монтажная система для введения инструмента в камеру с узкой горловиной (варианты) и устройство для установки пробки для закупоривания трубы теплообменника парогенератора

Формула изобретения

1. Монтажная система для введения инструмента в камеру с узкой горловиной для применения в пристеночной зоне внутренней части камеры, имеющей в поперечном сечении больший размер, чем ее горловина, содержащая опорный элемент для крепления на каретке, снабженной опорным средством для ее перемещения параллельно последнему, при этом опорный элемент снабжен первыми и вторыми приводными и крепежными средствами, причем крепежные средства соединены с первыми приводными средствами, а вторые приводные средства скреплены с опорным элементом и снабжены держателем для инструмента, кроме того, первые приводные средства обеспечивают поворот опорного элемента на прямой угол, отличающаяся тем, что опорный элемент для крепления на каретке выполнен удлиненным и, по существу, параллельным создающему направляющую опорному средству, первые и вторые крепежные средства выполнены поворотными и прикреплены к опорному элементу параллельно ему, а первые приводные средства прикреплены к опорному элементу параллельно ему, причем держатель для инструмента выполнен в виде несущих крепежных средств для крепления инструмента и его смещения по направлению к пристеночной зоне внутренней части камеры и от нее, опорное средство выполнено с возможностью ввода в камеру и поворота в ней с помощью поворотных приводных средств на одном из его концов, а первые поворотные крепежные средства примыкают к одному концу опорного элемента для поворотного крепления его на указанной каретке, вторые поворотные крепежные средства соединены с опорным элементом на расстоянии от указанного одного его конца, а вторые приводные средства прикреплены к вторым поворотным крепежным средствам.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что вторые приводные средства соединены с удлиненным опорным элементом для поворота его из первой позиции, в которой он, по существу, параллелен создающему направляющую опорному средству, во вторую позицию, по существу, составляющую прямой угол с первой позицией, и, наоборот, причем первые приводные средства работают на смещение указанного инструмента к пристеночной зоне внутренней части камеры и от нее, когда удлиненный опорный элемент находится во второй позиции.

3. Система п.1 или 2, отличающаяся тем, что несущие крепежные средства содержат Т-образный канал для зацепления с соответствующим Т-образным выступом на инструменте, а освобождаемые запирающие средства проходят через несущие крепежные средства для зацепления с инструментом для его крепления и демонтажа.

4. Система по любому из пп.1 3, отличающаяся тем, что она содержит инструмент, предназначенный для крепления к несущим крепежным средствам и выполненный в виде средства для роликового расширения конца трубы, имеющего оправку для введения в отверстие трубы, средство для увеличения диаметра оправки, находящейся в трубе, и средства для вращения оправки при выполнении указанного увеличения.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что оправка имеет внутренний сужающийся элемент и наружную роликовую обойму с множеством роликовых элементов между ними так, что поворотный вход внутреннего сужающегося элемента в обойму заставляет ролики снаружи от сужающейся части поворачивать обойму и вызывает ее зацепление с внутренней частью стенки трубы.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что средства для вращения оправки включают в себя воздушный мотор, причем оправка удерживается на крепежном блоке пружинным элементом, расположенным между ними и воздушным мотором для отвода оправки из зацепления с трубой при прекращении вращения внутреннего сужающегося элемента.

7. Система по п. 3, отличающаяся тем, что она содержит инструмент, предназначенный для крепления к несущим крепежным средствам, причем этот инструмент имеет устройство для монтажа полой пробки в конец трубы для его закрепления, при этом пробка содержит корпус, закрытый с одного конца и открытый с другого конца, и расширитель внутри корпуса пробки, примыкающий к ее закрытому концу и предназначенный для расширения корпуса пробки при отводе расширителя по направлению к открытому концу корпуса пробки, причем инструмент содержит оправку для установки пробки, предназначенную для зацепления с расширителем, гидравлическое толкающее устройство для смещения расширителя внутри корпуса пробки по направлению к ее открытому концу для расширения корпуса внутри конца трубы и средства для вращения оправки в противоположных направлениях для зацепления с расширителем и для его удаления из нее при завершении расширения корпуса пробки.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что она имеет крепление на каретке для продвижения через узкую горловину камеры, внутренняя часть которой имеет больший диаметр, чем горловина, вдоль создающего направляющую опорного средства, при этом каретка имеет нижнюю секцию, несущую опорный элемент, и верхнюю секцию, несущую средства подачи пробки для трубы, содержащие гибкие трубчатые средства для перемещения к ним пробок снаружи от камеры, средства для захвата пробки, принимающие пробки по одной за один раз из трубы, чтобы передать их оправке для установки пробки, когда удлиненный опорный элемент находится в первой позиции, а вторые приводные средства действуют так, чтобы сместить к нему оправку для установки пробки.

9. Монтажная система для введения инструмента в камеру с узкой горловиной для применения в пристеночной зоне внутренней части камеры, имеющей в поперечном сечении больший размер, чем ее горловина, содержащая опорный элемент для крепления на каретке, снабженной опорным средством для ее перемещения параллельно последнему, при этом опорный элемент снабжен первыми и вторыми приводными и крепежными средствами, причем крепежные средства соединены с первыми приводными средствами, а вторые приводные средства скреплены с опорным элементом и снабжены держателем для инструмента, кроме того, первые приводные средства обеспечивают поворот опорного элемента на прямой угол, отличающаяся тем, что опорный элемент для крепления на каретке выполнен удлиненным, опорное средство, создающее направляющую для ввода каретки в камеру, выполнено с возможностью ввода в камеру и поворота в ней с помощью поворотных приводных средств на одном его конце, первые и вторые крепежные средства выполнены поворотными, причем первые поворотные крепежные средства присоединены к одному концу опорного элемента для эффективного поворотного крепления его на указанной каретке, вторые поворотные крепежные средства соединены с опорным элементом на расстоянии указанного одного его конца, к которому прикреплены первые приводные средства, вторые приводные средства прикреплены к опорному элементы параллельно ему, а держатель для инструмента выполнен в виде несущих крепежных средств для крепления инструмента, при этом первые приводные средства оперативно связаны с удлиненным опорным элементом для его поворота из указанной первой позиции, где он, по существу, параллелен создающему направляющую опорному средству, во вторую позицию, находящуюся, по существу, под прямым углом к первой позиции, и наоборот, а вторые приводные средства выполнены с возможностью смещения инструмента к пристеночной зоне внутренней части камеры и от нее, когда удлиненный опорный элемент находится в указанной второй позиции внутри камеры.

10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что первые приводные средства состоят из одного или более заполненных жидкостью цилиндров, вмещающих приводимые в действие жидкостью поршень, и/или вторые приводные средства состоят из одного или более цилиндров, содержащих приводимый в действие жидкостью поршень.

11. Система по п.9 или 10, отличающаяся тем, что вторые приводные средства снабжены опорным путем движения для перемещения инструмента, а несущие крепежные средства включают в себя рециркулятор для их перемещения на опорном пути движения вперед и назад.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что несущие крепежные средства включают в себя упругий блок для крепления инструмента, подсоединенного к рециркулятору посредством упругих элементов, для компенсации несовпадения инструмента с заранее определенной пристеночной зоной в камере.

13. Система по любому из пп.9 12, отличающаяся тем, что несущие крепежные средства содержат Т-образный канал для закрепления с соответствующим Т-образным выступом на инструменте, а освобождаемые запирающие средства проходят через несущие крепежные средства для зацепления с инструментом для его крепления и демонтажа.

14. Система по любому из пп.9 13, отличающаяся тем, что она содержит инструмент, предназначенный для крепления к несущим крепежным средствам и выполненный в виде средства для роликового расширения конца трубы, имеющего оправку для введения в отверстие трубы, средство для увеличения диаметра оправки, находящейся в трубе, и средства для вращения оправки при выполнении указанного увеличения.

15. Система по п.14, отличающаяся тем, что оправка имеет внутренний сужающийся элемент и наружную роликовую обойму с множеством роликовых элементов между ними, так что поворотный вход внутреннего сужающего элемента в обойму заставляет ролики снаружи от сужающейся части поворачивать обойму и вызывает ее зацепление с внутренней частью стенки трубы.

16. Система по п.15, отличающаяся тем, что средства для вращения оправки включают в себя воздушный мотор, причем оправка удерживается на крепежном блоке пружинным элементом, расположенным между ним и воздушным мотором для отвода оправки из зацепления с трубой при прекращении вращения внутреннего сужающегося элемента.

17. Система по любому из пп.9 13, отличающаяся тем, что она содержит инструмент, предназначенный для крепления к несущим крепежным средствам, причем этот инструмент имеет устройство для монтажа полой пробки в конец трубы для его закупоривания, при этом пробка содержит корпус, закрытый с одного конца и открытый с другого конца, и расширитель внутри корпуса пробки, примыкающий к ее закрытому концу и предназначенный для расширения корпуса пробки при отводе расширителя по направлению к открытому концу корпуса пробки, причем инструмент содержит оправку для установки пробки, предназначенную для зацепления с расширителем, гидравлическое толкающее устройство для смещения расширителя внутри корпуса пробки по направлению к ее открытому концу для расширения корпуса внутри конца трубы и средства для вращения оправки в противоположных направлениях для зацепления с расширителем и для его удаления из нее при завершении расширения корпуса пробки.

18. Система по п.17, отличающаяся тем, что она имеет крепление на каретке для продвижения через узкую горловину камеры, внутренняя часть которой имеет больший диаметр, чем горловина, вдоль создающего направляющую опорного средства, при этом каретка имеет нижнюю секцию, несущую опорный элемент, и верхнюю секцию, несущую средства подачи пробки для трубы, содержащие гибкие трубчатые средства для перемещения к ним пробок снаружи от камеры, средства для захвата пробки, принимающие пробки по одной за один раз из трубы, чтобы передать их оправке для установки пробки, когда удлиненный опорный элемент находится в первой позиции, а вторые приводные средства действуют так, чтобы сместить к нему оправку для установки пробки.

19. Устройство для установки пробки для закупоривания трубы теплообменника парогенератора, которая имеет конец, установленный в стенке камеры удлиненного коллектора, причем в эту камеру ведет участок с узкой горловиной с меньшими размерами поперечного сечения, содержащее обеспечивающую путь стойку для введения в камеру через горловину коллектора для прохождения по меньшей мере до уровня зоны с концом трубы, причем стойка выполнена с возможностью поворота внутри камеры посредством поворотных приводных средств у одного ее конца и несет на себе каретку для продольного перемещения, отличающееся тем, что каретка несет монтажную систему, определенную в п.1 и имеющую инструмент для крепления на ней.

Описание изобретения к патенту

Это изобретение относится к системе для установки пробки, предназначенные для вырабатывающих пар теплообменников, в частности, но не исключительно для теплообменников, используемых в ядерных силовых установках.

Содержащие воду под давлением ядерные парогенераторы такого типа, которые используются в восточной Европе и России, обычно включают в себя большое количество горизонтально ориентированных труб теплообменников, которые отходят от большой циркуляционной трубы, называемой коллектором, и которые оканчиваются в возвратном коллекторе. Два коллектора образуют основную сторону парогенератора и определяют путь потока горячей радиоактивной воды, которая циркулирует через ядерный реактор. Горизонтально ориентированные трубы теплообменника окружены сосудом, который образует вспомогательную сторону парогенератора и который содержит нерадиоактивную воду. При работе тепло передается от горячей радиоактивной воды, текущей через коллекторы и через внутреннюю часть труб теплообменника, к нерадиоактивной воде, содержащейся во вспомогательной стороне, которая окружает внешнюю часть труб. Это нерадиоактивная вода преобразуется в нерадиоактивный пар, который в конечном счете приводит в движение турбины установки, вращающей электрогенераторы. При работе парогенератора горизонтально ориентированные трубы подвергаются постепенному разрушению, включая и коррозию от действия воды, с которой они находятся в контакте. У некоторых труб могут появиться дефекты, например, возникнуть трещины, которые повышают утечки радиоактивной воды от основной стороны в нерадиоактивную воду на вспомогательной стороне.

Предложены различные решения для проведения обслуживания тех дефектных труб теплообменника, которые могут повысить утечки, без исключения парогенератора на это время из эксплуатации. Согласно одному из таких предложений обслуживающий персонал проникает к коллекторам основной стороны и вручную затекает эти дефектные трубы расширяющимися металлическими пробками. Однако наличие высоких уровней радиоактивности ставит вопрос об угрозе здоровью обслуживающего персонала. Кроме того, доступное пространство внутри узких камер в виде горловин, образуемых внутри коллекторов, делает почти невозможным выполнение ручной операции по затыканию пробкой, когда можно считать, что внутренний диаметр камеры коллектора составляет по месту менее 0,5 м. Следовательно, возникает необходимость в дистанционно управляемой системе для установки пробок в дефектные трубы генератора.

Известны дистанционные системы для установки пробок, предназначенные для ядерных парогенераторов, применяемых в Соединенных Штатах и западной Европе /1/. Однако, в этих типах ядерных парогенераторов трубы теплообменника (которые имеют U-образную или вертикальную ориентацию), подсоединены к горячей радиоактивной воде, циркулирующей через реактор посредством чашеобразной водяной коробки. В таких генераторах открытый конец каждой из U-образных труб крепится на листе, который покрывает верхнюю часть чашеобразной водяной коробки, а разделительная плита делит водяную коробку на две головки с четырьмя сферическими каналами, которые образуют основную сторону этого типа ядерного парогенератора.

Известных системы для установки пробок уникально приспособлены для использования внутри таких головок с четырьмя сферическими каналами. Пример такой системы описан в патенте /2/.

Однако из-за большой величины открытого пространства головок с четырьмя сферическими каналами в таких ядерных генераторах и вертикальной ориентации выполняемого при этом закупоривания такие закупоривающие системы не могут действовать внутри узких камер в виде горловин, образуемых внутри коллекторов парогенератора, конструируемых в России и восточной Европе.

Соответственно, техническая задача этого изобретения заключается в создании дистанционно управляемой системы для использования при осуществлении рабочих операций, связанных с установкой и извлечением пробки для затыкания трубы парогенератора, которая по горизонтали отходит от коллектора реактора, содержащего воду под давлением, такого типа, который используется в России и восточной Европе.

Согласно настоящему изобретению создана монтажная система для введения инструмента в камеру с узкой горловиной с целью его применения в пристеночной зоне, во внутренней части камеры с большими размерами поперечного сечения, чем в части, имеющей форму горловины. Это устройство отличается удлиненным опорным элементом для установки на каретке, передвигаемой в камеру вдоль опорных средств, обеспечивающих путь движения, и для перемещения на каретке с ориентацией, фактически параллельной опорным средствам, обеспечивающим путь движения. Опорный элемент имеет первые шарнирно монтажные средства, примыкающие к одному его концу для осуществления шарнирного крепления опорного элемента на упомянутой каретке, и вторые шарнирные монтажные средства, удаленные от упомянутого первого конца, к которым крепятся первые приводные средства, а вторые приводные средства крепятся к опорному элементу так, что проходят параллельно ему и несут на себе монтажные средства для крепления упомянутого инструмента. Первые приводные средства могут действовать на упомянутом удлиненном опорном элементе для его поворота из первого положения, в котором он фактически параллелен опорным средствам, обеспечивающим путь движения, во второе положение, располагающееся фактически под прямым углом к первому положению, и наоборот. Вторые приводные средства действуют таким образом, чтобы сместить упомянутый инструмент по направлению к стеночной зоне внутренней камеры и от нее, когда удлиненный опорный элемент находится во втором положении.

Согласно второму аспекту этого изобретения создана пробка для использования в недоступном месте для дистанционного управления закупоривания конца трубы, отличающаяся корпусом, который закрыт с одного конца и открыт с другого конца, а также содержит расширяющуюся часть, примыкающую к закрытому концу для расширения корпуса пробки при отводе расширителя по направлению к открытому концу корпуса.

Устройство согласно первому аспекту изобретения легко приспособлено для двух фаз работы, которые желательно проводить при обслуживании парогенератора с целью предотвращения использования дефектных труб. Поэтому конец трубы вначале предпочтительно подготавливается роликовым расширителем для обеспечения того, чтобы он имел в поперечном сечении форму правильного круга, а также выравнивается посредством сварки или закатки, и только после этого в конец трубы устанавливается пробка. Характер самой пробки не имеет решающего значения, хотя предпочтительно для этой цели использовать пробку согласно второму аспекту изобретения. Следует заметить также, что устройство согласно этому изобретению может быть использовано для извлечения пробки из отверстия теплообменной трубы. Однако, если не указано иначе, это изобретение ниже будет описано применительно к закупориванию труб теплообменника.

Устройство согласно изобретению может удерживаться на каретке, которая перемещается в коллектор и из него на центральной установочной стойке. Ни каретка, ни стойка не составляют неизменную часть настоящего изобретения. Они могут представлять собой коммерчески доступные виды оборудования, при этом необходимо лишь то, чтобы когда требуется, глухой фланец на верхней части коллектора был снят и центральная установочная стойка была установлена в вертикальном коллекторе для перемещения вдоль него моторизованной каретки, удерживающей устройство согласно изобретению с первоначальным роликовым расширяющим устройством и последующим устройством для установки пробки. Стойка удерживается снаружи от коллектора и свисает с него вниз. Стойка с кареткой на нем может поворачиваться для содействия выравниванию инструмента, несомого кареткой, с концом трубы.

Отверстие для доступа в коллектор обычно имеет диаметр, составляющий лишь 48 см, в то время как поверхность, от которой отходит труба, имеет диаметр порядка 80 см. Вследствие разницы диаметров отверстия для доступа и поверхности входа в трубу инструмент должен поворачиваться на 90 градусов, чтобы пройти через отверстие и затем надлежащим образом устанавливаться относительно отверстия трубы для обеспечения введения роликового инструмента для расширения конца трубы, а затем введения пробки в конец трубы. Приводные средства монтажного устройства предпочтительно представляют собой цилиндр, приводимые в действие рабочей жидкостью. Расстояние между двумя шарнирными монтажными средствами таково, что полностью вдвинутое и полностью выдвинутое положение цилиндров первых приводных средство соответствуют положениям инструмента при 0 градусов и 90 градусах для прохождения в коллектор и введения в концы труб независимо от того, является ли этим инструментом роликовый инструмент для расширения конца трубы или инструмент для введения пробки. Цилиндры соответствующим образом заталкивают роликовый инструмент для расширения конца трубы и пробку в конец трубы после того, как устройство согласно изобретению поворачивается в нижнее положение. Дополнительная функция цилиндра заключается в обеспечении возможности инструмента для установки пробки в трубу забирать новые пробки из загрузочного механизма. Цилиндры предпочтительно толкают соответствующий инструмент вдоль опорного пути с рециркулятором для обеспечения плавного линейного движения.

К поверхности рециркулятора может крепиться упругий блок, который представляет собой упругий механизм, компенсирующий незначительные несовпадения устройства и облегчающий введение ролика и пробки. Между таким упругим блоком и рециркулятором находятся предварительно нагруженные пружины, работающие на сжатие, которые позволяют избежать несовпадения роликового расширителя и пробки по отношению к концу трубы.

Инструменты, осуществляющие требуемые манипуляции, могут удерживаться механизмом вращения/удлинения согласно изобретению посредством зацепления с Т-образной прорезью на последнем, а точнее на упругом блоке, при этом инструменты имеют сопрягаемый Т-образный выступ, который вводится в прорезь. Когда обеспечивается такое зацепление, приводится в действие пневматический цилиндр, который предварительно вводит стопорный палец в сквозное отверстие Т-образного выступа соответствующего инструмента для крепления этого инструмента к механизму вращения/удлинения. Величина предварительного нагружения работающих на сжатие пружин, действующих на упругий блок, вычисляется таким образом, чтобы скомпенсировать вес инструмента. Величина предварительного нагружения несколько меньше веса инструмента, так что незначительное усилие, прилагаемое к упругому блоку, заставит конец инструмента поворачиваться или качаться на пружинах. Такая модульная конструкция роликового инструмента для расширения конца трубы и механизма для ввода в трубу позволяет быстро выполнить замену инструмента.

В роликовом инструменте для расширения конца трубы, или иначе называемом здесь "расширители конца трубы" может использоваться покупной роликовый расширитель для бойлерных труб первоначально для выравнивания какой-либо трубы с наваркой на коллекторе, которая может помещать введению пробки в конец трубы. Расширитель конца трубы также выправляет концевую поверхность трубы на определенном количестве сантиметров этой трубы, чтобы сделать оптимальным установку пробки за счет того, что труба полностью расширена и ее конец концентричен. Приводной механизм, обычно воздушный мотор, может быть использован для приведения в движение расширителя конца трубы, при этом он может представлять собой часть устройства согласно настоящему изобретению. Такое устройство может быть получено посредством удаления накладки обычного воздушного мотора и использования опорной конструкции расширителя конца трубы или инструмента для установки пробки с целью легкого соединения воздушного мотора с остальной частью рассматриваемого инструмента и действия в качестве крышки для мотора с ними обоими, жестко соединенными друг с другом.

Расширение пробки обычно будет происходить под действием гидравлического цилиндра, действующего на расширитель внутри пробки. Расширитель имеет внутреннюю резьбовую нарезку и с ним входит в зацепление оправка с нарезкой, механически вращающаяся в нем. Пробка сужается внутрь по направлению к ее открытому концу, и когда оправка отводится из пробки, она влечет за собой расширитель, чтобы вызвать расширение пробки в ее суженной части для обеспечения плотной посадки в трубе. Такая конструкция пробки особенно полезна, поскольку хотя может быть использована механическая пробка для трубы конструкции Вестингхауз, в принципе имеется лишь ограниченное количество возможностей расширения и обычно диаметр пробки должен соответствовать диаметру закупориваемой трубы. Известно, что внутренние диаметры труб парогенераторов, конструируемых в России, различны и это делает необходимым использование более длинной пробки для уплотнения большего диапазона размеров труб с использованием одного и того же оборудования. Гидравлические цилиндры, до настоящего времени применяемые в работающих под давлением водяных реакторах, конструируемых в Соединенных Штатах, обычно неадекватны, поскольку рабочий ход у них довольно короток. В то время как для последних требуется полезное перемещение порядка 2,5 сантиметров, для парогенераторов, конструируемых в России, рекомендуемое перемещение гидравлического цилиндра составляет 3,2 сантиметра для уплотнения всего диапазона труб. Что касается расширения конца труб, то воздушный мотор действует на оправку для установки пробки, с тем, чтобы обеспечить вход оправки в пробку, и может быть выполнен в виде единой части инструмента для установки пробки. Воздушный мотор также может быть использован для отвода оправки из пробки как только последняя расширяется для затыкания трубы. Корпус воздушного мотора может ввинчиваться непосредственно в корпус монтажного гидравлического цилиндра способом, идентичным описанному ранее.

Наконец, устройство согласно изобретению может включать в себя механизм для автоматической загрузки пробками, который обеспечивает возможность выполнять последовательный монтаж большого количества пробок без необходимости того, чтобы устройство покидало коллектор для захватывания новых пробок. С этой целью пробки под действием силы тяжести подаются по гибкой трубе, идущей через обеспечивающее доступ отверстие коллектора. Приводимый в действие воздухом захватывающий механизм соответствующим образом удерживает первую пробку, в то время как монтажная оправка ввинчивается в расширитель. Когда оправка входит в полное зацепление, инструмент опускается до полностью отведенного положения выдвижных цилиндров, несущих пробку на оправке. Перед этим цилиндры вначале должны быть приведены в действие для подъема средств введения в трубы к загрузочному механизму. Захваты приводимого в действие пневматически захватывающего механизма освобождаются до опускания инструмента. Вес столбика пробок толкает эти пробки на верхнюю часть пробки, которая загружается в оправку. Затем захваты вновь приводятся в действие и весь столбик из пробок поднимается парой пневматических цилиндров с каждой стороны захватов. Подъем столбика пробок позволяет инструменту для введения пробок поворачиваться в положение монтажа без повреждения пробок. На загрузочном механизме может быть расположен механический стопор, чтобы обеспечить возможность перемещения инструмента для введения пробки только к нижней части пробки, удерживаемой захватами. Этот стопор будет действовать таким образом, чтобы удержать пробку от подталкивания вверх от трубы при освобождении захватов.

На фиг. 1 схематически представлен коллектор содержащего воду под давлением реактора такого типа, который используется в восточной Европе, с расположенным в нем закупоривающим механизмом;

на фиг.2 в увеличенном масштабе схематически показан боковой вид устройства согласно одному из аспектов изобретения;

на фиг. 3 вид, подобный фиг.2, показывающий устройство согласно фиг.2, осуществляющее введение пробки в трубу и занимающее положение для закупоривания трубы парогенератора реактора, содержащего воду под давлением;

на фиг. 4 вид сверху устройства согласно фиг.2, а на фиг.5 передний вид этого устройства;

на фиг. 6 вид, аналогичный фиг.2, но показывающий прикрепленный роликовый инструмент для расширения трубы;

на фиг.7 боковой вид, подобный виду на фиг.5 и показывающий пробку, перемещенную от механизма загрузки пробок;

на фиг.8 вид в плане устройства, показанного на фиг.7;

на фиг. 9 и 10 пробка для трубы реактора с водой под давлением соответственно в ее нерасширенном состоянии и в расширенном состоянии в трубе;

на фиг. 11 более подробно и частично в сечении представлена часть устройства согласно фиг.7.

На фиг. 1 показано осевое сечение коллектора 1 парогенератора ядерного реактора, содержащего воду под давлением, такого типа, который используется в восточной Европе. Коллектор 1 имеет узкую зону 2, внутренний диаметр N-N которой обычно составляет менее 0,5 метра и которая при расширении переходит в корпусную часть 3, внутренний диаметр В-В которой составляет порядка 60 сантиметров, а ее стенка 4 имеет относительно большую толщину. Через стенку 4 проходит большое количество труб 5 теплообменника, которые идут радиально во внутреннюю часть парогенератора, который показан лишь посредством части его основания, обозначенной позицией 6. Коллектор 1 выполнен заодно с основанием 6 парогенератора и имеет входное отверстие 7 для горячей воды, нагретой снаружи парогенератора, например, в ядерном реакторе. Трубы 5 проходят к возвратному коллектору (не показан), находящемуся в парогенераторе и имеющем конструкцию, подобную коллектору 1, по какому-либо выбранному пути через парогенератор. В осевом направлении внутри коллектора находится стойка 8, которая своим верхним концом крепится в приводном механизме 9 и свешивается от него внутрь коллектора. Приводной механизм входит в зацепление со стойкой для придания ей поворотного движения. Стойка удерживает приводную каретку, несущую инструмент для расширения трубы и/или введения пробки в отверстие трубы 5, что ниже будет описано более подробно. Каретка показана в двух положениях по длине стойки 8. В положении 10 каретка занимает конечное положение, в котором она будет лежать на стойке, когда не используется и не опускается в коллектор. При работе она будет перемещаться в положение 11 в широкой части коллектора, а затем будет происходить поворот инструмента, показанного контурной линией, в желаемое положение.

Стойка и каретка, на ней не будут постоянно прикреплены к коллектору. Коллектор обычно будет закрыт сверху глухим фланцем, который снимается, когда стойка должна быть введена, и который устанавливается на место после удаления стойки.

Если теперь к рисункам 2 и 3, то каретка 12, имеющая верхнюю часть 13 и нижнюю часть 14, а также соединительный вал 15, причем все они имеют кольцеобразное поперечное сечение, крепится вокруг стойки 8 для перемещения вдоль нее посредством мотора (не показан). Нижняя часть каретки 12 вмещает в себя мотор и не является частью механизма вращения. Верхняя часть 13 служит главным образом для удерживания пробки 16, которая должна подаваться в трубу 5 для ее закупоривания. Пробка 16 загружается через гибкую загрузочную трубу 17, причем показана только нижняя часть этой трубы, выходящей из коллектора даже тогда, когда каретка 12 опущена в него вдоль стойки 8. Пробка, которая проходит через трубу 17, удерживается в надлежащем положении, пока это требуется цилиндром 18 для захватывания пробки, несомым на плече 19, идущем из верхней части 13 каретки. Выступание элементов, несомых верхней частью 13 каретки, относительно продольной оси стойки 8 достаточно мало, чтобы обеспечить прохождение всех этих элементов через узкую часть 2 коллектора на рисунке 1. Нижняя часть 14 каретки несет на себе элементы, которые должны проходить дальше, когда каретка опускается внутри коллектора, так что пробка, которая при этом будет перемещаться, может быть расположена внутри трубы 5. Для обеспечения возможности прохождения элементами, удерживаемыми нижней частью 14 каретки, через отверстия коллектора эти элементы удерживаются механизмом, составляющим вариант осуществления изобретения, который позволяет элементам принимать отгибаемое расположение, когда они перемещаются в коллектор. С этой целью на каретке 14 крепится пара пневматических поворотных цилиндров 20 и 21, из которых на рисунках 2 и 3 показан только цилиндр 20 со штоком 22, причем у их ближних концов 23 имеется поворотное соединение 24 с соединительным элементом 25 приблизительно на половине пути вдоль последнего. Соединительный элемент 25 несет на себе работающий на выдвижение пневматический цилиндр 26, который вмещает в себя поршень 27, несущий рециркуляционный блок 28. У своего нижнего конца поворотное соединение 25а с кронштейном 25в на нижней части 14 служит для обеспечения возможности для соединения поворачиваться между положениями в 0 градусов (фиг.2) и в 90 градусов (фиг. 3) относительно каретки 12. Устройство 29 управления потоком воздуха используется для управления скоростью соответствующих пневматических поршней в цилиндрах, как тех, которые показаны, так и тех, которые дополнительно описаны ниже. Для ясности гидравлические магистрали к соответствующим цилиндрам не показаны. Поршни 20 и 21 обычно будут иметь ход порядка 20 см, в то время как ход поршня 27 обычно будет составлять порядка 15 сантиметров. С поршнем 27 взаимосвязан опорный путь движения 30 направления перемещения рециркуляционного блока 28 и несомых им элементов. Рециркуляционный блок 28 включает в себя упругий монтажный блок, назначение которого будет описано ниже.

На фиг.2 и 3 показаны идентичные компоненты, за исключением того, что на фиг.3 дополнительно показано гидравлическое приводное устройство 31 для пробки 16, которое будет подробно описано ниже применительно к фиг.11. С другой стороны, фиг.2 и 3 отличаются тем, что они показывают механизм согласно изобретению соответственно в положениях при О и 90 градусах, причем последнее приводит к тому, что пробка 16 оказывается направленной к трубе 5. Каретка 12 имеет возможность вращения внутри коллектора путем поворота стойки 8 посредством мотора (не показан), следовательно, какой-либо инструмент, несомый рециркуляционным блоком 28, легко может быть направлен к любой трубе 5. Обычно инструментом удерживается одна или более камер, чтобы обеспечить возможность получения надлежащего совпадения пробки 16 и трубы 5.

На фиг. 4 и 5 более подробно показана упругая конструкция рециркуляционного блока. Упругий блок обозначен позицией 32, а его соединение с рециркулятором 28 включает в себя пружины 33, которые предварительно нагружены и придают упругость месту раздела блока/рециркулятора. Можно видеть, что остов 34 инструмента несет на себе опоры 35, посредством которых выдвижные цилиндры 26 подсоединяются к остову инструмента. Опорные кронштейны 36 соединяю рециркулятор с валами выдвижных цилиндров. Упругий блок 32 образован с Т-образной прорезью 37, которая обеспечивает возможность перемещения упругого блока по пути движения 38 с Т-образным сечением, несомым инструментом 39, который крепится к механизму и будет описан ниже. Приводимое в действие воздухом стопорное устройство 40 имеет сквозной канал, удерживающий палец, который под давлением воздуха движется в соответствующий канал 41 в инструмента (см. фиг. 11), установленном на нем при его применении. Кроме того, из рисунка 5 видны опорная конструкция 42 для поворотных цилиндров 20 и 21 и соединительные кронштейны 43, соединяющие рециркулятор с выдвижными цилиндрами 26.

На фиг.6 представлен вид, подобный показанному на фиг.2, но показывающий механизм при его ориентации для опускания через узкую часть коллектора, несущий инструмент для расширения трубы. Этот инструмент образован опорным корпусом 47, несомым на упругом крепежном блоке 32 таким способом, который уже описан, и фактически представляющий собой корпус для зубчатой передачи воздушного мотора 46, которая входит в зацепление с шестиугольным приводным элементом 48, несомым осью 49, которая крепится к вращательному элементу (не показано) внутри каретки 50. Вращательные элементы удерживают для вращения с ними состоящую из трех частей оправку 51, назначение которой заключается в том, чтобы посредством ролика расширить конец трубы 5, в которую будет вводиться эта оправка 51. Возвратная пружина 52 также соединяет каретку 50 с воздушным мотором 47.

Роликовое расширение инструментом, показанным на фиг.6, когда оправка 51 совпадает с концом трубы 5, достигается применением цилиндров 26 для продвижения инструмента по направлению к трубе для введения в нее оправки вплоть до стопорного элемента 53, несомого на каретке 50. Затем воздушный мотор 47 приводится в действие для поворота оправки, которая существенно превышает по размерам цилиндрическую обойму 54, несомую на внутренней оправке 55. Оправка 55 имеет сужающую часть, причем когда оправка 55 поворачивается, ролики (не показаны), которые лежат внутри обоймы 54, подталкиваются в наружном направлении, чтобы расширить обойму 54, когда она вращается и, таким образом, расширить конец трубы, в котором она располагается. Крутящий момент, прилагаемый для этой цели, будет определяться давлением создаваемым воздухом. Когда расширение посредством роликов заканчивается, обойма 54 будет стремиться к стопорению в занимаемом месте. Ее удаление осуществляется реверсивной работой воздушного мотора 47. Однако вращение оправки 55 в обратном направлении может оказаться недостаточным и пружина 52 способствует выходу оправки из зацепления с роликами, тем самым обеспечивается отвод оправки 55, опускание роликов на сужающуюся часть оправки 55 и выдвижение оправки из концов трубы.

На фиг. 7 представлен вид, подобный виду на фиг.6, но на нем роликовый расширяющий инструмент заменен инструментом для вставки пробок. После того как все трубы, предназначенные для закупоривания при какой-либо обслуживающей операции, расширены посредством роликов, оборудование на каретке 12 будет возвращено в положение согласно рисунку 6, каретка будет выведена из коллектора, а инструмент для роликового расширения будет снят. Он будет заменен инструментом для введения пробки, который обозначен позицией 31 на рисунке 3, на котором представлено введение пробки в трубу. Что касается фиг.7, то показанный на нем инструмент имеет ориентацию, которая требуется для получения пробок 16 из захватывающего цилиндра 18. На рисунке 7 показана как та пробка, которая зацеплена инструментом для установки пробок, так и последующая пробка 16, входящая в захватывающий цилиндр 18 из гибкой трубы 17. Захватывающий цилиндр 18 может представлять собой приводимый в действие воздухом захват, способный действовать быстро для обеспечения того, чтобы пробка, поступающая в цилиндр 18 из трубы 17, захватывалась до того, как появляется возможность ее выскальзывания посредством давления пробок над ней. Трубка 17 для загрузки пробками сама по себе может удерживать, скажем, от 20 до 30 пробок, так что последовательность выполнения заглушающих операций может быть осуществлена без необходимости повторной загрузки, причем вся последовательность операций по глушению труб может осуществляться без удаления каретки 12 из внутренней части коллектора. Инструмент согласно фиг.7 включает в себя свой собственный воздушный мотор 56, причем его работа совместно с гидравлическим устройством 31 будет описана ниже применительно к фиг.11.

Фиг. 8 выполнена в том же самом масштабе, что и фиг.2-7, и ясно показывает как каретка 12 с инструментом, в этом случае предназначенным для вставки пробки, может быть введена через относительно узкую шейку коллектора, внутренняя окружность которой обозначена позицией 2а, причем в этом случае инструмент должен достичь внутренней периферии основного тела коллектора, которая обозначена позицией 3а. В положении при 0 градусов, которое показано на фиг. 8, каретка и прикрепленный к ней механизм и инструмент имеют более чем достаточный зазор для прохождения через шейку коллектора до поворота в положение при 90 градусов, показанное на фиг.3.

Пробка для трубы, показанная на фиг. 9 содержит корпус 60 трубчатой формы, который закрыт только с одного конца и открыт с другого конца, при этом он имеет стенку 61, которая сужается внутрь от максимальной ширины у закрытого конца до минимальной ширины вблизи от открытого конца корпуса, где выполнена внутренняя резьбовая нарезка 62. На внешней стороне пробки образован ряд кольцеобразных поясков 63, которые увеличиваются по ширине от закрытого конца корпуса пробки по направлению к его открытому концу для сопряжения с сужающейся частью и придания корпусу пробки предельного диаметра, приблизительно соответствующего внутренней части затыкаемой трубы. Внутри корпуса 60 пробки находится расширитель 64, который по существу представляет собой поршневой конический элемент, имеющий сквозной канал 65, который выполнен с внутренней резьбовой нарезкой 66, причем его внешние размеры соответствуют внутренним размерам внутренней части корпуса вблизи от его закрытого конца. При изготовлении корпус 60 пробки вначале открыт по обоим концам, а с конца, противоположного концу с винтовой нарезкой, вводится расширительный элемент, после чего этот конец запечатывается.

На фиг. 10 показана пробка 60 на определенном месте внутри трубы 5 и в условиях ее расширения для обеспечения удержания этой пробки внутри трубы. С этой целью расширитель 64 тянет вниз корпуса 60 пробки после того, как пробка вводится в конец трубы и давит на стенку пробки в наружном направлении, так что пояски 63 в центральной зоне, по крайней мере, корпуса пробки вдавливаются в стенку трубы 5 для закрепления этой пробки внутри нее.

Способ, которым происходит установка пробки в трубу, будет далее описан со ссылками на фиг.8. Во внутренней части корпуса 31, гидравлического цилиндра, размещается поршень 70, имеющий головку 41, показанную в ее самом нижнем положении перемещения. Внутри цилиндра 70 находится центральный канал 72, занимаемый внутренним цилиндром 73, который в верхней части имеет направляющий путь 74 и через который проходит оправка 75. В нижнем конце оправка 75 удерживает шестиугольный элемент 76, который находится в зацеплении с зубчатой передачей воздушного мотора 77. Воздушный мотор может работать как в прямом, так и в обратном направлении. Гидравлический насос (не показан) подает рабочую жидкость во внутреннюю часть корпуса 31 гидравлического цилиндра и когда требуется, производит ее удаление из него. Втулка 78 выполнена в положении выхода оправки 75 из корпуса 31 в качестве промежуточного элемента для предотвращения излишнего перемещения оправки 75 и поршня 70. Для замера перемещений оправки имеется линейный потенциометр 79. Оправка имеет концевую часть 80 с уменьшенным диаметром, которая выполнена с наружной резьбовой нарезкой для возможности ее зацепления с резьбовой нарезкой внутренней части расширителя 64 внутри корпуса пробки.

Устройство согласно фиг.11 действует следующим образом.

Когда оно сориентировано так, как показано на фиг.7, оно поднимается в положение, при котором имеющий резьбовую нарезку кончик 80 оправки 75 может входить в открытый конец корпуса 60 пробки с удерживанием захватывающим устройством 18. Вращение оправки под действием воздушного мотора 77 заставляет имеющую резьбовую нарезку часть 80 войти в зацепление с внутренней винтовой нарезкой в расширителе 64. Если пробка удерживается таким способом, корпус 31, гидравлического цилиндра поворачивается на 90 градусов и смещается в переднем направлении на опорном пути перемещения 30 для вхождения в конец трубы 5. Пробка вводится до тех пор, пока верхняя поверхность отстоящего блока 78 не устанавливается вровень с входом трубы. Затем работа цилиндра 26 прекращается и кольцевая камера 81 вокруг поршня гидравлического цилиндра от поршня 70, захватывая им оправку 75, которая тянет расширитель 64 вниз, внутренней части пробки 60, вызывая радиальное выпучивание ее стенок до тех пор, пока пробка не сможет далее перемещаться. Теперь пробка заклинивается внутри конца трубы, после чего рабочее давление в корпусе гидравлического цилиндра сбрасывается. Оправка 75 освобождается от пробки путем ее обратного вращения и затем корпус гидравлического цилиндра может совершать дальнейшее реверсивное перемещение вдоль опорного пути движения под действием цилиндра 26. Таким образом, при выполнении установки пробки устройство согласно фиг. 8 будет приводиться в действие как гидравлический плунжер и пробка будет введена в зацепление с внутренней частью стенки трубы аналогично заклепке. Оправка возвращается в свое положение в нижней части полости 81 посредством подвода воздуха под давлением к объему 84 позади поршня 70.

В течение цикла расширения пробки поршень 70 гидроцилиндра 31 примыкает к стенке коллектора непосредственно через втулку 78, а когда рабочая жидкость входит в цилиндр, корпус цилиндра и оправка, вошедшая с ним в зацепление, отталкиваются от стенки коллектора. Реактивные силы, оказывающие воздействие на вращательный механизм устройства согласно изобретению, когда тянется расширитель, незначительны, поскольку гидравлический монтажный цилиндр свободно перемещается вдоль опорного пути движения в течение монтажа. Корпус пробки 16 уплотняется встык относительно поршня гидравлического цилиндра, когда расширитель оттягивается назад вместе с оправкой. Обычно усилие для монтажа таких пробок составляет 37.86 КН (8500 фунтов), причем это усилие передается к механизму вращения. Компенсация этой реактивной силы получается пассивно, противоположно активной компенсации. Клапаны, которые направляют воздушный поток к цилиндрам 26 поворотного механизма, могут управляться соленоидом и возвращаться в открытое положение при отсутствии возбуждения соленоида. Поэтому, когда пробка расширяется, корпус 26 гидравлического монтажного цилиндра может свободно скользить вдоль опорного пути движения 30, поскольку при вентиляции подводящих магистралей цилиндра усилие не ограничивается. Поэтому может быть установлено клапанное устройство, которое обеспечивает возможность движения гидравлического цилиндра 26 без передачи усилий, оказывающих вредное влияние, к конструкции инструмента для установки пробки и к стойке 8. Если бы реактивные силы при монтаже были ограничены, могло бы произойти повреждение монтажного устройства.