×
10.09.2015
216.013.7610

УПЛОТНЕНИЕ ГЛАВНОГО РАЗЪЕМА НАСОСНОГО АГРЕГАТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЯДЕРНЫХ УСТАНОВОК

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002561813
Дата охранного документа
10.09.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к конструкции уплотнений фланцевых соединений большого диаметра и может быть применено в энергетических установках, например в ядерных, а также в аппаратах химических производств, работающих при высоких температурах и давлениях.. Уплотнение главного разъема насосного агрегата энергетических ядерных установок содержит соединенные между собой металлические и графитовые слои. Уплотнение выполнено многослойным в виде чередующихся плоских колец, расположенных параллельно уплотняемым поверхностям, и снабжено защитными кольцами. Защитные кольца охватывают несколько слоев, из которых по меньшей мере один - металлический. По наружным плоскостям уплотнения размещены графитовые слои. Изобретение повышает герметичность соединения. 6 з.п. ф-лы, 1 ил. .
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к конструкции уплотнений фланцевых соединений большого диаметра и может быть применено в энергетических установках, например в ядерных, а также в аппаратах химических производств, работающих при высоких температурах и давлениях.

Уплотнение главного разъема насосного агрегата энергетических ядерных установок работает при температурах 270-300°C под давлением порядка 150 кг/см2. Необходимость выдерживать высокое рабочее давление и обеспечивать герметичность разъема требуют сжимающего усилия на фланцах разъема порядка 6000 кг/см2.

Конструкция главного разъема включает фланец, находящийся на корпусе насосного агрегата, который частично охватывает фланец выемной части (крышки). Между этими двумя фланцами размещены основное и вторичное уплотнения. Диаметры охватывающей и охватываемой поверхностей фланцев, по крайней мере, дважды ступенчато меняются, образуя кольцевые уступы на разной глубине охвата, а уплотнения расположены на разной высоте и зафиксированы в осевом направлении между плоскими поверхностями соответствующих уступов. Изначально основное уплотнение выполнялось из нержавеющей стали и обеспечивало необходимую плотность разъема при устойчивых рабочих температурах и при высоком качестве поверхности фланцев. Однако поскольку деформация уплотнения из нержавеющей стали не является упругой, его надежность резко снижалась при переменных тепловых режимах работы. Кроме того, вследствие наличия высоких контактных напряжений с течением времени происходил износ привалочных поверхностей фланцев, появлялись дефекты, которые не могли быть заполнены материалом уплотнения, что приводило к разгерметизации разъема.

Вторичное уплотнение, изготовленное из резины, выполняло вспомогательную функцию и не было рассчитано на сколь-нибудь продолжительную работу в случае, если основное уплотнение перестает обеспечивать необходимую плотность соединения.

Для увеличения надежности указанного разъемного соединения была предложена конструкция основного уплотнения, выполненного из расширенного графита, завальцованного в металлическую оболочку [патент №2191939 РФ, МПК F16J 15/02, опубл. 27.10.2002].

Уплотнение изготовлено из графитового материала, преимущественно путем спиральной намотки ленты из графитовой фольги. Графитовый материал завальцовывают в оболочку из нержавеющей стали толщиной около 0,5 мм. Для снижения нагрузки на уплотнение вместе с ним в разъем дополнительно устанавливают металлическое дистанционное кольцо, изготовленное из обычной мягкой стали.

Оболочка делает уплотнение более прочным и не препятствует упругой деформации графитового материала, обеспечивающей плотность разъема.

Недостатком данного решения является недостаточная упругость уплотнения, ограничивающая его эффективность при перепадах температуры, а также необходимость высокой чистоты обработки привалочных поверхностей фланцев, контактирующих с уплотнением, вследствие невозможности заполнения материалом оболочки глубоких дефектов поверхности фланца, что в свою очередь определяет повышенный прокладочный коэффициент m=3,75-5.

Наиболее близким аналогом к заявляемому - прототипом - является уплотнение, описанное в патенте №2191940 РФ, МПК F16J 15/02, опубл. 27.10.2002.

Конструктивно уплотнение выполнено из трех неразъемно соединенных кольцевых слоев, вложенных друг в друга, причем средний слой в виде кольца выполнен из расширенного графита, а наружный и внутренний слои представляют собой концентрические металлические кольца-обечайки, ограничивающие графитовое кольцо по наружному и внутреннему диаметрам. Графитовый слой уплотнения преимущественно выполнен путем спиральной намотки ленты из графитовой фольги, причем боковые кромки намотанной ленты выходят на торцевые уплотняемые поверхности конструкции. Таким способом предлагается изготавливать основное и вторичное уплотнения. Описанная конструкция позволяет снизить требования к шероховатости уплотняемых поверхностей и увеличить упругость уплотнения за счет прямого контакта упругого графита и уплотнительных поверхностей (прокладочный коэффициент такого уплотнения m=2) и отсутствия конструктивных элементов, препятствующих упругому расширению уплотнения по оси сжатия-раскрытия фланцев, что существенно увеличивает общую надежность соединения.

Существенным недостатком данной конструкции является низкая прочность на сжатие графитового слоя, не превышающая 9-12 МПа, и вследствие этого склонность уплотнения при сжатии увеличиваться по ширине поля за счет увеличения наружного и уменьшения внутреннего диаметров. Таким образом, надежно уплотнение может работать только при условии его плотной посадки в кольцевом канале, когда при сжатии уплотнение имеет возможность опереться на стенки кольцевого канала. Однако поскольку канал для размещения основного уплотнения образован кольцевыми уступами, находящимися на корпусе насосного агрегата и выемной части, при разборке соединения уплотнение, запрессованное между взаимно перемещающимися стенками, разрушается, и графит попадает в полость насоса, что категорически недопустимо. Возможным решением этой проблемы является увеличение жесткости внутреннего металлического кольца за счет увеличения его толщины, но ограничение ширины кольцевого канала не позволяет этого сделать.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка конструкции уплотнения, имеющего достаточную упругость, повышенную прочность на сжатие, работоспособность без опоры на внутреннюю стенку кольцевого канала при отсутствии высокого качества уплотнительных поверхностей.

Технический результат достигнут за счет применения конструкции уплотнения типа «сэндвич», состоящей из чередующихся, расположенных параллельно уплотняемым поверхностям, слоев гибкого листового графита и листового металла. Каждый слой выполнен в виде плоского кольца, слои соединены между собой любым известным способом. Каждые несколько слоев, из которых хотя бы один - металлический, по внутреннему и/или наружному диаметрам окантованы защитными кольцами U или П-образной формы из тонколистового металла для исключения контакта графита с уплотняемой средой. Таким образом, по высоте уплотнение может иметь от одного до нескольких защитных колец по внутреннему и наружному диаметрам.

Для наиболее плотного прилегания уплотнения к поверхности фланцев и заполнения всех неровностей, что в свою очередь приводит к снижению прокладочного коэффициента, внешние слои уплотнения всегда выполняются из гибкого графита. Прокладочный коэффициент прокладки данной конструкции m=2.

Расположение графитовых слоев параллельно плоскости фланцев позволяет существенно увеличить прочность уплотнения на сжатие. Требуемая высота уплотнения, которая в свою очередь определяется необходимой величиной упругого восстановления уплотнения, обеспечивается за счет применения множества слоев графита толщиной 0,3-3 мм, перемежаемых слоями металла толщиной 0,05-2 мм. Тем самым нивелируется эффект снижения прочности листового графита в зависимости от увеличения его толщины. В зависимости от количества слоев графита, их толщины и плотности прочность на сжатие уплотнения может варьироваться в пределах 120-250 МПа, а восстанавливаемость в пределах 10-15%.

Отсутствие эффекта расползания листового графита при нагрузках, меньших допустимых, исключает изменение диаметральных размеров уплотнения и его «распирание» в канале между стенками кольцевых уступов, находящихся на корпусе насосного агрегата и выемной части, что исключает разрушение уплотнения при разборке соединения.

Для предотвращения налипания наружных слоев графита на металл фланцев, предпочтительно использовать гибкий графит с прочностью на сжатие не менее 120 МПа и толщиной не более 3 мм, поскольку известно, что процесс налипания графита происходит только при его раздавливании и сопровождающего этот процесс перемещения графита вдоль поверхности металла.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Уплотнение для главного разъема насосного агрегата энергетических ядерных установок выполнено в виде «сэндвича», состоящего из чередующихся, расположенных параллельно уплотняемым поверхностям металлических 1 и графитовых 2 слоев, соединенных между собой любым известным способом, например склейкой, накаткой, напрессовыванием и т.д. Металлические 1 и графитовые 2 слои выполнены в виде плоских колец с внутренним диаметром D2 и наружным диаметром D3.

Каждые несколько слоев, из которых хотя бы один - металлический, по внутреннему D2 и наружному D3 диаметрам окантованы защитными кольцами 3 П-образной формы из тонколистового металла, например, нержавеющей стали, для исключения контакта графита с уплотняемой средой. Возможен вариант выполнения защитных колец 3 U-образной формы.

Общая высота уплотнения и плотность его графитовой составляющей подобраны таким образом, что по мере затягивания шпилек и смыкании данного соединения металл по металлу графит в кольцевом канале, упруго сжимаясь, достигает требуемой плотности и обеспечивает надежную герметичность соединения. Повышение напряжения во фланцевом соединении при дальнейшей затяжке шпилек необходимо уже не для уплотнения, а для компенсации рабочих давлений в агрегате и воспринимается конструктивными элементами фланцев.

Предлагаемая конструкция обеспечивает уплотнению прочность на сжатие не менее 120 МПа без опоры на стенки канала, восстанавливаемость не менее 10%, способность компенсировать дефекты поверхности фланцев до 0,5 мм, что, в свою очередь, позволяет обеспечить герметичность главного разъема насосного агрегата энергетических ядерных установок при давлении до 25 МПа и температурах 270-300°C. При колебаниях температуры или других негативных факторах, приводящих к ослаблению нагрузки на шпильках, уплотнение за счет упругой деформации увеличивается по высоте и компенсирует раскрытие фланцев, сохраняя герметичность соединения.


УПЛОТНЕНИЕ ГЛАВНОГО РАЗЪЕМА НАСОСНОГО АГРЕГАТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЯДЕРНЫХ УСТАНОВОК
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-9 из 9.
27.06.2013
№216.012.4fef

Устройство для мундштучного формования

Изобретение относится к устройствам для изготовления изделий методом экструдирования. Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей устройства и повышение качества получаемых заготовок или изделий. Технический результат достигается устройством для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486056
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.12.2014
№216.013.11b1

Способ исследования поверхности образца графитсодержащих композитов

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано при исследовании структурного состояния, морфологии поверхности образцов из композиций, содержащих графит, например в графитопластах (с термопластом или реактопластом в качестве связующего). Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535952
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.03.2015
№216.013.3207

Устройство для определения насыпной плотности пористых материалов

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для определения насыпной плотности пористых, рыхлых волокон или волокноподобных материалов, легко делящихся на фрагменты и сцепляемых друг с другом и соответственно не ссыпаемых в мерный цилиндр через стандартную воронку....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544282
Дата охранного документа: 20.03.2015
26.08.2017
№217.015.e436

Механическое средство для крепления уплотнительных прокладок фланцевого соединения

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для герметизации фланцевых соединений промышленных трубопроводов, в частности тепловой и ядерной энергетике, а также в химической и нефтегазовой промышленности. Механическое средство для крепления уплотнительных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626286
Дата охранного документа: 25.07.2017
20.01.2018
№218.016.1aeb

Уплотнительная прокладка для фланцевого соединения

Изобретение относится к плоским уплотнительным прокладкам для герметизации разъемных фланцевых соединений, в частности фланцевых соединений трубопроводов, арматуры, сосудов, работающих под давлением. Уплотнительная прокладка имеет ширину поля, равную или близкую ширине уплотнительной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635950
Дата охранного документа: 17.11.2017
13.02.2018
№218.016.22de

Волновая прокладка

Изобретение относится к плоским уплотнительным прокладкам для герметизации разъемных фланцевых соединений, например фланцевых соединений трубопроводов, арматуры, сосудов, работающих под давлением. Волновая прокладка содержит металлическое кольцо с волновым поперечным сечением, размещенное между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641987
Дата охранного документа: 23.01.2018
02.05.2019
№219.017.489a

Установка для вырезки изделий из листового материала

Изобретение относится к изготовлению изделий из листов армированного или неармированного прокладочного материала, изготовленного из терморасширенного графита (ТРГ), паронита, резины, фторопласта, и может быть использовано для вырезки плоских фланцевых прокладок различной формы, например круглой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686708
Дата охранного документа: 30.04.2019
20.02.2020
№220.018.03ee

Композиционная проволока

Изобретение относится к области производства композиционной проволоки с особыми физическими свойствами и может быть использовано в конструкциях сеток и коробов, многопроволочных несущих тросов и канатов, а также изделий, обладающих повышенными антикоррозионными, прочностными свойствами при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714499
Дата охранного документа: 18.02.2020
23.02.2020
№220.018.0578

Электрический проводник

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в конструкциях многопроволочных несущих токопроводящих проводов и тросов для воздушных линий электропередачи и линиях электрифицированного транспорта, усиливающих, питающих и отсасывающих линий. Электрический проводник содержащий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714680
Дата охранного документа: 19.02.2020
Показаны записи 1-10 из 16.
27.06.2013
№216.012.4fef

Устройство для мундштучного формования

Изобретение относится к устройствам для изготовления изделий методом экструдирования. Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей устройства и повышение качества получаемых заготовок или изделий. Технический результат достигается устройством для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486056
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.12.2014
№216.013.11b1

Способ исследования поверхности образца графитсодержащих композитов

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано при исследовании структурного состояния, морфологии поверхности образцов из композиций, содержащих графит, например в графитопластах (с термопластом или реактопластом в качестве связующего). Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535952
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.03.2015
№216.013.3207

Устройство для определения насыпной плотности пористых материалов

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для определения насыпной плотности пористых, рыхлых волокон или волокноподобных материалов, легко делящихся на фрагменты и сцепляемых друг с другом и соответственно не ссыпаемых в мерный цилиндр через стандартную воронку....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544282
Дата охранного документа: 20.03.2015
26.08.2017
№217.015.e436

Механическое средство для крепления уплотнительных прокладок фланцевого соединения

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для герметизации фланцевых соединений промышленных трубопроводов, в частности тепловой и ядерной энергетике, а также в химической и нефтегазовой промышленности. Механическое средство для крепления уплотнительных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626286
Дата охранного документа: 25.07.2017
20.01.2018
№218.016.1aeb

Уплотнительная прокладка для фланцевого соединения

Изобретение относится к плоским уплотнительным прокладкам для герметизации разъемных фланцевых соединений, в частности фланцевых соединений трубопроводов, арматуры, сосудов, работающих под давлением. Уплотнительная прокладка имеет ширину поля, равную или близкую ширине уплотнительной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635950
Дата охранного документа: 17.11.2017
13.02.2018
№218.016.22de

Волновая прокладка

Изобретение относится к плоским уплотнительным прокладкам для герметизации разъемных фланцевых соединений, например фланцевых соединений трубопроводов, арматуры, сосудов, работающих под давлением. Волновая прокладка содержит металлическое кольцо с волновым поперечным сечением, размещенное между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641987
Дата охранного документа: 23.01.2018
02.05.2019
№219.017.489a

Установка для вырезки изделий из листового материала

Изобретение относится к изготовлению изделий из листов армированного или неармированного прокладочного материала, изготовленного из терморасширенного графита (ТРГ), паронита, резины, фторопласта, и может быть использовано для вырезки плоских фланцевых прокладок различной формы, например круглой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686708
Дата охранного документа: 30.04.2019
09.05.2019
№219.017.4a3e

Способ оценки качества терморасширения графита

Изобретение может быть использовано для прогнозирования качества изделий из терморасширенного графита. Измельчают натуральный чешуйчатый графит с получением пачек параллельно уложенных пластин графита. Затем проводят интеркалирование и окисление, после чего пачки графита равномерно смачивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686906
Дата охранного документа: 06.05.2019
09.05.2019
№219.017.5053

Устройство для прессования полых изделий

Изобретение относится к технике прессования. Может использоваться для прессования втулок, колец или толстостенных труб из порошков, преимущественно из термореактопластов, наполненных графитом (ТРГ). Устройство для прессования полых изделий содержит полую матрицу, верхний и нижний...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002469859
Дата охранного документа: 20.12.2012
09.05.2019
№219.017.50b2

Устройство для прессования порошков

Изобретение относится к технике прессования. Устройство содержит камеру давления 1, размещенную в ней полимерную втулку 2, имеющую длину, равную длине камеры давления 1, пуансон 3, съемную подставку 6. Между пуансоном 3 и съемной подставкой 6 насыпается прессуемый материал 5. Подставка 6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002460642
Дата охранного документа: 10.09.2012
+ добавить свой РИД