CZ35635U1 - Přírubový spoj - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.

CZ 35635 UI

Přírubový spoj

Oblast techniky

Technické řešení pojednává o heterogenním přírubovém spoji, s výhodou nahrazujícím heterogenní svarový spoj dvou potrubí z vzájemně odlišných materiálů, který umožňuje spojení například korozivzdomého tlakového potrubí na potrubí z uhlíkové oceli, a tím zajišťuje materiálový přechod, bez použití standardního řešení realizovaného heterogenním svarovým spojem. Zařízení podle tohoto technického řešení slouží zvláště výhodně pro realizaci spoje mezi nátrubkem pláště parogenerátoru, vyrobeného z perliticko-feritické oceli, nebo i jiných aplikací, například z uhlíkové oceli, a navazujícím potrubím vyrobeným z jiného materiálu, například austenitické korozivzdomé chromniklové oceli, které jsou vzájemně obtížně svaříteIné.

Dosavadní stav techniky

V některých technických aplikacích se používají velká zařízení vyrobená z uhlíkové oceli, ale různá navazující potrubí musí být kvůli relativně velkým korozním úbytkům materiálu zhotovena z korozivzdomé oceli. Standardně je tento materiálový přechod realizovaný na hrdle bezprostředně u uhlíkového aparátu - a to tzv. heterogenním svarovým spojem. Jde o relativně komplikovaný uzel (jak výrobně, montážně ale i z hlediska návrhu a provozních kontrol), kdy je potřeba nejdříve na díl z perliticko-feritické nebo bainitické oceli navařit tzv. difůzní vrstvu, která brání v degradaci vlastního heterogenního svarového spoje a v difúzi uhlíku do svarového spoje a tím k následné tvorbě karbidů v tepelně ovlivněné oblasti. Toto řešení se používá však pouze o potrubí s větší tloušťkou stěny, která je zhruba nad 9 mm. U menších tlouštěk stěny potrubí je pak přímo pro heterogenní svarový spoj použit tzv. přechodový materiál, který však nevytváří tak účinnou difuzní vrstvu. Dle předpisů normativně technické dokumentace asociace strojních inženýrů NTD A.S.I. pro svařování v jaderné energetice je pak vlastní heterogenní svarové spoje zakázáno vařit přímo na montáži, ale pouze jako dílenský heterogenní svarový spoj, což je v některých případech nemožné. Tento svarový spoj je ale vzhledem k rozdílné teplotní dilataci a dalším degradačním mechanismům obou materiálů velmi namáhaným místem a také dochází v přechodové oblasti (na rozhraní uhlíková ocel / korozivzdomá ocel) k ochuzování legujících prvků a tím k možnosti vzniku indikací v tepelně ovlivněné oblasti především na hranicích zrn - za přispění vysokých napětí od rozdílných koeficientů teplotní roztažnosti a dalších degradačních mechanismů. Tyto heterogenní svarové spoje jsou tedy především u teplotně namáhaných dílů velmi problematické a ve vysoké míře vykazují již po několika letech významné objemové vady typu trhlina, které často způsobují nutnost rekonstrukce takového spoje, nebo dokonce mohou způsobit havárii odtržením potrubí v místě svaru.

Jednou z mnoha možných aplikací heterogenních svarových spojů je svar mezi potrubím tvořeným hrdlem z uhlíkové oceli na plášti parogenerátoru (celý plášť parogenerátoru je z uhlíkové oceli) a navazujícím krátkým korozivzdomým potrubím, které spojuje obě potrubí s kondenzační nádobkou pro měření hladiny vody v parogenerátoru. Další typickou aplikací je připojení korozivzdomých impulzních potrubí na tlakové odběry z různých aparátů nebo větších uhlíkových potrubí.

Existují přírubové spoje pro spojení dvou potrubí z vzájemně heterogenních materiálů, které jsou opatřeny těsněním v hlavním silovém toku, avšak tyto existují pouze pro spojení dvou přímých potrubních úseků. Takový přírubový spoj však není vhodný pro teplotně a tlakově namáhané aplikace, jako např. pro zmíněný parogenerátor. Nevýhodou takového spoje je, že u těsnění v hlavním silovém toku vlivem náběhu a odstavení parogenerátoru z provozu v důsledku pravidelných odstávek pro výměnu jaderného paliva v reaktoru, dochází k jeho „relaxaci“, takže je nutné, aby přírubový spoj byl pravidelně kontrolován, zda je dotažen na předepsaný utahovací moment. Navíc je nutné těsnění ve výrobcem předepsaných servisních intervalech měnit. Jinak

- 1 CZ 35635 UI totiž může dojít k náhlému selhání těsnosti přírubového spoje za provozu zařízení, což může ohrozit bezpečnost provozu jaderné elektrárny.

Dokument WO 2016/066659 AI společnosti ALSTOM Technology Ltd. z 27.10.2015 popisuje přímý přírubový spoj pro spojení dvou potrubí z heterogenních materiálů, který používá dvě příruby, každou z jiného materiálu, stejného jako je na danou přírubu navazující potrubí, přičemž tvar přírub na vnitřním konci tvoří při jejich dosednutí na sebe a stažení přírub šrouby k sobě první těsnění, které je ve výhodném uskutečnění doplněno druhým těsněním, obkružujícím první těsnění, přičemž toto druhé těsnění je vytvořeno kovovým kroužkem vloženým do dvou protilehlých drážek vytvořených příslušně ve dvou protilehlých přírubách, Toto těsnění se používá pouze v situaci, kdy by došlo k rozevření přírub a tím k narušení prvního těsnění. Aby byla zajištěna těsnost tohoto spoje, obsahuje tento přírubový spoje výhodně ještě další, třetí těsnění, uspořádané na vnější straně přírub.

Důvodem malého počtu náhrad heterogenního svarového spoje přírubovým spojem je to, že na vysokotlakých potrubích namáhaných teplotami nad 200 °C jsou tyto spoje enormně střídavě namáhané od navazujícího potrubí (jak od teplotních dilatací, tak od případných dynamických zatížení) - což by velmi rychle vedlo ke ztrátě těsnící schopnosti standardního grafitového těsnění v hlavním silovém toku.

Podstata technického řešení

Podle tohoto technického řešení je poskytnut přírubový spoj pro spojení potrubí z různých vzájemně obtížně svařitelných materiálů, který je například umístitelný bezprostředně na jednom potrubí, například za tlakovým odběrem na výstupu ze zařízení, vyrobeném z jednoho materiálu, například z uhlíkové oceli, směrem k navazujícímu odběrnému potrubí z druhého materiálu, vyrobeném například z korozivzdomé oceli, které jsou navzájem obtížně svaříteIné. Pro účely této přihlášky se termínem potrubí rozumí kromě běžně používaného významu i jakýkoliv trubkovitý vývod ze zařízení, který umožňuje napojení na hrdlo přírubového spoje a na který je zapotřebí napojit další potrubí. Přírubový spoj je svými hrdly s uvedenými potrubími spojen zvláště výhodně přivařením. Přírubový spoj je zvláště výhodně určen jako náhrada existujícího svarového heterogenního spoje.

Podstatou technického řešení je přírubový spoj obsahující dvojici přírub z materiálů, vzájemně obtížně svařitelných, jak je definován v nároku 1. Materiály jednotlivých přírub přírubového spoje podle tohoto technického řešení jsou vybrány ze stejných materiálových skupin, jako jsou materiály potrubí z jedné a druhé strany, takže je možné hrdlo dané příruby svařit s na ní navazujícím potrubím.

Jak je z popisu technického řešení zřejmé, dvojice přírub je tvarově přizpůsobená pro aplikaci primárního těsnění ve vedlejším silovém toku, které je navrženo pro dosažení vysoké těsnosti, a dále pro aplikaci sekundárního těsnění sloužícího pro zabránění úniků při případném poškození primárního těsnění. Tato kombinace dále umožňuje efektivní indikaci případného poškození primárního těsnění v počáteční fázi (kdy je únik velmi malý) a to pomocí odběru tlaku z meziprostoru mezi primárním a sekundárním těsněním. Díky popsanému uspořádání obou těsnění ve vedlejším silovém toku je umožněno, aby přírubový spoj mohl přenášet vysoké silové a momentové účinky, a to bez cyklického namáhání těsnění, čímž dochází k zásadnímu zvýšení spolehlivosti tohoto heterogenního přírubového spoje.

Přírubový spoj podle tohoto technického řešení je použitelný v systémech sjakýmikoli médii. Rovněž je vhodný pro všechna materiálová provedení přírub, vyžadovaných těmito médii.

-2 CZ 35635 UI

Přírubový spoj podle tohoto technického řešení obsahuje zejména následující části, které jsou uspořádány jako funkční celek zajišťující požadované funkčnosti celého systému, konkrétně:

- první přírubu vytvořenou z materiálu stejné materiálové skupiny jako je materiál prvního napojení na první potrubí;

- druhou přírubu uspořádanou proti první přírubě pro jejich vzájemné spojení z materiálu stejné materiálové skupiny jako je materiál druhého (například impulzního) potrubí;

- primární těsnění ve vedlejším silovém toku;

- sekundární těsnění ve vedlejším silovém toku;

- spojovací materiál (svorníky a matice).

Přírubový spoj podle tohoto technického řešení obsahuje zvláště výhodně mezi primárním a sekundárním těsněním komoru pro záchyt případných netěsností z primárního těsnění, opatřenou výstupem pro signalizaci ztráty těsnosti primárního těsnění. Ztráta těsnosti primárního těsnění je indikována zvýšením tlaku v komoře pro záchyt netěsností s následnou indikací netěsnosti primárního těsnění. Ještě výhodněji přírubový spoj dále obsahuje integrované zařízení na signalizaci případné netěsnosti primárního těsnění, které je přímo součástí tohoto spoje.

Zařízení je zvláště výhodně vytvořeno pro napojení první přírubou na tlakový odběr ze zařízení, jakým je například parogenerátor. Zvláště výhodně je první příruba zhotovena z uhlíkové oceli.

Přírubový spoj na vnitřní straně nátrubku, tedy směrem od dosedacího lemu ke středu, musí obsahovat dostatečnou mezeru pro zajištění správného dosednutí dosedacího lemu na dosedací plochu mezi primárním a sekundárním těsněním, nutné je rovněž počítat s danými tolerancemi výroby, aby styková plocha dosedacího lemu s dosedací plochou byla jedinou kontaktní plochou mezi oběma přírubami, která zajistí přenos vnějších silových a momentových účinků. Podobně je vytvořena mezera mezi přírubami při dosednutí dosedacího lemu na dosedací plochu i v prostoru mezi oběma přírubami od dosedacího lemu směrem ven, tedy ve směru k okraji přírub, takže na vnější straně dosedacího lemu mezi přírubami, zejména v místě spojovacích prvků (výhodně svorníků a matic), musí být po dosednutí dosedacího lemu na dosedací plochu tato plocha jejich styku jedinou kontaktní plochou mezi přírubami mezera, která zajistí správné předpětí spojovacích prvků díky umožněné deformaci přírub při jejich stahování spojovacími prvky. Spojovacími prvky tedy mohou být např. svorníky s maticemi, šrouby s maticemi a podobné spojovací prvky, které zajistí spolehlivé spojení obou přírub přírubového spoje, jak je od tohoto přírubového spoje požadováno.

Díky výše popsanému uspořádání přírubového spoje podle vynálezu s dosedacím lemem a dosedací plochou a mezerou mezi zbylými k sobě směřujícími plochami obou přírub se zajistí, aby po dotažení spojovacích prostředků, např. svorníků a matic, co docházelo při provozu k co nejmenší změně rozměrů, zejména výšky, komory pro primární i sekundární těsnění, protože těsnění má sice schopnost odpružení, ale tato schopnost se prudce snižuje s počtem cyklů jeho stlačení a odlehčení. Snížením kontaktního napětí na povrchu těsnění se přímo úměrně snižuje i těsnící schopnost těsnění. Čím vyšší je tlak média, tím vyšší je i požadavek na dosažené kontaktní napětí na plochách těsnění. Pro vysoké tlaky je optimální měrný tlak v těsnění cca 80 MPa, ale i více.

Je zvláště výhodné, pokud se komora pro primární těsnění vytvoří se stejnou výškou jako komora pro sekundární těsnění a pokud je výška primárního i sekundárního těsnění shodná, přičemž je na začátku stlačování cca o 30 % vyšší než je výška komory, aby po dotáhnutí přírub spojovacími prvky došlo kříženému stlačení primárního i sekundárního těsnění ve vedlejším silovém toku.

-3 CZ 35635 UI

Tento požadavek ale záleží na mechanických vlastnostech těsnění a může se podle toho lišit, takže jsou možné i odchylky od uvedené hodnoty cca 30 %, a to podle typu těsnění.

Podle jiného výhodného uskutečnění přírubového spoje je komora pro primární těsnění a/nebo komora pro sekundární těsnění vytvořena ve stylu pero-drážka, takže je na jedné přírubě vytvořena komora představující drážku, zatímco na druhé z přírub je vytvořen výstupek představující pero, které zapadá do komory-drážky. Odborníkovi je zřejmé, že v takovém případě je nutné při výpočtu výšky komory ji zvýšit o výšku výstupku.

Je zvláště výhodné, pokud jsou spojovací prvky umístěny v blízkosti, resp. co nejblíže, jak je to technicky možné, k sekundárnímu těsnění pro minimalizaci nevhodných deformací.

Přírubový spoj poskytnutý tímto technickým řešením je zvláště vhodný pro použití u parogenerátorů jaderných elektráren typu VVER, protože

- primární těsnění ve vedlejším silovém toku není namáháno od střídavých sil a momentů při různých provozních stavech, ale je zatíženo pouze od statického měrného tlaku v grafitovém kroužku vyvinutého v komoře pro primární těsnění, výhodně typu pero/drážka, od dotažení spoje na kontaktní plochu, která zabezpečuje přenos externích sil a momentů;

- sekundární těsnění je také ve vedlejším silovém toku (výhodně v komoře pero/drážka) a zabezpečí plnou těsnost i v případě, že dojde ke snížení těsnosti primárního těsnění;

- výhodné vytvoření odběrové drážky a odběrového vývrtu mezi primárním a sekundárním těsněním pro identifikaci případné netěsnosti primárního těsnění- tento technický prvek umožňuje včasnou identifikaci případně snížené funkce primárního těsnění dávno předtím, než by došlo ke ztrátě těsnosti, protože je využita druhá bariéra vytvořená sekundárním těsněním, které je dimenzováno na stejný měrný tlak (tedy i těsnost) jako primární těsnění.

Přírubový spoj podle tohoto technického řešení je možné je zvláště výhodně instalovat na potrubí ke dvoukomorové měřící nádobce parogenerátorů, přičemž vzhledem k potřebným malým rozměrům přírubového spoje pro zástavbu namísto existujícího heterogenního spoje jsou v obou komorách pro těsnění zvláště výhodně jako těsnění instalovány malé plně grafitové kroužky. Pokud by ujiné aplikace byly drážky na větším průměru a byly by širší - lze místo čistě grafitového těsnění aplikovat těsnění spirální nebo hřebenové - opět ve vedlejším silovém toku.

Přírubový spoj může mít výhodně hrdla obozu přírub uspořádána ve tvaru do „Z“, kdy je výstup z přírubového spoje v jiné úrovni než vstup, což napomáhá eliminaci nepřesnosti rozteče hrdel a výškové nastavení dvoukomorové měřící nádobky při montáži.

Další výhodou přírubového spoje podle tohoto technického řešení je, že je možné vytvořit obě příruby s různou tloušťkou stěn hrdla, např. přírubu na straně parogenerátorů s významně větší tloušťkou stěny hrdla pro zabezpečení dostatečné pevnosti i v případě masivní koroze (zeslabení) vnitřních ploch nebo v případě přenosu vysokých silových nebo momentových zatížení.

Výhodou přírubového spoje podle tohoto technického řešení je možnost, díky tandemovému těsnění s odběrem případných netěsností proniknuvších přes primární těsnění, provést zkoušku těsnosti již při instalaci přírubového spoje na místo určení, a to provedením tlakové zkoušky meziprostoru mezi primárním a sekundárním těsněním, což umožňuje eliminaci rizika případné netěsnosti při náběhu celého systému, na kterém je přírubový spoj nainstalován, např. bloku jaderné elektrárny obsahujícím daný parogenerátor.

Další výhodou je možnost sledování případné netěsnosti primárního těsnění za provozu systému obsahujícího tento přírubový spoj.

-4 CZ 35635 UI

Finální dimenzování a návrh vhodného tvaru všech funkčních ploch se provádí na základě údajů závisejících kromě jiného na použitém materiálu těsnění a znalosti maximálních silových a momentových účinků působících na spoj obou přírub - pomocí pevnostního výpočtu.

Nicméně pro první přiblížení lze základní podmínky pro jejich dimenzování stanovit takto:

- primární těsnění by mělo mít co nejmenší průměr a mělo by se nacházet v uzavřené komoře;

- výška primárního i sekundárního těsnění by měla být přibližně stejná, ale alespoň taková, aby odpružení těsnění bylo minimálně 4násobek teplotní dilatace spoje v místě komory pro těsnění;

- šířka obou těsnění by měla být přibližně stejná, jako je výška těsnění ve stlačeném stavu, ale z důvodu dostatečného měrného tlaku v těsnění nesmí být nadměrná.

Výhody přírubového spoje podle tohoto technického řešení oproti současnému stavu techniky jsou následující, zejména pak při jeho použití na:

- přírubový spoj se vyznačuje vysokou spolehlivostí při vysokých silových a momentových zatíženích na tento spoj (které jsou srovnatelné s únosností svarových spojů);

- díky sekundárnímu těsnění se eliminují úniky média i při případném poškození primárního těsnění;

- komora mezi primárním a sekundárním těsněním u výhodného uspořádání přírubového spoje umožňuje včasnou identifikaci případného úniku přes primárné těsnění;

- přírubový spoj výhodně umožňuje umístění vstupního i výstupního hrdla v různých osách, takže je možné umístit přírubový spoj i na nerovnoosá potrubí;

- tvar obou přírub je vhodný pro výrobu s technologií zápustkových výkovků a vyžaduje malý podíl obráběných ploch;

- možnost vyzkoušení těsnosti přírubového spoje při montáži použitím odběru meziprostoru mezi primárním a sekundárním těsněním k provedení tlakové zkoušky, což umožňuje eliminaci netěsnosti a nutnosti odstavit energoblok při náběhu bloku do běžného provozu;

- díky přítomnosti sekundárního těsnění j e možné provozovat bezpečně tento přírubový spoj i v případě poškození primárního těsnění - a to i do následující odstávky bez vnějšího úniku média;

- možnost pravidelné kontroly funkce těsnosti v odstávce energobloku bez nutnosti drenážovat parogenerátor, na kterém je tento přírubový spoj aplikován;

- díky svému výhodnému uspořádání s možností aplikace na nerovnoosá potrubí je přírubový spoj podle tohoto technického řešení vhodný i pro aplikace vyžadující malé zástavbové prostory, která bylo možné do této doby realizovat jen pomocí heterogenního svarového spoje.

Přírubový spoj podle tohoto technického řešení je obzvláště vhodný pro připojení dvoukomorové měřící nádobky, které měří hladinu média sekundárního okruhu v parogenerátoru. Přírubový spoj podle tohoto technického řešení slouží především ke zvýšení bezpečnosti, životnosti a spolehlivosti heterogenního spoje v jaderných elektrárnách, kde je těchto spojů relativně velké množství, ale lze

- 5 CZ 35635 UI jej použít ve všech technologických procesech, u kterých je využíváno spojení potrubí dvou rozdílných materiálů. Zvláště výhodně pak pojednává o náhradě spoje dvou potrubí z různých materiálů, které jsou obtížně spojitelné svarem, nebo u kterých je třeba zjistit případný únik média dříve, než dojde při provozu k větší netěsnosti.

Objasnění výkresů

Pro jasnější ilustraci předmětu technického řešení budou níže stručně popsány výkresy, které jsou použité v popisu příkladů uskutečnění. Je zřejmé, že popsané výkresy jsou pouze některá, ale ne všechna uskutečnění předkládaného UV a odborník může vytvořit další příklady uskutečnění a výkresy bez vynaložení tvůrčí práce. V těchto výkresech představují:

obr. 1 pohled na přírubový spoj s tělem ve tvaru Z umožňující napojení na nesouosá potrubí;

obr. 2 pohled na přírubový spoj v řezu vedeném rovinou procházející jeho středem kolmo k rovině spojení obou přírub;

obr. 3 pohled na přírubový spoj s tělem ve tvaru L pro instalaci na potrubí svírající vzájemně úhel 90°; a obr. 4 potom představuje pohled na přírubový spoj určený na instalaci na souosá potrubí.

Příklady uskutečnění technického řešení

Pro lepší pochopení přírubového spoje podle tohoto technického řešení bude nyní popsán příklad jeho možného uskutečnění. Technické řešení bude sice dále popsáno pomocí konkrétních uskutečnění, ale není nijak omezeno na tato zde popsaná uskutečnění. Technické řešení je omezeno pouze připojenými nároky na ochranu. Na obrázcích vyobrazené příklady uskutečnění přírubového spoje podle tohoto technického řešení jsou pouze schematická a nejsou zamýšlena jako omezující přírubový spoj na vyobrazené provedení. Na výkresech 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 technického řešení 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 technického řešení 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 přírubového spoje podle tohoto technického řešení, z nichž některá jsou uvedena v příkladech a na obrázcích. Příklady uskutečnění tedy představují jen některá možná uskutečnění a neměly by být použity jako omezení technického řešení jen na vyobrazená uskutečnění. Odborník rovněž může k výše uvedeným částem přidat další, avšak jejich přítomností nedojde ke změně podstaty vynálezu. Všechna tato uskutečnění ale spadají stále do rozsahu tohoto technického řešení, které je omezeno pouze nároky na ochranu.

Na obr. 1 je znázorněn přírubový spoj podle jednoho uskutečnění tohoto technického řešení, který je navržen pro technologii tlakového systému, kterým jev například odběr tlakového média z tlakové nádoby parogenerátoru vyrobené z uhlíkové oceli s vývodem pro připojení, přes tento přírubový spoj, na korozivzdomé potrubí. V příkladu uskutečnění na obr. 1 je jedna z přírub ve formě Z-kusu, takže osa vstupního hrdla přírubového spoje není totožná s osou výstupního hrdla.

-6CZ 35635 UI

Toto uspořádání hrdel přírubového spoje umožňuje zvláště výhodně umístit hrdlo do požadované výšky natočením celého přírubového spoje při jeho montáži na potrubí, která spojuje. Vzdálenost těchto os může být libovolná. Z konstrukčních důvodů může být výhodné, pokud výstupní hrdlo není příliš vzdáleno od vnějšího okraje příruby. Na obr. 1 je znázorněna první příruba 1 opatřena vstupním hrdlem 10. k ní přilehlá druhá příruba 2 opatřená výstupním hrdlem 11, přičemž obě příruby 1, 2 jsou spojeny spojovacími prvky, zde reprezentovanými svorníky 7 a maticemi 8. Přírubový spoj je dále opatřen výstupem 6 pro signalizaci ztráty těsnosti primárního těsnění. Přírubový spoj na ve svém uskutečnění na obr. 1 obsahuje i zátku 16. Ta v tomto příkladu uskutečnění uzavírá vývrt vedený druhou přírubou 2 kolmo k výstupnímu hrdlu 11. přičemž tento vývrt slouží pro vytvoření dutiny propojující výstupního hrdlo 11 druhé příruby 2 s dutinou v první přírubě 1 propojené se vstupním hrdlem 10 k zajištění tekutinového propojení vstupního hrdla 10 přírubového spoje s výstupním hrdlem 11. Odborníkovi je zřejmé, že toto provedení vytvoření dutiny v těle druhé příruby 2 je pouze výhodné z hlediska výroby, ale nikoliv jediné možné. V nezobrazených příkladech uskutečnění přírubového spoje je možné provést takové propojení např. vhodným tvarem přírub při odlévání nebo i jinou cestou mechanického materiálového opracování. V takovém případě bude příslušná dutina vytvořena bez přítomnosti na vnější stranu příruby vyústěného vývrtu, a tak pro vlastní funkci přírubového spoje není existence zátky nutná, takže zátka 16 nemusí být vůbec přítomna. Odborníkovi je zřejmé i to, že u popisovaného přírubového spoje může být vstupní hrdlo stejně tak výstupním hrdlem a obráceně, že výstupní hrdlo může být vstupním hrdlem. Stejně tak je odborníkovi zřejmé, že je možné i jiné uskutečnění spojovacích prostředků, např. šrouby, které projdou příslušnými otvory jak v druhé přírubě, tak i v první přírubě, a další, která zajistí spolehlivé spojení obou přírub.

Na obr. 2. je znázorněn řez přírubovým spojem podle tohoto technického řešení z obr. 1. Na obr. 2 jsou identické prvky z obr. 1 označeny stejnými vztahovými značkami. Přírubový spoj tedy obsahuje první přírubu 1, druhou přírubu 2, přičemž druhá příruba 2 je opatřena dosedacím lemem 14, zatímco první příruba 1 je opatřena proti němu uspořádanou dosedací plochou 9. V ploše přírub 1, 2 je mimo dosedacího lemu 14 upravena mezera 15. která umožňuje správné dosednutí dosedacího lemu 14 na dosedací plochu 9 a stažení přírub 1,2 k sobě a umožní případnou deformaci přírub L 2 při dotažení spojovacími prostředky. Dosedací lem 14 s dosedací plochou 9 jsou vytvořeny pro zajištění přenosu silových a momentových zatížení mezi oběma přírubami 2. U hrany dosedacího lemu 14. resp. dosedací plochy 9 je v první přírubě 1 a/nebo druhé přírubě 2 upravena komora 12 pro primární těsnění, ve které je uspořádáno primární těsnění 3, přičemž komora 12 pro primární těsnění je v tomto případě vytvořena v tomto příkladu uskutečnění přírubového spoje podle tohoto technického vlastně mezi sousedícími hranami obou přírub, takže k jejímu vytvoření přispívají obě příruby. Odborníkovi je zřejmé, že komora 12 pro primární těsnění může být vytvořena i obdobně jaké dále popsaná komora 13 pro sekundární těsnění, a to v kterékoliv z přírub. Na obr. 2 je v druhé přírubě 2 vytvořena komora 13 pro sekundární těsnění, ve které je uspořádáno sekundární těsnění 4. Mezi komorou 12 pro primární těsnění a komorou 13 pro sekundární těsnění je v ploše dosedacího lemu 14 vytvořena komora 5 pro záchyt netěsností. Tato komora 5 pro záchyt netěsností je propojena s výstupem 6 pro měření případného úniku při poškození primárního těsnění 3. Výstup 6 zahrnuje příslušné čidlo pro zaznamenání nárůstu tlaku v komoře 5 pro záchyt netěsností. V případě poškození primárního těsnění 3 stoupne v komoře 5 pro záchyt netěsností tlak, což je zaznamenáno čidlem a je tak možné zjistit porušení primárního těsnění 3. Odborníkovi je ale zřejmé, že komora 5 pro záchyt netěsností může být stejně jako v ploše dosedacího lemu 14 vytvořena i v dosedací ploše 9, která je na plochu dosedacího lemu 14 přitisknuta.

Výhodou přírubového spoje podle tohoto technického řešení je, že sekundární těsnění 4 v takové situaci převezme roli primárního těsnění 3 a zajišťuje dále těsnost přírubového spoje až do další odstávky, kdy je přírubový spoje rozebrán a primární těsnění 3 vyměněno. Příruby jsou k sobě staženy spojovacími prvky.

Na obr. 3. je potom znázorněn přírubový spoj podle dalšího možného uskutečnění tohoto technického řešení, které je podobné uskutečnění na obr. 1, ale kde druhá příruba 2 je ve

-7 CZ 35635 UI formě L-kusu, tedy tato příruba má zároveň funkci změny směru výstupního hrdla 11 oproti vstupnímu hrdlu 10 první příruby 1, zpravidla o 90°, ale úhel se může pohybovat od 0° do 90°.

Jsou ale možná i další provedení jedné nebo obou přírub, u kterých je požadavek, aby sestava splňovala požadavky na přizpůsobení směru výstupního potrubí podle navazujícího potrubí. Na obr. 3 jsou identické prvky z obr. 1 nebo 2 označeny stejnými vztahovými značkami.

Obr. 4 představuje další příklad uskutečnění přírubového spoje podle tohoto technické řešení s hrdly obou přírub uspořádanými na stejné ose. Na obr. 4 jsou identické prvky z obr. 1 až 3 označeny stejnými vztahovými značkami.

Na obr. 1 až 4 jsou spojovací prvky přírubového spoje podle tohoto technického řešení tvořeny jednotlivými svorníky 7, zašroubovanými v druhé přírubě 2, a maticemi 8. Je ale možné i jiné provedení, např. pokud budou obě příruby opatřeny průchozími otvory, je možné použít šrouby s maticemi atd.

Přírubový spoj podle tohoto technického řešení je na obr. 1 až 4 fúnkčně vytvořen následně:

Médium z prvního potrubí vstupuje do první příruby 1 přírubového spoje vstupním hrdlem 10. Primární těsnění ve vedlejším silovém toku je stlačeno oběma přírubami 1, 2, staženými spoj ovacími prostředky k sobě, a působením měrného tlaku na čelních plochách těsnění vytváří tak tlakovou bariéru. V případě poškození tohoto primárního těsnění nebo z důvodu nízkého měrného tlaku na těsnění může dojít k úniku média do komory mezi primárním a sekundárním těsněním. Z této komory je realizovaný odběr k tlakovému snímači identifikující včas případnou netěsnost primárního těsnění. Vzhledem k vysoké těsnosti sekundárního těsnění toto vytváří dostatečnou bariéru proti případnému úniku média i přes případně poškozené primární těsnění.

Odborníkovi je zřejmé, že termíny první příruba a druhá příruba jsou použity pouze pro jejich vzájemné odlišení a že první příruba tedy může obsahovat výstupní hrdlo, zatímco druhá příruba může obsahovat vstupní hrdlo, na rozdíl od popsaných příkladů uskutečnění. Dále je odborníkovi zřejmé, že např. první příruba může být opatřena dosedací plochou, zatímco druhá příruba je opatřena dosedacím lemem. Stejně tak je odborníkovi zřejmé, že je možné vytvořit komory pro primární a sekundární těsnění i v opačné přírubě. Všechna tato uskutečnění ale spadají stále do rozsahu tohoto technického řešení.

Průmyslová využitelnost

Praktické použití navrhovaného řešení je uvažováno zejména pro nahrazení současných heterogenních svarových spojů - především pro elektrárny s tlakovodními reaktory, které vykazují po několika letech provozu objemové vady typu trhlina - a to z několika fýzikálních důvodů, které v zásadě nelze vyloučit. Přírubový spoj obdobné konstrukce je možno použít i u dalších technologických systémů, u kterých se požaduje spojení potrubí z různých materiálů s obtížnou svařitelností. Navržený přírubový spoj výrazně zvyšuje bezpečnost a životnost heterogenního spoje, protože eliminuje nebezpečí vzniku nekontrolovatelných trhlin v současných heterogenních svarových spojích a zároveň eliminuje případné úniky média i v případě poškození primárního těsnění. Přitom je tento spoj vytvořen pro přenos vysokých silových a momentových účinků srovnatelných se svarovým spojem.

Claims (11)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Přírubový spoj pro spojení dvou potrubí z vzájemně obtížně svařitelných materiálů obsahující první přírubu (1) opatřenou vstupním hrdlem (10) vytvořenou z prvního materiálu patřícího do stejné materiálové skupiny, jako první potrubí, a druhou přírubu (2) opatřenou výstupním hrdlem (11) vytvořenou z druhého materiálu, patřícího do stejné materiálové skupiny jako druhé potrubí, tyto příruby (1, 2) jsou opatřeny spojovacím prostředky pro zajištění vzájemného spojení obou přírub (1, 2), vyznačující se tím, že první nebo druhá příruba (1, 2) je opatřena dosedacím lemem (14), zatímco druhá z těchto přírub (2, 1) je opatřena dosedací plochou (9) uspořádanou oproti dosedacímu lemu (14), přičemž dosedací lem (14) je u své hrany bližší ke středu příruby (1, 2) opatřen komorou (12) pro primární těsnění (3) ve vedlejším silovém toku, zatímco u své hrany vzdálenější od středu je opatřen komorou (13) pro sekundární těsnění (4) ve vedlejším silovém toku, přičemž první příruba (1) a druhá příruba (2) jsou vytvořeny pro dosednutí pouze v ploše dosedacího lemu (14) první nebo druhé příruby (1, 2) s dosedací plochou (9) druhé z těchto dvou přírub (2, 1) při zajištění přenosu silových a momentových zatížení mezi oběma přírubami s mezerou (15) ve zbývající ploše přírub pro zajištění deformace přírub a vytvoření požadovaného předpětí spojených přírub.
2. 2. Přírubový spoj podle nároku 1, vyznačující se tím, že v ploše dosedacího lemu (14) nebo dosedací plochy (9) mezi primárním těsněním (3) a sekundárním těsněním (4) je vytvořena komora (5) pro záchyt netěsností, přičemž tato komora (5) pro záchyt netěsností je opatřena výstupem (6) pro signalizaci ztráty těsnosti primárního těsnění zvýšením tlaku v tomto prostoru.
3. 3. Přírubový spoj podle nároku 2, vyznačující se tím, že výstup (6) pro signalizaci ztráty těsnosti primárního těsnění je opatřen tlakovým snímačem pro signalizování nárůstu tlaku v komoře (5) pro záchyt netěsností k identifikaci případné netěsnosti.
4. 4. Přírubový spoj podle nároku 2, vyznačující se tím, že výstupem (6) pro signalizaci ztráty těsnosti primárního těsnění je dálkový tlakový odběr.
5. 5. Přírubový spoj podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že spojovací prostředky jsou uspořádány v blízkosti komory (13) pro sekundární těsnění.
6. 6. Přírubový spoj podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že vstupní hrdlo (10) první příruby (1) a výstupní hrdlo (11) druhé příruby (2) jsou uspořádána v různých osách pro umožnění spojení dvou nerovnoosých potrubí.
7. 7. Přírubový spoj podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že komora (12) pro primární těsnění i komora (13) pro sekundární těsnění jsou vytvořeny v přírubě (1, 2) opatřené dosedacím lemem (14).
8. 8. Přírubový spoj podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že komora (12) pro primární těsnění i komora (13) pro sekundární těsnění jsou vytvořeny v přírubě (1,2) opatřené dosedací plochou (9).
9. 9. Přírubový spoj podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že komora (12) pro primární těsnění je vytvořena mezi první přírubou (1) a druhou přírubou (2), zatímco komora (13) pro sekundární těsnění je vytvořena v první přírubě (1) a/nebo v druhé přírubě (2).
10. 10. Přírubový spoj podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že komora (12) pro primární těsnění i komora (13) pro sekundární těsnění jsou vytvořeny s výškou o 30 % nižší, než je výška příslušného těsnění (3, 4) v nestlačeném stavu, uspořádaném v dané komoře (12, 13).

    -9CZ 35635 UI
11. 11. Přírubový spoj podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující setím, že příruba (1,2) uspořádaná naproti přírubě (2, 1) komorou (13) pro sekundární těsnění je opatřena výstupkem tvořícím pero, který zasahuje do této komory (13) pro vytvoření spoje pero-drážka, přičemž výška komory (13) je navýšena o výšku výstupku.

    2 výkresy

    Seznam vztahových značek:

    1 první příruba

    2 druhá příruba

    3 primární těsnění

    4 sekundární těsnění

    5 komora pro záchyt netěsností

    6 výstup pro signalizaci ztráty těsnosti primárního těsnění

    7 svorník

    8 matice

    9 dosedací plocha

    10 vstupní hrdlo

    11 výstupní hrdlo

    12 komora pro primární těsnění

    13 komora pro sekundární těsnění

    14 dosedací lem

    15 mezera mezi přírubami

    16 zátka.