[其他]耐高温，耐水解，耐压力和耐辐照动密封装置

说明书

一种核发电动密封装置。该装置由超高分子量聚全氟乙丙烯树脂制成的密封件，有色金属、铝或铝合金做成的托环、压紧螺母、上托环、下托环和密封套筒等组成。该装置不仅结构简单、生产方法简易，成本低，而且密封性能好，泄漏量符合核工艺的要求。

本发明属于核发电动密封装置的设计、制造和应用。

在设计核发电站时，需要耐室温～190℃高温、耐水解、耐压力2～35kg/cm²和耐1×10⁶伦琴r射线辐照的动密封装置，通常由密封件、托环、垫环和密封套筒等组成。其中密封件若选用金属材料，由于弹性和塑性差，所以不仅会括伤和磨损工艺管的表面，而且密封性差。中国科学院长春应用化学研究所孙家珍等采用辐照交联的聚全氟乙丙烯曾满足了上述四项要求，获国家发明二等奖。但辐照交联的工艺复杂，交联度随辐照剂量、温度、真空度变化而变化，能耗大，废品率高，成本成倍增加，而且质量还不完全保证，摸拟试验时发现密封件时有开裂现象。

核反应堆动密封装置未见报导。美国专利（U.S.P.3894818）公布了一种在钻机中使用的V型密封件的装置，用螺母压紧使V型密封件的两条斜腿压紧二个被密封圆柱面实现密封。众所周知V型密封件的装置摩擦阻力大，这种装置在高温或冷热温度交替循环时，非金属V型密封件将产生塑性收缩而变形，导致丧失密封性，不仅使用寿命不长，V型密封件加工较困难，而且整个设备结构复杂，转动轴更换困难。

本发明的目的之一在于寻找一种能简便生产的聚全氟乙丙烯树脂的密封件，它不需要辐照交联就能同时满足上述耐高温、耐水解、耐压力和耐辐照要求，并能方便地加工成密封件。

本发明的另一目的是设计出一种密封性能好的动密封装置，使反应堆卸料部位中被密封的管道可以在密封装置内作相对移动，并能更换被密封的管道。

本发明从材料研究和结构设计两方面着手，期望解决反应堆工艺管的动密封装置。

从聚全氟乙丙烯的耐辐照机理的研究，本发明提供一种同时能耐高温、耐水解、耐压力和耐辐照的聚全氟乙丙烯树脂，这种树脂就是中国科学院上海有机化学研究所研制的超高分子量聚全氟乙丙烯树脂。该树脂熔融粘度大于1×10⁶泊，熔融指数小于0.5克/10分钟，其重均分子量大于20万。其室温抗张强度大于280kg/cm²，200℃的抗张强度大于60kg/cm²。

本发明利用上述材料设计出一种动密封装置，这种装置能满足核发电需要，即工作温度为室温至190℃，并可短期超温;工作压力35kg/cm²;耐辐照剂量1×10⁶伦琴;工艺管能在密封件中作轴向往复运动及更换这种管道。

本发明的动密封装置是由塑料密封件（图2～73）、托环（图2～74）、密封套筒（图2～71）、压紧螺母（图2～76）、上托环（图2～72）和下托环（图2～75）等所组成。

本发明的动密封装置中的塑料密封件是环形的，其截面形状如半剖图图3所示，是“厂字型短腿片”状。该密封件上端垫与托环可以互相间隔串叠，用螺母压紧并固定在密封套筒中，如剖视图图2。密封件的斜腿自由伸展，内锥一侧紧靠托环外锥面，外锥一侧承受压力水的作用，内孔刃口紧紧箍住工艺管外壁，起到密封住流经工艺管中的压力介质作用。

本发明的塑料密封件（图3），其上端垫的上面是平面，下面为锥面，从里往外倾斜，有一截面的倾斜角，该角度是α＝6°～15°。

本发明的塑料密封件，有一内锥孔的倾斜角，该角度是β＝25°～45°。

本发明的塑料密封件，有一外锥面的倾斜角，该角度是θ＝37°～60°。

上述的塑料密封件，可以将前述的外锥面与内孔夹角的顶尖呈平头（图3）。

本发明的动密封装置中的塑料密封件是采用超高分子量聚全氟乙丙烯树脂，可用模压加工制成。模压温度为300～320℃，压力为80～150kg/cm²。