Устройство для испытания труб на герметичность

 

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к оборудованию для гидравлических испытаний чехлов систем управления защитой (СУЗ) реакторов атомных электростанций.

Устройство содержит компенсационный участок 1, образующий зазор D с внутренней поверхностью чехла СУЗ 2, нижнее замыкающее уплотнение 3, гидроцилиндр 4, установленный в верхней части устройства и соединенный посредством тяги 5, установленной в сквозном осевом отверстии 6 устройства 1, с фиксатором 7, взаимодействующим с нижним замыкающим уплотнением 3. В первом варианте, устройство содержит гидроцилиндр 8, соединенный с компенсационным участком устройства 1, а также верхнее замыкающее уплотнение 9' в виде кругового конического сужения 10 в верхней части компенсационного участка 1 и установленного на нем уплотнительного кольца 11, которые совместно взаимодействуют с круговым коническим сужением 12, выполненным в верхней части чехла СУЗ 2 и являющимся ответным по отношению к круговому коническому сужению 10 компенсационного участка 1 устройства и помещенному на нем уплотнительному кольцу 11. Нижнее замыкающее уплотнение выполнено, по меньшей мере, из двух установленных последовательно уплотнительных колец 13. Во втором варианте верхнее замыкающее уплотнение 9 выполнено в виде упругого элемента 14 и пружины 15, в верхней части чехла СУЗ 2 выполнено круговое конические расширение 16, а тяга 5 выполнена подпружиненной. Использование предлагаемой полезной модели позволяет уменьшить на 3÷4 порядка объем радиоактивной воды, остающейся после завершения процесса испытаний чехла СУЗ, повысить безопасность работ в активной зоне реактора и снизить затраты на утилизацию загрязненного дистиллята.

2 н.з. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к оборудованию для гидравлических испытаний труб на герметичность, а конкретно - чехлов систем управления защитой (СУЗ) реакторов атомных электростанций (АЭС).

В настоящее время испытания участков труб и их соединений на герметичность и прочность проводят в соответствии с ведомственными нормативно-техническими актами, инструкциями и распоряжениями.

Например, открытым акционерным обществом «Газпром» разработана "Инструкция по проведению гидравлических испытаний трубопроводов повышенным давлением (методом стресс-теста) ВН 39-1.9-004-98, Москва 1998" (http://www.znaytovar.ru/gost/2/VN_391900498_Instrukciya_po_pr.html), регламентирующая основные положения по проведению гидравлических испытаний повышенным давлением (методом стресс-коррозии) линейной части газопроводов, принимаемых в эксплуатацию после строительства, а также действующих газопроводов. Сущность испытаний повышенным давлением заключается в нагружении участка трубопровода до заданного инструкцией уровня давления или достижения металлом труб фактического предела текучести и последующей проверке на герметичность.

Известен стенд для гидравлического испытания труб [патент 2097725; МПК-6: G01M 3/02; дата публикации: 27.11.1997], содержащий подвижный в продольном направлении и неподвижный герметизирующие узлы.

Известен гидравлический пресс для испытания труб на герметичность [патент 2370742; МПК: G01М 3/08 (2006.01); дата публикации: 20.10.2009], содержащий оправку с уплотнительным узлом для подвода жидкости в испытуемую трубу, оправку с уплотнительным узлом и отверстием для выпуска воздуха при заполнении трубы испытательной жидкостью.

Известно устройство для испытания труб на герметичность [патент 2184946; МПК: G01М 3/08; дата публикации: 10.07.2002], состоящее из основания, уплотнительных головок, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения, привода уплотнительной головки, опор для испытуемой трубы, отличающееся тем, что опоры для испытуемой трубы выполнены в виде люнетов, имеющих регулируемые опорные и прижимные поверхности, соединенные с гидроцилиндрами, работающими в единой гидравлической системе, давление в которой регулируется датчиком регулирования давления по сигналам датчиков линейного положения, находящихся в контакте с торцом испытуемой трубы.

Известна диссертация на соискание ученой степени к.т.н. «Разработка, расчетно-экспериментальное обоснование и опытно-промышленная эксплуатация узлов уплотнения реактора ВВЭР-1000», автор: Рыжов Сергей Борисович, посвященная разработке и расчетно-экспериментальному обоснованию плотно-прочных разъемных соединений верхнего блока ВВЭР.

Известны также техническое описание реактора ВВР-1000 320.06.00.000 и инструкция по его эксплуатации, согласно которой гидравлические испытания чехлов СУЗ проводят путем имитации рабочих условий эксплуатации чехла, при этом выполняют проверку на герметичность его стенок, правильности установки, герметичность стыков и уплотнений в период проведения планового предупредительного ремонта (ППР).

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является установка для испытания труб [патент 2327129; МПК: G01M 3/08 (2006.01); дата публикации: 27.01.2008], содержащая подвижную и неподвижную заглушки с уплотнительными элементами, узел перемещения подвижной заглушки с приводным механизмом, систему для создания испытательного давления, приводной механизм узла перемещения подвижной заглушки, выполненный в виде гидроцилиндра.

Общим недостатком известных способов и реализующих их устройств для проверки герметичности труб с использованием гидравлических испытаний является необходимость практически полного заполнения объема трубы в пределах испытуемого участка рабочей жидкостью под высоким давлением. Особенно проблемным становится использование данной методики при гидравлических испытаниях на герметичность чехлов СУЗ в горячей зоне реактора ввиду необходимости последующей утилизации радиоактивной рабочей жидкости, объем которой составляет порядка 100÷150 литров.

Целью полезной модели является устранение указанного недостатка и сокращение количества рабочей жидкости, необходимой для проведения испытаний труб на герметичность.

В зависимости от конструкции верхнего замыкающего уплотнения возможны варианты выполнения устройства.

В первом варианте для решения указанной технической задачи предложено устройство для испытания труб на герметичность, включающее первый и второй уплотнительные элементы и приводные механизмы, выполненные в виде первого и второго гидроцилиндров, а также компенсационный участок с преимущественно цилиндрической внешней поверхностью, образующей зазор D с внутренней поверхностью испытуемого участка трубы, при этом первый и второй уплотнительные элементы выполнены в виде верхнего и нижнего замыкающих уплотнений, размещенных по краям компенсационного участка, первый гидроцилиндр, соединен с компенсационным участком устройства, второй гидроцилиндр, установлен в верхней части устройства и соединен посредством тяги, установленной в сквозном осевом отверстии компенсационного участка устройства, с фиксатором, взаимодействующим с нижним замыкающим уплотнением с его внешней стороны относительно испытуемого участка трубы, а верхнее замыкающее уплотнение выполнено в верхней части компенсационного участка в виде кругового конического сужения, на котором установлено уплотнительное кольцо.

Во втором варианте предложено устройство, включающее первый и второй уплотнительные элементы и приводной механизм, выполненный в виде гидроцилиндра, а также компенсационный участок с преимущественно цилиндрической внешней поверхностью, образующей зазор D с внутренней поверхностью испытуемого участка трубы, при этом первый и второй уплотнительные элементы выполнены в виде верхнего и нижнего замыкающих уплотнений, размещенных по краям компенсационного участка, а гидроцилиндр, установлен в верхней части устройства и соединен посредством тяги, установленной в сквозном осевом отверстии компенсационного участка устройства, с фиксатором, взаимодействующим с нижним замыкающим уплотнением с его внешней стороны относительно испытуемого участка трубы.

Для обеспечения необходимой герметичности при подаче испытательного давления верхнее замыкающее уплотнение выполнено подпружиненным.

В первом варианте устройства в верхней части чехла СУЗ выполняют круговое конические сужение, ответное относительно кругового конического сужения компенсационного участка устройства, на котором установлено уплотнительное кольцо, изготовленное из мягкого устойчивого к коррозии металла, как правило - никеля.

При использовании второго варианта устройства в верхней части чехла СУЗ выполняют круговое конические расширение, по которому перемещается с нарастанием сжатия верхнее замыкающее уплотнение, обеспечивая тем самым на конечном этапе установки устройства необходимые плотность и, соответственно, герметичность контакта его компенсационного участка и чехла СУЗ.

Техническими результатами предлагаемой полезной модели являются обеспечение надежности замыкающих уплотнений и сокращение количества рабочей жидкости, необходимой для проведения испытаний чехла СУЗ на герметичность путем имитации рабочих условий его эксплуатации, за счет существенного уменьшения ее объема в пространстве между внутренней стенкой чехла СУЗ, компенсационным участком устройства, а также замыкающими уплотнениями в процессе создания испытательного давления.

На фиг.1 схематично показано сечение устройства в первом варианте выполнения.

На фиг.2 схематично показан второй вариант устройства и верхнее замыкающее уплотнение.

Устройство для испытания труб на герметичность содержит компенсационный участок 1, образующий зазор D с внутренней поверхностью испытуемого участка трубы (чехла СУЗ) 2, нижнее замыкающее уплотнение 3, гидроцилиндр 4, установленный в верхней части устройства и соединенный посредством тяги 5, установленной в сквозном осевом отверстии 6 компенсационного участка устройства 1, с фиксатором 7, взаимодействующим с нижним замыкающим уплотнением 3. Тяга 5 снабжена пружиной обратного хода 17.

В первом варианте, кроме того, устройство содержит гидроцилиндр 8, соединенный с компенсационным участком 1 устройства, а также верхнее замыкающее уплотнение 9'. Последнее выполнено в виде кругового конического сужения 10 в верхней части компенсационного участка 1 и установленного на нем уплотнительного кольца 11, которые совместно взаимодействуют с круговым коническим сужением 12, выполненным в верхней части чехла СУЗ 2 и являющимся ответным по отношению к круговому коническому сужению 10 и помещенному на нем уплотнительному кольцу 11. Нижнее замыкающее уплотнение выполнено, по меньшей мере, из двух установленных последовательно уплотнительных колец 13.

Во втором варианте верхнее замыкающее уплотнение 9" выполнено в виде упругого элемента 14 и пружины 15, а в верхней части чехла СУЗ 2 выполнено круговое конические расширение 16.

Все детали устройства изготовлены из высокопрочного алюминия и нержавеющей стали.

В процессе гидравлических испытания чехлов СУЗ устройство работает следующим образом.

В первом варианте устройство устанавливают в верхний торец корпуса чехла СУЗ таким образом, чтобы круговое коническое сужение 10 в верхней части компенсационного участка 1 заняло положение ниже кругового конического сужения 12, выполненного в верхней части чехла СУЗ 2, после чего между коническими сужениями 10 и 12 устанавливают уплотнительное кольцо 13. Затем верхнюю часть устройства соединяют с гидроцилиндром 4, корпус которого опирается на верхний торец корпуса чехла СУЗ 2. Поднимают устройство вверх, зажимая уплотнительное кольцо 13 между коническими сужениями 10 и 12 и обеспечивая тем самым герметичность верхнего замыкающего уплотнения 9'. Затем с помощью гидроцилиндра 4, тяги 5 и фиксатора 7 обжимают уплотнительные кольца 13, нижнего замыкающего уплотнения 3, в результате чего герметизируется весь испытуемый объем чехла. Затем посредством системы для создания испытательного давления (не показана) в пространство между внутренней поверхностью чехла СУЗ 2 и компенсационным участком 1 устройства в зазор D подают рабочую жидкость-дистиллят с необходимым давлением. После проведения испытаний подачей воздуха дистиллят вытесняют из испытуемого объема.

По второму варианту устройство устанавливают в чехол СУЗ до упора в верхний торец корпуса чехла. Одновременно посредством уплотнения 9", включающего упругий элемент 14 и пружину 15 по принципу «поршень-гильза» происходит герметизация верхней части испытуемого объема. Затем, как и в первом варианте, с помощью гидроцилиндра 4, тяги 5 и фиксатора 7 обжимают уплотнительные кольца 13, нижнего замыкающего уплотнения 3, герметизируя весь испытуемый объем. Затем в зазор D с необходимым давлением подают дистиллят, который после проведения испытаний вытесняют из испытуемого объема.

После окончания работ разуплотнение замыкающих уплотнений и выемку устройства из чехла СУЗ производят в обратном относительно установки порядке.

Использование предлагаемой полезной модели позволяет уменьшить на 3÷4 порядка объем радиоактивной воды, остающейся после завершения процесса испытаний, и, как следствие, существенно повысить безопасность работ в активной зоне и снизить затраты, связанные с утилизацией загрязненного дистиллята.

1. Устройство для испытания труб на герметичность, включающее первый и второй гидроцилиндры, отличающееся тем, что содержит компенсационный участок с преимущественно цилиндрической внешней поверхностью, образующей зазор D с внутренней поверхностью испытуемого участка трубы, а также верхнее и нижнее замыкающие уплотнения, размещенные по краям компенсационного участка, при этом первый гидроцилиндр соединен с компенсационным участком устройства, второй гидроцилиндр установлен в верхней части устройства и соединен посредством тяги, установленной в сквозном осевом отверстии компенсационного участка устройства, с фиксатором, взаимодействующим с нижним замыкающим уплотнением с его внешней стороны относительно испытуемого участка трубы, а верхнее замыкающее уплотнение выполнено в верхней части компенсационного участка в виде кругового конического сужения, на котором установлено уплотнительное кольцо.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо верхнего замыкающего уплотнения выполнено из никеля.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижнее замыкающее уплотнение выполнено, по меньшей мере, из двух установленных последовательно уплотнительных колец.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тяга снабжена пружиной обратного хода.

5. Устройство для испытания труб на герметичность, включающее гидроцилиндр, отличающееся тем, что оно содержит компенсационный участок с преимущественно цилиндрической внешней поверхностью, образующей зазор D с внутренней поверхностью испытуемого участка трубы, а также верхнее и нижнее замыкающие уплотнения, размещенные по краям компенсационного участка, при этом гидроцилиндр установлен в верхней части устройства и соединен посредством тяги, установленной в сквозном осевом отверстии компенсационного участка устройства, с фиксатором, взаимодействующим с нижним замыкающим уплотнением с его внешней стороны относительно испытуемого участка трубы.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что верхнее замыкающее уплотнение выполнено в виде упругого подпружиненного элемента.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что тяга снабжена пружиной обратного хода.



 

Похожие патенты:

Заявляемое устройство электрохимической защиты трубопроводной арматуры от внутренней коррозии может быть использовано для защиты различных типов трубопроводной арматуры - поворотных дисковых затворов, обратных дисковых затворов, клиновых и шиберных задвижек нержавеющих, а также трубопроводной арматуры клапанного типа.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в полевых условиях для определения характеристик прочности льда на основании испытаний образцов льда в виде балок и круглых пластин на изгиб и в виде призм и цилиндров на сжатие

Изобретение относится к области транспортировки нефти и газа, в частности, к устройствам для врезки в действующие трубопроводы
Наверх