KR101629056B1

KR101629056B1 - 압력 용기 접검구 덮개용 돔형 다이어프램/삽입 판

Info

Publication number: KR101629056B1
Application number: KR1020117029433A
Authority: KR
Inventors: 토마스 이 이세 드모이스; 로버트 엘 실베스터
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2016-06-21
Also published as: CN102803819A; JP2012529608A; US9285033B2; JP5594858B2; EP2440836A4; SI2440836T1; CN102803819B; EP2440836B1; ZA201108311B; EP2440836A1; WO2010144263A1; US20110056950A1; ES2564691T3; KR20120029418A

Abstract

점검구를 둘러싸는 밀봉 표면과, 밀봉 표면에 걸쳐 기대는 주변 플랜지와 함께 점검구에 걸치는 다이어프램 또는 인서트 중 하나를 구비한 점검구용 압력 용기 덮개가 개시된다. 인서트 또는 다이어프램은 점검구 내로 연장되는 연속적으로 둥근 부분과, 상기 인서트 또는 다이어프램에 걸쳐 연장되는 커버를 포함한다. 상기 인서트의 플랜지와 밀봉 표면 사이에 가스켓이 놓이고, 또는, 필릿 용접이 다이어프램의 플랜지를 밀봉 표면에 부착한다. 로킹 장치는 압력 용기의 벽체에 커버를 고정하고 플랜지를 밀봉 표면에 대해 가압한다.

Description

압력 용기 접검구 덮개용 돔형 다이어프램/삽입 판{DOMED DIAPHRAGM/INSERT PLATE FOR A PRESSURE VESSEL ACCESS CLOSURE}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2009년 6월 10일에 출원된 미국 특허 가출원 제 61/185,706 호의 혜택을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 점검구 커버 시일(access opening cover seals)에 관한 것이고, 특히, 점검구 커버 시일을 이용하는 압력 용기에 관한 것이다.

핵 반응기 발전소에 사용되는 스팀 발생기는 초대형 열 교환기로서, 핵 반응기에서 가열된 주 유체로부터의 열이 보조 유체로 전달되고 보조 유체가 스팀으로 변환되어 터빈 제너레이터(turbine generator)를 구동하는데 사용된다. 스팀 발생기 열 교환기는 대체로 원통형의 키 큰 스틸 쉘(shell) 내에 수용된다. 다수의 U자형 열 교환기 튜브가 쉘 내에 둘러싸이고, 그 단부들이 스틸 쉘의 하부 근처의 수평 튜브 시트 또는 판에 형성된 구멍 내에 삽입된다. 따라서, 핵 반응기에서 가열된 주 유체를 운반하는데 튜브가 사용된다. 스팀을 발생시키는데 사용되는 보조 유체 또는 공급수가 스팀 발생기 내로 유입되어, 보조 유체가 가열된 튜브 외부 주위로 유동하게 되고, 따라서 보조 유체의 상당 부분이 스팀으로 변환되어, 스틸 쉘의 상부에서 배출 노즐을 통해 스팀 발생기를 빠져나가게 된다.

과거에는 핵 발전소의 스팀 발생기 튜빙(tubing)이 가혹한 작동 조건에 노출되었고 응력 부식 크래킹, 기계적 마모, 감육(wall thinning), 피팅(pitting)을 일으키기 쉬었다. 이러한 종속성을 해결하고자, 주 방사성 냉매가 보조 측으로 누설되어 강제적으로 가동이 중지되는 것을 방지하기 위해, 튜빙 고장 이전에 스팀 발생기 튜빙의 열화를 검사하기 위한 다수의 기술들이 발전되었다. 스팀 발생기 튜빙은 스팀 발생기의 주 측 상의 튜브 시트의 밑면으로부터 튜브 내로 삽입된 탐침을 대개 포함하는, 다양한 에디 전류 방법을 이용하여 검사되는 것이 가장 일반적인 방식이다. 탐침은 스팀 발생기 통로를 통해 튜브 시트 아래의 스팀 발생기의 하반구 주 냉매 유입구 및 유출구 측 내로 삽입되고, 대응하는 튜브가 튜브를 통해 상향으로 탐침을 삽입함으로써 조사(mapping)된다. 응력 부식 크래킹(stress corrosion cracking), 덴팅(denting), 및 튜브의 감육의 개시를 최소화하는 것뿐만 아니라, 슬러지, 그외 다른 침착물, 및 금속 파편(loose parts)을 제거하기 위해 예정된 가동 중지 중에 스팀 발생기의 보조 측 상에서 유지보수가 규칙적으로 실행된다. 이러한 유지보수 작업은 점검구(예를 들어, 스팀 발생기 쉘 및 채널 헤드에 제공되는 통로)를 통해 스팀 발생기의 주 측 및 보조 측 모두에 대한 접근을 요구한다. 이러한 점검구는 플랜트 작동 중 제너레이터의 주 측 및 보조 측의 내부에 존재하는 가압 환경에 대한 장벽을 복원하기 위해 유지관리 작업 이후에 다시 밀봉될 필요가 있는, 탈착가능한 커버를 갖는다.

현재 사용되는 점검구 커버는 통상적으로, 가스켓 덮개 또는 시일 용접 덮개를 각자 수용할 수 있는 평면형 삽입 판 또는 다이어프램(diaphrams)을 이용한다. 이러한 구성(design)은, 덮개가 가스켓(gasket) 또는 시일 용접 다이어프램(seal welded diaphram)으로 만든 것인 지에 관계없이, 동일한 커버 및 나사형 패스너를 이용한다. 인서트(insert)의 용도는 유체와 통상적으로 페라이트(ferrite) 계열인 커버 물질 사이에 부식 제한 장벽을 제공하는 것뿐만 아니라, 가스켓에 대한 밀봉 표면과 내경 제한 기구(restraints)를 제공하고, 시일이 구축되는 압력 용기의 접근 패드 표면과 커버 사이에 릴리프(relief)나 갭(gap)을 제공하기 위함이다. 패드 가스켓 안착 표면이 작동 중 또는 셧다운 동안 정기 서비스(보수 및 청소) 중 손상될 경우, 수리를 위한 시간이 가용하지 않은 상황에서 시일 용접 다이어프램에 의해 밀봉이 제공될 수 있다. 시일 용접 다이어프램은 일반적으로, 가스켓 밀봉 표면이 손상되고 수리가 실제 가용하지 않을 때만, 또는, 점검구를 통한 접근이 거의 없다고 판단될 때만 사용된다.

시일 용접 다이어프램을 이용할 필요가 있을 때, 일반적으로 소형 필릿 용접(small fillet welds)이 이용되어, 스팀 발생기 내부에 대한 접근이 요구될 경우 해당 위치에서 용이한 제거를 허여한다. 사용되는 용접 종류 및 다이어프램 구성 때문에, ASME B & PV 코드 섹션 III 규정에 대한 용접 설계의 인증이 가능하지 않았다. 이 코드에 알맞은 구성을 개발함에 있어 주된 문제점은 사십년 또는 오십년 수명을 위한 수용가능한 코드 피로 계수(Code fatigue usage)를 달성하는 것이다. 용접이 코드 관할 영역 외부에 있기 때문에, 코드에 부합하는 것이 필수적이지 않다. 그러나, 기능적인 관점에서 볼 때, 누설을 일으킬 수 있는 용접부의 고장(failure)에 대해 마진(margin)을 갖는 구성을 제공하는 것이 필요하다. ASME 코드에 부합하는 구성은 누설 없는 조인트(joint)를 보장하기에 충분한 마진을 제공할 것이다.

따라서, ASME 코드 요건을 충족시키는 점검구 커버와 압력 용기 벽체 사이에 시일을 제공하는 것이 본 발명의 일 목적이다.

커버 부착 하드웨어 상의 휨 하중뿐 아니라 시일의 수명에 대한 피로 고장 가능성을 완화하도록 용접부 상의 응력을 감소시키는 이러한 시일을 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.

시일이 설치되는 압력 용기의 수명동안 지속될 이러한 시일을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

이러한 목적 및 그외 다른 목적이 점검구를 구비한 벽체 및 점검구에 대한 개선된 덮개를 구비한 압력 용기를 제공함으로써 달성된다. 개선된 덮개는 상기 점검구를 둘러싸는 상기 벽체 상의 밀봉 표면을, 상기 점검구 주위의 복수의 위치에서 상기 밀봉 표면으로부터 반경 방향 외향으로 상기 벽체 상에 또는 상기 벽체 내에 형성되는 수형 또는 암형 로킹 장치(locking device) 중 하나와 함께 포함한다. 인서트 또는 다이어프램이 상기 점검구에 걸치도록 위치하고, 상기 다이어프램은 상기 밀봉 표면에 걸쳐 기대는 주변 플랜지와, 상기 플랜지의 내측 에지 사이에서 연속적으로 둥근 부분을 가진다. 상기 인서트 또는 다이어프램의 플랜지와 상기 밀봉 표면 사이에 밀봉 부재가 형성되고, 커버가 상기 점검구 및 다이어프램에 걸쳐 연장되고, 상기 수형 또는 암형 로킹 장치 중 상기 하나에 대해 반경 방향 외향으로 연장된다. 상기 수형 또는 암형 로킹 장치 중 다른 하나는, 상기 수형 또는 암형 로킹 장치 중 상기 하나와 결합됨으로써 커버에 벽체를 연결하고, 다이어프램 또는 인서트의 플랜지에 대해 커버를 가압한다.

일 실시예에서 밀봉 부재는 가스켓이고, 다른 일 실시예에서, 밀봉 부재는 용접부이며, 바람직하게는 필릿 용접부다. 바람직하게는 로킹 장치가 커버 내의 개구부를 통해 벽체 내의 나사형 리세스 내로 연장되는 나사형 패스너이다. 나사형 패스너는 볼트, 나사형 스터드 등일 수 있다.

또 다른 실시예에서, 인서트 또는 다이어프램의 둥근 부분은 점검구 내로 연장되고, 둥근 부분이 반구형 또는 타원형인 것이 바람직하다. 일반적으로 다이어프램의 플랜지는 둥근 부분보다 두껍다.

첨부 도면과 연계하여 선호 실시예에 대한 다음의 설명을 읽으면 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 점검구 커버 시일을 구현할 수 있는 수직 스팀 발생기의 부분 절단 사시도,
도 2는 인서트 및 가스켓 시일을 이용하는 종래의 덮개의 측단면도,
도 3은 다이어프램 및 필릿 용접 시일을 이용하는 종래의 덮개의 측단면도,
도 4는 반구형 인서트 및 가스켓 시일을 이용하는 본 발명의 덮개의 측단면도,
도 5는 타원형 인서트 및 가스켓 시일을 이용하는 본 발명의 덮개의 측단면도,
도 6은 반구형 다이어프램 및 필릿 용접 시일을 이용하는 본 발명의 덮개의 측단면도,
도 7은 타원형 다이어프램 및 필릿 용접 시일을 이용하는 본 발명의 덮개의 측단면도.

도면을 참조하면, 도 1은 튜브 번들(12)을 형성하는 복수의 U자형 튜브를 이용하는 스팀 또는 증기 발생기(10)를 도시하며, 이 U자형 튜브는 튜브 외부를 둘러싸는 보조 유체를 증기화 또는 비등시키기 위해 튜브 내에서 유동하는 주 유체로부터 열을 전달하는데 요구되는 가열 표면을 제공한다. 스팀 발생기(10)는 용기를 포함하며, 상기 용기는 수직 배향 관형 쉘 부분(14)과, 상측 단부를 둘러싸는 상부 덮개 또는 디시형 헤드(16)와, 하측 단부를 둘러싸는 대체로 반구형 형상의 채널 헤드(18)를 포함한다. 하측 쉘 부분(14)의 직경이 상측 쉘 부분(15)의 직경보다 작고, 튜브 시트(22)는 채널 헤드(18)에 부착되며, U자형 튜브의 단부를 수용하기 위해 그 안에 배치되는 복수의 구멍(24)을 갖는다. 분할판(26)이 채널 헤드(18) 내부의 중앙에 배치되어 채널 헤드를 2개의 구획(28, 30)으로 나누고, 이 구획들은 튜브 번들에 대한 헤더로 기능한다. 구획(30)은 주 유체 유입 구획이고, 이와 유체 연통(유체가 유동가능하게 연통)되는 주 유체 유입 노즐(32)을 갖는다. 구획(28)은 주 유체 유출 구획이며, 이와 유체 연통되는 주 유체 유출 노즐(34)을 갖는다. 따라서, 유체 구획(30)에 유입되는 주 유체, 즉, 반응기 냉매는 튜브 번들(12)을 통해 유동하여 유출 노즐(34)을 통해 빠져나가게 된다.

튜브 번들(12)은 래퍼(wrapper; 36)로 둘러싸이고, 래퍼(36)와 쉘 부분(14) 및 원추 부분(20) 사이 각각에 환형 통로(38)가 형성된다. 래퍼(36)의 상부는 복수의 상승관(44)과 유체 연통되는 복수의 개구부(42)를 포함하는 하측 데크판(40)에 의해 덮힌다. 선회 날개(swirl vanes; 46)가 상승관 내에 배치되어, 통과하는 스팀을 회전하게 하고, 주 원심 분리기를 통과함에 따라 스팀 내에 동반된 수분 중 일부를 원심력에 의해 제거하게 한다. 이 주 분리기에서 스팀으로부터 분리된 물은 하측 데크판의 상측 표면으로 되돌아온다. 주 원심 분리기 통과 후, 스팀은 디시형 헤드(16) 중앙에 배치된 스팀 유출구(50)에 도달하기 전에 보조 분리기(48)를 통과한다.

이러한 발생기의 공급수 유입 구조는 피드링(feedring; 54)이라 불리는 일반적으로 수평인 부분과 피드링 위로 상향된 방출 노즐(56)을 갖는 공급수 유입 노즐(52)을 포함한다. 나중의 설계에서는 공급수 링이 공급수 유입 노즐의 위에 위치한다. 공급수 유입 노즐(52)을 통해 공급되는 공급수는 피드링(54)을 통과하고 방출 노즐(56)을 통해 빠져나가서, 스팀으로부터 분리되어 재순환되고 있는 물과 혼합된다. 그 후 혼합물은 하측 데크판(40) 위에서 아래쪽으로 환형 통로(38) 내로 유동한다. 그 후 물은 래퍼(36)의 하측부에서 튜브 번들에 유입되고, 튜브 번들을 따라 상향으로 유동하며, 가열되어 스팀을 발생시킨다.

튜브 번들 사이에서의 유압 유동과 보조측 공급수의 액체에서 증기로의 상 변화는 튜브 번들(12) 내 튜브 사이에서 심각한 진동을 일으킨다. 지지판(62)은 튜브 번들(12)을 따라 이격된 높이로 직렬로 배열되고, 각각 대응하는 튜브들이 통과하고 지지되는 구멍들을 갖는다. 작동 중 보조 측 공급수의 상 변화의 결과로, 다수의 침착물이 튜브 번들(12), 튜브 시트(22) 및 지지판(62) 상에 형성된다. 지지판(62) 상의 침착물은 지지판(62) 내의 지지 구멍을 통과하는 냉매 유동을 악화할 수 있고 열 전달 프로세스의 효율을 저하시킬 수 있다. 추가적으로, 지지판을 통해 연장되는 튜브에 인접한 위치에서 그리고 튜브 시트(22)의 기저부 주위에 형성되는 이러한 침착물은 튜브 부식성 환경을 야기하여 부식을 일으킬 수 있고 결과적으로 스팀 발생기의 주 측 및 보조 측 사이의 장벽에 균열을 일으킬 수 있다.

더욱이, 2008년 10월 14일 발행된, 그리고 본 출원의 양수인에게 양도된, 미국 특허 공보 제 7,434,546 호에 더욱 상세하게 설명되는 금속 파편 또는 이물질 수집기 위어(loose parts collector weir)(60)는 하측 데크판(40) 상에서 이용될 수 있다. 이물질 수집기 위어(60)는 상측 드럼(즉, 스팀 발생기(10)의 하측 데크판(40) 위 내부 볼륨) 내부에 위치한 거의 원통형의 벽체 구조로서, 공급수 방출 노즐(56)로부터 튜브 번들(12)까지 이송 경로를 따라 이물질을 보유하게 된다.

추가적으로, 일부 작동 중인 발생기는 하측 데크판(40)과 통합된 슬러지 수집기(sludge collector)(64)를 갖는다. 슬러지 수집기는 재순환되는 냉매에 퍼져있는 고체를 수분 분리기로부터 침전 분리하기 위한 침전지(settling pond)를 형성한다.

튜브 주위로 침착되는 슬러지와, 튜브 번들을 가로지르는 이물질은 가혹한 작동 환경을 생성하여 튜브 번들 내 튜브를 응력 부식 크래킹, 기계적 마모, 감육, 및 피팅에 쉽사리 영향받게 한다. 이러한 취약성을 해결하고자, 가동이 강제 중지되는 것을 방지하기 위해, 튜빙 고장 이전에 스팀 발생기 튜빙의 열화를 검사하기 위한 다수의 기술들이 발전되었다. 스팀 발생기 튜빙은, 스팀 발생기의 주 측 상의 튜브 시트의 하부로부터 튜브 내로 삽입된 탐침을 대개 포함하는, 다양한 에디 전류 방법(eddy current methods)을 이용하여 검사되는 것이 가장 일반적인 방식이다. 탐침은 튜브 시트(22) 아래의 스팀 발생기의 하반구 유입구 및 유출구 내 스팀 발생기 통로를 통해 튜브 시트 내로 삽입되고, 대응하는 튜브가 튜브를 통해 상향으로 탐침을 삽입함으로써 조사(mapping)된다.

주 측을 통한 결함에 대한 튜브 검사에 추가하여, 스팀 발생기는 하측 데크판(40)과 튜브 시트(22)와 같은 발생기의 다른 영역 상에 침전된 이물질 및 슬러지를 제거하기 위해 플랜트 가동 정지 중에 서비스를 받아, 열 교환기 튜브의 추가적인 열화를 최소화시킨다. 이 용도로, 상측 스팀 드럼 내 점검구(66)와 같은 점검구 또는 통로를 통해 발생기의 내부에 접근할 수 있다. 이러한 점검구는 스팀 발생기 작동 중 발생기 내 가압 대기와 반응기 폐쇄(reactor containment) 환경 사이에 장벽을 유지하기 위해 밀봉된다. 가스켓 덮개 (gasket closure) 또는 시일 용접 덮개(seal welded closure)를 수용하는 덮개 구성을 제공하는 것이 요구될 때 (종종 다이어프램 또는 다이어프램 판으로 불리는) 삽입 판이 점검구(access opening)용 덮개 조립체의 일부분으로 사용된다. 이러한 구성은, 덮개가 삽입 판 및 가스켓으로 또는 시일 용접 다이어프램으로 만들어졌는지 여부에 관계없이 동일한 커버 및 패스너 구성을 이용한다. 삽입 판의 용도는 유체와 일반적으로 페라이트(ferrite) 계열인 커버 물질 사이에 부식 방지 장벽을 제공하는 것뿐만 아니라, 가스켓의 실링 표면(sealing surface)과 내경 제한 기구(restraints)를 제공하고, 점검구를 둘러싸는 접근 패드 표면과 커버 사이의 릴리프(relief)나 갭(gap)을 제공하기 위함이다. 패드 가스켓 안착 표면이 작동 중 손상될 경우, 수리를 위한 시간이 가용하지 않을 때, 또는 점검구를 통한 접근이 거의 없다고 판단될 때, 밀봉이 용접 다이어프램(인서트의 다른 형태)에 의해 제공될 수 있다. 시일 용접 다이어프램은 소형 필릿 용접(small fillet welds)을 이용하여, 스팀 발생기 내부에 대한 접근이 요구될 경우, 해당 위치에서 제거를 용이하게 한다. 다이어프램 구조 및 사용되는 용접의 종류 때문에, ASME B & PV 코드 섹션 III 규정에 대한 용접 설계 인증이 가능하지 않았다. 이 코드에 알맞은 구성을 개발함에 있어 주된 문제점은 사십년 또는 오십년 플랜트 수명을 위한 수용가능한 코드 피로 계수(Code fatigue usage)를 달성하는 것이다. 용접이 코드 관할 영역 외부에 있기 때문에, 코드에 부합하는 것이 필수적이지 않다. 그러나, 기능적인 관점에서 볼 때, 누설을 일으킬 수 있는 용접부의 피로에 대한 마진(margin)을 갖는 구성을 제공하는 것이 필요하다. ASME 코드에 부합하는 구성을 갖춤으로써, 누설없는 조인트를 보장하기 위해 충분한 마진을 제공하게 된다.

본 발명의 개선점을 이해하기 위해, 종래의 점검구 덮개 시스템을 이해하는 것이 도움이 될 것이다. 이러한 종래의 덮개 시스템(90)은 압력 용기 벽체(70)의 점검구(68) 위에 위치하는 형태로 도 2에 도시된다. 도시되는 실시예에서, 압력 용기 벽체(70)에는, 부식 방지 용접 패드(72) 또는 패드 밀봉 표면(72)이 증착되어 밀봉 표면을 형성하는 환형 리세스(58)가 제공된다. 하지만, 밀봉 표면이 압력 용기 벽체(70) 내로 직접 기계가공될 수 있음을 이해하여야 한다. 환형 플렉시탈릭 가스켓(annular Flexitalic gasket)(74)을 수용할만한 크기인 리세스(76)가 용접 패드 밀봉 표면(72)에 또한 제공된다. 환형 돌출부(92)를 가진 평판 인서트(78)가 밀봉 표면(72) 및 가스켓(74) 위에 위치한다. 환형 돌출부(92)는 패드 밀봉 표면(72) 내 리세스(76)에 안착한 가스켓을 유지하는 기능을 한다. 나사형 스터드(80)가 커버(88) 내 개구부(94)를 통해 압력 용기 벽체(70) 내 나사형 리세스(86) 내로 연장된다. 상보적인 나사형 너트(82)가 워셔(84) 위에서 아래로 조여져 점검구(68) 위에 커버(88)를 고정시키고 인서트(78) 판을 가스켓(74)에 대해 고정시켜서 기밀성 시일을 형성할 수 있다.

도 3은 도 2의 가스켓 안착 표면이 손상되고 수리가 가용하지 않거나 또는 점검구(68)를 통한 접근이 거의 없는 경우에, 평판 인서트 가스켓 시일 대신에 이용될 수 있는 용접 시일을 도시한다. 같은 참조 문자는 동일한 구성요소를 지정하기 위해 다양한 도면 사이에서 이용되고 있고, 대응하는 구성요소를 식별하기 위해 프라임(') 표시를 하였다. 도 3에 도시되는 시일에서, 점검구(68)에 걸친 평판 인서트(78')는 여기서 가끔 다이어프램이라 불리며, 패드 밀봉 표면(72) 내 리세스(76) 내에 끼워맞춰지는 환형 돌출부(92')를 그 주변에서 갖는다. 필릿 용접(96)은 기밀 시일을 구축하기 위해 밀봉 표면(72)에 다이어프램(78')의 주변 표면을 고정한다. 도 2에 도시되는 나사형 스터드 패스너(80') 대신에, 나사 또는 볼트 패스너(80')가 워셔(84)를 통해, 커버(88)를 통해, 그리고 압력 용기 벽체(70)의 나사형 리세스(86) 내로 연장된다. 그러나, 스터드(80) 및 나사 패스너(80')가 상호혼용가능하고 어느 것도 사용될 수 있다.

도 3에 도시되는 패드 밀봉 표면(72)에 대한 다이어프램(78') 상의 응력은 주로 2가지로 인가된다. 첫 번째 사례에서, 내부 압력 하에 커버 및 다이어프램 판(78')이 휘어서, 다이어프램-패드 필릿 용접(96)의 휨으로 나타나고, 두번째로, 패드(72) 필릿 용접(96)에 이르기까지 다이어프램(78') 상에서 당기는 내부 압력 하의 점검구(68)의 확장으로부터 응력이 인가된다. 용접 응력은 점검부(68)의 크기에 의해 더욱 복잡해진다. 초기 스팀 발생기들은 용접 다이어프램을 2인치(5.1㎝) 내경 검사구에 적용하였다. 이후의 미래의 스팀 발생기들의 경우에는 4인치(10.2㎝), 6인치(145.2㎝), 및 이보다 큰, 직경의 개구부에 용접 다이어프램을 적용하는 경향이 있어서, 피로에 대한 인증이 불가능하지는 않더라도 매우 어렵게 된다.

전술한 응력을 감소시키고 따라서 용접 상의 피로 계수를 감소시키며 ASME 코드 요건을 충족시키고, 용접 개소에서 제거하기 용이한 발명에 따른 시일 용접 다이어프램 구성이 도 4 내지 도 7에 도시된다. 이러한 구성은 임의의 압력 용기 점검구와 함께 그 크기에 관계없이 이용될 수 있다. 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라 구성되는 인서트(78")를 제외하곤, 도 2에 도시되는 것과 실질적으로 동일한 가스켓 덮개(gasket closure)를 도시한다. 점검구(68)에 걸치도록 위치하는 인서트(78")는 밀봉 표면(72)의 적어도 일부분에 걸쳐 지지되는 주변 플랜지(peripheral flange)(100)와, 플랜지의 내측 에지 사이에서 연속적으로 둥근 부분을 갖는다. 플랜지(100)는 둥근 부분(98)보다 약간 두꺼운 것이 일반적이지만, 이 점이 본 발명의 하나의 요건은 아니다.

도 5는 가스켓(74) 시일과 함께 이용하기 위한 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 도 5에 도시되는 실시예는 인서트(78''')가 밀봉 표면(72)의 적어도 일부분에 걸쳐 지지되는 주변 플랜지와, 플랜지(100)의 내측 에지 사이에서 연속적으로 둥근 부분(98')을 갖는 점에서 도 4에 도시되는 실시예와 실질적으로 동일하지만, 둥근 부분(98')이 도 4에 도시되는 바와 같이 반구 형태(98) 대신에 타원형인 차이점이 있다.

도 6에 도시되는 실시예는 인서트(78"")를 제외하곤 도 3에 도시되는 시일 용접 덮개와 실질적으로 동일하다. 인서트(78"")는, 플랜지가 가스켓(74)을 대신하여 밀봉 표면(72) 내 리세스(76) 내에 끼워맞춰질만큼 짧은 점을 제외하곤, 인서트(78")와 실질적으로 동일하다. 플랜지(100')의 주변 에지는 필릿 용접(96)을 이용하여 실링 표면(72)에 고정된다.

도 7에 도시되는 실시예는, 인서트(78"")의 둥근 부분(98')이 도 6에 도시되는 둥근 부분(98) 대신에 타원형인 점을 제외하곤 도 6에 도시되는 설계와 동일하다. 모든 형태에서, 도 4 내지 도 7에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 설계는 압력 용기의 외벽 상에서 밀봉 표면에 대해 밀봉되는 주변 플랜지의 내측 에지 사이에서 연장되는 매끄럽고 둥근 부분을 포함한다.

인서트의 중앙 영역에서의 돔 형태로 인해, 인서트 상의 내부 압력 하중이 커버의 중심으로부터 반경 방향 외향으로 위치하는 덮개 커버의 영역에 전달되며, 따라서, 커버의 국부화된 휨을 감소시키고, 즉, 커버 내로 작용하는 하중이 커버 부착 패스너의 위치에 더 가까워지고, 따라서, 패스너 상의 모멘트 하중이 감소되며, 결과적으로 커버 부착 패스너를 통해 작용하는 커버 휨의 일부분이 감소된다. 시일 용접 덮개로 구현될 때, 이 구성은 다이어프램 부착 용접에 부여되는 하중을 감소시키고, 이는 용접의 피로 수명에 대한 요건을 충족시킴에 있어 유익하다. 가스켓 시일로 구현될 때, 돔 형태는 커버 설치 및 패스너 조임 중 가스켓을 개구부의 중심 위치에 유지하게 함으로써 가스켓의 설치를 용이하게 한다. 추가적으로, 본 발명은 내부 압력 하중이 다이어프램 판 본체의 중심으로부터 반경 방향 외향으로 이동/전달됨에 따라 나타나는 상술한 장점을 커버 패스너에 제공하여, 커버 패스너 상의 휨 하중을 감소시킨다. 나사형 패스너가 커버(88)를 압력 용기 벽체(70)에 부착하기 위한 것으로 도시되었으나, 하중 요건을 충족시키는 다수의 다른 패스너 타입이 사용될 수 있고, 예를 들어, 커버의 상부 상의 후크(hook) 내에 끼워맞춰지고 압력 용기의 외벽에 부착되는 레버에 의해 인장되는 케이블이 사용될 수 있다.

본 발명의 구체적 실시예들이 상세하게 설명되었으나, 이러한 세부사항에 대해 다양한 변형예 및 대안들이 본 개시 내용의 전체 설명에 비추어 발전될 수 있다는 것을 당 업자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 개시되는 특정 실시예는 예시적인 사항에 불과하고 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위의 전체 범위와, 그 동등부로 주어진다.

Claims

점검구를 갖는 벽체와 상기 점검구의 덮개를 구비한 압력 용기(pressure vessel)에 있어서,
상기 점검구를 둘러싸는 상기 벽체 상의 밀봉 표면과,
상기 점검구 주위의 복수의 위치에서 상기 밀봉 표면으로부터 반경 방향 외향으로 상기 벽체 상에 또는 상기 벽체 내에 형성되는 수형 또는 암형 로킹 장치(locking device) 중 하나와,
상기 점검구에 걸치도록 위치하는 인서트(insert)로서, 상기 인서트는 상기 밀봉 표면의 적어도 일부분에 걸쳐 지지되는 주변 플랜지와, 상기 플랜지의 내측 에지 사이에서 연속적으로 둥근 부분을 가지는, 상기 인서트와,
상기 인서트의 플랜지와 상기 밀봉 표면 사이의 밀봉 부재와,
상기 점검구 및 인서트에 걸쳐 연장되고, 상기 수형 또는 암형 로킹 장치 중 적어도 상기 하나에 대해 반경 방향 외향으로 연장되는 커버와,
상기 수형 또는 암형 로킹 장치 중 상기 하나와 결합되어 상기 커버를 상기 인서트의 플랜지에 대해 가압함으로써, 상기 커버를 벽체에 연결하는 상기 수형 또는 암형 로킹 장치 중 다른 하나를 포함하고,
상기 인서트의 상기 둥근 부분이 상기 점검구 내로 연장되는
압력 용기.
제 1 항에 있어서,
상기 밀봉 부재가 가스켓(gasket)인
압력 용기.
제 1 항에 있어서,
상기 밀봉 부재가 용접부인
압력 용기.
제 3 항에 있어서,
상기 용접부가 필릿 용접부(fillet weld)인
압력 용기.
제 1 항에 있어서,
상기 로킹 장치가 나사형 패스너(threaded fastener)인
압력 용기.
제 5 항에 있어서,
상기 로킹 장치가 상기 커버 내의 개구부를 통해 연장되는
압력 용기.
제 6 항에 있어서,
상기 수형 또는 암형 로킹 장치 중 상기 하나는 상기 벽체의 나사형 리세스이고, 상기 수형 또는 암형 로킹 장치 중 상기 다른 하나는 나사형 패스너인
압력 용기.
제 7 항에 있어서,
상기 나사형 패스너가 볼트인
압력 용기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 인서트의 상기 둥근 부분이 반구형인
압력 용기.
제 1 항에 있어서,
상기 인서트의 상기 둥근 부분이 타원형인
압력 용기.
제 1 항에 있어서,
상기 인서트의 상기 플랜지가 상기 둥근 부분보다 두꺼운
압력 용기.