SE465491B - Taetningshylsa av minnesmetall foer en laecka i t ex ett roer, en roerstuts eller liknande i en kaernreaktor - Google Patents

Description

465 491 För att ytterligare förbättra tätningen kring t ex rörstutsar ersättes upp- höjningen eller rillorna med tätningsringar av rostfritt stål, vilkas yttre begränsningsyta är sfärisk och har en yttre diameter passande inuti hylsan i dess deformerade tillstånd under omslagstemperaturen. Ringarna har därvid en inre diameter som medger oförhindrat påträdande på rörstutsen. Den yttre sfäriska begränsningsytan hos ringarna underlättar anordningens upptagande av eventuell befintlig excentricitet mellan de rördelar över vilka tät- ningshylsan påträdes genom att hylsan kan glida över de sfäriska anligg- ningsytorna på tätningsringarnas utsida. Hylsan hamnar slutligen i ett snedställt läge som sammanfaller med sammanbindningslinjen mellan tätnings- ringarnas sfäriska centra.

Strävan är att få fram en tätningshylsa av minnesmetall som kan lagerföras i deformerat tillstånd och som klarar alla excentriciteter upp till ett visst maximivärde utan att ytterligare utvidgande deformering av hylsans diameter är nödvändig.

Uppfinningen förstås bäst med hänvisning till bifogade figurer 1-5, där fig 1-4 visar olika utföringsformer av en tätningshylsa enligt uppfinningen.

Fig 5 visar en hylsa enligt fig 4 påkrympt på en rörstuts och ett i rör- stutsen excentriskt fastsvetsat rör. Fig 6 visar en förstoring av övre vänstra hörnet av fig 5.

Fig 1 visar en tätningshylsa i genomskärning. I figuren betecknar 1 en bälg av rostfritt stål, som vid ändarna omgives av ringar av minnesmetall 2. En minnesmetall är en legering som kan uppträda i en stabil austenitfas vid en temperatur över en viss s k omslagstemperatur och en stabil martensitfas under nämnda temperatur. En minnesmetall, som i den austenitiska fasen givits en viss första.utformning och sedan kyles ned under omslagstempera- turen till martensitisk fas och därefter deformeras till en andra utform- ning, har förmâgan att efter uppvärmning över omslagstemperaturen till aus- tenitisk fas återta sin första utformning, dvs minnas denna utformning.

Vissa minnesmetaller har förmågan att förändra form från den första utform- ningen till den andra utformningen och omvänt - alltså varje gång omslags- temperaturen passeras. De har en s k tvåvägs minneseffekt. I detta aktuella fall är det emellertid önskvärt att minnesmetallen är av s k envägs typ.

Det betyder att den del av en tätningshylsa som är av minnesmetall gives den önskade första formen i austenitisk fas. Därefter kyles den till ._, - 465 491 martensitisk fas och deformeras till en för montering passande andra form.

Efter uppvärmning över omslagstemperaturen till austenitisk fas antar den eller försöker anta den första formen och den förblir sedan i denna form även om temperaturen ånyo skulle sjunka under omslagstemperaturen. Detta är ett villkor för att tätningen skall kunna betraktas som permanent.

Det finns ett antal legeringar som har en envägs minneseffekt och som kan vara aktuella i den miljö som en kärnreaktor erbjuder. Bland dessa kan nämnas den Ni-Ti-baserade NITINOL och en järnbaserad legering Fe-Cr-Ni-Mn-Si. Dessa legeringar har en omslagstemperatur ned mot cirka +l00 OC, men sannolikt kan ännu lägre omslagstemperatur erhållas.

I fig 1 tillverkas bälgen 1 med en innerdiameter som ger ett lämpligt montagespel med hänsyn till den plastiska deformation som materialet i den tål. Med hänsyn till att i detta fall rostfritt stål användes måste sanno- likt deformationen begränsas innebärande ett montagespel på någon milli- meter vid en diameter på cirka 100 mm. Ringarna 2 av minnesmetall formas då i austenitisk fas till en inre diameter som är tillräckligt mycket mindre än bälgens 1 mot ovan nämnda innerdiameter svarande ytterdiameter för att tätning skall tillförsäkras. Därefter kyles ringarna 2 ned under omslags- temperaturen och pressas ut medelst lämpligt verktyg så att ringarna 2 passar tätt på bälgens 1 ytterdiameter såsom framgår av fig 1.

Bälgen 1 och ringarna 2 hänger alltså ihop vid lagring, transport och montering. Monteringen över en spricka eller läcka sker i regel vid rums- temperatur, t ex i en kärnreaktor vid avställd sådan, varefter hylsan medelst någon form av lokal uppvärmning värmes över omslagstemperaturen, varvid ringarna 2 strävar att återgå till sin austenitiska form. De utövar därvid sådant tryck på den innanför liggande delen av bälgen 1 att materia- let i denna del av bälgen 1 plasticeras och tätande tryckes mot rör eller rörstuts. Kraften med vilken ringarna av minnesmetall pressar bälgen mot rör eller rörstuts kan bli mycket stor och beror bland annat på vilken diameter ringarna 2 givits i austenitisk fas i förhållande till diametern hos det rör runt vilket de tillsammans med bälgen 1 skall täta.

Om excentriciteten är stor mellan t ex rörstuts och däri liggande rör kan det vara lämpligt att förse ena änden av hylsan med en tätningsring 3 av excentrisk form. Dennas innerdiameter väljes därvid så att den från början är något större, t ex 1 mm, än ytterdiametern hos det rör den skall täta 465 491 omkring. Bälgen 1 med omkringliggande ring 2 anpassas till tätningsringens 3 ytterdiameter i martensitisk fas, dvs under omslagstemperaturen. Tät- ningsringen 3 måste sedan på lämpligt sätt fixeras i bälgen 1 exempelvis medelst en svets 4. Vid användning föres hela hylsan över den rörstuts som skall åtgärdas och värmes lokalt till över omslagstemperaturen, varvid ringarna 2 pressar underliggande delar av bälgen 1 och tätningshylsan 3 mot rörstutsen med sådan kraft att materialet i dessa delar plasticeras och tätning kring rörstutsen erhålles.

Det är naturligtvis möjligt att förse hylsan enligt fig 1 med andra typer av tätningsringar, t ex av den typ som visas i fig 4, 5 och 6, där tät- ningsringarna har en yttre sfärisk begränsningsyta och är anordnade i sfäriska säten i bälgen 1, varigenom stor excentricitet hos rördelarna på ömse sidor om en läcka eller spricka kan medgivas utan att tätningshylsans funktion försämras.

Den ovan föreslagna utföringsformen har emellertid vissa begränsningar beroende på att rostfritt stål tål en mycket begränsad deformation och man kan därför inte lagerföra denna typ av tätningshylsa med tillräckligt stort spel för att passa över ett stort antal rörstutsar med starkt varierande ovalitet eller excentricitet.

För att uppnå detta är det lämpligt att tillverka hela tätningshylsan av minnesmetall såsom visas i fig 2-6. Den aktuella minnesmetallen tål näm- ligen en deformering upp till cirka 8 %, dvs om hylsans diameter är 100-130 mm kan dess diameter pressas ut nära 10 mm i martensitisk fas och ändå återta tidigare form i austenitisk fas. Normalt innebär detta att man vid en rörstutsdiameter på 100 mm ger hylsan en diameter i austenitisk fas som är kanske 0,5 mm mindre och i martensitisk fas pressar ut diametern till totalt 102 mm eller mer. Måtten i austenitisk fas blir helt beroende på det tätningstryck runt rörstutsen som man vill att tätningshylsan skall utöva.

Måtten i martensitisk fas beror på det spel man behöver mellan tätnings- hylsa och rör eller rörstuts för att utan större problem kunna föra tät- ningshylsan på plats med hänsyn tagen till att rören kring rörskarven kan vara både skeva och excentriska. 03:- När tätningshylsan utföres helt i minnesmetall kan hylsans ringformade ändar runt om på insidan förses med en valk 5 eller med rillor 6. a» WW' 465 491 Även denna typ av tätningshylsa kan förses med tätningsringar 7 och 8. Tät- ningsringarnas 7 och 8 yttre begränsningsyta är sfärisk och inuti cylind- risk. De ges en inre diameter som är något större än den rördiameter mot vilken de skall täta. Bälgen 1 ges vid de ringformade ändarna en för åstad- kommande av tillräckligt tätningstryck lämplig diameter i den austenitiska fasen. Därefter kyles den under omslagstemperatur och deformeras till en innerdiameter som passar till tätningsringarnas 7, 8 yttre diameter.

I fig 5 betecknar vidare a hylsans diameter vid dess övre ände och b diametern för det sfäriska säte som anordnats för tätningsringen 7 i hylsan. I detta fall kan a vara lika med förslagsvis 145 mm och b 147 mm, dvs det sfäriska sätet i hylsan har ett djup av 1 mm. Anordningen framgår tydligare av den förstorade detaljen i fig 6. Rörstuts 9 och rör 10 är excentriskt anordnade och c är ett mått på denna excentricitet.

Meningen är att hylsan, såsom visas i fig 5, genom att tätningsringarna 7, 8 har en sfärisk ytteryta vid excentricitet mellan rörstuts 9 och inne- liggande rör 10, skall kunna snedställa sig över skarven mellan dessa vid det montage som äger rum under omslagstemperaturen för minnesmetallen. När sedan hylsan uppvärmes över omslagstemperaturen och minnesmetallen i bälgen 1 återgår till austenitisk fas pressas ringarna av bälgen 1 med sådan kraft mot rörstuts 9 och rör 10 att materialet i dem plasticeras och tätnings- ringarna 7, 8 kläms till omkring rörstuts 9 och rör 10 som visas i fig 5.

Därvid erhålles god avtätning av det område på rörstuts 9 och rör 10 som ligger innanför tätningsringarna 7, 8.

En tätningshylsa enligt uppfinningen har genom sin bälgliknande konstruk- tion mycket stor tolerans mot de dimensionsförändringar som på grund av stora temperaturväxlingar kan förekomma i en kärnreaktor som arbetar vid en temperatur omkring +280 OC och vid avställning kyles ned till en temperatur av cirka +40 °c.

Claims (6)

465 491 PATENTKRAV

1. Tätningshylsa för en läcka i t ex ett rör, en rörstuts eler liknande i en kärnreaktor, vilket rör eller rörstuts i reparationsläge har en öppen ände för mottagande av nämnda tätningshylsa, vilken är avsedd att tätande sluta till omkring nämnda rör eller dylikt på ömse sidor om nämnda läcka, k ä n n e t e c k n a d av att hylsan innefattar en bälgliknande mittdel (1) med ringformade ändar, varvid åtminstone dessa eller en del av dessa (2) ändar utförts av en minnesmetall med lämplig omslagstemperatur, varvid den del av dessa ringformade ändar som utförts i minnesmetall vid en tempe- ratur över omslagstemperaturen givits en diameter lämplig för erhållande av tätning kring ifrågavarande rördel på ömse sidor om läckan samt att nämnda del av ändarna därefter vid en temperatur under omslagstemperaturen defor- merats till en diameter medgivande oförhindrat pâträdande av hylsan på röret och att hylsan i påträtt läge är avsedd att utsättas för uppvärmning till en temperatur över omslagstemperaturen i och för åstadkommande av önskad tätning genom att minnesmetallen söker återta sin tidigare form.

2. Tätningshylsa enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att hela hylsan inklusive bälgen (1) utförts av minnesmetall, varvid de ring- formade ändarna runt om på insidan försetts med en valk (5) eller ett flertal rillor (6).

3. Tätningshylsa enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e-t e c k n a d av att hylsan inuti vid ändarna försetts med tätningsringar (7, 8) av rost- fritt stål, vilkas yttre begränsningsyta är sfärisk och vilka givits en yttre diameter passande till hylsans inre diameter i dessideformerade tillstånd under omslagstemperaturen och med en inre diameter medgivande oförhindrat påträdande över rör eller rörstuts.

4. Tätningshylsa enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att hylsan inklusive bälgen (1) är utförd av rostfritt stål och vid ändarna försedd med påträdda ringar (2) av minnesmetall, varvid hylsans ändar givits en första inre diameter med lämpligt montagespel i förhållande till de rör som skall tätas och en däremot svarande första ytterdiameter och att nämnda ringar (2) över omslagstemperaturen för minnesmetallen givits en andra inre diameter mindre än nämnda första ytterdiameter och därefter vid en temperatur under omslagstemperaturen töjts till en tredje inre diameter passande för påpressning av ringarna (2) på nämnda ändar. w 465 491

5. Tätningshylsa enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda andra inre diameter valts så mycket mindre än nämnda första yttre diameter hos hylsans ändar att vid uppvärmning till över omslagstemperatu- ren av nämnda ringar (2) i påpressat läge på hylsan med hylsan på plats kring nämnda rör eller rörstuts tätning erhålles.

6. Tätningshylsa enligt patentkrav 4 och 5, k ä n n e t e c k n a d av att hylsan vid ena öppningen internt försetts med en excentrisk tätnings- ring (3) av rcstfritt stål passande till hylsans första inre diameter.