RU223646U1 - Шлюз транспортный локализующей системы безопасности аэс с байонетным затвором полотен - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к ядерной энергетике, в частности, к оборудованию, устанавливаемому в защитных оболочках ядерного реактора. Шлюз транспортный локализующей системы безопасности АЭС с байонетным затвором полотен содержит цилиндрический корпус, закрепленный жестко, герметично во внутренней защитной оболочке, во фланцах которого выполнены транспортные проемы, каждый из которых снабжен герметизирующим полотном. Каждое полотно снабжено роликами для обеспечения прямолинейного его перемещения при вводе/выводе зубчатого венца полотна в/из байонетное кольцо, опирающимися на кронштейны корпуса, шарнирно соединенной с полотном подвеской, через которую полотно соединено с кареткой, снабженной приводом вспомогательного перемещения, обеспечивающим ввод/вывод зубчатого венца полотна в/из байонетное кольца, и перемещаемой в горизонтальном направлении перпендикулярно оси шлюза для освобождения транспортного проема шлюза при провозе груза по направляющей, закрепленной на корпусе шлюза посредством привода основного перемещения с возможностью фиксации в крайнем положении посредством привода фиксации. Полезная модель обеспечивает сохранение работоспособности шлюза транспортного независимо от взаимных перемещений бетонных конструкций энергоблока АЭС (внутренней и наружной защитных оболочек), возникающих в результате температурных деформаций, сейсмических или иных сторонних воздействий. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к ядерной энергетике, в частности, к оборудованию, устанавливаемому в защитных оболочках ядерного реактора, обеспечивающему герметичное перекрытие транспортных проемов локализующей системы безопасности работающей атомной электростанции и транспортировку через шлюз транспортный грузов и оборудования с большими габаритными размерами. Шлюз транспортный (Шлюз) является элементом системы герметичного ограждения, входящего в состав локализующей системы безопасности (ЛСБ) атомной электростанции (АЭС). Шлюз встраивается в строительное сооружение герметичного ограждения и входит в состав оборудования транспортного портала реакторного отделения. Шлюз в период эксплуатации выполняет следующие функции:

- сохранение проектной герметичности герметичного ограждения при нормальных условиях эксплуатации и аварийных ситуациях;

- защита от внешних воздействий окружающей среды систем и элементов, отказ которых может привести к неприемлемому выбросу радиоактивных веществ;

- обеспечение транспортирования через шлюз с сохранением герметичности герметичного ограждения (шлюзование) свежего топлива в чехлах, отработанного топлива в контейнерах, радиоактивных отходов в контейнерах, транспортно-технологического оборудования, устройства и приспособлений для технологического обслуживания и ремонта, ремонтируемого оборудования и его узлов, материалов, запасных частей;

- обеспечение противопожарной защиты, а также герметичности герметичного ограждения и межоболочного пространства во время пожара и после прохождения пожара.

Известна конструкция шлюза транспортного локализующей системы безопасности атомной электростанции согласно патенту RU 180665 U1 с байонетным затвором и приводом для перемещения полотна и запирания байонетного затвора, состоящего из корпуса, выполненного в виде цилиндра и устанавливаемого в защитных оболочках ядерного реактора для провоза с сохранением герметичности здания реакторной установки контейнеров с отработанным ядерным топливом, чехлов со свежим топливом, реактивных отходов в контейнерах, транспортно-технологического оборудования, необходимого для эксплуатации, обслуживания и ремонта оборудования реакторной установки, отличающегося тем, что запорный механизм проема шлюза выполнен в виде байонетного затвора, состоящего из полотна в виде торосферической крышки с зубчатым венцом по внешнему диаметру и байонетного поворотного кольца с зубчатым венцом по внутреннему диаметру, причем герметичность шлюза транспортного обеспечивается с помощью выдвижного двухконтурного резинового уплотнения, расположенного в канавках на торце корпуса шлюза транспортного по всему периметру проема, а в качестве рабочего тела для создания избыточного давления могут быть использованы как жидкость, так и газы. Недостатком данной конструкции является отсутствие проработанных технических решений, обеспечивающих отвод/подвод полотна шлюза транспортного с байонетным зацеплением полотен при освобождении транспортного проема шлюза, что необходимо для обеспечения провоза оборудования в процессе эксплуатации. Принимая во внимание, что здание энергоблока АЭС, где устанавливается шлюз транспортный, является сложным строительно-архитектурным объектом, отдельные части которого, а именно наружная защитная оболочка, внутренняя защитная оболочка и «ядерный остров» (примечание: под ядерным островом понимаются бетонные конструкции, относящиеся к зоне установки реактора, на высотной отметке обслуживания шлюза транспортного), могут перемещаться относительно друг друга в результате температурных деформаций, сейсмических или иных сторонних воздействий, необходимо отметить, что отсутствуют технические решения, обеспечивающие компенсацию выше указанных перемещений для корпуса шлюза, установленного в защитных оболочках.

Известен шлюз транспортный локализующей системы безопасности атомной электростанции, содержащий цилиндрический корпус, устанавливаемый в защитных оболочках ядерного реактора, во фланцах которого выполнены транспортные проемы, каждый из которых снабжен герметизирующей эллиптической крышкой с запорным механизмом прижима крышки к фланцам транспортного проема корпуса и уплотнения, расположенного между ними, при этом запорный механизм с каждой стороны проема выполнен в виде байонетного затвора, состоящего из выполненного по внешнему диаметру эллиптической крышки зубчатого венца в виде выступов, взаимодействующих с зубчатым венцом в виде впадин по внутреннему диаметру байонетного поворотного кольца, установленного на фланце корпуса, путем осевого перемещения крышки и вхождения выступов крышки во впадины байонетного кольца с последующим замыканием байонетного затвора путем углового смещения байонетного кольца относительно корпуса, отличающийся тем, что каждое байонетное кольцо снабжено центрирующими устройствами, установленными по его окружности, взаимодействующими посредством роликов с фланцем корпуса, и механизмами поворота, каждый из которых содержит привод, установленный и соединяющий между собой корпус и байонетное кольцо, во фланцах крышки и корпуса выполнены охлаждающие каналы с жидкостью с возможностью защиты уплотнения от чрезмерного перегрева, каждая крышка снабжена диаметрально установленными роликами, опирающимися на кронштейны рамы откатной, с обеспечением прямолинейного ее перемещения, на которой дополнительно закреплены механизмы прижима для перемещения крышки вдоль оси шлюза и обжатия уплотнения байонетного затвора, при этом каждый механизм прижима содержит привод, соединяющий между собой крышку и раму откатную (патент RU №2690158 С1).

Однако принцип обеспечения герметичности в описанной конструкции может быть охарактеризован, как нетехнологичный, малоэффективный, а также требующий высокой точности изготовления отдельных структурных элементов, сборки узлов и монтажа изделия в целом. Данные требования обусловлены применением статических уплотнений, установленных в канавках на торце корпуса, и обеспечением герметичности шлюза посредством обжатия данных уплотнений. При этом в описании указано, что «герметизация транспортного проема обеспечивается запорным механизмом с каждой стороны проема шлюза, выполненного в виде байонетного затвора», однако имеются механизмы прижима, которые перемещают крышку вдоль оси корпуса шлюза вплоть до вхождения выступов крышки в соответствующие пазы байонетного кольца, обеспечивая герметизацию транспортного проема путем обжатия уплотнения. Поскольку очевидно, что для обеспечения герметичности необходимо обжатие уплотнений на расчетную величину, то плотность соединения обеспечивается именно механизмами прижима, что ставит под вопрос необходимость байонетного затвора. При этом стоит отметить, что в аварийной ситуации при действии внутреннего давления (например, если аварийная ситуация в реакторном здании произошла во время процесса шлюзования при открытой крышке стороны ГЗ) механизмы прижима должны компенсировать значительную нагрузку, возникающую в результате повышения давления в герметичном объеме здания реактора, действующего по всей внутренней поверхности крышки и одновременно с этим обеспечивать обжатие уплотнений на расчетную величину. Принимая, что силовое воздействие от повышенного давления воспринимают именно элементы байонетного затвора, необходимо учитывать, что данный тип соединения характеризуется наличием зазоров, а значит необходимо гарантировать, чтобы после того, как в результате взаимного перемещения элементов байонетного затвора по причине повышения давления будут выбраны все зазоры, степень обжатия уплотнений соответствовала необходимому уровню герметичности оборудования. Реализация такой конструкции обуславливает необходимость в режиме нормальной эксплуатации обеспечивать избыточное обжатие уплотнений для гарантии герметичности при аварии, что оказывает негативное влияние на срок эксплуатации уплотнений. Кроме того, отсутствуют конструктивные решения, обеспечивающие фиксацию рамы с крышкой в крайних положениях, что создает риск повреждения груза при транспортировке, поскольку отсутствуют механизмы препятствующие самопроизвольному перемещению рамы с крышкой. Дополнительно необходимо отметить, что отсутствуют решения, обеспечивающие работоспособность шлюза при наличии взаимных перемещений защитных оболочек. Крепление элементов шлюза (корпуса, рам, полотен, приводов) на различных элементах бетонных конструкциях энергоблока АЭС может привести не только к нарушению работоспособности (например, при закрытии полотно может не попасть в байонетное кольцо или не обеспечить полное перекрытие резиновых уплотнений), но и разрушению отдельных частей шлюза, что может привести к выходу из строя смежного оборудования и нарушению герметичности реакторного зала. Задачей заявленной полезной модели является разработка конструкции шлюза транспортного локализующей системы безопасности АЭС с байонетным затвором полотен, обеспечивающей освобождение транспортных проемов посредством отвода полотна перпендикулярно оси шлюза в горизонтальном направлении, которая обеспечивает сохранение работоспособности шлюза транспортного независимо от взаимных перемещений бетонных конструкций энергоблока АЭС (внутренней и наружной защитных оболочек), возникающих в результате температурных деформаций, сейсмический или иных сторонних воздействий. Техническим результатом заявленной полезной модели является создание шлюза транспортного локализующей системы безопасности АЭС с байонетным затвором полотен, обеспечивающей освобождение

транспортных проемов посредством отвода полотна перпендикулярно оси шлюза в горизонтальном направлении, которая обеспечивает сохранение работоспособности Шлюза транспортного независимо от взаимных перемещений бетонных конструкций энергоблока АЭС (внутренней и наружной защитных оболочек), возникающих в результате температурных деформаций, сейсмический или иных сторонних воздействий. Технический результат достигается за счет применения шлюза транспортного локализующей системы безопасности АЭС с байонетным затвором полотен, содержащего цилиндрический корпус, закрепленный жестко, герметично во внутренней защитной оболочке, на которую передается силовая нагрузка через внутреннюю закладную деталь, и подвижно в рамках необходимых для компенсации взаимных перемещений бетонных конструкций зазоров, герметично посредством наружной закладной детали в наружной защитной оболочке, на которую не передается нагрузка через наружную закладную деталь, во фланцах которого выполнены транспортные проемы, каждый из которых снабжен герметизирующим полотном формы, рассчитанной на действие наружного и внутреннего давления, с запорным механизмом, выполненным в виде байонетного затвора, состоящего из выполненного по внешнему диаметру полотна зубчатого венца в виде выступов, взаимодействующих с зубчатым венцом в виде впадин по внутреннему диаметру байонетного поворотного кольца, установленного на фланце корпуса на роликовых опорах, и обеспечивающим фиксацию полотна в рамках имеющихся зазоров путем осевого перемещения полотна и вхождения выступов полотна во впадины байонетного кольца с последующим замыканием байонетного затвора путем углового смещения байонетного кольца относительно корпуса, реализуемым приводом поворота байонетного кольца, при этом герметичность шлюза обеспечивается выдвижными резиновыми уплотнениями, геометрическая форма которых характеризуется отношением площади поверхности контакта уплотнения со средой под давлением к площади поверхности контакта уплотнения с фланцевой частью ответной детали уплотняемого соединения, больше единицы, посредством подачи жидкости или газа под давлением в зоны под уплотнения с помощью системы подачи газа или жидкости или из герметичного объема в аварийной ситуации, когда давление в контролируемом объеме превышает давление в системе подачи жидкости или газа, каждое полотно снабжено роликами для обеспечения прямолинейного его перемещения при вводе (выводе) зубчатого венца полотна в (из) байонетное кольцо, опирающимися на кронштейны корпуса, шарнирно соединенной с полотном подвеской, через которую полотно соединено с кареткой, снабженной приводом вспомогательного перемещения, обеспечивающим ввод (вывод) зубчатого венца полотна в (из) байонетное кольца, и перемещаемой в горизонтальном направлении перпендикулярно оси шлюза для освобождения транспортного проема шлюза при провозе груза по направляющей, закрепленной на корпусе шлюза посредством привода основного перемещения с возможностью фиксации в крайнем положении посредством привода фиксации.

При этом направляющая, по которой происходит перемещение каретки, может быть закреплена на внутренней защитной оболочке.

При этом корпус шлюза может иметь дополнительные точки фиксации к наружной защитной оболочкой, которые представлены подвижными соединениями, позволяющими компенсировать взаимные перемещений бетонных конструкций энергоблока АЭС и частично передающие нагрузку от металлоконструкций шлюза на наружную защитную оболочку.

Предлагаемая конструкция шлюза транспортного локализующей системы безопасности атомной электростанции иллюстрируется чертежами:

Фиг. 1 - Вид в плане

Фиг. 2 - Разрез А-А. Вид сбоку

Фиг. 3 - Вид Б. Вид из Герметичной зоны

Фиг. 4 - Вид В. Вид из Негерметичной зоны

Фиг. 5 - Разрез байонетного затвора

Фиг. 6 - Поперечный профиль уплотнения

Фиг. 7 - Система обратных клапанов

Фиг. 8 - Установка привода поворота байонетного кольца

Фиг. 9 - Опорные и центрирующие ролики полотна.

В конструкцию шлюза транспортного, представленную на фиг. 1-9, входят следующие элементы:

1 - Цилиндрический корпус

2 - Внутренняя защитная оболочка

3 - Наружная защитная оболочка

4 - Полотно

5 - Байонетное кольцо

6 - Выдвижные резиновые уплотнения

7 - Каналы для подачи газа или жидкости полости под выдвижными уплотнениями

8 - Обратные клапана

9 - Привода поворота байонетного кольца

10 - Кронштейн на корпусе

11 - Кронштейн байонетного кольца

12 - Подвеска

13 - Каретка

14 - Привод основного перемещения

15 - Привод вспомогательного перемещения

16 - Направляющая

17 - Привод фиксации

18 - Центрирующие ролики

19 - Кронштейны в корпусе

20 - Регулируемые роликовые опоры.

Шлюз транспортный локализующей системы безопасности атомной электростанции представляет собой цилиндрический корпус 1, который устанавливается жестко, герметично во внутренней защитной оболочке 2, на которую передается силовая нагрузка через внутреннюю закладную деталь, и подвижно в рамках необходимых для компенсации взаимных перемещений бетонных конструкций зазоров, герметично посредством наружной закладной детали в наружной защитной оболочке 3, на которую не передается нагрузка через наружную закладную деталь. Конструктивно закладные детали представляют собой металлоконструкции, вмонтированные в бетонные конструкции соответствующей защитной оболочки. Жесткое соединение корпуса с закладной деталью может быть реализовано, например, с помощью сварки, подвижное - обычное соединение с зазором, величина которого равна или больше величины допустимых перемещений. При этом герметичность соединения может быть обеспечена как резинотехническими изделиями (эффективно для подвижного соединения), так и сваркой (эффективно для неподвижного соединения). Торцевые проемы корпуса, оснащенные фланцами, закрываются полотнами 4, геометрия которых определяется расчетным путем исходя из требуемых прочностных характеристик и допускаемых габаритных размеров. Возможно использование, как типовых эллиптических, торосферических или плоских полотен, так и полотен комбинированной формы, дополнительно усиленных продольными, поперечными или кольцевыми ребрами. Каждое полотно 4 оснащено зубчатым венцом в виде выступов по внешнему диаметру, а торцевая поверхность, контактирующая с фланцем корпуса, является уплотнительной.

В закрытом положении выступы на фланце полотна 4 упираются в зубчатый венец байонетного кольца 5. На торцевой поверхности фланца корпуса 1 выполнены канавки, в которые устанавливаются выдвижные резиновые уплотнения 6. Герметичность соединения обеспечивается выбором зазоров в байонетном соединении посредством выдвижения уплотнений 6 по причине подачи газа или жидкости в полости под уплотнения по каналам 7. При этом площадь поверхности S₁ уплотнения 6, находящаяся в контакте со средой под давлением, должна быть больше площади S₂ уплотнения 6, которая находится в контакте с уплотнительной поверхностью фланца полотна 4. Соблюдение соотношения площадей позволяет обеспечить герметичность шлюза в аварийной ситуации при повышении давления в контролируемом объеме, когда система подачи газа или жидкости выходит из строя, за счет подачи воздуха из полости шлюза для уплотнений НГЗ и из герметичного объема здания реактора для уплотнений ГЗ, что возможно благодаря использованию обратных клапанов 8.

При открытии байонетного затвора происходит снижение давления в полостях под уплотнениями 6 с последующим поворотом байонетного кольца 5 относительно корпуса 1, реализуемым приводами поворота байонетного кольца 9, установленными симметрично относительно оси шлюза, до совпадения выступов зубчатого венца полотна 4 со впадинами зубчатого венца байонетного кольца 5.

Привода поворота 9 байонетного кольца 5 соединяют корпус 1 и байонетное кольцо 5 при помощи кронштейнов 10, установленных на корпусе 1, и кронштейнов 11, установленных на байонетном кольце 5. Полотно 4 закреплено посредством подвески 12 на каретки 13. Подвеска может иметь одну, две или более точек контакта с полотном, каждая из которых является шарнирным соединением, что позволяет снизить частоту собственных колебаний при сейсмических воздействиях, а также упрощает процесс наладки Шлюза транспортного. Также рекомендуется конструктивно обеспечить возможность регулировки длины подвески 12, что позволит снизить требования к точности изготовления отдельных узлов и выполнения монтажных работ в части соответствия высотной отметки оси шлюза, которая определяет положение в пространстве полотна 4, и высотной отметки установки направляющей 16, по которой происходит перемещение каретки 13.

Для освобождения транспортного проема полотно 4 выводится из зацепления с байонетным кольцом 5 посредством приводов вспомогательного перемещения 15. Привод вспомогательного перемещения 15 может быть представлен электрифицированным, пневматическим или гидравлическим механизмом линейного перемещения. Далее посредством привода основного перемещения 14 происходит перемещения каретки 13 по направляющей 16, которая для герметичной зоны закреплена на внутренней защитной оболочке ядерного реактора 2, а для негерметичной зоны на корпусе 1. Привод основного перемещения 14 может быть представлен электрифицированным механизмом пневматическим или гидравлическим механизмом линейного перемещения, а также двумя типовыми лебедками, работа которых синхронизирована. При этом привод может быть установлен как на направляющей 16, так и на каретки 13, например, в случае применения электрифицированного механизма и цепной передачи.

Привод фиксации 17 необходим для фиксации каретки 13 в крайних положениях относительно направляющей 16. Привод фиксации 17 может быть представлен электрифицированным механизмом пневматическим или гидравлическим механизмом линейного перемещения.

На внутренней поверхности полотна 4 имеются центрирующие ролики 18, опирающиеся на кронштейны 19 при вводе в зацеплении зубчатых венцов для обеспечения соосности полотна 4 с корпусом 1. Соосность байонетного кольца 5 с корпусом 1 обеспечивается с помощью регулируемых роликовых опор 20, установленных на корпусе 1 и контактирующих с наружной поверхностью байонетного кольца 5.

Дополнительные точки фиксации корпуса 1 к наружной защитной оболочке 3, которые представлены подвижными соединениями, позволяющими компенсировать взаимные перемещений бетонных конструкций энергоблока АЭС и частично передающие нагрузку от металлоконструкций шлюза на наружную защитную оболочку. Конструктивно подобные соединения могут быть реализованы, например, в виде подпряженных соединений или канатных систем с противовесами, при необходимости.

Claims (3)

1. Шлюз транспортный локализующей системы безопасности АЭС с байонетным затвором полотен, содержащий цилиндрический корпус, во фланцах которого выполнены транспортные проемы, каждый из которых снабжен герметизирующим полотном формы, рассчитанной на действие наружного и внутреннего давления, с запорным механизмом, выполненным в виде байонетного затвора, состоящего из выполненного по внешнему диаметру полотна зубчатого венца в виде выступов, взаимодействующих с зубчатым венцом в виде впадин по внутреннему диаметру байонетного поворотного кольца, установленного на фланце корпуса на роликовых опорах, и обеспечивающим фиксацию полотна в рамках имеющихся зазоров путем осевого перемещения полотна и вхождения выступов полотна во впадины байонетного кольца с последующим замыканием байонетного затвора путем углового смещения байонетного кольца относительно корпуса, реализуемым приводом поворота байонетного кольца, герметичность которого обеспечивается выдвижными резиновыми уплотнениями, геометрическая форма которых характеризуется отношением площади поверхности контакта уплотнения со средой под давлением к площади поверхности контакта уплотнения с фланцевой частью ответной детали уплотняемого соединения, больше единицы, посредством подачи жидкости или газа под давлением в зоны под уплотнения с помощью системы подачи газа или жидкости или из герметичного объема в аварийной ситуации, когда давление в контролируемом объеме превышает давление в системе подачи жидкости или газа, каждое полотно которого снабжено роликами для обеспечения прямолинейного его перемещения при вводе/выводе зубчатого венца полотна в/из байонетное кольцо, опирающимися на кронштейны корпуса, отличающий тем, что корпус закреплен жестко, герметично во внутренней защитной оболочке, на которую передается силовая нагрузка через внутреннюю закладную деталь, и подвижно в рамках необходимых для компенсации взаимных перемещений бетонных конструкций зазоров, герметично посредством наружной закладной детали в наружной защитной оболочке, на которую не передается нагрузка через наружную закладную деталь, имеется шарнирно соединенная с полотном подвеска, через которую полотно соединено с кареткой, снабженной приводом вспомогательного перемещения, обеспечивающим ввод/вывод зубчатого венца полотна в/из байонетное кольца, и перемещаемой в горизонтальном направлении перпендикулярно оси шлюза для освобождения транспортного проема шлюза при провозе груза по направляющей, закрепленной на корпусе шлюза посредством привода основного перемещения с возможностью фиксации в крайнем положении посредством привода фиксации.

2. Шлюз транспортный локализующей системы безопасности АЭС с байонетным затвором полотен по п. 1, отличающийся тем, что направляющая, по которой происходит перемещение каретки, закреплена на внутренней защитной оболочке.

3. Шлюз транспортный локализующей системы безопасности АЭС с байонетным затвором полотен по п. 1, отличающийся тем, что корпус шлюза имеет дополнительные точки фиксации к наружной защитной оболочкой, которые представлены подвижными соединениями, позволяющими компенсировать взаимные перемещения бетонных конструкций энергоблока АЭС и частично передающие нагрузку от металлоконструкций шлюза на наружную защитную оболочку.

Images