核电站稳压器喷淋阀的制作方法

1.本发明属于核电技术领域，具体涉及一种核电站稳压器喷淋阀。


背景技术：

2.核电厂反应堆冷却剂压力边界可以表示为在运行温度和压力下包容反应堆冷却剂和放射性物质的边界，是防止放射性裂变产物外泄的重要屏障，核电厂反应堆冷却剂压力边界可以包括压力容器、管道、泵、阀门等。核电厂反应堆冷却剂压力系统的稳压器承担着维持一回路压力稳定的作用，通常来讲，稳压器在核电厂机组稳态运行时维持压力为15.5mpa.a。当一回路压力升高时，稳压器通过喷淋系统将温度较低的冷却剂从稳压器上部喷淋，蒸汽将出现部分冷凝，从而使压力下降。喷淋系统一般有两个主喷淋阀，正常运行时，喷淋阀处于关闭状态，为了保持稳压器内的水温与化学成分的均匀性，限制在大流量喷淋启动时对喷淋管道的热冲击，需要使得喷淋阀在关闭时有一定量的连续喷淋持续流经阀门。但是这样的结构存在一定的问题：（1）该结构对阀芯传动精度要求高，缝隙的大小对介质流量有显著影响，因装配公差、传动偏差等因素造成阀芯转角的微小变化，会造成流通口面积有大幅变化，因此流量不易精确控制。
3.（2）阀门关闭处于小流量下，流量的变化会影响介质对外散热，从而影响介质温度，对后续稳压器会造成影响。目前要求两条喷淋管线之间的温度差值小于5℃，但是在现有结构下，由于对流量难以准确控制以及热胀冷缩的进一步影响阀芯开度，实际的最大温差能达到15℃以上。
4.可见，目前这种阀芯结构，无法在小流量时保持设定的流量状态。鉴于此，需要在阀门关闭且处于小流量状态时保持阀门介质流量稳定。


技术实现要素：

5.为克服相关技术中存在的问题，提供了一种核电站稳压器喷淋阀。
6.根据本公开实施例的一方面，提供一种核电站稳压器喷淋阀，所述喷淋阀包括：阀芯和阀座，所述阀芯中部为半球形结构，所述阀芯外表面与所述阀座相配合，通过转动阀芯实现喷淋阀的打开、关闭以及流量变化；所述阀芯中部设置流通口，所述流通口下端开设孔道，所述孔道的内径为通道内径的4.7%至5.6%，所述阀门通道为喷淋阀处于完全开启状态下阀芯与阀座之间的流体介质流通的通道；在喷淋阀处于完全开启的状态下，稳压器喷淋管线的流体介质从阀芯与阀座之间的阀门通道内流过；在喷淋阀处于关闭的状态下，稳压器喷淋管线的流体介质从所述孔道内流过。
7.在一种可能的实现方式中，所述孔道内壁堆焊硬质合金，硬质合金的洛氏硬度hrc大于37，硬质合金的堆焊深度大于2mm。
8.在一种可能的实现方式中，所述孔道内壁的粗糙度ra小于1.6，所述孔道的两端端口采用圆滑过渡。
9.在一种可能的实现方式中，所述孔道的内径介于2.5mm至3mm。
10.在一种可能的实现方式中，所述孔道为o型通孔。
11.在一种可能的实现方式中，所述孔道为u型槽。
12.在一种可能的实现方式中，所述孔道为v型槽。
13.本公开的有益效果在于：本公开的喷淋阀中，由于阀芯孔道的通流截面积远远小于阀门大开度时的通流截面积，因此阀芯孔道不会改变喷淋阀大开度时的流量，能够有效维持喷淋阀原有的流量特性及控制要求；进一步的，喷淋阀的孔道有效避免了阀门关闭时阀芯转角微小变化引起的流通间隙的急剧变化，使得阀门传动部件的偏差、热膨胀等等造成的转角变化不再显著影响小流量时介质流量和喷淋阀温度。由此实现喷淋阀在闭合时持续有效地向喷淋管线提供稳定的小流量流动介质，保证喷淋管线的正常运行。
附图说明
14.图1是根据一示例性实施例示出的一种核电站稳压器喷淋阀的剖视图。
15.图2是根据一示例性实施例示出的一种具有o型通孔的核电站稳压器喷淋阀阀芯的立体图。
16.图3是根据一示例性实施例示出的一种具有o型通孔的核电站稳压器喷淋阀阀芯的主视图。
17.图4是根据一示例性实施例示出的一种具有v型槽的核电站稳压器喷淋阀阀芯的的立体图。
18.图5是根据一示例性实施例示出的一种具有u型槽的核电站稳压器喷淋阀阀芯的的立体图。
19.图中：1、阀芯；2、阀座；10、孔道；11、流通口。
具体实施方式
20.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
21.本公开的喷淋阀可以应用于反应堆一回路冷却系统稳压器喷淋系统中，图1是根据一示例性实施例示出的一种核电站稳压器喷淋阀的剖视图，如图1所示，所述喷淋阀包括：阀芯1和阀座2，所述阀芯1的中部为半球形结构，所述阀芯1外表面与所述阀座2相配合，阀芯1是控制喷淋阀流量的主要部件，通过转动阀芯1可以实现对喷淋阀流量大小的控制，并进一步控制喷淋阀的打开与关闭。
22.图2是根据一示例性实施例示出的一种具有o型通孔的核电站稳压器喷淋阀阀芯的立体图，图3是根据一示例性实施例示出的一种具有o型通孔的核电站稳压器喷淋阀阀芯的主视图，如图2和图3所示，所述阀芯1为对称结构，阀芯1中部靠下的位置设置流通口11，可以在所述流通口11下端开设孔道10，孔道10的内径为阀门通道的内径的4.7%至5.6%，使得孔道10的通流截面积仅为阀门通道通流截面积的0.22~0.32%，所述阀门通道为喷淋阀处于完全开启状态下阀芯1与阀座2之间的流体介质流通的通道。
23.稳压器喷淋管线需要开启时，控制喷淋阀处于完全开启的状态，稳压器喷淋管线的流体介质从阀芯1与阀座2之间的阀门通道内流过，由于此时流体介质的通流截面积远远大于孔道10的通流截面积，因此喷淋阀能够维持原有流通性能不变。
24.稳压器喷淋管线需要关闭时，控制喷淋阀处于关闭的状态，稳压器喷淋管线的流体介质从所述孔道10内流过，由于孔道10的尺寸固定不变，在稳压器喷淋管线固定压差下，形成流量稳定的小流量注入。
25.在喷淋阀关闭引起管路内介质温度发生变化时，将使得阀芯1与阀座2因热胀冷缩造成配合间隙的变化；在喷淋阀传动机构出现偏差时，将造成阀芯1转角存在微小变化，在这些情况下，由于孔道10的通流截面积又远远大于这些微小间隙产生的通流截面积，因此在喷淋阀关闭时，孔道10的存在有效保障了介质通流截面积的稳定，从而保持小流量的稳定，并使得各喷淋阀之间的温差保持在规定范围内。
26.在一种可能的实现方式中，所述孔道的内径可以介于2.5mm至3mm，由此能够更好地满足小流量流动时的介质流量要求。
27.在一种可能的实现方式中，所述孔道内壁堆焊硬质合金，硬质合金的洛氏硬度hrc大于37，硬质合金的堆焊深度大于2mm，所述孔道内壁的粗糙度ra小于1.6，所述孔道的两端端口采用圆滑过渡。由此可以减缓流体介质对孔道的冲蚀。
28.在一种可能的实现方式中，如图2和图3所示，所述孔道为o型通孔。图4是根据一示例性实施例示出的一种具有v型槽的核电站稳压器喷淋阀阀芯的的立体图，如图4所示，所述孔道为u型槽。图5是根据一示例性实施例示出的一种具有u型槽的核电站稳压器喷淋阀阀芯的的立体图，如图5所示，所述孔道为v型槽。o型通孔、u型槽以及v型槽结构的孔道可以实现流体介质的顺利流通，并可以有效减少流体介质与孔道内壁的冲蚀。
29.本公开的喷淋阀中，由于阀芯孔道的通流截面积远远小于阀门大开度时的通流截面积，因此阀芯孔道不会改变喷淋阀大开度时的流量，能够有效维持喷淋阀原有的流量特性及控制要求；进一步的，喷淋阀的孔道有效避免了阀门关闭时阀芯转角微小变化引起的流通间隙的急剧变化，使得阀门传动部件的偏差、热膨胀等等造成的转角变化不再显著影响小流量时介质流量和喷淋阀温度。由此实现喷淋阀在闭合时持续有效地向喷淋管线提供稳定的小流量流动介质，保证喷淋管线的正常运行。
30.在一种应用示例中，阀1和阀2均为喷淋阀，阀1和阀2的阀芯均采用o型通孔设计，经传热计算分析，阀1、阀2中阀芯与阀座的配合转角从10.5
°
减少至9.0
°
时（小流量时的转角范围），阀1、阀2的流量、温度变化较小，温度偏差不到2℃，低于技术标准规定的5℃，如表1所示，表1中，阀芯与阀座通过四次变化使得阀芯与阀座的配合转角从10.5
°
减少至9.0
°
，δθ表示阀芯与阀座的配合转角每次变化所减少的角度，θ表示阀芯与阀座每次变化后的配合转角，δθ和θ的单位为
°
，阀1和阀2的流量单位为m3/h，阀1和阀2的温度单位为℃。
31.表1 不同转角时阀门流量、温度以及温降δθθ阀1流量阀2流量阀1温度阀2温度010.50.97360.9726285.9285.20.5100.90760.9070285.6284.819.50.86190.8616285.3284.61.59.00.83210.8320285.2284.4
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

技术特征：
1.一种核电站稳压器喷淋阀，其特征在于，所述喷淋阀包括：阀芯和阀座，所述阀芯中部为半球形结构，所述阀芯外表面与所述阀座相配合，通过转动阀芯实现喷淋阀的打开、关闭以及流量变化；所述阀芯中部设置流通口，所述流通口下端开设孔道，所述孔道的内径为阀门通道内径的4.7%至5.6%，所述阀门通道为喷淋阀处于完全开启状态下阀芯与阀座之间的流体介质流通的通道；在喷淋阀处于完全开启的状态下，稳压器喷淋管线的流体介质从阀芯与阀座之间的阀门通道内流过；在喷淋阀处于关闭的状态下，稳压器喷淋管线的流体介质从所述孔道内流过。2.根据权利要求1所述的核电站稳压器喷淋阀，其特征在于，所述孔道内壁堆焊硬质合金，硬质合金的洛氏硬度hrc大于37，硬质合金的堆焊深度大于2mm。3.根据权利要求1所述的核电站稳压器喷淋阀，其特征在于，所述孔道内壁的粗糙度ra小于1.6，所述孔道的两端端口采用圆滑过渡。4.根据权利要求1所述的核电站稳压器喷淋阀，其特征在于，所述孔道的内径介于2.5mm至3mm。5.根据权利要求1所述的核电站稳压器喷淋阀，其特征在于，所述孔道为o型通孔。6.根据权利要求1所述的核电站稳压器喷淋阀，其特征在于，所述孔道为u型槽。7.根据权利要求1所述的核电站稳压器喷淋阀，其特征在于，所述孔道为v型槽。

技术总结
本公开属于核电技术领域，具体涉及一种核电站稳压器喷淋阀。本公开的喷淋阀中，由于阀芯孔道的通流截面积远远小于阀门大开度时的通流截面积，因此阀芯孔道不会改变喷淋阀大开度时的流量，能够有效维持喷淋阀原有的流量特性及控制要求；进一步的，喷淋阀的孔道有效避免了阀门关闭时阀芯转角微小变化引起的流通间隙的急剧变化，使得阀门传动部件的偏差、热膨胀等等造成的转角变化不再显著影响小流量时介质流量和喷淋阀温度。由此实现喷淋阀在闭合时持续有效地向喷淋管线提供稳定的小流量流动介质，保证喷淋管线的正常运行。保证喷淋管线的正常运行。保证喷淋管线的正常运行。


技术研发人员：胡文盛 黄若涛 姜富世 饶建民 董世昕 张潇宇 闵济东 杜鹏程 王沁宇 吴起 谢祖妙 郭钧霆
受保护的技术使用者：福建福清核电有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/7/21