РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
SWITCHGEAR

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано для предохранения первого контура ядерных энергетических установок от повышения давления рабочей среды выше допустимого.
Известен распределитель (Ru №2480659 от 05.05.2009, F16K 11/07), содержащий два выпускных канала и один подводящий канал и корпус распределителя, расположенный с возможностью вращения вокруг оси с подводящим концом, помещенным вдоль оси, и выпускным концом, помещенным по радиусу на расстоянии от него. Последний путем поворота корпуса распределителя, избирательно приводится в сообщение по текучей среде с соответствующими выпускными каналами. Подводящий среду канал проходит вдоль выпускных каналов. Корпус распределителя содержит U-образный соединительный канал и может быть помещен вместе с концом подводящего канала с возможность поворота в качестве продолжения подводящего канала в соединении по текучей среде с соответствующими выпускными каналами. U-образный соединительный канал имеет в непосредственной близости от верхней стороны вентиляционный канал. Канал проходит через образующую периметр стенку канала в направлении протекания потока до U-образного канала.
К недостаткам данного устройства можно отнести то, что оно распределяет поток по указанию управляющего привода только на две составляющие, при этом герметичность как самого распределителя, так и распределяемых полостей не может быть обеспечена исходя из требований для оборудования, используемого в атомных энергетических установках, кроме того, он не обеспечивает срабатывание исполнительных механизмов.
Также известен предохранительный клапан (SU №1356631 от 11.03.1986, F16K 17/14), корпус которого имеет входной и выходной каналы для рабочей среды и в нем размещены сильфон, передающий усилие рабочей среды через шток на разрывной стержень с головкой, и фиксирующий механизм, состоящий из опоры в виде стакана, закрепленного на штоке, и нагруженного пружиной кольцового сепаратора, в котором заключены подвижные в радиальном направлении фиксирующие элементы с наклонными торцами, контактирующими с внешней стороны со стенкой расточки корпуса, а с внутренней - буртом стакана.
Недостатком данной конструкции клапана является невозможность переключения исполнительных механизмов, например трубопроводной арматуры, необходимого для ввода в действие системы аварийного расхолаживания первого контура.
Технической задачей данного технического решения является создание распределительного устройства, позволяющего защитить первый контур ядерных энергетических установок от повышения в нем давления рабочей среды выше допустимого и, следовательно, повысить надежность реакторной установки.
Технический результат, полученный от решения поставленной задачи, заключается в защите первого контура атомных энергетических установок от повышения в нем давления рабочей среды выше допустимого и, следовательно, в повышении надежности самой реакторной установки.
Задача решается тем, что распределительное устройство, содержащее корпус с каналом для входа рабочей среды, крышку, шток с закрепленной на нем опорой в виде стакана, соединенный с корпусом посредством сильфона, фиксирующий механизм, выполненный в виде нагруженного пружиной сепаратора, в котором заключены фиксирующие элементы, установленные с возможностью совершения возвратно-поступательных движений, снабжено установленным на крышке пневмораспределителем, в корпусе которого размещены два золотника, поджатые силовыми пружинами и через вкладыши взаимодействующие с толкателем, контактирующим с упором, закрепленным на одном конце штока, а на другом конце штока закреплена опорно-направляющая втулка, взаимодействующая с корпусом распределительного устройства со стороны канала для входа рабочей среды.
Толкатель пневмораспределителя имеет коническую поверхность, взаимодействующую с коническими поясками вкладышей, причем ось толкателя и оси вкладышей перпендикулярны между собой.
Опорно-направляющая втулка выполнена Т-образной формы и имеет направляющий поясок со сферической поверхностью и опорный торец, опирающийся от усилия пружины сепаратора на торцевую поверхность корпуса.
Толкатель снабжен опорной втулкой, взаимодействующей через пружину с опорной гайкой, установленной внутри выступа корпуса пневмораспределителя.
Корпус пневмораспределителя снабжен штуцерами для подвода и отвода управляющей среды к пневмораспределителю, расположенными попарно для каждого золотника, причем для одного из золотников выполнен дополнительный штуцер для сброса давления управляющей среды.
Между упором штока и торцом толкателя выполнен зазор, по величине меньший, чем рабочий ход фиксирующего механизма.
Упор штока выполнен в виде винта.
Техническое решение поясняется фигурами:
на фиг. 1 изображен общий вид распределительного устройства;
на фиг. 2 изображена схема подключения распределительного устройства - исходное положение;
на фиг. 3 изображена схема подключения распределительного устройства - рабочее положение.
Распределительное устройство состоит из корпуса 1, крышки 2 сильфонной сборки, включающей сильфон 3 и шток 4 с закрепленной на нем опорой 5 в виде стакана, фиксирующего механизма, выполненного в виде сепаратора 6 с фиксирующими элементами 7, втулки 8, ввернутой в корпус 1, пружины 9 и опорной гайки 10, и пневмораспределителя 11. Корпус 1 имеет один канал 12 для входа рабочей среды.
Шток 4 с одного конца снабжен опорно-направляющей втулкой 13, а с другого конца - упором 14, выполненным в виде винта.
Опорно-направляющая втулка 13 жестко закреплена на штоке 4, выполнена Т-образной формы и имеет направляющий поясок 15 со сферической поверхностью и опорный торец 16, опирающийся от усилия пружины 9 на торцевую поверхность корпуса 1.
Направляющий поясок 15 втулки 13 обеспечивает центрирование штока 4 относительно корпуса 1 при передаче усилия на толкатель 17 пневмораспределителя 11 с сохранением работоспособности фиксирующего механизма, а опорный торец 16 ограничивает перемещение штока 4 от действия усилия пружины 9 до и после срабатывания фиксирующего механизма.
Опора 5 в виде стакана жестко закреплена на штоке 4 и предназначена для передачи усилия, возникающего от действия давления управляющей среды на эффективную площадь сильфона 3, через фиксирующие элементы 7 и сепаратор 6 на пружину 9.
Сепаратор 6 выполнен в виде цилиндрической детали с радиальными отверстиями под фиксирующие элементы 7.
Фиксирующие элементы 7 предназначены для передачи усилия от предварительно поджатой пружины 9 через опору 5 на шток 4 и удерживают его от перемещения до повышения давления рабочей среды до давления срабатывания. Фиксирующие элементы 7, выполненные в виде цилиндрических стержней, установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальных отверстиях сепаратора 6, одним наклонным торцом упираются в коническую поверхность опоры 5, а другим наклонным торцом - во внутреннюю цилиндрическую поверхность втулки 8.
Пружина 9 предназначена для настройки устройства на определенную величину давления срабатывания.
Настройка пружины выполняется опорной гайкой 10.
Втулка 8 установлена в корпусе 1 в определенный размер по отношению к сепаратору 6 с фиксирующими элементами 7 для обеспечения необходимого рабочего хода фиксирующего механизма.
Пневмораспределитель 11 прикреплен к верхнему торцу крышки 2 с помощью шпилечного соединения. Относительно внешней среды отверстие в крышке 2 для установки пневмораспределителя 11 герметизировано резиновыми кольцами.
Для взаимодействия пневмораспределителя 11 с фиксирующим механизмом в его корпусе 18 установлен толкатель 17 и два вкладыша 19.
Толкатель 17 поджат своей конической поверхностью к коническим пояскам вкладышей 19 с помощью пружины 20. Пружина 20 установлена между опорной втулкой 21 толкателя 17 и опорной гайкой 22, установленной внутри выступа корпуса 18 пневмораспределителя 11.
Между упором 14 штока 4 и торцом толкателя 17 выполнен зазор 23 по величине меньший, чем рабочий ход фиксирующего механизма.
Принципиальная конструктивная схема подключения распределительного устройства показана на фигурах 2 и 3.
В корпусе 17 расположены два золотника 24 и 25, перекрывающие соответствующие каналы пневмораспределителя 11 и взаимодействующие с вкладышами 19, и две силовые пружины 26.
Золотники 24 и 25 предназначены для перекрытия соответствующих каналов пневмораспределителя 11.
В процессе работы пружины 26 обеспечивают поджатие золотников 24 и 25 своими уплотнительными резиновыми кольцами к уплотнительным поверхностям седел 27 и 28 соответственно.
Корпус 18 пневмораспределителя 11 имеет штуцеры 29 и 30 для подвода управляющей среды к распределительным клапанам для управления пневмоприводной арматурой и штуцеры 31 и 32 для отвода управляющей среды от распределительных клапанов. Штуцеры установлены попарно для каждого золотника: для золотника 24 - штуцеры 29 и 30, для золотника 25 - штуцеры 31 и 32. Кроме того, для золотника 24 имеется дополнительный штуцер 33 для сброса давления управляющей среды от клапанов распределительных после срабатывания арматуры.
Устройство работает следующим образом:
Принцип действия заключается в автоматическом переключении пневмораспределителя 11 при повышении давления рабочей среды в предохраняемой системе, например в системе первого контура, до величины уставки срабатывания.
При давлении рабочей среды в канале 12 ниже давления страгивания пневмораспределитель 11 находится в исходном положении (см. фиг. 2): все подвижные части находятся в неподвижном состоянии, так как усилие, создаваемое сильфоном 3 от действия движения рабочей среды, меньше усилия от предварительного сжатия пружины 9.
Толкатель 17 находится в крайнем нижнем положении.
Золотники 24 и 25 усилием пружин 26 прижаты соответственно к уплотнительным поверхностям седел 27 и 28.
Полость штуцера 29 соединена с полостью штуцера 30, полость штуцера 31 соединена с полостью штуцера 32.
В исходном положении пневмораспределитель 11 обеспечивает работоспособность распределительного устройства, к которому через штуцеры 29 и 30 постоянно подводится управляющая среда, а ее отвод обеспечивается через штуцеры 31 и 32.
При давлении рабочей среды в канале 12, превышающем давление срабатывания, усилие на штоке 4 от действия давления среды на сильфон 3 превышает усилие от предварительно сжатой пружины 9. Шток 4 со стаканом 5 перемещается вверх вместе с сепаратором 6 и фиксирующими элементами 7 вдоль втулки 8, сжимая пружину 9.
Зазор 23 между упором 14 штока 4 и толкателем 17 уменьшается. Золотники 24 и 25 находятся в исходном положении.
При достижении давления рабочей среды в канале 12 величины давления срабатывания фиксирующие элементы 7, под действием радиальной составляющей усилия, перемещаются во внутреннюю расточку втулки 8, освобождая стакан 5 и шток 4 от усилия пружины 9.
Под действием давления рабочей среды на сильфон 3 шток 4, стакан 5 и толкатель 17 перемещаются вверх. Толкатель 17 своей конической поверхностью раздвигает вкладыши 19. Вкладыши 19 передвигают золотники 24 и 25 и поджимают их к поверхности седел 33 и 34, сжимая пружины 26. Торец толкателя 17 выступает над поверхностью корпуса 18, что свидетельствует о срабатывании пневмораспределителя 11.
В рабочем положении (см. фиг. 3) пневмораспределителя 11 золотник 24 перекрывает подачу управляющей среды из штуцера 29 в штуцер 30 и соединяет между собой полость штуцера 30 с полостью дополнительного штуцера 35, обеспечивая сброс давления управляющей среды от клапанов распределительных (не показаны), а другой золотник 25 отсекает полость штуцера 32, обеспечивая подачу управляющей среды из штуцера 29 в полость штуцера 31 к клапанам распределительным (не показаны).
Распределительное устройство после срабатывания постоянно находится в рабочем положении. Из рабочего положения оно может быть выведено только путем принудительного взвода с помощью ручного съемного приспособления.
Таким образом, выполнение распределительного устройства в виде предложенной конструкции, в которой на крышке устройства установлен пневмораспределитель, в корпусе которого размещены два золотника, поджатые силовыми пружинами и через вкладыши взаимодействующие с толкателем, контактирующим с упором, закрепленным на одном конце штока, а на другом его конце закреплена опорно-направляющая втулка, взаимодействующая с корпусом со стороны канала для входа рабочей среды, позволяет защитить первый контур ядерных энергетических установок от повышения в нем давления рабочей среды выше допустимого и, следовательно, повысить надежность реакторной установки.