ČESKOSLOVENSKA S O C I A L I S T I C KÁ R E P U B L I K A W
V
MPT
F 04 á 23/42
PT
5s b 2
MDT
621.67
P ř i h l á š e n o 14. XI. 1970 (PV 7Gd3-70)
V y l o ž e n o 20. XI. 1972 Ú Š A D PRO VYNÁLEZY A OBJEVY
Autor vynálezu
V y d á n o 15. IX. 1973
Ing. ZDENĚK ZAPLETAL, OLOMOUC, ing. ANTONÍN CHAMRÄD, FRANTIŠEK ŠÍCHA, ing. KAROL PAWERA, OSTRAVA, ing. JAN HRUBEC a ing. ARTUR KOVAL, OLOiMOUC
Těleso o d s t ř e d i v é h o č e r p a d l a
1 V y n á l e z se t ý k á t ě l e s a o d s t ř e d i v é h o čerp a d l a , z e j m é n a p r o p r i m á r n í o k r u h y jad e r n ý c h e l e k t r á r e n a z p ů s o b u j e h o výroby. Dosud z n á m á k o n s t r u k č n í p r o v e d e n í t ě l e s čerpadel pro primární okruhy jaderných e l e k t r á r e n jsou v š e o b e c n ě ř e š e n a t a k , aby je b y l o m o ž n o o d l é v a t . V z h l e d e m k v y s o k ý m tlak ů m a teplotám, jakož i druhu čerpacího m é d i a v p r i m á r n í c h s y s t é m e c h , jsou kvalitativní p o ž a d a v k y n a p r o v e d e n í t ě c h t o těles velmi vysoké a m u s í s p l ň o v a t n á r o č n é podmínky především z pevnostního, dále m a t e r i á l o v é h o a k o n e č n ě i v ý r o b n í h o hled i s k a . Z n á m é k o n s t r u k c e řeší tyto n á r o č n é p o d m í n k y p ř e v á ž n ě t a k . že p o u ž í v a j í odlév a n é h o t ě l e s a z n e r e z a v ě j í c í c h ocelí a u s t e n i t i c k é h o typu. Tyto d r u h y ocelí v š a k m a j í p o m ě r n ě nízké p ř í p u s t n é n a m á h á n í , t a k ž e p r o d a n é p r o v o z n í p o d m í n k y v y c h á z í pot ř e b n á tloušťka s t ě n y t ě l e s a a tím i j e h o v á h a p ř i l i š vysoká. Dále jsou t a k é z n á m a k o n s t r u k č n í ř e š e n í , u n i c h ž je lité t ě l e s o z nízkolegovaných materiálů opatřeno na funkčním povrchu návaru z koamivzdcrnéh o a u s t e n i t i c k é h o m a t e r i á l u . Tato ř e š e n í m a j í však o b d o b n é n e v ý h o d y j a k o ř e š e n í p ř e d c h á z e j í c í , neboť i v t ě c h t o p ř í p a d e c h v y c h á z í velká t l o u š ť k a s t ě n y a tím i v e l k á v á h a t ě l e s a . P o u ž í v a n é t v a r y t ě l e s jsou různ é a jsou z n á m a t ě l e s a s p i r á l o v á , h r u š k o 1 504 62
vitá, válcová a p o d o b n ě , p ř i č e m ž t v a r k u lový, z h l e d i s k a p e v n o s t n í h o o p t i m á l n í , je při odlévaném i kovaném konstrukčním-prov e d e n í v ý r o b n ě n e j o b t í ž n ě j š í a tedy velmi n e v ý h o d n ý . P o k u d jde o z p ů s o b výroby tě5 les, p r o v á d í se, jak již byk> u v e d e n o , zejmén a o d l é v á n í m , což je v z h l e d e m k jejich použ í v a n ý m t v a r ů m i r o z m ě r ů m v ý r o b n ě velmi n á r o č n é a v e d e k e z n a č n é m u m n o ž s t v í vý10 r o b n í c h z m e t k ů , neboť vždy n e z a r u č u j e p o ž a d o v a n o u r o v n o m ě r n o s t kvality jak v jednotlivých funkčních místech každého t ě l e s a v ý r o b n í série. P o n ě v a d ž k v a l i t a t i v n í vady jsou z j i s t i t e l n é d e f e k t o s k o p i í až po od15 lití těles, p ř i c h á z í n a z m a r , p o v y ř a z e n í vadn ý c h t ě l e s z d a l š í h o výrobního, p r o c e s u , velké množství vynaložené práce. Vynález o d s t r a ň u j e v p ř e v á ž n é m í r e uvád ě n é n e v ý h o d y a n e d o s t a t k y a řeší p ř e d n ě 50 p r o b l é m t a k o v é k o n s t r u k c e tělesa, k d e by s e využilo p e v n o s t n ě n e j v ý h o d n ě j š í h o jeho t v a r u , to je k u l o v é h o , a d á l e p r o b l é m vytvořeni tohoto tělesa efektivnějším způsobem výroby n e ž d ř í v e a t a k , aby byly v p l n é m 25 rozsahu splněny kvalitativní požadavky na výrobek. T e n t o úkol ř e š í v y n á l e z , k t e r ý m j e těleso o d s t ř e d i v é h o č e r p a d l a , z e j m é n a pro p r i m á r ní o k r u h y j a d e r n ý c h e l e k t r á r e n , v š e o b e c n ě 30 r o t a č n í h o g e o m e t r i c k é h o t v a r u , o p a t ř e n é
15 0 4 8 2
3
h r d l y a dalšími p ř i p o j o v a c í m i kusy, a u něhož jsou í u n k č n í plachy z k o r o z i v z d o r n é h o austeniticlcého m a t e r i á l u , a jeho p o d s t a t a lišky tvaru kulových úsečí, v z á j e m n ě neroz e b í r a t e l n ě s p o j e n ý c h na větším p r ů m ě r u úsečí, přičemž p ř í r u b a , sací h r d l o a výtlačné h r d l o jsou s díly s p o j e n y n e r o z e b í r a t e l n ě nebo jsou jejicli s o u č á s t m i . Podstatou vynálezu je, že díly jsou vytvořeny z plechu z n í z k o l e g o v a n é u h l í k a t é oceli a o p a t ř e n y v n i t ř n í vrstvou z austenitického materiálu. Podstatou vynálezu je, že díly jsou vytvořeny z p l e c h u z a u s t e n i t i o k é h o m a t e r i á l u . Konečne je p o d s t a t o u vynálezu, že alespoň výtlačné h r d l o je v y t v o ř e n o jako výkovek. P ř í k l a d n é p r o v e d e n í vynálezu je s c h e m a ticky z n á z o r n ě n o na p ř i p o j e n ý c h v ý k r e s e c h , kde o b r . 1 — je osový řez tělesem č e r p a d l a v jednom a l t e r n a t i v n í m p r o v e d e n í ; 0'br. 2 — je osový řez t ě l e s e m č e r p a d l a jiného a l t e r n a t i v n í h o provedení. Podle obr. 1 s e s t á v á těleso, o d s t ř e d i v é h o č e r p a d l a podle vynálezu v p o d s t a t ě ze dvou dílů, a to h o r n í h o dílu 11 a s p o d n í h o dílu 12. Tyto díly 11, 12 jsou vytvořeny j a k o výlisky tvaru k u l o v ý c h úsečí a jsou v z á j e m n ě n e r o z e b í r a t e l n ě s p o j e n y n a větším p r ů m ě r u úsečí, a t o s t ř e d o v ý m s v a r e m 18. Na m e n š í m p r ů m ě r u h o r n í h o dílu 11 je vytvořen p r ů chozí h o r n í o t v o r 14 a je k t o m u t o h o r n í mu dílu 11 n e r o z e b í r a t e l n ě p ř i p o j e n a horním p ř í r u b o v ý m s v a r e m 19 p ř í r u b a 13. Přír u b a 13 slouží pro r o z e b í r a t e l n é spojení s dalšími č á s t m i č e r p a d l a , k t e r é p r o jednoduchost nejsou znázorněny, nebof n e j s o u vzhledem k p o d s t a t ě vynálezu důležité. Na s p o d n í m dílu 12 je r o v n ě ž na jeho^ m e n š í m p r ů m ě r u vytvořen s p o d n í p r ů c h o z í otvor 2G, k e k t e r é m u je s p o d n í m p ř í r u b o vým svarem 19' n e r o z e b í r a t e l n ě p ř i p o j e n o sací h r d l o 15. V k u l o v é části t ě l e s a je u p r a ven další s t r a n o v ý p r ů c h o z í o t v o r 21, k e k t e r é m u je n e r o z e b í r a t e l n ě připojeno' příčným s v a r e m 10 v ý t l a č n é h r d l o 16 p r o výstup č e r p a n é h o m é d i a . Jak již bylo u v e d e n o jsou oba díly 11, 12 vytvořeny j a k o výlisky z plechu nebo z n a p l á t o v a n ý c h p l e c h ů ze s v a ř i t e l n é oceli, zatímco p ř í r u b a 13, sací h r d l o 15 a výtlačné h r d l o 18 jsou výkovky z m a t e r i á l u s t e j n é či obdobné kvality a vlastností. V š e c h n y f u n k č ní p l o c h y t ě l e s a jsou o p a t ř e n y v r s t v o u 17 z korozivzdorného austenitického materiálu, tvořenou k u p ř í k l a d u n á v a r e m či n á s t ř i k e m , p o k u d n e j s o u již f u n k č n í plochy n a p l á t o vány. Podle obr. 2 je těleso č e r p a d l a opět tvořeno dvěma díly t v a r u d u t ý c h č á s t e č n ý c h polokoulí, a to h o r n í m dílem 11' a s p o d n í m dílem 12', k t e r é jsou na svém v n ě j š í m p r ů měru nerozebíratelně spojeny středovým s v a r e m 18'. Jak je p a t r n o z O'BR. 2, p ř í m o u částí h o r n í h o dílu 11' je p ř i p o j o v a c í h r d l o 22, zatímco p ř í m o u částí s p o d n í h o dílu 12'
4
je sací h r d l o 15', p ř i č e m ž k p ř i p o j o v a c í m u h r d l u 22 je p ř i v a ř e n a p ř í r u b a 13' a k sacím u h r d l u 15' j e p ř i v a ř e n p ř i p o j o v a c í k u s 23. Pouze v ý t l a č n é h r d l o 16' je v t o m t o pří, p a d ě výkovek nebo výlisek a je k e s t r a n o vému otvoru 21' p ř i p o j e n o p ř í č n ý m s v a r e m 10'. I v tomto p ř í k l a d n é m p r o v e d e n í jsou v n i t ř n í f u n k č n í iplochy t ě l e s a č e r p a d l a o p a t ř e n y souvislou vrstvou 17' tak, jak je t o m u m u p ř í k l a d n é h o p r o v e d e n i podle obr. 1. Těleso, o d s t ř e d i v é h o č e r p a d l a p o d l e obr. 1 s e vyrábí tak, že z p l e c h u nebo n a p l á t o v a n é h o plechu, p o t ř e b n ý c h p e v n o s t n í c h vlastností a p o ž a d o v a n é k v a l i t y se vylisují v u p o d s t a t ě s t e j n é d u t é p o l o k o u l e . Ze s t e j n é h o n e b o o b d o b n é h o m a t e r i á l u ze zhotoví výkovky p ř í r u b y 13, s a c í h o h r d l a 15 a výt l a č n é h o h r d l a 16. Výlisky i výkovky se p a k k u p ř í k l a d u t e p e l n ě zušlechtí, aby se u n i c h 10 d o s á h l o ještě lepších p e v n o s t n í c h vlastností. Vylisované d u t é polokoule, tvořící h o r n í díl 11 a spodní díl 12, se o p a t ř í n a v n i t ř n í m p o v r c h u v r s t v o u 17 z n e r e z o v é h o austenit i c k é h o m a t e r i á l u . S t e j n o u vrstvou 17 se »» o p a t ř í i v n i t ř n í plochy p ř í r u b y 13, s a c í h o h r d l a 15 a v ý t l a č n é h o h r d l a 16. Díly 11, 12 se p r o z a t í m n ě spojí, k u p ř í k l a d u bodovým s v a r e m , a n a h o r n í m dílu 11 s e vytvoří h o r n í otvor 14, n a s p o d n í m dílu 10 12 se vytvoří s p o d n í p r ů c h o z í otvor 20, přič e m ž d á l e se vytvoří s t r a n o v ý p r ů c h o z í o t v o r 21. Potom s e h o r n í díl 11 spojí se s p o d n í m dílem 12 svými většími p r ů m ě r y s t ř e d o v ý m s v a r e m 18, k p r ů c h o z í m u h o r n í 15 m u otvoru 14 se p ř i v a ř í h o r n í m p ř í r u b o v ý m s v a r e m 19 p ř í r u b a 13, k e s p o d n í m u p r ů chozímu otvoru 20 se s p o d n í m p ř í r u b o v ý m s v a r e m 19' p ř i v a ř í sací h r d l o 15 a k e stran o v é h o p r ů c h o z í m u otvoru 21 se p ř í č n ý m s v a r e m 10 p ř i v a ř í v ý t l a č n é h r d l o 16. S výh o d o u se svary p r o v e d o u a u t o m a t i z o v a n ý m z p ů s o b e m , p ř i č e m ž svarový kov odpovídá m a t e r i á l u s v a ř o v a n ý c h s o u č á s t í . Poněvadž j d e o p o m ě r n ě v e l k é a tedy i t ě ž k é součásti, *s je v h o d n é p r o výrobu o p a t ř i t s t e j n é plochy dílů 11, 12 z á m k e m z n á m é h o p r o v e d e n í . Další v a r i a n t o u z p ů s o b u výroby je p ř í p a d , k d y se v y r á b í těleso podle obr. 2. V tomto p ř í p a d ě s e opět vylisují dvě d u t é č á s t e č n é " p o l o k o u l e z p l e c h u tak, že n a z m í n ě n ý c h č á s t e č n ý c h p o l o k o u l í c h jsou již v y t v a r o v á n y p ř i p o j o v a c í h r d l o 22 n a h o r n í m dílu 11' a s a c í h r d l o 15' n a s p o d n í m dílu 12' a pouze v ý t l a č n é h r d l o 16' je j a k o v ý k o v e k nebo vý" lišek zvláště p ř i p o j e n o p ř í č n ý m s v a r e m 10'. V tomto p ř í p a d ě se. k p ř i p o j o v a c í m u h r d l u 22 n e r o z e b í r a t e l n ě p ř i p o j í p ř í r u b a 13' a k s a c í m u h r d l u 15' p ř i p o j o v a c í k u s 23, k u p ř í k l a d u svary 19, 19'. Ostatní části v ý r o b n í h o M p o s t u p u z ů s t á v a j í o b d o b n é ja'ko v p ř í p a d ě z p ů s o b u výroby tělesa p o d l e obr. 1. P ř í k l a d n é p r o v e d e n í v y n á l e z u či způsobu v y r o b y tak, jak bylo u v e d e n o , není jediným m o ž n ý m ř e š e n í m . Tak je k u p ř í k l a d u možné, 65 aby v p o d s t a t ě k u l o v ý t v a r tělesa m ě l i jiný r o t a č n í tvar, n a p ř í k l a d elipsoidový a pod o b n ě . Dále je s a m o z ř e j m ě m o ž n á r ů z n á
1 5 0 4
B 2 B
k o m b i n a c e v p r o v á d ě n í výlisku jednotlivých dílů či částí, k'teré se n a v z á j e m s p o j u j í dále k o m b i n a c e jejich m a t e r i á l o v é h o provedeni podle podstaty vynálezu. Řešení p o d l e vynálezu je především upo- f t ř e b i t e l n é u o d s t r e d i v ý c h č e r p a d e l p r o prim á r n í o k r u h y j a d e r n ý c h e l e k t r á r e n , lze však je využít i všeobecně pri výrobe jiných tlakových n á d o b kulového. či jiného r o t a č n í h o tvaru s p ř í p o j k a m i na p o t r u b n í systémy i« r e l a t i v n ě v e l k é h o p r ů m ě r u . P ř e d n o s t í navrh o v a n é h o ' k o n s t r u k č n í h o ř e š e n í je, že se při n ě m využívá p e v n o s t n ě o p t i m á l n í h o kulového tvaru t ě l e s a s o u č a s n ě s tím, že těleso je z m a t e r i á l ů vyšší pevnosti. To je t a k é p ř e d - 16 p o k l a d pro snížení tloušťky stěn v ý r o b k ů oproti obvyklým a z n á m ý m ř e š e n í m a v důs l e d k u toho i snížení váhy v ý r o b k ů . Způsob výroby lisováním, p ř e d p o k l á d a n ý podle vyn á l e z u , je u v ý r o b k ů t o h o t o d r u h u s n a d n ě j i =° z v l á d n u t e l n ý a t e c h n i c k y i ekonomicky proP f t E D M É T
1. T ě l e s o o d s t ř e d i v é h o č e r p a d l a , z e j m é n a pro primární okruhy jaderných elektráren, r o t a č n í h o g e o m e t r i c k é h o tvaru, o p a t ř e n é hrdly a d a l š í m i p ř i p o j o v a c í m i kusy, u nichž jsou f u n k č n í p l o c h y z k o r o z i v z d o r n é h o aust e n i t i c k é h o m a t e r i á l u , v y z n a č e n é tím, že sestává alespoň z h o r n í h o dílu (11, 11'] a s p o d n í h o dílu (12, 12'), v y t v o ř e n ý c h jako. výlisky t v a r u k u l o v ý c h úsečí, v z á j e m n ě ner o z e b í r a t e l n ě s p o j e n ý c h n a větším p r ů m ě r u úsečí, p ř i č e m ž p ř í r u b a (13, 13'), sací h r d l o (15, 15'] a v ý t l a č n é h r d l o (16, 16] jsou s h o r n í m i a s p o d n í m i díly (11, 11'. 12, 12')
g r e s i v n ě j š í , než je tomu n a p ř í k l a d p ř i odlévání. Výchozí m a t e r i á l p r o výrobu t ě l e s a je m a t e r i á l p ř e d e m dobře p ř e t v á ř e n ý válc o v á n í m n e b o kováním, a tedy t a k é d a l e k o h o m o g e n n ě j š í než m a t e r i á l litý. Tím je t a k é d a l e k o m e n š í riziko z m e t k ů z d ů v o d ů vnitřn í c h i p o v r c h o v ý c h m a t e r i á l o v ý c h vad. Klad e m t a k é je, že t e n t o m a t e r i á l je navíc možno, již p ř e d vlastním lisováním d e f e k t o skopicky prověřit a při zjištění vnitřních vad lze jej p ř e d e m vyloučit z d a l š í h o zprac o v a t e l s k é h o cyklu těchto v ý r o b k ů a d á l e ho použít jiným v h o d n ý m z p ů s o b e m . Tak dochází k maximální možné úspoře práce, v k l á d a n é d o p ř e d m ě t n é h o výrobku, p ř i č e m ž v ý r o b e k má nižší váhu, než tomu bylo dříve, a je kvalitnější a, jak již bylo u v e d e n o , jeho výroba je t e c h n i c k y i e k o n o m i c k y p r o g r e sivnější i všeobecně h o s p o d á r n ě j š í při zachování požadovaných funkčních vlastností výrobku.
V Y N A L E Z U
JS
30
s p o j e n y n e r o z e b í r a t e l n ě n e b o jsou jejich součástmi. 2. Těleso podle bodu 1 v y z n a č e n é , tím že h o r n í a spodní díly [11, 11', 12, 12'] jsou vytvořeny z p l e c h u z n í z k o l e g o v a n é uhlík a t é oceli a o p a t ř e n y vnitřní v r s t v o u (17, 17') z austep.itického m a t e r i á l u . 3. Těleso podle b o d u 1 v y z n a č e n é tím. že h o r n í a dolní díly (11, 11', "12, 12'] jsou vytvořeny z plechu z austenitického materiálu. 4. Těleso podle bodu 1 v y z n a č e n é tím, že a l e s p o ň v ý t l a č n é h r d l o (16, 16') je vytvoř e n o jako. výkovek-
2 listy v ý k r e s ů
s o v e r o ^ m f i a , 11. p., provozi.vtfn 32. M-jst
1 5 O 4 B 2
1 5 O 4 B 2
