SK9886Y1 - Hermetická potrubná priechodka - Google Patents

Abstract

Hermetická potrubná priechodka na prechod média dopravovaného rúrkou stenou oddeľujúcou vzájomne hermeticky oddelené stavebné priestory obsahuje zabudovateľnú časť (9) a prietokovú časť (5). Ďalej obsahuje tvarový golier (1) obsahujúci tuhostnú časť (1a) a prípojnú časť (1b) vytvorenú na spojenie zabudovateľnej časti (9) s prietokovou časťou (5), pričom tuhostná časť (1a) obsahuje vlny, respektíve záhyby na ovplyvnenie jej tuhosti a množstva tepla prechádzajúceho z prietokovej časti (5) do zabudovateľnej časti (9). Prípojná časť (1b) tvarového goliera (1) je vybavená pätkou (1c) vytvorenou na usadenie na prietokovú časť (5) a spojenie s ňou, zatiaľ čo tuhostná časť (1a) je vytvorená na svojom konci na usadenie k zabudovateľnej časti (9) a spojenie s ňou spojom (2), pričom pätka (1c) je vytvorená na spojenie s prietokovou časťou (5) dvoma spojmi (3) a obsahuje kontrolnú obvodovú komoru (4) vytvorenú na usadenie na prietokovú časť (5), a spoje sú usporiadané po stranách kontrolnej obvodovej komory (4).

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka hermetickej potrubnej priechodky, slúžiacej predovšetkým na zabezpečenie prenosu média potrubím prechádzajúcim aspoň jednou stenou oddeľujúcou stavebné priestory s odlišnými požiadavkami na parametre prostredia, ktoré je potrebné hermeticky oddeliť.

Doterajší stav techniky

Hlavné požiadavky na hermetickú potrubnú priechodku sú nasledujúce:

- zabezpečenie hermetickosti medzi dvomi oddelenými stavebnými priestormi pri priechode potrubnej trasy stenou, ktorá oddeľuje hermetickú a nehermetickú časť stavby,

- jej využitie ako pevného uloženia potrubia v rámci potrubnej trasy, resp. pevný bod, ktorý prenáša silové a momentové zaťaženie medzi potrubím a stavbou,

- predovšetkým v jadrových elektrárňach zabezpečenie zníženia priechodu ionizujúceho žiarenia z hermetickej do nehermetickej časti a zníženie expozície personálu v nehermetickej časti,

- plnenie funkcie požiarneho oddelenia úsekov (požiarne odolná konštrukcia).

Súčasné hermetické potrubné priechodky sa skladajú z dvoch základných častí:

1. Zabudovateľnej časti, ktorá je pevne zabudovaná do stavby. Táto zabudovateľná časť sa skladá z chrániacej rúrky zasunutej do otvoru v stene stavby a prechádzajúcej touto stenou a prírub v tvare medzikružia, zvarených dohromady z oboch strán steny, takže táto zabudovateľná časť hermetickej priechodky je pevne spojená so stavbou. Napríklad pri hermetických potrubných priechodkách jadrových elektrární sa zabudovateľná časť zalieva ako celok do betónovej stavby, aby sa zaistilo, že zabudovateľná časť sa dokonale spojí so stavbou a bude proti nej hermeticky tesná.

2. Prietokovej časti, ktorá sa skladá z prietokovej rúrky a z hlavice, pričom prietoková rúrka je obvodovým, pevnostne namáhaným zvarom privarená k hlavici, ktorá bude opísaná. Tento zvar je ale po namontovaní celej prietokovej časti do zabudovateľnej časti celkom neprístupný, a teda nekontrolovateľný. Ďalej sú priechodky s teplotou média nad 80 °C doplnené o izoláciu prietokovej časti - a ďalej priechodky s teplotou média nad 150 °C sú okrem izolácie ešte aktívne chladené nízkotlakovým chladiacim vzduchom (na zníženie teploty okolitého betónu pod 70 °C).

Hlavica prietokovej časti z uvedeného bodu (2) je relatívne masívny diel, ktorý v mieste priechodu medzi valcovou a diskovou časťou vytvára veľké teplotné napätie (pri zmene teplôt média), a tým v tejto časti významne čerpá životnosť v mieste koncentrácie napätia. Prietoková časť je napojená na potrubie s médiom, jeho prepravu je medzi uvedenými hermeticky oddelenými stavebnými priestormi potrebné zabezpečiť.

Montážne zvary, od nich závisí spoľahlivé hermetické oddelenie priestorov, bývajú spravidla doplnené o tlakovú komoru na kontrolu predpísanej hermetickosti spoja. Vzhľadom na to, že táto komora je väčšinou umiestnená v hermeticky oddeľovanej časti - nemožno napríklad pri jadrových elektrárňach jej hermetickosť kontrolovať počas prevádzky, pretože je na kontrolu neprístupná.

Uvedenú hermetickú potrubnú priechodku opisuje napr. úžitkový vzor CZ 17234 U1. Táto hermetická potrubná priechodka vykazuje všetky uvedené nedostatky.

Podstata technického riešenia

Uvedené nevýhody rieši hermetická potrubná priechodka podľa technického riešenia na prechod potrubím aspoň jednou stenou stavby. Táto hermetická potrubná priechodka eliminuje existenciu tlakovo namáhaného a nekontrolovateľného zvaru a umožňuje kontrolu tesnosti v mieste priechodu stenou pri súčasnom zabezpečení požadovanej tuhosti spoja, teda pri dostatočnej únosnosti spojenia prechádzajúceho potrubím a stavebnej konštrukcie a súčasne poskytuje ďalšie nečakané výhody. Na účely tejto prihlášky sa termínom hermetická potrubná priechodka rozumie prechod potrubím stenou stavebnej časti vrátane prechodu oceľovou stenou, pričom táto hermetická potrubná priechodka umožňuje dostatočne pevné prepojenie potrubia s médiom uvedenou stenou a súčasne tiež hermetické oddelenie priestorov stavebnej časti z jednej a druhej strany steny, ktorou potrubná hermetická priechodka prechádza. Výhodne hermetická potrubná priechodka zabezpečuje tiež dostatočnú protipožiarnu odolnosť a tiež ochranu pred prestupom ionizujúceho žiarenia. Hermetickú potrubnú priechodku podľa tohto technického riešenia možno zvlášť výhodne využiť na rekonštrukcie už existujúcich hermetických potrubných priechodiek pôvodnej konštrukcie s plným využitím existujúcich zabudovateľných častí alebo je výhodné toto nové riešenie použiť pre novo riešené priechodky tak v plne nových projektoch, ako v prípade potreby zabudovania novej potrubnej priechodky do existujúcej stavebnej konštrukcie.

Podstatou technického riešenia je, že hermetická potrubná priechodka je vybavená golierom vytvoreným na spojenie zabudovateľnej časti s prietokovou časťou, pričom by nebolo nutné používať obvodový tlakovo namáhaný zvar potrubnej časti hermetickej potrubnej priechodky, a navyše redukujúcim tepelné namáhanie tohto spojenia.

Výhody, ktoré hermetická potrubná priechodka podľa technického riešenia prináša, sú nasledujúce:

- zvary použité na spojenie zabudovateľnej časti hermetickej potrubnej priechodky s prietokovou časťou nie sú namáhané tlakom média v potrubnej časti, čo prináša výrazné zvýšenie bezpečnosti prevádzky i životnosti hermetickej potrubnej priechodky,

- možnosť ľahkého vytvorenia kontrolných komôr na kontrolu tesnosti zvarov,

- možnosť vytvoriť hermetickú priechodku s rôznou tuhosťou spojenia zabudovateľnej časti a potrubnej časti podľa potreby,

- schopnosť kompenzovať rozdielnu tepelnú dilatáciu prietokovej časti a zabudovateľnej časti i pre vysoké tepelné rozdiely oboch častí,

- schopnosť znížiť prechodové teplo medzi prietokovou časťou a zabudovateľnou časťou prechádzajúcou cez tvarový golier,

- je vhodná tak pre rôzne veľkosti otvoru v stene, v ktorom má byť hermetická potrubná priechodka inštalovaná, ako i pre rôzne veľkosti priemeru prechádzajúce prietokovou časťou,

- ľahké vytvorenia hermetickej priechodky pre akýkoľvek rozmer už existujúcej zabudovateľnej časti hermetickej potrubnej priechodky zabudovanej steny do stavby, v ktorej sa má hermetická potrubná priechodka podľa technického riešenia vytvoriť,

- je použiteľná pre akékoľvek pretekajúce médium,

- je vhodná pre všetky materiálové vyhotovenia vyžadované na prenos tlakových médií (teda predovšetkým pre austenitické alebo feritické ocele),

- podstatné zníženie nákladov jednak v dôsledku optimálneho vytvorenia tvarového goliera a jednak v dôsledku možnosti použiť pre prietokovú časť priechodky bežnú rúrku,

- modulárne riešenie veľmi ľahko umožní prispôsobiť dĺžky jednotlivých častí potrebám pri montáži na stavbe,

- schopnosť prenosu vysokých silových a momentových účinkov,

- pri nižšej tuhosti sa zníži namáhanie pripojeného potrubia pred a za hermetickou potrubnou priechodkou.

Podľa prvého aspektu tohto technického riešenia je teda predstavená hermetická potrubná priechodka obsahujúca aspoň:

a) zabudovateľnú časť tvorenú vonkajšou rúrkou na zabudovanie do steny stavby, oddeľujúca stavebné priestory, ktoré majú byť hermeticky oddelené, a prírubami na usporiadanie po oboch stranách tejto steny, pričom táto zabudovateľná časť je vytvorená na stavebné spojenie so stenou oddeľujúcou uvedené vzájomne hermeticky oddelené priestory,

b) prietokovú časť tvorenú zvlášť výhodne rúrkou usporiadanou v podstate súosovo v zabudovateľnej časti, kde táto prietoková časť je vytvorená na naviazanie z oboch strán hermetickej potrubnej priechodky na potrubný systém dopravujúci médium medzi uvedenými dvomi hermeticky oddelenými stavebnými priestormi,

c) tvarový golier s tuhostnou časťou a prípojnou časťou, ktorý mechanicky spája zabudovateľnú časť hermetickej potrubnej priechodky s jej prietokovou časťou s možnosťou periodicky alebo priebežne monitorovať tesnosť spojov pripájajúcich prípojnú časť tohto tvarového goliera k prietokovej časti hermetickej potrubnej priechodky, pričom tuhostná časť tohto tvarového goliera je vytvorená na poskytnutie požadovanej tuhosti spojenia prietokovej časti so zabudovateľnou časťou, ktorá je pre nadväzujúce potrubie žiaduca. Tieto spoje sú najčastejšie realizované zvarmi, ale v určitých uskutočneniach možno spoj realizovať napr. pomocou upchávky, hlavne pokiaľ nie je požiadavka na prenos silových a/alebo momentových účinkov. Tuhosť pripojenia je možno ovplyvňovať podobnou tuhostnou časťou, a to od vyhotovenia pre médium s teplotou medzi 0 a 60 °C, až po médium s vysokou teplotou, t. j. i nad 150 °C. Vyhotovenie tuhostnej časti pre médium s veľmi vysokou teplotou významne znižuje teplotné napätie vznikajúce v hermetickej potrubnej priechodke a navyše obmedzuje i prestup tepla do stavebnej konštrukcie. Vyhotovenie tuhostnej časti tvarového goliera teda okrem vplyvu na tuhosť prepojenia medzi prietokovou a zabudovateľnou časťou hermetickej potrubnej priechodky má tiež vplyv na množstvo prestupu tepla medzi nimi. V zásade sa dá povedať, čím je tvar tuhostnej časti tvarového goliera zložitejší, obsahuje viac vĺn a zároveň je hrúbka jednotlivých úsekov tuhostnej časti menšia, tým menej tepla prenáša tvarový golier z potrubnej do zabudovateľnej časti, a tým tiež dochádza v tejto časti k nižšiemu teplotnému napätiu v tomto golieri. Súčasne ale bude toto spojenie vykazovať nižšiu ohybovú tuhosť - teda budú sa v mieste priechodky prenášať menšie momentové reakcie od pripojeného potrubia, a teda i napätia na potrubí v mieste pripojenia na priechodku budú nižšie, čo môže byť v niektorých prípadoch veľmi výhodné. Konkrétne tvar tuhostnej časti tvarového goliera hermetickej potrubnej priechodky je výhodne možné navrhovať v závislosti od požiadaviek vo vhodnom výpočtovom programe založenom na výpočte metódou konečných prvkov so zadaním silového a momentového zaťaženia od nadväzujúceho potrubia. Prípojná časť tvarového goliera je vytvorená na umiestnenie na rúrke prietokovej časti hermetickej potrubnej priechodky a je vybavená pätkou umožňujúcou spojenie prípojnej časti tvarového goliera k rúrke prietokovej časti pomocou dvoch spojov, výhodne uskutočnených pomocou zvarov, ktorými sa dosiahne požadovaná tesnosť spojenia tvarového goliera s prietokovou časťou hermetickej potrubnej priechodky, pričom medzi nimi je v pätke usporiadaná obvodová kontrolná komora vybavená výstupom umiestneným mimo týchto spojov. Ako bolo uvedené, spoje sú zvlášť výhodne uskutočnené pomocou zvarov, ale je možné ich prípadne vykonať i pomocou upchávok a pod. Vyhotovenie spojov zvarom má ale výhodu, že taký spoj umožní prenos silových a momentových účinkov. Kontrolná obvodová komora je usporiadaná medzi zvarmi na umožnenie kontroly tesnosti spojov. Uvedený výstup kontrolnej obvodovej komory je vytvorený na signalizáciu straty tesnosti. Toto uskutočnenie je zvlášť výhodné, pokiaľ je nutné priebežne kontrolovať tesnosť spojenia tvarového goliera s prietokovou časťou na zabezpečenie spoľahlivého hermetického oddelenia priestorov umiestnených po oboch stranách steny, ktorou hermetická potrubná priechodka prechádza. Strata tesnosti kontrolovaných spojov môže byť indikovaná napríklad počas prevádzky zvýšením tlaku v komore alebo naopak po pripojení kontrolnej aparatúry je signalizovaná strata tesnosti poklesom tlaku v komore a pod.

Odborníkovi je zrejmé, že súosové usporiadanie prietokovej časti v zabudovateľnej časti hermetickej potrubnej priechodky nemusí byť sústredné, i keď také usporiadanie je zvlášť výhodné, hlavne na zabezpečenie izolácie prietokovej časti proti zabudovateľnej.

Hermetická potrubná priechodka podľa tohto technického riešenia poskytuje riešenie prechodu potrubím s médiom aspoň jednou stenou stavby so splnením všetkých uvedených požiadaviek, ale so zvýšením spoľahlivosti, možnosťou zmeny tuhosti v pripojení k stavebnej časti a s možnosťou periodickej alebo kontinuálnej kontroly hermetickosti pripojovacích spojov medzi hermetickou a nehermetickou časťou a to i bez nutnosti prístupu do hermetickej časti, čo zvyšuje spoľahlivosť prevádzky zariadenia.

Podľa svojho zvlášť výhodného uskutočnenia hermetická potrubná priechodka podľa tohto technického riešenia poskytuje konštrukčné riešenie, ktoré znížením teplotného napätia zvyšuje životnosť predovšetkým pri horúcich potrubiach, hlavne s teplotou nad 150 °C. Hermetické potrubné priechodky mávajú obvykle dĺžku zabudovateľnej časti od cca 0,2 m do 2,5 m, ale podľa tohto technického riešenia je možné zostaviť i priechodky cez dve steny, ktoré môžu mať dĺžku i viac ako 5 m.

Ďalším aspektom tohto technického riešenia je poskytnúť tvarový golier pre hermetickú potrubnú priechodku obsahujúcu zabudovateľnú časť a prietokovú časť. Tento tvarový golier je vytvorený na spojenie zabudovateľnej časti hermetickej potrubnej priechodky s jej prietokovou časťou a obsahuje tuhostnú časť a prípojnú časť. Tuhostná časť tohto tvarového goliera je vytvorená na poskytnutie požadovanej tuhosti spojenia prietokovej časti so zabudovateľnou časťou, ktorá je na nadväzujúce potrubie žiaduca. Tuhosťou pripojenia je možno ovplyvňovať podobu tuhostnej časti, a to od vytvorenia pre médium s teplotou medzi 0 a 60 °C, až po médium s teplotou i nad 150 °C. Vyhotovenie tuhostnej časti pre médium s vysokou teplotou významne znižuje teplotné napätie vznikajúce v hermetickej potrubnej priechodke a navyše obmedzuje i prestup tepla do stavebnej konštrukcie. Vyhotovenie tuhostnej časti tvarového goliera teda okrem vplyvu na tuhosť prepojenia medzi prietokovou a zabudovateľnou časťou hermetickej potrubnej priechodky má tiež vplyv na množstvo prestupu tepla medzi nimi. V zásade sa dá povedať, čím je tvar tuhostnej časti tvarového goliera zložitejší, obsahuje viac vĺn, napr. aspoň dve alebo i viac, tým menej tepla prenáša tvarový golier z potrubnej do zabudovateľnej časti. Rovnako tak je možné znížiť množstvo prenášaného tepla a znížiť nižšiu hrúbku jednotlivých úsekov tuhostnej časti, prípadne kombinovať oba znaky, t. j. počet vĺn i voľbu hrúbky úsekov tvarového goliera. Súčasne ale bude toto spojenie vykazovať nižšiu ohybovú tuhosť - teda budú sa v mieste priechodky prenášať menšie momentové reakcie od pripojeného potrubia, a teda i napätia na potrubí v mieste pripojenia na priechodku budú nižšie, čo môže byť v niektorých prípadoch veľmi výhodné. Konkrétny tvar tuhostnej časti tvarového goliera hermetickej potrubnej priechodky je výhodne možné navrhovať v závislosti od požiadaviek vo vhodnom výpočtovom programe založenom na výpočte metódou konečných prvkov so zadaním silového a momentového zaťaženia od nadväzujúceho potrubia. Prípojná časť tvarového goliera je vytvorená na umiestnenie na rúrke prietokovej časti hermetickej potrubnej priechodky a je vybavená pätkou umožňujúcou spojenie prípojnej časti tvarového goliera prietokovej časti pomocou dvoch spojov, pričom medzi nimi je v pätke usporiadaná obvodová kontrolná komora vybavená výstupom. Tento výstup je hlavne pri spojoch vyhotovených ako zvary umiestnené mimo týchto spojov. Táto kontrolná obvodová komora je medzi spojmi usporiadaná na umožnenie kontroly tesnosti spojov. Uvedený výstup kontrolnej obvodovej komory je vytvorený na signalizáciu straty tesnosti. Toto uskutočnenie je zvlášť výhodné, pokiaľ je nutné priebežne kontrolovať tesnosť spojenia tvarového goliera s prietokovou časťou na zabezpečenie spoľahlivého hermetického oddelenia priestorov umiestnených po oboch stranách steny, ktorou hermetická potrubná priechodka prechádza. Strata tesnosti kontrolovaných spojov môže byť indikovaná napríklad počas prevádzky zvýšením tlaku v komore alebo naopak po pripojení kontrolnej aparatúry je signalizovaná strata tesnosti poklesom tlaku v kontrolnej obvodovej komore. Tuhostná časť tvarového goliera je zvlášť výhodne v podstate kolmá na pätku prípojnej časti tvarového goliera a je zvlášť výhodne usporiadaná symetricky nad kontrolnou obvodovou komorou, vďaka čomu dôjde k optimálnej kompenzácii teplotných napätí, čo je zvlášť výhodné pri vysokých teplotných rozdieloch medzi prietokovou a zabudovateľnou časťou.

Vďaka opísanému usporiadaniu hermetickej potrubnej priechodky podľa tohto technického riešenia možno jej vlastnosti navrhovať podľa potreby pripojených potrubných systémov. Ako je už uvedené v bode c) - pripojenie tvarového goliera medzi prietokovou časťou a zabudovateľnou časťou v stavbe možno do značnej miery ovplyvniť tvarom a hrúbkou jednotlivých častí tvarového goliera. Hrúbka tvarového goliera vo všetkých jeho častiach sa výhodne volí od 0,5 do 2-násobku hrúbky pripojeného prietokového potrubia tvoriaceho prietokovú časť a zvlášť výhodne sa volí od 0,5 do 1,5 hrúbky pripojeného prietokového potrubia tvoriaceho prietokovú časť. Ďalej, čím budú mať jednotlivé oddiely tvarového goliera a hlavne jeho tuhostné časti menšiu hrúbku, tým bude tuhosť spojenia potrubnej časti hermetickej potrubnej priechodky so zabudovateľnou časťou nižšia. Rovnako tak je tuhosť spojenia ovplyvnená dĺžkou jednotlivých oddielov, pričom kratšia dĺžka tuhosť zvyšuje, zatiaľ čo dlhšia dĺžka tuhosť znižuje.

Potrubná hermetická priechodka zvlášť výhodne poskytuje i ochranu pred prestupom ionizujúceho žiarenia napríklad tým, že bude príslušne vybavená liatinovou drvinou, serpentinitom, olovom alebo akoukoľvek inou hmotou, ktorá bráni priechodu ionizujúceho žiarenia.

Prehľad obrázkov za výkresoch

Na jasnejšiu ilustráciu predmetu technického riešenia budú stručne opísané obrázky, ktoré sú použité v opise príkladov uskutočnení. Je zrejmé, že opísané obrázky ilustrujú len niektoré, ale nie všetky uskutočnenia predkladaného technického riešenia a odborník môže vytvoriť ďalšie príklady uskutočnení bez vynaloženia tvorivej práce. Obrázky predstavujú:

obr. 1a predstavuje pozdĺžny axonometrický rez hermetickej potrubnej priechodky podľa prvého uskutočnenia technického riešenia, obr. 1b predstavuje konštrukčné riešenie vnútornej chladiacej vstavby z obr. 1a, obr. 2 je detail rezu hermetickou priechodkou podľa obr. 1a, obr. 3 je detail rezu hermetickou priechodkou podľa ďalšieho uskutočnenia, obr. 4 je detail rezu hermetickou priechodkou podľa ďalšieho možného uskutočnenia s golierom v tvare vlnovky, obr. 5 predstavuje hermetickú potrubnú priechodku vo vyhotovení umožňujúcom spojenie cez dve steny.

Príklady uskutočnenia

Kvôli lepšiemu pochopeniu hermetickej potrubnej priechodky podľa tohto technického riešenia bude technické riešenie opísané pomocou príkladov jeho možného uskutočnenia. Technické riešenie je opísané pomocou konkrétnych uskutočnení ako príkladov, ktoré slúžia na ľahšie pochopenie podstaty technického riešenia. Rozsah technického riešenia ale nie je nijako na tu opísané uskutočnenia obmedzený a je obmedzený len pripojenými nárokmi na ochranu.

Príklady uskutočnenia hermetickej potrubnej priechodky podľa tohto technického riešenia vyobrazené na obr. 1a až 5 sú len schematické a nie sú zamýšľané ako obmedzujúce. Na obrázkoch zobrazené uskutočnenia môžu mať z ilustratívnych dôvodov veľkosť niektorých prvkov zveličenú a nemusí byť nakreslená v mierke. Rozmery a relatívne rozmery teda nezodpovedajú skutočným veľkostiam. Ďalej výrazy prvý, druhý a podobné výrazy v opise a v nárokoch sú použité na rozlíšenie medzi podobnými prvkami a neznamená to nutne opis následnosti alebo dočasnosti, či priestoru, alebo nadradenosti jedného prvku pred druhým, pokiaľ to tak nie je výslovne uvedené alebo to nevyplýva z ich funkcie. Navyše, i keď niektoré tu opísané uskutočnenia technického riešenia zahŕňajú len niektoré prvky, ale nie ďalšie prvky, zatiaľ čo tieto sú zahrnuté do iných uskutočnení, sú možné kombinácie prvkov z rôznych uskutočnení tak, že spadajú do rozsahu technického riešenia a tvoria iné uskutočnenia, ako sú tu opísané, čo bude plne pochopiteľné pre osoby orientujúce sa v odbore. Napríklad v nasledujúcich nárokoch môžu byť všetky nárokované uskutočnenia použité v akejkoľvek kombinácii. Odborníkovi je zrejmé, že sú možné i iné vyhotovenia hermetickej priechodky podľa tohto technického riešenia, ako tie, ktoré sú uvedené v príkladoch a na obrázkoch. Príklady uskutočnení teda predstavujú len niektoré možné uskutočnenia a nemali by byť použité ako obmedzenia technického riešenia len na vyobrazené uskutočnenia. Odborník tiež môže k uvedeným častiam pridať ďalšie, ale ich prítomnosťou nedôjde k zmene podstaty predloženého technického riešenia. Všetky tieto uskutočnenia ale spadajú stále do rozsahu tohto technického riešenia, ktorý je obmedzený len znením nárokov na ochranu. Ďalej je dôležité upozorniť, že rovnaké prvky hermetickej potrubnej priechodky, vyobrazenej v rôznych uskutočneniach na pripojených obrázkoch, sú označené rovnakými vzťahovými značkami.

Na obr. 1a a 2 je znázornená hermetická potrubná priechodka v reze podľa jedného uskutočnenia tohto technického riešenia, ktorá je navrhnutá pre technológiu tlakového systému s médiom s vyššou teplotou (t. j. nad 60 °C a pod 150 °C), kde táto hermetická priechodka umožňuje priechod tlakového média cez stenu oddeľujúcu dva stavebné priestory, pri ktorých je vyžadované ich hermetické oddelenie.

Hermetická potrubná priechodka 100 je na obr. 1a inštalovaná v stene 16, pričom je potrebné zabezpečiť hermetické oddelenie dvoch priestorov usporiadaných po stranách tejto steny 16. Hermetická potrubná priechodka 100 na obr. 1a obsahuje zabudovateľnú časť 9, ktorá je súčasťou stavebnej konštrukcie, prietokovú časť 5 a tvarový golier 1. Zabudovateľná časť 9 je tvorená chrániacou rúrkou 9a, určenou na priechod stenou 16 stavby a dvomi prírubami 9b, umiestnenými na stranách tejto steny 16. Zabudovateľná časť je pevne spojená so stenou 16 stavby, zvlášť výhodne zaliatím betónom tak, aby v stene 16 bola hermeticky utesnená. Prietoková časť 5 je tvorená rúrkou usporiadanou vnútri chrániacej rúrky 9a.

Hermetická potrubná priechodka 100 v tomto príklade uskutočnenia je vybavená tvarovým golierom 1 s tuhostnou časťou 1a a prípojnou časťou 1b. Tuhostná časť 1a je v tomto príklade uskutočnenia vytvorená v tvare číslice „2“ na poskytnutie strednej tuhosti tvarového goliera 1, umožňujúcej zvýšenie pružnosti spoja oproti známym priechodkám, s tepelnou izoláciou, pasívnym chladením a s integrovanými impulznými rúrkami na umožnenie kontroly hermetickosti pripojovacích spojov, v tomto prípade uskutočnenie zvarov, a s izoláciou a pasívnym chladením zabudovateľnej časti priechodky. Prípojná časť 1b je vybavená pätkou 1c, vytvorenou tak, že pri inštalácii je v podstate rovnobežná s prietokovou časťou 5 a je upravená na pripojenie k tejto prietokovej časti 5 dvomi spojmi 3. Táto hermetická potrubná priechodka 100 je v uskutočnení na obr. 1 ďalej vybavená tepelnou izoláciou, pasívnym chladením a s integrovanými impulznými rúrkami na umožnenie kontroly hermetickosti pripájacích zvarov a s izoláciou a pasívnym chladením zabudovateľnej časti 9 hermetickej potrubnej priechodky. Tvarový golier 1 je zvlášť výhodne umiestnený na strane steny v priestore, ktorý má byť hermeticky oddelený od stavebného priestoru na druhej strane stavby, napríklad v dôsledku rádioaktívneho žiarenia prítomného v prvom priestore.

V príklade uskutočnenia hermetickej potrubnej priechodky 100 na obr. 1a je tvarový golier 1 pripojený svojou pätkou 1c k prípojnej časti 1b dvomi spojmi 3 na rúrke 5 prietokovej časti. Ako už bolo uvedené, v tomto príklade uskutočnenia sú spoje 3 vyhotovené zvarmi. Tuhostná časť 1a tvarového goliera 1 vykazuje dva záhyby po približne 90°, takže v podstate tvorí vlnu, usporiadané v odstupe od seba tak, že tvoria v podstate číslicu „2“, a s hrúbkou zodpovedajúcou cca 0,8 násobku hrúbky potrubia prietokovej časti 5, čo poskytuje zámerne nižšiu tuhosť vytvorenú prostredníctvom tvarového goliera 1 v porovnaní s hermetickými priechodkami podľa stavu techniky. Pripájacia časť tejto hermetickej potrubnej priechodky je vybavená výstupom, na ktorý je napojená impulzná rúrka 11. Hermetická potrubná priechodka 100 je ďalej vybavená kontrolnou obvodovou komorou 13, vytvorenou nad spojom pripájajúcim tvarový golier 1 k zabudovateľnej časti 9 hermetickej potrubnej priechodky, pričom táto kontrolná obvodová komora 13 je vybavená výstupom, na ktorý je napojená impulzná trubička 12 na periodickú alebo kontinuálnu kontrolu hermetickosti spojov 3. Impulzné rúrky 11 a 12 umožňujú zabezpečiť kontrolu hermetickosti spoja mimo hermetickej zóny. Ako už bolo uvedené, spojom 3 je zvlášť výhodne zvar. Hermetická potrubná priechodka 100 na obr. 1a je ďalej vybavená tepelnou izoláciou 7 vloženou medzi prietokovou časťou 5 a integrovaným pasívnym chladením zabudovateľnej časti 9 so zvyšovačom 10 ťahu. Toto pasívne chladenie je v tomto príklade uskutočnenia vyhotovené chladiacou vstavbou 8 usporiadanou medzi prietokovou časťou 5, respektíve tepelnou izoláciou 7 priliehajúcou k prietokovej časti 5, a zabudovateľnou časťou 9. Chladiaca vstavba 8 je vybavená prívodom vzduchu 14 do vnútornej časti rozvodu chladiaceho vzduchu v tejto chladiacej vstavbe 8 a s výstupom 15 ohriateho vzduchu z nej, pričom chladenie je posilnené zvyšovačom 10 ťahu. Na obr. 1b je potom znázornená samotná chladiaca vstavba 8 v reze, z ktorej je zrejmé jej vytvorenie a je tu šípkami naznačené prúdenie vzduchu od prívodu vzduchu 14 vnútrom chladiacej vstavby 8 až k výstupu 15 už ohriateho vzduchu z chladiacej vstavby 8. Aby bolo toto prúdenie chladiaceho vzduchu chladiacou vstavbou 8 umocnené, je chladiaca vstavba 8 vybavená zvyšovačom 10 ťahu. Toto pasívne chladenie je výhodne použiteľné namiesto dosiaľ používaného aktívneho chladenia.

Na obr. 2 je vyobrazený rez hermetickej potrubnej priechodky z obr. 1a s detailom tvarového goliera 1. Na tomto obrázku sú prítomné všetky časti uvedené v súvislosti s opisom obr. 1 a sú označené rovnakými vzťahovými značkami, takže už nebudú znovu opísané. Obr. 2 slúži predovšetkým na ľahšie pochopenie jednotlivých častí hermetickej potrubnej priechodky 100 a ich usporiadanie. Ale na obr. 2 je hlavne zrejmé pripojenie pätky 1c prípojnej časti 1b k prietokovej časti 5 pomocou dvoch spojov 3 a vytvorenie kontrolnej obvodovej komory 4 v dne pätky 1c priliehajúcej k prietokovej časti 5. Výstup z kontrolnej obvodovej komory 4 je napojený na impulznú rúrku 11 a je vyvedený mimo hermetickej potrubnej priechodky 100 na umožnenie príslušnej kontroly tesnosti spojov 3. Na tomto obrázku je tiež zrejmá kontrolná obvodová komora 13 vytvorená nad spojom 2 spájajúcim tuhostnú časť 1a k chrániacej rúrke 9a zabudovateľnej časti 9. Tuhostná časť 1a je vo svojej časti určenej na spojenie s chrániacou rúrkou 9a prietokovej časti 9 upravená na spojenie zvarom 2 vhodným spôsobom. Výstup z kontrolnej obvodovej komory 13 je napojený na impulznú rúrku 12 a je vyvedený mimo hermetickej potrubnej priechodky 100 na umožnenie príslušnej kontroly tesnosti spoja 2.

Na obr. 3 je znázornená hermetická potrubná priechodka 100 podľa ďalšieho uskutočnenia s tvarovo jednoduchším tvarovým golierom 1 pre nízkoteplotné médiá, kde nie je požadovaná nižšia tuhosť pripojenia ani zníženie tepelného napätia od rozdielnej tepelnej dilatácie. Toto uskutočnenie je zvlášť vhodné pre médiá s teplotou 0 až 60 °C, pri ktorých nie je nutné tvarovým golierom 1 kompenzovať rozdielnu tepelnú dilatáciu prietokovej časti 5 a zabudovateľnej časti 9 a zároveň nie je nutné do priechodky aplikovať tepelnú izoláciu a vnútornú chladiacu vstavbu 8. Toto uskutočnenie zároveň poskytuje vysokú tuhosť spojenia prietokovej rúrky 5 a zabudovateľnej časti 9. Uskutočnenie hermetickej potrubnej priechodky 100 na obr. 3 má kontrolné obvodové komory 4 a 13 prepojené, takže sú vybavené spoločným výstupom, ktorý je vybavený tlakovacím hrdlom 18 na kontrolu tesnosti všetkých spojov, zvlášť výhodne uskutočnených pomocou zvarov, pripájajúcich tvarový golier 1 s prietokovou časťou 5 chrániacej rúrky 9a zabudovateľnej časti 9 hermetickej potrubnej priechodky 100.

Na obr. 4 je znázornený detail rezu hermetickou priechodkou 100 podľa ďalšieho možného uskutočnenia s tvarovým golierom 1 majúcim tuhostnú časť 1a v tvare vlnovky. Táto hermetická potrubná priechodka 100 je zvlášť vhodná na použitie vo vysokotepelnom médiu (nad 150 °C), prechádzajúceho prietokovou časťou 5, kde je požadovaná nízka tuhosť pripojenia a tuhostná časť 1a tvarového goliera 1 v tvare vlnovky významne znižuje tepelné napätie od rozdielnej tepelnej dilatácie medzi prietokovou časťou 5 a zabudovateľnou časťou 9. Tvarový golier 1 umožňuje vďaka svojej tuhostnej časti 1a v tomto uskutočnení kompenzovať veľký rozdiel v tepelnej dilatácii prietokovej časti 5 a zabudovateľnej časti 9. Hermetická potrubná priechodka 100 obsahuje vnútornú chladiacu vstavbu 8, ktorá môže byť výhodne doplnená tepelnou izoláciou. Toto uskutočnenie zároveň poskytuje z vyobrazených uskutočnení hermetickej potrubnej priechodky 100, resp. jej tvarového goliera 1 najnižšiu tuhosť spojenia prietokovej rúrky 5 a zabudovateľnej časti 9, čím dôjde zároveň k zníženiu mechanického napätia pri nadväzujúcej rúrke pripojenej k priechodke. Hermetická potrubná priechodka 100 na obr. 4 vykazuje nízku ohybovú tuhosť tvarového goliera 1, hlavne v porovnaní s uskutočnením na obr. 3.

Hermetická potrubná priechodka 100 podľa technického riešenia je schopná zabezpečiť prenos silových a momentových účinkov od pripojeného potrubia do stavebnej časti. Na prenos síl a momentov na hermetickej strane hermetickej potrubnej priechodky, t. j. na strane hermetickej potrubnej priechodky, ktorú je potrebné hermeticky oddeliť od zvyšku stavby, slúži tvarový golier 1, ktorý spája prietokovú a zabudovateľnú časť priechodky. Na prípadný prenos priečnych síl je zvlášť výhodne upravený na nehermetickej strane priechodky klzného vedenia 19. Toto klzné vedenie 19 spoločne s tvarovým golierom 1 vytvára silovú dvojicu, ktorá zachytáva od pripojeného potrubia najväčšiu časť ohybových momentov.

Na obr. 5 je znázornená dlhá hermetická potrubná priechodka 100 cez dve steny obsahujúce ľubovoľný tvarový golier 1 podľa obr. 2 - 4. Pre predpokladaný vzájomný posun medzi obomi stenami je hermetická potrubná priechodka 100 vybavená chrániacou rúrkou výhodne obsahujúcou vlnovku 101. Vzhľadom na svoju dĺžku sa predpokladá, že hermetická potrubná priechodka bude musieť zabezpečovať i prenos priečnych síl na ňu pôsobiacich, takže je na svojej strane, na ktorej nie je potrebné jej hermetické oddelenie, t. j. na nehermetickej strane, vybavená klzným vedením 19, ktoré spolu s tvarovým golierom 1 vytvára silovú dvojicu zachytávajúcu od pripojeného najväčšiu časť ohybových momentov z prietokovej časti 5 a na ňu napojeného potrubia s médiom.

V spojení s uvedenými príkladmi uskutočnenia hermetickej potrubnej priechodky podľa technického riešenia je vhodné upozorniť, že uvedené tepelné rozsahy média sú približné a sú myslené ako príklady, nie ako obmedzenia. Odborníkovi je zrejmé, že okrem teploty je pri návrhu tvaru tvarového goliera potrebné vziať do úvahy i použité materiály jednotlivých častí hermetickej potrubnej priechodky a ich konkrétny návrh pre danú aplikáciu vypočítať metódou konečných prvkov so zadaním silového a momentového zaťaženia od nadväzujúceho potrubia a ďalších podmienok. Odborníkovi je i zrejmé, že napríklad kontrolu tesnosti spojov zabezpečujúcich hermetickosť hermetickej potrubnej priechodky podľa technického riešenia je možné okrem uvedených impulzných rúrok 11 a 12, napojených na výstupy jednotlivých kontrolných komôr 4 a 13, vykonávať napr. pomocou príslušných senzorov, umiestnených priamo na výstupe, prípadne, že tieto senzory sú napojené na impulzné rúrky, ktoré slúžia len na spojenie priestoru kontrolnej komory s nejakým senzorom, zvlášť pokiaľ tento senzor nemôže byť umiestnený priamo na kontrolnej komore - napríklad kvôli vysokej teplote alebo radiácii. Ďalej je vhodné podotknúť, že použitie hermetickej potrubnej priechodky môže byť i v iných aplikáciách, ako boli uvedené, pokiaľ pre ne bude také uskutočnenie vhodné. Na obr. 1a až 4 síce boli predstavené možné základné tvary tvarového goliera hermetickej potrubnej priechodky podľa technického riešenia, ale tak tvary, ako dimenzovanie jednotlivých častí tvarového goliera hermetickej potrubnej priechodky je vždy vhodné navrhnúť pre konkrétne požiadavky. Navyše je možné jednotlivé znaky častí hermetickej potrubnej priechodky, opísané či vyobrazené v súvislosti s jednotlivými opísanými uskutočneniami hermetickej potrubnej priechodky, ľubovoľne kombinovať, pokiaľ výslovne či logicky nevyplýva z uvedeného opisu, že taká kombinácia je nemožná.

Priemyselná využiteľnosť

Praktické použitie navrhovaného riešenia je uvažované hlavne na nahradenie súčasných hermetických priechodiek, ktoré už vykazujú netesnosti - predovšetkým pre elektrárenské typu VVER a PWR, ktoré vykazujú po niekoľkých rokoch prevádzky objemové chyby typu trhlina - a to z niekoľkých fyzikálnych dôvodov, ktoré v zásade nemožno vylúčiť. Hermetické priechodky podobnej konštrukcie je možno použiť i pri ďalších technologických systémoch, v ktorých sa požaduje priechod potrubia cez stavebnú konštrukciu. Navrhnutá hermetická priechodka výrazne zvyšuje bezpečnosť a životnosť priechodu, pretože neobsahuje obvodovým tlakom média namáhaný zvar medzi pôvodnou konštrukciou hlavice a nadväzujúcou prietokovou rúrkou, ktorý po zabudovaní bol neprístupný, a teda nekontrolovateľný. Tým eliminuje nebezpečenstvo vzniku nekontrolovateľných trhlín v súčasných zvarových spojoch a zároveň eliminuje prípadné úniky média. Pritom je tento spoj vytvorený na prenos vysokých silových a momentových účinkov s možnosťou zníženia tuhosti na zníženie namáhania pripojeného potrubia pred a za priechodkou.

Zoznam vzťahových značiek

Tvarový golier

1a Tuhostná časť tvarového goliera

1b Prípojná časť tvarového goliera

1c Pätka prípojnej časti tvarového goliera

Spoj na spojenie zabudovateľnej časti hermetickej potrubnej priechodky s tvarovým golierom

Spoj na pripojenie prípojnej časti tvarového goliera hermetickej potrubnej priechodky na prietokovú časť

Kontrolná obvodová komora v prípojnej časti tvarového goliera

Prietoková časť (prietoková rúrka)

Tvar spájacieho goliera v tvare „2“ alebo goliera v tvare vlnovky na zníženie tuhosti pripojenia a zníženie tepelnej napätosti pre priechodky s vysokou teplotou média

Izolácia na prietokovej rúrke

Chladiaca vstavba

Zabudovateľná časť

9a Chrániaca rúrka zabudovateľnej časti

9b Príruba zabudovateľnej časti

Zvyšovač ťahu

Impulzná rúrka napojená na výstup na kontrolu tesnosti komory medzi prietokovou časťou a 12 spojovacím golierom priechodky

Impulzná rúrka na kontrolu tesnosti komory medzi zabudovateľnou časťou a pripájacím spojom 14 goliera priechodky

Kontrolná obvodová komora spoja tuhostnej časti tvarového goliera

Vstup chladiaceho vzduchu

Výstup chladiaceho vzduchu

Stena medzi dvomi hermeticky oddelenými priestormi

Prepúšťací kanálik kontroly hermetickosti

Tlakovacie hrdlo dvojitej kontrolnej komory s vývodom do hermetickej časti

Klzné vedenie hermetickej potrubnej priechodky

100 Hermetická potrubná priechodka

101 Vlnovka

Claims (11)

1. Hermetická potrubná priechodka na prechod média dopravovaného rúrkou stenou oddeľujúcou vzájomne hermeticky oddelené stavebné priestory, táto hermetická potrubná priechodka obsahuje zabudovateľnú časť (9) a prietokovú časť (5), vyznačujúca sa tým, že ďalej obsahuje tvarový golier (1) obsahujúci tuhostnú časť (1a) a prípojnú časť (1b) vytvorenú na spojenie zabudovateľnej časti (9) s prietokovou časťou (5), pričom tuhostná časť (1a) obsahuje vlny, respektíve záhyby na ovplyvnenie jej tuhosti a množstvo tepla prechádzajúceho z prietokovej časti (5) do zabudovateľnej časti (9), a prípojná časť (1b) tvarového goliera (1) je vybavená pätkou (1c) vytvorenou na usadenie na prietokovú časť (5) a spojenie s ňou, zatiaľ čo tuhostná časť (1a) je vytvorená na svojom konci na usadenie k zabudovateľnej časti (9) a spojenie s ňou spojom (2), pričom pätka (1c) je vytvorená na spojenie s prietokovou časťou (5) dvoma spojmi (3) a obsahuje kontrolnú obvodovú komoru (4) vytvorenú na usadenie na prietokovú časť (5) a spoje (3) sú usporiadané po stranách kontrolnej obvodovej komory (4).

2. Hermetická potrubná priechodka podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že tuhostná časť (1a) je vzhľadom na pätku (1c) kolmá a výhodne je táto tuhostná časť (1a) usporiadaná symetricky nad kontrolnou obvodovou komorou (4) v pätke (1c).

3. Hermetická potrubná priechodka podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúca sa tým, že tvarový golier (1) pre prietokovú časť (5) s teplotou média vyššou ako 60 °C má tuhostnú časť (1a) obsahujúcu aspoň tri záhyby tvoriace v osovom reze tvarovým golierom (1) číslicu „2, zatiaľ čo pre prietokovú časť (5) s teplotou média vyššou ako 150 °C má viac ako dve vlny, respektíve štyri záhyby.

4. Hermetická potrubná priechodka podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúca sa tým, že kontrolná obvodová komora (4) je vybavená výstupom.

5. Hermetická potrubná priechodka podľa nároku 4, vyzna čujúca sa tým, ž e tento výstup z kontrolnej obvodovej komory (4) je napojený na impulznú rúrku (11) na periodickú alebo kontinuálnu kontrolu hermetickosti spojov (3) alebo je tento výstup vybavený tlakovacím hrdlom (18) na umožnenie tlakovej kontroly hermetickosti spojov (3).

6. Hermetická potrubná priechodka podľa nároku 5, vyznačujúca sa tým, že impulzná rúrka (11) je vybavená tlakovým senzorom na signalizovanie nárastu tlaku v komore (4) na identifikáciu prípadnej netesnosti.

7. Hermetická potrubná priechodka podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 6, vyznačujúca sa tým, že nad pripájacím spojom (2) je upravená kontrolná obvodová komora (13), ktorá má vyvedenú impulznú rúrku (12) na periodickú alebo kontinuálnu kontrolu hermetickosti pripájacieho spoja (2).

8. Hermetická potrubná priechodka podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 7, vyznačujúca sa tým, že medzi prietokovou časťou (5) a zabudovateľnou časťou (9) je aspoň sčasti vložená tepelná izolácia (7) na zníženie prenosu tepla do stavebnej časti.

9. Hermetická potrubná priechodka podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 8, vyznačujúca sa tým, že medzi prietokovou rúrkou (5) a zabudovateľnou časťou (9) je usporiadaná chladiaca vstavba (8) na zníženie prenosu tepla do stavebnej časti.

10. Hermetická potrubná priechodka podľa nároku 9, v yznačujúca sa tým, že chladiaca vstavba (8) na zníženie prenosu tepla do zabudovateľnej časti (9) má pasívny prívod chladiaceho vzduchu (14) alebo má pasívny prívod chladiaceho vzduchu (14) vybavený zvyšovačom (10) ťahu.

11. Hermetická potrubná priechodka podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 10, vyznačujúca sa tým, že tvarový golier (1) má hrúbku všetkých svojich častí v rozmedzí od 0,5 do 1,5 násobku hrúbky potrubia prietokovej časti (5).