CZ285565B6 - Způsob a zařízení pro vytváření kruhové obruby okolo otvoru - Google Patents

Abstract

Způsob je určen pro vytváření kruhové obruby okolo otvoru ve stěně, zejména plášového prstence, mající velkou tloušťku, přičemž naopak tlouštka obruby je relativně malá vzhledem ke tlouštce stěny. Poté, co se obrobí v otvoru zahloubení (4), se přetlačuje dno tohoto zahloubení pomocí válečků (31) oběžně poháněných, přičemž se úhel, který svírá záběrová plocha válečků s osou (X-X) otvoru, postupně zmenšuje s postupem nosiče (28) válečků dopředu. Řešení se hodí zejména pro vytváření přípojných obrub okolo otvorů prstence pláště jaderného reaktoru.ŕ

Description

Zařízení pro vytváření kruhového lemu okolo otvoru ve stěně plášťového tělesa

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro vytváření kruhového lemu okolo otvoru ve stěně plášťového tělesa, například pláště reaktoru nebo kotle, obsahujícího jednak opěrnou matrici, uloženou na jedné straně otvoru a tvarově odpovídající vnějšímu tvaru vytvářeného lemu, a jednak tlačné prostředky, osazené na pevném rámu a uložené proti matrici na opačné straně otvoru a určené pro tlačení okrajů otvoru proti matrici.

Dosavadní stav techniky

V určitých technických aplikacích je požadováno opatřit stěnu velké tloušťky nejméně jedním otvorem opatřeným lemem, vybíhajícím z pláště axiálně ve směru osy otvoru. Je tomu tak zejména v plášťových tělesech jaderných reaktorů, na něž musí být napojen určitý počet potrubí. Tato potrubí mohou být totiž připojována svařováním na konci uvedených obrub, které s výhodou nahrazují přípravné nátrubky, rozmístěné na plášti, jak je popsáno například ve francouzském patentovém spisu č. 2 517 575.

Známé způsoby vytváření obrub výše uvedeného typu, založené na principu ražení (viz například francouzský patentový spis č. 1 198 440) však v praxi nepřinášejí zcela uspokojivé výsledky. Při použití těchto postupů je totiž vnitřní spojovací poloměr obruby tím větší, čím větší má být zajištěno vystupování obruby z pláště.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro vytváření kruhového lemu okolo otvoru ve stěně plášťového tělesa, například pláště reaktoru nebo kotle, podle vynálezu, obsahující jednak opěrnou matrici, uloženou na jedné straně otvoru a tvarově odpovídající vnějšímu tvaru vytvářeného lemu, a jednak tlačné prostředky, osazené na pevném rámu a uložené proti matrici na opačné straně otvoru a určené pro tlačení okrajů otvoru proti matrici, jehož podstatou je, že tlačné prostředky obsahují nejméně jeden váleček (válečkovací tlačný člen, valivý tvářecí člen), uložený na otáčivém nosiči, opatřeném posouvacími prostředky pro posun ve směru jeho podélné osy, odpovídající ose otvoru, přičemž uvedený nejméně jeden váleček je uložen otáčivě na ose, excentricky nesené otáčivým nosičem, opatřeným hnacími prostředky pro jeho otáčení okolo osy nosiče, odpovídající ose otvoru, a prostředky pro měnění úhlu naklonění osy válečku vzhledem k ose otvoru.

Pod pojmem „váleček“ se zde rozumí nikoli omezení na geometrický válec, ale valivý tvářecí člen v širším slova smyslu, určený pro valivé (válečkovací) tvářecí působení tlačením okrajů otvoru proti matrici, jehož povrchy mohou být vymezovány různými povrchovými přímkami nebo křivkami. Váleček může mít například soudkovitý nebo kuželovitý tvar.

Válečky jsou podle dalšího znaku vynálezu pravidelně rozmístěné po obvodě otáčivého nosiče, přičemž osy všech válečků svírají s osou otvoru stejný sklonový úhel.

Zařízení umožňuje účinným a úsporným způsobem vyrábět obruby relativně tenké vzhledem ke stěně plášťového prstence, přičemž tloušťka těchto obrub je typicky nižší nebo stejně velká, jako je polovina tloušťky stěny, a přičemž se udržuje geometrie vybrání blízká tvaru válce, což dovoluje zachovat co možná největší část profilu z kovu, který je k dispozici v plášťovém prstenci, pro vyztužení otvoru.

-1 CZ 285565 B6

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následující popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, na kterých znázorňuje obr. 1 axiální řez polovinou pláště, zpracovávaného zařízením podle vynálezu, obr. 2A až 2C řezové detaily, ukazující po sobě následující fáze tvarování lemu, vedoucí ke tvaru, znázorněnému na obr. 1, obr. 3 schematický svislý řez zařízením podle vynálezu pro tvarování lemu otvoru způsobem podle obr. 2A až 2C, obr. 4 půdorysný pohled na zařízení z obr. 3 a obr. 5 pohled na část zařízení z obr. 3 ve směru V.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje meridiální poloviční řez válcovým pláštěm ve tvaru plášťového prstence 1 se svislou osou X-X, obsahující nejméně jeden kruhový otvor 2 s osou Y-Y. kolmou na osu Χ-Χ. Tento otvor 2 je vymezován vnitřní plochou, mající tvar v podstatě komolého kužele, lehce sbíhavého směrem ven z pláště. Tento plášťový prstenec i značné tloušťky a může zejména tvořit část pláště jaderného reaktoru. Otvor 2 je obklopován kruhovým lemem 3, vybíhajícím směrem ven. Tento kruhový lem 3 je určen pro tupé navaření neznázoměného vnějšího potrubí, majícího stejný vnitřní průměr.

Opracování lemu 3 zahrnuje tři fáze, znázorněné po sobě na obr. 2A až 2C, a to odřezávání kruhové plochy o průměru b (obr. 2A), obrábění vnitřní strany na obvodě takto získaného otvoru, kterým se vytvoří zahloubení 4 o hloubce c v podstatě rovné a/2 (obr. 2B) a vytlačování lemu 3 (obr. 2C). Lem 3 vybíhá axiálně ve směru osy Y-Y na vzdálenost d vzhledem ke vnější válcové stěně plášťového prstence I. Na svém konci má radiální tloušťku e a vymezuje vstupní otvor o průměru f. V případě lemu 3, na nějž se má navařit potrubí primárního okruhu jaderného reaktoru s tlakovou vodou, lze jako typické uvést přibližné hodnoty a=300 mm, c=150mm, d=100 až 120 mm, e=100 mm a f=700 mm, přičemž vnitřní povrch otvoru 2 se sbíhá vzhledem k ose Y-Y pod úhlem 6°.

Nyní bude podrobněji popsán postup vytlačování lemu 3 s odvoláním na obr. 3 až 5. Zařízení používané pro tento postup obsahuje nosič 5 plášťového prstence J, opěrný blok 6, tlačné prostředky 7 ve formě válečkového ústrojí a ohřívací stroj 8. Nosič 5 je tvořen podstavcem 9, v němž jsou uloženy čtyři válečky 10 válcového tvaru, rovnoměrně rozmístěné na kruhu C, jehož průměr odpovídá průměru plášťového prstence 1, a které jsou orientovány radiálně. Homí povrchová přímka válečků 10 o něco přesahuje úroveň podstavce 9.

Blok 6 je upevněn na podstavci 9 vně kruhu C mezi dvěma válečky JO. Obsahuje kruhové vybrání 11, souosé s kruhem C (obr. 4), do něhož se zasune segment plášťového prstence 1 (tvořícího v daném příkladě plášťové těleso ve smyslu definice předmětu vynálezu), když je tento prstenec J uložen na válečcích JO. V tomto vybrání je vytvořena válcovitá dutina 12 (obr. 3), jejíž osa se shoduje s osou Y-Y během pochodu dále popisovaného přesouvání materiálu. Vstup do této dutiny 12 je vymezován kruhovou opěrnou matricí 13, jejíž profil odpovídá vnějšímu profilu lemu 3, který se má vytvořit.

Tlačné prostředky 7 jsou zcela uloženy uvnitř kruhu C. Obsahují rám 14, který sám obsahuje dva svislé sloupky 15, přičemž v kruhovém otvoru těchto sloupků 15 je posuvně a otáčivě uloženo válcovité těleso pracovního válce 16. jehož osa je shodná s osou dutiny 12. První elektromotor 17, nesený rámem 14, může otáčet přes ozubené soukolí 18 tlačným šroubem 19, rovnoběžným s osou Χ-Χ, vedeným rámem 14. Tento šroub 19 působí prostřednictvím koncové opěrky 20 na svislou desku 21, kolmou k ose Z-Z a vedenou v posunu rovnoběžném s touto osou, přičemž touto deskou 2J volně prochází válec J6. Alternativně může být soustava šroubu a matice nahrazena dvoučinným hydraulickým nebo pneumatickým válcem. Deska 21 tvoří nosič pro druhý elektromotor 22 a opírá se směrem ven, tj. k bloku 6, o obrubu 23 pevně spojenou

-2CZ 285565 B6 s válcem 16, a to prostřednictvím kuličkového ložiska 24. Druhý elektromotor 22 pohání přes pastorek 25 výstupní ozubené kolo 26, pevně spojené s válcem 16. Je samozřejmé, že je možné použít jiných soustav prvého elektromotoru 17, ozubeného soukolí .18 a šroubu 19, rovnoměrně rozmístěných okolo osy Z-Z.

Válec 16 tvoří těleso dvojčinného hydraulického nebo pneumatického pracovního válce, v němž se posouvá píst 27.

Těleso pístu 27 je prodlouženo směrem ven válcovitým otáčivým nosičem 28 válečků 31, tvořeným třemi rovnoběžnými podélníky 29, rovnoběžnými s osou Z-Z (obr. 5) a spojenými na jejich vnějším konci věncem 30 (obr. 3 a 4). Mezi podélníky 29 jsou vloženy tři válečky 31 soudkovitého profilu (obr. 5), přesahující radiálně kružnici, na nichž leží tyto podélníky 29. Osa 32 každého válečku 31 vybíhá směrem ven, je uložena v rovině procházející osou Z-Z a je kloubově připojena svým vnějším koncem k věnci 30 a svým vnitřním koncem k vnějšímu konci odpovídající ojniČky 33, která se sbíhá směrem ven. Každá ojnička 33 je kloubově připojena na jejím vnitřním konci k posuvné desce 34, upevněné na konci pístu 27.

Tlačné prostředky 7 ve formě válečkového ústrojí tak dovolují třem válečkům 31 vykonávat následující pohyby. Spuštěním prvního elektromotoru 17 dochází k posunu soustavy ve směru °sy Z-Z (směr F1 na obr. 3). Zatahovací pohyb válce 16 a nosiče 28 válečků 31 se děje působením opěrky 20 na druhou objímku 35, vytvořenou na tělese pracovního válce 16. Spuštěním druhého elektromotoru 22 se získává otáčení sestavy, tj. oběžný pohyb tří válečků 31 okolo osy Z-Z ve směru šipky F2 z obr. 5. Když se válečky 31 opřou o plášťový prstenec I, vyvolá tento pohyb otáčení každého válečku 31 okolo jeho vlastní osy 32 (směr F3 z obr. 5). Ovládáním pracovního válce 16 je pak možné provádět obměňování sklonového úhlu x (obr. 3) os 32 válečků 31 vzhledem k ose Z-Z nosiče 28 válečků 31.

Ohřívací stroj 8 (obr. 4) je mobilní a obsahuje vnitřní konvexní část 36 a vnější konkávní část 37. Může být elektrický nebo s plynovými hořáky.

Za provozu zařízení, kdy je válec 16 v zatažené poloze (doprava na obr. 3 a 4), píst 27 je ve vytažené poloze (tj. úhel x je maximální) a ohřívací stroj 8 je zatažený, se položí plášťový prstenec 1 na čtyři válečky W s osou X-X, orientovanou svisle. Vychází se z předpokladu, že plášťový prstenec I má dva otvory 2 (obr. 4), opatřené zahloubením 4, jak je ukázáno na obr. 2B.

Ohřívací stroj 8 se uvede do polohy proti jednomu z obou otvorů 2, tento otvor 2 se předehřeje na teplotu okolo 500 °C a potom se zahřívá na teplotu vytlačování lemu 3, ležící v rozmezí od 950 °C do 1200 °C. Ohřívací stroj 8 se nyní zatáhne a plášťový prstenec 1 se nechá otáčet okolo své osy na válečcích 10, až se osa Y-Y takto zahřátého otvoru 2 shoduje s osou Z-Z matrice 13, otáčivého nosiče 28 a válce 16.

Poté se provede první vytlačovací průchod pro tvarování lemu 3, při kterém se vyvíjí tlak v rozmezí 100 do 1000 tun ve směru osy Z-Z prostřednictvím prvního elektromotoru 17, přičemž se nechá současně otáčet válec 16 a nosič 28 válečků 31 okolo jejich osy prostřednictvím druhého elektromotoru 22.

Na začátku tohoto natlačování, jak je uvedeno výše, je píst 27 vytažen, aby poskytl úhlu x maximální hodnotu. S postupujícím vytlačováním lemu 3 se tento úhel x zmenšuje postupným zatahováním pístu 27, a to tak, že každý váleček 31 stále tlačí na tvořící se obrubu pod co nejmenším úhlem. Je třeba poznamenat, že tento záběrový úhel závisí současně na úhlu x naklonění a na úhlu, který svírá s osou 32 tečna k vnější rovině válečku 31 v záběrovém bodě, přičemž tento úhel sám se také obměňuje během posunu nosiče 28 válečků 31 dopředu s ohledem na soudkovitý tvar těchto válečků 31.

-3 CZ 285565 B6

Pracovní pochod se provádí s několika po sobě následujícími záběry. Když teplota otvoru 2 během opracovávání klesne až na nízkou předem určenou hodnotu, otočí se plášťový prstenec I, znovu se otočí ohřívací stroj 8 a provede se nový ohřev.

Tento postup dovoluje získat lem 3 při zajišťování kontinuity kovových vláken plášťového prstence i. Zejména neústí různorodé střední oblasti tloušťky plášťového prstence do vybrání, což je příznivé z hlediska mechanického chování soustavy. Navíc dochází ke svarovému připojení potrubí k plášťovému prstenci I na lemech 3, což je výhodné z hlediska napětí, kterým je plášťový prstenec 1 vystaven.

Je třeba poznamenat, že při posledním tvarovacím záběru může být ohřívací stroj 8 uložen proti jinému otvoru 2, který se má opracovávat, jak je znázorněno na obr. 4, což zmenšuje celkovou dobu trvání výroby plášťového prstence I.

Alternativně je možné nahradit válečky 31 válečky majícími jiný tvar, zejména tvar komolého kužele, sbíhajícího se směrem ven. V tomto případě závisí úhel záběru válečků 31 do tvořícího se lemu 3 pouze na úhlu x naklonění os 32 válečků 31.

Claims (4)

1. Zařízení pro vytváření kruhového lemu (3) okolo otvoru (2) ve stěně plášťového tělesa, například pláště reaktoru nebo kotle, obsahující jednak opěrnou matrici (13), uloženou na jedné straně otvoru (2) a tvarově odpovídající vnějšímu tvaru vytvářeného lemu (3), a jednak tlačné prostředky (7), osazené na pevném rámu (14) a uložené proti matrici (13) na opačné straně otvoru (2) a určené pro tlačení okrajů otvoru (2) proti matrici (13), vyznačené tím, že tlačné prostředky (7) obsahují nejméně jeden váleček (31), uložený na otáčivém nosiči (28), opatřeném posouvacími prostředky pro posun ve směru jeho podélné osy (Z-Z), odpovídající ose (Y-Y) otvoru (2), přičemž nejméně jeden váleček (31) je uložen otáčivě na ose (32), excentricky nesené otáčivým nosičem (28), opatřeným hnacími prostředky pro jeho otáčení okolo osy (Z-Z), odpovídající ose (Y-Y) otvoru (2), a prostředky pro měnění úhlu (x) naklonění osy (32) válečku (31) vzhledem k ose (Y-Y) otvoru (2).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že váleček (31) má soudkovitý tvar.

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že váleček (31) má kuželovitý tvar.

4. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 1 až 3, vyznačené tím, že válečky (31) jsou pravidelně rozmístěné po obvodě otáčivého nosiče (28), přičemž osy (32) všech válečků (31) svírají s osou (Y-Y) otvoru (2) stejný sklonový úhel (x).