покрывающее устройство для электростанций с камерным элементом и накрывающим элементом с многократной фиксацией и способ запирания покрывающего устройства

Формула изобретения

1. Покрывающее устройство для электростанций, содержащее закрывающий элемент (1), размещаемый на камерном элементе (2) и закрепляемый с возможностью съема посредством силового соединительного элемента, предназначенный для герметизации внутреннего пространства камерного элемента (2), в особенности покрывающее устройство парогенератора WWER-реактора, содержащее закрывающий элемент первичного коллектора, размещаемый на первичной камере и закрепляемый с возможностью съема посредством силового соединительного элемента, предназначенный для герметизации внутреннего пространства первичного камерного элемента, отличающееся тем, что закрывающий элемент (1) соединен с камерным элементом (2) посредством дополнительных соединительных элементов с геометрическим замыканием, причем камерный элемент (2) имеет регулируемые по высоте промежуточные элементы, на которые опускается закрывающий элемент (1) при установке на камерный элемент (2).

2. Покрывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что соединительные элементы с геометрическим замыканием образуют байонетное соединение.

3. Покрывающее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что соединительные элементы с геометрическим замыканием имеют упоры (3) и соответствующие им выемки (4).

4. Покрывающее устройство по п.3, отличающееся тем, что упоры (3) размещены на внутренней стороне (5) камерного элемента (2), а соответствующие им выемки (4) выполнены на внутреннем фланцевом элементе (6) закрывающего элемента (1).

5. Покрывающее устройство по п.3, отличающееся тем, что внутренний фланцевый элемент (6) закрывающего элемента (1) имеет упоры (3), а внутренняя сторона камерного элемента (2) имеет соответствующие выемки (4).

6. Покрывающее устройство по любому из пп.3-5, отличающееся тем, что по меньшей мере один упор (3) выполнен цилиндрической формы.

7. Покрывающее устройство по любому из пп.3-6, отличающееся тем, что по меньшей мере один упор (3) выполнен цилиндрической формы и имеет концевой участок (7) с увеличенным диаметром.

8. Покрывающее устройство по любому из пп.3-7, отличающееся тем, что по меньшей мере одна выемка (4) имеет в плане L-образную форму.

9. Покрывающее устройство по любому из пп.3-8, отличающееся тем, что по меньшей мере одна выемка (4) имеет в плане L-образную форму и расширенный концевой участок (8).

10. Покрывающее устройство по любому из пп.3-9, отличающееся тем, что упоры (3) входят в соответствующие выемки (4) с люфтом.

11. Покрывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что соединительные элементы с замыканием формы выполнены в виде рамного элемента (9).

12. Покрывающее устройство по п.11, отличающееся тем, что рамный элемент (9) охватывает внешнюю сторону (10) закрывающего элемента (1) и внешнюю сторону (11) камерного элемента.

13. Покрывающее устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что рамный элемент (9) выполнен в виде кольцевого элемента.

14. Покрывающее устройство по п.13, отличающееся тем, что кольцевой элемент выполнен с возможностью стягивания.

15. Покрывающее устройство по любому из пп.1-14, отличающееся тем, что между закрывающим элементом (1) и камерным элементом (2) размещено по меньшей мере одно охватывающее металлическое кольцевое уплотнение кругового сечения.

16. Покрывающее устройство по п.15, отличающееся тем, что между закрывающим элементом (1) и камерным элементом (2) размещены рядом два металлических кольцевых уплотнения кругового сечения.

17. Покрывающее устройство по п.16, отличающееся тем, что между металлическими кольцевыми уплотнениями кругового сечения (12) и (12") размещено промежуточное средство отсоса для отвода из внутреннего пространства камерного элемента выделяющихся веществ.

18. Покрывающее устройство по любому из пп.1-17, отличающееся тем, что между внутренней стороной (5) камерного элемента (2) и закрывающего элемента (1) размещен по меньшей мере один уплотнительный элемент, в особенности кольцевой поршень (19).

19. Способ запирания покрывающего устройства для электростанций, включающего в себя закрывающий элемент (1) и герметизируемый камерный элемент (2), в особенности покрывающего устройства по меньшей мере по одному из пп. 1-18, отличающийся тем, что включает следующие этапы: выдвижение регулируемых по высоте промежуточных элементов относительно плоскости герметизации (14) камерного элемента (2), установка закрывающего элемента (1) на промежуточные элементы при зацеплении упоров (3) с соответствующими выемками (4) закрывающего элемента (1) или соответственно камерного элемента (2), частичное опускание промежуточных элементов с уменьшением пространства между камерным элементом (2) и установленным закрывающим элементом (1), поворачивание закрывающего элемента (1) относительно камерного элемента (2) для образования соединения с геометрическим замыканием между закрывающим элементом (1) и камерным элементом (2), полное опускание промежуточных элементов и достигаемая при этом установка закрывающего элемента (1) в плоскости герметизации (14) камерного элемента (2) и осуществление силового соединения закрывающего элемента (1) и камерного элемента (2) с использованием силовых соединительных элементов, преимущественно податливых винтов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к покрытию для электростанций, характеризуемых признаками, изложенными в преамбуле пункта 1 формулы изобретения, а также к способу запирания покрывающего устройства для электростанций.

На электростанциях для герметизации объемов высокого давления относительно граничащих с ними объемов низкого давления обычно применяются накрывающие элементы, закрепленные с помощью податливых винтов на камере высокого давления. Путем гидравлического натяжения податливых винтов с использованием контроля и регистрации устанавливаемой податливости винтов обеспечивается желательное давление прижима накрывающего элемента, закрывающего объем камеры высокого давления, так что гарантируется требуемая герметизация объема камеры высокого давления по отношению к окружающей среде.

При частичном отказе подобных податливых винтов, применяемых для крепления (например, вследствие разрыва материала или чрезмерного натяжения), прижим накрывающего элемента, герметизирующего объем камеры высокого давления, может быть ослаблен или даже совсем отпущен, в результате чего герметизация материалов, находящихся в объеме камеры высокого давления, не будет обеспечиваться.

В патенте США 4077840 описан ядерный реактор, в котором крышка резервуара высокого давления реактора закрепляется не только винтами, но и посредством фиксаторов. Установка крышки требует при этом точной юстировки.

Задачей изобретения является создание покрывающего устройства для электростанции, в котором, с одной стороны, функция герметизации обеспечивается и при отказе податливых винтов, используемых для крепления закрывающего элемента, герметизирующего объем камеры высокого давления, и в котором, с другой стороны, закрывающий элемент может сниматься без повреждений. Кроме того, задачей изобретения является создание способа запирания подобного покрывающего устройства, которое отвечает тем же самым требованиям.

Указанная задача решается посредством заявленного устройства, как описано в отличительной части пункта 1 формулы изобретения во взаимосвязи с признаками его ограничительной части. Предпочтительные формы выполнения заявленного устройства охарактеризованы в зависимых пунктах 2-18. Указанная задача в отношении способа решается, как описано в отличительной части пункта 19 формулы изобретения во взаимосвязи с признаками ограничительной части.

Покрывающее устройство, соответствующее изобретению, предусматривает, дополнительно к известным из предшествующего уровня техники податливым винтам, применяемым для закрепления закрывающих элементов, дополнительные соединительные элементы с геометрическим замыканием, посредством которых закрывающий элемент разъемным образом соединяется с герметизируемым камерным элементом.

В случае отказа крепежных винтов герметизация внутреннего объема камеры обеспечивается с помощью соединительных элементов с геометрическим замыканием, чтобы прилегающий закрывающий элемент продолжал обеспечивать герметизацию внутреннего объема камеры.

В частности, в случае парогенераторов WWER-реактора крышка первичного коллектора, размещенная на первичной камере, эффективным образом фиксируется, и тем самым предотвращается нежелательное выравнивание давлений, а именно внутреннего давления герметизируемой первичной камеры порядка 160 бар и давления окружающей среды первичной камеры во вторичном контуре порядка 65 бар.

Предусматриваемые в соответствии с изобретением дополнительные соединительные элементы с геометрическим замыканием могут устанавливаться в качестве дополнительного оснащения на существующую систему герметизации, образованную податливыми винтами, вследствие чего может быть обеспечено существенное повышение надежности эксплуатации при незначительных затратах.

Предпочтительным образом соединительные элементы с геометрическим замыканием входят в зацепление друг с другом по типу байонетного соединения. При определении размеров входящих в зацепление и взаимно перекрывающихся соответствующих частей соединительных элементов с геометрическим замыканием для геометрической формы соединительного элемента (например, величины и геометрии соответствующих контактирующих плоскостей) необходимо осуществлять согласование с герметизируемыми объемами под давлением или соответственно с размерами закрывающего элемента и камерного элемента.

В предпочтительном варианте осуществления соединительные элементы с геометрическим замыканием выполняются в виде упоров и соответствующих выемок, причем упоры входят в соответствующие выемки и во взаимосвязанном состоянии препятствуют снятию крышки с герметизируемого камерного элемента.

Подобные упоры и выемки могут также выполняться на существующих и снабженных только элементами силового замыкания закрывающих элементах и камерных элементах, так что существующие системы могут быть модернизированы при незначительных затратах. В предпочтительном варианте осуществления упоры выполняются на внутренней стороне камерного элемента, а соответствующие выемки - во внутреннем фланце закрывающего элемента, проходящем вовнутрь камерного элемента. Благодаря такому размещению соединительных элементов с геометрическим замыканием во внутреннем объеме камерного элемента можно избежать увеличения пространственных габаритов системы в целом.

Благодаря размещению упоров на камерном элементе можно после снятия закрывающего элемента производить очистку и, в случае необходимости, последующую обработку выемок, выполненных в закрывающем элементе.

За счет размещения упоров на внутреннем фланце закрывающего элемента и выполнения соответствующих им выемок в камерном элементе после снятия закрывающего элемента обеспечивается упрощенный доступ к элементам конструкции для замены сработавшихся упоров. Подобная замена может быть произведена и в том случае, когда необходимо осуществить замену имеющихся выступов на выступы из материала с более высокой прочностью.

За счет использования таких сменных выступов можно соответствующую систему герметизации индивидуально согласовать с условиями эксплуатации, характеризуемыми различными давлениями.

Предпочтительно в качестве упоров использовать доступные стандартные конструктивные элементы цилиндрической формы, характеризуемые низкой стоимостью.

В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления упоры имеют цилиндрический участок и расширенный подобно головке винта концевой участок, благодаря чему можно осуществить зацепление упора с соответственно выполненными прорезями выемки, в результате чего обеспечивается особенно надежное соединение с геометрическим замыканием.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления выемки, предназначенные для обеспечения зацепления упоров, имеют в плане L-образную форму, так что упоры при вводе в выемку первоначально совершают перемещение по вертикальному участку выемки, а затем перемещаются под прямым углом к этому вертикальному участку, совершая перемещение по горизонтальному участку выемки, тем самым обеспечивая замкнутый характер соединения с геометрическим замыканием. Подобные L-образные выемки выполняются особенно просто и при этом обеспечивают надежность эксплуатации.

В усовершенствованном варианте такой L-образной выемки предусмотрен расширенный замыкающий участок L-образной выемки, на котором обеспечивается подвижность по вертикали введенного упора. В случае выполненной таким образом выемки при введенном упоре допустимо некоторое перемещение по вертикали закрывающего элемента относительно камерного элемента, например, путем затягивания дополнительно имеющихся податливых винтов, при этом не нарушается замкнутый характер соединения с геометрическим замыканием.

Подобная юстировка на конечном этапе и ориентирование по положению закрывающего элемента относительно камерного элемента затягиванием податливых винтов также обеспечиваются, когда упоры вынимаются из соответствующих выемок с определенным люфтом.

В еще одной предпочтительной форме выполнения используемые соединительные элементы с геометрическим замыканием выполнены не как упоры и соответствующие выемки, а как рамный элемент или рамные элементы, охватывающий закрывающий элемент и герметизируемый камерный элемент. Подобные рамные элементы могут прикрепляться с внешней стороны к закрывающему элементу и к камерному элементу, причем кромочные участки рамных элементов входят в зацепление как с закрывающим элементом, так и с камерным элементом, что препятствует снятию закрывающего элемента с камерного элемента.

Подобные рамные элементы могут выполняться в виде фрагментов на отдельных участках периметра закрывающего элемента или камерного элемента или в виде полного кольцевого элемента, который благодаря своей охватывающей контактной площади обеспечивает особенно высокую надежность эксплуатации.

Такие кольцевые элементы могут быть дополнительно снабжены зажимными элементами, так что наряду с использованием соединения с геометрическим замыканием дополнительно обеспечивается силовое замыкание и реализуется эффект соединения с повышенной надежностью.

Предпочтительно для уплотнения между закрывающим элементом и камерным элементом введены уплотнения из металла в виде кольца круглого сечения. По сравнению с известными из предшествующего уровня техники стальными кольцами с никелевым покрытием предусматриваемые в изобретении металлические кольцевые уплотнения круглого сечения обеспечивают улучшенную герметизацию в возможных условиях эксплуатации, например в состоянии, когда, вследствие усталости материала податливых винтов, закрывающий элемент уже слегка отделен от камерного элемента и в результате этого между ними возникает зазор. В этом случае незначительная толщина зазора, вследствие соответствующей упругой отдачи используемых металлических кольцевых уплотнений круглого сечения, будет перекрываться с еще более высокой герметичностью.

Покрывающее устройство, соответствующее изобретению, действует таким образом, что при отказе податливых винтов действует дополнительное соединение, действующее по принципу геометрического замыкания, причем последнее в принципе может иметь некоторый люфт, благодаря чему исключается полное снятие закрывающего элемента с камерного элемента, однако подобные незначительные толщины зазоров могут быть перекрыты вследствие упругой отдачи металлических кольцевых уплотнений круглого сечения.

Описанный выше эффект герметизации может быть повышен за счет введения второго металлического уплотнительного кольца круглого сечения. В этом случае целесообразно между обоими металлическими уплотнительными кольцами круглого сечения установить промежуточную вытяжку, чтобы любые выделяющиеся вещества отсасывать перед выпуском в окружающее пространство. Подобное устройство промежуточной вытяжки может быть предпочтительно связано с системой сигнализации, чтобы своевременно оповещать о малейших нарушениях герметичности защитного покрытия между закрывающим элементом и камерным элементом и устранять такие нарушения.

При размещении закрывающего элемента устройства, соответствующего изобретению, на камерном элементе целесообразно закрывающий элемент сначала позиционировать на некоторой высоте непосредственно над камерным элементом, после чего путем опускания и поворачивания закрывающего элемента образовать соединение с геометрическим замыканием и только после этого осуществлять опускание закрывающего элемента на камерный элемент при наличии контакта с поверхностями уплотнения, в частности металлическими кольцевыми уплотнениями круглого сечения, и затем осуществлять натяжение с помощью податливых винтов. Тем самым оказывается возможным избежать изнашивания и соответственно повреждения уплотнительных элементов при поворачивании закрывающего элемента относительно камерного элемента для осуществления соединения с геометрическим замыканием.

В связи с этим необходимо при установке закрывающего элемента ввести между закрывающим элементом и камерным элементом промежуточную прокладку. Особенно предпочтительными для данной цели являются встроенные в камерный элемент (или также в закрывающий элемент) погружаемые промежуточные элементы, которые после образования соединения с замыканием формы опускаются. Тем самым исключается необходимость в использовании отдельных вводимых извне промежуточных прокладок.

Подобные регулируемые по высоте промежуточные элементы могут выполняться, например, в виде регулировочных винтов.

Чтобы предотвратить непреднамеренное истечение какого-либо вещества из первичного контура к вторичному контуру, целесообразно минимизировать кольцевой зазор между участками закрывающего элемента, входящими вовнутрь камерного элемента (т.е. внутренним фланцем закрывающего элемента), и внутренней стороной камерного элемента и дополнительно использовать уплотнительные элементы (например, поршневые кольца) для герметизации зазора.

Соответствующий изобретению способ, согласно пункту 19 формулы изобретения, позволяет осуществить особенно осторожную установку и арретирование закрывающего элемента на камерном элементе. Прежде всего, из плоскости покрытия выводятся регулируемые по высоте промежуточные элементы. Затем закрывающий элемент устанавливается на промежуточных элементах, при этом производится введение упоров в выемки. При частичном опускании промежуточных элементов происходит уменьшение расстояния от закрывающего элемента до камерного элемента, и упоры входят в отдельные выемки.

После этого закрывающий элемент поворачивается относительно камерного элемента, причем упоры, например, следуя по выемкам L-образной формы, вводятся все дальше в выемки и тем самым осуществляется соединение с геометрическим замыканием между закрывающим элементом и камерным элементом.

Затем промежуточные элементы полностью опускаются, и происходит ввод силового соединительного элемента, в частности податливых винтов, для арретирования закрывающего элемента на камерном элементе.

С помощью способа, соответствующего изобретению, в частности, благодаря поворачиванию закрывающего элемента относительно камерного элемента в состоянии, когда закрывающий элемент удерживается относительно камерного элемента на некотором расстоянии, обеспечивается осторожное обращение с уплотнительными элементами при установке закрывающего элемента на камерный элемент.

Изобретение поясняется на примере осуществления, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее:

Фиг.1 - поперечное сечение осесимметричного покрывающего устройства,

Фиг.2 - сечение В-В по фиг.1,

Фиг.3 - сечение А-А по фиг.1,

Фиг.4 - другая форма выполнения упора, а также соответствующей выемки,

Фиг. 5 - другая форма выполнения покрывающего устройства, соответствующего изобретению.

На фиг.1 показано сечение покрывающего элемента, которое ввиду его осесимметричности показано в виде фрагмента.

Закрывающий элемент 1 накрывает камерный элемент 2, который имеет внутреннюю сторону 5. Имеются сквозные отверстия 13 и отверстия с резьбой 18 для податливых винтов, для силового крепления закрывающего элемента 1 на камерном элементе 2.

На поверхности уплотнения 14 предусмотрены два металлических кольцевых уплотнения 12, 12" круглого сечения для обеспечения герметизации соединения закрывающего элемента 1 и камерного элемента 2. Закрывающий элемент 1 вставляется посредством внутреннего фланца 6, снабженного выемками 4, вовнутрь камерного элемента 2.

Камерный элемент 2 снабжен упорами 3, размещенными так, чтобы взаимодействовать с выемками 4. На фиг.1 показано, что упоры 3 находятся в зацеплении с выемками 4, благодаря чему между закрывающим элементом 1 и камерным элементом 2 образуется соединение с геометрическим замыканием.

Для обеспечения уплотнения между внутренней стороной 5 камерного элемента 2 и внутренним фланцем 6 на фланце 6 закреплено поршневое кольцо 19.

На фиг. 2 показан вид выемки 4 по фиг.1 в плане. Внутренний фланец 6 имеет по существу L-образную выемку 4, причем выемка 4 имеет расширенный концевой участок 7. Вводимый в выемку 4 упор 3 может внутри этого концевого участка перемещаться по вертикали, так что при этом внутренний фланец 6 и тем самым закрывающий элемент 1 смещается относительно упора 3 и тем самым относительно камерного элемента 2 в незначительных пределах по вертикали.

При осуществлении соединения с геометрическим замыканием между закрывающим элементом 1 и камерным элементом 2 упор 3 сначала позиционируется в области 15 отверстия и затем, после опускания закрывающего элемента 1 и, следовательно, внутреннего фланца 6, перемещается до ограничителя 16 выемки 4.

После этого закрывающий элемент 1 и, следовательно, внутренний фланец 6 поворачиваются относительно неподвижного упора 3, так что упор 3 доходит до второго ограничителя 17 внутри выемки 4.

Затем закрывающий элемент 1, а вместе с ним и внутренний фланец 6 имеют возможность перемещаться по вертикали в пределах люфта концевого участка 7 выемки 4 для стягивания податливых винтов.

Фиг. 3 иллюстрирует ввод упора 3 в выемку 4 и обусловленное этим соединение с геометрическим замыканием камерного элемента 2 с внутренним фланцем 6 и, следовательно, закрывающего элемента 1.

Другая форма выполнения упора 3 представлена на фиг.4 (вид в сечении, как на фиг.1). Показанный на фиг.4 упор 3 имеет концевой участок 8 с увеличенным диаметром, который введен в соответствующую выемку 4. В данном варианте обеспечивается особенно эффективное и надежное соединение камерного элемента 2 с внутренним фланцем 6. При размещении закрывающего элемента 1 на камерном элементе 2 промежуточные элементы находятся между закрывающим элементом 1 и камерным элементом 2, что позволяет при поворачивании закрывающего элемента 1 относительно камерного элемента 2 предотвратить возможность повреждения поверхностей уплотнения, а также металлических кольцевых уплотнений с круговым сечением 12 и 12". Промежуточные элементы выполнены опускаемыми и могут быть встроены в виде регулировочных винтов в закрывающий элемент 1 или камерный элемент 2 (не показаны).

Еще одна возможная форма выполнения защитного покрытия представлена на фиг. 5 (в поперечном сечении, как на фиг.1). В данном варианте соединение с геометрическим замыканием между закрывающим элементом 1 и камерным элементом 2 обеспечивается по внешней стороне 10 закрывающего элемента 1 и внешней стороне рамного элемента 9, перекрывающего камерный элемент 2. Дополнительно через проходное отверстие 13 и отверстие с резьбой 18 введены податливые винты для обеспечения силового соединения закрывающего элемента 1 с камерным элементом 2.