KR100694926B1 - 플랜지 덮개용 스터드 인장장치 - Google Patents

플랜지 덮개용 스터드 인장장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압력 용기의 플랜지(12)에서 덮개(14)를 선택적으로 고정시키기 위한 장치(1)에 관한 것이다. 이러한 복수의 장치는 플랜지(12)와 덮개(14)의 정합 개구부를 통해 확장하는 복수의 스터드(10)를 이용하여 사용된다. 각 스터드(10)가 연장하는 개구부(20)를 가지는 이동가능한 정착판(18)은 플랜지(12) 또는 덮개(14)에 인접하여 배치된다. 각 스터드(10)의 헤드는 만일 정착판(18)이 정확하게 향하면 정착판(18)의 (플랜지(12)와 덮개(14)중 하나와 밀접한 개구부)개구부(20)를 통해 결합된다. 정착판(18)이 이렇게 향하면, 스터드(10)의 대향 단부에서 피스톤 헤드(10a)는 플랜지(12) 또는 덮개(14)의 개구부(20)안으로 스터드 헤드(42)를 집어 넣기 위해 플랜지(12)와 덮개(14)에 떨어져 작동된다. 이것은 덮개가 플랜지(12)와 분리될때 스터드(10)를 보호한다. 스터드 헤드(42)가 정착판(18)을 통과할 수 없는 위치로 정착판(18)을 위치시키기 위해 스터드(10)는 대향된 방향으로 경사질 수 있고, 스터드(10)는 플랜지(12)와 덮개(14) 모두를 클램프할 수 있다.

Description

플랜지 덮개용 스터드 인장장치{STUD TENSIONING DEVICE FOR FLANGE COVER}
본 발명은 압력 용기, 특히 용기의 플랜지에서 덮개를 고정하기 위한 스터드 인장장치에 관한 것이다.
코킹(coking) 또는 화학처리공정과 같은 많은 산업적 공정에 있어서, 상부 및 하부 밀폐 장치로 수직으로 배치된 대형 압력 용기가 채용되고 있다. 하부 밀폐 장치는 상당히 무겁고 수십 개의 볼트로 용기에 고정되는 덮개를 포함한다. 용기로부터 하부 덮개를 제거하기 위해서는(용기를 "언헤딩(unheading)"하는 것으로 종종 언급되는 공정), 하부 덮개는 처음에 유압 승강 장치로 지지하여 유압장치로 낮출 수 있는 지점에서 용기로부터 분리된다. 이 조작은 덮개를 안전하게 재위치시키도록 반전된다. 하부 밀폐 장치의 분리 및 재결합은 하부 덮개의 중량과 많은 수의 볼트로 상당한 노동집중을 요구한다.
페차첵(Pechaacek)의 미국특허 제4,820,384호, 제5,290,072호 및 제5,221,019호에는 제거가능한 밀폐 장치의 예가 개시되어 있다. 예를 들면, 미국특허 제4,820,384호에는 용기내의 개구부를 둘러싸는 플랜지(5)에 부착될 수 있는 덮개(10)를 포함하는 원격조작가능한 용기덮개 조립체가 개시되어 있다. 덮개(10)가 위치내로 상승되면, 일련의 연결 핀(60)이 압입 링(20)내의 대응 구멍(20f)과 록킹 링(30)내의 키홀형상 구멍(30a)을 통하여 끼워져 연결 핀(60)의 헤드(60e)가 록킹 링(30) 뒤에 록킹된다. 그 때, 유압이 핀(60)과 덮개(10)를 미리 압박하도록 팽창시키는 내외부 고리모양 링(40a, 40b)를 가압하는 압입 액추에이터(40)에 공급된다. 그 때, 일련의 램프(50a)가 덮개(10)상의 일련의 보조 램프(10b)에 확실하게 접촉할 때까지 램프 링(50)이 회전된다. 그 때, 압입 액추에이터(40)는 감압된다. 상기 미국특허 제4,820,384호에 따르면, 램프(50a)의 경사각도는 램프 링(50)과 덮개(10) 사이의 마찰이 미끄러짐을 방지하도록 상당히 낮다.
상기 미국특허 제4,820,384호는 덮개(10)의 결합 및 제거를 용이하게 하기 위한 장치를 도시한다. 많은 수의 볼트를 개별적으로 조이고 푸는 것 보다는 연결 핀(60)을 록킹 링(30) 뒤에서 선택적으로 고정하는 것이 낮다. 그러나, 상기 미국특허 제4,820,384호에 개시된 장치는 복잡하다. 예를 들면, 덮개(10)를 고정하기 위해, 압박되지 않은 핀(60) 뒤의 위치에 록킹 링(30)을 위치시키고, 그 때 복잡한 압력 링 조립체의 수단으로 핀을 압박하고, 핀이 압박된 후 핀(60)을 지지하기 위한 분리 램프 링(50)을 이용하는 것이 요구된다. 또한, 상기 특허의 도 1에 도시된 바와 같이, 덮개(10)를 용기와 결합 또는 분리시킬 때, 핀(60)은 덮개(10)와의 접촉으로 인한 손상을 방지할 수 있도록 노출되어 있다.
다른 예로서, 프루치트바움(Fruchtbaum) 등의 미국특허 제5,228,825호에는 용기(V)내의 개구부에 하부 플랜지(F)를 포함하는 헤드 조립체(A)가 채용된 압력 용기 밀페장치가 개시되어 있다. 일반적으로 원형 하부 헤드(H)(블라인드 플랜지)가 적절한 개스킷으로 용기(V)를 밀봉하기 위해 플랜지(F)에 대해 고정되어 있다. 정상적인 사용에 있어서, 용기(V)는 다수의 스프링(14)과 후크(12)에 의해 밀봉된다. 후크(12)는 하부 헤드(H)에 이동가능한 리테이닝 요소(10)를 고정한다. 스프링(14)은 후크(12)를 인장하도록 플랜지(F)로부터 리테이닝 요소(10)을 편향시켜 플랜지(F)에 대해 하부 헤드(H)를 밀봉시킨다.
상기 미국특허 제5,228,825호에 있어서, 플랜지(F)로 향하여 아래쪽으로 상기 이동가능한 리테이닝 요소(10)를 당기도록 다수의 실린더(30)가 배치되어 있다. 하부 헤드(H)가 부착되기 전에, 상기 특허의 도 7에 도시된 바와 같이 후크(12)가 펴진다. 실린더(30)는 스프링(14)을 압축하도록 가압되며, 하부 헤드(H)는 플랜지(F)와 결합하도록 상승되며, 후크(12)는 포크(36) 아래로 내측으로 피봇된다. 실린더(30)가 감압되면, 스프링(14)은 플랜지(F)로부터 위쪽으로 상기 리테이닝 요소(10)를 편향시키고, 후크(12)는 포크(36)와 결합하여 플랜지(F)에 대향하는 위치로 하부 헤드(H)를 확실하게 유지한다.
전통적인 볼트 또는 펌프를 사용하는 것보다 상기 미국특허 제5,228,825호의장치는 축방향으로 이동가능한 리테이닝 요소를 조합한 후크와 포크를 사용한다. 상기 장치는 또한 포크로부터 후크와 결합하거나 해제하기 위해 후크가 피봇되는 것을 요구한다.
유사하게, 델루카(DeLuca)의 미국특허 제2,734,824호는 하부 덮개를 갖는 수직으로 배치된 탱크(10)를 포함하는 압력솥 또는 압력 용기를 도시한다. 다수의 볼트(46)가 탱크(10)를 중심으로 일정간격 띄어져 있으며, 덮개(13)가 밀폐될 때 덮개(13)를 결합하도록 배열되어 있다. 각각의 볼트(46)는 분기된 부재(47)에 그의 상단부가 나사식으로 고정되어 있으며, 상기 부재(47)의 하부 표면에 단단하게 얹혀있는 쇼울더(48)를 가진다. 각각의 볼트에는 덮개의 가장자리에 있는 방사상 슬롯(61'), 탱크(10)의 플랜지(65)에 있는 슬롯(61)이 대응한다. 각 볼트(46)의 하단부에는 덮개(13)의 하측과 결합하기 위한 너트(59)와 와셔(60)가 제공되어 있다. 실린더(49)는 각각의 볼트를 아래쪽으로 이동시키는 기능을 하며, 일련의 캠(56)은 덮개로부터 볼트를 해제하여 플랜지가 덮개(13)의 개방을 허용하도록 아래쪽으로 볼트를 회전시키도록 작동한다.
상기 미국특허 제2,734,824호에 있어서의 볼트(46)는 덮개(13)를 소정 위치에 유지하기 위한 기본 수단을 제공하지만, 실린더(49)상의 유압 부족으로 인한 우발적인 덮개(13)의 개방을 방지하지는 못한다. 이러한 발생을 방지하기 위해. 록킹 링(64)이 플랜지(65)의 상부에 제공되어 있다. 각 볼트(46)의 상부 쇼울더(48)는 록킹 링(64)의 상부 표면 위에 일정간격으로 띄어져 있으며, 덮개(13)가 밀폐되어 고정된다. 링(64)은 다수의 직사각형 절개부(66)를 가지며, 이들 절개부(66)의 한쪽 가장자리에는 좁은 슬롯(67)이 제공되어 있다. 링(64)은 슬롯(67)이 볼트(46) 몸체와 결합하는 고정 위치로 회전될 수 있으며, 상기 특허의 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상부 칼라(48)와 정렬된다. 한편, 각 부재(47)는 덮개(13)가 개방될 때 상기 절개부(66)와 정렬되어 배치된다.
상기 제2,734,824호 특허에 개시된 장치는 안착 및 탈착을 위해서 볼트(46)가 선회되는 것을 필요로 하는 비교적 복잡한 장치를 이용하고 있다. 또한, 상기 선회를 작용시키는 유압 장치는 탱크가 밀봉되어 있을 때 볼트 상에 가해지는 하방의 힘을 견뎌내야 한다. 따라서, 유압 고장 시의 예기치 못한 개방으로부터 보호하기 위해서 별도로 잠금 링이 채택되어야 한다.
게다가, 독일 특허 출원 제 1 874 975 호에서는 통풍 터널용으로 사용되는 플랜지(12) 커넥션용 시일 수단이 기술되어진다. 이 출원서에서는 플랜지(12)(1)상에 제공된 복수의 이중-작동 유압 실린더(10b)(2)를 이용하는 시일 플랜지(12) 커넥션이 기술된다. 각 피스톤 로드(3)는 정합 플랜지(12)(6)의 개구부(5)를 통과한다. 정합 플랜지(12)(6)의 회전후에, 각 피스톤 로드 단부 부분(7)은 정합 플랜지(12)(6) 뒤에서 포착된다. 이것으로 모든 피스톤 로드가 당겨지면, 드 플랜지(12)(1 및 6)사이에 시일면이 시일된다.
따라서, 본 기술 분야에서는 압력 용기의 플랜지에 대해 덮개를 선택적이고 신뢰성 있게 고정하고, 간단하고 효율적으로 결합 및 해지될 수 있는 장치에 대한 필요성이 존재한다. 또한, 원격 가동에 도움이 되는 장치에 대한 필요성이 존재한다. 또한, 결합을 유지하는데 있어서 유압에 의존하지 않는 장치에 대한 필요성도 존재한다. 부가적으로, 본 기술 분야에서는 압력 용기의 플랜지에 대해 덮개를 선택적으로 고정하는 볼트 또는 스터드를 이용하고, 이 볼트 또는 스터드는 덮개가 플랜지로부터 해제될 때 수축될 수 있는 장치에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 압력 용기의 플랜지에 대해 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장 장치를 제공함으로써 본 기술 분야의 전술한 필요성을 해결하고 있다. 플랜지와 덮개 내의 정합 개구부를 통해 연장되는 복수의 스터드를 이용함으로써 복수의 장치가 채택될 수 있다. 역시 각각의 스터드가 연장되는 구멍을 갖는 이동가능 정착판(들)이 플랜지 또는 덮개에 인접해서 배치될 수 있다. 각 스터드의 헤드는 정착판이 적절하게 배향된 경우에만 정착판의 관련 구멍을 통해 (그리고 플랜지 또는 덮개중 보다 근접한 쪽의 개구부 내로) 끼워 맞추어진다. 정착판이 그와 같이 배향되면 스터드의 대향 단부에 있는 피스톤 헤드는 플랜지와 덮개로부터 멀어지는 쪽으로 가동되어 스터드 헤드를 플랜지 또는 덮개의 개구부 내로 들어가게 된다. 이것은 덮개가 플랜지로부터 해제될 때 스터드를 보호한다. 스터드는 스터드 헤드가 정착판을 통과할 수 없는 위치로 정착판이 재배향될 수 있도록 대향 방향으로 편향될 수 있으며, 이로써 스터드는 플랜지와 덮개를 함께 클램핑할 수 있다.
본 발명의 각각의 관점은 압력 용기의 플랜지에 대해 덮개를 선택적으로 고정하고, 상기 덮개와 플랜지의 각각은 적어도 하나의 관통 개구부를 구비하며, 각각의 개구부는 덮개가 플랜지에 대면해서 적절하게 위치될 때 정렬되는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 한 관점에서, 상기 장치는 플랜지와 덮개중 어느 하나의 개구부를 통해 연장되는 스터드를 포함한다. 이 스터드는 일단부에는 스터드 헤드를 타단부에서는 피스톤 헤드를 구비하며, 스터드 헤드는 플랜지와 덮개중 다른 하나의 개구부를 통해 종방향으로 설치하기에 적합한 크기로 되어 있다. 선택적으로 이동 가능 정착판은 상기 플랜지와 덮개중의 한쪽으로부터 상기 플랜지와 덮개중의 다른 하나에 대향되게 배치된다. 정착판은 덮개가 플랜지에 대면해서 위치될 때 스터드가 연장될 수 있는 구멍을 가지며, 이 구멍은 (i) 스터드 헤드가 종방향으로 통과할 수 있는 광폭 부분과 (ii) 스터드 헤드가 종방향으로 통과할 수 없는 협폭 부분을 갖는다. 정착판은 구멍의 협폭 부분이 덮개와 플랜지의 개구부들과 정렬되는 제 1 위치와, 구멍의 광폭 부분이 덮개와 플랜지의 개구부들과 정렬되는 제 2 위치 사이에서 이동 가능하다. 플랜지와 덮개중의 한쪽에 대해 사실상 수직인 방향으로 슬라이드 가능하도록 피스톤 헤드가 장착되는 실린더가 설치되며, 이 실린더는 정착판으로부터 덮개와 플랜지에 대향하여 장착되고, 피스톤 헤드가 정착판을 향한 방향으로 이동하는 것을 제한하는 기계적 멈춤 장치를 포함한다. 상기 실린더는 스터드 헤드를 끌어당겨서 정착판에 접촉시킴으로써 덮개와 플랜지를 함께 클램핑하도록, 정착판이 제 1 위치에 있고 피스톤 헤드가 기계적 멈춤 장치에 대해 접촉해 있을 때, 정착판에 대해 정착판으로부터 멀어지는 방향으로 선택적으로 이동 가능하다. 피스톤 헤드는 플랜지와 덮개중 다른 하나의 개구부 내로 스터드 헤드를 수축시키도록, 정착판이 제 2 위치에 있을 때, 기계적 멈춤 장치로부터 멀어지는 쪽으로 선택적으로 이동 가능하다.
다른 관점에서, 상기 장치는 덮개와 플랜지중 다른 하나와 대향하는 덮개와 플랜지중의 하나에 장착된 유압 실린더를 포함한다. 덮개와 플랜지중 한쪽과 사실상 수직인 방향으로 유압 실린더 내에서 슬라이드 운동하는 피스톤이 장착된다. 상기 피스톤은 덮개와 플랜지중 한쪽의 개구부와 정렬되는 축방향 보어를 가지며, 잠금 위치와 잠금 해제 위치 사이에서 이동 가능한데, 상기 잠금 위치는 잠금 해제 위치보다 덮개와 플랜지중 한쪽으로부터 더 멀리 떨어져 있다. 스터드는 덮개와 플랜지중 한쪽의 개구부를 통해 연장되고, 일단부에는 스터드 헤드를 타단부에는 피스톤 헤드를 갖는다. 이 피스톤 헤드는 피스톤에 대한 연장 위치와 수축 위치 사이에서 피스톤의 축방향 보어 내에서 슬라이드 운동 가능하도록 장착되며, 상기 연장 위치는 수축 위치보다 덮개와 플랜지중 한쪽에 더 가깝다. 정착판이 실린더로부터 덮개와 플랜지중의 다른 하나에 대향해서 배치된다. 정착판은 관통 구멍을 가지고, 이 구멍은 광폭 부분과 협폭 부분을 가지며, 광폭 부분은 스터드 헤드가 통과할 수 있도록 크기 설정되고, 협폭 부분은 스터드 헤드가 통과할 수 없도록 크기 설정된다. 정착판은 상기 구멍의 광폭 부분과 협폭 부분이 덮개와 플랜지중 다른 하나의 개구부와 교호로 정렬가능하도록 플랜지와 덮개중의 다른 하나에 대해 이동 가능하다. 피스톤 헤드가 연장 위치에 있을 때, (i) 스터드는 피스톤이 잠금 해제 위치에 있는 경우에 스터드 헤드가 정착판으로부터 이격된 채로 정착판의 구멍을 통해서 그리고 덮개와 플랜지의 개구부를 통해서 연장될 수 있으며, (ii) 스터드는 피스톤이 잠금 위치 쪽으로 편향되고 구멍의 협폭 부분이 플랜지의 개구부와 정렬된 경우에 스터드 헤드가 앵커 판에 대해 클램핑된 상태로 정착판의 구멍을 통해 그리고 덮개와 플랜지의 개구부를 통해서 연장될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 장치는 덮개와 플랜지중 하나에 인접하여 이동가능하게 배치된 정착판을 포함한다. 상기 정착판은 관통 구멍을 구비하며, 상기 구멍은 광폭 부분과 협폭 부분를 가진다. 상기 정착판은, 구멍의 협폭 부분이 덮개와 플랜지의 개구부와 정렬되어 있는 제 1 위치와, 구멍의 광폭 부분이 덮개와 플랜지의 개구부와 정렬되어 있는 제 2 위치사이에서 이동가능하다. 관통구멍과 정렬된 덮개와 플랜지중의 다른 하나에 실질적으로 수직인 방향으로 미끄러질 수 있도록 적어도 하나의 피스톤이 덮개와 플랜지중 다른 하나로 확보된다. 피스톤 헤드는 피스톤에 대해 슬라이드 가능하도록 장착된다. 스터드는 피스톤 헤드로부터 덮개와 플랜지중 다른 하나의 개구부를 통해 연장하며, 상기 스터드는 덮개가 플랜지와 대면하는 위치에 있을 경우 피스톤으로부터 덮개와 플랜지의 대향측에 스터드 헤드가 위치할 수 있도록 피스톤 헤드로부터 멀어져 있는 스터드 헤드를 구비한다. 상기 스터드 헤드는 덮개와 플랜지중 하나의 개구부를 통해, 그리고 정착판 구멍의 협폭 부분을 통해 종방향으로 설치하기에 적합한 크기로 되어 있지만, 스터드 헤드는 정착판 구멍의 협폭 부분을 통해 종방향으로 설치하기에 적합하지 않는 크기로 되어있다. 탄성부재는 덮개와 플랜지중 한쪽으로 스터드 헤드가 편향하도록 덮개와 플랜지중 다른 하나로부터 떨어져 있는 피스톤을 편향시킨다. 선택적으로 구동되는 제 1 액추에이터는 피스톤을 덮개와 플랜지중의 다른 하나로 향하게, 피스톤 헤드를 피스톤에 대해 상대적으로 덮개와 플랜지중의 다른 하나로 향하게 하는 탄성부재의 편향을 견딘다. 선택적으로 구동되는 제 2 액추에이터는 피스톤에 대해 상대적으로 덮개와 플랜지의 다른 하나로부터 피스톤 헤드를 멀어지게 편향시킨다. 피스톤으로부터 정착판과 대향하는 스터드 헤드 및 제 1 위치에 있는 정착판에 의해, 제1 액추에이터를 구동시키지 않고, 덮개와 플랜지를 함께 고정하도록 정착판에 대해 스터드 헤드를 편향시킨다. 덮개와 플랜지가 분리될 수 있도록 제 2 위치의 정착판에 의해, 제 1 액추에이터를 구동시키지 않고, 제 2 액추에이터를 구동시킴으로써 정착판 구멍의 광폭 부분을 통해 덮개와 플랜지중 하나의 개구부로 스터드 헤드속으로 밀어넣는다.
또 다른 측면에서, 상기 장치는 덮개와 플랜지중 하나의 개구부를 통해 연장하는 스터드를 포함한다. 상기 스터드는 한쪽 단부에 스터드 헤드를, 다른 하나의 단부에 피스톤 헤드를 구비하고 있으며, 상기 스터드 헤드는 덮개와 플랜지중의 다른 하나의 개구부를 통해 종방향으로 설치하기에 적합한 크기로 되어있다. 적어도 하나의 피스톤은 덮개와 플랜지중 하나에 실질적으로 수직인 방향으로 슬라이드 가능하도록 덮개와 플랜지중 하나에 장착된다. 스터드의 피스톤 헤드는 피스톤의 이동방향으로 피스톤내에서 미끄러질 수 있도록 장착된다. 덮개가 플랜지와 대면하여 위치될 경우, 스터드 헤드와 피스톤은 덮개와 플랜지의 대향측에 위치할 수 있다. 정착판은 피스톤으로부터 덮개와 플랜지에 대향 배치되어 있으며, 덮개가 플랜지와 대면하여 위치될 경우, 스터드가 연장할 수 있는 관통구멍을 구비하고 있다. 상기 구멍은 (ⅰ)스터드 헤드가 종방향으로 통과할 수 있는 광폭 부분 및 (ⅱ)스터드 헤드가 종방향으로 통과할 수 없는 협폭 부분을 구비한다. 정착판은 구멍의 협폭 부분이 덮개와 플랜지의 개구부와 정렬되어 있는 제 1 위치와, 구멍의 광폭 부분이 덮개와 플랜지의 개구부와 정렬되어 있는 제 2 위치사이에서 이동가능하다. 탄성부재는 덮개와 플랜지로부터 멀어지게 피스톤을 편향시킨다. 선택적으로 구동가능한 제 1 액추에이터는 피스톤을 덮개와 플랜지로 향하게, 피스톤 헤드를 피스톤에 대해 상대적으로 덮개와 플랜지로 향하게 하는 탄성부재의 편향을 견딘다. 선택적으로 구동가능한 제 2 액추에이터는 피스톤에 대해 상대적으로 덮개와 플랜지로부터 멀어지게 피스톤 헤드를 편향시킨다. 정착판이 제 1 위치에 있는 경우, 제 1 액추에이터를 구동시키지 않는 것은 덮개와 플랜지를 함께 고정시키도록 탄성부재가 정착판에 대해 스터드 헤드를 편향시키게 한다. 덮개와 플랜지가 분리될 수 있도록 정착판이 제 2 위치에 있는 경우, 제 1 액추에이터를 구동시키지 않고, 제 2 액추에이터를 구동시킴으로써 정착판 구멍의 광폭 부분을 통해 스터드 헤드를 덮개와 플랜지중 다른 하나의 개구부로 스터드 헤드를 밀어넣는다.
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적, 특징 및 이점들은 하기의 도면을 참고하여 보다 명확하게 이해될 것이며, 여기에는 동일참조부호를 병기하였다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 플랜지 덮개 밀폐장치의 개략적인 확대 단면도이며,
도 2는 도 1A의 라인 2-2에 따른 개략도이며,
도 3은 도 1A의 장치와 유사한 다수의 플랜지 덮개 밀폐장치를 사용한 코크 드럼 하단부의 개략평면도이고,
도 4는 도 3의 코크 드럼의 하부 및 밀폐장치의 측면도이고,
도 5는 도 3의 코크 드럼 및 밀폐장치의 저면도이며,
도 6은 본 발명의 다른 구체적인 실시예에 따른 밀폐장치의 개략적인 확대 단면도이며,
도 7A 및 7B는 본 발명의 플랜지 덮개 밀폐장치와 함께 사용하기 위한 유압 조절장치의 개략도이며,
도 8A 및 8B는 본 발명의 밀폐장치의 선택적 실시예의 개략도이다.
도 1A 및 1B는 본 발명의 실시예에 따른, 압력용기(15)의 개구부(15)를 밀폐하기 위한 플랜지 덮개 밀폐장치(1)를 도시하고 있다. 상기 실시예의 밀폐장치의 많은 특징들은 미국특허출원 제09/170,191호에 개시되어 있으며, 이는 본 출원의 참고문헌으로서 반영되어 있다.
압력용기(15)의 개구부 주위에는, 덮개(14)가 결합하는 플랜지(12)가 있다. 바람직하게는, 개스킷(13)이 플랜지(12)와 덮개(14)사이에 위치하고 있다. 덮개(14)가 플랜지(12)와 대면하는 위치에 있는 경우, 플랜지(12)와 덮개(14)는 정렬하는 종방향 정합 개구부(48a, 48b)를 구비한다. 스터드(10)는 정합 개구부(48a, 48b)를 통해 종방향으로 연장하여, 하기와 같이 플랜지(12)와 덮개(14)를 함께 고정시킨다.
스터드(10)는 스터드의 일단부에 헤드(42)가 있는 섕크(shank)(40)를 갖는다. 스터드(10)에 고정되거나 또는 일체로 형성될 수 있는 헤드(42)는 단면이 섕크(40)보다 크지만, 하기에서 더 자세히 설명되는 바와 같이 플랜지(12)와 덮개(14)중의 적어도 하나의 개구부(48a) 또는 개구부(48b)를 통해 설치될 만큼 충분히 작다. 바람직하게, 스터드(10)에 나사결합되는 헤드(42)는 6각 너트 또는 그와 같은 것이다. 이는 플랜지 덮개 밀폐장치 (1)의 다른 요소에 대해 상대적으로 헤드(42)의 위치를 미세하게 조정하기에 용이한 수단을 제공한다. 피스톤 헤드(10a)는 스터드(10)의 섕크(40)의 다른 한 단부에 위치된다. 피스톤 헤드(10a)는 스터드(10)에 고정되거나 또는 스터드에 일체로 형성될 수 있다. 스터드 헤드(42) 와 피스톤 헤드(10a)는 도 1A에 도시된 바와 같이 플랜지(12)와 덮개(14)의 대향측에 위치할 수 있다.
예시된 실시예에서, 피스톤 헤드(10a)는 차례로 피스톤(34)에서 종방향 구경에 의해 형성된 실린더(10b)내에서 슬라이드 가능하게 장착된다. 피스톤(34)은 도시된 바와 같이, 스터드 헤드(42)로부터 플랜지(12)와 덮개(14)의 대향측에 위치할 수 있다.
피스톤 헤드(10a)의 운동 R의 범위는 실린더(10b)에 형성된 숄더(10c)와 같은 기계적 멈춤장치에 의해 일단부에서 피스톤(34)에 대해 상대적으로 제한된다. 숄더(10c)는 실린더의 광폭 부분(10b)(피스톤 헤드(10a)가 존재하는)에서 실린더의 협폭 부분(10b)(스터드 섕크(40) 연장을 통해)까지 형성된다. 다른 한 방향에 피스톤 헤드(10a)의 운동 R의 범위는 후술되는 바와 같이 스터드 헤드(42)에 의해 제한된다.
예시된 실시예에서 피스톤(34)은 덮개(14)의 아랫측에 고정된 외측 유압 실린더(26)에 슬라이드 가능하게 배치된다. 외측 유압 실린더(26)는 종래 설치 브래킷와 볼트(도 1A 및 1B에 보여지지 않음) 등에 의해 덮개(14)에 설치될 수 있다. 피스톤 헤드(10a), 피스톤(34)과 외측 유압 실린더(26)는 저합금 탄소강과 같은 비교적 고강도 재료로 각각 형성하는 것이 바람직하다. 다른 적절한 재료, 당해 분야에 공지된 스테인레스강 또는 다른 고합금강이 요구에 따라 대체될 수 있다.
탄성 부재(16)는 스터드 헤드(42)가 플랜지와 덮개 쪽으로 편향되도록 피스톤(34)을 플랜지(12)와 덮개(14)로부터 멀어지게 종방향으로 편향시킨다. 상기 방향에서 피스톤(34)의 이동은 외측 유압 실리더(26)의 원단부(26a, a distal end)에 의해 제한된다. 예시된 실시예에서, 탄성 부재(16)는 스터드(10)가 관통하는 피스톤(34)과 덮개(14) 사이의 외측 유압 실린더(26)내에 배치되는 스프링 와셔이다.
상기 실시예에서, 플랜지(12)쪽으로 향한 스터드 헤드(42)와 덮개(14)에 장착되는 외측 유압 실린더(26)에 장착된 피스톤(34)을 구비한 스터드(10)를 갖는 플랜지 덮개 밀폐장치(1)가 도시되어 있다. 요구에 따라, 피스톤(34)이 플랜지(12)와 스터드 헤드(42)가 덮개(14) 향하여 슬라이드 가능하게 장착되는 것이 역으로 정렬되어 설치될 수 있다. 그러나, 코크 드럼 밀폐장치와 같은 적용에서, 드럼 근처에 온도는 상당히 높을 수 있다. 그러므로, 만약 역으로 설치되면, 고온으로부터 유압 구성요소와 스프링 와셔(16)를 완화시키기 위한 조치가 필요하다.
방향에 상관없이, 스터드 헤드(42)는 스터드 헤드(42)에 더 가까운 플랜지(12)와 덮개(14)중의 하나의 개구부(48a 또는 48b)을 통해 고정시키기에 적합한 크기로 되어 있다(도면에 나타난 실시예에서 플랜지(12)의 개구부(48a)). 정착판(18)은 피스톤(34)에서 플랜지(12)와 덮개(14)에 대향되게 배치된다. 플랜지(12)와 덮개(14)에 상대적으로 이동하는 정착판(18)은 스터드(10)가 관통할 수 있는 구멍(20)을 갖는다. 상기 구멍(20)은 플랜지와 덮개의 개구부(48a, 48b)와 선택적으로 정렬되는 적어도 2개의 다른-크기 영역, 즉 스터드 헤드(42)가 종방향으로 설치하기에 적합하지 않은 협폭 부분(44)과 스터드 헤드(42)가 종방향으로 설치하기 적합한 광폭 부분(46)을 포함한다. 구멍(20)은 여러 가지 방법으로 형성할 수 있다. 도 2에 예시된 실시예에서, 구멍(20)은 일반적으로 광폭 부분(46)과 인접하는 협폭 부분(44)을 가진 키-홀 형상이다.
열 싱크 스페이서(56, a heat sink spacer)는 상기 실시예의 덮개(14)와 외측 유압 실린더(26) 사이에(또는 스터드(10)의 방향이 역이면, 플랜지(12)과 외측 유압 실린더(26) 사이에) 적용된다. 지연된 코킹 사이클 동안의 시간에, 예를 들면 덮개(14)가 상대적으로 고온에 도달할 것이다. 상기 열 싱크 스페이서(56)를 적용하여, 스프링 와셔(16)와 유압 구성요소는 허용될 수 있는 온도 범위 내에 유지될 수 있다. 열 싱크 스페이서(56)는 외측 유압 실린더(26)와 일체로 형성되거나 또는 분리된 구성으로 설치될 수 있다. 열 싱크 스페이서(56)는 고온에서 알맞은 강도를 제공하는 합금강(코크 드럼 블라인드 덮개에 통상적으로 이용하는 것과 유사한)으로 형성되지만 다른 적절한 재료, 저합금 탄소강 또는 주철이 적용되는 것이 바람직하다. 상기 실시예에서, 열 싱크 스페이서(56)는 표면적을 증가시키고 열 분산을 좋게 하기 위해 핀(58)을 사용한다. 상기 핀(58)은 종방향, 원주방향으로 배치되거나, 그렇지 않으면 반대로 배치되거나 또는 함께 생략된다.
안내-정지부(guide-and-stop)(62)가 피스톤(34)으로부터 연장한다. 상기 실시예에서, 상기 안내-정지부(62)는 스터드 피스톤 헤드(10a)가 슬라이드하고 피스톤(34)이 작동하면 스프링 와셔(16)를 안내하는 실린더(10b)의 광폭 부분을 수용하여 한정한다. 종방향에서 안내-정지부(62)의 길이는 피스톤(34) 이동의 상한을 한정하도록 설정된다. 피스톤이 덮개(14) 쪽으로 움직이면, 안내-정지부(62)가 외측 유압 실린더(26)의 근단부(상한)(26b, a proximal end)에 접할 때 피스톤(34)은 멈춘다. 이것이 스프링 와셔(16)가 각 순환에서 압축될 수 있는 정도를 한정시킨다. 당해 분야 기술자에 의해 평가되는 것과 같이, 이는 반복적 고진폭(high amplitude) 압축에 기인하여 와셔(16)가 초기 실패하는 것을 보호하는데 도움을 준다.
안내-정지부(62)는 피스톤(34)과 일체적으로 형성되거나 또는 부착될 수 있다. 만약 분리해서 형성된다면, 안내-정지부는 강도가 상당히 높은 저합금 탄소강과 같은 재료로 형성된다. 그와 같은 많은 다른 재료, 스테인레스강 또는 다른 고합금강이 대신 사용될 수 있다. 흔히 기계류 설계 적용에 사용되는 다른 재료인 주철이 사용될 수 있지만, 실린더(10b)의 내부 표면은 피스톤 헤드(10a)를 위한 베어링 표면으로서 적절한 재료로 형성된다.
도시한 실시예에서, 피스톤(34) 둘레의 시일부(34a)는 외측 유압 실린더(26)의 내부에 밀봉되어 슬라이드 가능하게 설치되어 있다. 유사하게, 시일부(10d)는 상기 안내-정지부(62)의 내부에 형성된 실린더(10b)에 밀봉되어 슬라이드 가능하게 설치되어 있다. 물론, 필요에 따라 그 이상 또는 그 이하의 시일부가 사용될 수 있다.
도 2는 구멍(20)의 협폭 부분(44)이 덮개(14)와 플랜지(12)의 정합 개구부(48a,48b) 및 스터드 헤드(42)와 정렬되는 위치에서의 정착판(18)를 나타낸다. 따라서, 상기 구멍(20)의 협폭 부분(44)를 둘러싸고 있는 정착판(18) 부분은 상기 스터드 헤드(42)를 위한 베어링면을 제공한다. 상기 정착판(18)은 상기 구멍(20)의 광폭 부분(46)이 대신에 덮개(14)와 플랜지(12)의 정합 개구부(48a,48b) 및 스터드 헤드(42)와 정렬되도록 이동되어진다.
도시된 실시예에서, 피스톤(34)과 피스톤 헤드(10a) 모두는 상기 피스톤(34)의 원단부에서 포트(32a)를 통해 외측 유압 실린더(26)내로 유압 유체를 주입함으로써 (상기 덮개를 향해) 동일한 방향으로 작동된다. 다른 유압 포트(32b)는 상기 실린더(10b)의 쇼울더(10c)로부터 멀어지게 피스톤 헤드(10a)가 작동하게 설치된다.
포트(32a)를 통해 유압 유체를 주입하면, 본 실시예에서 피스톤(34)에 의해 압축되는 탄성부재(16)인 스프링 워셔를 편향시키게 덮개(14)와 플랜지(12)로 향하여 피스톤(34)를 구동한다. 이것은 또한 실린더(10b)의 쇼울더(10c)를 향해(즉, 덮개(14)와 플랜지(12)에 더 가깝게) 피스톤(10a)을 구동한다. 이것은 덮개(14)와 플랜지(12)로부터 스터드(10)와 스터드 헤드(42)를 멀리 연장시켜, 상기 스터드 헤드(42)가 도 1A에 도시된 바와 같이 정착판(18)과 접촉하지 않도록 한다. 상기 스터드 헤드(42)가 그렇게 위치되면, 상기 정착판(18)은 플랜지(12)와 덮개(14)에 대해 상대적으로 이동될 수 있다. 상기 정착판(18)의 이동 범위는 구멍(20)내 스터드 섕크(shank)(40)의 존재에 의해 구속된다.
상기 피스톤(34)이 도 2에 도시된 위치에서 정착판를 갖는 탄성부재(16)의 편향하로 되돌아가도록 허용되는 경우(즉, 포트(32a)를 통해 가압된 유압 유체가 주입되지 않는 경우), 장치(1)는 덮개(14)와 플랜지(12)를 함께 클램핑하도록 작용한다. 상기 구멍(20)의 협폭 부분(44)이 개구부(48a,48b)와 정렬되도록 상기 정착판(18)이 배치되기 때문에, 상기 스터드 헤드(42)는 구멍(20)을 통과할 수 없다. 탄성부재(16)가 상기 피스톤(34)으로 하여금 덮개(14) 및 플랜지(12)로부터 멀리 떨어지도록 강제함에 따라서, 피스톤 헤드(10a)는 실린더(10b)내 쇼울더(10c)에 의해 같은 방향으로 강제될 것이다. 상기 스터드 헤드(42)는 차례로 정착판(18)에 접하고, 상기 피스톤(34)이 상기 정착판(18)로부터 더 멀어지게 이동하지 않도록 할 것이다. 따라서, 상기 탄성부재(16)의 힘은 덮개(14)와 플랜지(12)를 함께 클램핑하여, 그들 사이의 개스킷(13)을 압축한다.
반면, 정착판(18)의 구멍(20)의 광폭 부분(46)이 스터드 헤드(42)와 정렬될 때 피스톤(34)이 되돌아오도록 허용되는 경우, 탄성부재(16)는 외측 유압 실린더(26)의 근단부(26a)를 향해 피스톤(34)을 편향시킨다. 상기 피스톤(34)은 상기 구멍의 광폭 부분(46)으로 스터드 헤드를 끌어당긴다. 이 시점에서, 플랜지(12)와 덮개(14)가 분리될 수 있도록 플랜지(12)의 개구부(48a)를 통해 스터드 헤드(42)가 통과하는 것을 방해할 장애는 없다. 바람직하게는, 이것이 행해지기 전에 덮개(14)로부터 피스톤 헤드(10a)를 멀어지게 편향시키도록 포트(32b)를 통해 유체가 주입될 수 있다. 이것은 플랜지(12)의 개구부(48a)를 통해 스터드 헤드(42)를 끌어당길 것이다..
도 1B는 수축 위치(retracted position)에 있는 스터드(10)를 갖는 본원 발명의 밀폐장치의 실시예를 도시한다. 상기 덮개(14)는 용기(vessel)의 플랜지로부터 분리되었고(도 1B에서는 플랜지 및 정착판를 도시하지 않음), 상기 스터드(10)는 외측 유압 실린더(26)와 덮개(14)내로 수축되었다. 피스톤(34)은 외측 유압 실린더(26)의 근단부(하위부)(26a)를 향하고 있고, 피스톤 헤드(10a)는 상기 스터드 헤드(42)가 상기 덮개(14)와 접촉하게 되도록 쇼울더(10c)로부터 멀어지게 이동되었다.
바람직하게, 상기 피스톤 헤드(10a)의 이동범위는 상기 피스톤(34)의 실린더(10b)와 스터드(10)의 길이에 의해 (상기 덮개에서 멀어지는) 이 방향으로 제한된다. 이들 각각의 길이는 상기 스터드 헤드(42)가 상기 개구부(48b)에서 상기 덮개(14)와 접할 때까지 상기 스터드(10)가 이 방향으로 계속 이동하도록 선택되어야 한다. 이러한 구성에서, 상기 스터드(10)는 외측 유압 실린더(26) 및 덮개(14)내로 거의 완전하게 수축될 수 있고, 스터드 헤드(42)를 지나 상기 헤드(42)를 포함하는 스터드(10) 부분만이 도 1B에 도시된 바와 같이 노출된다. 따라서, 상기 덮개(14)가 상기 플랜지(12)로부터 해제될 때 상기 스터드(10)는 보호된다. 바람직한 실시예에서, 상기 외측 유압 실린더(26)는 단지 짧은 시간 동안에 포트(32b)에 의해 충전될 필요가 있다. 일단 스터드(10)가 수축되면, 스터드는 포트(32a)에 의한 압축 유체의 주입에 의해 연장될 때까지 수축되어 있어야 한다.
본 발명에 따른 복수의 상기 장치(1)는 예를 들어 코크 드럼의 플랜지에 단단하게 고정되어 안전한 블라인드 덮개의 안착을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 도 3 내지 5는 복수의 상기 장치에 의해 코크 드럼(15)의 바닥에 고정된 블라인드 덮개(14)를 도시한다. 도 3은 상기 코크 드럼의 하부단의 개략적 상단면도이다. 도 4 및 도 5는 각각 측면도 및 저면도이다. 도 5는 4개 유압 라인(64)을 나타내고, 그 각각은 스터드(10)를 작동시키는 외측 유압 실린더(26)의 입구 포트(32a)의 1/4씩을 리드한다. 유사한 유압 라인이 입구 포트(32b)를 통하여 공급된다. 이들 유압 라인은 간단하게 하기 위해 도면에서 생략되었지만, 그 구성은 당업자에게 명백할 것이다. 외측 유압 실린더(26)가 유압 라인(64)과 직렬로 연결되어 있기 때문에, 일련의 연속적인 외측 유압 실린더(26) 사이에서 약간의 지연이 있을 것이다. 유압 라인(64)의 수를 증가시키고, 따라서 유압 라인당 외측 유압 실린더(26)의 수를 감소시키면, 이들 지연의 누적효과를 감소시켜 상기 유압 실린더(26)가 좀더 동기적인 작동을 하게 된다.
플랜지(12)와 덮개(14)는 각각 상기 덮개가 상기 플랜지상의 위치하는 경우에 정렬 배치되는 일련의 개구부(48a,48b)를 갖는다. 상기 정착판(18)은 일련의 정합 구멍(20)을 가지며, 그 각각은 상기한 바와 같이 협폭 부분(44)과 광폭 부분(46)을 갖는다. 상기 협폭 부분(44)과 광폭 부분(46)은 개구부(48a,48b)와 교대로 정렬될 수 있다. 이러한 구성은 상기 덮개(14)에 대해 플랜지(12)를 원격 및 선택적으로 고정하기 위해 이용될 수 있고, 일단 결합되면 완전 볼트 밀폐장치를 제공한다. 이러한 장치는 코크 드럼 바닥 플랜지 덮개의 간단하고 완벽한 원격 해제가 가능하도록 하기 위해 표준 코크 드럼 언헤딩(unheading) 장비와 결합될 수 있다.
도 3에 잘 도시된 바와 같이, 이 실시예의 정착판(18)은 압력 용기에 관하여 회전할 수 있는 환형이다. 도시된 실시예의 정착판(18)은 잠금 및 비잠금 위치 사이의 원주에서 움직인다. 도 3은 잠금 상태에서의 정착판(18)을 갖는 플랜지 덮개 밀폐장치(1)을 나타낸다. 정착판(18)은 도시된 바와 같이 플랜지(12) 위에 직접 놓일 수 있거나 베어링 위에 놓일 수 있다. 수직 가이드(18a)(도 4)는 정착판(18) 또는 플랜지(12) 중 하나의 둘레에 볼트로 조여져서 움직일 때마다 정착판(18)을 안내할 수 있게 된다. 이 환형 구조는 정착판(18)에 대해 이점을 갖는데, 이는 원형의 압력 용기를 제공하기 때문이다. 그러나, 정착판(18)은 다른 모양을 가질 수 있고, 단일의 환형 플레이트 보다 다수의 정착판이 용기 둘레 주변에 사용될 수 있다. 중요한 것은 정착판(18)(또는 플레이트)이 뒤에서 스터드 헤드(42)가 잠그는 위치와 스터드 헤드(42)가 통과할 수 있는 위치 사이에서 움직일 수 있다는 것이다.
바람직한 실시예에서, 정착판(18)은 적어도 하나의 유압 실린더(22)에 의해 움직인다. 정착판(18)의 둘레 주변에 균일하게 공간을 두고 있는 적어도 두 개의 실린더(22)를 사용하여 부드럽고 신뢰성있는 방법으로 정착판(18)을 회전시키는 것이 가장 바람직하다. 도시된 실시예에서, 정착판(18)을 원주방향으로 구동시키기 위하여 두 개(바람직하게는 양 방향)의 유압 실린더(22)가 사용된다. 실린더(22)는 직접 정착판에 결합될 수 있거나, 정착판(18)로부터 연장하는 연장부(24)와 같은 적절한 수단에 의해 결합될 수 있다.
정착판(18)이 도 3에 도시된 위치에 있는 경우, 실린더(26)의 포트(32a)에 대한 유압이 완하되어 스프링 와셔(16)가 플랜지(12) 및 덮개(14)로부터 멀어지게 피스톤(34)을 이동시킬 수 있다. 상기에 설명한 바와 같이, 스프링 와셔(16)의 모든 힘이 플랜지(12)와 덮개 사이의 플랜지 개스킷(13)을 조인다. 또한, 스프링 와셔(16)는 장력을 스터드(10)에 전달하여 플랜지와 덮개가 서로 꽉 조여지도록 하며, 접합부에서 누설이 없도록 한다. 따라서, 밀페장치를 유지하기 위한 유압이 필요없게 된다. 스터드 장력을 완화시키고 밀폐장치를 개방하기 위하여, 각각의 외측 유압 실린더(26)에는 포트(32a)를 통해서 압력이 가해지고, 정착판(18)이 회전되어 구멍(20)의 광폭 부분(46)이 스터드 헤드(42)와 정렬되게 된다.
액추에이터 플레이트(18)가 일정한 방향으로 향하게 되어, 포트(32a)를 통한 압력이 해제되어 스프링 와셔(16)가 스터드 헤드(42)를 구멍(20) 안으로 끌어당기도록 할 수 있다. 스터드(10)는 포트(32b)를 통해서 가압된 유체를 간단히 유입함으로써 수축될 수 있다.
도 1A, 도 1B 및 도 2에 도시된 실시예에서, 각각의 스터드(10)에 대해 분리된 피스톤 형태의 액추에이터가 사용된다. 포트(32a, 32b)에서 외측 유압 실린더(26)로 연결된 라인을 통해서 외부 실린더(26)에 유압 유체가 유입된다. 도 6에 설명된 다른 실시예에서, 적어도 두 개, 바람직하게는 모든 피스톤을 각각의 방향 중 하나의 방향으로 작동하기 위하여 단일 피스톤 액추에이터가 사용될 수 있다. 예를 들면, 피스톤 액추에이터(50a)는 환형 정착판에 대응하기 위하여 환형일 수 있다. 실시예에서, 피스톤 액추에이터(50)는 상부 부분(52)과 하부 부분(54)으로 이루어지며, 그 사이에 O 링(35)이 있다. 각각의 스터드(10)에 대응하는 것은 개별 피스톤(34)과 개별 피스톤 헤드(10a)이다. 모든 피스톤(34) 및 피스톤 헤드(10a)가 같은 환형 피스톤 액추에이터(50)에 의해 연장된 위치 방향으로 동시에 동작되는 것이 바람직하다. (도 6에서, 포트(32b)를 통해서 각각의 피스톤(10)을 수축하기 위한 공동의 액추에이터는 설명을 간단히 하기 위하여 생략되었다.)
도 7A 및 도 7B는 본 발명의 장치 유압을 동작시키기 위해 필요한 유체의 압력을 제어하기 위하여 종래의 유압 장비를 활용하는 하나의 방법이 개략적으로 도시되어 있다. 이 방법에서, 단일 유체 파워 유닛(HPU;asingle hydraulic power unit) 및 단일 유체 저장소가 당 분야에 공지된 방법으로 코크 드럼에 대한 밀폐장치를 통해서 압력 유체의 흐름을 제어하기 위하여 사용된다. 멀티 드럼 지연 코크에서, 코크 드럼에서 코크스를 제거하기 위하여 코크 드럼 각각이 개별적으로 라인에서 제거될 수 있다. 도 7B에 나타낸 표는 전체 장치를 작동 가능 및 작동 불가능하게 사용될 수 있는 제어 로직의 한 실례이다. 도 7A에 나타나 있지 않은 차단 밸브 "SPx"는 멀티 드럼 지연 코크 시스템의 개별적인 코크 드럼을 격리하여 그들이 개방될 수 있도록 하여, 코크가 제거된다.
정착판(18)의 구멍의 협폭 부분(44)이 개구부(48a, 48b)와 정렬될 때, 포트(32b)를 통해서 유압 유체의 유입을 방지하는 유압의 제어가 설계되어야 한다. 스터드 헤드(42)가 정착판(18) 뒤에서 잠금되고 탄성 부재(16)에 의해 팽팽하게 될 때, 덮개로부터 멀어지게 피스톤 헤드(10a)를 편향시키는 경향이 있는 포트(32b)를 통한 유압 유체의 유입은 볼트(10)의 응력을 불필요하게 증가시킬 수 있다.
덮개 및 플랜지를 서로 조이기 위해 유압이 사용되지 않기 때문에 상기에 설명한 배치가 바람직하다. 그러므로, 유압장치의 유압이 손실되는 경우라도 용기(15)는 밀폐된 상태로 남아있을 것이다. 그러나, 덜 바람직한 다른 실시예가 본 발명의 범위 내에 있게 된다. 예를 들면, 피스톤 헤드(10a)가 선택적으로 수축되거나 연장되는 본 발명의 측면은 상기에 설명한 방법으로 다른 피스톤에 대하여 독점적으로 활용될 필요는 없다. 한 실례에서, 스터드(10)는 피스톤(34)에 관하여 슬라이드할 필요가 없지만, 오히려 피스톤(34)과 일체로 형성되거나 피스톤(34)에 붙을 수 있다. 실린더(26)는 피스톤(34)이 충분히 종방향 작동이 가능하도록(덮개로부터 멀어지게) 구성되어 스터드(10)를 덮개 내로 수축할 수 있게 된다. 이 구성에서, 탄성 부재(16)로부터 완전히 해방되도록 피스톤(34)이 설계될 수 있다. 그러므로, 탄성 부재의 방향 감각의 상실에 대해 보호하도록 주의해야 한다.
도 8A 및 도 8B에 다른 두 실례가 도시된다. 도 8A에서, 스터드(10)(피스톤 헤드(10a)와 스터드 헤드(42)를 포함함), 플랜지(12), 덮개(14), 및 정착판(18)이 상기에 설명한 바람직한 실시예에 있는 것과 같이 면에서 구성되어 있다. 피스톤 헤드(10a)는 덮개(14)에 부착되어 있는 유압 실린더(26') 내에서 슬라이드 가능하게 장착된다. 실린더(26') 내의 쇼울더(10c')는 덮개 방향으로 피스톤 헤드(10a)의 움직임을 제한한다. 정착판(18)이 회전되도록 덮개 방향(도 8A에 도시된 바와 같음)으로 피스톤 헤드(10a)를 편향시키기 위하여 피스톤 헤드(10a)의 원단부에 둘 다 도시하지 않은 유압 유체 또는 압력 스프링과 같은 편향 수단이 사용될 수 있다.
이런 구성에서, 포트(32')을 통하여 유입된 가압된 유체는 정착판(18)에 스터드 헤드(42)를 고정시키거나 플랜지(12)를 통과해 스터드 헤드(42)를 수축하게 하는데 사용될 수 있다. 정착판(18)의 위치는 상기 두 작용이 일어나는 것을 지시한다.
대안적으로, 플랜지로부터 멀어지게 정착판(18)을 선택적으로 편향시키도ㄹ록 사용되는 장치(각각, 화살표 A와 A'에 의해 나타나는 방향으로 플랜지와 정착판에 적절한 힘을 분배하면서)를 사용할 수 있다. 이것은 본 발명에 참고자료로 미국 특허 제4,820,384호에서 나타난 것 같은 정착판과 플랜지에 연동하는 스프링이나 유압 실린더 또는 압력 링 조립과 같은 많은 장치 중 어떤 것에 의해서도 달성될 수 있다.
이런 구성에서는, 스터드 헤드(42)는 정착판(19)의 뒤에 고정될 때, 정착판( 18)은 덮개와 플랜지를 함께 고정시키기 위해 A방향으로 편향될 수 있다. 정착판(18)이 스터드 헤드(42)가 정척판을 통과해 지나도록 허용하기 위해 방향을 정할 때, 작동액(유압액)은 덮개로부터 멀어지게 피스톤 헤드(10a)를 편향시키고, 스터드(10)을 덮개내로 수축시키도록 유압 포트(32')로부터 유입될 수 있다.
도 8B에서, (피스톤 헤드(10a)와 스터드 헤드(42)를 포함한)스터드(10), 플랜지(12), 덮개(14) 및 정착판(18)은 또한 앞에서 설명된 바람직한 실시예와 마찬가지로 많은 관점으로 형성될 수 있다. 덮개로부터 멀어지게 선택적으로 편향될 수 있는(각각, 화살표 B와 B'에 의해 나타나는 방향으로 잠금판(70)과 덮개에 적절한 힘을 분배하면서) 부가적인 잠금판(70)은 정착판(18)으로부터 덮개와 플랜지의 대향측에 제공된다. 이 잠금판의 이동은 또한 상기의 미국특허 제4,820,384호에 나타난 것처럼 스프링, 유압 피스톤, 압력 링 조립체와 같은 장치에 의해 달성될 수 있다. 피스톤 헤드(10a)는 유압 실린더(26") 안에서 움직여질 수 있게 장착되는데, 그것은 잠금판(70)에 장착되는 것이다. 유압 실린더 (26")내의 숄울더(shoulder)(10c")는 잠금판(70)을 향한 방향에서 피스톤 헤드(10a)의 동작을 제한한다. 도면에서 나타나지 않은 유압액 또는 압축 스프링과 같은 편향 수단은 정착판(18)이 회전할 수 있도록 잠금판(70)을 향하는 피스톤 헤드(10a)를 편향시키기 위하여 피스톤 헤드(10a)의 원단부에 적용될 수 있다.
스터드 헤드가 정착판(18) 뒤에 고정될 때, 정착판(18)은 덮개(14)와 플랜지 (12)를 함께 고정시키기 위해 B방향으로 편향될 수 있다. 정착판(18)이 스터드 헤드(42)가 통과해 지나갈 수 있도록 향하여 있을 때, 유압액은 피스톤헤드(10a)를 덮개로부터 멀어지게 편향되고, 그리고 스터드(10)을 덮개내로 수축되도록 유압 포트(32)를 통하여 유입된다.
본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 다시 말하면, 본 발명은 첨부된 청구범위의 정신 및 범위내에서 다양한 수정 및 변경을 할 수 있다. 예를 들면, 피스톤(34)을 작동시키거나 그리고/또는 정착판(18)을 이동시키기 위해 유압을 이용하는 것보다는, 여러 가지 기계적 장치가 사용될 수 있음을 종래 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있을 것이다. 또한, 잘 알려진 많은 스프링 형태의 부품들은 모두 압축성 스프링 와셔보다는 탄성 부재(16)로 사용될 수 있다. 게다가, 밀폐 장치는 압력용기와 같은 다른 환경에서 적용할 수도 있다. 그러므로, 첨부되는 청구항의 범위는 그러한 모든 변경과 동등한 구조와 기능을 포함하기 위해 가장 넓은 범위의 합당한 해석이 허용되어야 한다.

Claims (31)

  1. 덮개(14)와 플랜지(12)가 각각 개구부를 구비하고, 상기 각각의 개구부는 덮개(14)가 플랜지(12)와 정확하게 대면하여 위치될 때 정렬되는 압력 용기(15)의 플랜지(12)에 덮개(14)를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치는
    상기 플랜지(12)와 덮개(14) 중의 하나의 쪽의 개구부를 통해 연장되고, 일단부에는 스터드 헤드(42)를 구비하고, 타단부에는 상기 플랜지(12)와 덮개(14)중의 다른 하나의 개구부를 통해 종방향으로 설치하기에 적합한 크기로 되어 있는 피스톤 헤드(10a)를 구비하는 스터드(10),
    상기 플랜지(12)와 덮개(14) 중의 하나로부터 상기 플랜지(12)와 덮개(14)의 다른 하나에 대향되게 배치되고, 상기 덮개(14)가 상기 플랜지(12)에 대면해서 위치될 때 상기 스터드(10)가 연장될 수 있는 구멍을 가지며, 상기 구멍은 (i) 상기 스터드 헤드(42)가 종방향으로 통과할 수 있는 광폭 부분과 (ii) 상기 스터드 헤드(42)가 종방향으로 통과할 수 없는 협폭 부분을 가지며, 상기 구멍의 협폭 부분이 덮개(14)와 플랜지(12)의 개구부들과 정렬되는 제 1 위치와, 상기 구멍의 광폭 부분이 덮개(14)와 플랜지(12)의 개구부들과 정렬되는 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있는 선택적으로 이동 가능한 정착판(18) 및
    상기 플랜지(12)와 덮개(14)중의 하나에 대해 수직인 방향으로 슬라이드 가능하도록 피스톤 헤드(10a)가 장착되고, 상기 피스톤 헤드(10a)의 이동을 상대적으로 상기 정착판(18)으로 향하는 방향에서 제한하는 기계적 멈춤 장치(10c)를 포함하는 실린더(10b)를 포함하고,
    상기 실린더(10b)는 상기 스터드 헤드(42)를 끌어당겨서 상기 정착판(18)에 접촉시킴으로써 상기 덮개(14)와 플랜지(12)를 함께 클램핑하도록, 상기 정착판(18)이 제 1 위치에 있고 상기 피스톤 헤드(10a)가 상기 기계적 멈춤 장치(10c)에 대해 접촉해 있을 때, 상기 정착판(18)에 대해 정착판(18)으로부터 멀어지는 방향으로 선택적으로 이동 가능하고,
    상기 피스톤 헤드(10a)는 상기 플랜지(12)와 덮개(14)중 다른 하나의 개구부 내로 상기 스터드 헤드(42)를 수축시키도록 상기 정착판(18)이 제 2 위치에 있을 때, 상기 기계적 멈춤 장치(10c)로부터 멀어지는 쪽으로 선택적으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더(10b)가 상기 정착판(18)으로부터 상기 덮개(14)와 플랜지(12)에 대향하여 장착되어 있는 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실린더(10b)가 형성되는 피스톤(34)을 더 포함하는 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피스톤(34)이 슬라이드 가능하게 장착되는 외측 유압 실린더(26)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유압 실린더(26)내로 한 쌍의 유압 포트(32a 32b)를 더 포함하고, 상기 포드는 상기 피스톤(34)의 대향측에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 하나로부터 상기 피스톤(34)을 멀어지게 편향시키는 탄성부재(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄성부재(16)는 상기 스터드(10)가 연장하여 통과하는 상기 피스톤(34)에 인접하는 스프링 와셔이고, 상기 스프링 와셔는 상기 피스톤(340이 상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 하나로 향하여 가압될 때 압축되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 기계적 멈춤장치(10c)는 상기 피스톤 헤드(10a)가 배치되는 상기 실린더(10b)의 광폭 부분으로부터 상기 스터드(10)가 연장하여 통과하는 상기 실린더(10b)의 협폭 부분으로 제한되어 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 정착판(18)은 상기 실린더(10b)로부터 상기 플랜지(12)와 덮개(14)중의 다른 하나에 대향하여 배치된 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 스터드 인장장치는 상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 다른 하나에 대향하는 상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 하나에 장착되는 유압 실린더(26) 및
    상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 하나에 수직한 방향에서 상기 유압 실린더(26) 내에서 슬라이드 이동하게 장착되는 피스톤(34)을 더 포함하고,
    상기 실린더(10b)는 상기 피스톤(34)에 형성되고, 상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 하나에 개구부와 정렬되고, 고정위치와 해제위치 사이에서 이동가능하고, 상기 고정위치는 해제 위치보다 상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 하나로부터 더 멀리 위치하고 있고, 상기 피스톤 헤드(10a)는 상기 피스톤(34)에 상대적인 연장 위치와 수축 위치 사이의 상기 피스톤(34)의 실리더(10b)내에서 이동하고, 상기 연장 위치는 상기 수축 위치보다 상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 하나로부터 더 가까이 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 피스톤 헤드(10a)는 상기 연장 위치에 있고, (i) 상기 피스톤(34)이 해제 위치에 있으면, 상기 스터드(10)는 상기 덮개(14)와 플랜지(12)의 개구부들과 상기 정착판(18)으로부터 이격된 스터드 헤드(42)를 갖는 정착판(18)의 구멍들을 연장하여 통과하고, (ii) 상기 피스톤(34)이 상기 고정 위치로 향하여 편향되고, 상기 구멍의 협폭 부분이 상기 플랜지(12)의 개구부와 정렬되면, 상기 스터드(10)는 상기 덮개(14)와 플랜지(12)의 개구부들과 상기 정착판(18)에 접촉하여 클램핑되는 스터드 헤드(42)를 갖는 정착판(18)의 구멍들을 연장하여 통과하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유압 실린더(26)내로 한 쌍의 유압 포트(32a 32b)를 더 포함하고, 상기 포드는 상기 피스톤(34)의 대향측에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부와 정렬되는 상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 다른 하나에 수직인 방향에서 슬라이드하도록 상기 덮개(14)와 플랜지(12)의 다른 하나에 고정되는 피스톤(34)을 더 포함하고, 상기 피스톤 헤드(10a)는 상기 피스톤(34)에 대해 스라이드 이동하게 장착되는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 하나로 향하여 스터드 헤드(42)를 편향시키도록 상기 덮개(14)와 플랜지(12)의 다른 하나로부터 피스톤(34)을 멀어지게 편향시키는 탄성부재(16),
    상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 다른 하나로 향하여 피스톤(34)과 상기 피스톤(34)에 대해 덮개(14)와 플랜지(12)중의 하나로 향하여 피스톤 헤드(10a)을 가압하도록 상기 탄성부재(16)의 편향을 견디는 선택적으로 구동되는 제 1 액추에이터 및
    상기 피스톤(34)에 대해 상기 덮개(14)와 플랜지(12)의 다른 하나로부터 멀어지게 상기 피스톤 헤드(10a)를 편향시키는 선택적으로 구동되는 제 2 액추에이터를 더 포함하고,
    상기 정착판(18)이 제1 위치에 있고, 상기 스터드 헤드(42)가 상기 피스톤(34)으로부터 정착판(18)에 대향하여 위치하고 있는 경우, 상기 덮개(14)와 플랜지(12)를 클램핑하도록 상기 탄성부재(16)가 상기 스터드 헤드(42)를 상기 정착판(18)에 편향시키게 하는 상기 제1 액츄에이터를 해제하고,
    상기 정착판(18)이 제2 위치에 있는 경우, 상기 제1 액츄에이터를 해제하고,
    상기 제2 액츄에이터는 상기 덮개(14)와 플랜지(12)가 분리되도록 상기 스터드 헤드(42)를 상기 정착판(18)의 광폭 부분을 통과하여 상기 덮개(14)와 플랜지(12)중의 하나의 개구부내로 수축시키도록 작동하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터는 상기 피스톤(34)의 대향측의 유압 실린더(26)내로 유압 유체를 주입하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 덮개(14)와 플랜지(12)는 복수의 정합 개구부를 가지며, 상기 정착판(18)은 복수의 대응 구멍을 구비하고, 대응하는 복수의 스터드(10)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    복수의 피스톤(34)을 포함하고, 각각의 스터드(10)는 상기 피스톤(34)중의 다른 하나에 고정되는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 선택적으로 구동되는 액추에이터는 상기 복수의 피스톤(34)중의 하나 이상과 동시에 결합하는 피스톤 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 정착판(18)과 피스톤 액츄에이터는 환형이며, 상기 피스톤 액츄에이터는 복수의 피스톤(34)과 동시에 모두 결합하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 제 17 항에 있어서,
    상기 정착판(18)은 실질적으로 환형이며, 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 압력 용기에 대해 원주방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  27. 제 17 항에 있어서,
    상기 스터드 헤드(10)의 피스톤 헤드(10a)는 피스톤(34)의 이동 방향에서 피스톤(34)내에서 슬라이드 이동하게 장착되고, 상기 피스톤 헤드(42)와 피스톤(34)이 상기 덮개(14)가 상기 플랜지(12)와 대면하여 위치될 때 상기 덮개(14)와 플랜지(12)의 대항측에 위치가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 제 27 항에 있어서,
    상기 압력 용기(15)와 덮개(14)는 각각 단면이 원형이고,
    상기 플랜지(12)와 정착판(18)이 각각 환형이고,
    상기 개구부, 구멍 및 스터드(10)는 압력 용기(15)의 둘레를 따라 배치되고,
    상기 피스톤 엑추에이터는 환형이며 상기 피스톤(34)과 동시에 결합하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 플랜지에 덮개를 선택적으로 고정하는 스터드 인장장치.
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