常用于液壓爆破測試的可拆卸管塞的改進專利

可拆卸管塞

發明背景

長期以來，在管道和蒸汽管道安裝工藝中，可拆卸的堵塞裝置可用于臨時密封管道，以便進行排水維修或壓力測試，以防泄漏。近年來，核電站特別需要可靠的管塞，必須定期進行壓力試驗，以確保從沸水反應堆引出的蒸汽管道不發生泄漏。此類試驗通常在重新換料時間接近結束時進行，并在重新安裝反應堆容器頂蓋之前進行，以減少輻射暴露和大修，就在電廠啟動之前。在試驗過程中，在主蒸汽管道中插入一個可拆卸的塞子，以防止壓力從任何方向（即從反應堆容器到管道或從管道到容器）將其密封。

在一些現有技術的可拆卸插頭中，鎖定動作包括軸向擠壓相對的元件，以增加它們之間的一些可膨脹元件的直徑。直徑增大的部件與管道內部嚙合，以將塞子固定到位或形成密封或兩者兼而有之。根據美國專利中的這一原理，橡膠圈由楔形表面軸向壓縮。3693408號。在這種現有技術的教學中，擠壓和擴展管塞到管道中的軸向力可以通過扭轉螺母或通過給液壓缸加壓或其他方式產生，其中直徑膨脹的部件可能包括金屬鞋或彈性材料。充氣環形密封件有時單獨使用，如美國專利3919880，或與可膨脹鞋結合使用，如美國專利。3593749號。

本發明尋求克服現有技術中插頭的任何缺點。所有現有技術的擠壓式堵頭的特點是，鑒于管道尺寸的不規則性，實際上不可能準確地確定管塞的徑向鎖緊力，從而確定其真正的保壓能力。很少有管道是精確的圓形的，當現有技術的堵頭中的金屬鎖靴徑向膨脹時，它們一起向外移動，以不同的力與管道內部的不同區域嚙合，從而產生集中載荷，可能嚴重地應力管壁。另一方面，當僅依靠橡膠圈將塞子固定到位并形成密封時，有時會發生沿管道的塞子蠕動，從而導致試驗段的壓力損失。

發明說明書

根據本發明，提供了一種可拆卸的管道塞組件，該組件包括一個塞體和圍繞在主體周圍的至少一個充氣環形構件，其放氣直徑小于且充氣直徑大于內部管道尺寸。至少一個活塞環形陣列從閥體徑向延伸。剛性滑靴可由各自的活塞在收縮位置之間進行徑向平移，以清除管道內部到外部的延伸位置。提供了樞轉安裝裝置，允許每個蹄片相對于主體無限可變的定位，以便與甚至不圓的管道內部進行自調節嚙合。還包括插入和取出的方法帶有充氣構件的管道上的塞子放氣，制動蹄縮回。包括驅動活塞和將滑靴伸入與管道內部的間隙，以將塞子固定在管道內的裝置。提供增壓裝置，用于將充氣構件充氣，使其與管道內部形成彈性強制環形密封接觸。

本發明還提供了一種選擇性堵塞管道的方法，其包括在管道內插入一個塞體，并通過從管道中徑向延伸多個剛性弓形支座將主體固定在管道內，甚至與管道內部不圓的部分進行無限自調嚙合。然后，將環形構件從主體向外充氣，使其與管道內部形成彈性的強制環形密封接觸。

圖紙簡要說明

圖1是部分分段透視圖，顯示了主蒸汽出口管道中帶有本發明可拆卸管塞組件的沸水反應堆組件的上部；  

圖2是部分分段放大的碎片高程，顯示了蒸汽管道內并安裝在安裝工具上的閥塞；

圖3是安裝工具上提升端的放大碎片立面圖；

圖4是沿著圖2的第4-4行拍攝的放大的片段部分，示出了安裝工具和可拆卸插頭之間的連接；

圖5是管道內堵頭部分截面的放大圖；

圖6是沿圖5的6-6線拍攝的片段；

圖7是示出充氣密封件并沿圖6的7-7線拍攝的放大碎片部分；

 圖8是放大的片段部分，顯示其中一個滑靴在其活塞上的樞轉安裝；及

圖9是與本發明相關聯的液壓和氣動系統的示意圖。優選實施例說明

首先參考圖1，沸水反應堆腔10包括蒸汽出口管道11，其直徑通常為21.5英寸。兩個或三個這樣的蒸汽出口從反應堆組件的上部延伸，在大修期間，有必要依次密封每個蒸汽出口的開口，以便對管道進行壓力試驗。通過將空氣或液體泵入管道11的密封段進行此類試驗，并觀察是否發生泄漏；為了舉例說明，本文所述系統用于使用加壓水進行試驗。

根據本發明，安裝工具12懸掛在懸掛在高架起重機上的支撐電纜13上，以便插入并隨后取出與管道11安裝位置相關的可拆卸塞子14。參考圖。1和4換料密封平臺16上的操作員15可以夠到并操作安裝工具12的上水平臂17，臂17從平臺區域向外延伸到反應堆腔10中。工具12的垂直臂18向下延伸至蒸汽管道11的水平面，其中下部水平臂19向內突出以下面描述的方式朝著塞子14和管道11。相對較短的定位臂20從12號工具的垂直臂18水平延伸，以接合反應堆容器的內部，以便在操作期間將其保持在適當的垂直面上。

尤其是無花果。2和3一個可調吊耳22有一個下軸環部分23，該軸環部分可在12號工具的上水平臂17的端部上方進行遙控。支撐纜繩13下端的鉤24與吊耳20上的吊耳嚙合，以將工具12懸掛在適當位置?？梢岳斫獾氖?，工具12將鉛垂線懸掛在電纜13的多個位置，這取決于下水平臂19是否由插頭14加權。如果工具12的下端使用塞子14進行稱重，則吊耳22必須更靠近臂17的外端，以使工具12在其臂18垂直的情況下垂直懸掛。因此，凸耳22可通過其套環23沿著臂17滑動，并且可以通過銷26固定在六個不同的位置，該銷26穿過套環23和臂17中的相應孔。圖3中的一個鎖定位置詳細顯示了銷26，并且與裝置的許多部件一樣，它通過鏈27連接到套環23上，以使其不會意外地移動到反應器組件中。注意，輔助支撐孔28位于臂17的遠端，遠離凸耳20。將塞子14從工具12上拆下后，如果工具要保持垂直，則有必要將套環23向左滑動，如圖2所示，以使銷26的設置不同。

A控制手柄30位于工具12臂17端部的操作員可觸及的范圍內。拉線31從控制手柄30圍繞適當的滑輪32延伸，并向下延伸到與下水平臂19對齊的另一個滑輪33。然后，拉線31水平延伸至臂19末端的插銷組件，如圖4所示。

插銷組件包括固定在工具12下水平臂端部并從該端部伸出的氣缸34，其外端部具有錐形鼻架35。插入工具的螺塞14有一個內徑略大于氣缸34外徑的內軸轂36。擴口導向器37連接到輪轂36的進口端，如圖5所示，用于接收工具的鼻架35，并將氣缸34伸縮導入輪轂36。固定在氣缸34內的是一個橫向主體38，其具有內軸向孔39，其中圓柱凸輪40可軸向滑動。桿41從凸輪40的前端伸出，其外端有調整螺母42，由壓縮彈簧44推動圓盤擋塊43。如圖4所示，彈簧44將凸輪40推向右側，使得較大的凸輪直徑45位于主體38中四個徑向孔46的橫向平面內。凸輪還具有錐形表面48，當凸輪40克服彈簧44的力向左移動時，該錐面48位于孔46的橫向平面內。操作員15通過拉動控制手柄30來完成這種移動，從而使拉線31移動凸輪40。作為備用緊急凸輪位移裝置，輔助釋放手柄49固定在凸輪40上，并從工具12的下水平臂19伸出。

將46個從動件38徑向延伸至凸輪軸50的插銷孔中。壓縮彈簧52位于主體38內，如圖4所示，以徑向向內推動插銷50朝向其縮回位置，當凸輪處于圖4所示位置時，凸輪40的較大表面45阻止了這一點?？梢钥吹?，通過拉動拉索31頂住彈簧44使凸輪40向左位移，從動件51沿著凸輪的錐面48向下移動，以允許四個插銷50在彈簧52的力下徑向向內縮回。當發生這種回縮時，插銷50從螺塞14輪轂36中的相應孔53中退出，并允許工具12從螺塞14上松開。

從前面可以明顯看出，當塞子被操縱到蒸汽管線11口的適當位置時，塞子14被插銷組件可釋放地固定在工具12的末端。然后，操作員拉動控制手柄30以釋放插銷50，工具12被移開，塞子14留在蒸汽管路11中。當塞子在壓力試驗中達到其目的后，該過程相反。當操作員將控制手柄30保持在拉回位置時，插銷組件被引導到位。當汽缸34到達如圖4所示的輪轂36中的位置時，手柄30松開時，插銷50彈回其所需的鎖定位置。

現在轉向無花果。5至7閥塞14在輪轂36上包括一個不銹鋼圓柱形焊接體55，其前端由一對三元乙丙橡膠（乙烯-丙二醇單體）的充氣密封56A和56B包圍。每個密封件的放氣直徑小于管道11的內部尺寸，充氣直徑大于管道11的內部尺寸。閥體還支持16個液壓缸和活塞57，這些液壓缸和活塞57提供所需的徑向鎖緊力，以承受來自閥塞兩側的所需壓力。實際上，氣缸57分為兩個完全分離的冗余電路，其中一個電路的八個氣缸57A與另一個電路的八個氣缸57B在插頭周圍交替，所有氣缸都位于同一橫向平面上。每個氣缸的活塞桿58以樞軸支撐具有滾花夾緊表面和偏向于重新牽引位置的彈簧的蹄片59。如圖8所示，每個活塞桿58的端部元件60與其相關聯的滑靴59之間的連接是一個松動的萬向球窩的連接，使得滑靴59可以具有無限可變的位置。因此，這種鞋可以自我調節，即使是不圓的管道內部，也能與之基本齊平。如圖6所示，每只鞋的形狀略呈弓形，以便在曲率上盡可能接近蒸汽管線11。管靴59對管道11內部的總作用力可精確預測，無論管道是否有異常，因為這是氣缸57內液壓的直接升高。

有三個導輥61從螺塞14的前端伸出，使其能夠滾動到適當的位置，并且在螺塞后部有一個導向滾柱62來支撐其重量。排氣孔63與主蒸汽管路充水加壓端口64一樣，延伸穿過塞體55的前端。多個液壓和氣動壓力管路65向下延伸至塞子，并通過各自的快速接頭66連接。液壓和氣動管路65和66向上延伸至位于反應堆組件換料層的控制柜68。

圖9示意性地示出了在壓力試驗期間操作塞14的典型控制系統和電路。為了更好地理解圖9的電路圖，應理解點劃線A上方的所有組件都是插頭14、5的一部分。圖中左下角的點劃線B內的所有組件都位于控制柜68的上游或上方，并且所有剩余的部件和點劃線A和B之間的線路都位于控制柜68中或向插頭14延伸10。100 psi的標準車間壓縮空氣，最好由氣瓶70備份，通過壓力調節器71以100 psi的穩定水平輸送空氣，由壓力計72監控。一條73-68的快速空氣控制線連接到一個73-68機柜。管路74中的壓力調節器75將壓力降至最大45 psi，壓力通過單向閥76和壓力表77，通過快速接頭78引導至螺塞14和充氣密封56A。在單向閥76發生故障時，可使用切斷閥79排放空氣。在充氣密封56A的放氣過程中，切斷閥80被打開，以允許通過管路81逸出到反應器池中。

可充氣密封件56B提供了一個完全獨立的系統。它包括一個管路83，通過止回閥84和壓力表85輸送45磅/平方英寸的空氣，并通過一個快速接頭86連接到密封件56B上。該系統有自己的旁通閥87用于排放空氣，切斷閥88用于通過管路81放氣。30

為了在螺塞14前面的主蒸汽管路11中進行液壓測

試，壓力調節器90操作壓力增強器91。除鹽水通過管線92、快速接頭93、截止閥94和35止回閥95通過壓力增強器91輸送至35 psi的試驗壓力。這些加壓水通過另一個止回閥96、切斷閥97和液壓表98，通過快速接頭99進入螺塞14，然后通過主蒸汽管路水加壓端口64向前出口40。在試驗過程中，當水充滿空氣時，11號管道被排空通過：通風口63，一個快速接頭100和一個管線101，然后通過一個合適的切斷閥102，通過管線81到45的反應池。

110氣缸57A和57B的液壓回路從100 psi氣動管路74上的壓力調節器103開始，壓力調節器104通過50A切斷閥105和止回閥106從管路92接收軟化水。高壓下的水通過切斷閥107離開壓力增強器104，分叉進入兩個獨立的冗余液壓管路109和110。管線109通過一個三通控制閥111，該閥可將55液體引導至止回閥112（通過一個常閉的截止閥113旁通）和壓力計114（通過快速接頭115）進入塞14中的八個氣缸57A陣列。同樣，液壓管路110     通過改變三通控制閥65的位置，將液體輸送至三通控制閥60 117和止回閥118，然后通過常閉切斷閥119旁通至液壓表120，并通過快速接頭121輸送至第二組八個液壓缸57B111     和117鋼瓶57A和57B中的液體可分別通過管道122和123排空至81號管線，排放至反應堆池中。

描述了這種液壓和氣動回路

僅作說明之用，因為顯然可以根據所需的測試順序進行變化。例如，增壓器64號端口可以連接到氣源如果氣動壓力測試在11號蒸汽管線上需要，在這種情況下，cir庫伊特里就不一樣了。電路和設備的操作前面所描述的內容應該是顯而易見的，但是在一般意義上描述使用本發明插頭14進行試驗的方法是恰當的。插頭14插入安裝工具12的端部，并通過適當的設置定位凸耳20

插腳26，電纜13用于將設備擺入反應堆腔和所有適當的軟管65將插頭14連接到控制柜68上。當插頭14處于正確位置，控制手柄30處于正確位置向外拉動以分離鎖銷50和將工具12擺離，使螺塞14保持在中的適當位置蒸汽管線11。氣缸57A和57B支撐的蹄片59通常處于彈簧偏置縮回狀態定位，直到閥門在控制裝置上操作68號機柜啟動57A和57B號氣缸把他們各自的鞋子穿緊相應的與蒸汽管線11和即使蒸汽管道的表面有點盡管如此，這雙鞋還是會自動調整成強力的由于通用它們的關鍵所在。鞋子的力量在蒸汽管道的內部鞋57A或S7B可以將插頭固定到位試驗壓力。

通過適當操作控制閥機柜68兩個充氣密封56A和56B是膨脹的與內部有彈性的接觸蒸汽管線11如圖7所示。與氣缸一樣，兩個充氣密封件彼此獨立并且每一個都能在測試期間保持密封。

典型的液壓試驗包括通過端口64注入加壓液體，從而使空余空氣通過通風孔63排出，最終通過管道81進入反應堆池。測試后加壓液體也通過管道81傾倒通過操作控件返回池，如圖所示在圖9中。

這是儀器和方法的特點一種普遍可調的金屬對金屬的發明通過蒸汽管線上的塞子保持抓地力建立單獨的充氣密封。范圍本發明不是在上述優選實施例的描述中闡述的，而是在以下描述中闡述的聲稱。

我們聲稱：

1結合沸水堆蒸汽管道，設計了一種可拆卸的管塞組件撬起：（a）一個塞體，（b）兩個環繞所述的多余環形構件每個體的放氣直徑小于和比內部管道大的充氣直徑管路尺寸，

（c）兩個液壓活塞的冗余環形陣列，從所述主體徑

向延伸并交替在同一平面內，（d）剛性弓形金屬靴，可由各自的活塞徑向和不間斷地平移，管道內部的初始預定力或將塞子固定在管道內，（h）充氣的氣動加壓

裝置插入插頭的充氣構件強制環形密封與管道接觸內部，以及

（i） 帶閥導管引入壓力的裝置測試液通過塞子并向前流動閥體和用于通過閥塞體將液體排回。

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