Клапанный блок для очищаемой и/или пропускающей твердые тела трубопроводной системы и распределительная трубопроводная система Российский патент 2023 года по МПК G21C17/08 

Изобретение относится к клапанному блоку для очищаемой и/или пропускающей твердые тела трубопроводной системы технологической установки, такой как, например, атомная электростанция. Изобретение относится также к распределительной трубопроводной системе для технологической установки, такой как атомная электростанция, в частности, для сбора радионуклидов.

Радионуклиды применяются во многих областях техники и медицины, в частности, в радиационной медицине. Для создания радионуклидов обычно облучают соответствующие подходящие стабильные нуклиды нейтронами. За счет этого возникают нестабильные за счет улавливания нейтронов нуклиды, которые при испускании альфа-, бета-, гамма- или фотонного излучения снова превращаются в стабильные нуклиды. Облучение нейтронами, называемое также активированием нуклидов, осуществляется в большинстве случаев в исследовательских реакторах, которые, однако, в большинстве случаев ограничены относительно своей емкости для массового производства радионуклидов. В качестве альтернативы предлагалось применение коммерческих, используемых для получения энергии ядерных реакторов в качестве источника нейтронов для производства радионуклидов. Для этого предлагалось помещать так называемые мишени активирования нуклидов в один или несколько контрольно-измерительных штырей коммерческого ядерного реактора, с целью активирования там с помощью испускаемого топливными стержнями излучения.

Устройство и способ для ввода и удаления мишеней активирования нуклидов в, соответственно, из ядерного реактора известны, например, из US 2013/0170927 А1. В соответствии с этим, между одним отдельным контрольно-измерительным штырем в активной зоне реактора и расположенного вдали от активной зоны реактора резервуара-мишени и резервуаром для сбора радионуклидов должно быть предусмотрено загрузочное ответвление, с целью создания пути прохождения от контрольно-измерительного штыря внутри активной зоны реактора либо к резервуару-мишени, либо к сборному резервуару. Выборочное открывание одного или другого пути прохождения должно обеспечиваться посредством регулирования положения толкателя относительно Т-образного разветвления на 90°. В известном устройстве недостатком является то, что в этом загрузочном разветвлении регулярно возникают повреждения относительно хрупкой мишени, так что можно собирать немного материала, и распределительная трубопроводная система загрязняется продуктами истирания, соответственно, обломками мишени. Кроме того, известное устройство не обеспечивает возможности экономически целесообразного использования для сбора мишеней активирования нуклидов, поскольку устройство является очень большим, а имеющееся место внутри зоны загрязнения здания реактора ограничено. Другим недостатком известного устройства при использовании в существующих реакторах состоит в том, что статика существующих зданий лишь в очень ограниченной мере пригодна для размещения дополнительных устройств. В реакторе, активная зона которого может быть снабжена 10-50 контрольно-измерительными штырями, с помощью известных устройств возможно в крайнем случае снабжать очень небольшую долю имеющихся контрольно-измерительных штырей известной системой для сбора мишеней активирования нуклидов.

Применяемые для размещения мишеней контрольно-измерительные штыри является, как правило, уже имеющимися трубами, которые проходят в активной зоне реактора параллельно топливным стержням и являются по меньшей мере частью так называемой шаровой измерительной системы для определения распределения плотности энерговыделения в активной зоне реактора. В такой системе измерительные шары с активированным материалом, например, из ванадия, вводятся для облучения в контрольно-измерительные штыри активной зоны реактора. На основании их лишь немного меньшего по сравнению с контрольно-измерительными штырями диаметра шары лежат в штырях последовательно непосредственно друг на друге. Шары с помощью испускаемого излучения топливных стержней активируются и после заданного времени пребывания через трубопроводную систему транспортируются из активной зоны реактора в измерительное приспособление, так называемый измерительный стол, с целью определения их активности. Трубопроводная система, включая контрольно-измерительных штыри, замкнута и имеет диаметр в диапазоне диаметра шаров, так что последовательность цепочки шаров в контрольно-измерительном штыре сохраняется при переносе на измерительный стол. Таким образом, шары в цепочке могут быть соотнесены с соответствующим продольным положением топливных стержней, что позволяет делать выводы об осевом распределении плотности энерговыделения потока нейтронов в активной зоне реактора. Такая измерительная система, называемая также шаровой измерительной системой, с измерительным устройством и соответствующей трубопроводной системой известна, например, из US 3711714. Полученные с помощью измерения шаров данные служат для обеспечения безопасности реактора и поэтому, как правило, обязательны для получения с регулярными интервалами. В принципе известны также другие измерительные системы с контрольно-измерительными штырями и соответствующими измерительными телами, которые служат для измерения других параметров, которые характеризуют свойства топливных стержней и условия внутри активной зоны реактора.

В то время как измерительные тела для определения специфичного свойства топливных стержней или условий внутри активной зоны реактора, например, для определения распределения плотности энерговыделения, находятся лишь несколько минут в контрольно-измерительном штыре, для достаточного активирования нуклидов мишени требуется длительность пребывания в несколько суток или недель. В течение этого времени в предложенных до настоящего времени системах активирования нуклидов применяемые для производства радионуклидов контрольно-измерительные штыри не находятся в распоряжении для измерений. Дополнительно к этому, предложенные до настоящего времени системы активирования нуклидов требуют затратного отсоединения и пересоединения вручную соответствующего контрольно-измерительного штыря от измерительной системы к системе активирования нуклидов и обратно. Смена между активированием нуклидов и измерением возможна лишь с повышенными техническими затратами и создает при отсоединении и пересоединении дополнительную опасность загрязнения.

Задачей изобретения является устранение недостатков уровня техники, в частности, создание клапанного блока и распределительной трубопроводной системы, которая нуждается лишь в небольшом конструктивном пространстве и имеет небольшой конструктивный вес, и создание особенно экономичного устройства для сбора радионуклидных мишеней при одновременно возможно меньшей опасности загрязнения.

Эта задача решена с помощью предметов пунктов 1 и 5 формулы изобретения.

В соответствии с этим, предлагается клапанный блок для очищаемой и/или пропускающей твердые тела трубопроводной системы технологической установки, например, атомной электростанции. Клапанный блок содержит по меньшей мере два ротационных сервоклапана. Ротационный сервоклапан может быть выполнен, например, в виде шарового кранового клапана, пробочного клапана или т.п. Шаровой крановый клапан имеет поворотное клапанный элемент с ротационно симметричной по меньшей мере на некоторых участках поверхностью усеченного шара. Пробочный клапан содержит исполнительный элемент в виде ротационно симметричного, имеющего форму усеченного конуса поворотного тела. Ротационные сервоклапаны могут иметь также другие поворотные исполнительные тела с другими по меньшей мере на некоторых участках ротационно симметричными наружными боковыми поверхностями, например, цилиндрическими, с формой двойного усеченного конуса и т.д. Ротационные сервоклапаны клапанного блока имеют каждый по меньшей мере один трубный вход и по меньшей мере один трубный выход, а также поворотный исполнительный элемент по меньшей мере с одним проходным каналом. Исполнительный элемент по меньшей мере с одним проходным каналом расположен между трубным входом и трубным выходом для соединения трубного входа с трубным выходом или для вызывания разделение между трубным входом и трубным выходом. В открытом положении исполнительного элемента вход и выход соединены проходным каналом. В открытом положении пропускаемые трубопроводной системой среды, такие как твердые тела, болванки, текучие среды, такие как транспортировочные текучие среды, например, пневматические текучие среды, в частности азот, могут перемещаться от трубного входа в проходной канал и из проходного канала в трубный выход. В закрытом положении клапанного блока исполнительный элемент отделяет трубный вход от трубного выхода. В закрытом положении исполнительный элемент предотвращает переход пропускаемой трубопроводной системой среды, такой как твердое тело, болванка, текучая среда, такая как транспортировочная текучая среда, например, пневматическая текучая среда, в частности азот, от трубного входа к трубному выходу. В закрытом положении исполнительный элемент создает непроницаемое для твердых тел и/или текучей среды, в частности, газонепроницаемое разделение между трубным входом и трубным выходом клапанного тела.

Согласно изобретению, по меньшей мере два ротационных сервоклапана выполнены с возможностью поворота вокруг одной и той же оси вращения, и исполнительные элементы по меньшей мере двух ротационных сервоклапанов соединены друг с другом без возможности проворачивания. Когда один из ротационных сервоклапанов клапанного блока поворачивается на установочный угол, например, 10°, 30°, 45° или 90°, то поворачивается также второй и, возможно, другие ротационные сервоклапаны клапанного блока в том же направлении поворота на тот же установочный угол. Согласно изобретению, по меньшей мере один (первый) проходной канал первого ротационного сервоклапана смещен относительно (первого) проходного канала второго ротационного сервоклапана в осевом направлении относительно оси вращения. Предпочтительно, проходной канал первого ротационного сервоклапана может быть смещен относительно проходного канала второго ротационного сервоклапана плоскопараллельно в осевом направлении. В клапанном блоке, который содержит три ротационных сервоклапана, четыре ротационных сервоклапана или еще больше ротационных сервоклапанов, соответствующий проходной канал, соответственно, соответствующие проходные каналы отдельных ротационных сервоклапанов могут быть также смещены относительно проходного канала, соответственно, проходных каналов в осевом направлении. Например, первый ротационный сервоклапан может иметь несколько расположенных в одной плоскости проходных каналов, и второй ротационный сервоклапан может иметь несколько расположенных во второй плоскости проходных каналов, при этом плоскости проходных каналов первого ротационного сервоклапана и второго ротационного сервоклапана смещены относительно друг друга в осевом направлении оси вращения. Предпочтительно, соответствующая плоскость проходного канала одного ротационного сервоклапана проходит поперек, предпочтительно перпендикулярно, осевому направлению оси вращения.

Клапанный блок, согласно изобретению, обеспечивает возможность компактной и относительно простой конструкции, с целью создания внутри трубопроводной системы технологической установки, такой как атомная электростанция, возможности для селективного прохождения, например, активируемой и/или активированной радионуклидной мишени, которое одновременно надежно защищает от загрязнения, поскольку как в открытом положении, так и в закрытом положении исполнительного элемента ротационного сервоклапана обеспечивается надежная герметизация трубопроводной системы относительно окружения. Интегрирование нескольких ротационных сервоклапанов в одном единственном клапанном блоке обеспечивает возможность уменьшения количества исполнительных механизмов при применении нескольких ротационных сервоклапанов, что упрощает как монтаж, так и работу установки, и значительно сокращает потребность в конструктивном пространстве по сравнению с обычными системами.

Согласно одному варианту выполнения клапанного блока, по меньшей мере один из ротационных сервоклапанов имеет по меньшей мере два трубных входа и по меньшей мере один исполнительный элемент по меньшей мере с двумя проходными каналами, при этом один из проходных каналов согласован по меньшей мере с одним из двух трубных входов. Трубные входы могут быть смещены относительно друг друга в окружном направлении относительно оси вращения ротационного сервоклапана и/или в осевом направлении относительно оси вращения ротационного сервоклапана. Например, первый трубный вход ротационного сервоклапана может быть расположен со смещением относительно его второго трубного входа относительно оси вращения на 90° и/или в осевом направлении. При таком выполнении два проходных канала, из которых один согласован с первым трубным выходом, а другой со вторым трубным выходом, могут проходить без соприкосновения и/или перекрещивания друг с другом через исполнительный элемент. Предпочтительно, проходные каналы ротационного сервоклапана не пересекаются, соответственно, не касаются друг друга. Проходные каналы могут быть расположены со смещением относительно друг друга в осевом направлении и/или иметь кривизну канала, так что они не пересекаются друг с другом.

Согласно одной модификации, трубные входы по меньшей мере двух ротационных сервоклапанов клапанного блока и соответствующего согласованного проходного канала могут быть расположены так, что по меньшей мере два смещенных относительно друг друга в осевом направлении проходных канала в одном и том же положении исполнительного элемента соединяют их соответствующий трубный вход с соответствующим трубным выходом. Это выполнение обеспечивает возможность дальнейшего увеличения компактности клапанного блока по сравнению с обычными клапанными системами.

Согласно одному варианту выполнения клапанного блока, в активном открытом положении активный проходной канал соединяет трубный вход с трубным выходом. Ротационный сервоклапан может иметь, например, два, три или больше трубных входов, при этом в первом активном открытом положении согласованный с первым трубным выходом первый активный проходной канал соединяет трубный выход с трубным входом. Во втором активном открытом положении второй трубный выход через активный проходной канал, который может быть первым активным проходным каналом или вторым проходным каналом, может соединять второй трубный выход со вторым трубным входом. В третьем активном открытом положении третий трубный вход могут быть соединен через активный проходной канал, который может быть первым проходным каналом, вторым проходным каналом или третьим проходным каналом ротационного сервоклапана, с трубным выходом. Предпочтительно, в первом активном открытом положении нет в распоряжении ни одного проходного канала для соединения возможного второго, третьего или другого трубного выхода. В каждом активном открытом положении точно с одним трубным входом может быть согласован точно один трубный выход через один активный проходной канал. Например, может быть предусмотрен ротационный сервоклапан с одним трубным входом, тремя расположенными рядом друг с другом проходными каналами и тремя трубными выходами, при этом в зависимости от положения исполнительного элемента ротационного сервоклапана трубный вход соединен либо через первый проходной канал с первым трубным выходом, либо через второй проходной канал со вторым трубным выходом, либо через третий проходной канал с третьим трубным выходом, при этом в первом, втором или третьем положении трубный вход не соединен ни с каким другим трубным выходом.

Согласно одной модификации клапанного блока, активный проходной канал имеет, в частности, такие размеры, что он находится соосно с трубным входом и/или трубным выходом. Предпочтительно, проходной канал и трубный вход, соответственно, проходной канал и трубный выход, соответственно, трубный вход и трубный выход имеют одинаковое поперечное сечение. Проходной канал может находиться соосно с трубным входом и/или трубным выходом предпочтительно без мертвого объема. Согласно одному особому варианту выполнения, проходной канал коаксиален трубному выходу и/или трубному входу в соответствующем месте сопряжения между проходным каналом и трубным входом, соответственно, проходным каналом и трубным выходом. Возможно, что трубный выход коаксиален всему проходному каналу и трубному входу. В клапанном блоке для очищаемой и/или пропускающей твердые тела трубопроводной системы возможно более точный соосный переход от трубного входа к проходному каналу, соответственно от проходного канала к трубному выходу, имеет то преимущество, что этот переход особенно хорошо герметизирован и тем самым надежен и предотвращает износ, а также скопление загрязнений в переходной зоне. Специально относительно подлежащих активированию радионуклидов, которые часто транспортируются в виде твердотельных шаров, может быть предпочтительным выполнять проходной канал, трубный вход и/или трубный выход предпочтительно с круглым поперечным сечением отверстия одинаковой величины, немного большей, чем наружный диаметр (радионуклидных) шаров, с целью обеспечения возможности эффективной и с малым износом транспортировки шаров через коаксиальный и не имеющий мертвого объема переход от проходного канала к трубному входу и/или трубному выходу. Такая соосная ориентация проходного канала с трубным входом и/или трубным выходом, которая выполнена предпочтительно с одинаковым поперечным сечением и/или без мертвого объема, должна быть реализована в нескольких ротационных сервоклапанах клапанного блока, в частности, во всех ротационных сервоклапанах клапанного блока.

В одном варианте выполнения ротационного сервоклапана с одним трубным входом и двумя или тремя трубными выходами может быть предусмотрено, что один из проходных каналов проходит прямолинейно через поворотный исполнительный элемент. Второй проходной канал может проходить с изгибом, с целью соединения первого трубного входа во втором активном открытом положении с расположенным со смещением, например, на 30° или 60° относительно оси вращения исполнительного элемента, относительно первого трубного входа вторым трубным входом. Третий проходной канал может быть предназначен для соединения в третьем активном открытом положении трубного входа с третьим трубным выходом, и образовывать для этого изогнутый проходной канал, который проходит к третьему трубному выходу, который расположен, например, со смещением на 30° или 60° по сравнению с первым трубным выходом в другом направлении. В ротационном сервоклапане лишь с двумя трубными выходами может быть достаточным, когда предусмотрен первый и второй проходной канал, при этом лишь один из этих обоих проходных каналов может быть изогнут, а другой может быть прямолинейным или, в частности, зеркально изогнутым. При этом предпочтительно, что радиус кривизны одного проходного канала существенно больше диаметра радионуклидного шара, например, в два раза, пять раз, десять раз или по меньшей мере в двадцать раз больше.

Согласно одному варианту выполнения клапанного блока, по меньшей мере один из ротационных сервоклапанов клапанного блока является распределительным клапаном по меньшей мере с одним трубным входом, по меньшей мере двумя трубными выходами и по меньшей мере двумя, в частности, расположенными в одной и той же плоскости, отдельными проходными каналами. Проходные каналы одного ротационного сервоклапана клапанного блока являются, в частности, настолько отдельными, что они не перекрещиваются, касаются, соприкасаются и т.п. друг с другом. Системы текучей среды проходных каналов в поворотном исполнительном элементе клапанного блока предпочтительно полностью отделены друг от друга. В распределительном клапане по меньшей мере два трубных выхода через соответствующий проходной канал согласованы с одним и тем же трубным входом или различными трубными входами. Распределительный клапан может иметь первое активное открытое положение, в котором первый проходной канал соединяет трубный вход с одним первым трубным выходом. Распределительный клапан может иметь второе активное открытое положение, в котором второй проходной канал соединяет один или один другой трубный вход со вторым трубным выходом. Распределительный клапан может иметь третьи, четвертые и т.д. открытые положения, в которых предусмотрен соответствующий другой, третий, четвертый и т.д. проходной канал, который соединяет трубный вход с одним соответствующим другим третьим, четвертым трубным выходом.

Изобретение относится также к распределительной трубопроводной системе для технологической установки, такой как атомная электростанция, в частности, для сбора радионуклидов, содержащей по меньшей мере один клапанный блок, согласно по меньшей мере одному указанному выше варианту выполнения. Распределительная трубопроводная система может содержать также несколько клапанных блоков и специально различно выполненные клапанные блоки. Например, распределительная трубопроводная система может содержать один или несколько распределительных клапанов, указанных выше. В качестве альтернативного решения или дополнительно, распределительная трубопроводная система может иметь один или несколько клапанных блоков, которые имеют функцию чисто открывания/закрывания без функции распределения (клапан аварийного закрывания). Ротационные сервоклапаны чисто для закрывания выполнены так, что по меньшей мере один проходной канал в исполнительном элементе ротационного сервоклапана может занимать заданное положение, в котором освобождается проход от трубного входа к трубному выходу, и второе положение, в котором ни один их трубных входов не соединен ни с одним трубным выходом. В частности, чисто закрывающие ротационные сервоклапаны выполнены так, что они не соединяют трубный вход выборочно с одним трубным выходом или с другим трубным выходом.

Например, возможно, что распределительная трубопроводная система, согласно изобретению, имеет распределительный клапан, указанный выше, который, например, имеет три трубных выхода для каждого ротационного сервоклапана. Клапанный блок снабжен несколькими, например, двумя или тремя ротационными сервоклапанами предпочтительно одинаковой конструкции. Например, клапанный блок содержит два или три, в частности, одинаковых распределительных клапана. За соответствующими тремя трубными выходами распределительных ротационных сервоклапанов клапанного блока могут быть расположены несколько закрывающих ротационных сервоклапанов, согласно изобретению, в частности, в виде другого клапанного блока, согласно изобретению, например, три закрывающих клапанных блока с точно двумя или точно тремя закрывающими ротационными сервоклапанами. В такой распределительной трубопроводной системе могут обслуживаться, исходя из трех отдельных трубных входов расположенного спереди распределительного клапанного блока, девять трубных выходов, например, девять отдельных приемников, таких как контрольно-измерительные штыри активной зоны реактора. В такой распределительной трубопроводной системе с отдельным распределительным ротационным сервоклапаном расположенного спереди распределительного клапанного блока может быть согласован следующий закрывающий клапанный блок, так что контрольно-измерительные штыри или другие приемники могут обслуживаться по отдельности.

В качестве альтернативного решения возможно, что за расположенным спереди распределительным клапанным блоком следующие закрывающие клапанные блоки расположены так, что в первом активном открытом положении расположенного спереди распределительного клапанного блока все первые трубные выходы нескольких смещенных в осевом направлении распределительных ротационных сервоклапанов активно согласованы с соответствующим трубным входом распределительного ротационного сервоклапана первого клапанного блока, и что трехпутевый закрывающий клапанный блок согласован с тремя первыми трубными выходами распределительного клапанного блока, так что одновременно могут обслуживаться три из девяти контрольно-измерительных штырей. Таким же образом с тремя вторыми трубными выходами распределительного клапанного блока согласован второй закрывающий клапанный блок, и с третьими трубными выходами распределительного клапанного блока согласован третий закрывающий клапанный блок.

Согласно модификации распределительной трубопроводной системы по меньшей мере с одним клапанным блоком, как указывалось выше, несколько, например, три трубных выхода этого клапанного блока находятся в соединении по текучей среде с внутренним участком трубопроводной системы, таким как участок высокого давления, например, участком активной зоны реактора. Несколько, например, три трубных входа клапанного блока находятся в соединении по текучей среде с наружным участком трубопроводной системы, таким как участок низкого давления, например, наружным участком активной зоны реактора, которая может быть предпочтительно предусмотрена внутри загрязненной зоны, например, реактора. Этот клапанный блок может быть реализован, в частности, в виде аварийного закрывающего клапанного блока для отделения внутреннего участка трубопроводной системы от наружного участка трубопроводной системы. Может быть предпочтительным, что в аварийном закрывающем блоке предусмотрены металлические уплотнения. Участок высокого давления может быть предусмотрен, например, для трубного давления выше 40 бар, в частности, примерно 175 бар и/или максимально 500 бар или максимально 200 бар. Участок высокого давления может быть выполнен, например, для высоких температур от примерно 200°С до примерно 500°С, в частности, для примерно 370°С. Участок высокого давления может быть, например, выполнен с возможностью выдерживания утечки между активной зоной реактора и контрольно-измерительными штырями. Участок низкого давления может быть выполнен, например, для трубных давлений до 20 бар или до 40 бар и/или для температур до примерно 100°С или до примерно 200°С. Выполненный в качестве аварийного закрывающего клапанного блока клапанный блок распределительной трубопроводной системы, согласно изобретению, может быть предусмотрен специально для надежного отделения при утечке в одном приемнике, например, контрольно-измерительном штыре, в активной зоне реактора зоны снаружи активной зоны реактора от зоны внутри активной зоны реактора, так что может быть предотвращено загрязнение зоны снаружи активной зоны реактора кипящей водой, паром или т.п. из активной зоны реактора, в частности, загрязнения высокорадиоактивными твердыми частицами.

Обычные устройства, такие как описаны в US 2013/0170927 А1, не имеют аварийных закрывающих клапанов или даже аварийного закрывающего клапанного блока в переходе от участка высокого давления реактора к участку низкого давления реактора, так что утечка лишь в одном контрольно-измерительном штыре приводит к необходимости снижения мощности полностью всей системы реактора из-за неисправности. Лишь в состоянии полностью сниженной мощности реактора можно герметизировать соединенную с имеющим утечку контрольно-измерительным штырем трубопроводную систему в зоне границы реактора, в частности, крышки реактора и/или так называемого кабельного моста, в частности, посредством нанесения вручную герметизирующего закрывающего колпачка на соединительный вывод трубопроводной системы. Если группа контрольно-измерительных штырей находится, например, за счет соединений транспортировки текучей среды в соединении друг с другом по текучей среде, то утечка в одном единственном контрольно-измерительном штыре затрагивает несколько штырей, которые все должны быть герметизированы, для чего требуется отдельная герметизация собственно исправных контрольно-измерительных штырей. Если в установке, в которой используется распределительная трубопроводная система, согласно изобретению, несколько приемников, таких как контрольно-измерительные штыри, находятся в соединении друг с другом по текучей среде, то может быть предпочтительным выполнять распределительные клапанные блоки и/или закрывающие клапанные блоки так, что трубные выходы распределительных клапанных блоков и/или закрывающих клапанных блоков согласованы с соединенными друг с другом по текучей среде приемными группами так, что за счет приведения в действие возможно меньшего количества, предпочтительно лишь одного распределительного клапанного блока и/или возможно меньшего количества или лишь одного или лишь двух закрывающих клапанных блоков, одновременно отсоединяются все соединенные друг с другом по текучей среде приемники, при этом предпочтительно все другие приемники или по меньшей мере преобладающая часть остальных приемников не затрагивается отделением неисправных приемников, таких как связка соединенных по текучей среде контрольно-измерительных штырей, из которых один имеет утечку.

Согласно одной модификации распределительной трубопроводной системы, клапанный блок, в частности аварийный закрывающий клапанный блок, содержит несколько ротационных сервоклапанов, в частности, несколько шаровых крановых клапанов с металлическим уплотнением. В частности, клапанный блок содержит меньше десяти, примерно меньше шести, особенно предпочтительно меньше пяти, в частности, точно два, точно три или точно четыре трубных выхода в соединении по текучей среде с внутренним участком трубопроводной системы. Количество находящихся в соединении по текучей среде с внутренним участком трубопроводной системы трубных выходов клапанного блока предпочтительно соответствует количеству соединенных друг с другом по текучей среде приемников, таких как контрольно-измерительные штыри. Меньшее количество меньше десяти трубных выходов, в частности, шесть или четыре трубных выхода, может быть, в частности, реализовано в ротационном сервоклапане, соответственно, аварийном закрывающем ротационном сервоклапане с точно двумя интегрированными в нем ротационными сервоклапанами или с точно тремя интегрированными в нем ротационными сервоклапанами с точно одним или с точно двумя проходными каналами. Было установлено, что ротационные сервоклапаны с металлическим уплотнением на основании очень высокого трения сцепления или трения скольжения металлического уплотнения требуют сравнительно большую управляющую силу, так что при указанном выше количестве трубных выходов с согласованными проходными каналами должно обеспечиваться, что имеется в распоряжении исполнительный механизм для приведения в действие (аварийного закрывающего) клапанного блока, который, с одной стороны, обеспечивает надежное перемещение из активного открытого положения в закрытое (аварийно закрытое) положение при одновременно сравнительно небольшом конструктивном объеме и весе.

Согласно одной модификации распределительной трубопроводной системы, она содержит по меньшей мере один распределительный клапанный блок. В технологической установке, такой как атомная электростанция, могут быть расположены параллельно друг другу несколько таких распределительных трубопроводных (под)систем и образовывать большую разветвленную распределительную трубопроводную систему, если необходимо обслуживать больше девяти приемников. Например, может быть предусмотрено параллельное включение трех таких распределительных трубопроводных (под)систем, с целью обслуживания до 27 приемников, таких как контрольно-измерительные штыри. Ясно, что не все трубные выходы должны быть снабжены приемниками, вместо этого может быть также предусмотрен замок, такой как пломба, в качестве глухого окончания, например, если в подлежащей обслуживанию технологической установке имеется меньшее количество приемников, чем может обслуживать распределительная трубопроводная система. Возможно также, что имеющие различно большие размеры распределительные трубопроводные системы включены рядом друг с другом, например, две распределительные трубопроводные системы с соответствующим включенным спереди распределительным клапанным блоком с тремя трубными входами и девятью трубными выходами (тремя первыми, тремя вторыми и тремя третьими трубными выходами). Наряду с этим может быть предусмотрен другой, имеющий другие размеры распределительный клапанный блок, который имеет два или три трубных входа и лишь шесть трубных выходов (либо в соответствии с первой альтернативной три первых трубных выхода и три вторых трубных выхода, либо в соответствии со второй альтернативой два первых трубных выхода, два вторых трубных выхода и два третьих трубных выхода). С этими шестью трубными выходами могут быть согласованы два закрывающих клапанных блока, с целью обслуживания шести приемников, таких как контрольно-измерительные штыри. Такая распределительная трубопроводная система могла бы обслуживать 24 приемника. В такой распределительной трубопроводной системе, как указывалось выше, с 27 или 24 трубными выходами перед тремя распределительными клапанными блоками, которые расположены перед закрывающими клапанными блоками, может быть расположен другой распределительный клапанный блок, который также выполнен в соответствии с изобретением, с целью обслуживания в целом, например, девяти или восьми трубных выходов указанных выше распределительных клапанных блоков, исходя, например, из трех трубных выходов системы. Кроме того, возможно, что в распределительной трубопроводной системе перед распределительным клапанным блоком, соответственно, перед трубными входами расположено другое распределительное устройство, которое не обязательно должно быть выполнено в соответствии с изобретением.

Согласно одной модификации распределительной трубопроводной системы по меньшей мере с одним распределительным клапанным блоком, может быть предусмотрен по меньшей мере один второй распределительный клапанный блок. Второй распределительный клапанный блок может быть расположен, как указывалось выше, параллельно рядом с первым распределительным клапанным блоком. В качестве альтернативного решения или дополнительно, дополнительный второй или третий распределительный клапанный блок может быть расположен, в частности, в виде каскада с первым, соответственно, возможно, вторым распределительным клапанным блоком.

Согласно одной модификации распределительной трубопроводной системы по меньшей мере с одним распределительным клапаном, одним распределительным клапанным блоком, как указывалось выше, или одним распределительным клапаном, который не обязательно должен быть частью распределительного клапанного блока, по меньшей мере в одном распределительном клапанном блоке или распределительном клапане по меньшей мере один трубный выход находится в соединении по текучей среды с шаровым измерительным столом, и по меньшей мере один другой трубный выход находится в соединении по текучей среде с участком тестирования радионуклидов или устройством хранения радионуклидов. Этот дополнительный распределительный клапан или распределительный клапанный блок имеет по меньшей мере один трубный вход, который ориентирован в направлении приемника, в частности, одного или нескольких контрольно-измерительных штырей, и служит для целенаправленного распределения (радионуклидных) шаров, исходя из приемника, такого как расположенный в активной зоне реактора контрольно-измерительный штырь или контрольно-измерительные штыри, к указанному выше шаровому измерительному столу, к трубному выходу и/или к участку сбора радионуклидов технологической установки.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения. Хотя описание указанных выше примеров выполнения клапанного блока, согласно изобретению, соответственно, распределительной трубопроводной системы, согласно изобретению, приведено специально применительно к использованию в атомной электростанции, должно быть понятно, что релевантными являются также очищаемые и/или пропускающие твердые тела системы трубопроводов. Клапанный блок, согласно изобретению, и/или распределительную трубопроводную систему, согласно изобретению, можно использовать также в технологической установке, такой как химическая установка, например, рафинировочный завод, в частности, нефтеперегонный завод, нефтяной трубопровод, установка для переработки пищевых продуктов, установка для обработки насыпных материалов или т.п.

Подлежащие пропусканию через трубопроводную систему, соответственно, распределительную трубопроводную систему твердые тела могут быть, например, шарами, в частности, шарами с наружным диаметром от 1 мм до 3 мм, например, примерно 1,7 мм. Трубопроводная система, соответственно, проходной канал может иметь согласованный с транспортируемым материалом условный проход. Условный проход по меньшей мере равен, предпочтительно немного больше транспортируемого материала. Например, условный проход по меньшей мере на 5%, по меньшей мере на 10% или по меньшей мере на 15% больше и/или не более чем на 50% больше, не более чем на 40% больше или не более чем на 30% больше наружного диаметра единицы транспортируемого материала. Например, внутренний диаметр трубопроводной системы и/или проходного канала, в частности, для транспортировки радионуклидных шаров с диаметром 1,7 мм, может составлять примерно 2 мм. Трубопроводная система может быть предусмотрена, в частности, для аналогичной пневматической почте транспортировки подлежащей прохождению твердотельной среды, такой как шары, с помощью приводной среды, такой как азот, окружающий воздух или т.п., при этом трубопроводная система в таком выполнении может быть выполнена с двойными стенками с внутренним условным проходом, который согласован с транспортируемым материалом, и наружным условным проходом для прохождения транспортировочной среды, который больше внутреннего условного прохода. Например, труба с двойной стенкой может иметь внутри внутренний диаметр 2 мм и снаружи внутренний диаметр 4 мм.

В технологической установке в виде установки активирования радионуклидов может быть предусмотрена в качестве подлежащей прохождению твердотельной среды, например, шаров, которые содержат или состоят по меньшей мере из одного из следующих (еще не активированных) нуклидов: Мо-98, Yb-176, V-51.

Кроме того, в качестве твердотельных материалов для транспортировки в такой установке возможны указанные в WO 2016/120120 А1 материалы. Дополнительно к этому, в качестве твердотельных материалов для транспортировки в такой установке возможны указанные в WO 2016/119862 А1 материалы. Кроме того, в качестве твердотельных материалов для транспортировки в такой установке возможны указанные в WO 2016/119864 А1 материалы.

Другие свойства, преимущества и признаки изобретения поясняются более подробно в приведенном ниже описании предпочтительных вариантов выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг. 1 - распределительная трубопроводная система, согласно изобретению, для технологической установки, которая содержит несколько клапанных блоков, согласно изобретению;

фиг. 2a-2f - различные положения ротационного сервоклапана с двумя или тремя проходными каналами;

фиг. 3а - поперечное сечение распределительного клапанного блока, согласно изобретению;

фиг. 3b - разрез ротационного сервоклапана распределительного клапанного блока, согласно фиг. 3а, по линии II; и

фиг. 4 - разрез закрывающего клапанного блока, согласно изобретению.

На фиг. 1 схематично показан пример выполнения распределительной системы 100, согласно изобретению, для технологической установки, например, для выборочного переноса мишеней для активирования нуклидов и измерительных тел в, соответственно, из контрольно-измерительных штырей коммерческого ядерного реактора (не изображен). Система позволяет, например, при применении, с одной стороны, выполнять рабочие предписания для выполнения так называемых шаровых измерений, которые служат для определения распределения плотности энерговыделения, соответственно, потока нейтронов в активной зоне реактора, и с другой стороны, использовать в промежуточные свободные от измерений промежутки времени испускаемое топливными стержнями излучение для облучения мишеней для активирования нуклидов.

Трубопроводная система 100 для приема и транспортировки измерительных тел и мишеней содержит несколько входящих в многоходовую арматуру 160 трубопроводных ветвей 110, 120, 130, 140, которые через многоходовую арматуру 160 могут выборочно приводиться в соединение друг с другом по потоку. В данном примере выполнения трубопроводная система 100 содержит реакторную ветвь 110, которая с помощью концевых сцеплений в виде подробно поясняемых ниже закрывающих клапанных блоков 2 соединена с (не изображенными) приемниками, такими как контрольно-измерительные штыри, в активной зоне реактора. Кроме того, трубопроводная система 100 содержит накопительную ветвь 120 для промежуточного хранения измерительных тел или мишеней, а также измерительную ветвь 130, которая соединена с измерительным приспособлением 300, в частности, так называемым, известным, например, из US 3711714 измерительным столом, для определения активности измерительных тел. Кроме того, трубопроводная система 100 может содержать (не изображенную) вводящую ветвь, которая предназначена для соединения с подающим приспособлением, например, транспортировочным резервуаром, с целью ввода не облученных мишеней в трубопроводную систему 100.

Кроме того, для извлечения облученных мишеней трубопроводная система 100 имеет разгрузочную ветвь 140, через которую облученные мишени могут транспортироваться в разгрузочный резервуар 400. Все ветви 110, 120, 130, 140 трубопроводной системы входят в узловых точках в распределительный клапан, соответственно, многоходовую арматуру 160. Для пневматической транспортировки измерительных тел и мишеней распределительная система 100 имеет пневматическое транспортировочное приспособление (не изображено). В качестве транспортировочного газа предпочтительно используется азот.

Для активирования, т.е. для преобразования мишеней в радионуклиды, они удерживаются в контрольно-измерительном штыре, обычно в течение нескольких суток или недель. Если в течение этого времени необходимо шаровое измерение на оснований рабочих норм безопасности, то мишени можно временно хранить в накопительной ветви 120. Для этого в газовый трубопровод штыря подается транспортировочный газ, за счет чего частично активированные мишени переносятся из контрольно-измерительного штыря через реакторную ветвь 110 и многоходовой клапан 160 в накопительную ветвь 120. По причинам защиты от излучения каждый участок 122 накопительной ветви 120, в котором промежуточно хранятся частично облученные мишени, предпочтительно снабжен экраном 123 от ионизирующего излучения.

Для шарового измерения затем многоходовая арматура 160 переводится во второе переключательное положение. Затем в измерительную ветвь 300 подается транспортировочный газ для транспортировки измерительных тел через измерительную ветвь 130, многоходовую арматуру 160 и реакторную ветвь 110 в контрольно-измерительный штырь. После завершения облучения измерительных тел они с помощью транспортировочного газа транспортируются из контрольно-измерительного штыря через реакторную ветвь 110, многоходовой клапан 160 и измерительную ветвь 130 подаются обратно в измерительное приспособление 300. Там может измеряться активность облученных измерительных тел для определения профиля плотности энерговыделения реактора.

Как только измерительные тела находятся в измерительном приспособлении 300, может быть продолжено активирование частично облученных мишеней. Для этого мишени, в соответствии с уже поясненным выше выполнением, транспортируются из накопительной ветви 120 обратно в контрольно-измерительный штырь 1010.

После полного активирования мишеней они для извлечения из трубопроводной системы сначала транспортируются в реакторную ветвь 110, длина которой соответствует по меньшей мере длине цепочки расположенных рядом друг с другом в трубопроводной системе мишеней. Затем многоходовая арматура 160 устанавливается для соединения реакторной ветви 110 с разгрузочной ветвью 140. Мишени могут переводиться без давления и исключительно под действием силы тяжести из реакторной ветви 110 через многоходовую арматуру 160 и предпочтительно расположенную в вертикальном направлении снизу, в частности, монотонно снижающуюся разгрузочную ветвь 140 в разгрузочный резервуар 400.

Выходящая из многоходовой арматуры 160 реакторная ветвь 110 разветвляется в направлении не изображенных контрольно-измерительных штырей, которые в этом примере реализуют приемники распределительной трубопроводной системы 100, а именно так, что, например, можно обслуживать 24 отдельных контрольно-измерительных штыря, исходя из многоходовой арматуры 160. Разветвление реакторной ветви 110 реализовано с помощью каскадного последовательного включения расположенных друг за другом распределительных компонентов.

За многоходовой арматурой 160 сначала следует распределительный клапан 170, который в показанном предпочтительном варианте выполнения содержит лишь один единственный ротационный сервоклапан. Этот ротационный сервоклапан выполнен по существу как многоходовая арматура 160. Таким образом, в распределительном клапане 170 может быть предусмотрен трубный вход 170А, с целью направления из многоходовой арматуры 160 далее в реакторную ветвь 110. Распределительный клапан 170 имеет три проходных канала 171, 172, 173, которые выполнены в одном и том же исполнительном элементе единственного ротационного сервоклапана, предпочтительно в одной и той же горизонтальной плоскости. С каждым из этих трех проходных каналов 171, 172, 173 специально согласован один трубный выход 170С, 170D, 170Е распределительного клапана 170.

Распределительный клапан 170 содержит трубный вход 170А, который в зависимости от положения исполнительного элемента распределительного клапана 170 может быть соединен по текучей среде точно с одним из трех трубных выходов 170С, 170D или 170Е, с целью прохождения подлежащих транспортировке в распределительной трубопроводной системе 100 твердых тел, например, шаров радионуклидов. Исполнительный элемент распределительного клапана 170 может принимать несколько, в показанном примере точно четыре положения транспортировки. В первом транспортировочном положении первый проходной канал 171 соединяет трубный вход 170А с первым трубным выходом 170D. Во втором положении второй проходной канал 172 соединяет трубный вход 172Асо вторым трубным выходом 170С. В третьем положении третий проходной канал 173 соединяет трубный вход 170А с третьим трубным выходом 170Е. Распределительный клапан 170 реакторной ветви 111 можно называть одноходовым трехпозиционным клапаном. Распределительный клапан 170 снабжен исполнительным механизмом 175, например, пневматическим или электрическим сервоприводом, который приводит клапан 170 к занятию одного из трех указанных выше положений. С трубными выходами 170С, 170D и 170Е распределительного клапана 170 соединен первый распределительный клапанный блок 200.

Первый клапанный блок 200 содержит три соединенных друг с другом ротационных сервоклапана 210, 220, 230. Конструкция примера выполнения распределительного клапанного блока будет более подробно пояснена применительно к фиг. 3а и 3b. Три распределительных клапана 210, 220, 230, которые объединены в распределительный клапанный блок 200, выполнены по существу как предыдущий распределительный клапан 170.

Первый трубный выход 170D распределительного клапана 170 ведет к трубному входу 220А первого распределительного клапана 210 распределительного клапанного блока 200. Второй трубный выход 170С распределительного клапана 170 ведет ко второму распределительного клапану 220 распределительного клапанного блока 200. Третий трубный выход 170Е распределительного клапана 170 ведет к третьему распределительного клапану 230 распределительного клапанного блока 200. Каждый из распределительных клапанов 210, 220 и 230 распределительного клапанного блока 200 выполнен одинаковым образом. Исполнительные элементы клапанов 210, 220 и 230 соединены друг с другом без возможности проворачивания с помощью общей исполнительной штанги и приводятся в действие с помощью одного общего исполнительного механизма 250. Исполнительный механизм 250 первого распределительного клапанного блока 20 может быть, например, пневматическим или электрическим приводом. Возможно, что исполнительный механизм 250 (или 175) имеет ограниченный диапазон поворота, например, до ±60°, до ±90° или до ±120°. Предпочтительно, сервопривод 250 распределительного клапанного блока 200 выполнен более мощным, чем исполнительный механизм 175 распределительного клапана 170, с целью учета значительно повышенных сопротивлений скольжения нескольких приводимых совместно в действие ротационных исполнительных элементов клапанного блока 200 по сравнению с отдельными ротационными исполнительными элементами простого однопозиционного трехходового клапана 170.

Как и указанный выше распределительный клапан 170, распределительные клапаны 210, 220 и 230 распределительного клапанного блока 200 имеют один соответствующий трубный вход 201, 202, 203 и три соответствующих трубных выхода, а также соответствующее количество проходных каналов в соответствующем исполнительном элементе распределительного клапана. В зависимости от положения исполнительного элемента, проходной канал исполнительного элемента соединяет один из соответствующих трубных выходов с соответствующим трубным входом. Клапанный блок 200 имеет девять трубных выходов.

Вследствие соединения без возможности проворачивания исполнительных элементов друг с другом может быть предпочтительным, что отдельные сервоклапаны 210, 220 и 230 клапанного блока 200 согласованы друг с другом так, что они занимают соответствующие друг другу положения. Лишь в качестве иллюстрации на фиг. 1 изображены для отдельных сервоклапанов распределительного клапанного блока 200 различные положения клапанных компонентов. Отдельные сервоклапаны распределительного клапанного блока 200 предпочтительно согласованы друг с другом так, что в первом положении переключения блока у всех сервоклапанов 210, 220, 230 трубный вход 201, 202 или 203 соединен с первым трубным выходом 211, 221 или 231, во втором положении переключения блока трубный вход 201, 202 или 203 соединен со вторым трубным выходом 212, 222 или 232, и в третьем положении переключения блока трубный вход 201, 202 или 203 соединен с третьим трубным выходом 213, 223 или 233.

С трубными выходами первого распределительного клапанного блока 200 соединены три других распределительных клапанных блока 300, 400, 500 одинаковой конструкции. Распределительные клапанные блоки 300, 400, 500 предпочтительно структурированы точно, как предыдущий распределительный клапанный блок 200, и работает тем же образом. Следовательно, можно здесь отказаться от повторного избыточного описания отдельных компонентов и функций вторых распределительных клапанных блоков 300, 400, 500. Одинаковые компоненты обозначены увеличенной на 100 позицией.

Как показано на фиг. 1, распределительная трубопроводная система 100 может быть выполнена так, что трубные входы одного из вторых распределительных клапанных блоков 300, 400, 500 соединены с трубными выходами отдельных распределительных клапанов 210, 220 или 230 первого распределительного клапанного блока 200. Другое расположение, соответственно, соединение клапанного блока и вторых клапанных блоков может быть предпочтительным. Например, с первыми тремя выходами 211, 221, 231 различных распределительных клапанов первого клапанного блока 200 может быть соединен первый следующий (второй) клапанный блок (например, 300) (не изображен). Со вторыми выходами 212, 222, 232 первого клапанного блока 200 может быть соединен второй следующий (второй) клапанный блок (например, 400), и с третьими выходами 213, 223, 233 первого клапанного блока 200 может быть соединен третий следующий (второй) клапанный блок (например, 500).

Вторые распределительные клапанные блоки 300, 400 и 500 могут быть также выполнены не одинаково с первым распределительным клапанным блоком 200. Для упрощенного представления изобретения на фиг. 1 все распределительные клапанные блоки 300, 400 и 500 имеют одинаковую конструкцию. Расположенные во втором каскадном ряду распределительные клапанные блоки 300, 400 и 500 имеют каждый три трубных выхода 301, 302, 303; 401, 402, 403; а также 501, 502 и 503. С каждым из трубных входов согласованы три трубных выхода через соответствующий ротационный сервоклапан. В сумме расположенные во втором каскадном ряду распределительные клапанные блоки имеют 27 трубных выходов, исходя из которых могут обслуживаться 27 приемников, например контрольно-измерительных штырей (схематично показан лишь один контрольно-измерительный штырь).

В показанном примере предусмотрены 24 отдельных приемников. Поэтому несколько, здесь три трубных выхода запломбированы, а именно, трубные выходы второго ротационного сервоклапана 320 первого распределительного клапанного блока 300 во втором каскадном ряду. В качестве альтернативного решения возможно предусмотрение пломбирования непосредственно на втором выходе 222 второго сервоклапана первого клапанного блока 200 и имеющего меньшие размеры блока сервоклапанов, например, лишь с двумя плоскостями сервоклапанов вместо показанного сервоклапанного блока 300.

Между выходами распределительных клапанных блоков второй каскадной ступени 300, 400 и 500 и соответствующим приемником, например контрольно-измерительным штырем активной зоны реактора, может быть предусмотрен для создания границы системы аварийный закрывающий клапан, например, в виде аварийного закрывающего клапанного блока 2, как будет пояснено ниже применительно к фиг. 4 (здесь схематично показано лишь для одного контрольно-измерительного штыря 1010).

На фиг. 2а, 2b и 2 с показаны положения переключения для сервоклапана в соответствии с положениями, которые показаны в клапанных блоках 200, 300, 400 и 500 на фиг. 1. В отличие от показанного на фиг. 1 возможно, что дополнительно к одному трубному входу А предусмотрены другие трубные входы В, F. В показанном на фиг. 2а-2с примере предусмотрены три трубных выхода С, D и Е. На фиг. 2а показано первое активное положение, в котором первый клапанный вход А соединен с первым клапанным выходом D через первый проходной канал 15d, который проходит через исполнительный элемент 13 сервоклапана 200. Оба других проходных канала 15с и 15е в исполнительном элементе 13 в этом первом активном положении не соединены ни с одним трубным входом и ни с одним трубным выходом.

На фиг. 2b показано второе переключательное положение, в котором первый трубный вход А соединен со вторым трубным выходом Е через изогнутый проходной канал 15е. Кривизна соответствует примерно радиусу исполнительного элемента ±50%. Первый проходной канал 15d не находится в соединении ни трубным входом, ни с трубным выходом. Третий проходной канал 15 с, который проходит зеркально симметрично с противоположной кривизной относительно второго проходного канала 15е через исполнительный элемент 13,соединяет второй трубный вход В с первым трубным выходом D. Закрывающий элемент 13 закрывает третий трубный вход F и третий трубный выход С.

В показанном на фиг. 2с третьем переключательном положении клапана третий проходной канал 15с соединяет первый трубный вход А с третьим трубным выходом С. Третий трубный вход F соединен с помощью проходного канала 15е с первым трубным выходом D. Второй трубный вход В и второй трубный выход Е закрыты. С первым проходным каналом 15d не находятся в контакте никакие трубные входы и/или трубные выходы.

На фиг. 2d, 2е и 2f показан альтернативный вариант выполнения ротационного сервоклапана с тремя трубными входами А, В и F и тремя трубными выходами D, С и Е и исполнительным элементом 13*, в котором предусмотрены точно два проходных канала 15d' и 15 с'. Проходные каналы 15d' и 15 с' соответствуют указанным выше трубным проходным каналам 15d и 15с из фиг. 2а-2с. Поэтому относительно показанных на фиг. 2d-2f переключательных положений делается ссылка на приведенное выше описание положений переключения.

В показанных на фиг. 2d, 2е и 2f положениях третий трубный вход F всегда закрыт, так же как второй трубный выход Е. Возможно, что в таком сервоклапане предусмотрены лишь первый и второй трубный вход А и В и первый и третий трубный выход D и С, т.е. лишь два трубных входа и два трубных выхода. В качестве альтернативы возможно, что сервоклапан может принимать другие (не изображенные) положения, аналогичные показанным на фиг. 2d и 2f положениям, однако с зеркальным переключательным положением исполнительного элемента 13*, с целью соединения третьего трубного входа F или второго трубного выхода Е по меньшей мере с одним из остальных трубных входов, соответственно, трубных выходов.

На фиг. 3е и 3b показан клапанный блок 200, который содержит четыре смещенных относительно друг друга в осевом направлении ротационных сервоклапана в виде шаровых крановых клапанов 11. Клапанный блок 200 содержит четыре соединенных друг с другом без возможности проворачивания шаровых крановых клапана 11а, 11b, 11с, 11d.

Возможно, что шаровые крановые клапаны 11 изготовлены с помощью трехмерной печати или т.п. Показанные шаровые крановые клапаны 11 выполнены по принципу разделенного шара, т.е. каждый шаровой крановый клапан разделен в проходящей перпендикулярно оси R вращения плоскости (например, в плоскости II разреза), и в плоскости разреза в поверхности одной половины шара или в поверхностях обоих половин шара выполнены, например, посредством фрезерования, проходные каналы 15d, 15с и 15е.

Как показано на фиг. 3а, шаровые крановые клапанные элементы 13 штабелированы друг на друге вдоль оси R вращения. Клапанный блок 200 имеет составленный месте исполнительный элемент для четырех шаровых крановых клапана 11a-11d, который состоит из пяти частей, а именно, вверху и внизу из соответствующего полушара 13''', 13'' и трех, в частности, одинаковых двойных половин 13' шара, которые имеют каждая на своей верхней стороне и на своей нижней стороне плоскую строну, в которой может быть образован проходной канал.

Верхний полушар 13''', три двойных полушара 13' и нижний полушар 13'' соединены друг с другом без возможности проворачивания с помощью соединительных винтов, которые проходят поперек всех полушаров, и/или с помощью образования пар с геометрическим замыканием.

В горизонтальной плоскости, в которой проходят проходные каналы 15с, 15d, 15е, полушары имеют свой наибольший диаметр. В направлении продольной оси L выше и ниже этой плоскости наружная окружность половин шаров уменьшается относительно оси R вращения. В окружной зоне, которая окружает вход, соответственно, выход проходных каналов 15с, 15d или 15е, клапанные элементы 13 снабжены каждый по меньшей мере одним уплотнительным элементом 16. Уплотнительный элемент 16 проходит вокруг соответствующего клапанного элемента шарового крана и/или кольцеобразно вокруг входа или выхода проходного канала 15с, 15d, 15е. Предпочтительно, уплотнения 16 соединены без возможности проворачивания с корпусом 17, который окружает исполнительные элементы 13. Уплотнения служат для обеспечения переноса без потерь транспортировочной текучей среды между трубными входами А, В, F и трубными выходами С, D, Е. Кроме того, они должны обеспечивать герметичное закрывание в закрытом положении исполнительного элемента 13.

Корпус 17, который окружает шаровые крановые исполнительные элементы 13, имеет по существу цилиндрическую форму. Для трубных входов А, В, F и трубных выходов С, D, Е выполнены проходы через стенку корпуса 17. Например, корпус 17 может иметь резьбовые отверстия 18, в которые ввинчен соответствующий трубный соединитель 19. На радиально внутреннем конце трубного соединителя 19 может быть образовано гнездо для кольцеобразного уплотнительного элемента 16. На трубном соединителе 19 может быть предусмотрен монтажный адаптер для более простого присоединения трубопроводов существующей распределительной трубопроводной системы атомной электростанции или т.п. На концах корпуса 17 в осевом направлении L может быть закреплен на одной стороне закрывающий фланец 20, а на другой стороне фланец 21 приводного адаптера. Закрывающий фланец 20 может быть закреплен на втулочном теле корпуса 17, например, с помощью винтов и иметь гнездо для подшипника качения для фиксации шарового кранового клапанного тела 13 в осевом и радиальном направлении.

На фланце 21 приводного адаптера может быть предусмотрено винтовое соединение фланца 21 с подшипником, предпочтительно подшипником качения, для осевого и/или радиального удерживания расположенного на торцевой стороне полушара 13''. Фланец 21 предпочтительно содержит одно или несколько гнезд для уплотнений и проход для приводного вала 22 для управления клапанным элементом 13. Приводной вал 22 проходит в корпус 17 клапана и находится в зацеплении с геометрическим замыканием с клапанными элементами 13. В частности, расположенный на торцевой стороне полушар 13''' иметь гнездо с геометрическим замыканием для конца приводного вала 22.

Полушары 13', 13'' и 13''' выполнены в показанном на фиг. 3а предпочтительном варианте выполнения в виде массивных сплошных тел. За исключением проходных каналов 15с, 15d и 15е и сквозных отверстий для крепежных винтов, а также возможных впадин для размещения выступов геометрического замыкания других шаровых участков, они выполнены массивными без выемок. Такая массивная и стабильная конструкция особенно хорошо пригодны для условий высокого давления и/или высокой температуры, например, в атомной электростанции.

Возможно, что для других областей применения исполнительные элементы шарового кранового клапана выполнены менее массивными, например, с облегченной конструкцией, или даже образованы из труб с проходным каналом со структурными и/или соединительными компонентами, такими как распорки, ребра или т.п.

Уплотнительные элементы 16 могут быть выполнены в зоне низкого давления (например, ниже 40 бар, ниже 100°С) атомной электростанции в виде мягких уплотнений, например, из PTFE или другой подходящей пластмассы. Для зоны высокой температуры и/или высокого давления (например, выше 40 бар, выше 100°С) предпочтительными являются уплотнения, которые выдерживают более высокие давления и/или температуры, например, металлические уплотнения, графитовые уплотнения или т.п.

На фиг. 4 показан другой вариант выполнения клапанного блока 2, согласно изобретению, который выполнен в виде аварийного закрывающего клапанного блока. Аварийный закрывающий клапанный блок 2 содержит два соединенных друг с другом без возможности проворачивания шаровых крановых клапанных элемента 23, через которые просверлен соответствующий проходной канал 25. В этом варианте выполнения проходной канал 25 может проходить прямолинейно и чисто в радиальном направлении, т.е. с пересечением оси R вращения, поперек через среднюю точку клапанного элемента 23.

В показанном на фиг. 4 аварийном закрывающем клапанном блоке 2 клапанные элементы выполнены в виде единого целого с приводным валом 32, например, выкованы, прокатаны или изготовлены со снятием стружки из одного куска.

Такой аварийный закрывающий клапанный блок 2 пригоден, например, в качестве аварийного закрывающего клапанного блока 2 для надежного отделения по текучей среде контрольно-измерительных штырей (не изображены), для того чтобы радиоактивные зараженные текучие среды, газы и/или пары из имеющих утечку контрольно-измерительных штырей не могли проникать в остальную установку.

Для этого аварийный закрывающий клапанный блок 2 может быть выполнен вблизи внутренней оболочки активной зоны 1001 реактора с непосредственным примыканием к внутренней оболочке активной зоны реактора или даже в виде части активной зоны реактора. Для надежного выдерживания высоких давлений, например, выше примерно 40 бар и/или высоких температур выше 200°С, в частности, 300°С-400°С, уплотнения 36 аварийного закрывающего клапанного блока 2 предпочтительно выполнены в виде металлических уплотнений. Металлические уплотнения 36 прижимаются с большим радиальным давлением к исполнительным элементам 23, так что на шаровой окружности шарового кранового клапана 2 возникают большие давления прижимания и силы трения. Большие силы трения действует в виде торсионных сил против прикладываемого к исполнительному валу 32 перестановочного усилия. Поэтому может быть предпочтительным образование меньше пяти, предпочтительно меньше трех, в частности, лишь точно двух клапанных элементов 23 на одном приводном валу 32.

Шаровые крановые клапанные элементы 23 шаровых крановых клапанов 21а и 21b аварийного закрывающего клапанного блока 2 предпочтительно снабжены проходящими прямолинейно проходными каналами 25, Возможно, что со смещением относительно друг друга в осевом направлении L и с угловым смещением относительно оси R вращения предусмотрено несколько, например, два проходных канала в одном единственном шаровом крановом клапанном элементе (не изображены). Например, могут быть предусмотрены два проходящих прямолинейно через среднюю точку шарового кранового исполнительного элемента 23 проходных канала 25, которые смещены относительно друг друга больше чем на один диаметр канала и/или относительно оси R вращения больше чем на 90°.

Корпус 37 аварийного закрывающего клапанного блока 2 может быть выполнен аналогично корпусу 17 указанного выше распределительного клапанного блока 200. Например, он может быть составлен, в частности, из состоящего из нескольких частей втулочного тела 37, а также установленной на нижнем в осевом направлении конце закрывающей крышки и установленного на противоположном торцевом конце приводного адаптера 31, аналогично указанным выше фланцевым частям 20, 21. Концевые элементы 30, 31 предпочтительно снабжены осевым и/или радиальным подшипником для перестановочного вала 32.

В состоящее из нескольких частей втулочное тело корпуса 37 могут быть введены, например ввинчены, в радиальном направлении соединительные выводы и, в частности, соединительные выводы каналов распределительной трубопроводной системы.

Раскрытые в приведенном выше описании, на фигурах и в формуле изобретения признаки могут иметь значение как по отдельности, так и в любой комбинации для реализации изобретения в различных варианта выполнения.

Перечень позиций

2 Аварийный закрывающий клапанный блок

11а, b, с, d Шаровой крановый клапан

13,13*,13',13'',13''' Исполнительный элемент

15с, d, е, с', d', е', 25 Проходной канал

16 Уплотнительный элемент

13, 37 Корпус

18 Резьбовое отверстие

19 Трубный соединитель

20 Закрывающий фланец

21 Фланец приводного адаптера

21а, 21b Шаровой крановый клапанный элемент

22, 32 Приводной вал

20 Накопительная ветвь

23 Клапанный элемент

31 Конец для приводного адаптера

32 Перестановочный вал

100 Распределительная система

110, 120, 130, 140 Трубопроводные ветви

122 Участок

123 Экранирование

160 Многоходовая арматура

170 Распределительный клапан

170с, d, e Трубный выход

170А Трубный вход

171, 172, 173 Проходной канал

175 Исполнительный механизм

200, 300, 400, 500 Распределительный клапанный блок

201, 202, 203; 301, 302, 303 Трубный вход

401, 402, 403; 501, 502, 503 Трубный вход

210, 20, 230 Ротационный сервоклапан

211, 221, 231 Трубный выход

212, 222, 232 Трубный выход

213, 223, 233 Трубный выход

220А Трубный вход

222 Выход

250 Исполнительный механизм

1001 Активная зона реактора

1010 Контрольно-измерительный штырь

А, В, F Трубный вход

C, D, E Трубный выход

L Продольная ось

R Ось вращения.

Изобретение относится к клапанному блоку (2, 200, 300, 400, 500) для очищаемой и/или пропускающей твердые тела системы (100) трубопроводов технологической установки, такой как атомная электростанция. Блок содержит по меньшей мере два ротационных сервоклапана, имеющих каждый по меньшей мере один трубный вход (А) и по меньшей мере один трубный выход (С, D, Е), а также поворотный исполнительный элемент (13, 23) по меньшей мере с одним проходным каналом (15с, 15d, 15е, 25). Причем в открытом положении исполнительного элемента (13, 23) трубный вход (А) соединен с трубным выходом (С, D, Е) проходным каналом (15с, 15d, 15е, 25); в закрытом положении исполнительный элемент (13, 23) отделяет трубный вход (А) от трубного выхода (С, D, Е). Причем по меньшей мере два ротационных сервоклапана выполнены с возможностью поворота вокруг одной и той же оси (R) вращения, и исполнительные элементы (13, 23) по меньшей мере двух ротационных сервоклапанов соединены друг с другом без возможности проворачивания, проходной канал (15с, 15d, 15е, 25) первого ротационного сервоклапана смещен относительно проходного канала (15с, 15d, 15е, 25) второго ротационного сервоклапана предпочтительно плоскопараллельно в осевом направлении (L) оси (R) вращения. Техническим результатом является небольшой вес и габариты блока, повышение эффективности работы устройства для сбора радионуклидных мишеней при меньшей опасности загрязнения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Клапанный блок (2, 200, 300, 400, 500) для очищаемой, пропускающей твердые тела трубопроводной системы (100) технологической установки, содержащий по меньшей мере два ротационных сервоклапана, имеющих каждый по меньшей мере один трубный вход (А) и по меньшей мере один трубный выход (С, D, Е), а также поворотный исполнительный элемент (13, 23) по меньшей мере с одним проходным каналом (15с, 15d, 15е, 25), при этом в открытом положении исполнительного элемента трубный вход (А) соединен с трубным выходом (С, D, Е) проходным каналом (15с, 15d, 15е, 25), а в закрытом положении исполнительный элемент (13, 23) отделяет трубный вход (А) от трубного выхода (С, D, Е), отличающийся тем, что

по меньшей мере два ротационных сервоклапана выполнены с возможностью поворота вокруг одной и той же оси (R) вращения, а исполнительные элементы (13, 23) по меньшей мере двух ротационных сервоклапанов соединены друг с другом без возможности проворачивания, и что

по меньшей мере один из ротационных сервоклапанов имеет по меньшей мере два трубных входа (А, В, F) и по меньшей мере один исполнительный элемент (13, 23) с по меньшей мере с двумя проходными каналами (15с, 15d, 15е, 25), которые согласованы каждый по меньшей мере с одним из двух трубных входов (А, В, F), и что

проходные каналы (15 с, 15d, 15е, 25) первого ротационного сервоклапана смещены относительно проходного канала (15с, 15d, 15е, 25) второго ротационного сервоклапана предпочтительно плоскопараллельно в осевом направлении (L) оси (R) вращения.

2. Клапанный блок (2, 200, 300, 400, 500) по п. 1, отличающийся тем, что в активном открытом положении активный проходной канал (15с, 15d, 15е, 25) соединяет трубный вход (А, В, F) с трубным выходом (А, В, F), при этом, в частности, активный проходной канал (15с, 15d, 15е, 25) предпочтительно имеет одинаковое поперечное сечение, расположен коаксиально и/или соосно без мертвого объема с трубным входом (А, В, F) и/или трубным выходом (С, D, Е).

3. Клапанный блок (2, 200, 300, 400, 500) по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один из ротационных сервоклапанов клапанного блока является распределительным клапаном по меньшей мере с одним трубным входом (А, В, F), по меньшей мере двумя трубными выходами (С, D, Е) и по меньшей мере двумя, в частности, расположенными в одной и той же плоскости, отдельными проходными каналами (15с, 15d, 15е), при этом распределительный клапан имеет первое активное открытое положение, в котором первый проходной канал (15d) соединяет трубный вход (А) с одним первым трубным выходом (D), и при этом распределительный клапан имеет второе активное открытое положение, в котором второй проходной канал (15с, 15е) соединяет трубный вход (А) с одним вторым трубным выходом (С, Е).

4. Распределительная трубопроводная система (100) для технологической установки, содержащая по меньшей мере один клапанный блок по любому из пп. 1-3.

5. Распределительная трубопроводная система (100) по п. 4, по меньшей мере с одним клапанным блоком (2) по любому из пп. 1-3, в которой трубные выходы (С, D, Е) клапанного блока (2) находятся в соединении по текучей среде с внутренним участком трубопроводной системы, таким как участок высокого давления, например участком (1001) активной зоны реактора, и при этом трубные входы (А, В, F) клапанного блока (2) находятся в соединении по текучей среде с наружным участком трубопроводной системы, таким как участок низкого давления, например наружным участком реактора, при этом, в частности, клапанный блок (2) реализован в виде аварийного закрывающего клапанного блока для отделения внутреннего участка трубопроводной системы от наружного участка трубопроводной системы.

6. Распределительная трубопроводная система (100) по п. 5, в которой клапанный блок (2) содержит несколько ротационных сервоклапанов, в частности, несколько шаровых крановых клапанов (21) с металлическим уплотнением, и при этом клапанный блок содержит меньше десяти, предпочтительно меньше шести, особенно предпочтительно меньше 5, в частности, точно 2, 3 или 4 трубных выхода (С, D, Е) в соединении по текучей среде с внутренним участком трубопроводной системы.

7. Распределительная трубопроводная система (100) по любому из пп. 5, 6, содержащая по меньшей мере один распределительный клапанный блок (200) по п. 4.

8. Распределительная трубопроводная система (100) по п. 7 по меньшей мере с одним вторым распределительным клапанным блоком (300, 400, 500) по п. 4, в котором по меньшей мере один второй распределительный клапанный блок (300, 400, 500) включен, в частности, в виде каскада последовательно с первым распределительным клапанным блоком (200).

9. Распределительная трубопроводная система (100) по любому из пп. 4-8 по меньшей мере с одним распределительным клапаном (160) или одним распределительным клапанным блоком по п. 3, в которых по меньшей мере один трубный выход (D) находится в соединении по текучей среды с шаровым измерительным столом, и в которых по меньшей мере один другой трубный выход (С, D) находится в соединении по текучей среде с участком сбора радионуклидов или устройством хранения радионуклидов.