Металлическая тепловая изоляция (МТИ) Российский патент 2023 года по МПК F16L59/14 

Изобретение относится к теплоизоляционной технике, а более конкретно к конструкциям тепловой изоляции трубопроводов и цилиндрических сосудов атомных тепловых электростанций (АЭС).

Известна съемная тепловая изоляция, содержащая размещенные на внешней поверхности тепло изолируемого оборудования вплотную друг к другу теплоизоляционные блоки блочной съемной тепловой изоляции (далее по тексту БСТИ), состыкованные между собой продольными боковыми стенками и включающие короба, выполненные из нержавеющей стали и заполненные теплоизоляционным материалом (см. Российский патент RU2716771C2 - 2020 г, заявка RU №2017111880 от 07.04.2017 г). Данный патент (с пояснениями материала БСТИ) взят за прототип.

Недостаток заключается в том, что у патента в конструкции применен теплоизоляционный материал, выполненный из стекловолокна. При разуплотнении первого контура не исключена возможность попадания стекловолокна в активную зону реактора.

Сравнительно толстостенная крышка теплоизоляционного блока (далее по тексту ТБ) БСТИ толщиной 1 мм, выполнена во избежание разуплотнения ТБ и прожогов при креплении сваркой тугих рычажных замков, стягивающих ТБ между собой. Рычажные стяжные замки крепятся на крышках ТБ БСТИ с помощью шпилек, привариваемых к крышкам ТБ способом оплавления шпилек при силе тока 10000 ампер. Предлагаемые в заявке замки МТИ расположены на угловых участках крышек ТБ и крепятся на локальных подкладках обычной сваркой без применения оплавления. Все крышки ТБ БСТИ дают вклад 29.5 т в общий вес изоляции БСТИ, равный 66,96 т. Все крышки ТБ МТИ дают вклад 10,2 т в общий вес изоляции МТИ равный 34,79 т. Уменьшение общего веса МТИ достигнуто за счет меньшей толщины и высоты боковых стенок, уменьшенной толщины крышек ТБ, крепящих ТБ замков и исключения 25 т стекловолокна с клипсами из состава БСТИ. Путем пересчета нагрузки на стенки ТБ МТИ, по сравнению с нагрузкой на стенки ТБ БСТИ, толщина стенок ТБ МТИ равняется 0,247 мм. В прочностных и весовых расчетах толщина стенок МТИ, консервативно в запас, принята 0,3 мм. Максимальная статическая нагрузка на стенки БСТИ, при толщине стенок 0,5 мм равна 0,0134 кг/см². Максимальная статическая нагрузка на стенки МТИ, при толщине стенок 0,3 мм равна 0,00977 кг/см².

Целями предполагаемого изобретения являются: создание тепловой изоляции более совершенной, чем блочная съемная тепловая изоляция (БСТИ), установленной на АЭС «Тяньвань» (КНР), на АЭС «Куданкулам» и на большинстве АЭС РФ, исключение из состава изоляции стекловолокна с заменой его атмосферным воздухом, уменьшение толщин стенок ТБ до 0,3 мм, обеспечение оптимальной высоты теплоизоляционного блока при сохранении его теплофизических характеристик, надежное закрепление мембран, закрепление смежных днищ модулей между собой с постоянным плотным соединением в процессе эксплуатации, создание замковых соединений крышек блоков с самоуплотнением при сейсмических, вибрационных, температурных и других колебаниях, уменьшение веса тепловой изоляции в целом на 32,17 т (48%). Металлический набор внутри корпусных устройств (ВКУ), подобен устройству многослойного металлического термоса, состоит из само крепящихся унифицированных мембран, изготовленных из упругой листовой нержавеющей стали толщиной 0,07-0,1 мм.

Главное решение изобретения состоит в уменьшении толщин боковых и торцевых стенок теплоизоляционного блока БСТИ и, как следствие, уменьшение переноса тепла через них путем теплопроводности. При уменьшении толщин стенок блока происходит уменьшение длины переноса тепла теплопроводностью, и, как следствие, уменьшаются толщина и вес тепловой изоляции в целом.

Металлическая тепловая изоляция (МТИ), содержащая размещенные на внешней поверхности тепло изолируемого оборудования вплотную друг к другу теплоизоляционные блоки, включающие короба, состыкованные между собой продольными боковыми стенками, выполненные из нержавеющей стали и заполненные отфильтрованным атмосферным воздухом.

Крышка и боковые стенки блоков выполнены из нержавеющей листовой стали толщиной 0,2-0,4 мм, днище - толщиной 0,1-0,2 мм, наборы мембран выполнены из само крепящихся листов нержавеющего металла толщиной 0,07-0,1 мм, расположенных между стенок блока и подгоняемых в размер по месту при сборке.

Мембранный ряд ТБ выполнен с помощью унифицированных упругих мембран с одинаковой цилиндрической кривизной, равной кривизне днища ТБ, поверхности мембран выполнены направленными выпуклостью через унифицированную подвижную координатную проволочную решетку, с зафиксированными подвижными полыми цилиндрическими калибрами, к крышке ТБ. Уплотнение между камерой воздушной прослойки и боковой стенкой корпуса блока выполнено продольной волнистой полосой, являющейся продолжением мембраны на продольном крае, согнутым под углом более 90 градусов. Уплотнения между камерами воздушных прослоек и торцевыми стенками ТБ выполнены с помощью мембран и стыковых торцов полос цилиндрических плинтусов, подгоняемых по месту при сборке ТБ и закрепленных сваркой уголками с боковыми стенками ТБ.

Тонкостенные мембраны образуют камеры воздушных прослоек блока с толщиной менее 15 мм. Размеры мембран увеличиваются от днища к крышке пропорционально длинам дуг каждого последующего ряда на величину:

, где:

ΔL - увеличение длины дуги поверхности мембраны последующего ряда;

Δρ - зазор от поверхности предыдущего ряда мембраны до поверхности мембраны последующего ряда, находится в пределах 5 -<15 мм;

Y - угол между контактными образующими гибких мембран со стенками блока.

Термостатирующий зазор, толщиной <15 мм, как первичная изолирующая воздушная прослойка кольцевой секции, устанавливается между днищем и тепло изолируемым телом с помощью розеток.

Боковые стенки крышек смежных блоков соединены между собой с помощью наконечников-зацепов, закрепленных на углах стенок крышек блоков и выполненных в виде отдельного одинакового сектора четвертой части тела вращения: шара или эллипсоида таким образом, что при монтажном соединении четырех смежных секторов образуется единое тело вращения, самоуплотняющееся в съемной воронке-захвате, в рабочем положении воронки-захвата упругие лепестки обеспечивают плотное сжатие наконечников-зацепов, а при прохождении наконечниками-зацепами горловины воронки-захвата под действием приложенной силы возможность упруго разжиматься с последующим возвратом в исходное положение. На воронку-захват дополнительно монтируют разъемное упругое кольцо, обеспечивающее дополнительное сжатие.

Боковые стенки днищ четырех смежных блоков соединены между собой с помощью направляющих цилиндрических штифтов, крепящихся к днищу блока и плотно входящих в четыре гнезда центрирующей металлической розетки.

Доступ к возможным датчикам, расположенным на оборудовании под тепловой изоляцией осуществлен с помощью цилиндрических проходок.

Уплотнение между камерой воздушной прослойки и боковой стенкой корпуса блока может быть выполнено продольной плоской полосой, являющейся продолжением мембраны на продольном крае, согнутой под углом более 90 градусов.

Полые калибры могут быть выполнены прямоугольными или треугольными трапециями высотой <15 мм.

Таким образом, патентуемая МТИ, имеет следующие отличия от прототипа:

1. Уменьшенная толщина и высота стенок и крышки ТБ, а также уменьшенная теплопередача тепла теплопроводностью оптимизируют толщину теплоизоляционных блоков со 160 мм до 96 мм.

2. Произведена замена стекловолокна на атмосферный воздух. Исключено попадание стекловолокна в контур теплоносителя и активную зону реактора.

3. Калибрование между унифицированными мембранами, выполняющими теплоизоляционные функции, выполнено единообразно и максимально разгружают мембраны от воздействия температурных и силовых факторов.

4. Тепловая изоляция МТИ при замене теплоизоляционных материалов на атмосферный воздух, легче, по сравнению с применяемой в настоящее время блочной съемной тепловой изоляции (БСТИ) на современных АЭС РФ, КНР и Индии на 32,17 т (48%). Блоки МТИ, состоящие из тонкостенных и осе симметричных коаксиальных мембран, имеют малый расход металла и максимально выгодные физические свойства на разрыв и сжатие, равномерно распределенные силы изгибающих моментов по периметру и длине тепло изолируемой поверхности.

5. За счет плотного соединения смежных крышек и днищ блоков с помощью уплотняющих замков и розеток, самокомпенсации замковых соединений крышек блоков при резких сейсмических, вибрационных, температурных и других колебаниях, исключено раскрытие тепловых зазоров между боковыми гранями теплоизоляционных модулей.

6. Размещение гибких замков в углах на пересечении поверхностей МТИ полностью исключает многочисленные местные разметочные, подгоночные и сварочные работы при монтаже 6000 замков на теплоизоляции объекта.

7. Увеличение в составе тепловой изоляции материала радиационной защиты (металлические мембраны МТИ) от гамма-излучения на оборудовании и трубопроводах реакторного отделения без увеличения общего веса изоляции.

8. Повышение эффективности и надежности систем безопасности при авариях, связанных с разуплотнением первого контура.

Существуют три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

В изобретении тепловой изоляции, лидером габарита толщины МТИ является теплопроводность боковых и торцевых стенок блока, которая определяет высоту этих стенок и, как следствие, толщину тепловой изоляции в целом, выбираемую в соответствии с требованиями нормативной документации. Существенными являются тепловые мостики - места совместного сопряжения четырех смежных ТБ, их перекрестки, увеличивающие локальную суммарную толщину боковых стенок. Закон теплопроводности Фурье в интегральной форме:

, где:

Р- полная мощность тепловой передачи;

- коэффициент теплопроводности;

S- площадь поперечного сечения;

ΔТ - перепад температур;

l - длина теплопроводного тела.

Источник: Словари и энциклопедии на Академике.

Из линейного закон Фурье передачи тепла теплопроводностью следует, что при идентичных параметрах полной мощности тепловой передачи, коэффициента теплопроводности, перепада температур БСТИ и МТИ, высоты стенок блоков БСТИ и блоков МТИ будут пропорциональны площадям поперечного сечения стенок, то есть толщинам стенок. Максимальная толщина блоков БСТИ равна 160 мм при толщине стенок 0,5 мм. При толщине стенок блока МТИ равной 0,3 мм, подобная максимальная толщина блока МТИ ≈96 мм, что подтверждено экспериментально.

Экспериментально доказано, что более тонкие прослойки, в которых воздух может считаться почти неподвижным, обладают меньшим коэффициентом теплопроводности, чем более толстые прослойки, с возникающими в них конвекционными течениями. Коэффициент теплопроводности слоя воздуха толщиной до 15 мм равен 0,035. Воздушная прослойка толщиной до 15 мм может считаться изолятором с неподвижным слоем воздуха, Источник: Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.

Установка одного экрана между двумя параллельными стенками уменьшает теплообмен излучением примерно в два раза. Конструкция из семи тонких воздушных прослоек с неподвижными слоями воздуха, ограниваемых стальными полированными мембранами, способна уменьшить теплообмен излучением более, чем в 100 раз.

Каскад металлических мембран экранирует наружную поверхность МТИ от лучистого теплообмена, а, практически неподвижный воздух - хороший изолятор от теплопроводности со стороны мембран более горячих воздушных прослоек.

На фиг. 1 изображен ТБ МТИ с закрытым корпусом;

На фиг. 2 изображен фрагмент поперечного сечения ТБ МТИ;

На фиг. 3 изображена решетка проволочного каркаса;

На фиг. 4 изображен вид сверху и с торца решетки проволочного каркаса;

На фиг. 5 изображен полый цилиндрический калибр;

На фиг. 6 изображено торцевое уплотнение мембраны с помощью плинтуса;

На фиг. 7 изображена мембрана с уплотнительными полосами;

На фиг. 8 изображен наконечник-зацеп;

На фиг. 9 изображена воронка-захват;

На фиг. 10 показано крепление крышек и днищ блоков МТИ;

На фиг. 11 показано схематичное крепление замками смежных блоков МТИ;

На фиг. 12 показано крепление днищ блоков МТИ.

На фиг. 1 изображен ТБ МТИ, состоящий из крышки поз. 1, двух боковых стенок поз. 2, расположенных под углом Q друг к другу, двух торцевых стенок поз. 3, выполненных в виде плоских кольцевых секторов, цилиндрического днища поз. 4. опирающегося через штифты поз. 15 и розетки поз. 16 на тепло изолируемую поверхность поз. 5. Термостатирующий зазор поз. 9, толщиной <15 мм, как первичная изолирующая воздушная прослойка кольцевой секции, устанавливается между днищем поз. 4 и тепло изолируемым телом поз. 5. На углах торцевых и боковых стенок крышки установлены наконечники-зацепы поз. 18 для соединения ТБ между собой с помощью воронки-захвата поз. 19. Термостатирующий зазор поз. 9, толщиной <15 мм, как первичная изолирующая воздушная прослойка кольцевой секции, устанавливается между днищем поз. 4 и тепло изолируемым телом поз. 5 по толщине с помощью розеток поз. 16.

На фиг. 2 изображен фрагмент поперечного сечения части ТБ МТИ. Мембраны поз. 6 установлены без зазора со стенками блока. Пакет шести сборок мембран окончательно закреплен сварным соединением продольных швеллеров поз. 8 и ребрами жесткости поз. 26, крышки поз. 1, днища поз. 4 с боковыми и продольными стенками. Мембраны поз. 6 образуют камерные воздушные прослойки поз. 17 с толщиной прослоек <15 мм, в которых воздух неподвижный и отсутствуют конвективные течения. Калибруются мембраны между собой с помощью полых цилиндрических калибров поз. 25 высотой менее 15 мм, обеспечивая зазор Δρ между мембранами. Толщина ТБ МТИ колеблется в пределах от 72 мм до 96 мм в зависимости от температуры тепло изолируемого тела. Кривизна цилиндрической поверхности мембран уменьшается с увеличением радиуса поверхности. Внутри корпусное устройство ТБ мембранного ряда выполнено с помощью унифицированных упругих мембран с одинаковой наибольшей цилиндрической кривизной, равной кривизне днища ТБ, то есть контактирующие поверхности мембран с полыми цилиндрическими калибрами выполнены, обеспечивая в штатном режиме ряд контактирующих подпружиненных поверхностей, начиная с первой мембраны, ближайшей к днищу и обладающей наибольшей кривизной ряда, подкрепляющей цилиндрическую поверхность последующей мембраны, имеющей перед монтажом унифицированную кривизну днища и восстановленную естественным образом в процессе монтажа с помощью полых цилиндрических калибров до кривизны, соответствующей кривизне радиуса установленной мембраны. При восстановлении поверхности мембраны из большей в меньшую кривизну, в силу упругости стали, мембрана работает в качестве своеобразной амортизирующей рессоры и получается ряд упругих мембран с полыми калибрами, направленными подкрепляющим силовым воздействием к крышке ТБ и разгружающим днище ТБ.

На фиг. 3 изображена в изометрии решетка проволочного каркаса. Шаг ячейки решетки, в зависимости от размеров соответствующей мембраны, находится в пределах 150-250 мм. Целиковая стальная нержавеющая проволока поз. 23 диаметром 0,5-1,5 мм, проходящая через отверстия диаметром 0,6-1,6 мм, выполненные в полых цилиндрических калибрах поз. 25, соединяет подвижные калибры, образуя координатную подвижную решетку. Таким образом, унифицированная подвижная проволочная решетка с подвижными калибрами позволяет калибровать за счет проволочного каркаса листовую поверхность любой объемной кривизны с любыми геометрическими очертаниями периметра листа. Унификация мембраны базируется на том, что, при размерах мембран 1000×1000 мм (усредненные размеры наружной поверхности ТБ АЭС «Куданкулам» и АЭС «Тяньвань») и высоте мембранного ряда в ТБ до 100 мм для данного радиуса тепло изолируемого тела, консольные отклонения относительно продольной оси симметрии ТБ самой первой и самой последней мембран ряда отличаются на 3,5% (что соответствует углу отклонения половины дуги мембраны на 2°). Взяв за основу унифицированную мембрану с самой большой кривизной, то есть мембрану самую близкую в ряду ТБ к тепло изолируемому телу при монтаже с помощью равно высотных полых калибров восстанавливают кривизну каждой монтируемой мембраны на соответствующий угол отклонения до 2°, сохраняя при этом зазор Δρ по всей камере воздушной прослойки в допустимых пределах.

На фиг. 4 изображен вид сверху и с торца подвижной проволочной решетки. Полые цилиндрические калибры поз. 25 без фиксации координатно скользят по проволочному каркасу поз. 23.

На фиг. 5 изображен полый цилиндрический калибр роз.25. Для координатной фиксации калибра с помощью пломбиратора применяется простая деформация проволоки поз. 27 в месте контакта с калибром. Например, проволока диаметром 1 мм деформируется до размера 0,4×1,96 мм. На концевых участках проволока обрезается и выполняется загиб поз. 28 по поверхности калибра. Торцы калибра выполняются с кривизной равной кривизне соответствующей мембраны. Полый цилиндрический калибр, в зависимости от геометрического очертания периметра мембраны, может быть выполнен прямоугольной или треугольной трапецией.

На фиг. 6 изображено уплотнение стенки поз. 3 и мембраны с помощью торца плинтуса поз. 24 толщиной 0,1-0,2 мм и шириной 10 мм, устанавливаемого с натягом заподлицо с мембраной и закрепленного сваркой через уголки поз. 29 со стенками.

На фиг. 7 изображена мембрана поз. 6 с уплотнительными полосами поз. 7 и поз. 11. Ширина полос находится в пределах 5-10 мм. Уплотнительная полоса может быть выполнена в волнистом исполнении поз. 7 и в плоском исполнении поз. 11. Угол загиба q уплотнительной полосы должен быть больше 90°.

На фиг. 8 изображен наконечник-зацеп поз. 18 с радиусом закругления r₁. Наконечники-зацепы вытачивают на токарном станке и разрезают на 4 равные части. Производят установку и аргонодуговой сваркой поз. 10 соединяют с крышкой поз. 1.

На фиг. 9 изображена съемная воронка-захват поз. 19, являющаяся ответной частью наконечников-зацепов поз. 18. Упругая часть ее выполнена продольными лепестками поз. 20 в виде тонкостенного тела вращения, с горловиной - самое узкое место сжатия продольных лепестков. Для повышения упругости при соединении крышек крупногабаритных блоков на горловину унифицированной воронки-захвата дополнительно монтируется незамкнутое упругое кольцо поз. 12, закрепляемое на воронке-захвате хомутиками поз. 13 с помощью контактной сварки. Упругая часть воронки-захвата закреплена на цилиндрической обечайке поз. 21 с помощью контактной сварки. Упругая воронка-захват поз. 19 выполнена таким образом, что при ее рабочем положении упругие лепестки поз. 20 рассчитаны на сжатие наконечников-зацепов поз. 18, а при прохождении наконечниками-зацепами горловины воронки-захвата - самого узкого места сжатия продольных лепестков, под действием приложенной силы, лепестки упруго разжимаются с последующим возвратом в исходное положение.

На фиг. 10 показано крепление крышек и днищ блоков МТИ. Изображена штатная сборка наконечников-зацепов поз. 18 с радиусом закругления r₁ смежных теплоизоляционных блоков со съемной упругой воронкой-захватом поз. 19. Воронки- захваты выполнены с донышками поз. 22. Днища четырех смежных блоков соединены между собой с помощью направляющих цилиндрических штифтов поз. 15, плотно входящих в четыре гнезда центрирующей розетки поз. 16.

На фиг. 11 показано схематичное крепление замками блоков МТИ в угловых сопряжениях границ блоков поз. 14. Угловое закрепление блоков позволяет избежать подгонки и сварки ≈6000 замков с крышками ТБ при монтаже замков в зоне АЭС.

На фиг. 12 изображено соединение с днищами ТБ поз. 4 направляющих цилиндрических штифтов поз. 15 с центрирующей розеткой поз. 16, опирающейся на тепло изолируемое тело поз. 5. Плотное соединение днищ ТБ с помощью розеток очень важно потому, что любая цилиндрическая поверхность теплообменной обечайки имеет естественную допускаемую эллипсность. При сборке ТБ в кольцо вокруг тепло изолируемого тела на внутренней поверхности ТБ возникает также неконтролируемая эллипсность. При неблагоприятном, особенно перпендикулярном совпадении, упомянутых выше поверхностных эллипсностей возникают зазоры и не допускаемые разуплотнения днищ ТБ, которые приводят к ухудшению теплоизоляционных свойств ТБ МТИ.

Оценочный расчет толщины крышки блока

При применении усиления крышки ребрами высотой 14 мм и толщиной 0,3 мм, получаются ТБ МТИ следующих данных:

Толщина нержавеющей тонкостенной стальной оболочки БСТИ равна ; Толщина нержавеющей тонкостенной стальной оболочки МТИ равна ;

, сокращая радикалы, находим, что

где:

d - шаг ячейки усиления ребер жесткости крышки МТИ, равный 200 мм;

D - размер крышки блока БСТИ, равный 1000 мм;

S₁ и S₂ - толщины нержавеющих тонкостенных стальных крышек БСТИ и МТИ;

k₁ и k₂ - коэффициенты, учитывающие способ закрепления края облицовочных стальных оболочек. Формулы расчета толщин крышек ТБ МТИ и ТБ БСТИ взяты консервативно в запас, как для плоского днища, работающего под наружным давлением.

Источник: «Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных электростанций». ПНАЭ Г-7-002-86. Москва, 1989 г.

Учитывая толщину крышки БСТИ, равную S₁=1,0 мм, k₁=0,56, D=1000 мм, k₂=0,43, t=200 мм, получим предварительную равнопрочную толщину нержавеющей тонкостенной крышки, равную S₂=0,26 мм. Приняв толщину нержавеющей тонкостенной крышки ТБ МТИ, равную 0,3 мм, получаем запас прочности крышки ТБ МТИ по внешним равномерным нагрузкам больше, чем у крышки ТБ БСТИ в 1,15 раза. По расчетам изгибающих моментов коэффициент запаса прочности еще выше так, как линейные размеры в формулах входят в квадратных соотношениях.

Ориентировочный расчет веса МТИ

Количество мембран и камер в блоке МТИ зависит от полной мощности, теплового потока с поверхности тепло изолируемого тела и разности перепада температур ΔТ между поверхностями тепло изолируемого тела и наружной поверхностью МТИ. Для ориентировочной оценки веса МТИ рассмотрен вариант блока МТИ с интегральной плотностью теплового потока с поверхности модуля не более 290 Вт/м², с шестью мембранами толщиной 0,1 мм, семью камерами воздушных прослоек, с расстоянием между мембранами ρ=14 мм, с толщиной стенок и крышек блока 0,3 мм, толщиной днища 0,1 мм. Диаметр проволочного каркаса 1,0 мм, толщина калибра 0.2 мм и диаметр калибра 10 мм по ГОСТ 9941-81. Суммарный вес МТИ в расчете на 3758 м2 (наружная площадь всей БСТИ АЭС «Куданкулам» Индия) составляет 34,79 т.

Вес МТИ равен: 10,2 т (сумма весов всех крышек с усилениями 10 ребер s=0,3 мм, шагом 200 мм) + 2,83 т (сумма весов всех стенок) + 16,2 т (сумма весов всех мембран) + 1,8 т (сумма весов проволочных каркасов с полыми цилиндрическими калибрами) + 2,4 т (вес днища) + 0,86 т (сумма весов всех замков и розеток) + 0,5 т (сумма весов всех плинтусов, уголков крепления и уплотнительных полос) = 34,79 т. Усредненная высота МТИ=80,02 мм.

Вес БСТИ равен: 30,0 т (сумма весов всех крышек) + 7,88 т (сумма весов всех стенок) + 25,0 т (вес всей стеклоткани БСТИ) + 1,68 т (сумма весов всех замков) + 2,4 т (вес днища) = 66,96 т. Усредненная высота БСТИ=133,6 мм.

Уменьшение веса всей тепловой изоляции МТИ на один Блок АЭС по ориентировочной оценке по сравнению с весом действующей БСТИ АЭС Куданкулам - Индия (66,96 т), составляет 32,17 т (48%).

Указание терминов

1. Крышка

2. Боковая стенка блока

3. Торцевая стенка блока

4. Днище

5. Тепло изолируемое тело

6. Мембрана

7. Волнистая полоса

8. Продольный швеллер

9. Термостатирующий зазор

10. Аргонодуговая сварка

11. Уплотнительная полоса

12. Упругое кольцо

13. Хомутик

14. Граница блока

15. Направляющий цилиндрический штифт

16. Центрирующая розетка

17. Камера воздушной прослойки

18. Наконечник-зацеп

19. Воронка-захват

20. Лепесток

21. Обечайка

22. Донышко

23. Проволочный каркас

24. Цилиндрический плинтус

25. Полый цилиндрический калибр

26. Ребро жесткости крышки

27. Деформируемая часть проволоки

28. Загнутая часть деформируемой проволоки

29. Уголок крепления

Изобретение относится к металлической тепловой изоляция (МТИ) оборудования и трубопроводов атомных электростанций (АЭС). МТИ выполнена из теплоизоляционных блоков. Каждый блок МТИ заполнен отфильтрованным воздухом и содержит внутри набор унифицированных коаксиальных самокрепящихся цилиндрических мембран из листовой нержавеющей стали толщиной 0,07-0,1 мм. Крышка и боковые стенки блоков выполнены из нержавеющей стали толщиной 0,2-0,4 мм, днище - толщиной 0,1-0,2 мм. Мембраны образуют камеры воздушных прослоек блока с толщиной менее 15 мм. Поверхности мембран выполнены направленными выпуклостью через унифицированную подвижную координатную проволочную решетку с зафиксированными подвижными полыми цилиндрическими калибрами. Это максимально разгружает мембраны от воздействия температурных и силовых факторов. Боковые стенки крышек смежных блоков соединены между собой с помощью наконечников-зацепов, закрепленных на углах стенок крышек блоков. При монтажном соединении четырех смежных секторов наконечников-зацепов образуется единое тело вращения, самоуплотняющееся в съемной воронке-захвате. Боковые стенки днищ четырех смежных блоков соединены между собой с помощью направляющих цилиндрических штифтов, крепящихся к днищу блока и плотно входящих в четыре гнезда центрирующей металлической розетки. Предложенная конструкция МТИ снижает вес тепловой изоляции в сравнении с используемой теплоизоляцией, установленной на блоках АЭС. Толщина теплоизоляционных блоков уменьшена со 160 до 96 мм с одновременным увеличением радиационной защиты от гамма-излучения. Повышена эффективность и надежность систем безопасности при авариях, связанных с разуплотнением первого контура. 12 ил.

Металлическая тепловая изоляция (МТИ) содержит размещенные на внешней поверхности теплоизолируемого оборудования вплотную друг к другу теплоизоляционные блоки (далее по тексту ТБ), включающие короба, состыкованные между собой продольными боковыми стенками, выполненные из нержавеющей стали и заполненные отфильтрованным атмосферным воздухом; крышка и боковые стенки блоков выполнены из нержавеющей листовой стали толщиной 0,2-0,4 мм, днище - толщиной 0,1-0,2 мм, наборы мембран выполнены из само крепящихся листов нержавеющего металла толщиной 0,07-0,1 мм, расположенных между стенок блока и подгоняемых в размер по месту при сборке; мембранный ряд ТБ выполнен с помощью унифицированных упругих мембран с одинаковой цилиндрической кривизной, равной кривизне днища ТБ, поверхности мембран выполнены направленными выпуклостью через унифицированную подвижную координатную проволочную решетку с зафиксированными подвижными полыми цилиндрическими калибрами к крышке ТБ; уплотнение между камерой воздушной прослойки и боковой стенкой корпуса блока выполнено продольной волнистой полосой, являющейся продолжением мембраны на продольном крае, согнутым под углом более 90 градусов; уплотнения между камерами воздушных прослоек и торцевыми стенками ТБ выполнены с помощью мембран и стыковых торцов полос цилиндрических плинтусов, подгоняемых по месту при сборке ТБ и закрепленных сваркой уголками с боковыми стенками ТБ; тонкостенные мембраны образуют камеры воздушных прослоек блока с толщиной менее 15 мм; размеры мембран увеличиваются от днища к крышке пропорционально длинам дуг каждого последующего ряда на величину:

где:

ΔL - увеличение длины дуги поверхности мембраны последующего ряда;

Δρ - зазор от поверхности предыдущего ряда мембраны до поверхности мембраны последующего ряда, находится в пределах 5 - <15 мм;

Y - угол между контактными образующими гибких мембран со стенками блока; термостатирующий зазор толщиной <15 мм, как первичная изолирующая воздушная прослойка кольцевой секции, устанавливается между днищем и теплоизолируемым телом с помощью розеток; боковые стенки крышек смежных блоков соединены между собой с помощью наконечников-зацепов, закрепленных на углах стенок крышек блоков и выполненных в виде отдельного одинакового сектора четвертой части тела вращения: шара или эллипсоида таким образом, что при монтажном соединении четырех смежных секторов образуется единое тело вращения, самоуплотняющееся в съемной воронке-захвате, в рабочем положении воронки-захвата упругие лепестки обеспечивают плотное сжатие наконечников-зацепов, а при прохождении наконечниками-зацепами горловины воронки-захвата под действием приложенной силы возможность упруго разжиматься с последующим возвратом в исходное положение; на воронку-захват дополнительно монтируют разъемное упругое кольцо, обеспечивающее дополнительное сжатие; боковые стенки днищ четырех смежных блоков соединены между собой с помощью направляющих цилиндрических штифтов, крепящихся к днищу блока и плотно входящих в четыре гнезда центрирующей металлической розетки; доступ к возможным датчикам, расположенным на оборудовании под тепловой изоляцией, осуществлен с помощью цилиндрических проходок.