соединенными через передаточный механизм с приводами пассивного и активного принципа действия, кулачковую муфту, промежуточный силовой элемент, при этом передаточный механизм снабжен переключающим устройством, размещенным между приводом активного принципа действия и кулачковой муфтой, в виде сильфонной сборки, внутренняя полость которой гидравлически связана с внутренней полостью привода пассивного принципа действия. Другой вариант исполнения регулирующего устройства отличается тем, что переключающее устройство размещено между неподвижной опорой и промежуточным силовым элементом и выполнено в виде электромагнита с размыкателем электропитания по давлению контролируемой среды.

Недостатком регулирующего устройства в варианте с переключающим устройством в виде сильфонной сборки, разъединяющей на две части кулачковую муфту, является технологическая сложность раздвигания элементов кулачковой муфты, находящихся под нагрузкой и дальнейшее возвращение в исходное положение, при котором необходимо совместить элементы кулачковой муфты в определенном положении. Недостатком регулирующего устройства в варианте с переключающим устройством в виде электромагнита, действующего на промежуточный рычаг передаточного механизма, является необходимость перевода привода активного принципа действия в нейтральное положение до окончания расхолаживания реакторной установки. Все это усложняет процесс регулировки расхода воздуха, что в свою очередь не обеспечивает достаточную надежность работы регулирующего устройства.

Задачей настоящего изобретения является создание регулирующего устройства, которое сохранило бы положительные качества известного устройства, но в то же время обладало бы большими технологическими возможностями и повышенной надежностью работы устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что регулирующее устройство, включающее шибер с поворотными лопатками, соединенными через передаточный механизм с приводами пассивного и активного принципа действия, кулачковую муфту, промежуточный силовой элемент, отличающееся тем, что передаточный механизм дополнительно снабжен электромагнитной муфтой, которая размещена на валу, идущем от привода активного принципа действия перед кулачковой муфтой. При этом электромагнитная муфта снабжена реле давления, настраиваемым на отключение электропитания при снижении давления контролируемой среды до минимально допустимого, а промежуточный силовой элемент выполнен в виде предварительно сжатой пружины и снабжен устройством регулирования величины поджатия пружины.

Применение в передаточном механизме электромагнитной муфты с реле давления, настраиваемого на отключение электропитания при снижении давления контролируемой среды до минимально допустимого, обеспечивает автоматическое закрытие лопаток шибера, управляемых приводом активного принципа действия, при давлении пара ниже давления, входящего в диапазон регулирования приводом пассивного принципа действия, для исключения замерзания конденсата в теплообменнике при отрицательных температурах атмосферного воздуха, охлаждающего теплообменник, что повышает надежность работы регулирующего устройства и системы пассивного отвода тепла в целом. Применение в промежуточном силовом элементе устройства регулирования величины предварительного поджатия пружины также повышает надежность работы регулирующего устройства.

Суть технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена кинематическая схема регулирующего устройства с лопатками, открытыми активным приводом, снабженным электромагнитной муфтой; на фиг. 2 - кинематическая схема регулирующего устройства с лопатками, закрытыми промежуточным силовым элементом, снабженным устройством регулирования предварительного поджатия, при отключенной электромагнитной муфте.

Регулирующее устройство содержит шибер 1 с поворотными лопатками 2, привод пассивного принципа действия 3, содержащий корпус 4 со штуцером 5 для подвода контролируемой среды и фланец 6. В корпус 4 встроен исполнительный механизм, выполненный в виде сильфона 7, штока 8 и силовой пружины 9. Регулирующее устройство также снабжено приводом активного принципа действия 10, который с помощью кулачковой муфты 11 соединен с передаточным механизмом 25, состоящим из вала 12 и рычагов 13. Передаточный механизм 25 предназначен для обеспечения поворота лопаток 2 шибера 1 приводом пассивного принципа действия 3 или приводом активного принципа действия 10. Кулачковая муфта 11 состоит из двух полумуфт. Одна полумуфта 15 закреплена на валу 14, а другая полумуфта 16 закреплена на валу 17 передаточного механизма 25. Каждая полумуфта имеет возможность свободного поворота относительно другой полумуфты на угол менее 360°. На фланце 6 закреплен промежуточный силовой элемент 20, включающий предварительно сжатую пружину 22, передающую усилие через подвижный в осевом направлении элемент 21 на передаточный механизм 25. Кроме того, для повышения надежности плотного закрытия лопаток 2 шибера 1, промежуточный силовой элемент 20 имеет регулировку величины предварительного поджатия пружины 22, осуществляемую нажимным диском 23 и регулировочными болтами 24. Передаточный механизм 25 снабжен электромагнитной муфтой 19, установленной на выходном валу активного привода 10 и соединяемую при помощи коронки 18 с валом 14 кулачковой муфты 11. Электромагнитная муфта 19 может быть обесточена с помощью реле давления 26, настроенного на соответствующее давление контролируемой среды, подаваемой по трубопроводу, идущему к приводу пассивного принципа действия 3.

Работа регулирующего устройства от привода пассивного принципа действия 3 осуществляется за счет изменения давления контролируемой среды в диапазоне регулирования. При повышении давления контролируемой среды в диапазоне регулирования, усилие воздействует на днище сильфона 7 и связанный с ним шток 8. Усилие от штока 8 передается на передаточный механизм 25. При этом лопатки 2 шибера 1 открываются. При снижении давления контролируемой среды силовая пружина 9 разжимается, лопатки 2 шибера 1 закрываются. Пружина 20 в обоих случаях находится в исходно сжатом состоянии. Относительное расположение полумуфт 15 и 16 таково, что при регулировании от привода пассивного принципа действия 3 они механически не взаимодействуют между собой.

Привод активного принципа действия вступает в работу, когда требуется полное открытие лопаток шибера при любом давлении контролируемой среды для интенсивного расхолаживания реакторной установки.

Работа регулирующего устройства от привода активного принципа действия 10 обеспечивает полное открытие лопаток 2 шибера 1. При работе регулирующего устройства от привода активного принципа действия 10 одновременно с подачей питания на привод 10, подается питание на электромагнитную муфту 19. Происходит смыкание дисков электромагнитной муфты 19 и крутящий момент передается посредством коронки 18 и вала 14 на кулачковую муфту 11, при этом полумуфты 15 и 16 входят в зацепление и передают вращение на вал 17. Вращающийся вал 17 через рычаги 13 поворачивает на открытие лопатки 2 шибера 1 и дополнительно сжимает пружину 22 промежуточного силового элемента 20.

Закрытие лопаток 2 шибера 1, открытых приводом активного принципа действия 10, осуществляется путем обесточивания электромагнитной муфты 19. Обесточивание электромагнитной муфты 19 обеспечивается реле давления 26 при давлении контролируемой среды ниже давления, входящего в диапазон регулирования приводом пассивного принципа действия 3. При этом реле давления позволяет изменять порог отключения в процессе эксплуатации. Лопатки 2 шибера 1 закрываются сжатой пружиной 22 промежуточного силового элемента 20.

Таким образом, использование предлагаемого регулирующего устройства позволяет повысить надежность расхолаживания реакторной установки за счет упрощения конструктивных элементов в приводе активного принципа действия 10, а также введения дополнительной регулировки величины поджатия пружины в промежуточном силовом элементе 20. Эти изменения обеспечивают более надежное автоматическое закрытия лопаток 2 шибера 1, управляемых приводом активного принципа действия 10, при давлении контролируемой среды ниже давления, входящего в диапазон регулирования приводом пассивного принципа действия 3, для предотвращения замерзания конденсата в теплообменнике при отрицательных температурах атмосферного воздуха.

Изобретение относится к устройствам для регулирования расхода среды (воздуха) и может быть использовано в промышленности и энергетике, в частности в системах отвода остаточных тепловыделений АЭС. Повышение надежности работы регулирующего устройства и системы пассивного отвода тепла в целом является техническим результатом изобретения, который достигается за счет того, что регулирующее устройство содержит шибер (1) с поворотными лопатками (2), соединенными через передаточный механизм (25) с приводами пассивного (3) и активного (10) действия, кулачковую муфту (11), промежуточный силовой элемент (20), при этом передаточный механизм (25) дополнительно снабжен электромагнитной муфтой (19), которая размещена на валу от привода активного действия (10), перед кулачковой муфтой (11). 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Регулирующее устройство, включающее шибер с поворотными лопатками, соединенными через передаточный механизм с приводами пассивного и активного принципа действия, кулачковую муфту, промежуточный силовой элемент, отличающееся тем, что передаточный механизм дополнительно снабжен электромагнитной муфтой, которая размещена на валу, идущем от привода активного принципа действия перед кулачковой муфтой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электромагнитная муфта снабжена реле давления, настраиваемым на отключение электропитания при снижении давления контролируемой среды до минимально допустимого.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что промежуточный силовой элемент, выполненный в виде предварительно сжатой пружины, снабжен устройством регулирования величины поджатия пружины.