Устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора

Полезная модель относится к области термоядерного синтеза и может быть использована в устройствах для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора, содержащее гибкую полую опору с фланцами, одним из которых опора соединена с вакуумным корпусом, а другим фланцем связана с модулем бланкета с помощью болта, головкой размещенного внутри гибкой полой опоры, а резьбовой частью соединенного с конической гайкой, сопряженной по наружной конической поверхности с внутренней конической поверхностью втулки, образующей резьбовое соединение с модулем бланкета (см. A. Rene Raffray, Mario Merola. Overview of the design and R&D of the ITER blanket system. Fusion Engineering and Design, 87 (2012), page 773, fig. 9).
В известном устройстве для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора невозможно известными способами обеспечить стопорение резьбового соединения болта и конической гайки, что объясняется труднодоступностью мест расположения устройств крепления, высоким уровнем рабочих температур (150-350°С) и требованиями, исключающими применение в вакуумной камере упругих и демпфирующих материалов, обычно используемых в элементах стопорения.
Недостатком известного устройства для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора является самоотворачивание резьбового соединения болт - коническая гайка устройства для крепления во время работы термоядерного реактора из-за отсутствия стопорения резьбового соединения. При срывах плазмы, возникающих во время работы термоядерного реактора, в модулях бланкета наводятся электрические токи, при взаимодействии которых с магнитным полем термоядерного реактора возникают знакопеременные электромагнитные силы. При воздействии этих сил на модули создаются условия, провоцирующие самоотворачивание резьбовых соединений, что может привести к нарушению крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора и аварийной ситуации с выходом из строя всего модуля.
Задачей настоящей полезной модели является создание надежно работающего в условиях знакопеременных нагрузок устройства для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора.
Техническим результатом настоящей полезной модели является обеспечение надежного стопорения резьбового соединения болт - коническая гайка, выполненное в условиях труднодоступности места расположения устройства для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора, содержащем гибкую полую опору с фланцами, одним из которых опора соединена с вакуумным корпусом, а другим фланцем связана с модулем бланкета с помощью болта, головкой размещенного внутри гибкой полой опоры, а резьбовой частью соединенного с конической гайкой, сопряженной по наружной конической поверхности с внутренней конической поверхностью втулки, образующей резьбовое соединение с модулем бланкета, согласно полезной модели устройство дополнительно содержит элемент стопорения, снабженный выступом, шарнирно закрепленный на торцевой, дальней от вакуумного корпуса, поверхности конической гайки, при этом на концевой части болта выполнены ответные выступу элемента стопорения аксиальные канавки и концевая часть выступа элемента стопорения соединена с одной из аксиальных канавок с возможностью его радиального перемещения.
Вышеизложенная совокупность существенных признаков позволяет в условиях труднодоступности места расположения и знакопеременных нагрузках обеспечить в устройстве крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора надежное стопорение резьбового соединения болт - коническая гайка путем фиксации болта с помощью элемента стопорения, препятствующего самоотворачиванию резьбового соединения. Шарнирное закрепление элемента стопорения на конической гайке препятствует отворачиванию болта за счет соединения концевой части выступа элемента стопорения с одной из его аксиальных канавок. При этом радиальная относительно оси болта упругость элемента стопорения позволяет ему последовательно соединяться с одной из аксиальных канавок при его радиальном перемещении в процессе заворачивания или отворачивания болта.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора (вид сбоку с разрезом), на фиг. 2 приведено устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора (поперечный разрез).
Устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора содержит гибкую полую опору 1 с двумя фланцами, одним из которых опора 1 установлена в посадочное гнездо вакуумного корпуса 2 с образованием резьбового соединения с ним, а другим закреплена в модуле 3 бланкета с помощью болта 4, конической гайки 5 и втулки 6 с наружной резьбой и внутренней конической поверхностью. Болт 4 головкой размещен внутри гибкой полой опоры 1, а резьбовой частью соединен с конической гайкой 5, сопряженной по наружной конической поверхности с внутренней конической поверхностью втулки 6, образующей резьбовое соединение с модулем 3 бланкета. На торцевой, дальней от вакуумного корпуса, поверхности конической гайки 5 шарнирно закреплен элемент стопорения 7, снабженный выступом 8. На концевой части болта 4 выполнены ответные выступу 8 элемента стопорения 7 аксиальные канавки 9. Концевая часть выступа 8 элемента стопорения 7 соединена с одной из аксиальных канавок 9 болта 4 с возможностью его радиального перемещения.
Монтаж устройства для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора осуществляют следующим образом.
Гибкую полую опору 1 вместе с расположенным внутри болтом 4 устанавливают по резьбе в посадочное гнездо вакуумного корпуса 2 термоядерного реактора. Коническую гайку 5, с шарнирно закрепленным на ее торцевой, дальней от вакуумного корпуса, поверхности элементом стопорения 7, снабженным выступом 8, вместе со втулкой 6 устанавливают по резьбе в посадочное место в модуле 3 бланкета. Модуль 3 в сборе устанавливают на гибкую полую опору 1, обеспечивая при этом соосность крепежных отверстий в гибкой полой опоре 1 и модуле 3. Со стороны, противоположной вакуумному корпусу 2 через отверстие в модуле 3 устанавливают монтажный инструмент и выполняют закручивание болта 4 в коническую гайку 5, а затем производят затяг для фиксации модуля 3 на гибкой полой опоре 1. В затянутом положении болта 4 концевая часть выступа 8 элемента стопорения 7 соединена с одной из аксиальных канавок 9 болта 4, препятствуя самоотворачиванию резьбового соединения болт 4 - коническая гайка 5.
Устройство работает следующим образом.
В процессе эксплуатации реактора модуль 3 бланкета должен быть надежно закреплен на вакуумном корпусе 2 термоядерного реактора. На модуль 3 действуют динамические нагрузки от срывов плазмы, возникающие в процессе работы реактора. Опора 1 воспринимает сжимающую и растягивающую составляющую внешней нагрузки, возникающей в месте ее установки, при этом усилие от модуля 3 должно быть передано на вакуумный корпус 2 реактора. Усилие от модуля 3 передается на опору 1 через болтовое соединение. Болтовое соединение осуществляют следующим образом. Втулка 6, по резьбе сопряжена с модулем 3, по плоскости сопряжена с фланцем опоры 1 и по внутренней конической поверхности сопряжена с конической гайкой 5. Коническая гайка 5 по наружной конической поверхности сопряжена с внутренней конической поверхностью втулки 6 и по резьбе с болтом 4. При этом на торцевой, дальней от вакуумного корпуса, поверхности конической гайки 5 шарнирно закреплен элемент стопорения 7, снабженный выступом 8, концевая часть которого соединена с одной из аксиальных канавок 9 болта 4. Болт 4 по резьбе сопряжен с конической гайкой 5 и по сферической поверхности головки через промежуточный элемент сопряжен с фланцем опоры 1, которым она соединена с вакуумным корпусом 2. От опоры 1 усилие передается на вакуумный корпус 2. Циклический режим работы термоядерного реактора способствует появлению переменных напряжений в резьбовых соединениях, которые могут привести к ослаблению затяга болта 4 в резьбовом соединении с конической гайкой 5. Использование элемента стопорения 7, снабженного выступом 8, шарнирно закрепленного на торцевой, дальней от вакуумного корпуса, поверхности конической гайки 5, и соединенного концевой частью выступа 8 элемента стопорения 7 с одной из аксиальных канавок 9 болта 4 позволяет создать условия для стопорения резьбового соединения болт 4 - коническая гайка 5.