一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构

技术领域

本申请属于核电站反应堆维修技术领域，具体涉及一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构。

背景技术

某核电机组设备闸门是保证安全壳密封性的重要安全屏障，也是机组大修专用工具、新燃料和乏燃料进出反应堆厂房的重要运输通道。设备闸门有两道实体密封闸门，两道门之间通过控制逻辑连锁，可确保机组运行期间设备进出反应堆厂房时，始终有一道门处于密封状态，确保安全壳密封性。在历史运行过程中，设备闸门在大修和运行期间由于频繁的执行运输任务，曾多次出现门板推拉和密封机构卡涩故障，导致大修工作延误，甚至导致安全壳负压波动，对机组大修工作和安全稳定运行造成了不良影响。

发明内容

本申请的目的是提供一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构，解决设备闸门门板卡涩的问题。

实现本申请目的的技术方案：

本申请实施例提供的一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构，所述密封锁紧机构，包括：电动头组件、连接法兰板组件、安装法兰座和锁紧头组件；

电动头组件为密封锁紧机构提供动力输出，通过连接法兰板组件及螺栓固定在闸门的安装法兰座上；安装法兰座焊接在闸门门板上；

锁紧头组件，包括：外套筒与设置在外套筒内的轴承、空心轴、套筒和弹簧；

外套筒通过安装法兰座上的定位凸台和螺栓实现轴心定位和固定上；所述锁紧头组件以空心轴输出，通过空心轴端部的牙齿与电动头组件输出轴以牙嵌方式相连；轴承位于空心轴和套筒之间，用于空心轴的回转支撑；套筒用于轴承的轴端定位；

密封螺母嵌在空心轴的中空部分，在锁紧螺杆的推动作用下，沿空心轴后退并压缩弹簧，弹簧的压缩力保证密封螺母可靠啮合锁紧螺杆；当密封螺母旋入到锁紧螺杆后，弹簧又回弹伸长到原来长度；锁紧螺杆位于闸门筒体密封面上。

可选的，所述锁紧头组件，还包括：滑动挡板；

滑动挡板用于弹簧的压缩和定位。

可选的，所述锁紧头组件，还包括：端盖；

端盖用于套筒的密封和防尘。

可选的，锁紧螺杆位于闸门筒体密封面上，表面有梯形螺纹，用于与密封螺母啮合。

可选的，还包括：球面垫片；

球面垫片与密封螺母球面头部贴紧，起到调心和配合作用。

可选的，还包括：压盖用于球面垫片的限位和固定。

可选的，电动头组件，包括驱动电机、手轮机构、齿轮箱、减速箱及必要的供电装置；电动头组件与接法兰板组件以凹、凸台定位连接。

可选的，密封螺母外心轮廓为四方形。

本申请的有益技术效果在于：

(1)本申请实施例提供的一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构，在闸门密封和解密封期间，可简便、顺畅、可靠的实现密封螺母的拧松或拧紧，推拉机构和密封机构之间不发生相互干涉。拧紧头具有弹性伸缩结构，将和锁紧螺杆平稳对接。手动装置作为备用结构，在电动系统故障时，可手动锁紧或解锁螺栓。

(2)本申请实施例提供的一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构，固定在闸门密封门板的安装支座法兰上，其余结构均保持不变，新增的密封机构与保留部件接口匹配，保证安装精度和强度，同时便于拆装和维护，确保密封电动头组件动作时螺母与螺杆能够正常啮合并拧紧，便于拆除与安装，易于维修维护。具备现场实施可行性，外形尺寸满足现场安装空间要求，且有足够的检修空间。

附图说明

图1为设备闸门正视图；

图2为设备闸门侧视图；

图3为设备闸门密封锁紧机构；

图4为本申请实施例提供的一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构的结构示意图；

图6a和6b为本申请实施例提供的一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构中空心轴的结构示意图；

图7a和7b为本申请实施例提供的一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构中密封螺母的结构示意图。

图中：

1—电动头组件；2—连接法兰板组件；3—密封螺母；4—安装法兰座；5—外套筒；6—轴承；7—锁紧螺杆；8—球面垫片；9—压盖；10—空心轴；11—套筒；12—端盖；13—滑动挡板；14—弹簧。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚-完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本申请实施例中的一部分，而不是全部。基于本申请记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本申请保护的范围内。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

设备闸门的主体结构主要包括：筒体预埋件、闸门筒体、吊桥、舱内组件、密封门板、移动框架、支撑桁架、平衡机构、密封泄漏监测系统等，如图1、图2所示。

门筒体直径7580mm，长7200mm，重量为89吨，闸门筒体一端与内层安全壳上的预埋件焊接，另一端通过千斤顶和平衡机构固定在外层安全壳和外部构筑物上。在筒体的两端分别设计了可升降的吊桥，供运输小车通行。在闸门筒体的侧面设计了人孔，供人员进出中舱。在筒体的两端分别设计了压力平衡阀，在闸门开启前平衡中舱与外界压力，减少闸门开启时的阻力。

移动框架的主要作用是在闸门开启时承载密封门板的重量，带动密封门板侧向移动，支撑固定门板推拉机构，也是闸门检修的操作平台。如图2和图3所示，移动框架的上部设计了导向槽，通过支撑桁架固定，下部设计有移动框架轨道、轨道轮和导向槽，移动框架可在横向移动机构的驱动下沿着导向槽横向移动。在导向槽的作用下，移动框架不能相对筒体前后移动，在门板推拉机构驱动门板前后移动时，为其提供反作用力支点。

闸门筒体和移动框架上分别对称布置了一对导向支撑，以承载密封门板重量，密封门板通过两侧支撑滚轮沿着导向支撑前后移动。同时，导向支撑还具有导向定位作用，在闸门开启和关闭过程中将密封门板限制在正常偏差范围内，确保密封门板精确对中。

在移动框架上呈三角形布置了3套门板推拉机构，在闸门开启和关闭过程中驱动密封门板在导向支撑上前后移动。电动头驱动阀杆螺母旋转，在防转板的作用下丝杆前后移动，进而驱动门板相对于移动框架前后移动。

密封门板宽3500mm，高6780mm，每扇重量约21吨，在密封门板两侧对称分别布置了3套密封机构，用于密封门板与筒体锁紧，保证闸门密封。门板关闭过程中，电动头驱动密封螺母与螺杆啮合锁紧，压紧门板密封面上的密封胶条实现闸门密封。

设备闸门有三种运行工况，即：“密封工况”：密封泄漏监测系统投用，闸门不可操作；“自动工况”：操作过程至少保持一扇门处于密封状态；“手动工况”：可以保持两扇门同时开启。

设备闸门在“自动工况”模式下，通过控制系统连锁，确保在任何情况下都至少有一道门处于密封状态。设备闸门关闭密封原理为：

第一步：横向移动机构驱动移动框架带动密封门板从全开初始位置移动到筒体正前方，触发电气限位开关后，横向移动机构停止动作。

第二步：3个推拉电动头动作，推动门板向筒体密封面移动，触发门板上的3个电气限位开关后停止，此时门板与密封面保持平行，门板与密封面距离为400mm。

第三步：3个门板推拉机构电动头和6个密封机构电动头同时动作，在门板推拉机构的推动下，门板逐渐贴近筒体密封面，6个密封机构内的密封螺母开始与密封螺杆啮合。6个密封电动头各自的力矩开关触发后停止运行，3个推拉电动头也在对应位置的密封电动头力矩开关触发后停止运行。此时在6个密封电动头的力矩作用下，门板上的密封胶条被压紧，实现密封。

第四步：关闭压力平衡阀，力矩到位后停止。

第五步：门板推拉机构与门板分离。

从机组商运以来，安全设备闸门在机组大修、小修、新燃料转运、乏燃料转运期间曾多次出现故障，其中主要的故障类型为门板推拉和密封机构卡涩故障，该类型故障多数发生在3个推拉电动头和6个密封电动头同时动作开启或关闭闸门的步骤中。该类故障发生时主要表现为：6个密封力矩触发但门未关严、推拉电动头力矩报警、密封电动头力矩报警、推拉杆旋转装置断裂、门板倾斜等。故障原因主要包含以下三个方面：

个推拉电动头之间不同步：在设备闸门关闭过程中，当3个推拉电动头不同步时，会导致门板出现明显的倾斜。当密封螺母与螺杆啮合时，由于螺杆与螺母的中心不在同一轴线上，将导致密封螺母与螺杆无法正常啮合，或啮合后螺纹摩擦力变大，导致密封机构卡涩，触发电动头力矩保护，闸门无法继续关闭，也无法正常开启；

个密封电动头之间不同步：在密封机构中密封螺母的后部设置了弹簧，密封螺母有大约30mm的前后活动裕量，能够在一定程度上缓解电动头不同步导致的行程差。但当6个密封电动头之间出现不同步导致行程差超过30mm时，由于门板是刚性结构，行程慢的或快的密封螺母就会对其他密封螺母造成干涉，相当于在每个密封机构都增加了负载，使螺纹啮合时摩擦力增大，导致密封机构卡涩，触发电动头力矩保护。

个推拉电动头与6个密封电动头之间不同步：当3个推拉电动头与6个密封电动头出现不同步时，由于行程差所产生的推拉力作用在门板推拉机构上，额外增加了的大量负载，严重时导致门板推拉机构卡涩，触发电动头力矩保护，长期在此状态下运行将造成推拉杆旋转装置发生疲劳断裂。

针对上述问题，本申请发明人结合电站现场实际情况设计了一套试全新的安全壳设备闸门密封锁紧机构，通过这套密封锁紧机构实现设备闸门开关过程中门板推进(或拉出)和密封机构拧紧(或拧松)分步执行，以解决电动头相互之间不同步，相互干涉的问题，成功解决了安全壳设备闸门在开关门过程中3个推拉电动头和6个密封电动相互之间不同步导致的门板卡涩问题，提高了设备闸门的运行可靠性，有效降低了设备闸门运行过程中的卡涩风险，确保了核电机组的安全稳定运行。

基于上述内容，为了清楚、详细的说明本申请的上述优点，下面将结合附图对本申请的具体实施方式进行说明。

参见图4和图5，本申请实施例提供的一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构，包括：电动头组件1、连接法兰板组件2、安装法兰座4和锁紧头组件；

电动头组件1为密封锁紧机构提供动力输出，通过连接法兰板组件2及螺栓固定在闸门的安装法兰座4上；安装法兰座4焊接在闸门门板上，为密封机构提供定位、支撑。在一个例子中，安装法兰4为沉孔结构，沉孔底部设计有定位凸台和均布螺纹孔。

锁紧头组件，包括：外套筒5与设置在外套筒5内的轴承6、空心轴10、套筒11和弹簧14；

外套筒5通过安装法兰座4上的定位凸台和螺栓实现轴心定位和固定；所述锁紧头组件以空心轴10输出，通过空心轴10端部的牙齿与电动头组件1输出轴以牙嵌方式相连；轴承6位于空心轴10和套筒11之间，用于空心轴10的回转支撑；套筒11用于轴承6的轴端定位；

密封螺母3嵌在空心轴10的中空部分，在锁紧螺杆7的推动作用下，沿空心轴10后退并压缩弹簧14，弹簧14的压缩力保证密封螺母3可靠啮合锁紧螺杆7；当密封螺母3旋入到锁紧螺杆7后，弹簧14又回弹伸长到原来长度；锁紧螺杆7位于闸门筒体密封面上。空心轴10可以带动密封螺母3转动、与锁紧螺杆7啮合并旋紧。弹簧14、密封螺母3与锁紧螺杆7平稳对接并啮合。作为一个示例，密封螺母3外心轮廓为四方形。

在一个例子中，所述锁紧头组件，还包括：滑动挡板13；

滑动挡板13用于弹簧14的压缩和定位。

在另一个例子中，所述锁紧头组件，还包括：端盖12；

端盖12用于套筒11的密封和防尘。

作为一个示例，锁紧螺杆7位于闸门筒体密封面上，表面有梯形螺纹，用于与密封螺母3啮合，通过电动头组件1的驱动带动密封螺母3旋转并与锁紧螺杆7啮合，密封螺母3旋转到锁紧螺杆7根部后，可以压紧密封门。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，该机构还包括：球面垫片8；

球面垫片8与密封螺母3球面头部贴紧，起到调心和配合作用，可以为带内凹球面的圆板。

在一个例子中，该机构还包括：压盖9用于球面垫片8的限位和固定，可以为一内凹环板。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，电动头组件1，包括驱动电机、手轮机构、齿轮箱、减速箱及必要的供电装置；电动头组件1与接法兰板组件2以凹、凸台定位连接。

下面结合一个具体的例子，详细说明本申请实施例提供的一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构的工作原理。具体如下：

当设备闸门关闭时，当门板被推进到距离密封面约10mm的位置时停止，在锁紧螺杆7的推动作用下，密封螺母3沿空心轴后退并压缩弹簧14，弹簧压缩力保证密封螺母3与锁紧螺杆7可靠啮合；

电动头组件1动作带动空心轴10顺时针旋转，进而带动密封螺母3转动，使密封螺母3与锁紧螺杆7进行啮合，密封螺母3旋转到螺杆根部后，与球面垫片8接触进而将门板压紧，完成锁紧密封。

当设备闸门开启时，首先6个密封电动头组件1动作,带动空心轴10逆时针旋转，进而带动密封螺母3转动，使密封螺母3组件从锁紧螺杆7上旋出。密封机构随门板逐渐后退，密封螺母3与锁紧螺杆7完全分离，完成设备闸门开启。

本申请实施例提供的一种核电厂安全壳设备闸门密封锁紧机构成功解决了安全壳设备闸门在开关门过程中推拉电动头和密封电动相互之间不同步导致的门板卡涩问题，提高了设备闸门的运行可靠性，有效降低了设备闸门运行过程中的卡涩风险，确保了核电机组的安全稳定运行。可以在核电厂同类型安全壳设备闸门优化改进中推广应用。可以在国内外在建核电机组的同类型安全壳设备闸门的设计和优化改进工作中进行推广应用。对于同行业及其它行业类似设备的设计和优化改进也具有良好的借鉴意义。

上面结合附图和实施例对本申请作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。本申请中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。