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西安佛橡胶骨架油封:应用于聚变堆的多层密封的设计与分析
作者:admin  来源:本站  发表时间:2019-9-23 15:58:02  点击:325

遥操作系统的设计是中国聚变工程实验堆(CFETR)中的一个关键问题,其中遥操作车的密封结构设计在整个停堆维护过程中起着重要作用,它是保证操作者可以安全、可靠和可重复性执行针对不同维护对象的维护任务的前提。文中首先介绍了CFETR 遥操作转运车以及双密封门的设计,针对多层密封的特点进行了优化改进;然后对密封圈的选材做了分析,并详细计算了所需密封力的大小,根据结果选择硬度50HS 的氟橡胶作为密封圈材料;最后设计了检漏的方案,对泄露情形做了分析,计算了压降和随时间变化关系,结果满足操作时间要求和系统安全要求。

  中国聚变工程实验堆(CFETR)的目的在于,解决托卡马克装置中与氚自持及堆芯部件远程维护相关的工程难题。聚变反应堆的堆芯部件(装置主机、内部部件、窗口插件等)在运行过程中会受到放射性和有毒物质的污染,为了限制操作人员与有毒物质及电离辐射的接触,在对其维护中需要借助于遥操作手段在装置外部通过机器人完成相应部件的检查、装配、拆卸、焊接、运输、去污、储存、修复等操作。遥操作转运车(下简称CASK)作为远程维护的子系统,为真空室内部组件以及遥操作维护设备在热室和真空室之间的遥控转运,提供了一个可靠的、密闭的承载容器。其中,多层密封系统是CASK 车体与真空室窗口、热室对接的关键,它为整个对接过程提供了可靠的密封环境。

  CASK 在工作运行期间会受到核污染物泄漏的影响,系统漏气率必须很低,因此对CASK的真空室密封有很高的要求。而且为了保障CASK 内部灵敏部件的寿命需要降低其所受辐射,CASK 与真空室窗口从对接到分离之间的时间限制在1 h 之内,这1 h 内要完成真空检漏、拆装螺钉、装卸内部部件等任务,所以需要紧凑完成。这些任务,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为都需要通过恰当的密封结构设计和检漏方案设计来实现,为实现定量评估还需要计算出系统漏率和检漏持续时间等相关参数。

1、设计
  1.1、CASK 整体设计

  CASK 应具有以下功能:(1) 为内部组件提供真空或者保持密封,此举是为了防止真空室污染(活化的尘埃、铍、氚气)的扩散;(2)具有一定的承载能力(约一百吨)保持对内部组件的装载;(3) 有足够的结构强度来承受外部的各种应力;(4) 自动导航系统以及CASK 的驱动控制系统,可以精确定位及执行;(5)内部装载各种机械臂,协助完成小车与真空室组件的交换;(6) 配置一套可靠的密封系统,完成与真空室及热室的对接。基于上述功能,将CASK 设计成上下两部分,即上部的密封车体和下部的气垫转运装置。这样设计的好处是,既能满足运载能力的要求,又能保证在与窗口对接后气垫装置与车体分离方便精确对接。而且在对接完成后,气垫装置可以与车体分离再装配到另外的CASK 上,这样就可以达到节省资源节省空间的目的。目前的标准CASK 设计结构如图1 所示:


 标准CASK 的结构设计

  密封的车体构架材料采用316 L 不锈钢,波纹钢板的设计可以承受1.05 到0.90 bar 的内部压强,同时布置许多沟槽,用来加强内部传热速率。底座托盘作为车体的直接支撑,在车体与真空室法兰等对接时,内部要设置有准确的调整机制(CASK 校准制动器)。密封车体水平度调整用的电机和滑动轴承,最大调整位移是20 mm。用于底座托盘垂直位型调整用的四个液压剪型千斤顶,最大调整位移是75 mm。密封盒向前入坞动采用齿轮齿条提供动力,前后的最大位移是3米。表1 列出了CASK 自重及载重的情况。


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