CZ309776B6 - Hermetická potrubní průchodka - Google Patents

Abstract

Hermetická potrubní průchodka pro průchod média dopravovaného trubkou stěnou oddělující vzájemně hermeticky oddělené stavební prostory obsahuje zabudovatelnou část (9) a průtočnou část (5) a tvarový límec (1) obsahující tuhostní část (1a) a přípojnou část (1b) vytvořenou pro spojení zabudovatelné části (9) s průtočnou částí (5). Tuhostní část (1a) obsahuje vlny respektive záhyby pro ovlivnění její tuhosti a množství tepla přecházejícího z průtočné části (5) do zabudovatelné části (9) a přípojná část (1b) tvarového límce (1) je opatřena patkou (1c) vytvořenou pro usazení na průtočnou část (5) a spojení s ní dvěma spoji (3). Tuhostní část (1a) je vytvořena na svém konci pro usazení k zabudovatelné části (9) a spojení s ní spojem (2). Patka (1c) obsahuje kontrolní obvodovou komoru (4) vytvořenou přilehle k průtočné části (5), přičemž spoje (3) jsou uspořádány po stranách kontrolní obvodové komory (4).

Description

Hermetická potrubní průchodka

Oblast techniky

Tento vynález se týká hermetické potrubní průchodky, sloužící především k zabezpečení přenosu média potrubím procházejícím alespoň jednou stěnou oddělující stavební prostory s odlišnými požadavky na parametry prostředí, které je zapotřebí hermeticky oddělit.

Dosavadní stav techniky

Hlavní požadavky na hermetickou potrubní průchodku jsou následující:

- zabezpečení hermetičnosti mezi dvěma oddělenými stavebními prostory při průchodu potrubní trasy stěnou, která odděluje hermetickou a nehermetickou část stavby,

- její využití jako pevného uložení potrubí v rámci potrubní trasy, resp. pevný bod, který přenáší silové a momentové zatížení mezi potrubím a stavbou,

- zejména v jaderných elektrárnách zabezpečení snížení průchodu ionizujícího záření z hermetické do nehermetické části a snížení expozice personálu v nehermetické části,

- plnění funkce požárního oddělení úseků (požárně odolná konstrukce).

Současné hermetické potrubní průchodky se skládají ze dvou základních částí:

1) Ze zabudovatelné části, která je pevně zabudována do stavby. Tato zabudovatelná část se skládá z chránící trubky zasunuté do otvoru ve stěně stavby a procházející touto stěnou a přírub ve tvaru mezikruží, svařených dohromady z obou stran stěny, takže tato zabudovatelná část hermetické průchodky je pevně spojena se stavbou. Například u hermetických potrubních průchodek jaderných elektráren se zabudovatelná část zalévá jako celek do betonové stavby, aby se zajistilo, že zabudovatelná část se dokonale spojí se stavbou a bude vůči ní hermeticky těsná.

2) Z průtočné části, která se skládá z průtočné trubky a z hlavice, přičemž průtočná trubka je obvodovým, pevnostně namáhaným svarem přivařena k hlavici, která bude popsána dále. Tento svar je ale po namontování celé průtočné části do zabudovatelné části zcela nepřístupný a tedy nekontrolovatelný. Dále jsou průchodky s teplotou média nad 80 °C doplněny o izolaci průtočné části - a dále průchodky s teplotou média nad 150 °C jsou kromě izolace ještě aktivně chlazeny nízkotlakým chladicím vzduchem (pro snížení teploty okolního betonu pod 70 °C).

Hlavice průtočné části z výše uvedeného bodu 2) je relativně masivní díl, který v místě přechodu mezi válcovou a diskovou částí vytváří velké teplotní napětí (při změně teplot média) a tím v této části významně čerpá životnost v místě koncentrace napětí. Průtočná část je napojena na potrubí s médiem, jehož přepravu je mezi výše uvedenými hermeticky oddělenými stavebními prostory zapotřebí zajistit.

Montážní svary, na nichž závisí spolehlivé hermetické oddělení prostorů, bývají zpravidla doplněny o tlakovací komoru pro kontrolu předepsané hermetičnosti spoje. Vzhledem k tomu, že tato komora je většinou umístěna v hermeticky oddělované části, nelze například u jaderných elektráren její hermetičnost kontrolovat za provozu, neboť je pro kontrolu nepřístupná.

Výše uvedenou hermetickou potrubní průchodku popisuje např. užitný vzor CZ 17234 U1. Tato hermetická potrubní průchodka vykazuje všechny výše uvedené nedostatky.

- 1 CZ 309776 B6

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody řeší hermetická potrubní průchodka podle tohoto vynálezu pro průchod potrubí alespoň jednou stěnou stavby. Tato hermetická potrubní průchodka eliminuje existenci tlakově namáhaného a nekontrolovatelného svaru a umožňuje kontroly těsnosti v místě průchodu stěnou při současném zabezpečení požadované tuhosti spoje, tedy při dostatečné únosnosti spojení procházejícího potrubí a stavební konstrukce a současně poskytuje další nečekané výhody. Pro účely této přihlášky se termínem hermetická potrubní průchodka rozumí průchod potrubí stěnou stavební části, včetně průchodu ocelovou stěnou, přičemž tato hermetická potrubní průchodka umožňuje dostatečně pevné propojení potrubí s médiem uvedenou stěnou a současně také hermetické oddělení prostorů stavební části z jedné a druhé strany stěny, kterou potrubní hermetická průchodka prochází. S výhodou hermetická potrubní průchodka zajišťuje také dostatečnou protipožární odolnost a také ochranu před prostupem ionizujícího záření. Hermetickou potrubní průchodku podle tohoto vynálezu lze zvláště výhodně využít pro rekonstrukce již stávajících hermetických potrubních průchodek původní konstrukce s plným využitím stávajících zabudovatelných částí, nebo je výhodné tento vynález použít pro nově řešené průchodky jak u zcela nových projektů, tak v případě potřeby zabudování nové potrubní průchodky do stávající stavební konstrukce.

Podstatou tohoto vynálezu je, že hermetická potrubní průchodka je opatřena límcem vytvořeným pro spojení zabudovatelné části s průtočnou částí, aniž by bylo nutné používat obvodový tlakově namáhaný svar potrubní části hermetické potrubní průchodky, a navíc redukujícím tepelné namáhání tohoto spojení.

Výhody, které hermetická potrubní průchodka podle tohoto vynálezu přináší, jsou následující:

- svary použité pro spojení zabudovatelné části hermetické potrubní průchodky s průtočnou částí nejsou namáhány tlakem média v potrubní části, což přináší výrazné zvýšení bezpečnosti provozu i životnosti hermetické potrubní průchodky,

- možnost snadného vytvoření kontrolních komor pro kontrolu těsnosti svarů,

- možnost vytvořit hermetickou průchodku s různou tuhostí spojení zabudovatelné části a potrubní části podle potřeby,

- schopnost kompenzovat rozdílnou tepelnou dilataci průtočné části a zabudovatelné části i pro vysoké teplotní rozdíly obou částí,

- schopnost snížit přechodové teplo mezi průtočnou částí a zabudovatelnou částí přecházející přes tvarový límec,

- je vhodná jak pro různé velikosti otvoru ve stěně, ve kterém má být hermetická potrubní průchodka instalována, tak i pro různé velikosti průměru procházející průtočné části,

- snadná vytvoření hermetické průchodky pro jakýkoliv rozměr již existující zabudovatelné části hermetické potrubní průchodky zabudované stěny do stavby, v které se má hermetická potrubní průchodka podle tohoto vynálezu vytvořit,

- je použitelná pro jakékoliv protékající médium,

- je vhodná pro všechna materiálová provedení vyžadovaná pro přenos tlakových médií (tedy především pro austenitické, nebo feritické oceli),

- 2 CZ 309776 B6

- podstatné snížení nákladů jednak v důsledku optimálního vytvoření tvarového límce a jednak v důsledku možnosti použít pro průtočnou část průchodky běžnou trubku,

- modulární řešení velmi snadno umožní přizpůsobit délky jednotlivých částí potřebám při montáži na stavbě,

- schopnost přenosu vysokých silových a momentových účinků,

- při nižší tuhosti se sníží namáhání připojeného potrubí před a za hermetickou potrubní průchodkou.

Podle prvního aspektu tohoto vynálezu se tedy představuje hermetická potrubní průchodka obsahující alespoň:

a) zabudovatelnou část tvořenou vnější trubkou pro zabudování do stěny stavby, oddělující stavební prostory, které mají být hermeticky odděleny, a rovněž tvořenou přírubami pro uspořádání po obou stranách této stěny, přičemž tato zabudovatelná část je vytvořena pro stavební spojení se stěnou oddělující uvedené vzájemně hermeticky oddělené prostory,

b) průtočnou část tvořenou zvláště výhodně trubkou uspořádanou v podstatě souose v zabudovatelné části, kde tato průtočná část je vytvořena pro navázání z obou stran hermetické potrubní průchodky na potrubní systém dopravující médium mezi uvedenými dvěma hermeticky oddělenými stavebními prostory,

c) tvarový límec s tuhostní částí a přípojnou částí, který mechanicky spojuje zabudovatelnou část hermetické potrubní průchodky s její průtočnou částí s možností periodicky nebo průběžně monitorovat těsnost spojů připojujících přípojnou část tohoto tvarového límce k průtočné části hermetické potrubní průchodky, přičemž tuhostní část tohoto tvarového límce je vytvořená pro poskytnutí požadované tuhosti spojení průtočné části se zabudovatelnou částí, která je pro navazující potrubí žádoucí. Tyto spoje jsou nejčastěji realizovány svary, ale v určitých uskutečněních lze spoj realizovat např. pomocí ucpávky, zejména pokud není požadavek na přenos silových a/nebo momentových účinků. Tuhost připojení je možno ovlivňovat podobou tuhostní části, a to od provedení pro médium s teplotou mezi 0 a 60 °C, až po médium s vysokou teplotou, tj. i nad 150 °C. Provedení tuhostní části pro médium s velmi vysokou teplotou významně snižuje teplotní napětí vznikající v hermetické potrubní průchodce, a navíc omezuje i přestup tepla do stavební konstrukce. Provedení tuhostní části tvarového límce tedy kromě vlivu na tuhost propojení mezi průtočnou a zabudovatelnou část hermetické potrubní průchodky má také vliv na množství přestupu tepla mezi nimi. V zásadě se dá říci, čím je tvar tuhostní části tvarového límce složitější, obsahuje více vln a zároveň je tloušťka jednotlivých úseků tuhostní části menší, tím méně tepla přenáší tvarový límec z potrubní do zabudovatelné části a tím také dochází v této části k nižšímu teplotnímu napětí v tomto límci. Současně ale bude toto spojení vykazovat nižší ohybovou tuhost - tedy budou se v místě průchodky přenášet menší momentové reakce od připojeného potrubí, a tedy i napětí na potrubí v místě připojení na průchodku budou nižší, což může být v některých případech velmi výhodné. Konkrétní tvar tuhostní části tvarového límce hermetické potrubní průchodky je s výhodou možné navrhovat v závislosti na požadavcích ve vhodném výpočtovém programu založeném na výpočtu metodou konečných prvků se zadáním silového a momentového zatížení od navazujícího potrubí. Přípojná část tvarového límce je vytvořena pro umístění na trubce průtočné části hermetické potrubní průchodky a je opatřena patkou umožňující spojení přípojné části tvarového límce k trubce průtočné části pomocí dvou spojů, výhodně uskutečněných pomocí svarů, kterými se dosáhne požadované těsnosti spojení tvarového límce s průtočnou částí hermetické potrubní průchodky, přičemž mezi nimi je v patce uspořádána obvodová kontrolní komora opatřená výstupem umístěným mimo tyto spoje. Jak bylo uvedeno, spoje jsou zvláště výhodně uskutečněny pomocí svarů, ale je možné je případně provést i pomocí ucpávek apod. Nicméně provedení spojů svarem má výhodu, že

- 3 CZ 309776 B6 takový spoj umožní přenos silových a momentových účinků. Kontrolní obvodová komora je uspořádána mezi svary pro umožnění kontroly těsnosti spojů. Uvedený výstup kontrolní obvodové komory je vytvořen pro signalizaci ztráty těsnosti. Toto uskutečnění je zvláště výhodné, pokud je nutné průběžně kontrolovat těsnost spojení tvarového límce s průtočnou částí pro zajištění spolehlivého hermetického oddělení prostorů umístěných po obou stranách stěny, kterou hermetická potrubní průchodka prochází. Ztráta těsnosti kontrolovaných spojů může být indikována například za provozu zvýšením tlaku v komoře, nebo naopak po připojení kontrolní aparatury je signalizována ztráta těsnosti poklesem tlaku v komoře apod.

Odborníkovi je zřejmé, že souosé uspořádání průtočné části v zabudovatelné části hermetické potrubní průchodky nemusí být soustředné, i když takové uspořádání je zvláště výhodné, zejména pro zajištění izolace průtočné části vůči zabudovatelné.

Hermetická potrubní průchodka podle tohoto vynálezu poskytuje řešení průchodu potrubí s médiem alespoň jednou stěnou stavby při splnění všech požadavků uvedených výše, ale se zvýšením spolehlivosti, možností změny tuhosti v připojení ke stavební části a s možností periodické, nebo kontinuální kontroly hermetičnosti připojovacích spojů mezi hermetickou a nehermetickou částí, a to i bez nutnosti přístupu do hermetické části, což zvyšuje spolehlivost provozu zařízení.

Podle svého zvláště výhodného uskutečnění hermetická potrubní průchodka podle tohoto vynálezu poskytuje konstrukční řešení, které snížením teplotního napětí zvyšuje životnost především u horkých potrubí, zejména s teplotou nad 150 °C. Hermetické potrubní průchodky mívají obvykle délku zabudovatelné části od cca 0,2 m do 2,5 m, ale podle tohoto vynálezu je možné sestavit i průchodky přes dvě stěny, které mohou mít délku i více než 5 m.

Podle dalšího aspektu tohoto vynálezu je poskytnut tvarový límec pro hermetickou potrubní průchodku obsahující zabudovatelnou část a průtočnou část. Tento tvarový límec je vytvořen pro spojení zabudovatelné části hermetické potrubní průchodky s její průtočnou částí a obsahuje tuhostní část a přípojnou část. Tuhostní část tohoto tvarového límce je vytvořená pro poskytnutí požadované tuhosti spojení průtočné části se zabudovatelnou částí, která je pro navazující potrubí žádoucí. Tuhost připojení je možno ovlivňovat podobou tuhostní části, a to od provedení pro médium s teplotou mezi 0 a 60 °C, až po médium s teplotou i nad 150 °C. Provedení tuhostní části pro médium s vysokou teplotou významně snižuje teplotní napětí vznikající v hermetické potrubní průchodce, a navíc omezuje i přestup tepla do stavební konstrukce. Provedení tuhostní části tvarového límce tedy kromě vlivu na tuhost propojení mezi průtočnou a zabudovatelnou část hermetické potrubní průchodky má také vliv na množství přestupu tepla mezi nimi. V zásadě se dá říci, čím je tvar tuhostní části tvarového límce složitější, obsahuje více vln, např. alespoň dvě nebo i více, tím méně tepla přenáší tvarový límec z potrubní do zabudovatelné části. Stejně tak je možné množství přenášeného tepla a snížit nižší tloušťkou jednotlivých úseků tuhostní části, případně kombinovat oba znaky, tj. počet vln i volbu tloušťky úseků tvarového límce. Současně ale bude toto spojení vykazovat nižší ohybovou tuhost - tedy budou se v místě průchodky přenášet menší momentové reakce od připojeného potrubí, a tedy i napětí na potrubí v místě připojení na průchodku budou nižší, což může být v některých případech velmi výhodné. Konkrétní tvar tuhostní části tvarového límce hermetické potrubní průchodky je s výhodou možné navrhovat v závislosti na požadavcích ve vhodném výpočtovém programu založeném na výpočtu metodou konečných prvků se zadáním silového a momentového zatížení od navazujícího potrubí. Přípojná část tvarového límce je vytvořena pro umístění na trubce průtočné části hermetické potrubní průchodky a je opatřena patkou umožňující spojení přípojné části tvarového límce průtočné části pomocí dvou spojů, přičemž mezi nimi je v patce uspořádána obvodová kontrolní komora opatřená výstupem. Tento výstup je zejména u spojů provedených jako svary umístěn mimo tyto spoje. Tato kontrolní obvodová komora je mezi spoji uspořádána pro umožnění kontroly těsnosti spojů. Uvedený výstup kontrolní obvodové komory je vytvořen pro signalizaci ztráty těsnosti. Toto uskutečnění je zvláště výhodné, pokud je nutné průběžně kontrolovat těsnost spojení tvarového límce s průtočnou částí pro zajištění spolehlivého hermetického oddělení prostorů umístěných po

- 4 CZ 309776 B6 obou stranách stěny, kterou hermetická potrubní průchodka prochází. Ztráta těsnosti kontrolovaných spojů může být indikována například za provozu zvýšením tlaku v komoře, nebo naopak po připojení kontrolní aparatury je signalizována ztráta těsnosti poklesem tlaku v kontrolní obvodové komoře. Tuhostní část tvarového límce je zvláště výhodně v podstatě kolmá k patce přípojné části tvarového límce a je zvláště výhodně uspořádána symetricky nad kontrolní obvodovou komorou, díky čemuž dojde k optimální kompenzaci teplotních napětí, což je zvláště výhodné u vysokých teplotních rozdílů mezi průtočnou a zabudovatelnou částí.

Díky výše popsanému uspořádání hermetické potrubní průchodky podle tohoto vynálezu lze její vlastnosti navrhovat podle potřeby připojených potrubních systémů. Jak je již uvedeno výše v bodě c) - připojení tvarového límce mezi průtočnou částí a zabudovatelnou částí ve stavbě lze do značné míry ovlivnit tvarem a tloušťkou jednotlivých částí tvarového límce. Tloušťka tvarového límce ve všech jeho částech se výhodně volí od 0,5 do 2násobku tloušťky připojeného průtočného potrubí tvořícího průtočnou část a zvláště výhodně se volí od 0,5 do 1,5 tloušťky připojeného průtočného potrubí tvořícího průtočnou část. Dále, čím budou mít jednotlivé oddíly tvarového límce a zejména jeho tuhostní části menší tloušťku, tím bude tuhost spojení potrubní části hermetické potrubní průchodky se zabudovatelnou částí nižší. Stejně tak je tuhost spojení ovlivněna délkou jednotlivých oddílů, přičemž kratší délka tuhost zvyšuje, zatímco delší délka tuhost snižuje.

Potrubní hermetická průchodka zvláště výhodně poskytuje i ochranu před prostupem ionizujícího záření například tím, že bude příslušně opatřena litinovou drtí, serpentinitem, olovem nebo jakoukoli jinou hmotou, která brání průchodu ionizujícího záření.

Objasnění výkresů

Pro jasnější ilustraci předmětu tohoto vynálezu budou níže stručně popsány obrázky, které jsou použité v popisu příkladů uskutečnění. Je zřejmé, že popsané obrázky ilustrují pouze některá, ale ne všechna uskutečnění předkládaného vynálezu a odborník může vytvořit další příklady uskutečnění bez vynaložení tvůrčí práce.

Na připojených obrázcích představují:

obr. 1a představuje podélný axonometrický řez hermetické potrubní průchodky podle prvního uskutečnění tohoto vynálezu;

obr. 1b představuje konstrukční řešení vnitřní chladicí vestavby z obr. 1a;

obr. 2 detail řezu hermetickou průchodkou dle obr. 1a;

obr. 3 detail řezu hermetickou průchodkou podle dalšího uskutečnění;

obr. 4 detail řezu hermetickou průchodkou podle dalšího možného uskutečnění s límcem ve tvaru vlnovce; a obr. 5 představuje hermetickou potrubní průchodku v provedení umožňující spojení přes dvě stěny.

Příklady uskutečnění vynálezu

Pro lepší pochopení hermetické potrubní průchodky podle tohoto vynálezu bude nyní popsán pomocí příkladů jeho možného uskutečnění. Tento vynález je dále popsán pomocí konkrétních uskutečnění jako příkladů, které slouží ke snazšímu pochopení podstaty tohoto vynálezu. Rozsah

- 5 CZ 309776 B6 tohoto vynálezu ale není nijak na tato zde popsaná uskutečnění omezen a je omezen pouze připojenými patentovými nároky.

Na obr. 1a až 5 vyobrazené příklady uskutečnění hermetické potrubní průchodky podle tohoto vynálezu jsou pouze schematické a nejsou zamýšleny jako omezující. Na obrázcích zobrazená uskutečnění mohou mít z ilustrativních důvodů velikost některých prvků zveličenou a nemusí být nakreslena v měřítku. Rozměry a relativní rozměry tedy neodpovídají skutečným velikostem. Dále výrazy první, druhý a podobné výrazy v popisu a v nárocích jsou použity pro rozlišení mezi podobnými prvky a neznamená to nutně popis následnosti, nebo dočasnosti, či prostoru nebo nadřazenosti jednoho prvku před druhým, pokud to tak není výslovně uvedeno nebo to nevyplývá z jejich funkce. Navíc, i když některá zde popsaná uskutečnění tohoto vynálezu zahrnují jen některé prvky, ale další prvky nikoliv, zatímco tyto jsou zahrnuty do jiných uskutečnění, jsou možné kombinace prvků z různých uskutečnění tak, že spadají do rozsahu tohoto vynálezu a tvoří jiná uskutečnění, než jsou zde popsaná, což bude plně pochopitelné pro osoby znalé oboru. Například v následujících nárocích mohou být všechna nárokovaná uskutečnění použita v jakékoliv kombinaci. Odborníkovi je zřejmé, že jsou možná i jiná provedení hermetické průchodky podle tohoto vynálezu než ta, která jsou uvedena v příkladech a na obrázcích. Příklady uskutečnění tedy představují jen některá možná uskutečnění a neměly by být použity jako omezení tohoto vynálezu jen na vyobrazená uskutečnění. Odborník rovněž může k výše uvedeným částem přidat další, avšak jejich přítomností nedojde ke změně podstaty předloženého vynálezu. Všechna tato uskutečnění ale spadají stále do rozsahu tohoto vynálezu, který je omezený pouze zněním patentových nároků. Dále je důležité upozornit, že stejné prvky hermetické potrubní průchodky, vyobrazené v různých uskutečněních na připojených obrázcích, jsou označeny stejnými vztahovými značkami.

Na obr. 1a a 2 je znázorněna hermetická potrubní průchodka v řezu podle jednoho uskutečnění tohoto vynálezu, která je navržena pro technologii tlakového systému s médiem o vyšší teplotě (tj. nad 60 °C a pod 150 °C), kde tato hermetická průchodka umožňuje průchod tlakového média přes stěnu oddělující dva stavební prostory, u kterých je vyžadováno jejich hermetické oddělení.

Hermetická potrubní průchodka 100 je na obr. 1a instalována ve stěně 16, přičemž je zapotřebí zajistit hermetické oddělení dvou prostorů uspořádaných po stranách této stěny 16. Hermetická potrubní průchodka 100 na obr. 1a obsahuje zabudovatelnou část 9, která je součástí stavební konstrukce, průtočnou část 5, a tvarový límec 1. Zabudovatelná část 9 je tvořena chránící trubkou 9a, určenou pro průchod stěnou 16 stavby a dvěma přírubami 9b, umístěnými na stranách této stěny 16. Zabudovatelná část je pevně spojena se stěnou 16 stavby, zvláště výhodně zalitím betonem tak, aby ve stěně 16 byla hermeticky utěsněná. Průtočná část 5 je tvořena trubkou uspořádanou uvnitř chránící trubky 9a.

Hermetická potrubní průchodka 100 v tomto příkladu uskutečnění je opatřena tvarovým límcem 1 s tuhostní částí 1a a přípojnou částí 1b. V tomto příkladu uskutečnění je konkrétní tvar 6 tuhostní části 1a tvarem číslice „2“ pro poskytnutí střední tuhosti tvarového límce 1, umožňující zvýšení pružnosti spoje oproti známým průchodkám, s tepelnou izolací, pasivním chlazením a s integrovanými impulzními trubičkami pro umožnění kontroly hermetičnosti připojovacích spojů, v tomto případě uskutečnění svarů, a s izolací a pasivním chlazením zabudovatelné části průchodky. Přípojná část 1b je opatřena patkou 1c, vytvořenou tak, že při instalaci je v podstatě rovnoběžná s průtočnou částí 5 a je upravena pro připojení k této průtočné části 5 dvěma spoji 3. Tato hermetická potrubní průchodka 100 je v provedení na obr. 1 dále opatřena tepelnou izolací, pasivním chlazením a s integrovanými impulzními trubičkami pro umožnění kontroly hermetičnosti připojovacích svarů a s izolací a pasivním chlazením zabudovatelné části 9 hermetické potrubní průchodky. Tvarový límec 1 je zvláště výhodně umístěn na straně stěny v prostoru, který má být hermeticky oddělen od stavebního prostoru na druhé straně stavby, například v důsledku radioaktivního záření přítomného v prvním prostoru.

- 6 CZ 309776 B6

V příkladu uskutečnění hermetické potrubní průchodky 100 na obr. 1a je tvarový límec 1 připojený svou patkou 1c přípojné části 1b dvěma spoji 3 na trubce průtočné části 5. Jak již bylo uvedeno, v tomto příkladu uskutečnění jsou spoje 3 provedeny svary. Tuhostní část 1a tvarového límce 1 vykazuje dva záhyby po přibližně 90°, takže v podstatě tvoří vlnu, uspořádané v odstupu od sebe tak, že tvoří v podstatě číslici „2“, a s tloušťkou odpovídající cca 0,8 násobku tloušťky připojovacího potrubí, což poskytuje záměrně nižší tuhost vytvořenou prostřednictvím tvarového límce 1 v porovnání s hermetickými průchodkami podle stavu techniky. Připojovací část této hermetické potrubní průchodky je opatřena výstupem, na který je napojena impulzní trubička 11. Hermetická potrubní průchodka 100 je dále opatřena kontrolní obvodovou komorou 13, vytvořenou nad spojem 2 připojujícím tvarový límec 1 k zabudovatelné části 9 hermetické potrubní průchodky, přičemž tato kontrolní obvodová komora 13 je opatřena výstupem, na který je napojena impulzní trubička 12 pro periodickou nebo kontinuální kontrolu hermetičnosti spoje 2. Impulzní trubičky 11 a 12 umožňují zajistit kontrolu hermetičnosti spoje mimo hermetickou zónu. Jak již bylo uvedeno, spojem 3 je zvláště výhodně svar. Hermetická potrubní průchodka 100 na obr. 1a je dále opatřena tepelnou izolací 7 vloženou mezi průtočnou částí 5 a integrovaným pasivním chlazením zabudovatelné části 9 se zvětšovačem tahu 10. Toto pasivní chlazení je v tomto příkladu uskutečnění provedeno chladicí vestavbou 8 uspořádanou mezi průtočnou částí 5, respektive tepelnou izolací 7 přiléhající k průtočné části 5, a zabudovatelnou části 9. Chladicí vestavba 8 je opatřena přívodem vzduchu 14 do vnitřní části rozvodu chladicího vzduchu v této chladicí vestavbě 8 a s výstupem 15 ohřátého vzduchu z ní, přičemž chlazení je posíleno zvětšovačem tahu 10. Na obr. 1b je znázorněna samotná chladicí vestavba 8 v řezu, ze které je patrné její vytvoření a je zde šipkami naznačeno proudění vzduchu od přívodu vzduchu 14 vnitřkem chladicí vestavby 8 až k výstupu 15 již ohřátého vzduchu z chladicí vestavby 8. Aby bylo toto proudění chladicího vzduchu chladicí vestavbou 8 umocněno, je chladicí vestavba 8 opatřena zvětšovačem tahu 10. Toto pasivní chlazení je výhodně použitelné místo dosud používaného aktivního chlazení.

Na obr. 2 je vyobrazen řez hermetické potrubní průchodky z obr. 1a s detailem tvarového límce 1. Na tomto obrázku jsou přítomny všechny části uvedené v souvislosti s popisem obr. 1 a jsou označeny stejnými vztahovými značkami, takže již nebudou znovu popisovány. Obr. 2 slouží především pro snadnější pochopení jednotlivých částí hermetické potrubní průchodky 100 a jejich uspořádání. Nicméně na obr. 2 je zejména patrné připojení patky 1c přípojné části 1b k průtočné části 5 pomocí dvou spojů 3 a vytvoření kontrolní obvodové komory 4 ve dnu patky 1c přiléhajícím, k průtočné části 5. Výstup z kontrolní obvodové komory 4 je napojen na impulzní trubičku 11 a je vyveden vně hermetické potrubní průchodky 100 k umožnění příslušné kontroly těsnosti spojů 3. Na tomto obrázku je rovněž patrná kontrolní obvodová komora 13 vytvořená nad spojem 2 spojujícím tuhostní část 1a k chránící trubce 9a zabudovatelné části_9. Tuhostní část 1a je ve své části určené pro spojení s chránicí trubkou 9a průtočné části 5 upravena pro spojení svarem 2 vhodným způsobem. Výstup z kontrolní obvodové komory 13 je napojen na impulzní trubičku 12 a je vyveden mimo hermetickou potrubní průchodku 100 k umožnění příslušné kontroly těsnosti spoje 2.

Na obr. 3 je znázorněna hermetická potrubní průchodka 100 podle dalšího uskutečnění s tvarově jednodušším tvarovým límcem 1 pro nízkoteplotní média, kde není požadována nižší tuhost připojení ani snížení teplotního napětí od rozdílné tepelné dilatace. Toto uskutečnění je zvláště vhodné pro média s teplotou 0 až 60 °C, u kterých není nutno tvarovým límcem 1 kompenzovat rozdílnou tepelnou dilataci průtočné části 5 a zabudovatelné části 9 a zároveň není nutno do průchodky aplikovat tepelnou izolaci a vnitřní chladicí vestavbu 8. Toto uskutečnění zároveň poskytuje vysokou tuhost spojení průtočné části 5 a zabudovatelné části 9. Uskutečnění hermetické potrubní průchodky 100 na obr. 3 má kontrolní obvodové komory 4 a 13 propojené, takže jsou opatřeny společným výstupem, který je opatřen tlakovacím hrdlem 18 pro kontrolu těsnosti všech spojů, zvláště výhodně uskutečněných pomocí svarů, připojujících tvarový límec 1 s průtočnou částí 5 s chránicí trubkou 9a zabudovatelné části 9 hermetické potrubní průchodky 100.

Na obr. 4 je znázorněn detail řezu hermetickou průchodkou 100 podle dalšího možného uskutečnění s tvarovým límcem 1 majícím tuhostní část 1a ve tvaru vlnovce. Tato hermetická

- 7 CZ 309776 B6 potrubní průchodka 100 je zvláště vhodná pro použití u vysokoteplotního média (nad 150 °C), procházejícího průtočnou částí 5, kde je požadována nízká tuhost připojení a tuhostní část 1a tvarového límce 1 ve tvaru vlnovce významně snižuje teplotní napětí od rozdílné tepelné dilatace mezi průtočnou částí 5 a zabudovatelnou částí 9. Tvarový límec 1 umožňuje díky své tuhostní části 1a v tomto uskutečnění kompenzovat velký rozdíl v tepelné dilataci průtočné části 5 a zabudovatelné části 9. Hermetická potrubní průchodka 100 obsahuje vnitřní chladicí vestavbu 8, která může být výhodně doplněna tepelnou izolací. Toto uskutečnění zároveň poskytuje z vyobrazených uskutečnění hermetické potrubní průchodky 100, resp. jejího tvarového límce 1 nejnižší tuhost spojení průtočné části 5 a zabudovatelné části 9, čímž dojde zároveň ke snížení mechanického napětí u navazující trubky připojené k průchodce. Hermetická potrubní průchodka 100 na obr. 4 vykazuje nízkou ohybovou tuhost tvarového límce 1, zejména v porovnání s uskutečněním na obr. 3.

Hermetická potrubní průchodka 100 podle tohoto vynálezu je schopna zajistit přenos silových a momentových účinků od připojeného potrubí do stavební části. Pro přenos sil a momentů na hermetické straně hermetické potrubní průchodky, tj. na straně hermetické potrubní průchodky, kterou je zapotřebí hermeticky oddělit od zbytku stavby, slouží tvarový límec 1, který spojuje průtočnou a zabudovatelnou část průchodky. Pro případný přenos příčných sil je zvláště výhodně upraveno na nehermetické straně průchodky kluzné vedení 19. Toto kluzné vedení 19 společně s tvarovým límcem 1 vytváří silovou dvojici, která zachytává od připojeného potrubí největší část ohybových momentů.

Na obr. 5 je znázorněna dlouhá hermetická potrubní průchodka 100 přes dvě stěny obsahující libovolný tvarový límec 1 podle obr. 2 až 4. Pro předpokládaný vzájemný posuv mezi oběma stěnami je hermetická potrubní průchodka 100 opatřena chránící trubkou výhodně obsahující vlnovec 101. Vzhledem ke své délce se předpokládá, že hermetická potrubní průchodka bude muset zajišťovat i přenos příčných sil na ní působících, takže je na své straně, u které není zapotřebí její hermetické oddělení, tj. na nehermetické straně, opatřena kluzným vedením 19, které spolu s tvarovým límcem 1 vytváří silovou dvojici zachytávající od připojeného největší část ohybových momentů z průtočné části 5 a na ní napojeného potrubí s médiem.

Ve spojení s výše uvedenými příklady uskutečnění hermetické potrubní průchodky podle tohoto vynálezu je vhodné upozornit, že uvedené teplotní rozsahy média jsou přibližné a jsou myšleny jako příklady, nikoliv jako omezení. Odborníkovi je zřejmé, že kromě teploty je při návrhu tvaru tvarového límce zapotřebí vzít do úvahy i použité materiály jednotlivých částí hermetické potrubní průchodky a jejich konkrétní návrh pro danou aplikaci vypočítat metodou konečných prvků se zadáním silového a momentového zatížení od navazujícího potrubí a dalších podmínek. Odborníkovi je i zřejmé, že například kontrolu těsnosti spojů zajišťujících hermetičnost hermetické potrubní průchodky podle tohoto vynálezu je možné kromě uvedených impulzních trubiček 11 a 12, napojených na výstupy jednotlivých kontrolních komor 4 a 13, provádět např. pomocí příslušných čidel, například tlakových, umístěných přímo na výstupu, případně, že tato čidla jsou napojena na impulzní trubičky, které slouží pouze ke spojení prostoru kontrolní komory s nějakým čidlem, zvláště pokud toto čidlo nemůže být umístěno přímo na kontrolní komoře například kvůli vysoké teplotě nebo radiaci. Dále je vhodné podotknout, že použití hermetické potrubní průchodky může být i u jiných aplikací, než byly výše uvedeny, pokud pro ně bude takové uskutečnění vhodné. Na obr. 1a až 4 sice byly představeny možné základní tvary tvarového límce hermetické potrubní průchodky podle tohoto vynálezu, ale jak tvary, tak dimenzování jednotlivých částí tvarového límce hermetické potrubní průchodky je vždy vhodné navrhnout pro konkrétní požadavky. Navíc je možné jednotlivé znaky částí hermetické potrubní průchodky, popsané či vyobrazené v souvislosti s jednotlivými výše popsanými uskutečněními hermetické potrubní průchodky libovolně kombinovat, pokud výslovně či logicky nevyplývá z uvedeného popisu, že taková kombinace je nemožná.

- 8 CZ 309776 B6

Průmyslová využitelnost

Praktické použití předkládaného vynálezu je uvažováno zejména pro nahrazení současných 5 hermetických průchodek, které již vykazují netěsnosti - především pro elektrárny typu VVER a PWR, které vykazují po několika letech provozu objemové vady typu trhlina - a to z několika fyzikálních důvodů, které v zásadě nelze vyloučit. Hermetické průchodky obdobné konstrukce je možno použít i u dalších technologických systémů, u kterých se požaduje průchod potrubí přes stavební konstrukci. Navržená hermetická průchodka výrazně zvyšuje bezpečnost a životnost 10 průchodu, protože neobsahuje obvodový tlakem média namáhaný svar mezi původní konstrukcí hlavice a navazující průtočnou trubkou, který po zabudování byl nepřístupný a tedy nekontrolovatelný. Tím eliminuje nebezpečí vzniku nekontrolovatelných trhlin v současných svarových spojích a zároveň eliminuje případné úniky média. Přitom je tento spoj vytvořen pro přenos vysokých silových a momentových účinků s možností snížení tuhosti pro snížení namáhání 15 připojeného potrubí před a za průchodkou.

Claims (11)

1. Hermetická potrubní průchodka pro průchod média dopravovaného trubkou stěnou oddělující vzájemně hermeticky oddělené stavební prostory, kde tato hermetická potrubní průchodka obsahuje zabudovatelnou část (9) a průtočnou část (5), vyznačující se tím, že dále obsahuje tvarový límec (1) obsahující tuhostní část (1a) a přípojnou část (1b) vytvořenou pro spojení zabudovatelné části (9) s průtočnou částí (5), s tím, že tuhostní část (1a) obsahuje vlny respektive záhyby pro ovlivnění její tuhosti a množství tepla přecházejícího z průtočné části (5) do zabudovatelné části (9), a že přípojná část (1b) tvarového límce (1) je opatřena patkou (1c) vytvořenou pro usazení na průtočnou část (5) a spojení s ní dvěma spoji (3), zatímco tuhostní část (1a) je vytvořena na svém konci pro usazení k zabudovatelné části (9) a spojení s ní spojem (2), přičemž patka (1c) obsahuje kontrolní obvodovou komoru (4) vytvořenou přilehle k průtočné části (5) a spoje (3) jsou uspořádány po stranách kontrolní obvodové komory (4).

2. Hermetická potrubní průchodka podle nároku 1, vyznačující se tím, že tuhostní část (1a) je vůči patce (1c) kolmá, a výhodně j e tato tuhostní část (1a) uspořádána symetricky nad kontrolní komorou (4).

3. Hermetická potrubní průchodka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že tvarový límec (1) pro průtočnou část (5) s teplotou média 60 až 150 °C má tuhostní část (1a) obsahující alespoň dva záhyby tvořící v osovém řezu tvarovým límcem (1) vlnu ve tvaru číslice „2“, zatímco pro průtočnou část (5) s teplotou média vyšší než 150 °C má více než čtyři záhyby tvořící v osovém řezu tvarovým límcem (1) dvě vlny ve tvaru číslice „2“.

4. Hermetická potrubní průchodka podle alespoň jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že kontrolní obvodová komora (4) je opatřena výstupem.

5. Hermetická potrubní průchodka podle nároku 4, vyznačující se tím, že tento výstup z kontrolní obvodové komory (4) je napojen na impulzní trubičku (11) pro periodickou nebo kontinuální kontrolu hermetičnosti spojů (3), nebo tím, že jsou obvodové komory (4) a (13) propojené a opatřeny společným výstupem, na němž je tlakovací hrdlo (18) pro umožnění tlakové kontroly hermetičnosti spojů (2) a (3).

6. Hermetická potrubní průchodka podle nároku 5, vyznačující se tím, že impulzní trubička (11) je opatřena tlakovým čidlem pro signalizování nárůstu tlaku v komoře (4) k identifikaci případné netěsnosti.

7. Hermetická potrubní průchodka podle alespoň jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že nad připojovacím spojem (2) je upravena kontrolní obvodová komora (13), která má vyvedenou impulzní trubičku (12) pro periodickou nebo kontinuální kontrolu hermetičnosti připojovacího spoje (2).

8. Hermetická potrubní průchodka podle alespoň jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že mezi průtočnou částí (5) a zabudovatelnou částí (9) je alespoň z části vložena tepelná izolace (7) pro snížení přenosu tepla do stavební části.

9. Hermetická potrubní průchodka podle alespoň jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že mezi průtočnou trubkou (5) a zabudovatelnou částí (9) je uspořádána chladicí vestavba (8) pro snížení přenosu tepla do stavební části.

10. Hermetická potrubní průchodka podle nároku 9, vyznačující se tím, že chladicí vestavba (8) pro snížení přenosu tepla do zabudovatelné části (9) má pasivní přívod chladicího vzduchu (14) nebo má pasivní přívod chladicího vzduchu (14) opatřený zvětšovačem tahu (10).

- 10 CZ 309776 B6

11. Hermetická potrubní průchodka podle alespoň jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že tvarový límec (1) má tloušťku všech svých částí v rozmezí od 0,5 do 1,5 násobku tloušťky potrubí průtočné části (5).

4 výkresy

Seznam vztahových značek:

1 tvarový límec

1 a tuhostní část tvarového límce

1 b přípojná část tvarového límce

1 c patka přípojné části tvarového límce

2 spoj pro spojení zabudovatelné části hermetické potrubní průchodky s tvarovým límcem

3 spoj pro připojení přípojné části tvarového límce hermetické potrubní průchodky na průtočnou část

4 kontrolní obvodová komora v přípojné části tvarového límce

5 průtočná část (průtočná trubka)

6 tvar tuhostní části tvarového límce ve tvaru „2“, nebo límce ve tvaru vlnovce pro snížení tuhosti připojení a snížení tepelné napjatosti pro průchodky s vysokou teplotou média

7 izolace na průtočné trubce

8 chladící vestavba

9 zabudovatelná část

9a chránící trubka zabudovatelné části

9b příruba zabudovatelné části

10 zvětšovač tahu

11 impulzní trubička napojená na výstup pro kontrolu těsnosti komory mezi průtočnou částí a tvarovým límcem průchodky

12 impulzní trubička pro kontrolu těsnosti komory mezi zabudovatelnou částí, a připojovacím spojem límce průchodky

13 kontrolní obvodová komora spoje tuhostní části tvarového límce

14 vstup chladícího vzduchu

15 výstup chladícího vzduchu

16 stěna mezi dvěma hermeticky oddělenými prostory

17 přepouštěcí kanálek kontroly hermetičnosti

18 tlakovací hrdlo dvojité kontrolní komory s vývodem do hermetické části

19 kluzné vedení hermetické potrubní průchodky

100 hermetická potrubní průchodka

101 vlnovec