Соединение трубопроводов для транспортировки теплоносителя под давлением в ядерных установках

 

Соединение трубопроводов для транспортировки теплоносителя под давлением в ядерных установках относится к области атомного теплотехнического, химического машиностроения, космической технике и может быть использовано в трубопроводах для транспортировки жидкой и газовой сред под давлением. Соединение трубопроводов содержит сильфон с фланцами и трубу, соединенную с фланцами и выполненную из металлического плетения. Труба размещена внутри сильфона и снабжена опорными кольцами, а в полости между сильфоном и трубой по винтовой линии по всей длине трубы расположен дистанционирующий элемент, соприкасающийся с сильфоном и трубой. Дистанционирующий элемент выполнен перфорированным. В данном соединении трубопроводов обеспечивается интенсивное омывание конструктивных элементов соединения на всем протяжении движущимся потоком в процессе эксплуатации, при этом при изгибах в соединении проходное сечение сохраняется постоянным, благодаря чему улучшаются условия теплообмена, что повышает надежность соединения трубопроводов для транспортировки теплоносителя под давлением. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к областям: атомного теплотехнического, химического машиностроения, космической техники и может быть использовано в трубопроводах для транспортировки жидкой и газовой среды под давлением.

В затесненных местах ядерных установок для обеспечения удобства эксплуатации необходимо иметь возможность без отсоединения тракта теплоносителя менять взаиморасположение некоторых узлов, в которых имеется постоянное энерговыделение, при этом важно не допустить перегрева соединительного трубопровода, у которого могут появиться трещины, разрывы и другие нарушения его целостности.

Известен сильфонный компенсатор, содержащий сильфон с фланцами и трубу, размещенную внутри сильфона, соединенную с фланцами и выполненную из эластичного материала. Внутренняя труба образует с сильфоном замкнутую полость и снабжена ребрами в виде полых колец, прикрепленных к ее внешней поверхности, причем полости колец заполнены газом. Кроме того, фланцы снабжены разгружающей тягой и кольцами, в которых выполнены каналы для подачи жидкости в полость, образованную внутренней поверхностью сильфона и наружной поверхностью эластичной трубы (SU 1809231 A1, 15.04.93).

Недостатки указанной конструкции заключаются в следующем: - имеется застойная зона рабочей среды, "образованная внутренней поверхностью сильфона и наружной поверхностью эластичной трубы", препятствующая теплоотводу от сильфона, это может привести к перегреву и разрушению соединения трубопроводов, что недопустимо в условиях термоядерного реактора, - внутренняя труба выполнена из эластичного материала, который в условиях нейтронного облучения быстро теряет свои прочностные и упругие свойства, что может привести к его растрескиванию, разрыву; - наличие разгружающей тяги не позволяет соединять трубопроводы, осевые линии которых лежат в разных плоскостях.

Наиболее близким по совокупности признаков к изобретению является соединение трубопроводов для транспортировки теплоносителя в ядерных установках, содержащее сильфон с фланцами и трубу, размещенную внутри сильфона и связанную с фланцами DE 2631566 A1, 19.01.78).

Кроме того, в известном устройстве сильфон размещен в металлическом патрубке и образует с его наружной поверхностью вакуумируемую полость, а полость между трубой и сильфоном заполнена газом.

Недостатки указанной конструкции заключаются в том, что в соединительном устройстве имеются застойные зоны рабочей среды, препятствующие теплоотводу от сильфона, это может привести к перегреву и разрушению соединения трубопроводов, что недопустимо в условиях термоядерного реактора.

Задача на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в повышении надежности соединения трубопроводов для транспортировки теплоносителя под давлением.

Указанная задача достигается за счет того, что в соединении трубопроводов для транспортировки теплоносителя под давлением в ядерных установках, содержащей сильфон с фланцами и трубу, размещенную внутри сильфона и соединенную с фланцами, труба выполнена из металлического плетения и снабжена опорными кольцами, при этом в полости между сильфоном и трубой по винтовой линии по всей длине трубы расположен дистанционирующий элемент, соприкасающийся с сильфоном и трубой.

Кроме того, дистанционирующий элемент выполнен перфорированным.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлено продольное осевое сечение соединения трубопроводов для транспортировки теплоносителя под давлением в ядерных установках.

Предлагаемое устройство представляет собой сильфон 1 с присоединительными фланцами 2 и внутреннюю трубу 3, жестко соединенную, например, сваркой с фланцами 2. Внутренняя труба 3 изготовлена из металлического плетения, которое выполнено с просветами, в результате чего внутренняя труба 3 является "прозрачной" для теплоносителя. Внутренняя труба 3 снабжена опорными кольцами 4. В полости между сильфоном 1 и внутренней трубой 3 по винтовой линии по всей длине трубопровода расположен дистанционирующий элемент 5, соприкасающийся с трубой 3 и сильфоном 1. Дистанционирующий элемент 5 может быть выполнен в виде перфорированной спирали, например, прямоугольного сечения. Все элементы конструкции соединения трубопроводов выполнены из нержавеющей стали.

Устройство работает следующим образом.

Предлагаемая конструкция соединяет систему охлаждения, например, модуля термоядерного реактора, с магистральным трубопроводом системы охлаждения реактора, при этом он может быть размещен и соединен в любом месте между конструкциями реактора.

В системе трубопровода создают рабочее давление охлаждающей жидкости ~ 10 МПа. Жидкость поступает во внутреннюю трубу 3, проходит через металлическое плетение, заполняет всю полость сильфона 1, омывает его стенки и перемещается вместе с потоком во внутренней трубе 3 вдоль трубопровода. Перфорированный дистанционирующий элемент 5, обеспечивая постоянство зазора между сильфоном 1 и внутренней трубой 3, предотвращает резкие изгибы отдельных участков сильфона 1 на заранее оговоренном уровне, не допускает соприкосновения сильфона 1 с трубой 3 в местах изгибов, что обеспечивает теплоотвод транспортируемым теплоносителем со всех конструктивных элементов трубопровода и исключает его перегрев. Рабочее давление жидкостной среды создает распорное усилие на сильфон в осевом и радиальном направлениях. В радиальном направлении это давление компенсируется внутренними напряжениями растяжения, возникающими в сильфоне 1. В осевом направлении давление компенсируется растягивающими напряжениями, возникающими в плетении внутренней трубы 3, что приводит к схватыванию им опорных колец 4, что предотвращает существенное увеличение длины гибкой линии устройства, поскольку концы внутренней трубы 3 жестко закреплены на присоединительных фланцах 2 сильфона 1. При проведении монтажных и ремонтных работ предлагаемое соединение позволяет менять местоположение модуля без его отсоединения от магистрального трубопровода.

Таким образом, за счет того, что в предлагаемом устройстве обеспечивается интенсивное омывание движущимся потоком в процессе эксплуатации, а также благодаря тому, что при изгибах в соединении проходное сечение остается постоянным, улучшаются условия теплоотвода.

Формула изобретения

1. Соединение трубопроводов для транспортировки теплоносителя под давлением в ядерных установках, содержащее сильфон с фланцами и трубу, размещенную внутри сильфона и соединенную с фланцами, отличающееся тем, что труба выполнена из металлического плетения и снабжена опорными кольцами, при этом в полости между сильфоном и трубой по винтовой линии по всей длине трубы расположен дистанционирующий элемент, соприкасающийся с сильфоном и трубой.

2. Соединение трубопроводов по п.1, отличающееся тем, что дистанционирующий элемент выполнен перфорированным.

РИСУНКИ

Рисунок 1