ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ R E P U B L I K A POPIS VYNALEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ Přihlášeno 08. X. 1973 [PV 6895-73). 1 6 4 1 2 3 MPT F 16 j 15/16 Zveřejněno 27. XII. 1974 PT 47 f 23 ÚftAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY Vycláno 15. VIII. 1976 MDT C21.039.58: :G2-762 Autor vynálezu Ing. ANTONÍN SKALICKÝ, CSc., OLOMOUC Bezpečnostní ucpávka, zejména hlavních cirkulačních čerpadel 1 Vynález se týká nové konstrukce bezpečnostní ucpávky použité zejména u hlavních cirkulačních čerpadel jaderných energetických reaktorů. Hlavní cirkulační čerpadla energetických jaderných reaktorů jsou vybavena ucpávkovým u-lem, jehož úkolem jc zabránit úniku tcplonosnóho radioaktivního média mimo primární okruh. V případě poruchy koncového stupně ucpávkového uzlu jc nutno příslušné cirkulační čerpadlo odstavit, přičemž část primárního okruhu jc po určitou dobu pod tlakem a tudíž. radioaktivní médium uniká kolem hřídele mimo čerpadlo i po jeho odstavení. U stávajících konstrukcí je těsnicí kruh zasouván do těsnicího styku stlačeným plynem nebo je použito bezpečnostní ucpávky speciální konstrukce, kdy těsnicí plochy jsou k sobč dotlačovány zabudovaným čerpadlem, obvykle závitovým, které jc uvedeno do činnosti v případě průsaku koncovým stupněm. Úkolem vynálezu jc vyřešit takovou konstrukci bezpečnostní ucpávky, která by byla výrobně jednoduchá a která by bezpečně zabránila průsaku radioaktivního média mimo čerpadlo i po jeho odstavení a zajistila dosednuti těsnicích ploch i po doběhu čerpadla při nulových otáčkách. Tento úkol řeší vynález, kterým jc bezpečnostní ucpávka, zejména pro hlavní cirkulační 16 4 12 3 s J U čerpadla jaderných elektráren, sestávající z tělesa ucpávky a těsnicího kruhu a jeho podstata spočívá v tom, že v tělese ucpávky je Uložen přírubový těsnicí kruh, tvořený vlastní přírubou a nábojem, který jc opatřen těsnicí plochou, přičemž mezi přírubou a tělesec čerpadla jsou upraveny tlačné pružiny. Dále jc podstatou vynálezu, že náboj přírubového těsnicího kruhu jc opatřen na svém m vnějším obvodu drážkami, přičemž těleso u- cpávky jc spojeno konzolami s drážkovaným kotoučem pro záběr s uvedenými drážkami. Podstatou vynálezu je také, že příruba přírubového těsnicího kruhu definuje v tělese i3 ucpávky,horní regulační prostor a spodní regulační prostor, přičemž horní regulační prostor jc spojen kanálkem s uzavíracím ventilem a s přetlakovým ventilem. Podstatou vynálezu jc dále, že horni regulu lační prostor jc utěsněn O-kroužky. Dále jc podstatou vynálezu, žc těleso ucpávky jc opatřeno elektromagnetcm, přičemž v tělese ucpávky jc upraveno rozperné pouzdro opatřené krycím kotoučem tvořícím přítnžnou 23 část elektromagnetu. Konečně je podstatou vynálezu, že náboj přírubového těsnicího kruhu a vnitřní část rozperného pouzdra jsou opatřeny drážkováním, přičemž vnější obvod rozperného pouzdra a 3u elektromagnet jsou opatřeny podobným drážkováním.
3 16 4 12 3 s 4 Přiklad! provedeni bezpečnostní ucpávky podle vynálezu jc schematicky znázorněn na připojených výkresech, kdo obr. 1 znázorňuje axiální řez bezpečnostní ucpávkou těsnící při nerotujícím hřidcli; v. obr. 2 představuje řez alternativním provedením bezpečnostní ucpávky těsnicí při rolujícím hřídeli ;\ obr. 3 je\axiálni řez alternativním provedením bezpečnostní ucpávky s použitím c- lcktromagnctu. \ Bezpečnostní ucpávka podle vynálezu sestává z tělesa 1 hrncovitého tvaru, ve kterém je upravena jednak zarážka 2 a jednak přírubový těsnicí kruh 3. Těleso 1 ucpávky jc spojeno s tělesem 4 ncznázorněnčho čerpadla, sc kterým tvoří stacionární celek. Ucpávkou proč,hází hřídel 5 čerpadla, který jc opatřen nákružkem 51 s těsnicí plochou 52. Přírubový těsnicí kruh 3 jc tvořen jednak přírubou 31 a jednak nábojem 32 opatřeným těsnicí plochou 33 a těsnicím kroužkem 34. Přírubový těsnicí kruh 3 rozděluje svou přírubou 31 prostor tělesa 1 ucpávky na horní regulační prostor 6 a na spodní regulační prostor 7, přičemž oba regulační prostory 6, 7 jsou navzájem utěsněny O-kroužkem 8, upraveným na stykové ploše příruby 31 těsnicího kruhu 3 s vnitřní stěnou tělesa 1 bezpečnostní ucpávky. Horní regulační prostor 6 jc spojen kanálkem!) s uzavíracím ventilem 10 a s přetlakovým ventilem 11 a je utěsněn těsněním 12 upraveným vc stěně průchozího otvoru tělesa 1 ucpávky. Pod přírubou 31 těsnicího přírubového kruhu 3 jsou upraveny tlačné pružiny 13 opřené jednak o spodní plochu příruby 31 a jednak o stykovou plochu tělesa 4 neznázornčného čerpadla. Při bezporuchovém provozu cirkulačního čerpadla jsou dosedací těsnicí plochy 33, 52 od sebe odtlačovány tlakovou kapalinou nacházející sc v horním regulačním prostoru 6, kam hýla dopravena ještě před spuštěním čerpadla přes uzavírací ventil 10, který za provozu čerpadla zůstává uzavřen. V případě poruchy koncového stupně ucpávkového uzlu proniká do spodního regulačního prostoru 7 tlaková radioaktivní kapalina z čerpadla spárou mezi zarážkou 2 n hřídelem 5. Tlakový spád na této škrticí spáře vytvoří vc spodním regulačním prostoru 7 tlak, který způsobí otevřeni přetlakového ventilu 11, lakže tlaková kapalina z horního regulačního prostoru 6 jc tímto přetlakovým ventilem 11 odváděna, což má za následek přibližování a nakonec těsný styk těsnicích ploch 33, 52. Poruchou koncového stupně ucpávkového uzlu je odstaveno cirkulační čerpadlo, které má však vlivem zvětšených setrvačných momentů dlouhý clobčh. Aby bylo zajištěno dosednuti těsnicích ploch 33, 52 až po doběhu čerpadla, kdy hodnota otáček hřídele 5 jc nulová, je světlost přetlakového ventilu 11 takové hodnoty, aby doba úplného odvodu tlakové kapaliny z horního regulačního prostoru 6 odpovídala době dobč,hu čerpadla. Ke konečnému dosednuti těsnicích ploch 33, 52 dojde tedy až za klidového stavu čerpadla. V případě normálního odstaveni cirkulačního čerpadla jc možno dosednuti těsnicích ploch 33, 52 zajistit otevřením uzavíracího ventilu 10, což vede k vypuštění tlakové kapaliny z i" horního regulačního prostoru 6, přičemž dosednutí těsnicích ploch 33, 52 sc uskutečni působením tlačných pružin 13. Mezní poloha přírubového těsnicího kruhu 3 jc zajištěna zarážkou 2. i.-, Na obr. 2 jc znázorněno allcrnativni provedení bezpečnostní ucpávky pro případ těsnění, kterým je zabráněno úniku i za doběhu čerpadla, tj. při rotaci hřídele 5. U tohoto provedeni jc náboj 32 přírubového těsnicího :o kruhu 3 opatřen na svém vnějším obvodě drážkami 14, zatímco těleso l ucpávky jc spojeno pomocí konzol 15 s drážkovaným kotoučem 16, který zabírá do drážek 14 náboje 32 a přenáší tak třecí kroutící moment na tč- 2s leso 1 ucpávky. Další alternativou provedeni bezpečnostní ucpávky je provedení znázorněné na obr. 3, kde k oddálení těsnicích ploch 33, 52 není využíváno tlakového média, álc mechanického?o způsobu pomoci rozperného pouzdra 17 opatřeného krycím kotoučem 18, kde poloha krycího kotouče 18 a tím i rozperného pouzdra 17 jc zajišťována působením elektromagnetu 19 tvořeného vinutím 191 a jáclrcm 192, kte- 35 rý jc za provozu čerpadla pod proudem a při odstavení čerpadla jc vypínán s určitým časovým zpožděním odpovídajícím clobčlui čerpadla. Při poruše koncového stupně ucpávkového uzlu, při vypnutém elektromagnetu 19.m sc přiblíží těsnicí plocha 33 přírubového těsnicího kruhu 3 působením tlakového spádu na spáře a působením pružin 13 k těsnicí ploše 52 nákružku 51 hřídele 5 až nakonec na ni dosedne. Statické těsnění při nerotující hřídeli 5 i5 zajišťuje těsnicí kroužek 34. V případě požadavku těsnění za rotace hřídele 5 jc těsnicí plocha 33 provedena bez těsnicího kroužku 34 a v takovém materiálovém proveden; těsnicích ploch 33, 52, které do voluso jc relativní pohyb. V takovém případě jc nutno zajistit přenos kroutícího momentu z těsnicího kruhu 3 na těleso 1 ucpávky přes rozperné pouzdro 17. Pro tento účel jsou rozperné pouzdro 17 a elektromagnet 19 opatřeny 55 vzájemně zabírajícím drážkováním 20, přičemž přenos kroutícího momentu z přírubového těsnicího kruhu 3 na rozperné pouzdro 17 sc uskutečňuje pomocí drážkování které je provedeno na vnitřní části rozpčrnéw ho pouzdra 17 a na náboji 32 přírubového těsnicího kruhu 3. V takovém případě pracuje elektromagnet 19 bez časové prodlevy a je vypínán současně s cirkulačním čerpadlem.
5 PŘEDMĚT 1. Bezpečnostní ucpávka, zejména pro hlavní cirkulační čerpadla jaderných elektráren, sestávající z tělesa ucpávky a z těsnicího kruhu, vyznačená tím, že v tčlcsc (1) ucpávky jc uložen přírubový těsnicí kruh (3), tvořený vlastní přírubou (31) a nábojem (32), který je opatřen těsnicí plochou (33), přičemž mezí přírubou (31) a tělesem (4) čerpadla jsou u- praveny tlačně pružiny (13). 2. Bezpečnostní ucpávka podle bodu l vyznačená tím, že náboj (32) přírubového těsnicího kruhu (3) jc opatřen na svém vnějším obvodu drážkami (14), přičemž těleso (1) ucpávky je spojeno konzolami (15) s drážkovaným kotoučem (16) pro záběr s drážkami (14). 3. Bezpečnostní ucpávka podle bodů 1 a 2 vyznačená tím, že příruba (31) přírubového těsnicího kruhu (3) definuje v tělese (1) u- cpávky horní regulační prostor (6) a spodní regulační prostor (7), přičemž horní regulační 1 G -Í 12 3 VYNÁLEZU prostor (6) jc spojen kanálkem (9) s uzavíracím ventilem (10) a s přetlakovým ventilem (11). 4. Bezpečnostní ucpávka poclle bodů 1, 2 a 3 5 vyznačená tím, žc horní regulační prostor (G) jc utěsněn O-kroužky (8). 5. Bezpečnostní ucpávka podle bodu l vyznačená tím, žc těleso (1) ucpá"ky jc opatřeno elektromagnetom (19), přičemž v tělese (1) 10 ucpávky jc upraveno rozperné pouzdro (17) opatřené krycím kotoučem (18) tvořícím přitsžnou část elcktiomagnctu (19). 6. Bezpečnostní ucpávka podle bodu 5 vyznačená tím, že náboj (32) přírubového těsniu čího kruhu (3) a vnitřní část rozperného pouzdra (17) jsou opatřeny drážkováním (21), přičemž vnější obvod rozperného pouzdra (17) a elektromagnet (19) jsou opatřeny obdobným drážkováním (20). 20 2 listy výkresů G royruľui, n. p., provozovnu 32, Most
~ s st 5Z n l W77y Ji,3Z XwzzzZz. ti>~ * Obr. 2