SI8210262A8 - Naprava za postavljanje čepov v cevi toplotnega izmenjalca - Google Patents

Description

UREDJAJ ZA POSTAVLJANJE ČEPOVA U CEVI IZMENJIVAČA TOPLOTE

Oblast tehnike u koju spada pronalazak

Pronalazak spada u oblast fizike. Simboli Medjunarodne klasifikacije patenata su G 01L 5/00.

Tehnički problem

Problem se pojavljuje u slučajevima kada je potrebno da se izvrši pouzdano zaptivanje oštečene cevi kod izmenjivača toplote, a da pri tome vadjenje čepa vože da se izvrši na jednostavan način.

Stanje tehnike

U izraenjivačima toplote sa cevima, prvi fluid protiče kroz cevi izmenjivača toplote a drugi fluid okružuje ove cevi tako da se ima izmenjivanje toplote izmedju ova dva fluida. Na nesreču, jedna od cevi se može oštetiti tako da curenje iii preti iii več postoji na koji način dolazi do mešanja dva fluida. Kada do ovoga dodje, ponekad je neophodno začepiti cev čime se sprečava curenje iz cevi.

U energetskim postrojenjima sa nuklearnim reaktorom, izmenjivači toplote se cevima se obično nazivaju parnim generatorima. Pošto je fluid koji protiče kroz cevi nuklearnog parnog generatora u opštem slučaju radioaktivan, važno je ne dozvoliti da on curi iz cevi i zagadjuje fluid koji okružuje cevi. Stoga, kada do curenja dodje u nuklearnom parnom generatoru, odnosno njegovim cevima, cev izmenjivača toplote se začepi tako da se

2.

fluidu ne dozvoljava da protiče kroz tu cev.

Postoji nekoliko vrsta čepova koji se mogu koristiti za zaptivanje cevi izmenjlvača toplote. Jedan takav uredjaj koji se koristi za zatvaranje cevi izmenjlvača toplote nuklearnog parnog generatora je uredjaj sa eksplozivnim punjenjem. Kod uredjaja za začepijenje sa eksplozivnim punjenjem, metalni čep se postavi u cev izmenjlvača toplote a u njemu se nalazi eksploziv. Kada se eksploziv detonira, čep se dovodi u tesan kontakt sa unutrašnjim delom cevi na koji način blokira protok kroz cevi. Problem koji je vezan uz eksplozivno začepljavanje je u torne što ako postane potrebno zameniti oštedenu cev iii oštedeni čep, eksplozivni čep se mora izbušiti što je postupak koji oduzima dosta vremena.

Jedan drugi uredjaj koji se koristi za začepljenje cevi izmenjivača toplote u opštem slučaju se naziva mehaničkim čepom. Mehanički čep se sastoji od cilindričnog dela koji je zatvoren na jednom svome kraju te ima unutrašnju bušotinu konusnog oblika. Jedan proširivač se postavlja u ovaj cilindrični deo tako da kada se proširivač povleči duš ose cilindričnog dela, cilindrični deo se tera u tesan kontakt sa cevi izmenjlvača toplote zahvaljujudi različitim oblicima konusnih površina cilindričnog dela i proširivača. ϋ ovakvom tipu uredjaja, nije potreban nikakav eksploziv, da bi se ostvario tesan kontakt čepa i cevi izmenjlvača toplote. Radije se koristi proširivanje čepa koje je izazvano pomeranjem proširivača u čepu. Ovo daje mehaničkom čepu osoblnu da se može izvaditl bez bušenja.

Da bi se izvadio mehanički zaptivač, potrebno ukloniti unutrašnji pritisak na čep pomeranjem proširivača u položaju čepu u kome konusi čepa i proširivača nisu u dodiru. Potom, pošto je pritisak uklonjen sa unutrašnjosti čepa, čep se može izvudi iz cevi izmenjlvača toplote, (videti DS patente 3.279.301 i 3.345.901).

Opis rešenja tehničkog problema sa primerima izvodjenja 1 popisom i kratkim opisom slika načrta

Da bi se čep brzo postavio u cev izraenjivača toplote, poželjno je imati mehanizem kojim se čep može i ubaciti u cev i brzo pomeriti proširivač u čepu ksko bi se čep učvrstio u cevi. Poštoji nekoliko mehanizama koji se mogu koristiti da bi se izvršilo ovo ubacivanje čepa u cev. No, brzo ubacivanje čepa u cev nije jedini kriterijum koji se mora zadovoljiti u ovakvom postupku. Pored brzog ubacivanja čepa u cev, takodje je neophodno imati mogučnost verifikacije da je čep pravilno postavljen u cevi pre nego što se čep proširi, Nepravilnim postavljanjem čepa u cevi može imati za posledicu nepravilno zaptivanje izmedju Čepa i cevi iii oštečenju cevi. Takodje je važno imati mogučnost verifikacije da je čep proširen do pravilne granice kako bi se imala potvrda da je čep efikasno začepio cev.

Stoga je osnovni predmet ovoga pronalaska da obezbedi jedan poboljšani uredjaj za postavljanje čepova kojim se čep može brzo postaviti u cev i kojim se može dobiti potvrda da je čep pravilno postavljen.

Imajuči ovaj predmet u vidu, ovaj pronalazak se bavi uredjajem za postavljanje čepova koji se sastoji od kučišta sa jednim kliznim delom koji je u njemu postavljen, jedne šipke koja je klizno postavljena u pomenutom klizaču i sredstava za pomeranje te šipke u odnosu na klizač radi proširivanja čepa u cevi koji j·,e naznačen time što su senzori postavljeni na pomenutom klizaču i oko pomenute šipke radi odredjivanja i verifikovanja da li je klizač u kontaktu sa cevi.

Pronalazak če postati jasniji iz opisa koji sledi u kome je prikazan najpoželjnija konstrukcija, samo primera radi, kao i iz priloženih erteža koji predstavljaju:

Slika 1 izgled uredjaja za postavljanje čepova.

Slika 2 pogled odozgo na uredjaj za postavljanje čepova, Slika 3 poprečni presek uredjaja za postavljanje Čepova, gde je čep prikazan u položaju kada nije proširen.

♦·

4.

Slika 4 poprečni presek uredjaja za postavljanje čepova sa čepom u položaju kada je proširen

Slika 5 izgled duž linije V-V sa slike 2,

Slika 6 izgled duž linije VI-VI sa slike 2,

Slika 7 Šematski dijagram instrumenta sa nategnutim prstenom, j Slika 8 Šematski dijagram instrumenta za merenje pritiska.

Pozivajudi se na slike 112, uredjaj 10 za postavljanje čepova sastoji se od jednog kudišta 12 sa jednom pokretnom Šipkom 14 koja je postavljena u njemu, šipka 14 ima navoje 16 na jednom svom kraju koji služe za zahvatanje sa navoj ima n čepu 22 cevi 10.

Pozivajuči se sada na sliku 3, tipična cev 18 izmenjivača toplote drži se na jednom nosaču 20 na način koji je sličan onome kod nuklearnih parnih generatora. Kada se želi sprečiti protok fluida kroz cev 18 kao Sto je u slučaju kada dodje do curenja kroz nju, čep 22 može se ubaciti u cev 18. Čep može biti tipa koji je opisan u US patentu ser.br. 173.550 od 3O.jula 1980. i može imati jedan omotač 24 i jedan proširivač 26. Omotač 24 može biti jedan cilindrični deo koji ima konusnu unutraŠnju površinu koja imamidi prečnik pri svom zatvorenom kraju a manji prečnik pri svom otvorenom kraju. Proširivač 26 je ubačen u omotač 24 tako da se pome ran jem proSirivača 26 u odnosu na omotač 24 prouzrokuje proSiriv anje omotača 24 a da se pri tom proširivač 26 ne može izvaditi iz omotača 24. ProSirivač 26 može takodje imati jedan otvor sa unutrašnjim navoj ima za zahvatanje sa navojima 16 na šipki 14 tako da šipka 14 može da zahvati proširivač 26 radi pomeranja proširivača 26 u odnosu na omotač 24.

Još uvek pozivajudi se na sliku 3, uredjaj 10 za postavljanje čepova 22 ima jedan klizač 28 koji je klizno postavljen unutar kudišta 12 i može da primi šipku 14. Jedan sklop za opteredivanje, kao što može biti spiralna opruga 30 postavljen je u kudištu 12 1 u kontaktu je sa klizačem 28, a služi da prinudno postavlja kudište 12 u položaj kao ŠD je prikazano na slici 3.

5.

Prvi vod 32 povezan je sa kudištem 12 blizu donjeg kraja klizača 28 i služi za uvodjenje nekog fluida, kao što je ulje, u kudište 12. Prvi vod 32 takodje služi i za odvod j en je istog fluida iz kudišta 12. Kada se fluid uvede u kudište 12 kroz prvi vod 32 pod pritiskom od oko 20,5-49,50 MPa, kudište 12 se pomera naniže u odnosu na klizač 28 kao što je prikazano na slici 4.

Pozivajudi se sada na sliku 4, kada je fluid uveden pod pritiskom u kudište 12 i u prstenastu komoru 34 koja je stacionirana izmedju klizača 28 i kudišta 12, kudište 12 se pomera naniže i od nosača 20 cevi 18 izazivajudi tako sabljanje opruge 30. Fluid u prstenastoj komori 34 može se ispustiti na primer oslobadjanjem pritiska u prvom vodu 32 otvaranjem ventila (nije prikazan) u prvom vodu 32. Kada je pritisak tako oslobodjen, opruga 30 de prouzrokovati pomeranje kudišta 12 naviše u odnosu na klizač 28 vradajudi na taj način kudište 12 u konfiguraciju kao na slici 3.

Kao što je prikazano na slikama 314, šipka 14 nije pričvršdena za kudište 12 niti za klizač 28 tako da šipka 14 može da kllzi i obrde se u odnosu na njih. Ovim je omogudeno da se šipka 14 može navijanjem zahvatati i otpustiti od proširivača 26. štaviše, uredjaj 10 za postavljanje čepova može imati jedan automatski pogonski mehanizam 36, kao što je prikazano na slici 1 koji se može postaviti na uredjaj 10 za postavljanje čepova tako da zahvata šipku 14 i da je automatski okrede u odnosu na proširivač 26. Pored toga, pogonski mehanizam 36 može da drži Šipku 14 u pravilnom položaju u odnosu na kudište 12.

Prsten 38 što može biti cilindrični piezoelektrični uredjaj kao što je model 9041 Kistler Instrument Corporation of Grand Island, New York postavljen je u kudištu 12 oko šipke 14. Prsten 38 povezan je električnim vezama 40 sa instrumentima a služi za indikaciju sile kojom se deluje na šipku 14 sa strane kudišta 12, što je ista sila kojom šipka 14 deluje na proširi6, vač 26 i omotač 24. Tako prsten 38 predstavlja sredstvo poraodu koga se može obezbediti daljinska indikacija i snimanje sile kojom se deluje na Sep 22 što predstavlja potvrdu da je Sep 22 pravilno proširen u cevi 18. Jedan metalni prsten 42 postavljen je oko šipke 14, a u kontaktu je sa prstenom 38, i pričvrščen sa kudište 12 tako da osigurava prsten 38 sa kudište 12. šipka 14 ima jednu prirubnicu 44 koja se pruža oko šipke 14 i postavljena je blizu prstena 42. Kada se kudište 12 tera naniže uvodjenjem fluida u prstenastu komoru 34, prsten 42 dodiruje i prenosi šilu na prirubnicu 44 šipke 14. U isto vreme, prsten 42 letom šilom deluje na prsten 38 Sime se isasiva da prsten 38 stvara i daje jedan električni signal kojim se indiclra amplituda sile. Ovu šilu takodje prenosi šipka 14 do proširivača 26 Sime se proširivač prinudno tera naniže u odnosu na omotač 24 na koji način proširuje oraotač 24. Tako se sila kojom se deluje na proširivač 26 i omotač 24 može odrediti nadgledanjem pritiska fluida u prstenastoj komori 34 i nadgledanjem izlazna prstena 38.

Pozivajudi se sada na slike 2,516, jedan držač 46 postavljen je na gornjem kraju klizača 28 pomodu zavrtnjeva iii sličnih pričvršdivača. Držač 46 takvog je oblika da dodiruje donji kraj omotača 24, a služi za držanje čepa 22 u cevi 18 dok se proširivač 26 pomera naniže pomodu šipke 14. Pored toga na držaču 46 je postavljen senzorski sklop 48 kako bi mogao da dodiruje donji kraj cevi 18. Senzorski sklop 48 sastoji se od kontaktnog dela 50, kao što može biti metalni prekrivaš postavljen na držaču 46 i oko šipke 14. Kontaktni deo 50 može se držati u držaču 46 pomodu više zavrtnjeva 52 tako da svaki zavrtanj 52 ima jednu spiralnu oprugu 54 postavljenu oko sebe. Jedan prekidač 56 postavljen je da dodiruje deo 50 i ima jedan kontakt 58 koji dodiruje jedan ispušteni zavrtanj 60. Zavrtanj 60 je ispušten u držaču 46 i predstavlja način za podešavanje kontakta 58 Zavrtnjem 60 uvUanjem zavrtnja 60 u držač 46. Spiralne opruge 54 teraju kontaktni deo 50 i prekidač 56 od ploče 62 ali su ograniČeni zavrtnjima 52 tako da je pomeranje kontakta 58 i prekidača 56 u odnosu na zavrtanj 60 ograničeno. Ovo ograničeno pomeranje omogučava da kontakt 58 dodiruje zavrtanj 60 i zatvara električno kolo prekidačem 56 kada kontaktni deo 50 dodiruje dno cevi 18 kao što je prikazano na slici 6. Prekidač 56 povezan je sa instrumentima koji su udaljeni od ovoga mesta električnim vezama 64 indicirajuči radnom osoblju da je takav kontakt ostvaren. Odnos senzorskog sklopa 48 i držača 46 je takav da omogučava radnom «oblju potvrdu da je senzorski sklop 48 dodirnuo kraj cevi 18. Kada dobiju potvrdu da je senzorski sklop 48 doSao do kraja cevi 18 radno osoblje koje je udaljeno od uredjaja 10 za postavljanje čepova može biti sggurno da je čep 22 potpuno postavljen u ce vi 18 pre nego što se čep 22 proširi daljinskim aktiviranjem uredjaja 10 za postavljanje čepova. Potvrd ji vanjem da je čep 22 pravilno postavljen u cevi 18 pre nego što se čep 22 proširuje sprečava da se čep 22 proširuje kada nije pravilno postavljen u cevi 18, sprečavajuči tako oštečenje cevi 18 iii pogrešno postavljanje čepa 22 što bi moglo da ima za posledica curenje. Ova prednost ima posebnu vrednost kada se uredjaj 10 za postavljanje čepova koristi u opasnim okolnostima kao što je u nukleamom parnem generatoru gde radioaktivna okolina ograničava pristup oblasti rada.

Pozivajuči se sada na sliku 7, prsten 38 električno je povezan sa električnim vezama 40 sa elektromagnetskim pojačavačem 70 što može biti model 504E proizvodjača Kistler Instrument Company. Elektromagnetski pojačavač 70 povezan je sa modulom 72 za registrovanje i držanje vršne vrednosti signala kao što je model AP4570-251 proizvodjača Action Instruments Company koji je pak povezan sa meračem 74. Ovakvom instruraentacijom j omogučeno da se sila kojora se deluje na natezni prsten 38 pre tvori u vizuelno očitavanje ha meraču 74 tako da operator ima potvrdu o sili kojom se deluje na čep 22.

Pozivajuči se sada na sliku 8, prvi vod 32 povezan je sa primopredajnikom pritiska 76 što može biti model 204E proizvodja ča Setra Systems, Inc., koji je povezan sa meračem 78 koji re

8.

giatruje i zadržava vršnu vrednost kao Sto je model AP4570258 proizvodjača Action Instruments Company koji je povezan sa meračem 80. Ova instrumentaclja obezbedjuje vl2uelno očitavanje pritiska koji postoji u prvom vodu 32 i u prstenastoj komori 34 od strane operatora. Očitavanja pritiska na meraču 80 mogu se koristiti za odredjivanje sile kojom se deluje na Sep 22 pritiskom u prstenastoj komori 34. Tako se uporedjivanjem očitavanja na meraSu 80 i meraču 74, od strane operatora može verifikovati da se pravilnom šilom delovalo na čep 22 što predstavlja potvrdu da je čep 22 pravilno proširen u cevi 18.

Pored toga, uredjaj 10 za postavljanje čepova mo S e biti opremljen instrumentacijom kao što je linearni promenljivi transformator difereneijalni za indiciranje dužine putovanja prošlri\ača 26 u odnosu na omotač 24.

Kada je potrebno začepiti cev 18 izmenjivača toplote sa ceviraa kao što je slučaj u nuklearnom parnom generatoru, čep kao što je čep 22 mično se navrti na navoje 16 šipke 14 dok dno čepa 22 ne dodirne držač 46. Potom operator ubacuje šipku 14 sa čepom 22 koji je na nju pričvrščen u cev 18 tako da je kontaktni deo 50 u dodiru sa dnom cevi 18 kao što je prikazano na slici 3. Kada se dodje u ovu konfiguraciju, kontakt 58 prekidača 56 če se polako otpustiti čime če aktivirati prekidač 56 koji vizuelno iii zvučno daje do znanja operatoru iii drugom radnom ceoblju koje može biti udaljeno od uredjaja 10 za postavljanje čepova da je čep 22 pravilno postavljen u cevi 18. Ako kontaktni deo 50 ne dodiruje cev 18, prekidač 56 neče biti aktiviran što če naznačitl operatoru ill ostalima da se čep treba ponovo postavljati u cev 18.

Ako prekidač 56 daje pozitivnu indikaciju da je čep 22 pravilno postavljen u cevi 18, operator iii ostali če pustiti fluid kao što je ulje da udje kroz prvi vod 32 pod pritiskom od oko 20,60-49,50 MPa u prstenastu komoru 34 čime se kučište 12 pomera naniže u odnosu na cev 18 dok operator iii daljinski upravljana oprema drži kučište 12. Pritisak koji se tako ostvaruje može se pročitati na meraču 80 od strane operatora. Pomeranje kučišta 12 naniže prouzrokuje da prsten 42 deluje istom šilom na prirubnicu 44 šipke 14. Ova sila se takodje prenosi i do prstena 38 i indicira se na meraču 74. Na ovaj način sila kojom se deluje na šipku 14 pritiskom u prstenastoj komori 34 može biti odredjena očitavanjem i poredjenjem rnerača 74 i 80 verifikujudi tako šilu kojora se deluje na šipku 14. Sila kojom se deluje na prirubnicu 44 šipke 14 prenosi se do proširivača 26 čiroe se izaziva pomeranje proširivača 26 naniže u odnosu na omotač 24 pošto se omotač 24 drži na mestu pomodu držača 46. Ovo pomeranje izaziva proširivanje čepa 22 do zaptivanja cevi 18 čime se sprečava proticanje tečnosti kroz cev 18.

Kada je čep 22 proširen u cevi 18, šipka 14 se može osloboditi od proširivača 26 odvrtanjem šipke 14 odatle. Ovo se može izvršiti ručno iii automatski pomodu pogonskog mehanizma 36. Kada se šipka 14 odvrne od proširivača 26, postupak postavljanja čepa 22 je završen.

Stoga, može se videti da ovaj pronalazak obezbedjuje jedan poboljšani uredjaj 10 za postavljanje čepova kojim se čep može brzo postaviti u cev 18 i koji može verifikovati pravilno postavljanje čepa 22.

1$

NAVOD Ο NAJBOLJEM NAČINU ZA PRIVREDNU UPOTREBU PRIJAVLJENOG PRONALASKA

Uredjaj prema pronalasku izradjuje se . najbolje na sledeči načini

Kao čep 22 upotrobljava se več poznati čep izradjen prema US patentu 173*550. Klizač 28, kao i držač 46 Izradjuju se od pougljeničenog Čelika, šipka 14 izradjuje se od Čelika iste vrste kovanjem, a navoji 16 izradjuju se rezanjem i potom fino obradjuju. Prstenasta komora 34 ispunjava se uljem pod pritiskom od 20-50 MPa, kroz vod 32 koji se uzima kao gotov proizvod na tržištu. Spiralne opruge 30 1 54 Izradjuju se od opružnog Čelika, Prsten 38 izvodi se kao piezoelektrični uredjaj, i uzima kao gotov proizvod na tržištu, model 9041 firme Klstler Instruments Corp., Elektromagnetni pojačivač 70 se uzima kao model 504E firme Kistler Ins tr. Corp. Modul 72 se uzima kao model AP 4570-251 firme Aetion Instruments Comp., a merač 78 kao model AP 4570-258 iste firme. Merači 74 1 80 uzimaju se kao standardni voltmetrl na tržištu. Primopredajnik pritiska 76 uzima se kao model 204E firme Setra Systems, Ino.

Dimenzije pojedinih sestavnih delova uredjaja su sledeče: Radni deo šipke 14 je 13,5 cm dugačak , a navoj 16 ima prečnik 4,6 mm. Kučište 12 ima visinu 7 cm, a širinu 6 can. Držač 46 je 19 x 20 mm. Višina opruge 30 u početnom (nesabijenom) položaju je 38 mm. Prsten 38 je 30 x 10 mm, prsten 42 je 39 x 1,8 mm.

Za WESTINGHOUSE ELECTRIC CORP.,

Zastupnlcit

A/jfeiKAT

ΓΙΛη /au

BOJKCBAB

XMJieHflapcKa Ten. 321-288

E O Γ P A fl

Claims (5)

1. PATENTNI ZAHTEV

   1. Uredjaj za postavljanje čepova u cevi izmenjivača toplote, naznačen time, što je u kučištu (12) klizno pomerijivo postavljen klizač (28) u kome je obrtno i aksijalno pomerijivo postavljena šipka (14) pokretački spregnuta sa automatskim pogonskim mehanizmom (36), pri čemu je na gornjem kraju klizača (28) pričvrščen dršač (46) sa senzorskim sklopom (48), čiji kontaktni delovi (50) su rasporedjeni oko Šipke (14).
2. 2. Uredjaj prema zahtevu 1, naznačen time, što kontaktni delovi (50) dodiruju prekidače (56), što su kroz delove (50) postavljeni zavrtnji (52) pričvrščeni na drŠaču (46), oko kojih su postavljene spiralne opruge (54).
3. 3. Uredjaj prema zahtevima 1 111 2, naznačen time, što je n kučištu (12) pričvrščen prsten (38) koji dodiruje šipku (14).
4. 4. Uredjaj prema zahtevu 3, naznačen time, što je prsten (42) postavljen uz prsten (38) i oko šipke (14).
5. 5. Uredjaj prema zahtevima 3 14, naznačen time, što je elektromagnetni pojačavač (70) povezan sa prstenom (38) i modulom (72) koji je priključen na merač (74).

   Za WESTINGHOUSE ELECTRIC CORP., Zastupnici:

   IX

   UREDJAJ ZA POSTAVLJANJE ČEPOVA

   Uredjaj za postavljanje čepova sastoji se od mehanizma za pomeranje jednog zatvorenog unutrašnjeg proširivača (26) u odnosu na čep (24) u kome je zatvoren čime proširuje Sep (24) do kontakta sa cevi odnosno njenora unutrašnjom površinam (18) u kojoj je postavljen. Uredjaj se dalje sastoji od senzorskog mehanizma (50) koji odredjuje da je čep (24) pra vilno postavljen u cevi (18) pre proširivanja čepa (24) radi spreSavanja nepravilnog proširivanja čepa (24). Uredjaj takodje može da ima uredjaje za merenje pritiska (38) za od redjivanje i verifikaciju da se pravilnom amplitudom sile delovalo na proširivaS (26).

   Slika 3.

   KRATAK SADRŽAJ SOSTINE PRONAiASKA

   Pronalazak se odnosi na uredjaj za postavljanje čepova u cevi izmenjivača toplote, naročito kod nuklearnih reaktora, koji poazdano zaptiva cev, a istovremeno omogučava da se vadjenje čepa obavlja na jednostavan način. Dredjaj radi tako, Sto je Sipka 14 sa navojima 16 postavljena slobodno pokretljivo u kli začu 28 u kučištu 12 uredjaja. Na kraju kllzača 28 pričvrSčen je držač 46 na kome je postavljen senzorski sklop 48 koji omogučava tačno centriranje Sipke 14 u cev 18, posle čega se čep 22 proSiruje navrtanjem šipke 14 u proširivaču 26 čepa 22.

   Za WESTINGHOOSE ELECTRIC CORP. Zastupnici:

   XnneHsap^ci;;^