Сегментированный узел пики - RU2232346C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к области очистки парогенераторов и, в частности, к новому и полезному устройству и способу удаления накипи из зоны, ограниченной между пучком труб, камеры парогенератора и получения доступа в нее или другие аналогичные ограниченные области.

В атомных электростанциях парогенераторы, например рециркуляционные парогенераторы и прямоточные паровые котлы, нашли применение для обеспечения теплообмена при получении пара, генерируемого для приведения в действие турбин. Первичная жидкость, которая нагревается в активной зоне атомного реактора, проходит через пучок труб в парогенераторе. Вторичная жидкость, как правило, вода, которую подают в область, окружающую трубы, получает тепло от труб и преобразуется в пар, предназначенный для приведения в действие турбин. После охлаждения и конденсации пара вторичную жидкость вновь направляют назад в зону, ограниченную вокруг труб, для обеспечения непрерывного цикла парообразования. Вследствие постоянной высокой температуры и суровых рабочих условий на нижних участках труб и их опорных частях накапливается накипь. Накипь состоит главным образом из оксида железа, например магнетита, уменьшает эффективность теплопередачи труб и может вызвать коррозию. Таким образом, трубы необходимо периодически очищать от накипи. Для решения такой задачи нашли применение различные типы устройств и способы.

Для очистки, осмотра и контроля камер парогенераторов часто предпочтительно вводить в них пики, поддающиеся удалению, которые могут нести водовод, видеокамеры и другие устройства. Однако для достижения дальних стенок камеры парогенератора или во внутренних камерах между теплообменными трубами требуются длинные гибкие пики. Для точного направления рабочих концов пик и других устройств в парогенераторе для очистки, осмотра и/или технического обслуживания зоны, ограниченной между пучками труб, требуется опорная часть. Область, смежная внешней части парогенераторов на атомных электростанциях, как правило, ограничена по другим соображениям. Очень длинные, негибкие пики и опорные части нашли ограниченное применение, поскольку их хранение между периодами эксплуатации весьма затруднительно или вообще не представляется возможным.

Соответствующая информация, относящаяся к пикам для удаления накипи, может быть найдена в патентах США №№4980120, 5411043, 5509609, 5570969, 5555851, 5570660 и 5572957, а также в патенте США №5782209, наиболее близком аналоге настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретение является получение пики для введения в парогенератор (атомной электростанции), которая может поддерживаться внутри парогенератора, но которая может удобно храниться в ограниченной области вне парогенератора.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение опорной части для пики или другой удлиненной конструкции, которая является гибкой вне парогенератора, но жесткой внутри парогенератора.

В соответствии с этими задачами предложен узел пики, предназначенный для введения в камеру парогенератора, причем пика имеет рабочее положение и положение хранения и приспособлена занимать при хранении, будучи в положении хранения, меньшее пространство, чем в рабочем положении, содержащий удлиненную пику, имеющую конец, выполненный с возможностью установки в камере парогенератора, и внешний конец, расположенный вне камеры парогенератора, и опору пики, предназначенную для жесткого поддержания и направления пики в камере парогенератора в рабочем положении, дающую в то же самое время пике возможность перемещаться в ней с возможностью скольжения, причем указанная опора пики имеет часть, соединенную с направляющей головной частью, указанная опора пики выполнена с возможностью отделения от пики и складываться будучи в положении хранения, указанная опора пики имеет заданное число направляющих сегментов пики, соединенных шарнирами, при этом указанная опора пики содержит левую и правую опорные направляющие, причем каждая опорная направляющая образована из множества шарнирно соединенных направляющих сегментов.

В предпочтительном варианте узел пики дополнительно содержит привод для перемещения пики и опоры пики между рабочим положением и положением хранения.

В этом узле пики направляющие сегменты одной стороны соединены с возможностью поворота в направлении, противоположном возможному повороту направляющих сегментов другой стороны.

Причем левая и правая опорные направляющие перекрываются, когда они находятся в рабочем положении.

В предпочтительном варианте шарнирные соединения левой опорной направляющей аксиально смещены от шарнирных соединений правой опорной направляющей.

Узел пики может дополнительно содержать крепежное средство для жесткой фиксации по меньшей мере двух сегментов, находящихся в совмещенном положении в шарнире, причем крепежное средство содержит установочный винт, предназначенный для крепления модуля установочного винта в одном направляющем сегменте через совмещенное отверстие в другом направляющем сегменте.

При этом пика может содержать средство для очистки внутренней области камеры парогенератора.

Пика предпочтительно содержит видеоаппаратуру, предназначенную для получения изображения внутренней области камеры.

Пика предпочтительно также содержит инструмент, предназначенный для извлечения объекта из внутренней области камеры парогенератора.

Пика может быть выполнена с каналом, предусмотренным в опоре пики для удержания проводки.

При этом опора пики содержит кожух, крышку и направляющую, расположенные так, чтобы образовывать указанный канал.

Указанный выше привод узла пики может содержать фрикционный механизм.

Узел пики может дополнительно содержать множество шаровых плунжеров, предназначенных для указанных опорных направляющих, для поддержания указанных опорных направляющих вместе в парогенераторе.

Узел пики также может дополнительно содержать множество магнитов, предназначенных для указанных опорных направляющих, для поддержания указанных опорных направляющих вместе в парогенераторе.

Пику и указанные сегменты подают в парогенератор через отверстие в стенке парогенератора с помощью линейного электродвигателя. Сегменты каждой стороны опорной части могут быть до введения в камеру парогенератора свернуты в спираль. Один концевой сегмент на каждой стороне закрепляют вблизи конца пики так, что он становится смежным шарнирно соединенной головной части. Шарнирно соединенная головная часть проходит за опорную часть и может быть перемещена относительно остальной поддерживаемой пики для направления рабочего конца пики для осмотра, очистки, технического обслуживания или контроля конкретного участка рабочей поверхности.

В альтернативном варианте осуществления опорной части ряд жестких сегментов, имеющих опорный канал для пики, соединен шарнирами, которые обеспечивают возможность хранения опорной части вне камеры парогенератора в свернутом состоянии. Эти шарниры могут быть заблокированы, когда опорная часть находится в рабочем положении, непосредственно перед введением через стенку камеры парогенератора. Аналогичным образом для введения пики и опорной части через стенку камеры парогенератора может быть использован один или два линейных электродвигателя. Шарнирно соединенная головная часть проходит от одного конца жесткой опорной части внутри парогенератора.

Для лучшего понимания настоящего изобретения, его эксплуатационных преимуществ и характерных достоинств ниже приведено описание примера предпочтительного варианта осуществления, сделанное со ссылкой на сопроводительные чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - изометрическое изображение камеры, имеющей пику и опорную часть, соответствующие настоящему изобретению.

Фиг.2 - вид сверху опорной части, соответствующей настоящему изобретению.

Фиг.3 - поперечное сечение опорной части и пики, сделанное по линии 3-3, показанной на фиг.2.

Фиг.4 - разрез изометрического изображения альтернативного варианта осуществления пики и опорной части, соответствующих настоящему изобретению.

Фиг.5 - увеличенное изометрическое изображение шарнирного соединения А, показанного на фиг.4.

Фиг.6 - вертикальный вид сбоку установочного винта для шарнирного соединения, показанного на фиг.5.

Фиг.7 - поперечный разрез альтернативного варианта осуществления опорной части и пики.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как следует из приведенных чертежей, на которых аналогичными ссылочными номерами указаны аналогичные или функционально подобные элементы, на фиг.1 иллюстрируется камера 55 парогенератора атомной электростанции, причем камера 55 для простоты изображена без теплообменных труб, которые, как правило, расположены в ней, и имеет стенку 50 камеры, поддерживающую конструкцию 10 пики. Камера 55 включает в себя, но не ограничена пучком U-образных труб теплообменника, хорошо известного в технологии элемента конструкции атомных электростанций, смонтированного приблизительно в центре и имеющего кольцевое пространство по периферии парогенератора. В парогенераторе имеется много теплообменных труб (не показаны), смонтированных с заданным промежутком или узкими проходами. Парогенератор может быть ядерным реактором типа канадского тяжеловодного уранового ядерного реактора или другим ядерным реактором. Конструкция 10 пики имеет гибкую пику 20, вводимую с помощью приводного электродвигателя 90 (предпочтительно линейного приводного электродвигателя), смонтированного на кронштейне 92, который предпочтительно закреплен на поддающемся вращению держателе 95, вместе с левой и правой опорными направляющими 30, 40 соответственно.

Пика 20 имеет известную специалистам конструкцию, в которой шарнирная направляющая головная часть 25 обеспечивает возможность ориентации пики 20 в выбранных зонах и перемещения внутри камеры 55, например, в зоне, ограниченной между пучком труб (не показана), или в других не поддающихся доступу областях. Пика 20 может быть использована для подачи моющей жидкости, например воды, для очистки этих областей, или для переноса видеокамеры и соответствующих связанных с ней кабелей и/или волоконной оптики для осмотра камеры 55, или для переноса другой монтажной или контрольной аппаратуры и инструментов для поиска и восстановления или контроля целостности компонентов внутри камеры 55. В этой заявке термин "пика" охватывает любое из этих случаев применения как в отдельности, так и в сочетании, например очистку водой и осмотр с помощью видеокамеры вместе.

Каждая левая и правая опорные направляющие 30, 40 содержат множество сегментов 35, 45, соединенных между собой шарнирами. Как очевидно из фиг.2, шарниры 130, 140 каждой опорной направляющей 30, 40 имеют конструкцию, которая обеспечивает их возможность поворота против другой опорной направляющей 40, 30. Направление, в котором может поворачиваться каждый шарнир 130, 140, показано круглыми стрелками Р. Первый сегмент 34, 44 каждой опорной направляющей 30, 40 соединен с соединенной шарнирно направляющей головной частью (или факультативно с направляющей головной частью, расположенной под постоянным углом) парой шпилек 60 или других пригодных крепежных средств. Первый сегмент 34 левой опорной направляющей 30 предпочтительно короче, так что шарниры 130, соединяющие сегменты 34, 35 левой стороны, аксиально смещены относительно друг друга приблизительно на половину своей длины от шарниров 140 сегментов 44, 45 правой стороны.

На фиг.3 более четко показаны перекрытие между сегментами 35, 45 левых и правых опорных направляющих 30, 40 вокруг пики 20. Перекрытие обеспечивает улучшенные опору и защиту пики 20, когда опорные направляющие находятся в рабочем положении, показанном, например, на фиг.1, 2 и 4. Однако пика 20 еще имеет возможность перемещаться с возможностью скольжения в опорных направляющих 30, 40 и сегментах 35, 45, будучи в рабочем положении.

Как очевидно из фиг.1, секции левой и правой опорных направляющих 30, 40, показанные вне стенки 50, находятся в свернутом для хранения положении или просто расположены произвольно. Шарниры 130, 140 позволяют хранить опорные направляющие 30, 40 во много раз меньшей области, чем если бы направляющие не были складными. Из положения хранения пика 20 и направляющие 30, 40 могут быть введены в камеру 55 через стенку 50 посредством приведения в действие линейного приводного электродвигателя 90. Приводной электродвигатель 90 втягивает опорные направляющие 30, 40 и пику 20 через стенку 50 по существу одновременно и совмещает элементы опорной конструкции 10 в рабочем положении из положения хранения.

Поскольку шарниры 130, 140 поворачиваются в противоположных направлениях и аксиально смещены относительно друг друга вдоль пики 20, как только опорные направляющие 30, 40 совмещаются вокруг пики 20, левые и правые опорные направляющие 30, 40 образуют жесткую опору и направляющую для пики 20 для ее перемещения в ней с возможностью скольжения. Два конструктивных элемента работают вместе, чтобы сделать опорные направляющие 30, 40 жесткими в процессе применения в камере, благодаря тому что (1) опорные направляющие 30, 40 соединены с направляющей головной частью 25 шпильками и (2) противоположные концы опорных направляющих 30, 40 удерживаются в приводном электродвигателе 90 и поддающемся вращению держателе 95. Пика 20 может поворачиваться вокруг оси ввода и включает в себя (без ограничения указанными элементами) отверстие для осуществления контроля, порт или отверстия для осуществления осмотра, с поддающимся вращению держателем 95 так, чтобы рабочий конец пики мог быть позиционирован должным образом в камере 55. Для поворота системы в любое требуемое положение используется электродвигатель (не показан).

Опорные направляющие сегменты 35, 45 в рабочем положении могут быть просто прижаты друг к другу или в альтернативном варианте в этих секциях могут быть использованы магнитные соединители, используемые, как правило, в выдвижных ящиках и шкафах, где они обеспечивают дополнительное прижатие направляющих сегментов 35, 45 друг к другу внутри парогенератора.

Еще одной альтернативой для обеспечения дополнительной опоры для поддержания опорных направляющих сегментов 35, 45 вместе внутри парогенератора является применение шаровых плунжеров. Такие устройства хорошо известны в технике и представляют собой подпружиниваемые шары, которые могут фиксироваться или располагаться внутри верхней и/или нижней ветвей 37, 39 соответственно (фиг.3) опорного направляющего сегмента 35. Сопряженный паз или углубление в соответствующем месте на опорной направляющей 45 обеспечивает фиксацию шарика и удерживает направляющие 35, 45 вместе. Безусловно, шаровой плунжер может быть расположен в направляющем сегменте 45, причем в этом случае паз или углубление располагают на внутренней поверхности направляющего сегмента 35. Этот элемент может содержать каждый опорный направляющий сегмент 35, 45, или он может быть избирательно размещен только на некоторых опорных направляющих сегментах на требуемых расстояниях друг от друга.

На фиг.4 показана альтернативная свертываемая конструкция 10, в которой пика 20 поддерживается одной опорной направляющей 70, имеющей по меньшей мере два шарнирных направляющих сегмента 75, а предпочтительно три или более направляющих сегментов 75. Опорную направляющую 70 подают с помощью одного или более электродвигателей 85, 90 привода направляющей, которые присоединены к поддающемуся вращению держателю 95 в стенке 50 камеры. Второй электродвигатель 85 привода направляющей используют для протягивания пики 20 через стенку 50 в совмещении с опорой. Конструкция направляющей 70 подробнее поясняется фиг.5 и 7.

Направляющие сегменты 75 могут быть сложены благодаря шарнирам 170 в положение хранения так, чтобы опорная направляющая 70 при хранении занимала меньше места.

На фиг.5 представлено увеличенное изображение шарнирного соединения А, показанного на фиг.4, двух направляющих сегментов 75. Когда опорную направляющую 70 вводят в камеру 55 парогенератора, смежные направляющие сегменты 75 перемещаются в совмещенном положении. Установочный винт 275, показанный на фиг.6, удерживается в модулях 171, 172 установочного винта направляющего сегмента 75.

Установочный винт 275 отворачивают на верхнем конце, а отверстие 173 меньше отверстий в модулях 171, 172 установочного винта. Таким образом, установочный винт 275, будучи ослабленным, не может выпасть из опорной направляющей 70. При затягивании установочного винта 275, совмещенные направляющие сегменты 75 образуют одну жесткую опорную направляющую 70.

На одной стороне опорной направляющей 70 образуется канал 175, предназначенный для удержания пики 20. Кроме того, внутри опорной направляющей 70 может быть предусмотрено пространство 33 для прокладки кабелей, проводов или установки других элементов, вводимых в камеру 55, как лучше всего видно на фиг.7. В этом варианте осуществления конструкция опорной направляющей 70 имеет три детали 72, 73, 74. Кожух 72 предпочтительно изготавливают из нейлона, полимера, пластика или материала, аналогичного материалу, выпускаемому под торговой маркой Tyvar или Delrin. Эта часть имеет канал 175 и дополнительный небольшой канал 177. Канал 177 обеспечивает необходимый просвет для крепления при необходимости видеозонда к пике 20. Крышку 73 предпочтительно изготавливают из алюминия. Направляющую 74 также предпочтительно делают из алюминия. Крышка 73 и направляющая 74 съемно соединены вместе посредством соответствующих крепежных средств, например болтов, для обеспечения жесткости. Кожух 72 также прикреплен к направляющей 74 с помощью соответствующих съемных крепежных средств и служит для защиты теплообменных труб от истирания, а также для размещения пики 20. Пространство 33 обеспечивает возможность размещения проводов, кабелей видеоаппаратуры, волоконной оптики, кабелей системы управления и так далее.

Хотя шарнирно соединенная направляющая головная часть 25 показана и описана присоединенной к направляющим опорным сегментам 34, 44 пики или направляющей 70 пики, очевидно, что может быть использована и любая другая направляющая головная часть.

Если кабель системы управления используют для приведения в движение соединенной шарнирно головной части 25, то оно может быть автоматизировано и регулироваться микропроцессором вместе с приводным электродвигателем 90.

Направляющие поддерживающие пику сегменты, направляющие пики, монтажные кронштейны и другие компоненты, описанные в этой заявке, могут быть получены из нейлона, полимера, пластика или термопластичных материалов, которые предпочтительно имеют высокую ударную прочность. Аналогичным образом могут быть использованы металлы, например алюминий, нержавеющая сталь, латунь, легкие сплавы и/или металлы или их комбинации.

Приводной электродвигатель 90 соединяет оба поддерживающих пику направляющих сегмента 35, 45 и пику 20 и позиционирует направляющую пики вдоль пики 20 в требуемом местоположении внутри парогенератора. В требуемом установленном месте между трубами соединенная шарнирно направляющая головная часть 25 приводится в движение для направления пики 20 в проходе между трубами, и муфта (не показана) приводится в действие для освобождения движения направляющей пики так, чтобы только пика 20 перемещалась между трубами к требуемому месту для очистки, осмотра и/или технического обслуживания.

Позиционирование пики и направляющей пики может быть достигнуто, например, посредством ременной передачи с отверстиями и штифтами или посредством ременной передачи, использующей фрикционные приводные ролики. Для позиционирования и управления пикой и направляющей пики в парогенераторе может быть использован любой пригодный привод. Должно быть очевидным, что пика и направляющая пики поддаются регулированию и управлению как вручную, так и автоматически.

Также очевидно, что помимо описанных выше в качестве иллюстрации, настоящее изобретение может иметь и другие варианты осуществления.

Реферат

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в парогенераторах атомных станций для очистки поверхностей нагрева парогенератора. Узел пики, предназначенный для введения в камеру парогенератора, содержит шарнирную опору для направления пики внутри камеры, при этом данный узел может просто храниться в меньшем пространстве вне камеры, будучи в нерабочем положении. Один вариант осуществления опоры имеет левые и правые боковые направляющие, образованные из множества шарнирных сегментов, которые окружают пику, когда она находится внутри камеры. Шарниры аксиально смещены относительно друг друга вдоль длины узла и поворачиваются в противоположных направлениях так, чтобы направляющая образовывала жесткую конструкцию внутри камеры, позволяющую однако пике перемещаться в ней. В альтернативном варианте осуществления используется одна направляющая, имеющая множество шарнирных сегментов. Шарнирные сегменты образуют друг с другом жесткое соединение непосредственно перед введением в камеру. Для обеспечения хранения в меньшем пространстве эти сегменты могут быть уложены в виде спирали. Такое выполнение узла пики позволяет более эффективно обслуживать рабочие зоны парогенератора и удобно хранить этот узел между периодами эксплуатации. 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула