一种用于核电CRDM管座的分体机械密封装置及方法

技术领域

本发明涉及核电压力容器技术领域，特别涉及一种用于核电CRDM管座的分体机械密封装置及方法。

背景技术

在低碳经济和绿色经济的引领下，全世界各个国家都在进行能源战略选择，或节能减排、强化洁净煤，或积极发展核电、强化可再生能源。当前在中国能够大规模建造的低碳能源，除了水电和部分新能源外，核电作为一种清洁的特殊能源，在低碳能源选择中扮演着重要的角色。随着核电设备国产化率的不断提高，如何控制好核电设备的制造质量，尤其是核岛主设备的制造质量，成了一个重要的课题。

CDRM(Control Rod Drive Mechanism控制棒驱动机构)具有控制操作反应堆的启动、调节功率、保持功率、正常停堆等作用，是核电设备的重要构件。CDRM安装在反应堆压力容器顶盖的管座上(该管座也称为CDRM管座)，其为一种竖直方向步进的磁力提升装置，

如图1所示，CRDM管座具有一端开口的圆筒型结构，其第一端为开口端(也称接管端)。沿CRDM管座第一端至CRDM管座第二端的方向，CRDM管座第一端端部内依序设有与CRDM管座同中心轴且互相连通第一空腔、第二空腔；第一空腔的直径φ180mm，第二空腔的直径φ100mm，第一空腔与第二空腔的连接处形成台阶结构。第一空腔内壁设有螺纹。

核电反应堆压力容器制造完成后，通常需要进行高压水压试验。在试验过程中，需对压力容器CRDM管座第一端进行密封。由于CRDM管座的内径精密度较高，若直接使用金属材料密封，容易将CRDM管座内表面划伤。而使用较软材料密封，水压压力较高时，较难进行保压。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于核电CRDM管座的分体机械密封装置及方法，能够在对核电反应堆压力容器进行高压水压试验，有效密封CRDM管座的开口端，保证了试验的水压强度，又能够防止划伤CRDM管座内壁。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于核电CRDM管座的分体机械密封装置，CRDM管座开口端内部设有互相连通的第一、第二空腔，第一、第二空腔分别对应CRDM管座的开口端、封闭端，第一空腔直径大于第二空腔直径，第一、第二空腔的连接处形成第一台阶，所述用于核电CRDM管座的分体机械密封装置包含：

柔性材质的密封件,嵌入设置在第二空腔内，所述密封件具有圆柱形结构，密封件的直径匹配第二空腔的直径；密封件第一端对应CRDM管座开口端，密封件第二端对应CRDM管座封闭端；

密封轴，其设置在CDRM管座内并固定连接密封件；密封轴第一端设有第二台阶，所述第二台阶的端面抵接所述第一台阶的端面，密封轴第二端抵接密封件第一端；

压紧盖，压紧盖第一端位于CRDM管座第一端外部，压紧盖第二端嵌入设置在第一空腔并抵接密封轴第一端，压紧盖第二端的直径匹配第一空腔直径；压紧盖第二端与CRDM管座通过螺纹副固定连接。

优选的，密封件第一端端部开有第一盲孔；密封轴第二端端部设有匹配所述第一盲孔的第一延伸部，所述第一延伸部嵌入设置在第一盲孔内。

优选的，压紧盖第一端端部向外伸出。

所述用于核电CRDM管座的分体机械密封装置，还包含安装手柄；所述压紧盖开有第二通孔，所述第二通孔的中心轴平行于CRDM管座的中心轴；所述安装手柄第一端位于CRDM管座第一端外部，安装手柄第二端穿设所述第二通孔并固定连接密封轴第一端。

优选的，所述安装手柄第二端通过螺纹副固定连接密封轴第一端。

优选的，所述用于核电CRDM管座的分体机械密封装置还包含若干个连接件，通过所述连接件依序穿设密封件第二端、第一延伸部，实现固定连接密封件和密封轴。

优选的，所述用于核电CRDM管座的分体机械密封装置还包含若干个第一密封圈，所述第一密封圈设置在CRDM管座与密封件之间。

优选的，所述用于核电CRDM管座的分体机械密封装置还包含若干个第二密封圈，所述第二密封圈设置在密封件与第一延伸部之间。

优选的，所述密封件为尼龙材质，所述密封轴、压紧盖为不锈钢材质。

本发明还提供一种用于核电CRDM管座的分体机械密封方法，采用本发明所述的用于核电CRDM管座的分体机械密封装置实现的，包含步骤:

S1、在密封件与密封轴之间安装第二密封圈，固定连接密封轴与密封件；

S2、在密封件外周安装第一密封圈，固定连接安装手柄与密封轴；通过安装手柄将一体化固定连接的密封件、密封轴送至CRDM管座内部，密封轴的第二台阶端面抵接CRDM管座内第一台阶的端面；

S3、压紧盖套设在安装手柄外部，压紧盖第二端通过螺纹副与CRDM管座固定连接，通过压紧盖抵接密封轴第一端。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明能够在对核电反应堆压力容器进行高压水压试验时，有效密封CRDM管座的开口端，并保证了试验的水压强度(10MPa～26Mpa)；

2)本发明的装置结构通用性较强，适用于内径表面精度要求较高的CRDM管座，通过使用尼龙材质的密封件包围不锈钢材质的密封轴，即保证了试验中的水压强度，又保证CRDM管座内壁不被受划伤。

3)本发明的装置结构简单，制造成本低、拆装便利、可操作性强，具有很好的使用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为核电CRDM管座开口端示意图；

图2为本发明的用于核电CRDM管座的分体机械密封装置封堵CRDM管座开口端示意图；

图中：1、压紧盖；2、第一密封圈；3、密封件；4、连接件；5、第二密封圈；6、密封轴；61、第一延伸部；62、第二台阶；7、安装手柄；

8、CRDM管座；81、第一空腔；82、第二空腔；83、第一台阶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，CRDM管座开口端内部设有互相连通的第一空腔81、第二空腔82，第一空腔81、第二空腔82分别对应CRDM管座8的开口端、封闭端，第一空腔直径大于第二空腔直径，第一空腔81、第二空腔82的连接处形成第一台阶83。

本发明提供一种用于核电CRDM管座的分体机械密封装置，如图2所示，包含：密封件3、密封轴6、压紧盖1、若干个第一密封圈2、若干个第二密封圈5、若干个连接件4、安装手柄7。

如图2所示，所述密封件3嵌入设置在第二空腔内，所述密封件3具有圆柱形结构，密封件3的直径匹配第二空腔82的直径；密封件第一端对应CRDM管座开口端，密封件第二端对应CRDM管座封闭端。密封件第一端端部开有第一盲孔。密封件3为柔性材质,在本发明的实施例中，密封件3为尼龙1010材质。

如图2所示，所述密封轴6设置在CDRM管座内并固定连接密封件3；密封轴第一端设有第二台阶62，所述第二台阶62的端面抵接所述第一台阶83的端面，密封轴第二端抵接密封件第一端。密封轴6为不锈钢材质。在本发明的实施例中，密封轴第二端端部设有匹配所述第一盲孔的第一延伸部61，所述第一延伸部61嵌入设置在第一盲孔内，通过密封件3包裹密封轴6，既增强密封件3的受力强度，又能够防止密封轴6在受力时损伤CRDM管座内壁。

所述连接件4依序穿设密封件第二端、第一延伸部61，实现固定连接密封件3和密封轴6。在本发明的实施例中，所述连接件4为螺栓。

如图2所示，压紧盖1为两端开口的圆筒形结构。压紧盖1开有第二通孔，所述第二通孔的中心轴平行于CRDM管座8的中心轴。压紧盖第一端位于CRDM管座第一端外部，压紧盖第二端嵌入设置在第一空腔81并抵接密封轴第一端，压紧盖第二端的直径匹配第一空腔直径。压紧盖第二端与CRDM管座8通过螺纹副固定连接。

如图2所示，在本发明的实施例中，压紧盖1为不锈钢材质。压紧盖第一端端部向外伸出，便于旋转该压紧盖1。

如图2所示，安装手柄第一端位于CRDM管座第一端外部，安装手柄第二端穿设所述第二通孔并通过螺纹副固定连接密封轴第一端。安装手柄7用于把一体化固定连接的密封件3和密封轴6送入CRDM管座8或自CRDM管座8取出。

所述第一密封圈2设置在CRDM管座8与密封件3之间。如图2所示，在本发明的实施例中，密封件外侧壁设有安装第一密封圈2的第一凹槽。

所述第二密封圈5设置在密封件3与第一延伸部61之间。如图2所示，在本发明的实施例中，密封轴外侧壁设有安装第二密封圈5的第二凹槽。

本发明还提供一种用于核电CRDM管座的分体机械密封方法，采用本发明所述的用于核电CRDM管座的分体机械密封装置实现的，包含步骤:

S1、在密封件3与密封轴6之间安装第二密封圈5，通过螺栓固定连接密封轴6与密封件3；

S2、在密封件外周安装第一密封圈2，固定连接安装手柄7与密封轴6；通过安装手柄7将一体化固定连接的密封件3、密封轴6送至CRDM管座8内部，密封轴6的第二台阶端面抵接CRDM管座内第一台阶83的端面；

S3、压紧盖1套设在安装手柄外部，压紧盖第二端通过螺纹副与CRDM管座8固定连接，旋转压紧盖1，使压紧盖第二端端面抵接密封轴第一端端面。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明能够在对核电反应堆压力容器进行高压水压试验时，有效密封CRDM管座8的开口端，并保证了试验的水压强度(10MPa～26Mpa)；

2)本发明的装置结构通用性较强，适用于内径表面精度要求较高的CRDM管座8，通过使用尼龙材质的密封件3包围不锈钢材质的密封轴6，即保证了试验中的水压强度，又保证CRDM管座8内壁不被受划伤。

3)本发明的装置结构简单，制造成本低、拆装便利、可操作性强，具有很好的使用价值。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。