RU2288395C1

RU2288395C1 - Valving device for cutting off passage of hot chamber

Info

Publication number: RU2288395C1
Application number: RU2005113126/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Евгеньевич Огурцов (RU); Владимир Евгеньевич Огурцов; Виктор Александрович Шишкин (RU); Виктор Александрович Шишкин
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2006-11-27

Abstract

FIELD: nuclear engineering.

SUBSTANCE: valving device comprises housing and valving member. The valving member is mounted on the cantilevers connected with the rotating shaft of the actuator of the valving member mounted in the housing. The actuator is made of a screw gear. The screw of the screw gear is mounted in the housing for permitting rotation. The nut is mounted for permitting the linear movement along the screw and provided with screw groove. The rotating shaft is spring-loaded with respect to the nut, and the screw groove is in a contact with the pin. The pin is locked in the rotating shaft. The rotating shaft and the nut are axially aligned, and the nut can move in the housing. The nut has the flange with groove for receiving the spring and groove for key. The key is secured to the housing of the valving member.

EFFECT: enhanced durability.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к атомной технике и преимущественно предназначено для его использования в горячих камерах.The invention relates to nuclear technology and is primarily intended for use in hot chambers.

Одной из проблем в данной области техники является создание простой конструкции запорного устройства, которая обеспечивала бы надежное перекрытие канала горячей камеры с защитой от радиационного излучения.One of the problems in this technical field is the creation of a simple design of the locking device, which would provide reliable closure of the channel of the hot chamber with protection from radiation.

Известна конструкция шибера контейнера для хранения радиоактивных материалов (DE №1183324, опубл. 1965 г.), состоящая из пяти секторов серповидной формы, каждый из которых вращается в горизонтальной плоскости. Открывание (закрывание) шибера осуществляется с помощью гидропривода, действующего на систему рычагов, поворачивающих одновременно все сектора. Наличие гидропривода не позволяет использовать известное устройство в горячей камере, в силу всегда имеющихся протечек в гидросистеме.The known design of the gate of the container for storing radioactive materials (DE No. 1183324, publ. 1965), consisting of five sectors of the crescent shape, each of which rotates in a horizontal plane. Opening (closing) the gate is carried out using a hydraulic actuator acting on a system of levers that turn simultaneously all sectors. The presence of a hydraulic actuator does not allow the use of a known device in a hot chamber, due to the always leaks in the hydraulic system.

Известна шиберная задвижка (JP №58-11040, опубл. 1983 г.), которая выполнена в виде вентильной коробки, имеющей верхнее и нижнее сквозные отверстия для создания прохода и установленную на оси поворота заслонку, перемещаемую ползуном с винтовым приводом. При воздействии ползуна на заслонку происходит перекрытие (открывание) верхнего отверстия вентильной коробки, ползун при этом перекрывает (открывает) нижнее отверстие вентильной коробки синхронно с ее верхним отверстием. Известная конструкция имеет большие габариты, а поэтому приводит к нежелательному увеличению габаритов горячей камеры.Known gate valve (JP No. 58-11040, publ. 1983), which is made in the form of a valve box having upper and lower through holes to create a passage and mounted on the axis of rotation of the valve, movable slider with a screw drive. When the slider acts on the shutter, the upper hole of the valve box is blocked (opened), while the slider overlaps (opens) the lower hole of the valve box synchronously with its upper hole. The known design has large dimensions, and therefore leads to an undesirable increase in the dimensions of the hot chamber.

Известен поворотный шлюз для шлюзования предметов в горячую камеру или из горячей камеры ядерно-технических установок (SU №1084905 А, опубл. 1984 г.), который содержит корпус с каналом, шарнирно соединенную с корпусом поворотную заслонку, дугообразную заслонку с уплотнением, кинематически соединенную с поворотной заслонкой и съемное кольцо с уплотнениями. Известное устройство имеет сложную конструкцию, а наличие карманов для размещения приводных элементов поворотной заслонки, дугообразной заслонки и съемного кольца приводит к образованию мест скопления радиоактивной грязи, т.е. сам поворотный шлюз со временем может стать источником радиоактивного излучения. Сложная конструкция поворотного шлюза затруднит проведение его очистку и обмывку.Known rotary gateway for locking items into the hot chamber or from the hot chamber of nuclear engineering installations (SU No. 1084905 A, publ. 1984), which comprises a housing with a channel, a rotary valve pivotally connected to the housing, an arcuate valve with a seal, kinematically connected with rotary damper and removable ring with seals. The known device has a complex structure, and the presence of pockets to accommodate the drive elements of the rotary damper, an arched damper and a removable ring leads to the formation of places of accumulation of radioactive dirt, i.e. the rotary gateway itself can become a source of radioactive radiation over time. The complex design of the swing gateway makes it difficult to clean and wash.

Известен шибер (SU №349029 А, опубл. 1972 г.), содержащий корпус с каналом, шарнирно соединенную с корпусом заслонку с эксцентриками, расположенными на осевых цапфах, к которым присоединены шатуны, соединенные с дугообразной заслонкой с закрепленными на ней уплотнениями. На поворотных шлюзах такого типа в процессе перемещения груза между технологическими зонами во внутреннюю полость поворотного шлюза попадают вместе с воздухом радиоактивные частицы. Уплотнения, закрепленные на заслонке, подвергаются высокой дозе облучения, быстрому износу, а поэтому, по сравнению с ремонтным циклом поворотного шлюза, недолговечны. Конструкция шибера не позволяет осуществить быструю и безопасную замену уплотнения.Known gate (SU No. 349029 A, publ. 1972), comprising a housing with a channel, a damper pivotally connected to the housing with eccentrics located on axial trunnions, to which are connected connecting rods connected to an arcuate damper with seals attached to it. On rotary locks of this type, during the movement of cargo between technological zones, radioactive particles get into the internal cavity of the rotary lock together with air. Seals mounted on the shutter are exposed to a high dose of radiation, rapid wear, and therefore, compared with the repair cycle of the rotary airlock, are short-lived. The gate design does not allow quick and safe seal replacement.

Известно запорное устройство (SU №1227887 А, опубл. 1986 г.), выполненное в виде блока смонтированного между соединяемыми полостями и содержащее установленный в корпусе на приводном валу рычаг и запорную тарель, связанную с рычагом посредством шарнирного соединения. В известной конструкции для обеспечения прямого прохода, тарель при развороте размещают в специально предназначенной для этой цели выемки. В связи с этим, известная конструкция может быть применена только для перекрытия проемов незначительных габаритов.Known locking device (SU No. 1227887 A, publ. 1986), made in the form of a block mounted between the connected cavities and containing a lever mounted in the housing on the drive shaft and a locking plate connected to the lever by means of a swivel joint. In a known construction for providing a direct passage, the plate during a turn is placed in a recess specially designed for this purpose. In this regard, the known design can be applied only to overlap openings of small dimensions.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому изобретению относится запорное устройство (SU №1286862 А1, опубл. 1987 г.), содержащее корпус, запорный орган, размещенный на консольных рычагах, соединенных с поворотным валом привода его перемещения, смонтированным в корпусе. В известном устройстве привод перемещения запорного устройства выполнен в виде пневмоцилиндра, шток которого связан с запорным органом, а через поворотный шарнир с поршнем пневмоцилиндра. В штоке выполнен профильный паз с расположенным в пазе пальцем, установленным в корпусе пневмоцилиндра. При подаче в полость пневмоцилиндра воздуха совместно с поршнем перемещается шток, сначала поступательно при скольжении пальца по прямолинейному участку профильного паза, а затем шток при сохранении прежнего перемещения дополнительно поворачивается в результате взаимодействия пальца с профильным участком паза, обеспечивая отвод (подвод) запорного органа от перекрываемого канала. Поворотный шарнир при этом воспринимает сложную нагрузку, что должно быть учтено при его конструировании. Кроме того, с учетом специфики работы пневмоцилиндра, а также с учетом того, что запорный орган расположен консольно по отношению к штоку имеют место значительные динамические нагрузки на элементы привода. Эти нагрузки значительно возрастают, когда масса запорного органа увеличивается в связи с приданием ему функции биологической защиты.The closest in technical essence to the claimed invention relates to a locking device (SU No. 1286862 A1, publ. 1987), comprising a housing, a locking member located on cantilever arms connected to a rotary shaft of the drive of its movement mounted in the housing. In the known device, the actuator for moving the locking device is made in the form of a pneumatic cylinder, the rod of which is connected to the locking body, and through a swivel joint with the piston of the pneumatic cylinder. A profile groove is made in the stem with a finger located in the groove mounted in the housing of the pneumatic cylinder. When the air moves into the cavity of the pneumatic cylinder, the rod moves together with the piston, first translationally when the finger glides along the straight section of the profile groove, and then the rod, while maintaining the same movement, is additionally rotated as a result of the finger interacting with the profile section of the groove, providing a tap (inlet) of the locking member from the blocked channel. The swivel joint then perceives a complex load, which should be taken into account when designing it. In addition, taking into account the specifics of the operation of the pneumatic cylinder, and also taking into account the fact that the locking element is located cantilever with respect to the stem, significant dynamic loads on the drive elements take place. These loads increase significantly when the mass of the locking organ increases in connection with giving it the function of biological protection.

В основу изобретения была поставлена задача создать конструкцию запорного устройства для перекрытия канала горячей камеры с защитой от радиационного излучения, которое не обладало бы вышеуказанными недостатками.The basis of the invention was the task of creating the design of a locking device for blocking the channel of the hot chamber with radiation protection, which would not have the above disadvantages.

Технический эффект от использования изобретения заключается в уменьшении динамических нагрузок на элементы привода перемещения запорного органа.The technical effect of the use of the invention is to reduce the dynamic loads on the drive elements of the movement of the locking member.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в запорном устройстве для перекрытия канала горячей камеры, содержащем корпус, запорный орган, размещенный на консольных рычагах, соединенных с поворотным валом привода его перемещения, смонтированного в корпусе, согласно изобретению привод перемещения запорного органа выполнен в виде винтового механизма, винт которого установлен в корпусе с возможностью вращения, а гайка установлена с возможностью линейного перемещения по винту, при этом поворотный вал подпружинен относительно гайки, а гайка снабжена винтовым пазом, контактирующим с пальцем, зафиксированным в поворотном валу, причем вышеуказанный поворотный вал установлен коаксиально гайке винтового механизма с возможностью ограниченного перемещения в корпусе.The claimed technical result is achieved due to the fact that in the locking device for blocking the channel of the hot chamber, comprising a housing, a locking member located on cantilever arms connected to a rotary shaft of a drive for moving it mounted in the housing, according to the invention, the drive for moving the locking member is made in the form a screw mechanism, the screw of which is installed in the housing with the possibility of rotation, and the nut is installed with the possibility of linear movement along the screw, while the rotary shaft is spring-loaded relative to Tel'nykh nut, and the nut is provided with a helical groove, in contact with a finger fixed to the rotary shaft, wherein said swivel shaft is coaxially screw-nut mechanism, with limited movement in the housing.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что гайка винтового механизма снабжена фланцем с канавкой под вышеуказанную пружину и пазом под шпонку, закрепленную на корпусе запорного устройства.The claimed technical result is achieved due to the fact that the nut of the screw mechanism is equipped with a flange with a groove for the above spring and a groove for the key mounted on the housing of the locking device.

В силу того, что поворотный вал и гайка винтового механизма имеют двойную независимую кинематическую связь, - через пружину и соединение "паз-палец", - в начальный момент перемещения гайки по винту винтового механизма под воздействием пружины поворотный вал перемещается с гайкой синхронно до момента его упора в корпус. Дальнейшее перемещение гайки по винту винтового механизма вызывает разворот поворотного вала в силу воздействия винтового паза гайки на палец поворотного вала. Таким образом, запорный орган запорного устройства совершает два независимых движения: вертикальное перемещение и поворот, что приведет по сравнению с прототипом к уменьшению динамических нагрузок на элементы привода перемещения запорного органа. Наличие на гайке винтового механизма фланца с канавкой под пружину и паза под шпонку, закрепленную в корпусе, позволило получить компактную и жесткую конструкцию привода перемещения запорного органа.Due to the fact that the rotary shaft and the nut of the screw mechanism have a double independent kinematic connection, - through the spring and the groove-finger connection, - at the initial moment of moving the nut on the screw of the screw mechanism under the influence of the spring, the rotary shaft moves synchronously with the nut until it emphasis in the case. Further movement of the nut on the screw of the screw mechanism causes the rotation of the rotary shaft due to the impact of the screw groove of the nut on the pin of the rotary shaft. Thus, the locking body of the locking device makes two independent movements: vertical movement and rotation, which will lead, in comparison with the prototype, to reduce dynamic loads on the drive elements of the movement of the locking body. The presence on the nut of the screw mechanism of the flange with a groove for the spring and a groove for the key, fixed in the housing, made it possible to obtain a compact and rigid design of the actuator for moving the locking element.

Эти и другие преимущества заявляемого изобретения будут приведены ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, где:These and other advantages of the claimed invention will be given below with reference to the accompanying drawings, where:

фиг.1 - общий вид запорного устройства,figure 1 - General view of the locking device,

фиг.2 - разрез по А-А (фиг.1).figure 2 is a section along aa (figure 1).

Запорное устройство 1 (фиг.1) для перекрытия проема горячей камеры содержит корпус 2, запорный орган 3, размещенный на консольных рычагах 4, соединенных с поворотным валом 5 привода перемещения 6 запорного органа, смонтированного в корпусе 2. Привод перемещения 6 запорного органа 3 выполнен в виде винтового механизма, винт 7 которого смонтирован в корпусе 2 с возможностью вращения, а гайка 8 установлена с возможностью линейного перемещения по винту 7. Гайка 8 снабжена фланцем 9, в котором выполнена канавка 10 под пружину 11 и выполнен паз 12 под шпонку 13, закрепленную на корпусе 2. В верхней части гайки 8 выполнен винтовой паз 14, контактирующий с пальцем 15, зафиксированным в поворотном вале 5. Пружина 11 установлена между гайкой 8 и торцом поворотного вала 5, при этом пружину 11 перед ее установкой между гайкой 8 и торцом поворотного вала 5 предварительно сжимают на величину, обеспечивающую необходимый прижим пальца 15 к верхней части винтового паза 14. Поворотный вал 5 установлен коаксиально гайке 8 с возможностью ограниченного перемещения в корпусе 2 в пределах зазора 16.The locking device 1 (Fig. 1) for blocking the opening of the hot chamber comprises a housing 2, a locking member 3 located on cantilever arms 4 connected to a rotary shaft 5 of a displacement drive 6 of a locking member mounted in the housing 2. A moving drive 6 of the locking member 3 is made in the form of a screw mechanism, the screw 7 of which is mounted rotatably in the housing 2, and the nut 8 is mounted for linear movement along the screw 7. The nut 8 is provided with a flange 9 in which a groove 10 is made for the spring 11 and a groove 12 is made for the key 1 3, mounted on the housing 2. In the upper part of the nut 8 there is a helical groove 14 in contact with the pin 15 fixed in the rotary shaft 5. The spring 11 is installed between the nut 8 and the end of the rotary shaft 5, while the spring 11 is installed between the nut 8 before installing it and the end face of the rotary shaft 5 is precompressed by the amount that provides the necessary pressure of the finger 15 to the upper part of the screw groove 14. The rotary shaft 5 is mounted coaxially with the nut 8 with the possibility of limited movement in the housing 2 within the gap 16.

Запорное устройство работает следующим образом. В исходном положении запорный орган 3 находится в нижнем положении, перекрывая канал горячей камеры (не показан). Палец 15 в этом положении контактирует с верхней частью винтового паза 14. Для открытия канала горячей камеры на верхний торец винта 7 привода перемещения запорного органа 3 устанавливают внешний движитель (не показан), с помощью которого осуществляют вращение винта 7. При вращении винта 7 гайка 8 перемещается поступательно вдоль винта, поскольку ее вращение ограничивается пазом 12 и шпонкой 13. Перемещаясь вдоль винта 7, гайка 8 через пружину 11 воздействует на поворотный вал 5 и поднимает его и запорный орган 3 относительно корпуса 2 в пределах зазора 16. Пружина 11 при этом не деформируется, а остается в исходном состоянии. После того как будет выбран зазор 16 и поворотный вал войдет в контакт с корпусом 2, его дальнейший подъем станет невозможным. Однако гайка 8, продолжая перемещаться вверх, вызовет сжатие пружины 11, винтовой паз 14 при этом, воздействуя на палец 15, вызовет разворот поворотного вала 5 и запорного органа 3. При этом верхний торец гайки 8 выдвинется из поворотного вала 5, а палец 15 будет контактировать с нижней частью винтового паза 14. Таким образом, канал горячей камеры будет освобожден для прохода через него. Для перекрытия канала винт 7 привода перемещения запорного органа вращают в противоположную сторону. В начальный момент вращение винта 7 вызовет перемещение вниз по винту гайки 8, но перемещение вниз поворотного вала 5 не будет происходить в силу того, что этому будет препятствовать сжатая пружина 11, которая полностью воспринимает вес поворотного вала 5, консольных рычагов 4 и запорного органа 3. Поэтому, опускаясь вниз, гайка своим винтовым пазом 14 вызовет разворот поворотного вала, а вмести с ним и разворот запорного органа 3 до положения, при котором запорный орган расположится над перекрываемым каналом горячей камеры. В результате этого палец 15 будет контактировать с верхней частью винтового паза 14, при этом пружина 11 будет разжиматься, но степень сжатия ее остается достаточной для удержания веса поворотного вала и запорного органа в поднятом положении. Дальнейшее перемещение вниз гайки 8 по винту 7 вызовет последующее ослабление пружины 11, а поэтому поворотный вал 5 начнет перемещаться вслед за гайкой, при этом пружина 11 исключит опережающее перемещение поворотного вала относительно гайки, т.е. исключит всякую возможность разворота поворотного вала.The locking device operates as follows. In the initial position, the locking element 3 is in the lower position, blocking the channel of the hot chamber (not shown). The finger 15 in this position is in contact with the upper part of the screw groove 14. To open the hot chamber channel, an external mover (not shown) is installed on the upper end of the screw 7 of the displacement actuator 3, by means of which the screw 7 is rotated. When the screw 7 is rotated, the nut 8 moves progressively along the screw, since its rotation is limited by the groove 12 and the key 13. Moving along the screw 7, the nut 8 through the spring 11 acts on the rotary shaft 5 and lifts it and the locking element 3 relative to the housing 2 within the gap ora 16. In this case, the spring 11 does not deform, but remains in its original state. After the gap 16 is selected and the rotary shaft comes into contact with the housing 2, its further rise will become impossible. However, the nut 8, continuing to move upward, will cause compression of the spring 11, the screw groove 14 while acting on the pin 15, will cause the rotation of the rotary shaft 5 and the locking body 3. In this case, the upper end of the nut 8 will extend from the rotary shaft 5, and the finger 15 will be contact with the bottom of the screw groove 14. Thus, the channel of the hot chamber will be released for passage through it. To block the channel, the screw 7 of the actuator for moving the locking member is rotated in the opposite direction. At the initial moment, the rotation of the screw 7 will cause a downward movement of the nut 8 on the screw, but the downward movement of the rotary shaft 5 will not occur due to the fact that this will be hindered by the compressed spring 11, which fully accepts the weight of the rotary shaft 5, cantilever arms 4 and the locking element 3 Therefore, going down, the nut with its screw groove 14 will cause the rotation of the rotary shaft, and with it the rotation of the locking member 3 to a position where the locking member is located above the blocked channel of the hot chamber. As a result of this, the pin 15 will be in contact with the upper part of the screw groove 14, while the spring 11 will be unclenched, but its compression ratio remains sufficient to maintain the weight of the rotary shaft and the locking member in the raised position. Further downward movement of the nut 8 on the screw 7 will cause a further loosening of the spring 11, and therefore, the rotary shaft 5 will begin to move after the nut, while the spring 11 will exclude the advance movement of the rotary shaft relative to the nut, i.e. excludes any possibility of turning the rotary shaft.

Таким образом, развязка сложного перемещения запорного органа на два следующих друг за другом перемещения позволяет снизить динамические нагрузки на элементы привода перемещения запорного органа.Thus, the decoupling of the complex movement of the locking element into two successive movements allows to reduce the dynamic loads on the drive elements of the movement of the locking element.

Claims

1. The locking device for blocking the channel of the hot chamber, comprising a housing, a locking member located on cantilever arms connected to a rotary shaft of a drive for its movement mounted in the housing, characterized in that the above drive for moving the locking member is made in the form of a screw mechanism, the screw of which mounted in the housing with the possibility of rotation, and the nut installed with the possibility of linear movement on the screw, while the rotary shaft is spring-loaded relative to the nut, and the nut is equipped with a screw groove interacting with a finger fixed in the rotary shaft, while the aforementioned rotary shaft is mounted coaxially with the mechanism nut with the possibility of limited movement in the housing.

2. The locking device according to claim 1, characterized in that the screw mechanism nut is provided with a flange with a groove for the above spring and a keyway fixed to the locking device body.