RU2650509C1 - Cryogenic flange connector for ball cold neutron moderator - Google Patents
Cryogenic flange connector for ball cold neutron moderator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650509C1 RU2650509C1 RU2016150190A RU2016150190A RU2650509C1 RU 2650509 C1 RU2650509 C1 RU 2650509C1 RU 2016150190 A RU2016150190 A RU 2016150190A RU 2016150190 A RU2016150190 A RU 2016150190A RU 2650509 C1 RU2650509 C1 RU 2650509C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- cryogenic
- stationary
- axis
- casing
- Prior art date
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 21
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- YCOHEPDJLXZVBZ-UHFFFAOYSA-N 2-benzylsulfonyl-1-(1h-indol-3-yl)-1h-isoquinoline Chemical compound C1=CC2=CC=CC=C2C(C=2C3=CC=CC=C3NC=2)N1S(=O)(=O)CC1=CC=CC=C1 YCOHEPDJLXZVBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IVSZLXZYQVIEFR-UHFFFAOYSA-N m-xylene Chemical group CC1=CC=CC(C)=C1 IVSZLXZYQVIEFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006359 Fluoroplast Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- AUHZEENZYGFFBQ-UHFFFAOYSA-N mesitylene Substances CC1=CC(C)=CC(C)=C1 AUHZEENZYGFFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001827 mesitylenyl group Chemical group [H]C1=C(C(*)=C(C([H])=C1C([H])([H])[H])C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21J—NUCLEAR EXPLOSIVES; APPLICATIONS THEREOF
- G21J1/00—Nuclear explosive devices "atomic bombs"
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к криогенной технике, в частности к криогенным разъемным соединениям для транспортировки веществ в любых агрегатных состояниях при криогенных температурах, например для транспортировки твердых полнотелых сферических объектов (шариков) по транспортному трубопроводу методом пневмотранспортировки в рабочую камеру холодного замедлителя нейтронов высокопоточного источника (ядерного исследовательского реактора или ускорителя мишени, генерирующей нейтроны).The invention relates to cryogenic technology, in particular to cryogenic detachable joints for transporting substances in any aggregate conditions at cryogenic temperatures, for example, for transporting solid solid spherical objects (balls) through a transport pipeline by pneumatic transport into a working chamber of a cold neutron moderator of a high-flux source (nuclear research reactor) or an accelerator of a neutron generating target).
Основным и главным требованием при транспортировке криогенных веществ в том или ином агрегатном состоянии является уменьшение теплопритока в местах соединений трубопроводов. Если потребитель стационарный, соединения могут выполняться неразборными (цельно сваренными). В таких соединениях теплоприток (при остальных равных условиях) будет ниже. Эти, чаще всего криогенные разъемные соединения, используются на транспортировочных емкостях, подвижных составах, в космической промышленности, при использовании геометрически сложных трасс трубопроводов и для подключения отдельно стоящих потребителей к рефрижераторным и криогенным установкам.The main and main requirement when transporting cryogenic substances in one or another aggregate state is to reduce heat gain at the joints of pipelines. If the consumer is stationary, the connections can be made non-separable (fully welded). In such compounds, the heat gain (ceteris paribus) will be lower. These, most often cryogenic detachable connections, are used on transportation tanks, rolling stocks, in the space industry, when using geometrically complex pipeline routes and for connecting stand-alone consumers to refrigerated and cryogenic installations.
На исследовательском реакторе ИБР-2 в Объединенном институте ядерных исследований г. Дубна, который является устройством генерации нейтронов, в режиме опытной эксплуатации работает криогенный шариковый замедлитель нейтронов. Нейтрон замедляется, соударяясь с атомами замедляющего вещества, и теряет свою энергию. В шариковом замедлителе [1, 2] замедляющем веществом является мезитилен в смеси с м-ксилолом в форме шариков диаметром 3-3,5 мм, замороженных при азотной температуре в специальном резервуаре. Шарики из зоны загрузки по криогенному трубопроводу сложной геометрической формы длиной 25 м минуя бетонные стены (биологическую защиту), огибая физическое и технологическое оборудование, через защитный блок замедлителя доставляются в камеру, находящуюся вблизи активной зоны реактора, потоком газообразного гелия при температуре 80-100К методом пневмотранспортировки. При транспортировке криогенных веществ в твердой фазе (шарики) или жидком агрегатном состоянии недостатком будет являться зазор и (или) ступенька в месте соединения участков внутренней трубы, который внесет коррективы в процессы движения вещества вплоть до разрушения и дефрагментации вещества. Это может привести к изменению нейтронно-физических, химических, а также механических свойств, транспортируемых веществ и материалов. Тепловой мост в месте стыка, а как следствие, повышение температуры поверхности в этом месте может привести к налипанию пыли транспортируемого вещества (углеводородов) и даже самих шариков, что приведет к возникновению затора и нарушению технологического процесса загрузки шариков в камеру замедлителя.At the IBR-2 research reactor at the Dubna Joint Institute for Nuclear Research, which is a neutron generation device, a cryogenic ball neutron moderator operates in pilot operation. The neutron slows down, colliding with the atoms of the moderator, and loses its energy. In a ball moderator [1, 2], the moderator is mesitylene mixed with m-xylene in the form of balls with a diameter of 3-3.5 mm, frozen at a nitrogen temperature in a special tank. Balls from the loading zone through a cryogenic pipeline of complex geometric shape 25 m long bypassing the concrete walls (biological protection), passing around the physical and technological equipment, are delivered through the protective block of the moderator to the chamber located near the reactor core by the flow of gaseous helium at a temperature of 80-100K by pneumatic transportation. When transporting cryogenic substances in the solid phase (balls) or in the liquid state of aggregation, the disadvantage will be a gap and (or) a step at the junction of sections of the inner pipe, which will make adjustments to the processes of movement of the substance up to the destruction and defragmentation of the substance. This can lead to a change in neutron-physical, chemical, as well as mechanical properties, transported substances and materials. The thermal bridge at the junction, and as a result, an increase in the surface temperature at this point, can cause dust buildup of the transported substance (hydrocarbons) and even the balls themselves, which will lead to mash and disruption of the process of loading the balls into the moderator chamber.
В штыковом криогенном соединении [3] по типу «папа - мама» соединение внутреннего трубопровода производится за счет разных диаметров внутренних труб, «папа» меньшего диаметра вставляется в трубу «мама» - большего. При этом соединение внутренней и кожуховой трубы имеет тепловой мост, по которому проходит теплоприток от наружного фланца к внутреннему трубопроводу. Кроме этого, здесь рабочее вещество заполняет пространство между частью кожуховой трубы и внутренней трубой, увеличивая теплоприток в месте соединения за счет диффузии молекул рабочего вещества.In the bayonet cryogenic connection [3] of the “father – mother” type, the connection of the internal pipeline is made due to different diameters of the internal pipes, the “father” of a smaller diameter is inserted into the pipe “mother” - of a larger one. At the same time, the connection of the inner and casing pipes has a thermal bridge through which the heat influx passes from the outer flange to the inner pipeline. In addition, here the working substance fills the space between the part of the casing pipe and the inner pipe, increasing the heat gain at the junction due to the diffusion of the molecules of the working substance.
Известно близкое по конструкции криогенное разъемное соединение - байонетное соединение [4], взятое за прототип изобретения. Трубопровод представляет собой стационарные участки коаксиального криогенного трубопровода, соединенные крепежными элементами. Такое соединение представляет собой фланцевое соединение наружной (кожуховой) трубы, где прокладка между фланцами обеспечивает герметизацию соединения внутренних труб. В этом случае для обеспечения целостности изделия конструкция предполагает наличие теплового моста (тонкого металлического цилиндра либо развитую площадь поверхности внутреннего трубопровода с цилиндрической ступенчатой перемычкой) между фланцем кожуховой трубы и внутренней трубой. Ответная часть соединения имеет схожую конструкцию, при этом соединение внутренних трубопроводов производится втулкой большего диаметра, в которую вставляются внутренние трубопроводы. Такое соединение внутренних трубопроводов не является герметичным, и небольшой участок соединения заполняется рабочим транспортируемым веществом - за счет этого возрастает теплоприток в районе соединения.Known close in design cryogenic detachable connection - bayonet connection [4], taken as a prototype of the invention. The pipeline represents stationary sections of a coaxial cryogenic pipeline connected by fasteners. Such a connection is a flange connection of the outer (casing) pipe, where the gasket between the flanges provides sealing of the connection of the inner pipes. In this case, to ensure the integrity of the product, the design assumes the presence of a thermal bridge (a thin metal cylinder or a developed surface area of the inner pipeline with a cylindrical step jumper) between the casing pipe flange and the inner pipe. The reciprocal part of the connection has a similar design, while the connection of the internal pipelines is made by a sleeve of a larger diameter into which the internal pipelines are inserted. Such a connection of internal pipelines is not tight, and a small section of the connection is filled with the working transported substance - due to this, the heat gain in the connection area increases.
Таким образом, существенными недостатками известных и близких по конструкции разъемных криогенных соединений являются повышенный теплоприток по тепловому мосту за счет теплопроводности материала моста и за счет переноса тепла молекулами газа, заполняющего уплотняющее пространство от наружной кожуховой трубы к внутренней. При этом теплоприток за счет конвекции газа будет довольно велик из-за давления, создающегося рабочим веществом в области соединения. Также, такое соединение обладает большими габаритами (развитой поверхностью для уменьшения теплопритока за счет теплопроводности материала) и не позволяет его использовать в условиях ограниченного пространства. К тому же из-за наличия тепловых мостов в прототипе [4], наличия соединения по типу «папа-мама» [3] конструкция такого типа технологически не предусматривает возможности установить экранно-вакуумную изоляцию в месте разъема, это в свою очередь увеличивает общий теплоприток за счет вклада переноса тепла излучением.Thus, the significant disadvantages of detachable cryogenic compounds known and similar in design are the increased heat gain through the thermal bridge due to the thermal conductivity of the bridge material and due to the transfer of heat by the gas molecules filling the sealing space from the outer casing pipe to the inner one. In this case, the heat gain due to gas convection will be quite large due to the pressure created by the working substance in the connection area. Also, such a compound has large dimensions (a developed surface to reduce heat gain due to the thermal conductivity of the material) and does not allow it to be used in confined spaces. In addition, due to the presence of thermal bridges in the prototype [4], the presence of a male-female connection [3], this type of design does not technologically provide for the possibility of installing screen-vacuum insulation in the place of the connector, this in turn increases the overall heat gain due to the contribution of heat transfer by radiation.
Задача изобретения состоит в том, чтобы исключить теплоприток к внутренней транспортной трубе в месте стыка и локальный нагрев участка стыка внутренних труб криогенного трубопровода; зазор между стыками внутренних труб сделать не более 1 мм для обеспечения транспортировки шариков криогенного замедлителя нейтронов без дефрагментации на стыках; соединение должно быть компактным для использования в условиях ограниченного пространства; быть легко разборным (сборным); в месте разъема внутреннего трубопровода должна быть возможность установить экранную изоляцию; межтрубное пространство соединения должно иметь единую вакуумную полость со стационарными участками криогенного трубопровода, для возможности откачки из одного места.The objective of the invention is to exclude heat gain to the inner transport pipe at the junction and local heating of the junction of the inner pipes of the cryogenic pipeline; the gap between the joints of the inner tubes should be no more than 1 mm to ensure transportation of the balls of the cryogenic neutron moderator without defragmentation at the joints; the connection should be compact for use in confined spaces; be easily collapsible (prefabricated); in the place of the connector of the internal pipeline should be able to install screen insulation; the annular space of the connection should have a single vacuum cavity with stationary sections of the cryogenic pipeline, for pumping from one place.
Поставленная задача решается тем, что кожуховый трубопровод имеет сдвижной участок, который представляет собой телескопическую систему сборки со стационарными кожуховыми частями. Уплотнение со стороны меньшего диаметра обеспечено центрирующим кольцом с пластичной прокладкой, а со стороны большего диаметра уплотнение выполнено прижимным фланцем с возможностью вращения вокруг оси трубопровода и кольцевым уплотняющим элементом с памятью формы. Сдвижной участок кожухового трубопровода имеет возможность свободного хода вдоль оси криогенного трубопровода и соединен с участком стационарного трубопровода меньшего диаметра посредством стандартного соединения двух фланцев. Торец сдвижного участка с другой стороны - свободный и входит в стационарный кожух большего диаметра с небольшим зазором. Разъемная часть внутреннего трубопровода представляет собой два участка стационарного трубопровода одинакового диаметра. Они соединены встык с применением деформируемой прокладки, и зафиксированы фланцами по крайней мере один из которых имеет возможность вращения вокруг своей оси. В качестве кольцевого уплотняющего элемента с памятью формы используют прокладку круглого сечения из вакуумной резины.The problem is solved in that the casing pipeline has a movable section, which is a telescopic assembly system with stationary casing parts. The seal on the side of the smaller diameter is provided by a centering ring with a plastic gasket, and on the side of the larger diameter, the seal is made by a clamping flange with the possibility of rotation around the axis of the pipeline and an annular sealing element with shape memory. The movable section of the casing pipe has the possibility of free running along the axis of the cryogenic pipe and is connected to the stationary pipe section of a smaller diameter by a standard connection of two flanges. The end of the movable section, on the other hand, is free and enters the stationary casing of a larger diameter with a small gap. The split part of the internal pipeline is two sections of a stationary pipeline of the same diameter. They are butt-joined with the use of a deformable gasket, and fixed by flanges, at least one of which has the ability to rotate around its axis. As an annular sealing element with shape memory, a round gasket of vacuum rubber is used.
Основными отличительными признаками являются:The main distinguishing features are:
• сдвижной участок кожухового трубопровода обеспечивает единую вакуумную рубашку, отсутствие тепловых мостов, в собранном виде представляет собой обычный участок кожуховой трубы с идентичными теплофизическими характеристиками, исключающими теплопередачу и локальный нагрев части внутреннего трубопровода и транспортируемого вещества в месте стыка;• the movable section of the casing pipe provides a single vacuum jacket, the absence of thermal bridges, when assembled, is a regular section of the casing pipe with identical thermophysical characteristics, excluding heat transfer and local heating of part of the internal pipeline and the transported substance at the junction;
• применение телескопической системы сборки обеспечивает доступ к стыковой части внутреннего трубопровода, что делает трубопровод легко сборно-разборным;• the use of a telescopic assembly system provides access to the butt part of the internal pipeline, which makes the pipeline easily collapsible;
• уплотнение центрирующим кольцом с пластичной прокладкой со стороны меньшего диаметра позволяет при монтаже в положении «закрыто» провести центровку сопрягаемых частей соединения, исключая возможность их перекоса относительно друг друга и обеспечивая герметичность соединения по всей площади поверхности сопряжения;• sealing with a centering ring with a plastic gasket on the side of a smaller diameter allows alignment of the mating parts of the joint during installation in the closed position, eliminating the possibility of their skew relative to each other and ensuring the tightness of the joint over the entire surface area of the mating;
• прижимной фланец с возможностью вращения вокруг оси трубопровода упрощает монтаж, позволяя производить сборку сопрягаемых фланцев кожухового трубопровода со стороны большего диаметра (стационарного и прижимного), вращая прижимной фланец до момента совпадения отверстий с отверстиями стационарного фланца;• the clamping flange with the possibility of rotation around the axis of the pipeline simplifies installation, allowing assembly of the mating flanges of the casing pipe from the larger diameter side (stationary and clamping), rotating the clamping flange until the holes coincide with the holes of the stationary flange;
• кольцевой уплотняющий элемент с памятью формы в положении «закрыто» деформируется прижимным фланцем и обеспечивает герметичность между стационарной кожуховой трубой большего диаметра, сдвижным кожухом и прижимным фланцем. В положении «открыто» уплотняющий элемент принимает первоначальную форму и легко перемещается вдоль оси трубопровода по сдвижному участку, не препятствуя его движению.• the annular sealing element with the shape memory in the “closed” position is deformed by the pressure flange and ensures tightness between the stationary casing pipe of larger diameter, the sliding casing and the pressure flange. In the “open” position, the sealing element takes its original shape and easily moves along the axis of the pipeline along the movable section, without interfering with its movement.
• стандартный фланец кожухового трубопровода, со стороны большего диаметра, обеспечивает герметичность конструкции при фиксации кольцевого уплотняющего элемента прижимным фланцем;• the standard flange of the casing pipeline, from the side of the larger diameter, ensures tightness of the structure when fixing the annular sealing element with a clamping flange;
• перемещение сдвижного участка вдоль оси трубопровода также обеспечивает доступ к стыковой части внутреннего трубопровода, что делает трубопровод легко сборно-разборным;• moving the sliding section along the axis of the pipeline also provides access to the butt part of the internal pipeline, which makes the pipeline easily collapsible;
• свободный торец сдвижного участка входит в стационарный кожух большего диаметра с небольшим зазором, это позволяет быстро разобрать и собрать кожуховый трубопровод, а при сборке обеспечивает возможность вакуумирования;• the free end of the sliding section is included in the stationary casing of a larger diameter with a small gap, this allows you to quickly disassemble and assemble the casing pipe, and during assembly provides the possibility of evacuation;
• разъемная часть внутреннего трубопровода представляет собой два участка стационарного трубопровода одинакового диаметра, что дает возможность использовать при сборке встык фланцы с возможностью вращения;• the detachable part of the internal pipeline consists of two sections of a stationary pipeline of the same diameter, which makes it possible to use flanges with rotation during assembly;
• соединение внутреннего трубопровода встык, с применением деформируемой прокладки обеспечивает надежное герметичное соединение частей внутреннего трубопровода между собой и исключает потерю транспортируемого вещества через зазоры в вакуумный объем или за пределы криогенного трубопровода;• end-to-end connection of the internal pipeline, using a deformable gasket, provides a reliable tight connection between the parts of the internal pipeline and eliminates the loss of transported material through gaps in the vacuum volume or outside the cryogenic pipeline;
• по крайней мере один из фланцев внутреннего трубопровода имеет возможность вращения вокруг своей оси; это обеспечивает легкость сборки двух стационарных частей внутреннего трубопровода независимо от смещения их углов поворота относительно друг друга;• at least one of the flanges of the inner pipeline has the ability to rotate around its axis; this ensures ease of assembly of two stationary parts of the internal pipeline, regardless of the offset of their rotation angles relative to each other;
• прокладка круглого сечения из вакуумной резины в качестве кольцевого уплотняющего элемента с памятью формы надежно обеспечивает герметичность при сборке и легко сдвигается при разборке кожухового трубопровода;• laying a circular cross-section of vacuum rubber as an annular sealing element with a shape memory reliably ensures tightness during assembly and easily shifts when disassembling a casing pipeline;
В целом, применение конструкции с сдвижным участком кожуховой трубы позволяет избежать контакта между внутренней трубой и кожуховой (отсутствие теплового моста в месте стыка). Это обеспечит единый вакуум во всем межтрубном пространстве. Такая конструкция даст возможность применения экранно-вакуумной изоляции на внутреннем трубопроводе, в том числе и в месте стыка, что существенно снизит теплоприток к внутреннему трубопроводу за счет излучения. Такие меры позволят получить теплоприток в месте стыка, идентичный стационарным криогенным трубопроводам, что исключит обмерзание, прилипание или физико-химические изменения транспортируемого вещества.In general, the use of a design with a movable section of the casing pipe allows avoiding contact between the inner pipe and the casing (the absence of a thermal bridge at the junction). This will provide a single vacuum throughout the annulus. Such a design will make it possible to use screen-vacuum insulation on the internal pipe, including at the junction, which will significantly reduce heat gain to the internal pipe due to radiation. Such measures will allow to obtain heat gain at the junction, identical to stationary cryogenic pipelines, which will exclude freezing, sticking or physico-chemical changes in the transported substance.
Перечень фигур:List of figures:
Фиг. 1 Разрез по оси трубопровода соединения в положении «закрыто», где:FIG. 1 Section along the axis of the connection pipe in the closed position, where:
1 - стационарные участки кожухового трубопровода;1 - stationary sections of the casing pipeline;
2 - сдвижной участок кожухового трубопровода;2 - a movable section of the casing pipe;
3 - центрирующее кольцо с пластичной прокладкой;3 - centering ring with plastic gasket;
4 - прижимной фланец с возможностью вращения вокруг оси трубопровода;4 - clamping flange with the possibility of rotation around the axis of the pipeline;
5 - кольцевое уплотнение с памятью формы;5 - O-ring with shape memory;
6 - фланец стандарта ISO;6 - flange of the ISO standard;
7 - стационарные участки внутреннего трубопровода;7 - stationary sections of the internal pipeline;
8 - фланец внутреннего трубопровода с возможностью вращения вокруг своей оси;8 - flange of the inner pipeline with the possibility of rotation around its axis;
9 - стандартный фланец внутреннего трубопровода;9 - a standard flange of the internal pipeline;
10 - деформируемая прокладка;10 - deformable gasket;
11 - стандартный фланец кожуховой трубы;11 - a standard flange of a casing pipe;
12 - крепежный элемент кожуховой трубы со стороны большего диаметра - болт с внутренней головкой;12 - fastening element of the casing pipe from the side of a larger diameter - a bolt with an internal head;
13 - крепежный элемент фланца стандарта ISO со стороны меньшего диаметра - струбцина;13 - fastener of the ISO standard flange from the side of smaller diameter - clamp;
14 - крепежный элемент внутреннего трубопровода - болт с внутренней резьбой.14 - fixing element of the internal pipeline - a bolt with a female thread.
Фиг. 2 Разрез по оси трубопровода соединения в положении «открыто», где:FIG. 2 A section along the axis of the connection pipe in the open position, where:
1 - стационарные участки кожухового трубопровода;1 - stationary sections of the casing pipeline;
2 - сдвижной участок кожухового трубопровода;2 - a movable section of the casing pipe;
3 - центрирующее кольцо с пластичной прокладкой;3 - centering ring with plastic gasket;
4 - прижимной фланец с возможностью вращения вокруг оси трубопровода;4 - clamping flange with the possibility of rotation around the axis of the pipeline;
5 - кольцевое уплотнение с памятью формы;5 - O-ring with shape memory;
6 - фланец стандарта ISO;6 - flange of the ISO standard;
7 - стационарные участки внутреннего трубопровода;7 - stationary sections of the internal pipeline;
8 - фланец внутреннего трубопровода с возможностью вращения вокруг своей оси;8 - flange of the inner pipeline with the possibility of rotation around its axis;
9 - стандартный фланец внутреннего трубопровода;9 - a standard flange of the internal pipeline;
10 - деформируемая прокладка;10 - deformable gasket;
11 - стандартный фланец кожуховой трубы;11 - a standard flange of a casing pipe;
12 - крепежный элемент кожуховой трубы со стороны большего диаметра - болт с внутренней головкой;12 - fastening element of the casing pipe from the side of a larger diameter - a bolt with an internal head;
14 - крепежный элемент внутреннего трубопровода - болт с внутренней резьбой.14 - fixing element of the internal pipeline - a bolt with a female thread.
Фиг. 3 Общий вид опытного образца в положении «открыто» со снятой экранной изоляцией в месте стыка внутренних трубопроводов.FIG. 3 General view of the prototype in the “open” position with the screen insulation removed at the junction of the internal pipelines.
Криогенное разъемное соединение для шарикового холодного замедлителя нейтронов работает следующим образом.Cryogenic detachable connection for ball cold neutron moderator works as follows.
При необходимости монтажа-демонтажа замедлителя со штатного места, для замены замедлителя на водяной или криогенный, ремонта или проведения профилактических работ необходимо поднять температуру в системе шарикового криогенного замедлителя до температуры окружающего воздуха (~ 300 К), путем отключения криогенной гелиевой установки. После этого для разъединения криогенных трубопроводов замедлителя от подводящего и отводящего криогенных трубопроводов требуется напустить воздух (или азот) в вакуумную рубашку, вывернуть крепежные элементы (болты) (12), соединяющие стандартный фланец кожуховой трубы (11) и прижимной фланец (4), ослабить и снять крепежные элементы (струбцины) (13), соединяющие фланцы стандарта ISO (6), сдвинуть вращающийся фланец (4) и кольцевой уплотняющий элемент (5) на сдвижной участок кожухового трубопровода (2), сдвинуть вдоль оси трубопровода подвижную часть кожухового трубопровода (2) с центрирующего кольца с пластичной прокладкой (3) в сторону стационарной кожуховой трубы большего диаметра (1) по принципу телескопической сборки, освободив достаточно пространства для доступа к фланцевому соединению внутренних трубопроводов. Снять экранную изоляцию внутреннего трубопровода, вывернуть болты (14) вращающегося фланца внутреннего трубопровода (8), за счет компенсации степени свободы движения внутреннего трубопровода (7) разъединить фланцы (8 и 9) стационарных участков трубопровода (7). Соединение разобрано. Сборку изделия проводить в обратном порядке. В опытном образце, в качестве деформируемой прокладки (10) применена прокладка из индия. При необходимости заменить индиевую прокладку (10) требуется удалить использованную. Для уплотнения фланцевого соединения внутреннего трубопровода могут использоваться различные деформируемые прокладки, применяемые в криогенной технике (индий, медь, фторопласт и др.).If it is necessary to mount-dismantle the moderator from its regular place, to replace the moderator with a water or cryogenic one, repair or carry out preventive maintenance, it is necessary to raise the temperature in the ball cryogenic moderator system to the ambient temperature (~ 300 K) by switching off the cryogenic helium plant. After that, to separate the cryogenic pipelines of the moderator from the inlet and outlet cryogenic pipelines, it is necessary to let air (or nitrogen) into the vacuum jacket, unscrew the fasteners (bolts) (12) connecting the standard casing pipe flange (11) and the pressure flange (4), loosen and remove the fasteners (clamps) (13) connecting the ISO standard flanges (6), move the rotating flange (4) and the annular sealing element (5) onto the movable section of the casing pipe (2), move the movable part along the pipeline axis to zhuhovogo pipe (2) with a centering ring with a plastic seal (3) toward the stationary jacketed pipe of larger diameter (1) according to the principle of the telescopic assembly, releasing enough space to access the internal flange connection pipelines. Remove the screen insulation of the inner pipeline, unscrew the bolts (14) of the rotating flange of the inner pipeline (8), and, by compensating for the degree of freedom of movement of the inner pipeline (7), disconnect the flanges (8 and 9) of the stationary sections of the pipeline (7). Connection disassembled. Assemble the product in the reverse order. In the prototype, an indium gasket was used as a deformable gasket (10). If necessary, replace the indium gasket (10); remove the used one. Various deformable gaskets used in cryogenic technology (indium, copper, fluoroplast, etc.) can be used to seal the flange joints of the internal pipeline.
Описанное криогенное разъемное фланцевое соединение работает в составе комплекса холодного шарикового замедлителя нейтронов исследовательского реактора ИБР-2. Может применяться на промышленных объектах для транспортировки веществ при криогенных температурах, в любом агрегатном состоянии. Такое соединение обеспечивает равномерный теплоприток по всей длине криогенного трубопровода, исключая локальный нагрев мест стыка, за счет единой вакуумной рубашки, экранно-вакуумной изоляции стыкуемых внутренних трубопроводов, герметичного соединения внутренних трубопроводов, исключения потерь транспортируемого вещества в местах сопряжения элементов стыка. Сдвижной участок позволяет исключить использование тепловых мостов с внутренней трубой в месте стыка, обеспечив цельное вакуумное пространство со стационарным кожуховым трубопроводом. Это позволяет использовать для соединения те же вакуумные агрегаты, что и для стационарного кожухового трубопровода, снижая затраты на покупку отдельного оборудования.The described cryogenic detachable flange connection operates as part of the cold ball neutron moderator complex of the IBR-2 research reactor. It can be used at industrial facilities for transporting substances at cryogenic temperatures, in any state of aggregation. Such a connection provides uniform heat gain along the entire length of the cryogenic pipeline, excluding local heating of the joints, due to a single vacuum jacket, screen-vacuum insulation of the joined internal pipelines, hermetic connection of the internal pipelines, elimination of losses of the transported substance at the junctions of the joint elements. The movable section eliminates the use of thermal bridges with an internal pipe at the junction, providing a complete vacuum space with a stationary casing pipe. This allows you to use the same vacuum units for connection as for a stationary casing pipeline, reducing the cost of purchasing individual equipment.
Источники информацииInformation sources
1. К.А. Мухин и др. // Приборы и техника эксперимента. 2013, №1, с. 128-134.1. K.A. Mukhin et al. // Instruments and experimental technique. 2013, No. 1, p. 128-134.
2. K. Mukhin & all // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research В 320 (2014), p. 70-74.2. K. Mukhin & all // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 320 (2014), p. 70-74.
3. Ziegler; Alan Т. Патент США «Cryogenic bayonet connection», US 20080169037 A1 от 27.07.2008 г.3. Ziegler; Alan T. US Patent Cryogenic bayonet connection, US 20080169037 A1 dated July 27, 2008.
4. Е.И. Микулина «Криогенная техника», изд. «Машиностроение» 1969 г., с. 229-230.4. E.I. Mikulina "Cryogenic Technique", ed. "Mechanical Engineering" 1969, p. 229-230.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150190A RU2650509C1 (en) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Cryogenic flange connector for ball cold neutron moderator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150190A RU2650509C1 (en) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Cryogenic flange connector for ball cold neutron moderator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2650509C1 true RU2650509C1 (en) | 2018-04-16 |
Family
ID=61976881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016150190A RU2650509C1 (en) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Cryogenic flange connector for ball cold neutron moderator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650509C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU98122512A (en) * | 1998-12-10 | 2000-10-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко" | PIPE FLANGE CONNECTION |
| US20080169037A1 (en) * | 2007-01-17 | 2008-07-17 | Cryotech International, Inc. | Cryogenic bayonet connection |
| EP2474769A2 (en) * | 2011-01-05 | 2012-07-11 | Azote Services | Device and method for transferring a cryogenic liquid |
| US20150226368A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-13 | Nelson Global Products | Insulated Tube Joint Connection |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2168103C2 (en) * | 1998-12-10 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение энергетического машиностроения имени академика В.П.Глушко" | Flange joint of pipelines |
-
2016
- 2016-12-21 RU RU2016150190A patent/RU2650509C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU98122512A (en) * | 1998-12-10 | 2000-10-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко" | PIPE FLANGE CONNECTION |
| US20080169037A1 (en) * | 2007-01-17 | 2008-07-17 | Cryotech International, Inc. | Cryogenic bayonet connection |
| EP2474769A2 (en) * | 2011-01-05 | 2012-07-11 | Azote Services | Device and method for transferring a cryogenic liquid |
| US20150226368A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-13 | Nelson Global Products | Insulated Tube Joint Connection |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7143788B2 (en) | High temperature line expansion installation with bellows | |
| US7243409B2 (en) | Weldable conduit method of forming | |
| US3469862A (en) | Expansion joints with frozen seals | |
| US11209117B2 (en) | Transportation pipe | |
| US5746453A (en) | High temperature inline expansion joint | |
| RU2557154C1 (en) | Dismountable heat exchanger | |
| RU2650509C1 (en) | Cryogenic flange connector for ball cold neutron moderator | |
| CN114183793B (en) | Heating pipeline with heat preservation effect | |
| US20140000746A1 (en) | Anchor System for Pre-Insulated Piping | |
| CN206246840U (en) | A kind of LNG Pipeline Crossing Programs tunnel headwall sealing section | |
| US20110192486A1 (en) | Water Spread Limiting System for Pre-Insulated Piping | |
| NO335574B1 (en) | Welded joint for metal pipes | |
| RU2449202C2 (en) | Electric temperature control system of pipelines or tanks | |
| US9115830B1 (en) | Jacketed line coupling | |
| US20070152440A1 (en) | Pipe sealing system | |
| EP3548790A1 (en) | Clamping appratus and method of use and/or manufacturing thereof | |
| Walcz et al. | Development of a Shattered Pellet Injector test bench for the ITER DMS support laboratory | |
| US20100320749A1 (en) | Anchor system for pre-insulated piping | |
| US10955071B1 (en) | Underground double wall coaxial piping system | |
| FI90127C (en) | Method and apparatus for branching pipes | |
| US20150167888A1 (en) | Apparatus for thermal management of hydrocarbon fluid transport systems | |
| CN106678499B (en) | A kind of honeycombed cold insulation of LNG pipeline | |
| KR102488376B1 (en) | Plant piping structure with improved insulation properties | |
| EP0689653B1 (en) | Method and device for forming a plug in a conduit | |
| CN212361077U (en) | High leakproofness direct-burried insulating tube |