Патент на изобретение №2200270

(54) ПАНЕЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к высокотемпературным водопаропроводам, функционирующим, преимущественно, в объеме АЭС. Панельная тепловая изоляция содержит замкнутые панели из нержавеющего тонколистового материала, в полостях которых размещен теплоизолирующий слой, например, на основе минеральных волокон. Жесткость панелей обеспечена гофрированными обечайками, снабженными по периметру силовыми поясами, соединенными между собой трубчатыми элементами. Панели установлены относительно водопаропровода с зазором, в котором размещены опоры, и скреплены между собой разъемными замками, автоматически раскрываемыми, когда нагрузка на них превышает заданный уровень. Технический результат: уменьшение вероятности разрушения панелей при аварийном разрыве высокотемпературных водопаропроводов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к тепловой изоляции трубопроводов агрегатов и аппаратов, функционирующих в гермообъеме АЭС, рабочая температура которых составляет 200-700^oС при давлении теплоносителя до 20 МПа, более конкретно – к панельной тепловой изоляции.

Одним из основных требований, предъявляемых к тепловой изоляции, используемой в гермообъеме АЭС, является то, что при разрушении тепловой изоляции в результате аварии применяемый в ее составе материал не должен забивать фильтрующие устройства и теплообменники систем безопасности реакторной установки (РУ).

Известна тепловая изоляция [1] для трубопроводов, агрегатов и аппаратов в условиях гермообъема АЭС, выполненная в виде объемного пакета прошитых слоев стеклоткани и металлической фольги, разделенных дискретными теплоизоляционными элементами из высокопрочной керамики. Как и заявляемое изобретение, известный аналог содержит объемный теплоизоляционный пакет. Причиной, препятствующей получению технического результата, является малая прочность такой теплоизоляции, которая не обеспечивает требований безопасности РУ, поскольку в случае аварии она будет разрушена пароводяным потоком и ее фрагменты могут забить фильтрующие устройства и теплообменники системы аварийного и планового расхолаживания РУ.

Известна также панельная тепловая изоляция [2], которая содержит замкнутые панели из нержавеющей фольги с размещенным в их полостях теплоизолирующим минераловатным материалом. Панели навешиваются на теплоизолирующий объект и скрепляются друг с другом накидными замками, образуя на поверхности трубопровода или агрегата прочный теплоизоляционный слой. Как и заявляемое изобретение, известный аналог содержит скрепленные друг с другом замками замкнутые панели из тонколистовой нержавеющей стали с размещенным в их полостях теплоизолирующим минераловатным материалом.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является малая механическая жесткость панелей и их прочное закрепление на объекте, что не обеспечивает целостность панелей в случае аварии. Они будут разрушены пароводяным потоком и их фpaгмeнты вместе с минеральным материалом могут засорить системы, обеспечивающие безопасность РУ в аварийном режиме.

В качестве прототипа выбрана панельная тепловая изоляция [3], которая содержит скрепленные друг с другом разъемными замками замкнутые панели из тонколистовой стали с размещенным внутри их полостей теплоизолирующим слоем. В качестве теплоизолирующего слоя использован пакет из 100 и более слоев гофрированной фольги из нержавеющей стали толщиной 0,1 мм. Панели установлены относительно трубопровода с зазором, величина которого поддерживается постоянной посредством пружинных опор.

Как и заявляемое изобретение, прототип содержит скрепленные друг с другом разъемными замками замкнутые панели из нержавеющего тонколистового материала с размещенным внутри их полостей теплоизолирующим слоем, установленные с зазором относительно трубопровода, и опоры, размещенные в зазоре.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является прочное соединение панелей друг с другом, а также наличие в их полостях пакетов гофрированных экранов из нержавеющей фольги. В случае аварии, сопровождающейся разрывом трубопровода пароводяного потока с высокими температурой и давлением, нагрузка, создаваемая потоком, приложена к внутренней поверхности панели. Величина нагрузки такова, что панель разрушается и фрагменты экранов, попадая в дренажную систему АЭС, забивают ее, выводя из строя системы, обеспечивающие безопасность РУ в аварийном режиме. Кроме того, такая тепловая изоляция имеет высокий вес на единицу теплоизолируемой поверхности (53 кг/м² для трубопровода диаметром 990 мм с температурой теплоносителя 320^oС). Это обуславливает технические сложности при установке и съеме панелей, а также высокую стоимость тепловой изоляции.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании панельной тепловой изоляции для высокотемпературных водопроводов АЭС повышающей безопасность реакторной установки.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в уменьшении вероятности разрушения панелей при аварийном разрыве высокотемпературных водопаропроводов.

Сущность изобретения заключается в том, что в панельной тепловой изоляции, преимущественно для высокотемпературных водопаропроводов АЭС, содержащей скрепленные друг с другом разъемными замками замкнутые панели из нержавеющего тонколистового материала с размещенным внутри их полостей теплоизолирующим слоем, установленные с зазором относительно водопаропровода, и опоры, установленные в зазоре, панели скреплены автоматически раскрываемыми замками, которые отрегулированы на заданную нагрузку, а жесткость панелей обеспечена гофрированными обечайками, снабженными по периметру силовыми поясами, соединенными между собой трубчатыми элементами.

Сущность изобретения заключается также в том, что теплоизолирующий слой может быть выполнен на основе минеральных волокон.

Заявляемое изобретение отличается тем, что панели скреплены автоматически раскрываемыми замками, которые отрегулированы на заданную нагрузку, а жесткость панелей обеспечена гофрированными обечайками, снабженными по периметру силовыми поясами, соединенными между собой трубчатыми элементами.

Заявляемое изобретение отличается также тем, что для снижения объемного веса и стоимости тепловой изоляции теплоизолирующий слой выполнен на основе минеральных волокон.

Достижение технического результата основано на том, что нагрузка, создаваемая пароводяным потоком при образовании свища или аварийном разрыве трубопровода, благодаря жесткой конструкции панелей передается на разъемные замки, которые отрегулированы на заданную нагрузку.

Когда величина нагрузки превышает заданное значение, замки срабатывают, раскрывая панели. Такая конструкция тепловой изоляции снижает вероятность разрушения панелей в аварийной ситуации и засорения дренажной системы АЭС.

В отличие от прототипа, где панели прочно соединены замками, и нагрузка при аварии оказывается приложенной к внутренней поверхности панели, а при разрушении ее – пакету гофрированных экранов, в заявляемом изобретении нагрузка оказывается приложенной к замкам. При значениях нагрузки, превышающих заданное, замки срабатывают, панели раскрываются, оставаясь целыми.

Благодаря тому, что гофрированные обечайки, снабженные по периметру силовыми поясами, соединенными трубчатыми элементами, обеспечивают достаточно большую жесткость панели, требования к прочности теплоизолирующего слоя могут быть снижены. Его целесообразно выполнить из относительно мягкого и недорогого материала на основе минеральных волокон.

На фиг.1 изображен общий вид заявляемой панельной тепловой изоляции, на фиг.2 – сечение по А-А, на фиг.3 – сечение по Б-Б.

Заявляемое устройство состоит из верхних 1 и нижних 2 полых панелей, изготовленных из тонколистового нержавеющего листа, а полости панелей заполнены теплоизолирующим материалом 3. Панели 1 и 2 свободно установлены на предварительно закрепленный на трубопроводе 4 хомут 5 таким образом, что между внутренней обечайкой 6 панели и трубопроводом 4 имеются зазоры (зазор В= 1-3 мм и зазор Г=10-30 мм). Величины зазоров выбраны из условий создания равномерно распределенной минимальной нагрузки на внутреннюю обечайку 6 панели от пароводяного потока при минимальном его расходе, необходимой для раскрытия замков 7, соединяющих верхние 1 и 2 панели между собой. Пристыкованные друг с другом по торцам панели 1 и 2 для исключения попадания в зазор между ними дезактивирующего раствора перекрыты гофрированными полубандажами 8, также соединенными замками 9.

В зазоре Г на хомуте 5 закреплены опоры 10. Наружные и внутренние обечайки 11 и 6 панелей выполнены гофрированными. По периметру обечаек приварены профильные силовые пояса 12, жестко соединенные между собой трубчатыми элементами 13.

Устройство работает следующим образом. В случае аварии, сопровождающейся появлением трещины или свища на трубопроводе 4, пароводяной поток (в основном это будет пар), температура которого 280-350^oС при давлении до 20 МПа, будет вырываться в зазор между трубопроводом 4 и внутренними обечайками 6 панелей. Благодаря наличию зазоров В и Г нагрузка от пароводяного потока равномерно распределяется в полости зазора. Нагрузка от пароводяного потока воспринимается верхней 1 и нижней 2 панелями и передается на динамические замки 7 и 9. Настройка динамических замков 7 и 9 на их раскрытие производится таким образом, что они обеспечивают целостность соединения панелей между собой при сейсмических нагрузках и раскрываются от воздействия пароводяного потока при усилиях, превышающих сейсмические в 1,2 раза.

На фиг.1 показано два варианта установки динамических замков на панельной теплоизоляции.

Вариант 1. Динамические замки 7 соединяют между собой верхние 1 и нижние 2 панели между собой, и они обеспечивают разъединение панелей в аварийной ситуации. В этом случае замки 9 служат лишь для соединения верхнего и нижнего полубандажей 8 между собой и никак не влияют на функциональные действия динамических замков 7.

Вариант 2. Динамические замки 7, скрепляющие панели 1 и 2, отсутствуют. В этом случае замки 9 полубандажей 8 стягивают между собой две пары панелей, и настройку замков 9 на раскрытие необходимо вести с учетом возросшей на них вдвое сейсмической нагрузки.

Конструкция панелей тепловой изоляции, устанавливаемой на изгибах трубопроводов, агрегатах и аппаратах, будет несколько отличаться от рассмотренной лишь по форме исполнения, но их конструктивные параметры, обеспечивающие неразрушаемость панелей в аварийной ситуации, такие как – установка панелей на хомуты, предварительно закрепленные на объекте, с необходимыми зазорами, равными значениями В и Г, наличие силовых обвязочных поясов на панелях, соединение панелей динамическими замками – сохраняются.

Источники информации
1. Патент Российской Федерации 2016348, кл. F 16 L 59/00 от 1992 года.

2. Reflective and Encapsulated Cassete Insulation Systems for Nucler Power Industry, проспект фирмы “Kaefer isoliertechnik”, Bremen, Germany.

3. ЭМК “Атоммаш” Тепловая изоляция для АЭС. Техническое предложение. Волгодонск, 1997 год. Тепловая изоляция для АЭС. ИСКО АЭС, бюллетень технических предложений, 1997 год, выпуск 13, стр. 43-45.

Формула изобретения

1. Панельная тепловая изоляция преимущественно для высокотемпературных водопаропроводов АЭС, содержащая скрепленные друг с другом разъемными замками замкнутые панели из нержавеющего тонколистового материала с размещенным внутри их полостей теплоизолирующим слоем, установленные с зазором относительно водопровода, и опоры, размещенные в зазоре, отличающаяся тем, что панели скреплены автоматически раскрываемыми замками, которые отрегулированы на заданную нагрузку, а жесткость панелей обеспечена гофрированными обечайками, снабженными по периметру силовыми поясами, соединенными между собой трубчатыми элементами.

2. Панельная тепловая изоляция по п. 1, отличающаяся тем, что теплоизолирующий слой выполнен на основе минеральных волокон.

РИСУНКИ