Соединение трубопроводов блока коллекторов и модуля бланкета термоядерного реактора

 

Изобретение относится к ядерной технике, в частности может применяться для соединения трубопроводов в термоядерных реакторах. Сущность изобретения: соединение трубопроводов блока коллекторов и модуля бланкета термоядерного реактора содержит трубку, один конец которой сообщен с каналом, выполненным в блоке и соединенным с его трубопроводом, а другой конец трубки снабжен заглушкой и размещен в канале модуля. Соединение трубопроводов также содержит установленные один в другом с возможностью разъема стаканы с центральными отверстиями, при этом охватывающий стакан установлен на блоке, подпружинен в радиальном направлении и его центральное отверстие сообщено с каналом блока. Охватываемый стакан закреплен в полости, выполненной в модуле соосно его каналу и образующей с внутренней полостью охватываемого стакана перепускную камеру, где с возможностью осевого перемещения и коаксиально стаканам установлена трубка. При этом трубка выполнена с прорезями на боковой поверхности и снабжена наконечником, обращенным в сторону охватывающего стакана, вокруг центрального отверстия которого выполнен кольцевой выступ сферической формы, проходящий через центральное отверстие охватываемого стакана и образующий с наконечником клиновое пластичное соединение. Перепускная камера сообщена с трубопроводом модуля каналом, выполненным на боковой стенке полости модуля. Преимущества изобретения заключаются в том, что оно позволяет создать расстыковку трубопроводов блока коллекторов и модулей бланкета, осуществить соединение трубопроводов дистанционно, а также позволяет организовать поток теплоносителя в любом заданном направлении, что повышает надежность реактора. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к соединениям трубопроводов блока коллекторов теплоносителя с трубопроводами модуля бланкета термоядерного реактора.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является соединение трубопроводов блока коллекторов и модуля бланкета термоядерного реактора, содержащее трубку, один конец которой сообщен с каналом, выполненным в блоке и соединенным с его трубопроводом, а другой конец трубки снабжен заглушкой и размещен в канале модуля (см. “ITER Blanket meeting 11-15 November 1996”, EFET, European Fusion Engineering and Technology EWIV, Garching, 11 to 15 November 1996, p.1-3. На выходе из канала на блоке герметично закреплен патрубок, который сваркой связан с трубкой. При этом между блоком и модулем на трубке имеется патрубок, соединяющий трубку с трубопроводом модуля.

Для осуществления соединения через канал в модуле в трубку вводят многофункциональный механизм. С помощью механизма осуществляют сварку патрубка блока с трубкой, контроль герметичности сварного шва, после чего механизм соединения удаляют из трубки, а конец трубки, расположенной в канале модуля, перекрывают заглушкой. В случае замены модуля необходимо отделить часть трубки с пробкой от самой трубки, затем через канал в модуле ввести в трубку механизм резки металла и осуществить отсоединение патрубка блока от трубки.

Недостатки данной конструкции заключаются в следующем.

1. Известная конструкция соединения является неразъемной.

2. Необходимость использования сложного дистанционно-управляемого оборудования для проведения операций резки, сварки и контроля, что удорожает технологию соединения.

Задачей изобретения является создание разъемного соединения, обеспечивающего дистанционное соединение трубопроводов, расположенных в труднодоступных местах.

Техническим результатом изобретения является возможность замены модулей, так как соединение, во-первых, является разъемным, во-вторых, позволяет осуществлять одностороннее обслуживание соединения, обеспечивая при этом двухбарьерную герметизацию соединительного устройства от окружающей среды за счет того, что соединение снабжено самоцентрирующими элементами.

Кроме того, наличие герметичной перепускной камеры позволяет организовать поток теплоносителя в любом заданном направлении, что упрощает изготовление модуля бланкета.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном соединении трубопроводов блока коллекторов и модуля бланкета термоядерного реактора, содержащем трубку, один конец которой сообщен с каналом, выполненным в блоке и соединенным с его трубопроводом, а другой конец трубки снабжен заглушкой и размещен в канале модуля, оно содержит установленные один в другом с возможностью разъема стаканы с центральными отверстиями, при этом охватывающий стакан установлен на блоке, подпружинен в радиальном направлении, и его центральное отверстие сообщено с каналом блока, а охватываемый стакан закреплен в полости, выполненной в модуле соосно его каналу и образующей с внутренней полостью охватываемого стакана перепускную камеру, где с возможностью осевого перемещения и коаксиально стаканам установлена трубка, которая выполнена с прорезями на боковой поверхности и снабжена наконечником, обращенным в сторону охватывающего стакана, вокруг центрального отверстия которого выполнен кольцевой выступ сферической формы, проходящий через центральное отверстие охватываемого стакана, и образующий с наконечником трубки клиновое пластичное соединение, при этом перепускная камера сообщена с трубопроводом модуля каналом, выполненным на боковой стенке полости модуля.

Кроме того, заглушка соединена с нажимным винтом, размещенным в канале модуля.

Кроме того, в охватываемом стакане и камере имеются опорные кольца с отверстиями для свободного прохождения трубки и сильфоны, охватывающие ее концы, один сильфон соединен с опорным кольцом и заглушкой, а второй сильфон в охватываемом стакане - с опорным кольцом и наконечником.

Кроме того, торцевая поверхность охватываемого стакана образует с контактирующей торцевой поверхностью охватывающего стакана соединение типа “Конфлат”.

Кроме того, наконечник трубки выполнен из упругодеформируемого материала в виде кольцевого зуба.

Кроме того, торец нажимного винта снабжен цангой, а в хвостовике заглушки имеется отверстие под цангу винта.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано продольное сечение разъемного соединения в рабочем состоянии; на фиг.2 - продольное сечение разъемного соединения в разомкнутом положении.

Соединение трубопроводов блока коллекторов и модуля бланкета термоядерного реактора представляет собой следующую конструкцию.

В блоке 1 коллекторов с трубопроводом 2 имеется посадочное место 3, которое соединено каналом 4 с трубопроводом 2 теплоносителя. В посадочном месте 3 размещен охватывающий стакан 5, подпружиненный в радиальном направлении плоским сильфоном 6. Охватывающий стакан 5 выполнен с центральным отверстием 7, вокруг которого имеется кольцевой выступ 8 сферической формы. Охватываемый стакан 9, выполнен с центральным отверстием 10, установлен в охватывающем стакане 5 с возможностью разъема. При этом выступ 8 охватывающего стакана 5 проходит через центральное отверстие 10 во внутреннюю полость охватываемого стакана 9. Охватываемый стакан 9 закреплен в полости 12, выполненной в модуле 11 соосно его каналу 13, который проходит через весь модуль 11. Полость 12 с охватываемым стаканом 9 образует перепускную камеру 14.

В канале 13 модуля 11 размещен нажимной винт 15, связанный с трубкой 16, которая установлена в перепускной камере 14 коаксиально стаканам 5 и 9 с возможностью осевого перемещения. На боковой поверхности трубки 16 имеются прорези 17. Конец трубки 16, обращенный к охватывающему стакану 5, снабжен наконечником 18 в виде кольцевого зуба, выполненным из упругодеформируемого материала, например из высокопрочного титанового сплава. Наконечник 18 образует клиновое пластическое соединение с наружной сферической поверхностью кольцевого выступа 8 охватывающего стакана 5. Второй конец трубки 16 перекрыт заглушкой 19, выполненной с хвостовиком 20, который расположен в канале 13 модуля 11. При этом нажимной винт 15 снабжен цангой 21, а в хвостовике 20 заглушки 19 выполнено отверстие под цангу 21 винта, соединяющую нажимной винт 15 с заглушкой 19 и трубкой 16.

В охватываемом стакане 9 и камере 14 имеются опорные кольца 22, 23 с отверстиями 24 для свободного прохождения трубки 16 и сильфоны 25, 26, охватывающие концы трубки 16. Один сильфон 25 соединен с опорным кольцом 22 и боковой поверхностью наконечника 18 на трубке 16. Второй сильфон 26 соединен с опорным кольцом 23 камеры 14 и боковой поверхностью заглушки 19. Между опорными кольцами 22, 23 на боковой стенке перепускной камеры 14 имеется канал 27, соединяющий перепускную камеру 14 с трубопроводом 28 модуля 11. При этом на торцевой поверхности охватываемого стакана 9 имеется кольцевой выступ 29, снабженный уплотняющим кольцом 30, а на контактирующей торцевой поверхности охватывающего стакана 5 имеется выемка 31 ответной формы, образующие соединение типа “Конфлат”.

Таким образом, образованная в модуле 11 перепускная камера 14, соединенная с трубопроводом 2 блока 1 и с трубопроводом 27 модуля, герметична и полностью изолирована от окружающей среды.

Соединение трубопроводов блока коллекторов и модуля бланкета термоядерного реактора осуществляют следующим образом.

Модуль 11 бланкета подводят к блоку 1 и устанавливают охватываемый стакан 9 в охватывающий стакан 5. Подпружиненный плоским сильфоном 6, охватывающий и охватываемый стаканы 5, 9 центрируются, при этом кольцевой выступ 8 охватывающего стакана 5 проходит через центральное отверстие 10 в охватываемом стакане 9. После закрепления модуля 11 на блоке 1, вращая нажимной винт 15, трубку 16 перемещают в сторону блока 1. В результате сильфон 26, закрепленный на заглушке 19 трубки 16, удлиняется, а сильфон 25 охватываемого стакана 9 сжимается, при этом наконечник 18 образует клиновое пластическое соединение с выступом 8 охватывающего стакана 5.

После посадки охватываемого стакана 9 в охватывающем стакане 5 уплотняющее кольцо 30 деформируется, заполняет выемку на охватываемом стакане 5 и, образуя соединение типа “Конфлат”, герметизирует контактирующие торцевые поверхности обоих стаканов.

Во время работы реактора теплоноситель из трубопровода 2 по каналу 4 поступает в трубку 16. Через прорези 17 теплоноситель заполняет перепускную камеру 14. Из перепускной камеры 14 по каналу 27 теплоноситель поступает в трубопровод 28 и охлаждает модуль 11.

В случае замены модуля бланкета модуль 11 поднимают, при этом наконечник 18 трубки 16 выходит из клинового пластичного соединения с выступом 8 охватывающего стакана 5 и модуль 11 вместе с охватываемым стаканом 9 удаляют.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет осуществлять расстыковку трубопроводов блока коллекторов и модулей бланкета, что очень важно при замене модулей, кроме того, позволяет осуществлять соединение трубопроводов дистанционно, обеспечивая при этом двухбарьерную герметизацию соединительного устройства от окружающей среды, а также позволяет организовать поток теплоносителя в любом заданном направлении, что повышает надежность реактора.

Формула изобретения

1. Соединение трубопроводов блока коллекторов и модуля бланкета термоядерного реактора, содержащее трубку, один конец которой сообщен с каналом, выполненным в блоке и соединенным с его трубопроводом, а другой конец трубки снабжен заглушкой и размещен в канале модуля, отличающееся тем, что оно содержит установленные один в другом с возможностью разъема стаканы с центральными отверстиями, при этом охватывающий стакан установлен на блоке, подпружинен в радиальном направлении, и его центральное отверстие сообщено с каналом блока, а охватываемый стакан закреплен в полости, выполненной в модуле соосно его каналу и образующей с внутренней полостью охватываемого стакана перепускную камеру, где с возможностью осевого перемещения и коаксиально стаканам установлена трубка, которая выполнена с прорезями на боковой поверхности и снабжена наконечником, обращенным в сторону охватывающего стакана, вокруг центрального отверстия которого выполнен кольцевой выступ сферической формы, проходящий через центральное отверстие охватываемого стакана и образующий с наконечником клиновое пластичное соединение, при этом перепускная камера сообщена с трубопроводом модуля каналом, выполненным на боковой стенке полости модуля.

2. Соединение трубопроводов по п.1, отличающееся тем, что заглушка соединена с нажимным винтом, размещенным в канале модуля.

3. Соединение трубопроводов по п.1 или 2, отличающееся тем, что в охватываемом стакане и камере имеются опорные кольца с отверстиями для свободного прохождения трубки и сильфоны, охватывающие ее концы, один сильфон соединен с опорным кольцом камеры и с заглушкой, а второй сильфон в охватываемом стакане с опорным кольцом и наконечником.

4. Соединение трубопроводов по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что торцевая поверхность охватываемого стакана образует с контактирующей поверхностью охватывающего стакана соединение типа “Конфлат”.

5. Соединение трубопроводов по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что наконечник трубки выполнен из упругодеформируемого материала в виде кольцевого зуба.

6. Соединение трубопроводов по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что торец нажимного винта снабжен цангой, а в хвостовике заглушки имеется отверстие под цангу винта.

7. Соединение трубопроводов по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что охватывающий стакан подпружинен плоским сильфоном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2