KR102011617B1 - 융합로 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 열핵 융합의 분야에 관한 것으로, 융합로의 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 장치들에서 사용될 수 있다. 융합로 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 장치가, 2개의 플랜지 사이에 장착되는 막대의 형태의 가요성 지지체, 변위 보상기, 및 수나사를 갖는 잠금 너트의 형태의 나사 가공 체결 부재를 포함한다. 변위 보상기는, 모듈을 향해 배향되는 가요성 지지체의 플랜지로서, 오목 구형 표면을 구비하는 것인, 플랜지 상에 장착되며, 그리고 블랭킷 모듈에 견고하게 연결되고, 변위 보상기는, 선회 가능하게 상호연결되는 잠금 스크류 및 지지 슬리브, 스페이서 슬리브, 그리고 구형 돌출부를 갖는 결합 슬리브를 포함한다. 스페이서 슬리브는, 잠금 스크류에 이동 가능하게 연결되며 그리고, 개별적으로 지지체의 플랜지에 대한 그리고 결합 슬리브의 구형 돌출부에 대한 선회 연결을 형성하는, 볼록 구형 표면 및 오목 구형 표면을 구비한다. 결합 슬리브는, 잠금 너트의 정지 표면에 견고하게 연결된다. 본 발명의 기술적 결과는, 가요성 지지체와 모듈 사이의 나사 가공 조인트에서의 인장력의 투과 가능한 양의 증가이고, 이는, 장치의 부하-지지 능력을 증가시키고, 자체-잠금 능력 덕택으로 나사 가공 조인트의 가능한 약화를 방지하며, 그리고 모듈이 진공 용기 상에 장착될 때 발생하는 각도 변위 및 축 방향 변위들에 대한 자체-보상을 제공한다.

Description

융합로 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 장치

본 발명은, 열핵 융합의 분야에 관한 것으로, 융합로의 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 장치들에서 사용될 수 있다.

융합로의 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 장치로서, 2개의 플랜지 사이에 장착되는 막대들의 형태로 설계되는 가요성 중공 지지체를 포함하고, 플랜지들 중의 하나가 지지체를 진공 용기와 결합하며 그리고 다른 플랜지가, 변형에 의해 블랭킷 모듈 내에 고정되는 잠금 슬리브(locking sleeve)를 동반하는 가운데, 나사 가공 체결구에 의해 블랭킷 모듈과 연결되는 것인, 융합로의 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 장치가, 공지되어 있다(2015년 9월 25일에 공개된, 러시아 특허 제2563975호, IPC G21Bl/17).

공지의 장치는, 가요성 지지체의 캐비티 내에 위치하게 되는 헤드부 및 모듈의 나사 가공 구멍 내에 고정되는 나사 가공 부분을 구비하는 스크류 볼트인, 나사 가공 체결 부재를 포함한다. 잠금 슬리브는, 테이퍼형 표면을 따라 견고하게 상호연결되는, 2개의 분리된 요소로 이루어진다. 상기 요소들 중의 하나는, 스크류 볼트 나사 가공 부분의 끝단면 내의 구멍과 짝을 이루는 헤드를 갖는 막대의 형태로 이루어지고, 이러한 요소의 단부 부분은 테이퍼형이다. 제2 요소는, 제1 요소의 테이퍼형 단부 부분과 짝을 이루는 원추형 섹션을 갖는 구멍을 구비하는, 슬리브의 형태로 구성된다. 슬리브의 단부 부분은, 얇은 벽으로 구성되며 그리고 슬리브의 나머지 부분의 외측 직경보다 더 큰 외측 직경을 갖는다. 잠금 슬리브는, 스크류 볼트 장착 구멍 내에 제1 요소의 헤드부에 의해 장착되며 그리고 모듈의 구멍 내에 위치하게 되는 제2 요소의 얇은 벽 단부 부분의 변형에 의해 모듈 내에 고정된다. 스크류 볼트는, 모듈 내에 직접적으로 고정되거나 또는, 모듈과 나사 연결부를 형성하는 원추형 슬리브와 짝을 이루는 외측 원추형 표면을 구비하는, 플러그 너트에 의해 모듈에 연결될 수 있다.

융합로의 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 공지의 장치는, 가요성 지지체의 부가적인 가공이, 모듈의 조립 프로세스 도중에 진공 용기의 제조 오류로부터 발생하는 각도 변위 및 전단 변위를 보상하기 위해, 자체의 길이를 따라 요구된다는, 단점을 갖는다. 부가적인 가공은, 설치 프로세스 도중에 수행되며 그리고, 장착 작업을 상당히 연장시키고 복잡하게 하는, 가요성 지지체에 대한 지속적인 측정이 동반되어야만 한다.

본질적인 특징으로서 청구되는 발명과 가장 유사한 것은, 2개의 플랜지 사이에 위치하게 되는 막대의 형태의 가요성 지지체, 및 모듈을 향해 배향되는 지지체의 플랜지 상에 나사 가공 조인트에 의해 장착되는 변위 보상기를 포함하고, 상기 변위 보상기는, 선회 가능하게 상호연결되는 잠금 스크류 및 지지 슬리브 그리고, 구형 돌출부(볼록 표면)를 갖는 결합 슬리브로 구성되며, 결합 슬리브는, 나사 가공 체결구를 통해 가요성 지지체를 블랭킷 모듈과 연결하는 것인, 융합로의 진공 용기에 블랭킷 모듈에 고정하기 위한 장치이다(2013년 8월 27 공개된, 러시아 특허 제2491663호, IPC G21Bl/13).

나타난 장치에서, 가요성 지지체의 막대들은, 가요성 지지체의 중앙 부분 내에 캐비티를 형성하는 플랜지들의 외주 둘레에 장착된다. 나사 가공 체결구는, 가요성 지지체의 캐비티 내에 위치하게 되는 헤드부 및, 변위 보상기의 요소들 내의 개구들을 통과하며 그리고 나사에 의해 모듈과 맞물리는 막대 부분을 구비하는, 스크류 볼트의 형태로 구성된다. 모듈을 향해 배향되는 지지체의 플랜지가, 변위 보상기의 잠금 스크류에 나사식으로 연결된다. 잠금 스크류는, 볼록 구형 표면을 갖도록 구성되며, 그리고 지지 슬리브는, 상보적 오목 구형 표면을 갖는다. 결합 슬리브는, 모듈의 표면들 및 지지 슬리브의 표면들과의 접촉을 제공하도록 위치하게 되고, 지지 슬리브는, 구형 돌출부에 의해 모듈의 장착 구멍 내의 원추-형상 리세스와 결합된다. 볼형 와셔(ball washer)가, 모듈을 향해 배향되는 가요성 지지체의 플랜지와 볼트 헤드부 사이에 제공되고, 와셔와 접경하는 볼트 헤드부의 내측 표면은 상보적 구형 형상을 갖도록 구성된다.

공지의 장치의 설치는 뒤따르는 바와 같이 수행된다.

스크류 볼트 및 볼형 와셔는, 중공형 가요성 지지체 내로 삽입되고, 지지체는 이어서, 진공 챔버의 장착 소켓 내에 배치된다. 볼록 구형 외측 표면을 구비하는 잠금 스크류가, 볼트 막대부가 가요성 지지체 너머로 연장되는 방식으로, 블랭킷 모듈을 향해 배향되는 가요성 지지체의 플랜지 상에 나사식으로 장착된다. 오목 구형 내측 표면을 갖는 지지 슬리브가, 볼록 구형 외측 표면을 갖는 잠금 스크류 상에 장착된다. 구형 돌출부를 갖는 결합 슬리브가, 결합 슬리브 및 지지 슬리브의 끝단면들을 정렬하기 위해, 스크류 볼트의 나사 가공 단부 상에 장착된다. 블랭킷 모듈은, 모듈의 원추형 리세스가 결합 슬리브의 구형 돌출부와 접경하는 방식으로, 조립된 장치 상에 배치된다.

공지의 장치는, 장착 프로세스 도중에 발생하는 각도 변위 및 전단 변위의 보상을 보장한다. 전단(측방) 변위의 경우에, 결합 슬리브는, 변위 값에 걸쳐 이동하고, 그에 따라 가능한 측방 변위를 수용한다. 각도 변위의 경우에, 스크류 볼트, 지지 슬리브 및 결합 슬리브가, 그러한 각도 변위의 값만큼 회전하고, 그에 따라 각도 변위를 수용하며, 그리고 스크류 볼트의 축이, 장착 구멍의 축과 정렬된다.

볼트는 이어서, 볼트의 막대 부분 내의 장착 구멍 내에 설치되는 특수 공구를 사용하여 나사 체결되며, 그리고 볼형 와셔는, 볼트 헤드부의 구형 표면과의 맞물림으로 인해 자동으로 설치된다.

이상에 설명된 바와 같은 융합로의 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 공지의 장치는, 볼트와 블랭킷 모듈 사이의 나사 연결부가 융합로의 사이클 작동의 프로세스에서 약화되는 단점을 갖는다. 이는, 자체의 위치에서의 공간적 제약에 의해 야기되는 나사 연결부에 대한 방해된 접근으로 인해 사용될 수 없는, 정지 요소들의 부재에 의해 설명될 수 있다. 부가적으로, 공지의 장치의 다른 단점이, 내측 장착 구멍에 의해 야기되는 볼트의 막대 부분의 작은 단면적으로 인한, 가요성 지지체와 블랭킷 모듈의 나사 연결부에 대한 허용 토크 값의 한계로서, 규정될 수 있다.

본 발명의 목적은, 융합로의 사이클 작동의 프로세스에서의 서비스 신뢰성을 보장할 뿐만 아니라, 진공 용기 상에서의 블랭킷 모듈의 설치의 프로세스를 능률화하는, 융합로 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 효과는, 가요성 지지체와 모듈 사이의 나사 가공 조인트의 허용 토크 값의 증가이고, 이는, 장치의 부하-지지 능력(load-support capacity)을 증가시키고, 자체-잠금 능력(self-locking ability) 덕택으로 나사 가공 조인트의 가능한 약화를 방지하며, 그리고 모듈이 진공 용기 상에 장착될 때 발생하는 각도 변위 및 축 방향 변위들에 대한 자체-보상(self-compensation)을 제공한다.

나타난 기술적 효과는, 2개의 플랜지 사이에 장착되는 막대의 형태의 가요성 지지체, (블랭킷 모듈에 더 가까운) 블랭킷 모듈을 향해 배향되는 가요성 지지체의 플랜지 상에 나사식으로 장착되는 변위 보상기를 포함하고, 변위 보상기는, 서로에 대해 선회 가능하게 연결되는 잠금 스크류 및 지지 슬리브 그리고, 구형 돌출부를 갖는 결합 슬리브를 포함하는 것인, 융합로 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 공지의 장치에 대한 수정에 의해 달성된다. 가요성 지지체는, 체결구를 통해 결합 슬리브에 의해 블랭킷 모듈에 결합된다. 본 발명에 따르면, 나사 가공 체결구는, 수나사를 갖는 잠금 너트이며, 그리고 블랭킷 모듈을 향해 배향되는 가요성 지지체의 플랜지는, 오목 구형 표면을 갖는다. 변위 보상기는, 블랭킷 모듈에 견고하게 연결되며 그리고, 스페이서 슬리브를 갖도록 제공되고, 스페이서 슬리브는, 상기 잠금 스크류에 이동 가능하게 연결되며 그리고 상기 플랜지와 그리고 결합 슬리브의 구형 돌출부와 선회 연결을 형성하는, 볼록 구형 표면 및 오목 구형 표면을 구비한다. 결합 슬리브는, 잠금 너트의 정지 표면에 견고하게 연결된다.

하나의 실시예에서, 변위 보상기의 모듈과의 견고한 연결이, 지지 슬리브 측면의 모듈에 대한 자체-잠금 나사 연결에 의해 이루어진다.

하나의 실시예에서, 변위 보상기의 모듈과의 견고한 연결이, 지지 슬리브 측면의 모듈에 대한 용접 이음선을 사용하여 이루어진다.

하나의 실시예에서, 스페이서 슬리브의 잠금 스크류와의 가요성 연결이, 스플라인형 조인트(splined joint)로서 이루어진다.

하나의 실시예에서, 결합 슬리브의 잠금 너트의 정지 표면과의 견고한 연결이, 가요성 고정 링을 사용하여 이루어진다.

하나의 실시예에서, 결합 슬리브의 잠금 너트의 정지 표면과의 견고한 연결이, 고정 링 및 용접 이음선을 사용하여 이루어진다.

잠금 너트로서 나사 가공 체결구를 제작하는 것 및 변위 보상기의 모듈과의 견고한 연결은, 자체-잠금 능력에 의해 융합로의 작동 도중에 나사 가공 조인트의 있을 수 있는 약화를 방지한다. 볼트를 잠금 너트로 교체하는 것은, 체결 나사의 직경을 증가시킴에 의해 장치의 부하-지지 능력을 증가시킬 수 있고, 이는, 가요성 지지체와 블랭킷 모듈 사이의 나사 연결의 인장력을 증가시키는 것을, 그리고 그에 따라, 조인트들의 보장되는 틈새 없음(non-gapping)과 더불어 블랭킷 모듈로부터 받게 되는 허용 부하를 증가시키는 것을 허용한다. 더불어, (볼트를 잠금 너트로 교체하여) 볼트 구성요소를 제거함에 의해, 스페이서 슬리브를 위한 공간이 이용 가능하게 되며, 그리고 스페이서 슬리브는, 가요성 지지체의 변위 보상기와의 선회 조인트를 제공하고, 잠금 너트에 관련한 결합 슬리브의 가요성 조인트 및 잠금 스크류와의 가요성 조인트를 제공한다. 이상의 구성은, 모듈이 진공 용기 상에 장착될 때 발생하는 각 변위 및 축 방향 변위의 자체-보상을 가능하게 한다.

이상에 설명된 본질적인 특징들은, 가장 유사한 것과 비교하여, 융합로 내의 혹독한 상태에서 진공 용기에 모듈을 고정하기 위한 장치의 신뢰할 수 있는 작동을 야기하며, 그리고 장착 프로세스 도중에 설치 작업을 용이하게 한다.

본 개시의 본질은, 상세한 설명이 첨부 도면을 참조하여 읽힐 때, 더욱 잘 이해될 것이다:
도 1은, 본 발명에 따른, 융합로 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 장치의 단면도이다.

융합로의 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 장치는, 플랜지들을 갖는 가요성 지지체(1), 체결 부재(2) 및, 블랭킷 모듈(3)을 바라보는 가요성 지지체의 플랜지에 배치되는 변위 보상기를 포함하고, 변위 보상기는, 지지 슬리브(4), 잠금 스크류(5), 스페이서 슬리브(6) 및, 구형 돌출부를 갖는 결합 슬리브(7)를 포함한다. 가요성 지지체(1)는, 2개의 플랜지 사이에 배치되는 막대들의 형태로 이루어진다. 가요성 지지체(1)의 플랜지들은, 수나사를 갖도록 구성되며, 그리고 플랜지들 중의 하나는, 가요성 지지체(1)를 진공 용기(8)에 나사식으로 결합하고, 오목 구형 끝단면을 갖는 다른 플랜지는, 블랭킷 모듈(3)의 장착 소켓과 연결되는 나사 가공 체결 부재(2)에 의해 변위 보상기를 통해, 가요성 지지체(1)를 블랭킷 모듈(3)에 결합한다. 나사 가공 체결 부재(2)는, 수나사를 갖는 잠금 너트로서 구성된다. 지지 슬리브(4)는, 블랭킷 모듈(3)의 장착 소켓 내에 설치되며, 그리고 자체-잠금 나사(힘 끼워맞춤 나사(force fitting thread) 또는 테이퍼형 나사)에 의해 또는 용접 이음선에 의해, 측면과 더불어 장착 소켓에 견고하게 고정된다.

잠금 스크류(5)는, 블랭킷 모듈(3)을 향해 배향되는 가요성 지지체(1)의 플랜지에 나사식으로 고정되며 그리고, 예를 들어 지지 슬리브(4)의 오목 표면과 상보적인 볼록 구형 표면을 갖는 와셔(9)에 의해, 오목 구형 표면을 갖는 지지 슬리브(4)와 선회 연결을 형성한다. 스페이서 슬리브(6)는, 볼록 구형 표면 및 오목 구형 표면을 구비하며, 그리고 개별적으로 가요성 지지체(1)의 플랜지와의 그리고 결합 슬리브(7)의 구형 돌출부와의 선회 연결을 형성한다. 스페이서 슬리브(6)는, 예를 들어 스플라인형 조인트 및 핀(10)에 의해, 잠금 스크류(5)에 이동 가능하게 연결된다. 결합 슬리브(7)는, 예를 들어 가요성 잠금 링(11) 또는 잠금 링과 용접 이음선(도면에 도시되지 않음)을 사용하여, 잠금 너트(2)의 정지 표면에 견고하게 연결된다.

본 발명에 따른, 융합로의 진공 용기 상에의 블랭킷 모듈의 장착 프로세스는, 뒤따르는 바와 같이 수행된다.

가요성 지지체(1)가, 진공 용기(8)의 장착 소켓 내로 삽입된다. 이어서, 결합 슬리브(7)와 함께하는 잠금 너트(2), 스페이서 슬리브(6) 및 핀(10)과 함께하는 잠금 스크류(5), 볼형 와셔(9) 및 지지 슬리브(4)가, 블랭킷 모듈(3)의 장착 소켓 내로 꽉 조여질 때까지 나사 체결된다. 지지 슬리브(4)는, 블랭킷 모듈(3) 내로 자체-잠금 나사(예를 들어, 힘 끼워맞춤 나사 또는 테이퍼형 나사)에 의해 나사 체결되거나, 또는 용접 이음선에 의해 연결된다. 이러한 방식으로, 가요성 지지체들(1)은, 진공 용기(8) 내에 블랭킷 모듈(3)을 장착하기 위해 요구되는 개수로, 예를 들어 4개의 가요성 지지체로, 진공 용기(8) 내에 설치되며, 그리고 대응하는 개수의 체결 유닛들이, 모듈(3) 내에 설치된다. 이어서, 블랭킷 모듈(3)이, 진공 용기(8)에 놓인다. 잠금 스크류들(5)은, 중심 부분에 설치 공구를 위한 장착 시트를 구비하는 스페이서 슬리브들(6)을 경유하여, 가요성 지지체들(1)의 나사 가공 플랜지들 상에 나사 체결된다. 잠금 스크류들(5)의 가요성 지지체(1)의 플랜지들과의 나사 연결은, 잠금 너트들(2)을 회전시킴에 의해, 꽉 조여지며 그리고 잠금 고정된다. 구조적 구성요소들의 자체-설치가, 변위 보상기 구성요소들의, 가요성 지지체(1)의 플랜지와의 선회 연결로 인해, 뿐만 아니라 스페이서 슬리브(6)의 잠금 스크류(5)와의 이동 가능한 (스플라인형) 조인트로 인해, 그리고 잠금 너트(2)를 따라 슬라이딩하는 결합 슬리브(7) 때문에, 달성된다. 구성요소들은 그에 따라, 가요성 지지체(1) 축의 각 변위가 모듈(3)의 장착 소켓 및 잠금 너트(2)의 축에 대해 보상되며 그리고 동시에 전원 회로가 폐쇄되는, 위치에 설치된다.

장치는 다음과 같이 작동하게 된다.

원자로 작동 프로세스 도중에, 플라즈마 분열로부터의 동적 힘들이, 모듈 상에 작용한다. 가요성 지지체(1)는, 체결 장치의 장착 지점에 생기는 외적 인장 부하 및 외적 압력 부하를 지탱하고, 모듈(3)로부터의 부하는, 융합로의 진공 용기(8)로 전달되어야만 한다. 압력 부하는, 모듈(3)로부터, 잠금 너트(2), 결합 슬리브(7) 및 스페이서 슬리브(6)를 통해, 지지체(1)로 전달된다. 인장 부하는, 모듈(3)로부터, 지지 슬리브(4), 볼형 와셔(9) 및 잠금 스크류(5)를 통해, 지지체(1)로 전달된다. 부하는 이어서, 잠금 스크류(5)에 의해 그리고 스페이서 슬리브(6)에 의해 둘러싸이는 가요성 지지체의 플랜지를 통해, 그리고 가요성 지지체의 막대들을 통해 진공 용기(8)와 연결되는 플랜지로, 가요성 지지체(1)로부터 진공 용기(8)로 전달된다.

Claims (6)

1. 융합로 진공 용기에 블랭킷 모듈을 고정하기 위한 장치로서:
   2개의 플랜지 사이에 장착되는 막대들의 형태의 가요성 지지체; 및
   상기 블랭킷 모듈을 향해 배향되는 상기 가요성 지지체의 플랜지 상에 나사식으로 장착되는 변위 보상기로서, 서로에 대해 선회 가능하게 연결되는 잠금 스크류 및 지지 슬리브, 그리고 구형 돌출부를 갖는 결합 슬리브를 포함하는 것인, 변위 보상기
   를 포함하고,
   상기 가요성 지지체는, 나사 가공 체결 부재를 통해 상기 결합 슬리브에 의해 상기 블랭킷 모듈에 결합되며;
   상기 나사 가공 체결 부재는, 수나사를 갖는 잠금 너트이며, 그리고 상기 블랭킷 모듈을 향해 배향되는 상기 가요성 지지체의 상기 플랜지는, 오목 구형 표면을 구비하고;
   상기 변위 보상기는, 상기 블랭킷 모듈에 견고하게 연결되며 그리고 스페이서 슬리브를 갖도록 제공되고, 상기 스페이서 슬리브는, 상기 잠금 스크류에 이동 가능하게 연결되며 그리고 상기 플랜지와 그리고 결합 슬리브의 구형 돌출부와 선회 연결을 형성하는, 볼록 구형 표면 및 오목 구형 표면을 구비하고, 상기 결합 슬리브는, 상기 잠금 너트의 정지 표면에 견고하게 연결되는 것인, 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 변위 보상기의 상기 블랭킷 모듈과의 견고한 연결은, 상기 지지 슬리브 측면의 상기 블랭킷 모듈에 대한 자체-잠금 나사 연결에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 변위 보상기의 상기 블랭킷 모듈과의 견고한 연결은, 상기 지지 슬리브 측면의 상기 블랭킷 모듈에 대한 용접 이음선에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 스페이서 슬리브와 상기 잠금 스크류의 이동 가능한 연결은, 스플라인형 조인트로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 결합 슬리브의 상기 잠금 너트의 상기 정지 표면과의 견고한 연결은, 가요성 고정 링을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 결합 슬리브의 상기 잠금 너트의 상기 정지 표면과의 견고한 연결은, 고정 링 및 용접 이음선을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.

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