Стыковочный патрубок разгрузочно-загрузочной машины Советский патент 1984 года по МПК F16J15/46 

Изобретение относится к обласги уплотнительиой техники и может быть использовано, в частности, в разгрузочно-загрузочных машинах ядерных реакторов канального типа. Известно устройство, содержащее надувное манжетное уплотнение, ром плавающие кольца установлены в пазах, образованных торцовыми поверх ностями стыковочного патрубка и ynop ных колец, обжимаюо х эластичный уплотнительный элемент Cl3. Плаваюи)(ие кольца, благодаря наличию у них узкой контактной поверхности, не препя ствуют смещению канала реактора на допустимый угол и позволяют обеспечить в соединении с ним минимальньй зазор, вследствие этого становится не возможным быстрое вьщавливание материала манжеты в эти зазоры. Однако такое устройство обладает следующими недостатками. В процессе перегрузки топлива возможен разрыв надувной манжеты. В таких случаях возникает аварийная ситуация, при которой большое количество радиоакти ного теплоносителя может быть выброшено из реактора, что представляет значительную биологическую опасность Ликвидация последствий такой аварии требует больших материальных затрат. Известен стыковочный патрубок раз грузочио-загрузочной машины, содержа щий корпус, подвижно связаиньй с раз грузочно-загрузочной машиной, фланец и уплотнительное средство, заключенное между двумя опорными кольцами Г 23 Уплотнительное средство выполнено в виде надувной манжеты и эластичного кольца, вставленного в расточку и об разующего полость, соединенную через автоматический клапан с полостью сты ковочного патрубка. Особенность работы данного устрой ства состоит в том, что в процессе перегрузки реактора стыковочный пат рубок надевают на головку технологического канала и уплотняют надувной манжетой путем подачи в нее по специальному каналу рабочей жидкости. В процессе перегрузки топливная сборка извлекается из реактора захватом перегрузочной машины и втягивается в ма/лину. Во время этого перемегцения активная часть топливной сборки своим радиоактивным излучением воздайствует как на надувную манжету, так и на эластичное кольцо. Под действие этого излучения уплотнительные элементы теряют свои пластические свойства, а следовательно и способность к уплотнению. Учитывая, что на уплотнительные элементы одновременно воз-, действует температура теплоносителя реактора, то уплотнительные свойства уплотнительных элементов теряются еще быстрее. Перегрузка топливной сборки на реакторе типа РБМ-К - длительный процесс. В течение перегрузки температура внутри канала реактора меняется, а это приводит к колебаниям длины части канала реактора, которая соединена и уплотнена стыковочным патрубком. Изменение длины канала реактора приводит к тому, что он начинает вырывать надувную манжету из места ее заделки в стыковочном патрубке. Это тоже приводит к преждевременному повреждению манжеты, что значительно снижает надежность уплотнения. Наиболее близким по технической су1аности и достигаемому результату к изобретению является стыковочный патрубок, содержащий корпус, подвижно связанный с разгрузочно-загрузочной машиной, головку технологического канала, фланец и уплотнительное устройство, размещенное между двумя опорными кольцами и состоящее из набора пакетов уплотнительных радиально-упругих металлических элементов )(/-образной формы ЗЗ. Особенность работы известного устройства состоит в том, что предварительный рабочий натяг уплотнительных элементов при стыковке с каналом реактора осуществляется за счет выполнения внутреннего диаметра отверстия у пакета уплотнительных элементов несколько меньшим диаметра уплотняемой поверхности. Компенсация радиальной и угловой погрешности стыкуемых деталей осуществляется за счет радиального сжатия (/-образных уплотнительных элементов. Увеличение диаметра уплотняемой поверхности в процессе перегрузки компенсируется гибкими лопастями уплотнительных элементов. Известное устройство обладает недостаточной надежностью. Причина недостатка заключается в том, что уплотнительные элементы изготавливаются из нержавеющей стали (выбор, материала обусловлен спецификой работы разгрузочно-загрузочной машины),которая имеет низкие упругие свойства. При резком снижении температуры стыкевочного патрубка - это имеет место при установке сборки в машине и в аварийной ситуации, когда машина состыкована с каналом, канал разгерметизирован и требуется провести его расхолаживание, - диаметр уплотняемо поверхности уменьшается, но гибкие л пасти уплотнительных элементов в сил их недостаточной упругости не поспевают отреагировать на изменение разм ра уплотняемой поверхности. ./ Целью изобретения является повьшение надежности уплотнения. Указанная цель достигается тем, что уплотнительное устройство cнaбжe но П-образными кольцами с наполнителем, размещенными на противоположных концах набора пакетов и взаимодейств ющими с уплотнительными элементами, причем П-образные кольца вьтолнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, а наполнитель из материала с высоким температурным коэффициентом объемного расширения. Кроме того, для предохранения уплотнительного устройства от повреждения при линейных сокращениях стыковочного патрубка на поверхности П-образны .колец, обращенных к головке технологического канала, вьтолнены канавки, в которых размешены свинцовые кольца На фиг.1 изображен общий вид упло нения стыковочного патрубка с головкой технологического канала; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1. Стыковочный патрубок 1, установленный на головке технологического канала 2, имеет уплотнительное устройство, выполненное в виде набора пакетов 3 уплотнительных элементов, опирающегося снизу на опорное кольцо 4 и фланец 5, и ограниченного сверху вторым опорным кольцом 6, связанньм с корпусом стыковочного патрубка через упругую связь 7 выполнен ную, например, в виде упругого кольца, расположенного между корпусом стыковочного патрубка и верхним опорным кольцом. Каждый пакет уплотнительных элементов состоит из радиальноупругих металлических элементов 8, устанавли ваемых попарно, разделительных колец 9 и охватывающих снизу чашеобразных радиально-упругих элементов 10. На крайние элементы 8 установлены блоки образованные П-образными кольцами 1I с заключенным в них наполнителем 12. Кольца 11 выполнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например, из меди с покрытием, предохраняющим от электрокоррозии (серебро или кадмий). Наполнитель 12 выполнен из материала с высоким температурные коэффициентом объемного расширения, например пластмасса холодного отвердения марки АСТ-4 типа стиракрил, бутакрил и т.п. материалов. На поверхности колец, обращенной к головке технологического канала, выполнены канавки, в которые установлены кольца 13 из свинца, предохраняющие кольца 11 от контакта с техно логическим каналом 2 и выполняющие одновременно роль сухой смазки. Стыковочный патрубок работает следующим образом. В исходном расстыкованном с технологическим каналом 2 положении внутренние лопасти уплотнительных элементов 8 имеют форму, при которой они образуют рабочий натяг при стыковке с каналом реактора. Стыковка осуществляется в процессе осевого перемещения патрубка по уплотняемой поверхности канала 2. Сначала головка канала 2 сопрягается с коническим участком опорного кольца 4, затем, последовательно отгибая внутренние лопасти элементов 8, сопрягается со всем набором пакета 3. Компенсация радиальной и угловой погрешностей стыкуемых деталей осуп1ествляется за за счет радиального сжатия W-образньк элементов 8. При этом средние выступы элементов 8 увеличивают свою высоту, приподнимая опорное кольцо 6 со стороны радиального сжатия. Кольцо 6 воздействует на упругую связь 7, и весь уплотнительный узел смещается и устанавливается соосно каналу 2. В процессе стыковки стыковочный патрубок и канал реактора нагреваются, что приводит к изменению геометрической сопряженности между ними. Компенсация этих изменений, а также создание рабочего уплотняющего давления осуществляется в результате воздействия наполнителя 12 на крайние .уплотнительные элементы 8. Кольцо 11 передает тепло наполнителю 12. Последний, находясь в замкнутом объеме, образованном внутренней поверхностью кольца 11 и элемента В, при своем расширении воздействует на лопасти элемента 8, прижимая их со значительной силой к уплотняемым поверхностям. В процессе установки топливной сборки в разгрузочно-загрузочную машину для предохранения от проникновения теплоносителя реактора в машину, последний задавливается противотоком охладителя машины. Температура охладителя машины значительно ниже температуры теплоносителя реактора. В силу этого температура головки канала реактора уменьшится, а следовательно изменится характер геометрическог сопряжения стыкуемых элементов (ввиду быстрого уменьшения наружного диа метра головки канала и малой упругос ти лопастей элемента 8). Однако при этом происходит разуплотнение стыковочного патрубка. Это вызвано тем, что скорость охлаждения наполнителя мала, а аккумулированное в нем тепло таково, что оно вызывает дальнейшее увеличение его объема. Наполнитель воздействует на лопасти элемента 8, отслеживая температурные изменения головки канала с обеспечением требуе мого уплотняющего усилия. Одновременно с изменением диаметра канала реактора происходит изменение его по высоте. При этом головка канала перемещается относительно стыковочного патрубка. Однако эти линейные перемещения никак не сказываются на надежности уплотнения, поскольку свинцовые кольца 13 играют роль сухой смазки,которой смазывается головка канала реактора, когда с ней стыкуется стыковочный патрубок. Поэтому уплотнительные элементы свободно скользят по головке канала. После расстыковки наполнитель охлаждается, сокращает свой объем и перестает воздействовать на лопасти элемента 8, которые приходят в исходное состояние. ;Технико-экономические преимущества предложенного устройства заключаются в повышении надежности уплотнения за счет отслеживания лопастями уплотнительного элемента изменений диаметра уплотняемой поверхности под возДействием на,них наполнителя.

1. Стыковочный патрубок разгрузочир-загрузочной машины ядерного реактора, содержащий корпус, подвижно связанный с разгрузочно-загрузоч- ной машиной, головку технологического канала, фланец и уплотнйтельное устройство, размещенное меязду двумя опорными кольцами и состоящее из набора пакетов уплотмительных радиапьно-упругих металлических элемеитов |1/образной формл, отличающийся тем, что, с цепью повышения герметизации, уплотнйтельное устройство снабжено П-образньвш кольцами с наполнителем, размещениьвт на противоположных концах набора пакетов,взаимодействующими с уплотнительными эпег ментами, причем П-образные кольца выполнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, а наполнитель - из материала с высоким температурньм коэффициентом объемного расширения 2. Стыковочный патрубок по п.1, отличающийся тем, что на поверхнос и П-образных колец, обращенной к головке технологического канала, выполяены каиавки, в которых размеще1ш свинцовые кольца.