УСТРОЙСТВО ГЕРМЕТИЗАЦИИ ТРАНСПОРТНЫХ ПРОЕМОВ ТРАНСПОРТНОГО ШЛЮЗА ЛОКАЛИЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ТРАНСПОРТНЫХ ПРОЕМОВ ТРАНСПОРТНОГО ШЛЮЗА ЛОКАЛИЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
DEVICE FOR SEALING TRANSPORT OPENINGS OF LOCALISING SAFETY SYSTEM OF NUCLEAR POWER PLANT (VERSIONS) AND METHOD OF SEALING TRANSPORT OPENINGS OF LOCALISING SAFETY SYSTEM OF NUCLEAR POWER PLANT

Область техники
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к способам герметизации оболочек ядерного реактора и к оборудованию, устанавливаемому в защитных оболочках ядерного реактора, обеспечивающему герметичное перекрытие транспортных проемов локализующей системы безопасности работающей атомной электростанции (АЭС) и способам транспортировки через шлюз транспортный тяжелых и крупногабаритных грузов, в том числе и с габаритными размерами, превышающими размеры перекрываемого герметизирующими полотнами транспортных проемов шлюза.
Уровень техники
Шлюз транспортный (далее по тексту - шлюз или транспортный шлюз) является элементом системы герметичного ограждения, входящей в состав локализующей системы безопасности (ЛСБ) атомной электростанции (АЭС) в защитной оболочке реактора, обеспечивающей безопасную эксплуатацию АЭС и герметичное перекрытие транспортных проемов локализующей системы безопасности АЭС для транспортировки через транспортный шлюз тяжелых и крупногабаритных грузов при работающем реакторе.
Шлюз транспортный используется для выполнения следующих функций:
- сохранение проектной герметичности герметичного ограждения (ГО) при нормальных условиях эксплуатации и аварийных ситуациях;
- защита от внешних воздействий окружающей среды систем и элементов, отказ которых может привести к выбросу радиоактивных веществ;
- обеспечение транспортировки через шлюз с сохранением герметичности системы герметичного ограждения (СГО) различных грузов: свежего топлива в чехлах; отработавшего топлива в контейнерах; радиоактивных отходов в контейнерах; транспортного и технологического оборудования, в том числе парогенераторов.
Известны различные конструкции шлюзов и устройств герметизации шлюзов, используемых на АЭС.
Современный транспортный шлюз локализующей системы безопасности работающей АЭС, обеспечивающий транспортировку крупногабаритных грузов в реакторную зону АЭС, представляет собой 14-метровую цилиндрическую камеру диаметром свыше 9 метров, герметично запираемую с двух сторон полотнами ворот, которые открываются поочередно, обеспечивая герметичность при перемещении грузов между зонами АЭС. Внутри камеры расположены механизмы перемещения ворот, рельсовый путь для грузовой платформы и системы запирания и герметизации камеры шлюза. Общий вес оборудования составляет порядка 350 тонн. При проведении планово-предупредительных ремонтов и замены ядерного топлива на АЭС работа транспортного шлюза позволяет защитить от радиоактивного воздействия персонал станции и окружающую среду [1].
Известен поворотный шлюз для шлюзования предметов в горячую камеру или из горячей камеры ядерно-технических установок, содержащий корпус с каналом, шарнирно соединенную с корпусом поворотную заслонку с отверстием и эксцентриками, расположенными на осевых цапфах, к которым присоединены шатуны, соединенные с дугообразной заслонкой и закрепленными на ней уплотнениями, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы и надежности поворотного шлюза, в него введены стержни, кинематически связанные с эксцентриками, съемное кольцо с уплотнениями, установленное с возможностью перемещения вдоль стержней, и амортизаторы для торможения поворотной заслонки. Для упрощения шлюзования при прямоточной перегрузке отверстие в поворотной заслонке с обеих сторон имеет коническую форму, а для предотвращения прострелов гамма-излучения, торцовая поверхность поворотной заслонки выполнена ступенчатой [2].
Известен поворотный шлюз, преимущественно для технологического проема радиационно-защитной камеры, содержащий корпус, вращающуюся вокруг вертикальной оси пробку из защитного материала, привод для поворота пробки и заслонки для перекрытая проема, в котором заслонки размещены на горизонтальных направляющих, закрепленных на корпусе, с возможностью перемещения вдоль направляющих и снабжены закрепленными на них со стороны проема толкателями, выполненными в виде пружинного упругого звена с направляющим корпусом, а на пробке выполнены четыре плоские грани с упорами, предназначенными для взаимодействия с толкателями [3].
Техническим недостатком описанных выше поворотных шлюзов является возможность транспортировки через них только малогабаритных грузов и оборудования.
Известна гидравлическая система управления шлюзом, которая содержит средства блокировки противоположной двери, открытия клапана выравнивания давления, разгерметизации двери и открытия двери. Каждое средство выполнено в виде гидроцилиндра, штоком механически связанного со шлюзом и со штоком концевого клапана, сообщенного с напорным трубопроводом и гидравлически связанного через дроссель с концевым клапаном, сообщенным со сливным трубопроводом. Трубопроводы функционально взаимозаменяемы, сообщены с атмосферой и подключены к источнику подачи сжатого воздуха через соответствующие электромагнитные клапаны, электрогидрораспределитель и гидронасос с пневмоприводом, связанные с баком с рабочей жидкостью через электромагнитный клапан. Гидроцилиндр блокировки противоположной двери механически связан с концевым клапаном, последовательно подключенным к гидроцилиндру открытия клапана выравнивания давления, механически связанному с концевым клапаном, последовательно подключенным к гидроцилиндру разгерметизации двери, механически связанному с концевым клапаном, последовательно подключенным к гидроцилиндру открытия двери. Система дополнительно снабжена двумя органами управления ручного режима для негерметичной и герметичной зон, что позволяет обеспечить надежность работы системы при воздействии динамических нагрузок и в случае отсутствия электропитания [4].
Известен описанный в уровне техники патента RU 2192677 транспортный шлюз для крупногабаритных грузов, содержащий корпус, в боковой стене которого при помощи закладной детали оформлены проемы и установлены герметичные ворота, выполненные в виде несущего и герметизирующего полотен, установленных с возможностью перемещения вдоль проема при помощи привода, размещенного на несущем полотне. На герметизирующем полотне установлены механизмы герметизации, обеспечивающие его перемещение в направлении, перпендикулярном несущему полотну. По периметру проема на закладной детали закреплен уплотнитель, внутри шлюза размещен перекидной мост. Конструкция данного шлюза не предназначена для провоза грузов через две рядом стоящие оболочки строительного сооружения АЭС. Это связано с тем, что корпус, оформляющий транспортный коридор шлюза, является частью защитной оболочки атомной станции, в боковой стене которого оформлены проемы при помощи закладной детали.
Известен описанный в уровне техники патента RU 2192677 транспортный шлюз, содержащий корпус, смонтированные на корпусе створки с запирающими механизмами, устройство для открывания и закрывания створок. Данный шлюз обеспечивает провоз только мелкогабаритных грузов, имеющих небольшой вес и только через одну оболочку. Это связано с тем, что нагрузка на оболочку ограничена и составляет не более 90 тонн. Для провоза крупногабаритных и тяжелых грузов через две рядом стоящие оболочки шлюз имеет соответственно большие размеры, и, чтобы исключить разрушение при перемещении оболочек друг относительно друга, шлюз должен быть жестко закреплен только в одной оболочке и свободно проходить в другой. В этом случае вся нагрузка, которая может составлять 300 тонн, будет сосредоточена на оболочке, в которой он жестко закреплен, что приводит к превышению допустимых нагрузок на эту оболочку, а следовательно, и к ее разрушению.
Известен транспортный шлюз, который для расширения эксплуатационных возможностей устройства за счет провоза крупногабаритных и тяжелых грузов через две рядом стоящие оболочки ядерных реакторов, перемещающиеся одна относительно другой, путем перераспределения нагрузки на эти оболочки и снижения их до допустимого уровня, обеспечивая при этом целостность оболочек и шлюза, а также герметизацию проема, который содержит корпус, снабженный дополнительно гибкой тягой, прикрепленной к наружной оболочке и опоре шлюза, соединенной с противовесом в ее средней части с образованием угла, а каждый элемент перемещения и фиксации полотен выполнен в виде колес, закрепленных попарно на полотне и на откатном устройстве напротив направляющих с возможностью их взаимодействия, при этом одно колесо пары, установленной на полотне, расположено на горизонтальной направляющей, закрепленной на фланце корпуса, другое колесо пары расположено на уровне направляющей с наклонной плоскостью, закрепленной на откатном устройстве, а каждая пара колес, установленная на откатном устройстве, расположена напротив Г-образных кронштейнов, закрепленных на полотне, и соединена с приводом поворота колес и приводом перемещения полотна [5].
Известен транспортный шлюз, разработанный ранее ОАО «ЭМК-Атоммаш». Для расширения эксплуатационных возможностей данного шлюза за счет провоза крупногабаритных и тяжелых грузов через две рядом стоящие оболочки гермозоны ядерного реактора путем перераспределения нагрузки на эти оболочки и снижения их до допустимого уровня, обеспечивая при этом целостность оболочек и шлюза, а также герметизацию проема, по торцам корпуса приварены фланцы, в которых выполнены транспортные проемы. Каждый транспортный проем снабжен герметизирующим полотном с механизмами прижима. Напротив каждого герметизирующего полотна установлена откатная рама, перемещающаяся по направляющим, с возможностью ее сопряжения с герметизирующим полотном и перемещения герметизирующего полотна на откатной раме. Герметизирующие полотна и откатные рамы снабжены механизмами перемещения и герметизации [6].
Отличительной конструктивной особенностью данного шлюза [6] является наличие гибкой тяги, прикрепленной к наружной оболочке и опоре шлюза и соединенной с противовесом в ее средней части с образованием угла α. При этом каждый элемент перемещения и фиксации герметизирующих полотен выполнен в виде колес, закрепленных попарно на полотне и на откатном устройстве напротив направляющих с возможностью их взаимодействия, при этом одно колесо пары, закрепленное на герметизирующем полотне, установлено на горизонтальной направляющей, закрепленной на фланце корпуса, другое колесо пары расположено на уровне направляющей с наклонной плоскостью, закрепленной на откатном устройстве, а каждая пара колес, закрепленная на откатном устройстве, установлена напротив Г-образных кронштейнов, расположенных на герметизирующем полотне, и соединена с приводом поворота колес и приводом перемещения герметизирующего полотна.
Данный транспортный шлюз [6] содержит цилиндрический корпус, во фланцах которого выполнены транспортные проемы. Каждый транспортный проем снабжен герметизирующим полотном с механизмами прижима герметизирующего полотна к фланцам транспортного проема корпуса и уплотнения расположенной между ними герметизирующей прокладки. Напротив каждого герметизирующего полотна установлена откатная рама, перемещающаяся по направляющим с возможностью перемещения герметизирующих полотен при открытии/закрытии транспортных проемов шлюза. Во фланцы транспортного проема корпуса шлюза ввинчены шпильки, которые совмещаются с соответствующими отверстиями по краям герметизирующих полотен при закрытии транспортных проемов шлюза.
На наружных поверхностях герметизирующих полотен закреплены механизмы прижима герметизирующего полотна к фланцам транспортного проема корпуса шлюза посредством механизированного навинчивания на указанные шпильки шестигранных гаек посредством электрических приводов механизмов уплотнения, в торцах валов которых выполнены шестигранные осевые отверстия для плотного размещения в них шестигранных гаек.
При необходимости провоза груза через этот шлюз, например, из негерметичной зоны в герметичную зону АЭС, включают приводы уплотнения, которые свинчивают гайки со шпилек, затем герметизирующее полотно отодвигают в сторону и раскрывают транспортный проем для провоза груза.
После провоза груза через транспортный проем герметизирующие полотна придвигают обратно к фланцам транспортного проема и точно фиксируют положение герметизирующего полотна относительно фланцев транспортного проема так, чтобы шестигранные гайки в торцах электрических приводов механизмов уплотнения точно соответствовали расположению шпилек на фланцах транспортных проемов. Затем гайки автоматизированно навинчиваются на шпильки с обеспечением плотного прижатия герметизирующих полотен к фланцам транспортного проема с достижением требуемой герметизации транспортного проема.
Таким образом, при данной конструкции узлов герметизации транспортных проемов шлюза для обеспечения нормальной работоспособности шлюза и надежной герметизации мест сопряжения необходима технически сложная для значительных размеров и веса герметизирующих полотен и точная настройка механизмов перемещения и фиксации положения откатных рам с герметизирующими полотнами относительно расположения шпилек для обеспечения возможности механизированного навинчивания гаек на точно соосно расположенные шпильки.
В случае необходимости транспортирования через шлюз крупногабаритных грузов и оборудования АЭС, например парогенераторов, с габаритными размерами, превышающими размеры перекрываемых герметизирующими полотнами транспортных проемов, необходимо отрезание обоих фланцев с транспортными проемами от корпуса с нарушением герметичности реакторного здания, так как это возможно только при остановке работы ядерного реактора и, соответственно, при останове АЭС.
Таким образом, при использовании известных конструкций шлюзов транспортирование через защитные оболочки реакторного здания АЭС крупногабаритных грузов и оборудования с размерами, превышающими размеры перекрываемых герметизирующими полотнами транспортных проемов, является длительной и затратной операцией, требующей обязательной остановки реактора и, соответственно, остановки работы всей АЭС.
После транспортирования через защитные оболочки реакторного здания АЭС крупногабаритного оборудования с габаритными размерами, превышающими размеры перекрываемого герметизирующими полотнами транспортных проемов, срезанные ранее фланцы с транспортными проемами вновь привариваются к корпусу с выполнением всех обязательных операций контроля сварных швов. При этом участки сварных швов с выявленными дефектами сварки подлежат обязательному ремонту и новому контролю.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом) является разработанный ранее авторами шлюз транспортный локализующей системы безопасности АЭС, содержащий корпус, расположенные по торцам корпуса фланцы с транспортными проемами и перекрывающие транспортные проемы герметизирующие полотна, в котором для обеспечения возможности улучшения эксплуатационных характеристик шлюза путем обеспечения возможности при работающей АЭС транспортировки через транспортный шлюз защитных оболочек реакторного здания АЭС крупногабаритных грузов и оборудования, например парогенераторов, с размерами, превышающими размеры перекрываемых герметизирующими полотнами транспортных проемов, а также упрощения использования шлюза транспортного при транспортировке через него крупногабаритных грузов и оборудования АЭС с габаритными размерами, превышающими размеры перекрываемых герметизирующими полотнами транспортных проемов шлюза, фланцы с транспортными проемами выполнены съемными с возможностью герметичного соединения съемных фланцев с корпусом посредством резьбового крепежа при транспортировке через шлюз грузов и оборудования с размерами, не превышающими размеры перекрываемых герметизирующими полотнами транспортных проемов, и с возможностью отсоединения съемных фланцев от корпуса посредством разбора резьбового крепежа при транспортировке через шлюз грузов и оборудования с размерами, превышающими размеры перекрываемых герметизирующими полотнами транспортных проемов [7].
Съемные фланцы известных шлюзов, в том числе и шлюза-прототипа, выполнены с возможностью их герметичного присоединения к корпусу посредством резьбового крепежа.
При несоосном и/или неточном расположении гаек в механизмах уплотнения на герметизирующих полотнах относительно шпилек на фланцах транспортного проема или при неперпендикулярности шпилек относительно плоскости герметизации становится сложным и иногда невозможным накручивание гаек на шпильки без их повреждения с обеспечением требуемого плотного герметичного прижатия герметизирующих полотен к фланцам транспортного проема, то есть возможны механические повреждения резьбовых соединений и нарушения требуемой герметизации мест сопряжения.
Задача и технический результат
Задачей и техническим результатом изобретения являются упрощение изготовления и эксплуатации средств герметизации транспортных проемов транспортного шлюза локализующей системы безопасности АЭС и повышение надежности герметизации транспортных проемов транспортного шлюза путем обеспечения простого и надежного сопряжения гаек в механизмах уплотнения на герметизирующих полотнах и резьбовых частей шпилек на фланцах транспортных проемов при их неточном взаиморасположении, в частности при несоосности гаек и шпилек или при неперпендикулярности шпилек относительно поверхности герметизирующих полотен, без технически сложной и трудоемкой точной регулировки положения герметизирующих полотен относительно фланцев транспортных проемов для обычно требуемого точного совмещения гаек и шпилек.
Раскрытие изобретения
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что по одному из вариантов конструктивного исполнения устройства герметизации транспортных проемов транспортного шлюза локализующей системы безопасности атомной электростанции, содержащего фланцы корпуса шлюза по краям транспортных проемов с вкрученными в них шпильками и герметизирующие полотна с установленными на них механизмами герметизации, содержащими электроприводы, присоединенные к электроприводам валы с полостями в торцах и расположенные в полостях валов гайки, выполненные с возможностью герметичного уплотнения мест сопряжения герметизирующих полотен и фланцев корпуса шлюза по краям транспортных проемов посредством механизированного накручивания гаек на шпильки и механизированного скручивания гаек со шпилек, согласно изобретению полости в валах и гайки выполнены четырехгранными квадратного сечения, при этом гайки подвижно расположены в полостях валов с компенсационными зазорами относительно стенок полостей валов с возможностью компенсации несоосности взаимного расположения гаек и шпилек и неперпендикулярности шпилек относительно плоскости герметизирующего полотна.
При этом высота граней полостей валов выполнена большей, чем длины боковых граней гаек, но меньшей, чем диагонали сечения гаек,
торцы гаек со стороны шпилек выполнены с шаровой поверхностью и снабжены подвижными шайбами с шаровыми углублениями со стороны гаек,
торцы гаек со стороны электроприводов выполнены подпружиненными посредством пружин, установленных в полостях валов,
вкрученные во фланцы корпуса шлюза шпильки закреплены штифтами, предотвращающими вывинчивание шпилек при  скручивании гаек со шпилек,
резьба на гайках и шпильках выполнена трапецеидальной, заходящие в гайки вершины шпилек выполнены с меньшим диаметром относительно диаметров резьбовых отверстий в гайках, а
заходящие в гайки вершины шпилек выполнены коническими, сферическими или параболическими.
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что по другому варианту конструктивного исполнения устройства герметизации транспортных проемов транспортного шлюза локализующей системы безопасности атомной электростанции, содержащего фланцы корпуса шлюза, прикрепляемые к фланцам корпуса шлюза съемные фланцы с транспортными проемами и вкрученными по краям транспортных проемов шпильками и герметизирующие полотна с установленными на них механизмами герметизации, содержащими электроприводы, присоединенные к электроприводам валы с полостями в торцах и расположенные в полостях валов гайки, выполненные с возможностью герметичного уплотнения мест сопряжения герметизирующих полотен и съемных фланцев по краям транспортных проемов посредством механизированного накручивания гаек на шпильки и механизированного скручивания гаек со шпилек, согласно изобретению полости в валах и гайки выполнены четырехгранными квадратного сечения, при этом гайки подвижно расположены в полостях валов с компенсационными зазорами относительно стенок полостей валов с возможностью компенсации несоосности взаимного расположения гаек и шпилек и неперпендикулярности шпилек относительно плоскости герметизирующего полотна.
При этом высота граней полостей валов выполнена большей, чем длины боковых граней гаек, но меньшей чем диагонали сечения гаек,
торцы гаек со стороны шпилек выполнены с шаровой поверхностью и снабжены подвижными шайбами с шаровыми углублениями со стороны гаек,
торцы гаек со стороны электроприводов выполнены подпружиненными посредством пружин, установленных в полостях валов,
вкрученные в съемные фланцы шпильки закреплены штифтами, предотвращающими вывинчивание шпилек при скручивании гаек со шпилек,
резьба на гайках и шпильках выполнена трапецеидальной.
заходящие в гайки вершины шпилек выполнены с меньшим диаметром относительно диаметров резьбовых отверстий в гайках, а
заходящие в гайки вершины шпилек выполнены коническими, сферическими или параболическими.
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что при герметизации транспортных проемов транспортного шлюза локализующей системы безопасности атомной электростанции, содержащих фланцы корпуса шлюза, герметизирующие полотна, резьбовые соединения фланцев корпуса шлюза и герметизирующих полотен в виде шпилек и гаек и средства герметизации с механизмами герметизации, содержащие электроприводы, присоединенные к электроприводам валы с полостями в торцах и расположенные в полостях валов гайки, выполненные с возможностью герметичного уплотнения мест сопряжения герметизирующих полотен и фланцев корпуса шлюза посредством механизированного накручивания гаек на шпильки и механизированного скручивания гаек со шпилек, согласно изобретению полости в валах и гайки выполняют четырехгранными квадратного сечения, а гайки в полостях валов располагают подвижно с компенсационными зазорами относительно стенок полостей валов с возможностью компенсации несоосности взаимного расположения гаек и шпилек и неперпендикулярности шпилек относительно плоскости герметизирующего полотна.
При этом высоту граней полостей валов выполняют большей, чем длины боковых граней гаек, но меньшей чем диагонали сечения гаек,
торцы гаек со стороны шпилек выполняют с шаровой поверхностью и снабжают подвижными шайбами с шаровыми углублениями со стороны гаек,
торцы гаек со стороны электроприводов выполняют подпружиненными посредством пружин, установленных в полостях валов,
вкрученные в съемные фланцы шпильки закрепляют штифтами, предотвращающими вывинчивание шпилек  при скручивании гаек со шпилек,
резьбу на гайках и шпильках выполняют трапецеидальной, а
заходящие в гайки вершины шпилек выполняют с коническими, сферическими или параболическими меньшим диаметром относительно диаметров резьбовых отверстий в гайках.
При этом используют описанные выше варианты конструктивного исполнения устройств герметизации транспортных проемов транспортного шлюза локализующей системы безопасности атомной электростанции.
Краткое описание чертежей
В конструктивно предпочтительных, описанных в данной заявке, но не единственно обязательных вариантах конструктивного исполнения заявляемое устройство герметизации ворот транспортного шлюза локализующей системы безопасности атомной электростанции содержатся следующие показанные на чертежах детали и узлы:
корпус шлюза 1, фланцы корпуса шлюза 2, транспортные проемы 3, герметизирующие полотна 4, откатные рамы 5, шпильки 6 на фланцах корпуса (в одном варианте обычного конструктивного исполнения шлюза) или на съемных фланцах (в другом варианте конструктивного исполнения шлюза со съемными фланцами), съемные фланцы 7, резьбовой крепеж 9 присоединения съемных фланцев 7 к фланцам корпуса шлюза 2, подвижные подпружиненные четырехгранные гайки 15 в механизмах уплотнения на герметизирующих полотнах, валы 16 с четырехгранными отверстиями в торцах для подвижных подпружиненных четырехгранных гаек 15, подшипники 18 валов16 с опорами подшипников 19, пружины 20 и шайбы 21 для подпружиненных четырехгранных гаек 15, штифты 22 для фиксации шпилек 6 на фланцах корпуса (в одном варианте обычного конструктивного исполнения шлюза) или на съемных фланцах (в другом варианте конструктивного исполнения шлюза со съемными фланцами).
На фиг. 1 показан общий вид транспортного шлюза, содержащего корпус шлюза 1, герметизирующие полотна 4 с установленными на них механизмами уплотнения, откатные рамы 5, шпильки 6 на фланцах корпуса.
На фиг. 2 на виде сбоку транспортного шлюза показаны: фланец корпуса 2, транспортный проем 3, откатная рама 5 с закрепленным на ней герметизирующим полотном с механизмами уплотнения, шпильки 6 по краям транспортного проема 3 во фланце корпуса 2.
На фиг. 3 изображен общий вид варианта транспортного шлюза со съемными фланцами, на котором показаны: корпус шлюза 1, герметизирующие полотна 4 с механизмами уплотнения на них, откатные рамы 5, шпильки 6 на съемных фланцах транспортных проемов.
На фиг. 4 на виде сбоку варианта транспортного шлюза со съемными фланцами показаны: фланец корпуса 2, транспортный проем 3, откатная рама 5 с закрепленным на ней герметизирующим полотном с механизмами уплотнения на нем, шпильки 6 по краям съемного фланца 7 вокруг транспортного проема 3, стандартный резьбовой крепеж 9 присоединения съемного фланца 7 к фланцу корпуса шлюза 2.
На фиг. 5 изображен разрез конструкции предлагаемого устройства герметизации транспортного проема транспортного шлюза локализующей системы безопасности атомной электростанции в месте одного из механизмов уплотнения (в варианте конструктивного исполнения шлюза со съемными фланцами) в момент герметизации транспортного проема шлюза, где показаны герметизирующие полотна 4, шпильки 6 на съемном фланце 7, подвижная подпружиненная четырехгранная гайка 15 в механизмах уплотнения на герметизирующих полотнах, вал 16 с четырехгранным отверстием в торце подшипники 18, опоры подшипников 19, пружина 20, шайба 21 и штифт 22 фиксации шпильки 6 на съемном фланце 7.
Осуществление изобретения
Для достижения технического результата патентуемое устройство герметизации ворот транспортного шлюза локализующей системы безопасности атомной электростанции, включающее герметизацию транспортных проемов герметизирующими прокладками, устанавливаемыми вокруг транспортного проема между фланцами корпуса и герметизирующими полотнами посредством закрепленных на фланцах корпуса шлюза или на съемных фланцах шпилек и гаек в установленных на герметизирующих полотнах механизмах герметизации с возможностью механизированного закручивания/откручивания гаек после закрытия/открытия транспортных проемов присоединением/отсоединением герметизирующих полотен к фланцам корпуса шлюза или к съемным фланцам, имеет следующие характерные отличительные конструктивные особенности: гайки 15 в механизмах уплотнения выполнены подвижными четырехгранными, квадратного сечения и расположены с зазором относительно четырехгранных полостей квадратного сечения валов 16 с возможностью подвижности четырехгранных гаек 15 в компенсационных зазорах между боковыми поверхностями гаек 15 и внутренними поверхностями четырехгранных полостей валов 16 механизмов герметизации, что позволяет компенсировать несоосность и неточность взаимного расположения гаек 15 и шпилек 6 или неперпендикулярность шпилек относительно плоскости герметизирующих полотен при закреплении герметизирующих полотен на фланцах шлюза;
- четырехгранные полости квадратного сечения валов 16, в которых расположены подвижные четырехгранные квадратного сечения гайки 15, выполнены с высотой стенки, большей, чем длина боковой грани четырехгранного квадратного сечения гаек 15, но меньшей, чем диагональ квадратного сечения гаек 15, что обеспечивает требуемую подвижность квадратных гаек 15 в четырехгранных полостях валов 16, но предотвращает прокручивание квадратных гаек 15 в четырехгранных полостях валов 16;
- опорные торцы гаек 15 выполнены с шаровой поверхностью и сопряжены с шаровыми углублениями шайб 21 для удерживания гаек 15 соосно с шайбами 21 и шпильками 6, что позволяет компенсировать несоосности и неточности взаимного расположения гаек 15 и шпилек 6 или неперпендикулярности шпилек относительно плоскости герметизирующих полотен;
- четырехгранные гайки 15 выполнены подпружиненными посредством пружин 20 в полостях валов 16, что позволяет обеспечить мягкий контакт гаек 15 с направляющими частями шпилек 6 при неточном взаимном расположении;
- вкрученные во фланцы корпуса шлюза 2 или в съемные фланцы 7 шпильки 16 закреплены штифтами 22, предотвращающими вывинчивание шпилек 6 при закручивании/откручивании гаек 15;
- заходные части шпилек 6 имеют меньший диаметр, чем резьбовые отверстия в гайках 15, а торцы заходных частей шпилек 6 выполнены коническими или параболическими с возможностью входа заходных частей шпилек 6 в резьбовые отверстия гаек 15 при их несоосном или неточном их взаимном расположении;
- резьба на гайках 15 и шпильках 6 выполнена трапецеидальной с возможностью сохранения целостности резьбового соединения при несоосном или неточном взаимном расположении гаек 15 и шпилек 6.
Предлагаемая конструкция узла герметизации предназначена как для применения в обычной конструкции транспортного шлюза (фиг. 1 и фиг. 2), так и для транспортного шлюза (фиг. 3, 4) с увеличенными транспортными проемами, который содержит корпус 1, на фланцах 2 которого установлены съемные фланцы 7, присоединяемые к фланцам корпуса шлюза 2 посредством стандартного резьбового крепежа 9.
Герметизация мест сопряжения герметизирующих полотен и фланцев корпуса в первом варианте конструктивного исполнения транспортного шлюза (фиг. 1, 2) или мест сопряжения герметизирующих полотен и съемных фланцев во втором варианте конструктивного исполнения транспортного шлюза со съемными фланцами (фиг. 3, 4) производится посредством обычных эластичных резиновых уплотнений с контролем герметичности пневматическим методом.
В съемных фланцах 7 (фиг. 4) выполняют транспортные проемы 3 обычной формы и обычных размеров, соответствующих форме и размерам обычных герметизирующих полотен обычной конструкции шлюза фиг. 1, 2).
Каждый транспортный проем шлюза снабжают герметизирующим полотном 4 с механизмами прижима.
Напротив каждого герметизирующего полотна также устанавливают откатные рамы 5, перемещающиеся по направляющим, с возможностью взаимодействия с герметизирующими полотнами и их перемещения при открывании/закрывании транспортных проемов посредством соответствующих механизмов перемещения.
Предлагаемая конструкция устройства и способ герметизации могут быть использованы и в обычной конструкции шлюза транспортного (фиг. 1, 2), имеющего фланцы корпуса шлюза с вкрученными в них шпильками 6, так и шлюза со съемнымифланцы 7 с вкрученными в них шпильками 6.
На фиг. 5 изображен разрез конструкции предлагаемого устройства герметизации транспортного проема транспортного шлюза локализующей системы безопасности АЭС в месте одного механизма уплотнения (в варианте конструктивного исполнения шлюза со съемными фланцами) в момент герметичного сопряжения герметизирующего полотна 4 со съемным фланцем 7 и герметизации транспортного проема шлюза.
В съемный фланец 7 ввинчена зафиксированная штифтом 22 шпилька 6, сопрягаемая с подвижной подпружиненной четырехгранной гайкой 15 в механизме уплотнения на герметизирующем полотне 4, выполненным с возможностью механизированного навинчивания подвижной подпружиненной четырехгранной гайки 15 на шпильку 6 посредством электропривода 17 с валом 16 с четырехгранным осевым отверстием для размещения в нем с компенсационным зазором подвижной подпружиненной четырехгранной гайки 15.
Вал 16 соединен шлицевым соединением с валом электропривода 15 и установлен на подшипники 18, которые фиксируются на герметизирующем полотне 4 опорой подшипников 19.
Размещенная с компенсационным зазором в четырехгранном отверстии вала 16 подвижная четырехгранная гайка 15 с одной стороны выполнена подпружиненной посредством пружины 20, размещенной внутри вала 16, а с другой стороны выполнена сферической формы с упором в шайбу 21 со сферической выемкой со стороны гайки 15.
На герметизирующих полотнах 4 установлены механизмы герметизации, количество которых обуславливается созданием необходимого усилия прижима герметизирующего полотна 4 к фланцам корпуса шлюза 2 или к съемным фланцам 7 с обеспечением требуемой герметичности транспортных проемов.
В общем случае каждый из механизма герметизации содержит электропривод 17, закрепленный на герметизирующем полотне 4 (фиг. 5).
Посредством шлицевого соединения электропривод 17 соединен с валом 16, установленным на стандартных подшипниках 18 в опорах 19, также закрепленных на герметизирующем полотне 4.
В торце вала 16 выполнена четырехгранная осевая полость квадратного сечения под четырехгранные гайки 15, также имеющие наружный контур квадратного сечения.
При этом между стенками четырехгранной осевой полости вала 16 и наружным контуром гайки 15 имеется компенсационный зазор, позволяющий компенсировать неточности изготовления и неточность взаимного расположения шпилек 7 и гаек 15 или неперпендикулярность шпилек 6 относительно плоскости герметизирующих полотен, возникающих после расположения герметизирующего полотна 4 в рабочее положение герметизации транспортного проема шлюза.
Удержание подвижной четырехгранной гайки 15 в номинальном положении обеспечивается с одной стороны пружиной 20, а с другой стороны шайбой 21, в которую гайка 15 своей сферической выпуклой торцевой поверхностью опирается на ответную сферическую выемку шайбы 21.
Шпилька 6, ввинчиваемая в данном конкретном случае в съемный фланец 7, имеет параболическую, сферическую или коническую заходную часть, обеспечивающую требуемое точное совмещение осей подвижной гайки 15 и резьбовой части шпильки 6 при их неточном первичном взаимном расположении.
Электропривод 17 посредством вала 16 передает вращательное движение на гайку 15, которая, наворачиваясь на шпильку 6, создает необходимое усилие обжатия эластичного резинового уплотнения, расположенного между съемным фланцем 7 и герметизирующим полотном 4.
Гайка 15 подпружинена, что обеспечивает необходимый мягкий контакт с направляющей частью шпильки 6 при перемещении герметизирующего полотна 4 к съемному фланцу 7 при закрытии транспортного проема.
Наличие подвижности у гайки 15 и у шайбы 21, имеющей возможность передвигаться совместно с гайкой 15 перпендикулярно оси шпильки 6, также обеспечивает возможность компенсации неточного взаимного расположения гаек 15 и шпилек 6.
Вывинчивание шпильки 6 из фланца 7 корпуса шлюза предотвращается штифтом 22. Штифтование производят после ввинчивания шпильки в отверстие фланцев по месту.
Использование четырехгранной подвижной подпружиненной гайки 15, имеющей компенсационные зазоры с осевым четырехгранным отверстием вала 16, позволяет гайке 16 перемещаться внутри четырехгранного отверстия вала 16, что позволяет компенсировать несоосность шпильки и гайки и/или неперпендикулярность шпильки.
Необходимость и величина перемещения задается шпилькой 6 при помощи выполненной на ее торце, обращенном в сторону гайки 15, направляющей заходной части.
Конкретное конструктивное исполнение отдельных элементов устройства герметизации может осуществляться известными средствами, обычно используемыми в транспортных шлюзах локализующих систем безопасности атомных электростанций.
Технический результат от реализации и использования изобретения достигается увеличенной подвижностью гайки 15, ось резьбового отверстия которой совмещается с осью наружной резьбы шпильки 6 посредством прохождения через резьбовое отверстие гайки 15 заходной части шпильки 6, имеющей меньший диаметр, чем резьбовое отверстие в гайке 15, и дополнительно имеющей направляющий конус, позволяющий заходной части шпильки 6 войти в резьбовое отверстие гайки 15 даже при большой их несоосности.
При навинчивании на шпильку 6 гайка 15 опирается своей торцевой выпуклой шаровой поверхностью на ответную шаровую выпуклую поверхность в шайбе 21, что позволяет производить затяжку гайки 15 на шпильке 6 с созданием необходимого усилия прижима герметизирующего полотна 4 к торцу корпуса шлюза транспортного даже при достаточно большой неперпендикулярности оси шпильки 6 относительно поверхности герметизирующего полотна 4. При этом шайба 21 также имеет определенную подвижность, перпендикулярно направленную относительно оси шпильки 6.
Предлагаемое устройство может быть использовано при герметизации транспортных проемов разнообразных транспортных шлюзов локализующей системы безопасности атомной электростанции.
В качестве вариантов исполнения отдельных элементов корпуса, деталей, узлов заявляемого в качестве изобретения устройства герметизации транспортных проемов транспортного шлюза локализующей системы безопасности атомной электростанции могут быть использованы обычные известные и традиционные для ядерной энергетики технологии, материалы и конструктивные решения, обычно применяемые при строительстве и изготовлении оборудования атомных электростанций.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для реализации изобретения промышленным способом, но и позволяют достичь требуемый технический результат, а именно - повысить надежность герметизации транспортных проемов транспортного шлюза за счет простого и надежного сопряжения гаек в механизмах уплотнения на герметизирующих полотнах и резьбовых частей шпилек на фланцах транспортных проемов при их неточном взаиморасположении, в частности при несоосности гаек и шпилек или при неперпендикулярности шпилек относительно поверхности герметизирующих полотен, без технически сложной и трудоемкой точной регулировки положения герметизирующих полотен относительно фланцев транспортных проемов для обычно требуемого точного совмещения гаек и шпилек.
Таким образом, учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление изобретения», техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, уверенное решение поставленной изобретательской задачи и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.
Решение единой задачи и достижение единого технического результата доказывают наличие единого изобретательского замысла и возможность объединения группы изобретений в одну заявку, так как при реализации предлагаемого способа герметизации транспортных проемов транспортного шлюза локализующей системы безопасности атомной электростанции используются предлагаемые устройства герметизации транспортных проемов транспортного шлюза локализующей системы безопасности атомной электростанции.
Источники информаци  1. http://www.atomenergoprom.ru/press/news/2013/08/item2441.html.
2. SU 1084905, G21F 7/00, опубл. 07.04.1984.
3. RU 99127897, G21F 7/00, опубл. 10.09.2001.
4. RU 2485613, G21F 7/005, опубл. 20.06.2013.
5. FR 2112082 A (рег. 7035100), МПК G21F 7/00, опубл. 16.06.1972 г.
6. RU 2192677, G21F 7/005, опубл.10.11.2002.
7. RU 140342, G21F 7/005, опубл.10.05.2014 (прототип).