УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ СРЕДСТВО, ПЕРЕДАТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ТАКОЕ УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ СРЕДСТВО, КОНСТРУКЦИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПОМЯНУТОГО УПЛОТНИТЕЛЬНОГО СРЕДСТВА
PACKING DEVICE, TRANSFER UNIT WITH SUCH PACKING DEVICE, STRUCTURE WITH SUCH TRANSFER UNIT AND PROCEDURE FOR FABRICATION OF SAID PACKING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение, и предшествующий уровень техники
Изобретение касается главным образом уплотнительного средства, в частности между двумя радиоактивными средами, передаточного устройства в технологической установке для производства ядерного топлива, содержащей средства герметичной изоляции, технологической установки, содержащей такое устройство, и способа изготовления такого уплотнительного средства.
Вращающаяся или цилиндрическая дверь для переноса радиоактивного объекта из одной закрытой зоны, выполненной в виде резервуара, в другую, с люком, снабженным герметичным уплотнением между зонами, когда дверь движется и когда она неподвижна, известна, например, из патента FR 1364102. Уплотнение обеспечивается за счет надувного уплотнения, установленного на люке резервуара, и контактирующего со стенкой резервуара. Люк частично окружает цилиндр.
Уплотнительное средство должно оставаться стойким к горячим газам и пламени в случае возгорания, чтобы не допустить распространения загрязненных газов и огня.
Однако уплотнения, используемые в настоящее время, которые крепятся на двери или на стенке, разделяющей две ограниченных зоны, не гарантируют достаточную стойкость к горячим газам и пламени или герметичное уплотнение, позволяющее избежать загрязнения на протяжении длительного периода времени. Кроме того, эти уплотнения являются непрочными и быстро становятся хрупкими, поскольку на них оказывает влияние каждый оборот цилиндрической двери.
Таким образом, основные трудности возникают в связи с техническим обслуживанием такого передаточного устройства, поскольку это может вызывать перерывы в работе установок на длительное время.
Следовательно, цель изобретения состоит в том, чтобы разработать уплотнительное средство, которое дает гарантии безопасности, необходимые для устройств этого типа.
Цель изобретения состоит также в том, чтобы разработать передаточное устройство, которое может работать в условиях, безопасных для окружающей среды и людей, работающих с установкой этого типа.
Цель изобретения состоит также в том, чтобы предложить способ изготовления упомянутого уплотнительного средства.
Раскрытие изобретения
Вышеупомянутые цели достигаются с помощью средства, дающего возможность герметично изолировать две камеры, образованного уплотнением и держателем уплотнения, при этом уплотнение способно изолировать пламя и горячие газы и является достаточно стойким к радиации, чтобы удовлетворять требованиям, предъявляемым к устройствам этого типа. Держатель уплотнения является легкосъемным, обеспечивая тем самым, возможность без труда заменить уплотнение, если на последнем будут видны следы износа.
Под уплотнением понимается свойство в течение определенного промежутка времени ограничивать пламя и горячие газы в первой камере во избежание их прохождения во вторую камеру.
Таким образом, не нужно иметь уплотнение, которое является стойким к пламени, горячим газам и радиации в течение длительного периода времени, поскольку это уплотнение можно быстро и легко заменить. Такая замена не предполагает длительного перерыва в работе устройства.
Объектом настоящего изобретения является главным образом уплотнительное средство для передаточного устройства ядерной установки, содержащее держатель уплотнения и соединенное с ним уплотнение, при этом держатель уплотнения крепится с возможностью снятия между двумя зонами, изолированными друг от друга.
Держатель уплотнения содержит, например, Т-образный паз под уплотнение. Держатель уплотнения преимущественно выполнен из нержавеющей стали.
Уплотнение выполнено из материала, стойкого к пламени, горячим газам и радиации, преимущественно - из разбухающего материала.
В варианте осуществления держатель уплотнения выполнен из нескольких частей, например трех частей.
Изобретение также относится к передаточному устройству ядерной установки между двумя камерами, разделенными стенкой, при этом упомянутое передаточное устройство содержит передаточный механизм и, по меньшей мере, одно уплотнительное средство в соответствии с изобретением, которое находится между стенкой и передаточным механизмом.
Кроме того, держатель уплотнения и уплотнение расположены, практически, вдоль стенки по образующей цилиндра, являющегося наружной периферией передаточного механизма.
В варианте осуществления передаточный механизм является механизмом двери цилиндрического типа, выполненной с возможностью движения вокруг оси и содержащей цилиндрический корпус, ограничивающий внутреннее пространство, в которое может быть помещен объект, при этом доступ в упомянутое пространство осуществляется через проем, который может быть ориентирован либо в сторону первой камеры, либо в сторону второй камеры.
Передаточное устройство в соответствии с изобретением преимущественно содержит первое средство, обеспечивающее перепад давлений, путем увеличения пути истечения газов между камерами, причем упомянутое первое средство установлено на верхнем торце двери практически в плоскости, перпендикулярной оси вращения двери.
Первое средство, обеспечивающее перепад давлений, образовано, например, стальным уголковым узлом, а преимущественно - несколькими дугами круга, соединенными встык.
Передаточное устройство также содержит второе средство, обеспечивающее перепад давлений, расположенное вдоль образующей наружной периферии передаточного механизма. Это второе средство содержит, например, удлиненный элемент, выполненный из стали и имеющий практически круглое поперечное сечение.
В варианте осуществления дверь содержит первую ось, выступающую с верхней стороны, и вторую ось, выступающую с нижней стороны, вокруг которых может вращаться дверь. Дверь может приводиться во вращение электродвигателем.
Объектом настоящего изобретения также является технологическая или перерабатывающая установка, например, для производства ядерного топлива, например, типа МОХ (смесь оксида урана и оксида плутония), содержащая основную камеру и, по меньшей мере, одну вспомогательную камеру, отделенную стенкой, проем для сообщения между камерами, расположенный в стенке, и передаточное устройство в соответствии с изобретением, изолирующее камеры.
Держатель уплотнения крепится при помощи болтового соединения на стенке, разделяющей две камеры.
Технологическая установка в соответствии с изобретением может содержать первую криволинейную выемку с внутренним радиусом, практически, равным наружному радиусу двери, вмещающую часть этой двери.
Второе средство, создающее перепад давлений, например, приварено в пазу, ограниченном стенкой и предохранительным кессоном, ограничивающим первую выемку, а также вторую криволинейную выемку, которая окружает дверь, простираясь приблизительно на 180°.
Объектом настоящего изобретения также является способ изготовления уплотнительного средства в соответствии с изобретением, включающий в себя этапы, на которых:
- устанавливают опалубку на продольном и поперечном концах паза держателя уплотнения,
- впрыскивают огнестойкий и стойкий к горячим газам материал в паз,
- удаляют опалубку.
Краткое описание чертежей
Это изобретение будет более понятно, используя нижеследующее описание и прилагаемые чертежи, на которых:
- на фиг.1 представлено поперечное сечение передаточного устройства в соответствии с изобретением;
- на фиг.2 представлено сечение по А-А по фиг.1, при снятой двери;
- на фиг.3 представлен в увеличенном масштабе детализированный вид по фиг.1;
- на фиг.4 представлено сечение держателя уплотнения и уплотнения в соответствии с изобретением;
- на фиг.5 представлен в увеличенном масштабе еще один детализированный вид по фиг.1;
- на фиг.6А представлено поперечное сечение верхней части передаточного устройства по фиг.1;
- на фиг.6В представлено детализированное поперечное сечение по фиг.6А;
- на фиг.7 представлен вид в перспективе технологической оснастки для узла «уплотнение - держатель уплотнения» в соответствии с изобретением;
- на фиг.8 представлено поперечное сечение по фиг.7;
- на фиг.9 представлен схематический вид сверху участка производства ядерного топлива с передаточными устройствами в соответствии с изобретением;
- на фиг.10 представлено схематическое продольное сечение устройства в соответствии с этим изобретением.
Осуществление изобретения
В соответствии с нижеследующим описанием изобретение предназначено для технологической установки по производству ядерного топлива, но оно применимо также к установке, на которой упомянутое топливо используется или перерабатывается.
Кроме того, передаточное устройство в соответствии с изобретением можно использовать в любой установке, требующей переноса между двумя зонами, разделенными герметичным уплотнением.
На фиг.9 схематически показан технологический участок, на котором производится ядерное топливо. Этот участок содержит основную камеру 2, оснащенную, например, средством для транспортировки или доставки материалов, предназначенных для производства ядерного топлива, и вспомогательные камеры 4, в которых выполняются различные операции по преобразованию этих материалов. К основным операциям относятся, например, дозирование исходной смеси, перемалывание, дозирование конечной смеси, гомогенизация, грануляция и производство таблеток ядерного топлива, которые затем будут помещены в каналы для формирования топливных стержней.
Основная камера 2 имеет форму прямоугольного прохода, а вспомогательные камеры 4 распределены по каждой из сторон основной камеры 2. Проемы 18 обеспечивают сообщение между камерой 2 и камерами 4.
Для обеспечения максимальной защиты при использовании и во время работы, основная камера 2 и вспомогательные камеры 4 изолированы друг от друга для того, чтобы снизить риск распространения пламени и горячих газов в случае возгорания в одной из камер. Вместе с тем, чтобы обеспечить перенос материалов между вспомогательными камерами, используя в качестве промежуточного звена основную камеру 2, между основной камерой 2 и вспомогательными камерами 4 у проемов 18 расположены передаточные устройства 6.
На фиг.1 изображено передаточное устройство, содержащее цилиндрическую дверь 8, выполненную с возможностью вращения вокруг оси X вращения и обеспечивающую возможность переноса объектов из основной камеры 2 во вспомогательные камеры 4 и наоборот. Основная камера 2 отделяется от вспомогательных камер 4 изолирующей стенкой 10.
Поскольку все передаточные устройства установки, по сути, одинаковы, будут описаны только одно передаточное устройство 6 и одна вспомогательная камера 4.
Цилиндрическая дверь 8 имеет форму практически правильного цилиндра, ограничивая внутреннее пространство 12, сообщающееся с наружным пространством посредством проема 14, который в показанном примере является практически прямоугольным.
Цилиндрическая дверь 8 содержит корпус 9, образованный, например, рубашкой 11, выполненной из нержавеющей стали и заполненной материалом, содержащим чугун и вяжущие типа смолы, такие как МР2.
Рубашка преимущественно содержит поперечины, заходящие в заполняющий материал таким образом, чтобы обеспечить надежную фиксацию оболочки 11 в материале.
Стенка 10 выполнена, например, из бетона и покрыта экраном 16 с образованием огнестойкого уплотнения. Проем 18, практически, имеет такой же размер, как проем 14, расположенный в цилиндрической двери 8, так что когда проем 14 цилиндрической двери оказывается обращенным к проему 18 стенки, проемы 14 и 18 совпадают.
Стенка 10 содержит выемку 20, образованную криволинейной поверхностью, имеющей внутренний радиус практически равный наружному радиусу цилиндрической двери 8, и вмещающую часть упомянутой цилиндрической двери 8. Цилиндрическая дверь заходит в стенку 10, а между цилиндрической периферией двери и криволинейной поверхностью стенки 10 предусмотрены уплотнительные средства 22, за счет чего обеспечивается уплотнение между цилиндрической дверью и стенкой, а значит - и между основной камерой 2 и вспомогательной камерой 4.
Уплотнительное средство 22 в соответствии с изобретением размещено вдоль образующей (фиг.1) цилиндрического корпуса 9 таким образом, что оно контактирует с наружной периферией цилиндрической двери 8. Средство 22 крепится, например, к стенке 10, в частности к концу криволинейной выемки 20.
В соответствии с данным изобретением и как показано на фиг.3 и 4, это уплотнительное средство 22 содержит держатель 24 уплотнения и уплотнение 26, при этом держатель 24 уплотнения, крепится на стенке 10, а уплотнение находится в контакте с наружной периферией цилиндрической двери 8.
Держатель 24 уплотнения имеет практически трапециевидную форму, при этом большое основание содержит паз 25, в котором находится уплотнение 26. Конкретная форма держателя уплотнения обеспечивает направляющую для опоры держателя уплотнения, упрощая его точную установку и выравнивание уплотнения с наружной цилиндрической стенкой цилиндрической двери.
Паз 25 преимущественно имеет Т-образное сечение, чтобы лучше удерживать уплотнение 26.
Держатель уплотнения преимущественно оснащен захватываемой ручкой 31 для установки и крепления держателя уплотнения на стенке 10 и элементе 27. Эта ручка 31 может быть съемной, и она используется для установки держателя уплотнения, для чего ручка крепится к держателю уплотнения. После крепления держателя уплотнения к цилиндрической двери 8, ручку снимают, чтобы цилиндрическая дверь могла работать. Для удаления держателя уплотнения, ручку 31 опять крепят к последнему.
Держатель 24 уплотнения преимущественно изготавливают из литой нержавеющей стали, а паз 25, в который впрыскивают материал уплотнения, получают путем механической обработки.
Уплотнение преимущественно выполнено из разбухающего материала, который обладает свойством раздуваться при нагреве, обеспечивая тем самым герметичное уплотнение для горячих и горючих газов. Оно также обеспечивает теплоизоляцию. Например, материал уплотнения может быть выбран так, чтобы обеспечить его уплотнительную функцию в течение более чем 2 часов.
Уплотнение выполнено, например, из двухкомпонентной мастики, такой как 335s марки Mecatiss. Паз может иметь любую другую форму, которая удерживает уплотнение в пазу, например, трапециевидную форму с большим основанием, соответствующим дну паза 25.
Держатель 24 уплотнения крепится к стенке 10 с возможностью демонтажа, например, посредством болтового соединения. Болты 29, например, приварены на экране 16 (фиг.2), при этом держатель уплотнения можно крепить с помощью гаек. Для крепления держателя 24 уплотнения к стенке 10 можно использовать любые другие разъемные соединения.
В проиллюстрированном примере держатель 24 уплотнения выполнен из нескольких частей, которые расположены встык, чтобы образовать уплотнение между стенкой 10 и цилиндрической дверью 8 по всей ее высоте.
Передаточное устройство 6 в соответствии с изобретением преимущественно содержит также первое средство 28, показанное на фиг.6А и 6В, способное выдерживать перепад давления горячих газов. Первое средство 28 расположено на верхнем торце цилиндрической двери 8.
Это средство 28 выполнено в форме уголкового узла или кругового кольца. Кольцо 28, как показано на поперечном сечении по фиг.6В, содержит первую 41 и вторую 43 стороны, проходящие практически под прямым углом друг к другу, при этом первая сторона 41 выполнена заподлицо с верхней поверхностью 36 цилиндрической двери 8, а вторая сторона 43 находится на одной линии с наружной периферией цилиндрической двери 8 и таким образом проходит по направлению к ее верху.
Уголковый узел 28 выполнен, например, из стали и содержит несколько дуг круга, например - шесть, расположенных встык путем сварки. Дуги круга имеют внутренний радиус, практически, равный радиусу цилиндрической двери. Эти сектора преимущественно не соединены.
Уголковый узел 28 крепится, например, своей первой стороной 41 на цилиндрической двери 8 с помощью узла 47, состоящего из привариваемого штифта, шайбы и гайки.
На уголковом узле 28 преимущественно можно предусмотреть средства (не показаны) для выравнивания положения уголкового узла. Последнее позволяет зафиксировать определенное расстояние между выемкой 20 и второй стороной 43 уголкового узла 28. Эти средства для выравнивания преимущественно являются съемными и устанавливаемыми на уголковом узле 28 только для его позиционирования.
Уголковый узел 28 образует защитный барьер, дающий возможность существенно улучшить уплотнение, за счет обеспечения перепада давления горячих газов. Кроме того, введение этого уголкового узла 28 на цилиндрической двери 8 увеличивает общую высоту цилиндрической двери, облегчая перемещение горячих газов для выпуска на верхней стороне цилиндрической двери 8.
В более предпочтительном варианте устройство в соответствии с изобретением также содержит второе средство 30, обеспечивающее перепад давлений, расположенное, практически, вдоль по образующей цилиндрического корпуса 9 между стенкой 10 и предохранительным кессоном 32.
Защитный кессон 32 содержит выемку 34 криволинейной формы с внутренним радиусом, практически, равным наружному радиусу цилиндрической двери 8, и ограничивает с выемкой 20 стенки 10 кожух, простирающийся, практически, на 180° вокруг цилиндрической двери 8.
Защитный кессон 32 предотвращает сообщение между камерами 2 и 4 во время вращения двери 8, обеспечивая минимальное перекрытие между проемом 14 двери 8 и защитным кессоном 32. Таким образом, оно препятствует распространению огня при вращении двери. Кессон 32 образован, например, рубашкой из нержавеющей стали, наполненной МР2, как упоминалось ранее.
Второе средство 30, обеспечивающее перепад давлений, представленное фиг.5, расположено между защитным кессоном 32 и стенкой 10. В иллюстрируемом примере второе средство 30, обеспечивающее перепад давлений, образовано удлиненным элементом, выполненным, например, из стали и имеющим круглое поперечное сечение, например стальным прутком, приваренным в пазу 34, расположенном между стенкой 10 и кессоном 32.
Второе средство 30 преимущественно выполнено из нескольких секций, например, двух, преимущественно приваренных в кожухе, расположенным между экраном, покрывающим стенку 10, и кессоном 32, например, при помощи прерывистого точечного сварного шва.
В иллюстрируемом примере верхний и нижний концы стального прутка (не показан) отогнуты на 90° по направлению к стенке за счет отодвигания цилиндрической двери, что дает возможность исключить свободный промежуток получающегося паза 34.
Стальной пруток отрегулирован таким образом, что гарантируется максимальный промежуток, например, около 2 мм с наружной периферией двери. Это позволяет добиться перепада давления, достаточного для того, чтобы ограничить распространение горячих газов.
На фиг.10 представлена цилиндрическая дверь 8 для передаточного устройства в соответствии с изобретением, содержащая первую верхнюю поверхность 36 и вторую нижнюю поверхность 38, а также первую 40 и вторую 42 оси, соответственно выступающие из поверхностей 36 и 38 и расположенные по оси X, образуя ось вращения цилиндрической двери 8.
В иллюстрируемом примере поперечины установлены в осевом направлении по отношению к стенке 10 с помощью нижней опоры 44, выступающей в поперечном направлении из стенки во второй камере 2, и верхней опоры 46, также выступающей в поперечном направлении из стенки 10.
Первая ось 40 неподвижна при вращении относительно двери и подвижна при вращении относительно верхней опоры 46 за счет подшипника 48. Вторая ось в иллюстрируемом примере неподвижна при вращении на нижней опоре 44 и подвижна за счет подшипника 50 относительно двери 8.
Дверь приводится во вращение электродвигателем, размещенным на одном конце оси 40. Электродвигателем можно управлять снаружи установки.
Электродвигатель может также быть размещен на второй оси 42. Может быть предусмотрено несколько электродвигателей.
Теперь будет пояснен принцип работы упомянутого передаточного устройства.
На фиг.1 показан цилиндр, в частности внутреннее пространство 12, открывающееся в основную камеру 2. В этом положении объект, например, баллон (не показан), содержащий один или несколько материалов для производства ядерного топлива, вводят в пространство 12. Затем приводят цилиндрическую дверь 8 во вращение вокруг оси X. После завершения поворота в 180°, внутренний объем 12 открывается во вторую камеру 4. Таким образом, становится возможным перенос баллона, находящегося в пространстве 12, во вторую камеру 4.
Передаточное устройство также может быть выполнено таким образом, что будет обеспечен поворот цилиндрической двери в одном направлении менее чем на 180°.
Далее описан способ изготовления узла «уплотнение - держатель уплотнения» в соответствии с изобретением по фиг.7 и 8.
Этот способ включает в себя следующие этапы, на которых:
- устанавливают опалубку на продольном и поперечном концах паза (25) держателя уплотнения,
- впрыскивают огнестойкий и стойкий к горячим газам материал в паз,
- удаляют опалубку.
На фиг.7 и 8 можно увидеть этап впрыскивания материала, образующего уплотнение, в держатель уплотнения.
Для того чтобы провести впрыскивание, продольные концы 60, 62 паза, а также открытый торец 64 закрывают плитами 66, 68 и 70 соответственно, таким образом, что ограничиваются местоположение и форма уплотнения 26.
Плиты 66 и 68 удерживают прикрепленными к держателю уплотнения, например, привинчивая их на концах держателя уплотнения. Плита 70 в иллюстрируемом примере удерживается за счет зажима между поперечными элементами 72, соединенными посредством зажимных элементов 74, такими как резьбовые шпильки и гайки.
В плите 70 предусмотрено отверстие 76 для впрыскивания материала уплотнения через штуцер 78 в пазу 25.
После того, как материал приобрел требуемую текстуру, плиты 66, 68 и 70 снимаются. Держатель уплотнения, снабженный уплотнением, готов к монтажу.
На поперечном торце 64 паза 25 можно предусмотреть плетеный лист материала Kevlar и лист Milard, чтобы обеспечить уплотнение в пресс-форме при впрыске материала. Последние удаляются во время извлечения из формы.