Гидрозатвор

 

Изобретение относится к гидротехническим устройствам, предназначенным для перекрытия отверстий в бассейнах с агрессивной жидкостью, и может быть использовано на атомных электростанциях. Гидрозатвор включает герметизируемый бассейн, полотнище, полый уплотняющий элемент, выполненный из эластичного профилированного материала с внутренней полостью, заполненной жидкостью, который соединен с расположенным выше уровня воды в герметизируемом бассейне резервуаром, содержащим дополнительный объем упомянутой жидкости. Сооружение содержит второй резервуар с дополнительным объемом упомянутой жидкости, закладную раму с пазами, заделанную в бетон сооружения, в пазах которой установлено полотнище. Полый уплотняющий элемент расположен по контуру полотнища, и каждый из его концов соединен с соответствующим резервуаром, причем жидкость, заполняющая внутреннюю полость уплотняющего элемента и резервуары, имеет удельный вес больший, чем удельный вес жидкости в герметизируемом бассейне. Воздушные полости резервуаров соединены с окружающей средой через обратные клапаны, пропускающие воздух из окружающей среды, но препятствующие проходу воздуха и жидкости обратно в окружающую среду. Изобретение повышает надежность герметизации гидрозатвора при аварийных режимах работы. 2 ил.

Изобретение относится к гидротехническим устройствам, предназначенным к использованию на атомных электростанциях (АЭС) для перекрытия отверстий в бассейнах с агрессивной жидкостью.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является Гидрозатвор по патенту Российской Федерации №2064028, Кл. Е 02 В 7/54.

Гидрозатвор включает герметизируемый бассейн, полотнище, полый уплотняющий элемент, выполненный из эластичного профилированного материала с внутренней полостью, заполненной жидкостью, который соединен с расположенным выше уровня воды в герметизируемом бассейне резервуаром, содержащим дополнительный объем упомянутой жидкости.

Недостатком этого гидрозатвора является то, что сила прижатия уплотняющего элемента к уплотняемой поверхности, обеспечивающая герметизацию перекрываемого гидрозатвором отверстия, определяется высотой столба жидкости в уплотнительном контуре, состоящем из уплотняющего элемента, системы подвода жидкости к нему и резервуара, находящегося выше уровня жидкости в бассейне до резервуара, и не изменяется по высоте расположения уплотняющего элемента на затворе. То есть сила прижатия уплотняющего элемента одинакова как в нижней части затвора (на пороге), так и в верхней части затвора.

Утечки же жидкости из бассейна через уплотняющий элемент затвора зависят от гидростатического напора на уплотняющий элемент от жидкости в бассейне и возрастают от верха затвора к его нижней части (порогу).

Для герметизации перекрываемого затвором отверстия в зоне порога затвора необходимо создавать в уплотняющем элементе гидростатический напор больший, чем гидростатический напор жидкости в бассейне.

Но действующим гидростатическим напором на уплотняющий элемент является столб жидкости, находящийся в части уплотнительного контура, от уровня жидкости в бассейне до высоты расположения резервуара.

Это приводит к значительному увеличению высоты всего сооружения, т.к. резервуар должен располагаться над уровнем жидкости в бассейне на высоте большей, чем высота уровня жидкости в бассейне. В противном случае герметизация затвора по порогу невозможна.

При ограниченных высотных размерах всего сооружения и значительных по высоте размерах затворов герметизация перекрываемого отверстия ненадежна.

Кроме того, данная конструкция гидрозатвора не предназначена для работы в аварийных режимах, которые сопровождаются ростом температуры и давления окружающей среды, происходящих взрывообразно с возникновением как пиков давления, так и спадов его.

При повреждении системы подвода жидкости на участке от уплотняющего элемента до резервуара, которое может иметь место при аварийных режимах, уменьшается вплоть до нуля гидростатический напор на уплотняющий элемент, что приводит к разгерметизации вплоть до полной перекрываемого затвором отверстия.

По приведенным причинам данное техническое решение гидрозатвора неприемлемо для гидрозатворов бассейнов АЭС.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности герметизации перекрываемого затвором отверстия как при нормальных режимах эксплуатации, так и при аварийных режимах.

Это достигается тем, что гидрозатвор имеет второй резервуар, содержащий дополнительный объем жидкости, закладную раму с пазами, заделанную в бетон сооружения, в пазах которой установлено полотнище, а полый уплотняющий элемент расположен по контуру полотнища, и каждый из его концов соединен с соответствующим резервуаром, причем жидкость, заполняющая внутреннюю полость уплотняющего элемента и резервуары, имеет удельный вес больший, чем удельный вес жидкости в герметизируемом бассейне, при этом воздушные полости резервуаров соединены с окружающей средой через обратные клапаны, пропускающие воздух из окружающей среды, но препятствующие проходу воздуха и жидкости обратно в окружающую среду.

Предлагаемое решение является новым, т.к. решений, сходных с ним, на уровне техники не обнаружено.

Сущность изобретения поясняется примером конкретного исполнения, иллюстрируемого чертежами, где на фиг.1 изображен гидрозатвор, а на фиг.2 дано взаимное положение полотнища, уплотняющего элемента и закладной рамы.

Гидрозатвор включает заделанную в бетон сооружения закладную раму 1 с пазами, полотнище 2, расположенный по контуру полотнища полый уплотняющий элемент 3 из эластичного профилированного материала, резервуары 4, соединенные с концами уплотняющего элемента, и обратные клапаны 5, установленные между резервуарами 4 и окружающей средой.

Гидрозатвор работает следующим образом.

Полотнище 2 гидрозатвора устанавливается в пазы рамы 1. Внутренняя полость уплотнительного контура, состоящего из уплотняющего элемента, системы подвода жидкости к нему и резервуаров 4, расположенных выше уровня жидкости в бассейне, заполняется жидкостью, имеющей удельный вес больший, чем удельный вес агрессивной жидкости (воды) в герметизируемом бассейне.

Резервуары 4 подняты выше уровня воды в бассейне на высоту, при которой на уровне воды в бассейне внутри уплотняющего элемента жидкостью создается гидростатическое давление, прижимающее уплотняющий элемент к уплотняемой поверхности.

Разница между гидростатическим давлением жидкости внутри уплотняющего элемента и гидростатическим давлением со стороны воды в бассейне, действующим извне на уплотняющий элемент, возрастает в каждом ниже расположенном сечении по высоте гидрозатвора и, соответственно, в каждом ниже расположенном сечении возрастает сила прижатия уплотняющего элемента к уплотняемой поверхности. Максимальная величина силы прижатия уплотняющего элемента достигается на пороге гидрозатвора. Поэтому при всех режимах эксплуатации возрастает надежность герметизации перекрываемого затвором отверстия.

При аварийных режимах эксплуатации происходит рост температуры и давления окружающей среды. Возрастающее давление окружающей среды воздействует как на агрессивную жидкость бассейна, так и на жидкость, находящуюся внутри уплотнительного контура, так как последний через обратные клапаны соединен с окружающей средой. Давление окружающей среды через обратные клапаны передается в воздушные полости резервуаров, далее воздействует на жидкость, находящуюся в резервуарах, и далее на жидкость внутри уплотняющего элемента.

В те моменты времени, когда давление на поверхности жидкости в резервуарах равно давлению окружающей среды, разница между давлением внутри уплотняющего элемента и давлением снаружи со стороны жидкости в бассейне в каждом сечении уплотняющего элемента по высоте гидрозатвора остается той же, что и при нормальном режиме эксплуатации.

Давление окружающей среды из-за его флюктуации на разных концах гидрозатвора создает внутри уплотнительного контура избыточное давление, равное пику давления флюктуации на одной из сторон затвора. Обратный клапан той стороны затвора, где давление окружающей среды ниже, предотвращает выдавливание воздуха и жидкости из резервуара этой стороны в окружающую среду.

Пик давления окружающей среды, возникший на одной из сторон затвора и переданный через соответствующий обратный клапан внутрь уплотнительного контура, удерживается в нем и после снижения давления в окружающей среде. При каждом возросшем пике давления в окружающей среде при прохождении аварии происходит повышение давления внутри уплотнительного контура, сохраняющееся и после последующего снижения давления в окружающей среде. Поэтому сила прижатия уплотняющего элемента к уплотняемой поверхности при аварийном режиме возрастает по сравнению с нормальным режимом эксплуатации.

Если при аварийном режиме нарушается герметичность уплотняющего элемента в зоне, расположенной над уровнем жидкости в бассейне, где на него непосредственно воздействуют повышенная температура, радиация и давление, нижерасположенные участки уплотняющего элемента продолжают функционировать, особенно в нижних частях гидрозатвора, хотя и несколько менее эффективно, чем при нормальном режиме эксплуатации. Функционирование продолжается потому, что разница в величинах гидростатического давления жидкости, находящейся внутри уплотняющего элемента, и жидкости в бассейне остается, то есть разгерметизация перекрываемого затвором отверстия не происходит даже при прорыве уплотняющего элемента.

Все вышеотмеченное повышает надежность герметизации перекрываемого затвором отверстия как при нормальном режиме эксплуатации, так и при аварийных режимах.

Формула изобретения

Гидрозатвор, включающий герметизируемый бассейн, полотнище, полый уплотняющий элемент, выполненный из эластичного профилированного материала с внутренней полостью, заполненной жидкостью, который соединен с расположенным выше уровня воды в герметизируемом бассейне резервуаром, содержащим дополнительный объем упомянутой жидкости, отличающийся тем, что он имеет второй резервуар, содержащий дополнительный объем упомянутой жидкости, закладную раму с пазами, заделанную в бетон сооружения, в пазах которой установлено полотнище, а полый уплотняющий элемент расположен по контуру полотнища и каждый из его концов соединен с соответствующим резервуаром, причем жидкость, заполняющая внутреннюю полость уплотняющего элемента и резервуары, имеет удельный вес, больший, чем удельный вес жидкости в герметизируемом бассейне, при этом воздушные полости резервуаров соединены с окружающей средой через обратные клапаны, пропускающие воздух из окружающей среды, но препятствующие проходу воздуха и жидкости обратно в окружающую среду.

РИСУНКИ