Шлюз транспортный для герметичного перекрытия проемов в защитных оболочках реакторного здания АЭС

Заявляемый в качестве полезной модели шлюз транспортный относится к области ядерной энергетики, в частности к устройствам локализующей системы безопасности реакторного блока АЭС и предназначен для герметичного перекрытия проемов в защитных оболочках при перемещении персонала и грузов в герметичную зону реакторного блока и обратно.
Из уровня техники известен транспортный шлюз локализующей системы безопасности работающей АЭС (далее по тексту «шлюз транспортный», «шлюз»), обеспечивающий транспортировку крупногабаритных грузов в реакторную зону АЭС, который представляет собой 14-метровую цилиндрическую камеру диаметром свыше 9 метров, герметично запираемую с двух сторон полотнами ворот, открывающиеся 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 (http://www.atomenergoprom.ru/press/news/2013/08/item2441.html).
Известен также шлюз транспортный локализующей системы безопасности атомной электростанции, предназначенный для установки в транспортном проеме двух защитных оболочек здания реакторного блока. Транспортный шлюз представляет собой герметично запираемую с двух сторон камеру, сформированную из кольцевых и конусных обечаек, через которую в реакторный зал осуществляется доставка грузов. При перемещении грузовой платформы по рельсовому пути с подъемными мостиками, входящему в состав шлюза, последовательно открываются установленные в корпусе со стороны негерметичной зоны наружной оболочки реакторного здания ворота, которые закрываются и герметизируются после выравнивания давления в полости шлюза, и затем открываются откатные ворота, установленные на корпусе шлюза в герметичной зоне реакторного зала (https://volgodonsk.pro/news/1963--atommash-zavershaet-izgotovlenie-transportnogo-shlvuza-dlja-novovoronezhskoi-ayes-2.html).
Известны шлюзы транспортные с гидравлической системой управления, включающие размещенные на торцах цилиндрического корпуса ворота, снабженные гидроцилиндрами блокировки противоположных ворот, механизмами открытия клапана выравнивания давления, разгерметизации двери и открытия двери. Каждый механизм включает гидроцилиндр, шток которого механически связан со шлюзом и со штоком концевого клапана, сообщенного с напорным трубопроводом, и гидравлически связан 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. (Описание к патенту на изобретение RU №2485613, опубликовано 20.06.2013 г)
В известном шлюзе транспортном гидравлическая система управления включает источник давления в виде основной гидростанции при автоматическом режиме управления и гидростанции с ручным управлением при работе в ручном режиме при отсутствии энергоносителей. Силовыми элементами средств открывания дверей и механизмов средств герметизации дверей являются гидроцилиндры. Жестко запрограммированная последовательность включения средств управления с помощью клапанов концевых, связанных с исполнительными механизмами средств управления шлюзом позволяет выполнять операции по управлению шлюзом в строгом, заранее заданном алгоритме, как в автоматическом, так и в ручном режиме (описание к патенту на полезную модель RU №168166, опубл. 23.01.2017).
В известных конструкциях шлюзов ворота с обеих сторон корпуса шлюза выполнены откатными и наружные ворота со стороны негерметичной зоны, так же как и внутренние - со стороны герметичной зоны, размещаются с наружной стороны относительно корпуса шлюза.
Недостатком известных шлюзов транспортных является несоответствие их конструкции требованию обеспечения безопасности при аварийных ситуациях, сопровождающихся повышением давления в герметичной зоне, что обусловлено расположением ворот со стороны негерметичной зоны, подвергающихся разгерметизации при повышении давления в герметичной зоне во время разгерметизации ворот со стороны герметичной зоны.
Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому в качестве изобретения шлюзу транспортному для герметичного перекрытия проемов в защитной оболочке реакторного здания АЭС является транспортный шлюз, содержащий жестко закрепленный в закладной детали проема внутренней оболочки и консольно установленный в закладной детали проема наружной оболочки реакторного здания корпус, на фланцах которого выполнены проемы, снабженные герметизирующими полотнами ворот с механизмами прижима и механизмами перемещения в виде откатных устройств, перемещающихся по направляющим, с возможностью взаимодействия с полотном (описание к патенту №2192677, опубл. 10.11.2002 г. (прототип)).
Полотна и откатные устройства снабжены элементами перемещения и фиксации полотен. Каждый элемент перемещения полотен выполнен в виде двух пар колес, закрепленных попарно на полотне ворот, и колес, закрепленных на откатном устройстве. Колеса расположены напротив направляющих с возможностью их взаимодействия. При этом по одному колесу из колесных пар, закрепленных на полотне ворот, установлены на горизонтальной направляющей, закрепленной на фланце корпуса. Другие колеса из упомянутых колесных пар расположены на уровне направляющей с наклонной плоскостью, закрепленной на откатном устройстве. Каждая пара колес на откатном устройстве установлена напротив Г-образных кронштейнов, расположенных на полотне ворот, и соединена с приводом поворота колес и приводом перемещения полотна.
Недостатком известного шлюза является несоответствие его конструкции требованию обеспечения безопасности из-за расположения ворот со стороны негерметичной зоны с наружной стороны корпуса. Из-за превышения давления в герметичной зоне при аварийной ситуации с повышением давления в герметичной зоне, при разгерметизированных внутренних воротах, возможна разгерметизация наружных ворот, срабатывающих «на отрыв», что недопустимо по требованиям безопасной эксплуатации атомной электростанции.
Технической задачей, решаемой при создании заявляемого транспортного шлюза, является повышение безопасной эксплуатации самого шлюза и защитной системы реакторного здания.
Техническим результатом усовершенствования транспортного шлюза является исключение возможности его разгерметизации при аварийных ситуациях, сопровождающихся повышением давления в герметичной зоне.
Поставленная техническая задача решается тем, что в шлюзе транспортном, включающем жестко закрепленный в закладной детали проема внутренней защитной оболочки и консольно установленный в закладной детали проема наружной защитной оболочки реакторного здания корпус, на торцах которого размещены ворота, снабженные приводами герметизации и перемещения, согласно полезной модели ворота со стороны наружной защитной оболочки установлены внутри корпуса шлюза и выполнены подъемно-поворотными в вертикальной плоскости, при этом корпус шлюза выполнен составным из хотя бы двух обечаек с увеличением диаметра последних в сторону подъемно-поворотных ворот со стороны наружной защитной оболочки, кроме того, механизмы герметизации и перемещения ворот включают электрифицированные гидравлические приводы с самостоятельными гидростанциями для каждых ворот, продублированные механизмами с ручным управлением.
Отличительными признаками заявляемого шлюза транспортного является размещение ворот со стороны наружной защитной оболочки в корпусе шлюза и выполнение их поворотно-подъемными в вертикальной плоскости и выполнение корпуса составным из хотя бы двух обечаек с увеличением диаметра последних в сторону подъемно-поворотных ворот со стороны наружной защитной оболочки;
Размещение ворот со стороны наружной защитной оболочки в корпусе и выполнение их поворотно-подъемными в вертикальной плоскости решает задачу срабатывания наружных ворот «на прижим», что исключает разгерметизацию шлюза в случаях аварийных ситуаций с повышением давления в герметичной зоне при разгерметизированных воротах со стороны герметичной зоны и повышает безопасность эксплуатации шлюза. Выполнение ворот подъемно-поворотными в вертикальной плоскости определяет необходимость выполнения корпуса шлюза составным из хотя бы двух обечаек с увеличением диаметра последних в зоне наружных ворот.
Пример выполнения шлюза транспортного для герметичного перекрытия проемов в защитной оболочке реакторного здания АЭС поясняется эскизами.
На фиг. 1 представлен в разрезе общий вид шлюза транспортного, установленного в системе защиты реакторного здания.
На фиг 2 показан вид сверху шлюза транспортного (разрез по А-А на фиг. 1)
На фиг 3 показан вид Б на фиг. 1.
Шлюз транспортный для герметичного перекрытия проемов в защитной оболочке реакторного здания АЭС, представленной внутренней оболочкой 1 и наружной оболочкой 2, включает корпус 3, выполненный из двух обечаек 3а и 36, при этом диаметр обечайки За превышает диаметр обечайки 36, диаметр которой определен габаритами провозимых грузов. Обечайка 36 жестко закреплена в закладной детали 4 внутренней оболочки 1 реакторного здания, а обечайка 3а установлена консольно в проеме оболочки 2 и снабжена разделительным устройством 3в, предназначенным для герметизации межоболочечного пространства от негерметичной зоны. На фланце 5 обечайки 36 корпуса снаружи установлены внутренние ворота 6, герметизирующие шлюз со стороны герметичной зоны реакторного здания, а наружные ворота 7 со стороны негерметичной зоны реакторного здания установлены внутри обечайки 3а и герметизируют корпус шлюза с внутренней стороны фланца 8 также со стороны герметичной зоны реакторного здания. Ворота 6 выполнены, например, откатными, снабжены механизмом перемещения с электрифицированным гидроприводом с гидростанцией, размещенным на раме ворот, и запирающим механизмом (на чертежах не показаны) и установлены на опорном элементе 9 (на фиг. 2 и фиг. 3). Ворота 7, выполненные в форме эллипсоидного днища, снабжены несущей рамой 10 с жестко закрепленными на ней парами рычагов 11 и 12 (на фиг. 1 и фиг. 2), соединяющими несущую раму с гидроцилиндрами 13 и 14 электрифицированных гидроприводов, предназначенных для перемещения ворот 7 в горизонтальном и вертикальном направлениях, которое совершается посредством перемещаемых гидроцилиндрами 13 и 14 направляющих 15 и 16, снабженных противовесами 17 и 18, уравновешивающими вес ворот 7. Поворот ворот 7 в вертикальное положение осуществляется с помощью двух электрифицированных гидроприводов 19 и 20. Ворота 7 снабжены также запирающими механизмами, приводимыми в движение отдельным гидроцилиндром (на чертежах не показаны).
Электрифицированные гидроприводы ворот 6 и 7 продублированы гидроприводами с ручным управлением (на чертежах не показаны) и соединены с гидростанциями. Приводы перемещения ворот снабжены также электрической и механической системой блокировок (на чертежах не показаны), предотвращающих одновременное открытие обоих ворот. В корпусе шлюза предусмотрены клапаны выравнивания давления, снабженные электрифицированными гидроприводами и гидроприводами с ручным управлением (на чертежах не показаны).
Для перемещения грузов через шлюз посредством транспортной тележки (на чертеже не показана) в корпусе шлюза предусмотрен установленный на несущей балке 21 рельсовый путь 22 с установленными в корпусе откидными мостиками 23 и 24, снабженными механизмами перемещения с гидроцилиндрами 25 и 26.
Шлюз транспортный работает следующим образом.
В нерабочем состоянии проемы шлюза закрыты и загерметизированы воротами 6 и 7, прижатыми запирающими механизмами к фланцам 5 и 8. При необходимости провоза груза через шлюз, например, из негерметичной зоны в герметичную зону АЭС, производят выравнивание давления в шлюзе с давлением в негерметичной зоне реакторного здания клапаном с электрогидроприводом (на чертежах не показаны). Одновременно осуществляется блокирование ворот 6. Затем происходит открывание наружных ворот 7 подъемно-поворотным механизмом, производящим последовательно открывание запирающего механизма и разгерметизацию ворот. При этом гидроцилиндрами 13 и 14 и направляющими 15 и 16 (на фиг. 1 и фиг. 2) осуществляется перемещение ворот 7 по направлению к внутренней части корпуса, имеющего увеличенный диаметр обечайки 3а по сравнению с обечайкой 36. Одновременно с перемещением ворот 7 в горизонтальной плоскости противовесы 17 и 18 перемещаются во встречном направлении, уравновешивая ворота 7. Далее гидроцилиндрами 19 и 20 осуществляется поворот ворот 7 на 90 градусов, после чего вновь включаются гидроцилиндры 13 и 14, поднимая ворота 7 в крайнее верхнее положение посредством направляющих 15 и 16. Ворота 7 фиксируются в верхнем положении отдельным гидроприводом (на чертеже не показан). Производится опускание мостика 23 двумя гидроприводами 25 для соединения рельсового пути 22 с наружным рельсовым путем (на чертежах не показан) и транспортная тележка (на чертежах не показана) с грузом вводится в полость корпуса 3 шлюза. Ворота 7 возвращаются поворотно-подъемным механизмом в проем, прижимаются к фланцу 8 запирающим механизмом (на чертежах не показан), который блокируется перед открыванием внутренних ворот 6. После выравнивания давления в шлюзе с давлением в герметичной зоне реакторного здания клапаном с электрогидроприводом (на чертежах не показаны) осуществляется открывание внутренних ворот 6.
Ворота 6, после разблокирования запирающего механизма, отводятся от фланца 5 и открываются электрифицированным гидроприводом (на чертежах не показан), перемещающим их по основанию 9. Производится установка мостика 24 гидроприводом 26 в горизонтальное положение и транспортная тележка с грузом выводится в герметичную зону реакторного здания. После подъема мостика 24 ворота 6 шлюза закрываются.
Управление процессами закрывания, герметизации, блокирования и открывания ворот осуществляется с пультов (на чертежах не показаны) системы управления. Все электрифицированные гидроприводы продублированы гидроприводами с ручным управлением, что повышает безопасность эксплуатации шлюза.
Таким образом, благодаря выполнению предлагаемого транспортного шлюза с подъемно - поворотными воротами обеспечивается безопасный провоз груза из негерметичной зоны в герметичную и обратно и повышается безопасность эксплуатации шлюза предотвращением возможности его разгерметизации в условиях аварийных ситуаций, сопровождающихся повышением давления в герметичной зоне.