Клапан Российский патент 2023 года по МПК F16K17/02 F16K17/04 G21C19/06 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в составе пеналов герметичных.

Известен Герметичный пенал хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий корпус, привариваемую к нему крышку с грузозахватным устройством, клапаном для заполнения пенала средой хранения и контроля герметичности и решетку, образующую ячейки для размещения отработавших тепловыделяющих сборок, отличающийся тем, что грузозахватное устройство выполнено на крышке пенала в виде центрального грибка и дублирующего захватного бурта, выполненного по периферии крышки, внутри корпуса пенала к днищу приварена центральная труба, в центральном грибке крышки установлен шариковый замок с возможностью удерживать пенал за центральную трубу до выполнения сварного шва соединения крышки с корпусом пенала, клапан для откачки и заполнения пенала средой хранения выполнен в центральном грибке крышки, управление шариковым замком и клапаном осуществляется с помощью управляющего стержня-заглушки, выполненного в центральном грибке крышки пенала, герметизация пенала осуществляется сваркой кромок, выполненных в центральном грибке и управляющем стержне-заглушке, решетка выполнена в виде набора дисков с соосными отверстиями, образующими ячейки для размещения отработавших тепловыделяющих сборок, закрепленных на вертикальных стойках на расстояниях, позволяющих осуществлять установку ампул с заданной непрямолинейностью (RU 2372678 C1, кл. МПК G21F 5/008, опубл. 10.11.2009).

В данном техническом решении клапан включает в себя шарик в центрирующей опоре, управляющий стержень-заглушку и пружины. На верхнем торце управляющего стержня-заглушки выполнена кромка для заварки клапана.

Герметичность клапанного устройства обеспечивается поджатием шарика пружиной к седлу, выполненному в сквозном ступенчатом отверстии центральной утолщенной части крышки.

Открытие клапана производится внешним толкателем, который, преодолевая сопротивление пружин, перемещает управляющий стержень-заглушку, шарик, опору до упора во втулку шарикового замка. При этом открывается сквозной проход внутрь пенала через пазы в управляющем стержне-заглушке, кольцевую щель между шариком и седлом, пазы в опоре, пазы и проточку во втулке и отверстия, соединяющие полость пенала со сквозным ступенчатым отверстием. После снятия усилия со стороны внешнего толкателя элементы клапанного устройства под действием пружин возвращаются в исходное положение (закрытое) и герметичность клапана восстанавливается.

Шариковый замок состоит из упомянутой выше втулки, шариков, размещенных в отверстиях в центральной утолщенной части крышки, пружины и гайки.

Но так как данный пенал предназначен для хранения отработанных тепловыделяющих сборок (ОТВС) в «сухих» хранилищах, конструкция клапана не позволяет использовать его под водой бассейна выдержки.

Также известен пенал для ремонта тепловыделяющих сборок ВВЭР, содержащий цилиндрический корпус с днищем, съемную пробку, изолированные от внутреннего объема сосуда трубки охлаждения, проходящие через трубные доски пенала, направляющую, представляющую собой шестигранную трубу, и предохранительные клапаны в днище и пробке, на пробке располагается грузозахватный элемент, отличающийся тем, что пробка выполнена в форме двух соединенных между собой концентрических стаканов, внешний стакан обеспечивает фиксацию пробки в верхней части корпуса пенала, внутренний стакан с элементами уплотнения обеспечивает герметизацию внутренней полости пенала от окружающей среды, внутренний стакан пробки выполнен таким образом, что его внутренний объем обеспечивает размещение головки ТВС.

Недостатком этой конструкции является сложность обеспечения герметичности штока клапана съемной пробки, приводит к нарушению условий работоспособности пенала герметичного.

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных (прототипом) является "Пенал герметичный" (Техническое задание на поставку нестандартного технологического оборудования/изделия и/или системы филиала АО «Концерн Росэнергоатом» «Балаковская атомная станция» Предмет закупки: Пенал герметичный для хранения негерметичных ОТВС реакторов ВВЭР-1000, АО «Концерн Росэнергоатом», Балаковская АЭС, 2018.04.06 [найдено 2021.09.02]. Найдено в <http://zakupki.rosatom.ru/1805160608329>), содержащий цилиндрический корпус с днищем, съемную пробку, изолированные от внутреннего объема сосуда, трубки охлаждения, проходящие через трубные доски пенала, направляющую, представляющую собой шестигранную трубу, и предохранительные клапаны в днище и пробке. На пробке располагается грузозахватный элемент. Пробка выполнена в форме двух соединенных между собой, расположенных друг над другом концентрических дисков, верхний диск обеспечивает фиксацию пробки в верхней части корпуса пенала, нижний диск с элементами уплотнения обеспечивает герметизацию внутренней полости корпуса от окружающей среды. На пробке установлен клапан, открывающийся при превышении установленной величины внутреннего давления в пенале. В днище корпуса расположен клапан, открывающийся при снижении ниже установленной величины внутреннего давления в пенале.

Клапан пробки состоит из штока, в нижней части которого расположен шарик. Шарик перекрывает отверстие для сброса давления в пенале. На шток установлена пружина и настроена на давление сброса гайкой, расположенной в днище пробки. На днище пробки установлен рычажный механизм для поднятия штока, чтобы выровнять давление внутри пенала с внешней средой для обеспечения открытия пробки при проведении технологических операций с пеналом. В верхней части отверстия для сброса давления в днище пробки выполнена расточка для лучшего уплотнения шариком.

Данный пенал предназначен для размещения и хранения в нем ТВС с негерметичными тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ) и устанавливается в бассейн выдержки.

При проведении технологических операций по разгерметизации пеналов под водой, при этом перепад давления внутри и снаружи пенала не достиг величины срабатывания клапана, был выявлен недостаток клапана пробки – шарик «прижимается» толщей воды бассейна выдержки, что не позволяет произвести разгерметизацию пенала.

Технической задачей изобретения является обеспечение работоспособности клапана пенала герметичного.

Поставленная задача достигается в клапане пенала герметичного, содержащем шток, в нижней части которого установлен стакан с шариком, закрывающим отверстие в днище пробки, причем отверстие выполнено меньшим диаметром, чем диаметр шарика, пружины, гайки, установленной в пробку для регулирования величины избыточного давления путем регулировки сжатия пружины, рычажной механизм, установленный в верхней части пробки, связанный со штоком. При этом в штоке выполнено углубление для лучшего прижима шарика штоком, а в пробке выполнена расточка седла для лучшего сопряжения шариком.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на чертеже изображен общий вид клапана пробки пенала герметичного в разрезе.

Устройство клапана состоит из штока 5, шарика 2 запирающего отверстие 3 днища 1 пробки, стакана 12, пружины 6 и регулирующей усилие открытие клапана гайки 7. Для лучшего сопряжения шарика 2 и отверстия 3 выполнена расточка седла 4. В штоке 5 выполнено углубление под шарик 2 для лучшего прижима шарика 2 штоком 5.

Пружина прижимается гайкой 7 для регулирования клапана на определенное значение избыточного давления в пенале, при котором клапан должен открыться.

К верхней части днища 1 установлен рычажный механизм, состоящий из гайки 8, с которой соединены рычаги 9 и 10, шайбы 13, причем рычажной механизм связан со штоком 5 посредством гаек 11.

Связь шарика со штоком предотвращает закупоривание пенала и позволяет разгерметизировать пенал герметичный под водой бассейна выдержки штатным усилием исполнительных механизмов.

Клапан пенала герметичного работает следующим образом.

Нормальное состояние клапана при его эксплуатации – закрытое.

В режиме хранения негерметичной ОТВС из-за тепловыделений ОТВС давление внутри пенала может повышаться и при достижении установленного значения избыточным давлением внутри пенала шарик поднимается, давя на шток и при этом пружина сжимается.

После выравнивания давления внутри и снаружи пенала пружина растягивается, опуская шток с шариком.

В режиме загрузки ОТВС или другой технологической операции с пеналом под водой бассейна выдержки для разгерметизации пенала исполнительный механизм давит на шайбу, при этом посредством рычажного механизма, связанного со штоком, поднимает шток, который в свою очередь через стакан поднимает шарик, тем самым производя разгерметизацию пенала.

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в составе пеналов герметичных. Клапан пенала герметичного содержит шток, в нижней части которого установлен стакан с шариком, закрывающим отверстие в днище пробки, причем отверстие выполнено меньшим диаметром, чем диаметр шарика, пружину, гайку, установленную в пробку для регулирования величины избыточного давления путем регулировки сжатия пружины, рычажный механизм, установленный в верхней части пробки, связанный со штоком. Техническим результатом изобретения является обеспечение работоспособности клапана пенала герметичного. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Клапан пенала герметичного, содержащий шток, в нижней части которого установлен стакан с шариком, закрывающим отверстие в днище пробки, причем отверстие выполнено меньшим диаметром, чем диаметр шарика, пружину, гайку, установленную в пробку для регулирования величины избыточного давления путем регулировки сжатия пружины, рычажный механизм, установленный в верхней части пробки, связанный со штоком.

2. Клапан пенала герметичного по п.1, характеризующийся тем, что в штоке выполнено углубление под шарик для лучшего прижима шарика штоком.

3. Клапан пенала герметичного по п.1, характеризующийся тем, что в днище пробки выполнена расточка седла для лучшего сопряжения с шариком.