KR0145182B1 - 플러그 리테이너 - Google Patents

플러그 리테이너

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KR0145182B1
KR0145182B1 KR1019900001688A KR900001688A KR0145182B1 KR 0145182 B1 KR0145182 B1 KR 0145182B1 KR 1019900001688 A KR1019900001688 A KR 1019900001688A KR 900001688 A KR900001688 A KR 900001688A KR 0145182 B1 KR0145182 B1 KR 0145182B1
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씨. 클라얀 프란시스
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로버트 제이. 에드워즈
더 뱁콕 앤드 월콕스 컴퍼니
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Abstract

내용 없음.

Description

플러그리테이너
본 발명은 튜브플러그에 관한 것으로, 특히 열교환기의 튜브플러그용 플러그리테이너에 관한 것이다.
튜브형태로 된 열교환기의 튜브내부를 1차냉각수가 통과하고 이 튜브의 바깥주위를 2차냉각수가 통과하면서 열교환이 이루어지도록 되어 있기 때문에, 열교환튜브에 결함이 있다거나 튜브가 부식되는 경우에는 고압의 1차 냉각수가 누출되어 2차냉각수와 혼합됨으로써 열교환기의 효율이 떨어지게 될 뿐만 아니라 특히 핵증기발생기에 있어서는 2차가열수를 복사오염시키게 된다고 하는 문제가 발생하게 되어, 이러한 문제를 해결하기 위한 가장 효과적인 해결책으로 열교환기의 튜브에 플러그를 설치해 놓게 된다.
한편 산업현장에서 흔히 사용되고 있는 플러그로서는 폭발식 또는 기계식과 같은 여러 가지 형식이 채택되고 있으마, 본 발명에서는 예컨대 미국특허 제 4,390,042에 게재된 기계식 플러그에 관한 것으로, 이러한 플러그는 1차냉각수에 의한 응력부식크랙(이하 1차냉각수응력부식크랙이라함)이 발생하기 쉽다고 알려져 있는 바, 이러한 1차냉각수응력부식크랙은 플러그를 제조하는 과정에서의 최종과정인 소둔처리과정에서 충분히 높은 온도로 가열시키지 못함으로서 부합되도록 열처리되지 못하게 되는 인코우넬(Inconel) 600재질이라던가 기타 적절히 열처리 되지 않은 재질을 사용함으로써 발생하게 되고, 이 결과 맨드럴(mandrel)이 플러그리테이퍼부쪽으로 뻗어나와 리브를 높은 인장응력을 받는 영역인 튜브벽쪽으로 연장시켜 주는 연장부의 양쪽선단에서 상기 1차냉각수응력부식크랙이 발생하기 때문인 것이다.
이와 같이 1차냉각수응력부식크랙이 발생하게 되면 크랙이 점점 전파되어 플러그노우즈부에서 1,2차냉각수의 누출이 일어나게 되고, 또 상기 크랙이 파이프의 벽을 완전히 관통할 경우에는 원자로냉각장치에서의 취약부분인 플러그헤드부에서 누출이 일어나게 될 뿐만 아니라 증기발생기튜브에서 U-벤드속으로 돌출시켜진 플러그부품에서도 누출현상이 일어나게 된다.
따라서 이렇게 원자로 냉각장치에 설치된 플러그가 좋지 못한 영향을 끼치게 되는 문제를 해결하기 위한 한가지 방책으로 플러그를 제거하여 교환해주는 경우가 있게 되는데, 플러그를 제거하는 데에는 시간이 많이 걸리게 됨은 물론 별도의 부대장비가 필요하게 되고, 어떤 경우에는 플러그를 제거하려다 플러그몸체로부터 플러그의 나사가 형성된 개방단을 분리시켜버리게 되는 경우가 있게 되어 문제로 되고 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반사정을 감안하여 발명된 것으로, 크랙이 발생한 플러그를 본래의 위치에 붙잡아두면서, 1차가열수가 결함있는 플러그를 통해 열교환튜브로 누출되지 못하도록 하는 플러그리테이너를 제공함에 그 목적이 있다.
제 1도는 본 발명 플러그리테이너가 장착된 튜브플러그 단면도.
제 2도는 캠스크류의 부분절개정면도.
제 3도는 록킹컵의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 플러그리테이너 12 : 록킹컵
14 : 캡스크류 16 : 튜브플러그
18 : 쉘 20 : 맨드렐
22 : 내면 24 : 폐쇠단
26 : 개방단 28 : 나사부
30 : 숫나사 32 : 리브
34 : 열교환튜브 36 : 수직구멍
38 : 하부 40 : 상부
42 : 나사부 44 : 슬로트
46,48 : 압축링 50 : 헤드부
52 : 생크부 54 : 나사부
56 : 구동소켓 58 : 경사홈
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 플러그의 헤드에 뒤집어씌워져 플러그의 안쪽선단부가 1차가열수응력과 부식에 의해 크랙이 발생하게 되더라도 냉각수의 누출이 일어나지 않도록 하는 별도 보조플러그로서의 기능을 가지면서 플러그헤드부에서 나사체결되는 록킹컵과 이 플러그의 맨드렐속에 나사체결되는 캡스크류로 구성되어, 상기 록킹컵이 캡스크류주위를 물어잡게 됨으로써, 플러그에 크랙이 발생하게 되더라도 상호 분리시켜지지 않도록 되어 있다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
제 1도는 본 발명 플러그리테이너가 장착된 상태의 튜브플러그를 단면도로 도시한 것으로, 본 발명 플러그리테이너(10)는 록킹컵(12)과 캡스크류(14)로 구성되어 있는 바, 이 플러그리테이너(10)는 쉘(18)과 중앙에 구멍이 형성된 맨드렐(20)로 이루어지는 튜브플러그(16)에 설치되는 것으로, 이 튜브플러그(16)의 쉘(18)은 폐쇠단(24)에서는 직경이 크고 개방단(26) 근처에서는 직경이 작은 원뿔형 내면(22)을 갖추면서, 이 원뿔형 내면(22)은 상기 맨드렐(20)이 쉘(18)속에 끼워져 맨드렐(20)을 개방단(26)쪽으로 억지이동시켜주게 됨으로써, 맨드렐(20)이 쉘(18)에서 빠져나가지 않게 하는 대신 쉘(18)이 팽창시켜지도록 배열되어져 있다. 그리고 상기 맨드렐(20)의 내면과 개방단(26)가까이에는 나사가 형성되어 있어서 간단히 장착시키거나 분리시킬 수 있도록 되어 있고, 또 상기 쉘(18)이 바깥으로 팽창할 때 쉘(18) 바깥가장자리에 있는 리브(32)가 열교환튜브(34)의 내면에 압착되면서 끼이도록 되어 있다.
한편 록킹컵(12)에는 제 3도에 도시된 바와 같이 캡스크류(14)가 삽입되는 수직구멍(36)이 뚫려져 있고, 이 록킹컵(12)의 하부(38)는 상부(40)보다 내경과 외경이 모두 작게 되어 있는바, 상기 하부(38)의 내경이 작게 형성된 구멍(36)에 대해서는 다음에 상세히 설명하기로 한다.
또한 상기 하부(38)의 바깥면에는 이 록킹컵(12)을 튜브플러그(16)에 나사식으로 체결시킬 수 있을 정도의 크기로 된 숫나사(42)가 형성되고, 이 숫나사(42)의 상단에는 상기 튜브플러그(16)의 나사부(30)에 낀 먼지 등을 제거시키기 위한 나사홈이 일체로 형성되어 있다. 그리고 상기 상부(40)의 바닥에는 장착을 쉽게 하기 위한 슬로트(44)가 형성되어 있어서, 스크류드라이버 같은 공구를 가지고 록킹컵(12)을 상기 튜브플러그(16)의 바깥쪽면에다 밀봉결합시키도록 되어 있다.
여기서 이와 같이 상기 록킹컵(12)이 튜브플러그(16)의 바깥쪽면에 대해 적절히 결합밀봉되도록 하기 위한 수단으로서는, 상기 록킹컵(12)의 하부(38)와 상부(40)의 이음부위에 일체로 된 제1압착링(46)이 구비되고, 상기 캡스크류(14)의 록킹컵(12)에 캡스크류(14)를 밀봉결합시키기 위한 수단으로서 캡스크류(14)의 헤드부(50)의 생크부(52)의 연결부에 제2압착링(48)이 구비되어 있다.
제 2도는 캡스크류(14)의 부분절개사시도인바, 이는 도시된 바와 같이 록킹컵(12)의 하부(38)를 관통해서 끼워질 수 있는 칫수로 된 생크부(52)와 이 생크부(52)보다 직경이 커서 록킹컵(12)의 하부(38)에는 끼워지지 않고 상부(40)에만 끼워지도록 된 헤드부(50)로 이루어지면서, 이 캡스크류(14)가 상기 맨드렐(20)을 관통하여 나사체결되도록 하는 나사부(54)가 구비되어 있다.
그리고 이 나사부(54)에도 상기 록킹컵(12)과 마찬가지로 상기 맨드렐의 나사부(28)에 낀 먼지 등을 제거해주기 위한 나사홈을 일체로 형성시켜도 좋다.
또 상기 헤드부(50)에는 예컨데 1/4인치 구동공구 등을 가지고 캡스크류(14)를 플러그에 장착시킬 수 있도록 구동소켓(56)과 같은 구동수단과, 상기 록킹컵(12)과 캡스크류(14)가 예기치 않게 풀어지는 현상을 방지하기 위한 분리방지수단으로서의 경사홈(58)이 형성되어 있는바, 이 분리방지수단은 록킹컵(12)의 상부(40)가 캡스크류(14)의 헤드부(50)에 끼워져 서로 분리되는 것을 방지하도록 되어 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명은, 먼저 상기 록킹컵(12)을 튜브플러그(16)에 소정의 힘으로 나사결합시켜 주게되면 누출이 일어나지 않게 되는 한편, 규격코오드(Cord)허용한계치 내에서 체결상태가 유지시켜지도록 한다. 다음 이 록킹컵(12)에다 상기 캡스크류(14)를 관통삽입시켜 상기 맨드렐(20)에 나사결함시켜준 다음 소정의 힘으로 조여주게 되면 제1 및 제2압축링(46,48)에 의해 밀봉이 이루어지면서 장착시켜지게 되는 바, 이와 같은 장착수업을 수동 또는 로보트작업으로 작업할 수도 있다. 한편, 상기 록킹컵(12)과 캡스크류(14)는 규격 SB-166의 고온소둔처리된 합금600으로 제조하게 되는바, 이들을 약 718°에서 10시간 동안 열처리해주게 되면 제조잔류응력이 제거도어 1차냉각수응력부식크랙에 대한 내구성을 갖는 미세조직으로 만들어지게 된다.
이렇게 제조된 플러그리테이너(10)는 약 309㎏/㎠의 압력차와 340℃의 상태하에서 0.0001gpm보다 적은 누출이 일어나는 정도의 밀봉상태를 갖는데, 이는 상기 플러그리테이너(10)의 작동설계하중과 파손설계하중이 일치함을 나타내게 된다.
그리고 상기 플러그리테이너(10)는 기존의 열교환튜브(34)속에 꼭 끼이게 되어, 오목플러그라던가 상기 튜브시이트 아래로 돌출되는 돌출플러그 등과 같은 어느 것에도 사용할 수 있게 되고, 그에 따라 튜브플러그(16)내부에 있는 어떤 냉각수도 열교환튜브(34)벽을 관통할 수 있는 정도의 속도로 플러그의 폐쇠단(24)을 밀어줄 수 있는 충분한 에너지를 가질 수가 없기 때문에, 증기발생기의 예상설계수명시까지 그 기능이 지속될 수 있게 되는 한편, 차후 상기 튜브플러그(16)를 분리해 내어야 할 필요가 있을 경우 상기 록킹컵(12)을 풀어내게 되면 튜브플러그(10)나 열교환튜브(34)에 하등의 손상을 주지 않고 플러그(16)를 제거할 수가 있게 된다.
또한 상기 2개의 나사부(28,30)가 각각 다른 핏치를 갖도록 하게 되면 상기 플러그리테이너(10)가 한꺼번에 튜브플러그(16)로부터 빠져나오게 될 가능성이 거의 없게 된다.

Claims (14)

  1. 길이방향으로 관통형성된 수직구멍(36)과 바깥쪽면에 숫나사(42)가 형성된 하부(38), 이 하부(38)보다 내·외부직경이 크게 형성된 상부(40)를 갖춘 록킹컵(12)과, 이 록킹컵(12)의 하부(38)에 관통삽입되는 칫수로 되면서 나사부(54)가 형성된 생크부(52)가 구비됨과 더불어, 상기 록킹컵(12)의 상부(40)속에 기워져 수납될 수 있는 칫수로 된 헤드부(50)를 갖춘 캡스크류(14)로 이루어진 플러그리테이너.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 록킹컵(12)의 상부(40)와 하부(38)의 이음부위에 밀봉수단이 설치된 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  3. 제 1항 내지 제 2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡스크류(14)의 헤드부(50)와 생크부(52)의 이음부위에 밀봉수단이 설치된 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 캡스크류(14)의 헤드부(50)에 경사홈(58)이 형성된 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  5. 제 1항에 있어서 상기 캡스크류(14)에 구동소켓(56)이 갖춰진 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  6. 나사부(30)가 형성된 개방단(26)과 내부에 나사부(28)가 형성된 맨드렐(20)을 갖춘 튜브플러그(16)용 플러그리테이너에 있어서, 길이방향으로 관통형성된 수직구멍(36)과 상기 튜브플러그(16)에 나사체결되는 칫수의 나사부(42)를 갖는 하부(38)가 갖춰진 록킹컵(12)과, 이 록킹컵(12)의 하부(38)를 관통하면서 끼워질 수 있는 칫수로 되면서 상기 튜브플러그(16)내에 끼워진 맨드렐(20)과 나사체결되는 생크부(52)를 갖춘 캡스크류(14)로 구성된 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 록킹컵(12)에 이 록킹컵(12)과 튜브플러그(16)사이에서 압착되는 밀봉수단이 설치된 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 캡스크류(14)에 이 캡스크류(14)와 상기 록킹컵(12) 사이에서 압착되는 밀봉수단이 구비된 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 캡스크류(14)에 상기 록킹컵(12)쪽으로 밀착시켜주기 위한 경사홈(58)이 형성된 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 캡스크류(14)에 구동소켓(56)이 구비된 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 록킹컵(12)과 캡스크류(14)가, 나사부(30)가 형성된 개방단(26)과 튜브플러그(16)의 맨드렐(20)에 형성된 각각 핏치가 다른 나사부(30,28)에 의해 체결시켜지도록 된 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  12. 제 3항에 있어서, 상기 록킹컵(12)의 상부(40)와 하부(38)의 이음부위에 설치되는 밀봉수단으로는 제1압착링(46)이 이용되고, 상기 캡스크류(14)의 헤드부(50)와 생크부(52)의 이음부위에 설치되는 밀봉수단으로는 제2압착링(48)이 이용되는 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 캡스크류(14)의 헤드부(50)에 경사홈(58)이 형성된 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 캡스크류(14)에 구동소켓(56)이 갖춰진 것을 특징으로 하는 플러그리테이너.
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