Результат интеллектуальной деятельности: УЗЕЛ УПЛОТНЕНИЯ

Изобретение относится к области химической промышленности, теплоэнергетики, в частности оборудованию АЭС, и касается уплотнения крышек камер и люков теплообменных аппаратов и сосудов высокого давления.

Основными требованиями, предъявляемыми к уплотняющим устройствам крышек камер и люков теплообменных аппаратов и сосудов высокого давления, применяемых в теплоэнергетике и атомной энергетике, являются:

- надежность уплотнения, выражающаяся в отсутствии протечек рабочей среды из полости теплообменных аппаратов и сосудов высокого давления в рабочих условиях, а также при превышении давления;

- надежность резьбовых соединений, обеспечивающих уплотнение крышек камер и люков теплообменных аппаратов и сосудов высокого давления;

- снижение затрат на специальный инструмент для уплотнения крышек камер и люков теплообменных аппаратов и сосудов высокого давления;

- снижение времени на проведение монтажа и демонтажа крышек камер и люков теплообменных аппаратов и сосудов высокого давления.

Последнее требование связано с радиационной обстановкой в гермообъеме АЭС и является определяющим для снижения воздействия ионизирующего излучения на эксплуатационный и ремонтный персонал АЭС, а также в химическом производстве в условиях, опасных для здоровья и жизни обслуживающего персонала.

Известна конструкция узла уплотнения, содержащего крышку, прокладку и болты, где крышка камеры с наружной стороны снабжена наклонным кольцевым буртом, а внутренней, обращенной к уплотняемой полости камеры, поверхностью взаимодействует с уплотняющей прокладкой; на внутренней стенке камеры теплообменного аппарата выполнена кольцевая проточка, причем в верхней своей части кольцевая проточка выполнена в виде обратного конуса, нижняя грань проточки выполнена параллельно уплотняющей поверхности камеры, а на боковой поверхности кольцевой проточки равномерно по окружности выполнены сквозные отверстия для болтов, в кольцевой проточке равномерно по окружности напротив отверстий размещены сухари, выполненные в виде ласточкина хвоста, а под ними размещены клинья, в которых поверхность, взаимодействующая с неподвижными сухарями, параллельна уплотняющей плоскости камеры, а противоположная поверхность - наклонная, имеющая тот же угол наклона, что и наклонный бурт крышки камеры, в теле клиньев выполнены отверстия, согласующиеся с отверстиями в кольцевой проточке камеры теплообменного аппарата, через которые проходят болты, которые при взаимодействии с клиньями прижимают крышку камеры, уплотняя прокладку (Заявка №2005130540/06(034234) от 04.10.2005 «Узел уплотнения»).

Недостатком данной конструкции уплотнения является то, что крышка уплотняемой камеры имеет кольцевой наклонный бурт, изготовление подвижного клина, который бы сопрягался с ним, довольно сложно.

Кроме того, отсутствие взаимной фиксации подвижного клина и сухаря может в процессе эксплуатации привести к перемещению сухаря относительно подвижного клина и, в свою очередь, к разуплотнению камеры теплообменного аппарата или сосуда высокого давления.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности уплотнения камеры теплообменного аппарата или сосуда высокого давления при одновременном упрощении конструкции уплотняющего устройства.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности уплотняющего устройства и надежности его эксплуатации.

Технический результат достигается за счет того, что

- уплотняющее устройство содержит корпус камеры, крышку, прокладку, болты, сухари, подвижные клинья с отверстиями под болты, согласующиеся с отверстиями в кольцевой проточке на внутренней поверхности уплотняемой камеры;

- верхняя поверхность крышки камеры по периферии выполнена плоской, а между подвижными клиньями с отверстиями и крышкой размещены неподвижные клинья, причем сухари и неподвижные клинья снабжены по боковым поверхностям бортами, выступающими в сторону подвижных клиньев;

- в корпусе камеры выполнены отверстия с резьбой большего диаметра, чем в подвижных клиньях, в которые при разуплотнении камеры вворачиваются болты.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображена камера теплообменного аппарата высокого давления с использованием уплотняющего устройства по настоящему изобретению с использованием плоской кольцевой прокладки;

на фиг.2 - вид А с фиг.1 на камеру теплообменного аппарата с использованием узла уплотнения по настоящему изобретению;

на фиг.3 - узел уплотнения по настоящему изобретению с приваренной к корпусу камеры мембраны в качестве уплотнения;

на фиг 4 - узел уплотнения по настоящему изобретению с болтом для выдавливания подвижного клина при разуплотнении камеры.

Предлагаемая конструкция уплотняющего устройства по настоящему изобретению состоит из корпуса камеры 1 теплообменного аппарата или сосуда, имеющей на внутренней поверхности проточку 2, в верхней своей части выполненную в виде обратного конуса и в которой выполнены равномерно по периметру отверстия 3, крышки 4, прокладки 5, сухарей 6, подвижных клиньев 7, болтов 8 и неподвижных клиньев 9. Сухари 6 и неподвижные клинья 9 снабжены бортами 10 и 11 соответственно. Сухари 6, подвижные клинья 7, болты 8 и неподвижные клинья 9 расположены равномерно по окружности уплотняемой камеры.

Конструкция уплотняющего устройства по данному изобретению позволяет избавиться от применения одного из наиболее уязвимых элементов разъемного соединения - резьбовой пары (шпилька-гайка) большого диаметра и заменить их болтами гораздо меньшего диаметра.

По вариантам исполнения прокладка может быть выполнена как в виде приваренной к корпусу камеры теплообменного аппарата мембраны, так и в виде кольцевой прокладки. Причем кольцевые прокладки могут быть самые разнообразные: мягкие (например, паронитовые или из другого уплотняющего материала), спиральнонавитые, металлические различного в поперечном сечении профиля и т.д.

Уплотняющее устройство работает следующим образом.

Крышка 4 устанавливается на прокладку 5, либо размещенную на плоскости, заглубленной в камеру теплообменного аппарата, либо на мембрану, приваренную к полке на стенке камеры. В проточку 2, выполненную на внутренней стенке камеры, вставляются сухари 6 и неподвижные клинья 9. Далее между сухарями 6 и неподвижными клиньями 9 вставляются подвижные клинья 7, причем последние с помощью болтов 8 втягиваются в полость между сухарями 6 и неподвижными клиньями 9 и, взаимодействуя с ними, прижимают крышку 4 к прокладке 5, тем самым уплотняя ее.

Наличие бортов 10 и 11 на сухарях 6 и неподвижных клиньях 9 соответственно позволяет избежать их перемещения относительно подвижных клиньев 7, что значительно повышает надежность уплотнения теплообменных аппаратов или сосудов высокого давления.

С целью непроизвольного разуплотнения устройства болты 8 снабжены стопорными шайбами 12 либо контргайками 13.

Для разуплотнения камеры болты 8 выворачиваются из подвижных клиньев 7, а в резьбовые отверстия 3 вворачиваются болты большего диаметра 14, выдавливая подвижные клинья 7 и высвобождая крышку 4, что упрощает процесс разуплотнения.

Проведенные оценочные расчеты показали, что при угле скоса клина и бурта крышки, равном 5° нагрузка на болт в 11,4 раза меньше, чем на шпильку в разъемном соединении, использующем фланцевый разъем, а при угле скоса 2° - в 28,6 раза меньше, т.е. в теплообменных аппаратах или сосудах высокого давления, имеющих шпильки диаметром 72 мм, при использовании данного изобретения, шпильки можно заменить, с достаточным запасом по прочности, на болты диаметром 24 мм при скосе 5° и 16 мм при скосе 2°, сохраняя их количество, равным количеству шпилек в разъемном соединении прототипов.

Применение предлагаемого изобретения позволяет за счет уменьшения диаметра крышки, снизить ее толщину и, следовательно, массу более чем на 50%, т.к. исключается ее периферийная часть, избавиться от изгибающих напряжений в крышке, возникающих при обжатии прокладки и, в связи с этим, обеспечить качественное ее уплотнение, уменьшить диаметральные габариты камеры теплообменного аппарата или сосуда высокого давления.