本发明是关于包括舱盖在内的舱口装置,它特别适宜用在核燃料输送管上。核燃料输送管把核反应堆的安全壳区域与核燃料厂房连接起来。当核反应堆内需要更换燃料组件时,操作人员进入安全壳内干燥的换料池,并打开舱盖。随后,向换料池内充水,以保证整个换料过程(无论在安全壳内或在燃料厂房内)都在水下进行。当换料操作完成后,应将换料池内的水抽干。随后,操作人员重新进入换料池内,并将舱盖重新装在燃料输送管端部的舱口上,并保证舱口在随后的反应堆正常运行时是完全密封的。这种类型的核燃料输送系统已于1977年10月11日在美国专利No4,053,067上公开了。 按照第一种常规的安置,采用若干个(例如20个)沿舱盖轴向放置、並沿周向分布的螺栓在周边夹紧舱盖,以将舱盖牢牢地固定在燃料输送管的管端舱口上。螺栓应放置在舱环或核燃料输送管端部法兰上的对应螺孔内。按照第二种常规的锁紧办法,舱盖附设一个复杂的锁紧机构,该锁紧机构包括若干个可径向向外和向内滑动的锁紧螺栓。这些锁紧螺栓是通过位于舱盖中心的一个操纵手轮操纵动作的。
因为安全壳区域内放射性辐照剂量经常是相当高的,因此操作人员在安全壳区域内停留时间应尽可能短,並且希望舱盖的操作能尽可能迅速。进一步说,在安全壳区燃料输送管端部的附近大部分空间已被燃料输送设备所占据,所以希望舱盖的操作能在小空间内进行。
按照上述第二种常规结构制成的舱盖是在第一种先有技术结构的基础上在操作迅速和小空间要求方面地一种改进。但这种舱盖有一个缺点,即其上的锁紧机构是一种复杂且部件间相互干扰的结构。这样,某一个滑动螺栓的故障可能卡住整个机构而必须进行长时期的修理工作。此外,因为必须进行迅速的操作,舱盖经受相当剧烈地载荷,这样增加了舱盖锁紧机构的损坏危险。
本发明的主要目的是提供一种改进的舱口装置。它由舱盖和一个可迅速动作的闭锁机构组成,这种闭锁机构对其本身结构和操作空间要求很小,而对于舱盖的剧烈操作在本质上是不敏感的。
从这个目标考虑,本发明属于这样一种舱口装置,舱口装置由一个环状支座和一个舱盖及若干个闭锁部件组成。环状支座至少能间接地配合固定在壳体A上,並构成一个舱口。舱盖能被适宜地在该环形支座上定位,並盖上该舱口。若干个闭锁部件则固定于该舱口的周围。每个闭锁部件包括一个可滑动的锁栓,该锁栓通常可以沿径向向内滑动,此时,对环形支座来说,处于舱盖锁住位置;而当它沿径向向外滑动时,环形支座则处于舱盖放松位置。在舱盖处于锁住位置时,锁栓至少有一部分长度伸延到该舱盖上,以使舱盖与环形支座压紧。该装置的特征在于:在曲柄轴上设有运动机构,用于把作用在其上的锁紧转矩(或相反,为放松转矩)转换为锁栓的直线运动。其中用于连接该曲柄轴与锁栓的联接机构,可以将该曲柄轴的转动转换成该锁栓的直线移动。该锁栓有一斜表面,该舱盖其外缘的园周上有斜面,它作为舱盖的一部分。与锁栓相配合,使舱盖与环形支座压紧。联接机构包括弹簧组件,用来将曲柄轴的锁紧转矩转换成径向向内的弹力加到锁栓上。
为便于理解本发明,以下用一个相当具体化的装置作为实例(並有附图)进行说明。
图1.是本发明具体装置的透视图。
图2.是构成该具体装置一部分的闭锁部件的正视图。此时,该部件处于打开位置。
图3,是图4中闭锁部件的Ⅲ-Ⅲ剖面图。此时,该部件处于锁紧位置。
图4,是图3的Ⅳ-Ⅳ剖面图。
图5,是进一步说明具体装置特征的透视图。
图6,是安装了本发明装置的核燃料输送管的侧视图。
图1所示的舱口装置通常由三个主要部件组成:舱环2,舱盖3和由若干个(例如6个)间隔布置的、相同结构的闭锁部件4组成的锁紧机构。
舱环2由一个环形法兰2′和一个环套5组成。法兰2′被固定(例如焊接固定)在壳体A上,並在那里形成了一个舱口。环套5则安装固定在法兰2′上,例如环套5可通过沿周向分布的、与轴向平行的埋头螺栓(图中未示出)安装在与其同轴的法兰2′上。环套5的内径应大于法兰2′的内径,以在径向留出外露的环形法兰面部分构成环形支座6。
舱盖3基本上是一个盲板盖,它可装配在舱环2的环套5上,並正好与舱环2的环形支座6的环形法兰面面对面地贴紧密合。舱盖3在其外缘表面上有一园周形斜面7,很明显是用于达到技术说明书所要求的上述的密合目的。为使舱盖3从舱环2中放入和移出,可在舱盖3外侧面上设一个把手(图1中未示出)。
使舱盖紧密地贴合在舱环2的环形支座6上的锁紧机构,是由若干个闭锁部件4构成的。这些闭锁部件沿园周均匀分布在安装在舱环2的环套5的外缘8上。各闭锁部件4构造相同,每个部件包括一个支承架9,支承锁闩或锁栓机构。这种机构包括一个可作人工操作的操作手柄10和径向滑动锁栓11,它可通过开孔孔道进入环套5,並且通过联结机构与手柄10连结在一起。注意左上角的闭锁部件4处于锁紧关闭状态,而其它所有闭锁部件则处于松开状态。
参看图2、3和4,现对闭锁部件4作详细说明。
图2示出的闭锁部件4处于松开状态,这时锁栓11处于缩回位置,如同图1所示。若每个闭锁部件4的锁栓11都处于缩回位置,则舱盖3可以自由地沿轴向从舱环2的环形支座6上放入和取出。
手柄10可把转矩传递到与其相连的曲柄轴12上,曲柄轴的轴颈置于支承架9的支承孔中。曲柄轴12可通过与其联接的曲柄链节13传递力矩。在这个曲柄链节上通过枢轴销钉15装有一个偏心铰接的联接链节14。销钉15与曲柄轴12之间有一定的距离且互相平行。对于联接链节14通过枢轴销钉15′与锁栓销杆16铰接。锁栓销杆16的主体部分17伸延进入锁栓11的轴向孔18内,可在孔内进行轴向滑动。锁栓螺钉19从锁栓11的另一端沿轴向伸入锁栓11,並且拧入锁栓销杆主体部份17端面的螺孔内。锁栓螺钉19就是通过这种方式将锁栓11固定到锁栓销杆16上。锁栓11的轴向孔18和锁栓销杆主体部分17端面之间的有限空间可存放弹簧垫圈20。此弹簧垫圈为锁栓销杆16和锁栓11之间提供弹性联接,以产生一个可控的回弹锁紧力。以下参照图3和图4进行说明。
闭锁部件4处于打开位置时,操作手柄10一般垂直于锁栓11的长度方向。这时固定在支承架9上、並与曲柄轴12有一定间距且平行于曲柄轴12的定位销钉21锁住手柄10,使它固定在打开位置上,如图1所示。
为将闭锁部件4的状态变为锁紧的关闭状态,首先拔出定位销钉21使手柄10放松,然后如图2所示操作手柄10向顺时针方向转动,这样曲柄轴12就受到顺时针方向的转矩。结果,刚性固接在一起的曲柄轴12和曲柄链节13从图2所示位置顺时针转向图3所示的位置。
在曲柄轴12和曲柄链节13的顺时针关闭运动过程中,联接链节14绕枢轴销钉15和15′转动。枢轴销钉15和15′分别将联接链节14与曲柄链节13和锁栓销杆16联接在一起,这样把曲柄链节13的转动转换成锁栓销杆16的直线移动。因此,锁栓销杆16径向向内运动(相对于舱环2的轴向来看)时,把直线上的径向力通过弹簧垫圈20(它承受的压力相应于锁栓11的径向向内运动的阻力)传递到锁栓11。这种阻力主要是由于滑动的锁栓11的斜面22和舱盖3的倾斜面7之间的“凸轮作用”所产生的。应注意,由于弹簧垫圈20的压缩,施加到锁栓11上的弹簧力在闭锁部件4的锁紧运动和锁紧过程的任一时刻,都大于作用在它上面的阻力。因此,阻力(由于面7和22的“凸轮作用”所产生)总可以被弹簧垫圈20所施加的弹力所克服。就是以这种方式,通过倾斜的表面7和22之间的凸轮作用,可确保对弹性锁紧力施加到舱盖3上,使之与环形支座6压紧的控制,且这种控制无论是在从松开位置到关闭(闭锁或锁紧)位置这段时间内,还是在锁紧位置时,均可保持。
当闭锁部件4进入关闭锁紧位置时(如图3和图4所示)操作手柄10是处于径向向内的位置。即它的延伸线平行于锁栓11的纵向轴(如图4和图1的左上方锁闩部件4所示)。这时,定位销钉21重新插入支承架9,将手柄10固定在锁闩部件4的关闭位置。
固定在支承架9上的曲柄限制螺钉23通常与曲柄轴12和舱环2的轴线成垂直设置,限制螺钉23的一端位于联接链节14的偏心部分的位移路径上,以限制从闭锁部件4的打开位置转换到中心线上的关闭(栓住)位置时,曲柄轴12所能旋转的最大角度,並以此改变弹簧垫圈20的压缩量和其在锁住位置所传递的弹力。
图中示出的闭锁部件4是“右手”操作。应当了解本装置也可进行“左手”操作,在这种情况下,手柄10在关闭运动时,曲柄轴12和曲柄链节13从图1到图3看去将是逆时针旋转的。另外对于“左手”操作,定位销钉21和曲柄限制螺钉23必须重新在支承架9上定位。同时还应当了解,在每个闭锁部件4中,手柄10可以省去和被替换。此时,曲柄轴12的端部可以制成一个六角形端面,以与标准板手相匹配。进行这种修改后。可以用一种短的、薄片形部件(或力臂)代替手柄10。这个力臂具有手柄10的功能,当它与定位销钉21相配合使用时,还可起有关锁栓11是处于关闭位置或缩回(打开)位置的目测指示器作用。
再回到图1和图4。在所有的闭锁部件4处于关闭位置后,手柄10总是径向向内的,並平行于相应的锁栓11。于是,舱盖3就受到一个周向均匀的轴向“凸轮作用”的压载荷,使之沿轴向与舱环2的环形支座6压紧。密封环24和25布置在舱盖3的内表面凹槽内。它们与舱盖同心,用于舱盖与舱环2的环形支座6压紧时的密封。
再回到图5。舱口装置通常还包括一个平衡重锤机构(如图中26所示),以使笨重的舱盖3能方便地移开和重新装入。当它从舱环2上移出时,平衡锤机构26可用来支承舱盖3。应注意,为简化和清楚起见,图5中没有示出闭锁部件4。平衡锤机构26包括一个直立的立柱27,它牢牢地固定在舱环2的外缘圆周面上,用以支承一个滑轮托架28,而托架又支承两个相互有一定间距的滑轮29。钢丝绳30穿过滑轮29悬挂重物,其一端是平衡锤31,另一端则固定在舱盖把手32上,而把手又牢牢地固定在舱盖3上。平衡锤机构26大大加快了舱盖3的移开和重新装入的速度,同时还简化了其操作工序。並且还带来另一个好处,即为清理由舱环2所构成的舱口,不必将舱盖3沿轴向向外移出一定的距离。向外移出一定的距离。
在核反应堆的燃料输送系统中,本发明作为一种快速松开的舱口装置,可以发现在使用上有其特殊的优点(如图6所示)。此外,图1和图5所示的壳体A就是本图中的核燃料输送管33。它为安全壳内的换料池34和核燃料厂房的燃料装卸区35之间提供了通道。
按照这项发明制成的舱口装置1,安装在核燃料输送管33的处于安全壳区域的一端,而处于核燃料厂房区域35的另一端被阀门36(例如电动阀)关死。注意,本发明的背景技术,即这种类型的核燃料输送系统(包括燃料输送管两端的输送设备)已在美国专利№,4,053,067中作了说明。根据本项发明制成的舱口装置有很多优点,诸如可以快速地打开和关闭锁紧,动作可靠,维修简单,锁紧机构的故障率低,舱盖结构本身和操作空间均小,在锁紧位置施加了一个可控的轴向力使锁紧更为可靠,以及便于做改进性修改等,这些优点对核设施是十分有用的。