KR20160082697A

KR20160082697A - 열 후퇴 액추에이터를 갖는 펌프 시일

Info

Publication number: KR20160082697A
Application number: KR1020167014802A
Authority: KR
Inventors: 존 더블유 콘라드; 리만 제이 페트로스키
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2016-07-08
Also published as: EP3066344A4; US20150125271A1; CN105705798B; JP2016530442A; SI3036440T1; EP3066344B1; EP3066344A1; WO2015069324A1; JP6402188B2; TWI639772B; EP3036440A1; EP3036440B1; KR102291353B1; ES2674475T3; SI3066344T1; ES2666908T3; JP2016538453A; EP3036440A4; JP6403344B2; TW201522786A

Abstract

주어진 온도 초과에서 상태 변화하거나 변형되는 가융성 링크와 같은 재료가 실린더의 폐쇄 단부와 피스톤의 일 단부 사이에 개재되는 상태로, 축방향 길이의 일부가 실린더 쉘 내에 밀폐된 피스톤을 갖는, 회전 샤프트 셧다운 시일을 위한 열 액추에이터. 피스톤은 재료를 향해 스프링 편의되고, 주어진 온도에 도달할 때 실린더의 폐쇄 단부를 향해 이동하며, 재료의 변형 또는 상태 변화는 피스톤이 폐쇄 단부를 향해 이동하기 위한 공간을 만든다. 피스톤의 이동은 피스톤 로드를 통해 전달되어 시일을 활성화시킨다.

Description

열 후퇴 액추에이터를 갖는 펌프 시일{PUMP SEAL WITH THERMAL RETRACTING ACTUATOR}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2013년 8월 20일자로 출원되고 발명의 명칭이 "열 후퇴 액추에이터를 갖는 펌프 시일(Pump Seal With Thermal Retracting Actuator)"인 미국 출원 제 13/970,899 호에 관련된다.

본 발명은 일반적으로 회전 샤프트 시일에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 원심 펌프를 위한 열 작동식 시일(thermally actuated seal) 및 특히 그러한 시일을 위한 신규한 열 액추에이터(thermal actuator)에 관한 것이다.

가압수형 원자력 발전소에서, 원자로 냉각재 시스템이 증기의 생산을 위해 원자로 노심으로부터 증기 발생기로 열을 수송하는데 사용된다. 증기는 이어서 유용한 일의 생산을 위해 터빈 발전기를 구동시키는데 사용된다. 원자로 냉각재 시스템은 복수의 별개의 냉각 루프를 포함하며, 이들 냉각 루프 각각은 원자로 노심에 연결되고 증기 발생기 및 원자로 냉각재 펌프를 포함한다.

원자로 냉각재 펌프는 전형적으로 고온 및 고압, 예를 들어 550℉(280℃) 및 대략 2,250 psia(155 바(bar))의 압력의, 대량의 원자로 냉각재를 이동시키도록 설계된 수직 단일 스테이지 원심 펌프이다. 펌프는 기본적으로 바닥(bottom)으로부터 천장(top)까지 3개의 일반적인 섹션, 즉 액압 섹션, 샤프트 시일 섹션 및 모터 섹션을 포함한다. 하부의 액압 섹션은 원자로 냉각재를 각자의 루프 여기저기로 펌핑하기 위해 펌프 케이싱 내에서 작동가능한 펌프 샤프트의 하단부 상에 장착된 임펠러를 포함한다. 상부의 모터 섹션은 펌프 샤프트를 구동시키기 위해 결합된 모터를 포함한다. 중간의 샤프트 시일 섹션은 3개의 탠덤식(tandem) 시일 조립체, 즉 하부의 1차 시일 조립체(번호 1 시일), 중간의 2차 시일 조립체, 및 상부의 3차 시일 조립체를 포함한다. 시일 조립체는 펌프 샤프트에 동심으로, 그리고 펌프 샤프트의 천장 부근에 위치되고, 그것의 조합된 목적은 정상 작동 조건에서 격납 대기(containment atmosphere)로의 펌프 샤프트를 따라 최소의 원자로 냉각재 누출을 제공하는 것이다. 종래 기술에 공지된 펌프 샤프트 시일 조립체의 대표적인 예가 미국 특허 제 3,522,948 호; 제 3,529,838 호; 제 3,632,117 호; 제 3,720,222 호 및 제 4,275,891 호에 기술된다.

정지된 펌프 압력 경계와 회전하는 샤프트 사이의 계면(interface)을 기계적으로 밀봉하는 펌프 샤프트 시일 조립체는 과도한 누출 없이 높은 시스템 압력(대략 2,250 psi(155 바))을 억제할 수 있어야 한다. 3개의 시일 조립체의 탠덤식 배열이 스테이지 내의 압력을 제압하는데 사용된다. 이러한 3개의 기계적 펌프 시일 조립체는, 작동 시에, 1차 냉각 시스템으로부터 각자의 시일 누출 포트(seal leakoff port)로의 원자로 냉각재의 과도한 누출을 방지하면서 각각의 스테이지에서 최소량의 제어된 누출을 허용하는 제어식 누출 시일이다.

펌프 시일 조립체는 통상적으로, 시일 조립체에의 저온 유체의 분사를 통해, 또는 1차 유체(primary fluid)가 시일 조립체에 도달하기 전에 1차 유체를 냉각시키는 열교환기의 사용을 통해, 1차 냉각 시스템의 온도보다 훨씬 낮은 온도로 유지된다. 이러한 시스템의 이론화된 고장은 시일 조립체를 고온에 노출시킬 수 있으며, 이는 시일 조립체의 제어된 누출이 급격히 증가하게 할 가능성이 높다. 원자로 노심에서의 모든 핵연료 냉각의 상실의 원인이 모든 AC 전력의 상실로 인한 경우, 시일 누출은 보급 펌프(makeup pump)에 전력공급하는 전기 없이는 냉각 시스템으로 복귀할 수단이 없다. 보급의 수단을 갖지 않는 제어된 누출은 가정적으로 원자로 노심을 덮지 않는 원자로 냉각재 및 후속적인 노심 손상으로 이어질 수 있다.

따라서, 우연적인 모든 연료 냉각의 상실 및 보급 펌핑의 상실의 경우에 표준 시일 조립체를 백업하는 효과적인 방법에 대한 필요성이 존재한다. 바람직하게는, 그러한 백업 시일은 샤프트를 누출로부터 실질적으로 밀봉하기 위해 전력의 상실 또는 보급 펌핑 능력의 상실에 대한 다른 원인 시에 작동가능하여야 한다.

전술한 목적은 본 발명에 따라, 샤프트 시일을 통한 냉각재의 통상의 누출을 제한하도록 설계된 펌프, 압축기 등과 같은 감소된 속도의 또는 정지된 회전 장비의 샤프트를 위한 열 작동식 셧다운 시일(shutdown seal)에 의해 달성된다. 이하에 청구되는 셧다운 시일은 그것의 샤프트와 하우징 사이에 좁은 유동 환형체(annulus)를 갖는 임의의 장비를 밀봉하는데 유용하다.

셧다운 시일은 (i) 정상 작동 동안 환형체를 사이에 두고 샤프트를 둘러싸도록, 그리고 (ii) 샤프트가 사전결정된 속도 아래로 늦어지거나 회전을 멈출 때 샤프트에 대해 수축하도록, 설계된 "분할 링(split ring)"을 특징으로 한다. 분할 링은 샤프트가 정상 온라인 작동 동안 회전하고 있을 때, 스페이서(spacer)에 의해 이격된 관계로 유지되는 대면하는 단부를 갖는다. 샤프트가 느려지거나 회전을 멈추고 하우징 내의 온도가 상승하면, 스페이서가 분할 링의 대면하는 단부로부터 제거되고, 분할 링의 대면하는 단부가 서로 접근함에 따라 분할 링이 샤프트에 대해 수축하며, 이는 환형체를 통한 냉각재의 누출의 상당한 부분을 차단한다.

바람직하게는, 셧다운 시일은 또한 분할 링이 환형체를 통한 냉각재의 누출을 차단할 때, 하우징 내의 압력에 있어서의 증가에 의해 샤프트에 대해 가압되는 유연한 중합체 시일 링을 갖는다.

특히, 본 발명은 분할 링이 분할 링에 의해 덮인 환형체의 부분을 좁히거나 실질적으로 밀봉하기 위해 수축할 수 있도록, 환형체 내의 액체가 사전선택된 온도 초과로 상승할 때, 스페이서를 분할 링의 대면하는 단부 사이로부터 제거하기 위한 개선된 액추에이터를 갖는 그러한 시일을 제공한다. 액추에이터는 축방향 치수를 갖는 실린더를 포함하며, 피스톤이 실린더 내에서 축방향으로 이동가능하고, 실린더는 피스톤 주위에 밀봉되는 상단부 및 하단부를 갖는다. 피스톤 로드는 피스톤의 하단부에서 실린더 내의 하부 개구를 통해 연장되고, 스페이서에 연결된 피스톤 로드의 일 단부를 갖는다. 공동(cavity)은 스페이서가 분할 링의 대면하는 단부 사이에 배치될 때 피스톤과 실린더의 상단부 사이의 실린더의 상부 부분 내의 공간을 점유한다. 가융성 링크(fusible link)가 피스톤과 실린더의 상단부 사이의 공동 내의 공간의 적어도 일부를 점유한다. 가융성 링크는 피스톤이 공동 내로 이동하는 것을 가능하게 하기 위해, 사전선택된 온도에서 변형되거나 상태 변화하도록 선택된다. 스프링이 피스톤의 하단부와 실린더의 하단부 사이에 개재되어, 피스톤을 가융성 링크에 대해 편의(biasing)시킨다. 액추에이터 조립체는 스페이서를 분할 링의 대면하는 단부 사이로부터 제거하기 위해서 가융성 링크의 상태 변화 또는 변형 시에 피스톤을 실린더의 상단부를 향해 이동시키도록 구성된다.

일 실시예에서, 스프링은 파형 스프링(wave spring)이다. 바람직하게는, 파형 스프링은 고점 및 저점이 각각 정렬되도록 탠덤식으로 정렬된 다수의 리프(leaf)를 포함한다. 스프링은 스페이서가 실질적으로 분할 링의 대면하는 단부 사이에 위치될 때 실질적으로 압축된 상태에 있다.

또 다른 실시예에서, 피스톤 로드는 피스톤이 공동 내로 이동하기 시작하기 직전의 시간에, 개구와 대면하는 피스톤 로드의 위치에서 실린더 내의 개구의 부근 내에서 감소된 직경을 갖는다. 바람직하게는, 가융성 링크는 대략 280℉(138℃) 내지 390℉(198℃)의 용융점을 갖는 재료로 실질적으로 제조된다.

본 발명은 또한 상기의 개념을 채용하는 셧다운 시일 및 액추에이터를 고려한다.

첨부 도면과 함께 읽을 때 바람직한 실시예의 하기의 설명으로부터 본 발명의 추가의 이해가 얻어질 수 있다.

도 1은 원자로와 폐쇄 루프 시스템에서 직렬로 연결된 증기 발생기 및 원자로 냉각재 펌프를 포함하는 종래의 원자로 냉각 시스템의 하나의 냉각 루프의 개략도,
도 2는 시일 하우징, 및 시일 하우징 내에 배치되고 펌프 샤프트를 둘러싸는 하부의 1차, 중간의 2차, 및 상부의 3차 시일 조립체를 단면으로 예시하는, 원자로 냉각재 펌프의 샤프트 시일 섹션의 절단 사시도,
도 3은 도 2의 원자로 냉각재 펌프의 시일 하우징 및 시일 조립체의 일부분의 확대 단면도,
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는, 도 2 및 도 3에 도시된 하부의 1차 시일의 확대도를 보여주는, 샤프트 시일 배열의 단면도,
도 5는 펌프 샤프트 및 셧다운 시일의 일부분이 해칭되어 있고, 셧다운 시일은 스페이서를 분할 링으로부터 제거하기 위해 열 작동식 기계적 피스톤을 채용하는, 도 4에 도시된 1차 시일의 삽입체의 확대 부분도,
도 6은 도 5에 도시된 액추에이터를 대체하는 이하에 청구되는 원리를 채용하는 액추에이터의 일 실시예의 확대 측단면도,
도 7은 시일 하우징 내에 지지되는 도 6에 도시된 실시예의 종단면도, 및
도 8은 이하에 청구되는 열 작동식 기계적 피스톤의 제 2 실시예의 종단면도.

하기의 설명에서, 동일한 도면 부호는 몇 개의 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 대응하는 부품을 지시한다. 또한, 하기의 설명에서, "전방", "후방", "좌측", "우측", "상향으로", "하향으로" 등과 같은 방향의 용어는 편의상의 단어이며 제한적인 용어로 해석되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다.

종래 기술의 원자로 냉각 펌프

본 발명을 이해하기 위해, 본 발명이 작동할 하나의 환경을 이해하는 것이 도움이 된다. 그러나, 본 발명이 많은 다른 응용을 갖는다는 것이 인식되어야 한다. 도 1을 참조하면, 종래의 원자로 냉각 시스템의 복수의 원자로 냉각 루프(10) 중 하나의 개략적 표현이 도시된다. 냉각 루프(10)는 원자로 노심(16)과 폐쇄 루프 냉각 시스템에서 직렬로 연결된 증기 발생기(12) 및 원자로 냉각재 펌프(14)를 포함한다. 증기 발생기(12)는 증기 발생기(12)의 입구 및 출구 플리넘(plenum)(20, 22)과 연통하는 1차 열교환 관(18)을 포함한다. 증기 발생기(12)의 입구 플리넘(20)은 폐쇄 루프 시스템의 핫 레그(hot leg)로 흔히 지칭되는 유동 경로(24)를 따라 원자로 노심(16)의 출구로부터 고온의 냉각재를 수용하기 위해 그것과 유동 연통하여 연결된다. 증기 발생기(12)의 출구 플리넘(22)은 폐쇄 루프 시스템의 유동 경로(26)를 따라 원자로 냉각재 펌프(14)의 입구 섹션측과 유동 연통하여 연결된다. 원자로 냉각재 펌프(14)의 출구 압력측은 폐쇄 루프 시스템의 콜드 레그(cold leg)의 유동 경로(28)를 따라 원자로 노심(16)의 입구에 상대적으로 저온인 냉각재를 공급하기 위해 그것과 유동 연통하여 연결된다.

냉각재 펌프(14)는 냉각재를 고압하에서 폐쇄 루프 시스템 여기저기로 펌핑한다. 특히, 원자로 노심(16)으로부터 나오는 고온의 냉각재는 증기 발생기(12)의 입구 플리넘(20)으로 그리고 그것과 연통하는 열교환 관(18)을 통해 전달된다. 열교환 관(18) 내에 있는 동안, 고온의 냉각재는 종래의 수단(도시되지 않음)을 통해 증기 발생기(12)로 공급되는 저온의 급수(feedwater)와 열교환 관계로 유동한다. 급수가 가열되고, 그것의 일부가 터빈 발전기(도시되지 않음)를 구동시키는데 사용하기 위한 증기로 변화된다. 열교환에 의해 온도가 감소된 냉각재는 이어서 냉각재 펌프(14)를 통해 원자로 노심(16)으로 재순환된다.

원자로 냉각재 펌프(14)는 고온 및 고압의 대량의 원자로 냉각재를 폐쇄 루프 시스템 여기저기로 이동시킬 수 있어야 한다. 열교환의 결과로서 펌프(14)를 통해 증기 발생기(12)로부터 유동하는 냉각재의 온도가 열교환 전에 원자로(16)로부터 증기 발생기(12)로 유동하는 냉각재의 온도보다 상당히 낮게 냉각되었지만, 그것의 온도는 여전히 비교적 높다 - 전형적으로 약 550℉(288℃) -. 이러한 비교적 높은 온도에서 냉각재를 액체 상태로 유지하기 위해, 시스템은 분사 펌프(도시되지 않음)에 의해 가압되고 대략 2,250 psia(155 바)인 압력으로 작동한다.

도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 종래 기술의 원자로 냉각재 펌프(14)는 일반적으로 일 단부에서 시일 하우징(32) 내에서 종결되는 펌프 하우징(30)을 포함한다. 펌프는 또한, 펌프 하우징(30)의 중심으로 연장되고 시일 하우징(32) 내에 밀봉되고 회전가능하게 장착된 펌프 샤프트(34)를 포함한다. 도시되지 않았지만, 펌프 샤프트(34)의 바닥 부분은 임펠러에 연결되는 반면, 그것의 천장 부분은 고마력, 유도형 전기 모터에 연결된다. 모터가 샤프트(34)를 회전시키면, 펌프 하우징(30)의 내부(36) 내의 임펠러는 가압된 원자로 냉각재가 원자로 냉각 시스템을 통해 유동하게 한다. 이러한 가압된 냉각재는 샤프트(34)에 상향 지향 유체정역학적 하중을 가하는데, 그 이유는 시일 하우징(32)의 외부 부분이 주위 대기에 의해 둘러싸이기 때문이다.

펌프 하우징 내부(36)와 시일 하우징(32)의 외부 사이의 2,250 psia(155 바) 압력 경계를 유지하면서 펌프(34)가 시일 하우징(32) 내에서 자유롭게 회전할 수 있기 위해, 탠덤식으로 배열된 하부의 1차, 중간의 2차 및 상부의 3차 시일 조립체(38, 40, 42)가 시일 하우징(32) 내의 펌프 샤프트(34) 주위에 도 2 및 도 3에 예시된 위치에 제공된다. 압력 밀봉(대략 2,200 psi(152 바))의 대부분을 수행하는 하부의 1차 시일(38)은 비접촉 유체정역학적 타입인 반면, 중간의 2차 및 상부의 3차 시일 조립체(40, 42)는 접촉 또는 러빙(rubbing) 기계적 타입이다.

펌프(14)의 시일 조립체(38, 40, 42) 각각은 일반적으로 펌프 샤프트(34)와의 회전을 위해 펌프 샤프트(34)에 장착된 각자의 환형 러너(runner)(44, 46, 48), 및 시일 하우징(32) 내에 고정식으로 장착된 각자의 환형 시일 링(50, 52, 54)을 포함한다. 각자의 러너(44, 46, 48) 및 시일 링(50, 52, 54)은 서로 대면하는 천장 및 바닥 표면(56, 58, 60 및 62, 64, 66)을 갖는다. 하부의 1차 시일 조립체(38)의 러너(44) 및 시일 링(50)의 대면하는 표면(56, 62)은 통상적으로는 서로 접촉하지 않는 대신에 이들 사이에 유체 막이 통상적으로 유동한다. 반면에, 중간의 2차 및 상부의 3차 시일 조립체(40, 42)의 러너 및 시일 링(46, 52 및 48, 54)의 대면하는 표면(58, 64 및 60, 66)은 통상적으로 서로 맞대어 접촉하거나 문질러진다.

1차 시일 조립체(38)가 통상적으로 막-운행 모드(film-riding mode)로 작동하기 때문에, 시일 하우징(32)과 그것에 회전가능하게 장착된 샤프트(34) 사이의 환형 공간 내에서 "누출되는" 냉각 유체를 취급하기 위해 어떤 준비가 이루어져야 한다. 따라서, 시일 하우징(32)은 1차 누출 포트(69)를 포함하는 반면, 누출 포트(71)는 2차 및 3차 시일 조립체(40, 42)로부터 누출되는 냉각재 유체를 수용한다.

도 4는 도 2 및 도 3에 예시된 타입의 번호 1 또는 1차 하부 시일의 영역 내의 시일 하우징의 단면이며, 번호 1 시일의 작동 및 그것이 어떻게 본 발명과 조화될 것인지에 대한 보다 나은 이해를 제공한다. 도시된 구조는 하우징(32) 내에 압력 챔버(35)를 형성하도록 구성된 환형 벽(33)을 갖는 하우징(32); 하우징(32) 내에 회전가능하게 장착된 샤프트(34); 시일 러너 조립체(44) 및 하우징(32) 내에 배치된 시일 링 조립체(50)를 포함한다. 앞서 언급된 바와 같이, 샤프트(34)는 적합한 모터(도시되지 않음)에 의해 구동될 수 있고, 가압 시스템 내에서 냉각재를 순환시키는 원심 펌프(도시되지 않음)의 임펠러를 구동시키는데 이용될 수 있다. 분사수(injection water)가 펌프에 의해 발생되는 압력보다 높은 압력으로 챔버(35)로 공급될 수 있다. 러너 조립체(44)는 환형 홀더(70) 및 환형 시일 플레이트(72)를 포함한다. 유사하게, 시일 링 조립체(50)는 홀더(74) 및 환형 페이스 플레이트(face plate)(76)를 포함한다.

홀더(70)는 샤프트(34)와 함께 회전하는데, 그 이유는 그것이 샤프트(34) 상의 쇼울더(shoulder)(80)와 맞물리는 환형 지지체(78) 상에 장착되고, 단면이 대체로 L-형상인 지지체(78)의 상향 연장 레그(84)와 샤프트 사이에 샤프트(34) 상에 조립된 슬리브(sleeve)(82)에 의해 샤프트에 고정되기 때문이다. 본 발명의 이 실시예가 펌프 샤프트 위에 슬리브를 채용하는 펌프에 적용되는 것으로 기술되지만, 본 발명은 슬리브를 채용하지 않는 펌프 샤프트 상에도 동일하게 채용될 수 있음이 인식되어야 한다. 홀더(70) 상의 쇼울더(86)는 레그(84)의 상단부 상에 얹혀 있고, 슬리브(82) 상의 쇼울더(88)는 홀더(70)를 지지체(84) 상에 유지한다. 핀(pin)(90)이 슬리브(82) 내의 리세스(recess)(92) 내로 가압되고, 홀더(70) 내의 축방향 슬롯(slot)(94)과 맞물린다. 축방향 클램핑력(clamping force)이 너트(도시되지 않음)로부터 슬리브(82) 및 지지체(78)에 가해지며, 이는 슬리브(82) 및 지지체(78)가 샤프트(34)와 함께 회전하게 한다. 핀(90)은 이어서 홀더(70)가, 샤프트(34)와 함께 회전하는 슬리브(82)와 함께 회전하게 한다. O-링 시일(96, 98)이 지지체(78)와 샤프트(34)와 홀더(70) 사이에 각각 제공된다. O-링 시일(100)이 또한 홀더(70)와 페이스 플레이트(72) 사이의 계면(102) 내에 제공된다.

페이스 플레이트(72)는 홀더(70)를 구성하는 재료와 실질적으로 동일한 열팽창 계수를 갖는 내부식성 및 내침식성 재료로 구성되고, 홀더(70)은 높은 탄성 계수를 갖는다. 유사하게, 페이스 플레이트(76)는 높은 탄성 계수를 갖는 홀더(74)의 재료와 실질적으로 동일한 열팽창 계수를 갖는 내부식성 및 내침식성 재료로 구성된다. 적합한 재료의 예는 카바이드 및 세라믹이다. O-링 시일(104)이 홀더(74)와 페이스 플레이트(76) 사이의 계면(106) 내에 제공된다.

홀더(74)는 단면이 대체로 L-형상인 환형 시일 링 삽입체(110)의 하향 연장 레그(108) 상에 이동가능하게 장착된다. 삽입체(110)는 캡 스크류(cap screw)(112)에 의해 하우징(32) 내에 유지된다. O-링 시일(114)이 삽입체(110)와 하우징(32) 사이의 계면 내에 제공된다. 유사하게, O-링 시일(118)이 홀더(74)와 삽입체(110)의 레그(108) 사이의 계면(120) 내에 제공된다. 홀더(74)의 회전 운동은 삽입체(110) 내로 가압된 핀(122)에 의해 방치된다. 핀(122)은 홀더(74)의 축방향 이동을 허용하지만 홀더(74)의 회전 운동을 제한하기에 충분한, 웰(well)(126)의 벽과 핀(122) 사이의 여유(clearance)를 갖고서 홀더(74) 내의 웰(124) 내로 연장된다.

페이스 플레이트(76)는 리테이너 링(retainer ring)(130), 클램프 링(clamp ring)(132), 로크 링(lock ring)(134), 복수의 캡 스크류(136), 및 로크 링(134)과 클램프 링(132) 사이에 캡 스크류(136) 상에 장착된 접시 스프링(belleville spring)(138)을 포함하는 클램핑 수단(128)에 의해 홀더(74)에 부착된다. 캡 스크류(136)는 리테이너 링(130), 클램프 링(132), 접시 스프링(138)을 통해 연장되고, 로크 링(134) 내로 끼워 넣어진다. 홀더(74)의 계면(106)은 140에서 리세스되어, 페이스 플레이트(76)의 계면의 외경보다 작은 외경으로 계면 상에 환형 받침점(142)을 제공한다. 리테이너 링(130)은 받침점(142)을 넘어 연장되는 페이스 플레이트(76)의 부분(146)과 맞물리는 리지(ridge)(144)를 갖는 내향 연장 플랜지를 갖는다. 클램프 링(132)은 홀더(74) 상의 페이스 플레이트(150)와 맞물리는 리지(148)를 갖는 내향 연장 플랜지를 갖는다. 따라서, 캡 스크류(136)가 클램프 링(132) 및 리테이너 링(130)을 서로를 향해 끌어당기도록 조여질 때, 받침점(142)을 중심으로 페이스 플레이트(76)에 캔틸레버 효과(cantilever effect)를 가하는 힘이 생성된다. 클램핑 작용 동안, 접시 스프링(138)은 부분적으로 압축되고 페이스 플레이트(76)는 클램핑력에 의해 변형된다.

페이스 플레이트(72)는 페이스 플레이트(76)에 관하여 기술된 것과 유사한 방식으로 클램핑 수단(151)에 의해 홀더(70)에 부착된다. 그러나, 홀더(70)의 계면(102) 상의 받침점(152)은 홀더(74) 상의 받침점(142)보다 페이스 플레이트(72)의 외경에 더 가까이 위치된다. 따라서, 페이스 플레이트(72) 상의 클램핑력은 페이스 플레이트(76) 상에서 생성되는 것만큼 많은, 받침점(152)을 중심으로 한 페이스 플레이트의 변형을 생성하지 않는다. 원하는 경우, 받침점(142, 152)은 그것의 대응하는 페이스 플레이트에 대해 동일한 위치에 배치될 수 있다.

앞서 기술된 바와 같이, 시일 링(50)은 샤프트(34) 및 시일 러너 조립체(44)에 관한 제한된 축방향 이동을 위해 장착된다. 또한, 시일 링 조립체(50)의 회전 운동은 시일 링 홀더(74) 내의 웰(124) 내에 헐겁게 끼워맞춤되는 회전 방지 핀(122)에 의해 제한된다. 페이스 플레이트(76) 상의 시일 면(seal face)(154)은 중력에 의해 페이스 플레이트(72) 상의 대면하는 시일 면(156)을 향해 편의된다.

샤프트(34)에 의해 구동되는 펌프의 작동 시에, 시일 링 홀더(74)의 표면(158, 160)에는 고압 챔버(35) 내의 총 압력(full pressure)이 가해진다. 슬리브(82)에 인접하게 고압 챔버(35)와 환형 저압 영역(162) 사이에 압력 장벽(barrier)을 제공하는 것이 바람직하다. 시일 링 조립체는 압력 장벽 수단으로서 이용되지만, 각각, 시일 플레이트(76, 72) 상의 대면하는 시일 표면(154, 156) 사이에 제공된 시일 간극(gap)(164)을 통한 압력 챔버(35)로부터 영역(162)으로의 제어된 양의 유체 누출 유동을 허용한다.

작동 동안, 축방향으로 이동가능한 시일 링 조립체(50)의 균형화된 또는 평형 위치는 시일 링 조립체의 대향하는 면 상의 압력에 따라 유지된다. 간극(164) 내의 유체의 두께 및 그 결과 간극(164)을 통한 누출 유동의 양은 간극(164)의 구성에 의해 결정된다.

시일 간극(164)에 있어서의 변화 시에 시일 링 조립체(50) 및 러너 시스템(44)의 상대 위치의 자기 회복(self-restoration)을 달성하기 위해, 감소하는 두께의 유체 유동 경로가 고압 에지 또는 말단(extremity)(166)부터 시일 면 말단 사이의 위치까지 제공된다. 보다 구체적으로, 예시된 구조에서, 감소하는 두께의 유체 유동 경로는 외측 에지(166)와, 시일 면(154) 상의 168에 위치된 중간의 동심원 사이에서 연장된다.

본 구조에 도시된 바와 같이, 감소하는 유동 경로 두께는 표면(154)을 원(168)과 페이스 플레이트(76)의 외측 에지(166) 사이에서 페이스 플레이트(72)의 대면하는 표면(156)으로부터 약간 멀어지도록 테이퍼링(tapering)함으로써 형성된다. 도면에 도시된 표면(154, 156) 사이의 각도는 과장되어 있다. 이러한 구성 또는 구조는 테이퍼 형성된 면 시일(tapered-face seal)로 알려져 있다. 이러한 타입의 시일의 작동이 1967년 10월 17일자로 얼링 프리슈(Erling Frisch)에게 허여된 미국 특허 제 3,347,552 호에 충분히 기술되어 있다.

현재의 셧다운 시일은, 2013년 1월 22일자로 허여되고 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 8,356,972 호에 충분히 기술되어 있다. 그 특허에 기술된 셧다운 시일이 도 5 내지 도 7에 예시되어 있으며, 시일 냉각의 상실의 경우에 샤프트(34)와 펌프의 시일 조립체(38, 40, 42) 사이의 샤프트(34)를 따른 과도한 누출을 방지하도록 작동가능한 백업 안전 또는 셧다운 장치로서 추가의 시일(170)을 펌프(14) 내에 제공한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 셧다운 시일(170)은 1차 번호 1 시일(38)의 삽입체(110) 내의 환형 개구 내의 기계가공된 그루브(groove) 내에 위치된다. 셧다운 시일은 (i) 정상 작동 동안 환형체(annulus)(174)를 사이에 두고 샤프트(34)를 둘러싸도록, 그리고 (ii) 시일 냉각의 상실 후에 샤프트가 현저하게 느려지거나 회전을 멈출 때 샤프트(34)에 대해 수축하도록 설계된 "분할 링(split ring)"(172)을 특징으로 한다. 분할 링(172)은 축방향으로 분할된 단일 피스(single piece) 불연속 링 부재이고, 대면하는 단부는 정상 펌프 작동 동안 스페이서(spacer)(176)에 의해 이격된 관계로 유지된다. 도 5에서, 분할 링(172)의 대향하는 단부는 텅-앤드-그루브(tongue-and-groove) 구성으로 기계가공되어, 분할 링의 단부가 중첩됨에 따라 텅이 그루브 내에서 운행할 수 있다. 다른 실시예에서, 대향하는 단부는 맞대어질 수 있거나, 단부가 겹치도록 연귀이음된 반겹침 조인트(mitered half lap joint)를 가질 수 있다. 스페이서(176)는 작동 동안 환형체(174)를 제어된 누출에 대해 개방된 상태로 유지하기 위해, 분할 링(172)의 대향하는 단부가 샤프트(34) 상에서 닫히는 것을 방지하기 위해서 간극 내에 도시된다. 도 5에 예시된 실시예에 따르면, 셧다운 시일은 펌프 샤프트가 느려지거나 정지됨에 따라 냉각 및 바람직하게는 회전의 상실의 결과로서 시일의 온도가 상승할 때 활성화된다. 스페이서는 분할 링(172)의 대면하는 단부로부터 제거될 온도의 상승(샤프트가 현저히 느려지거나 회전 정지되었기 때문에 또는 임의의 다른 이유로)에 응답한다. 이는 분할 링의 대면하는 단부가 서로 접근함에 따라 분할 링의 대면하는 단부가 샤프트(34)에 대해 수축하게 하며, 이는 유동 환형체(174)를 통한 냉각재의 누출을 차단한다. 바람직하게는, 분할 링 및 샤프트(또는 슬리브가 샤프트 위에 채용되는 경우에는 샤프트 슬리브)는 내골성 재료(gall resistant material)로 구성되어, 회전하는 샤프트 상에서 작동되더라도 골 볼(gall ball)이 생성되지 않을 것이다 - 골 볼은 그렇지 않으면 밀봉 표면 사이의 누출 경로를 개방시키는 웨지(wedge)로서의 역할을 할 것임 -. 분할 링 및 샤프트 둘 모두에 대해 17-4 스테인레스와 같은 재료가 주효한 것으로 판명되었다. 유연한 중합체 시일 링(178)이 바람직하게는 분할 링과 연속 리테이닝 시트 링(solid retaining seat ring)(180) 사이에 분할 링(172)에 맞대어 샤프트(34) 주위에 위치된다. 유연한 중합체 시일 링(178)은 분할 링이 환형체(174)를 통한 냉각재의 누출을 제한할 때 하우징 내의 압력에 있어서의 증가에 의해 샤프트에 대해 가압되어서, 밀봉 시일(tight seal)을 형성한다.

도 5는 도 4의 원자로 냉각재 펌프 내에 설치되는 상기에 기술된 타입의 셧다운 시일(170)을 개략적으로 도시한다. 도 5의 셧다운 시일은 펌프 샤프트(34)가 느려지거나 회전하고 있지 않을 때 시일 냉각의 상실 후에 활성화되도록 설계된다. 셧다운 시일은 펌프 하우징 내에 위치되어, 샤프트(34)를 둘러싼다. 도 2 내지 도 4에 예시된 원자로 냉각재 펌프의 타입의 경우에, 번호 1 시일 삽입체는 천장 플랜지에서 내경의 일부분을 기계가공하여 제거함으로써 셧다운 시일을 수용하도록 변경될 수 있다. 활성화될 때까지, 셧다운 시일(170)은 변경 전에 번호 1 삽입체가 이전에 차지한 공간 내에 실질적으로 완전히 수용되어서, 그것과 샤프트(34) 사이의 환형체(174)를 실질적으로 변경하지 않는다. 이러한 방식으로, 환형체(174)를 통한 샤프트(34)를 따른 냉각재 유동은 회전 장비의 정상 작동 동안 실질적으로 방해받지 않는다.

도 5는 분할 링(172)의 대면하는 단부를 개방된 상태로 유지하는 후퇴가능한 스페이서(176)로 구성된 셧다운 시일(170)을 도시한다. 후퇴가능한 스페이서(176)는 도 6에 관하여 이하에 기술되는 피스톤(186)과 같은 열 응답성 기계적 장치(184)에 의해 활성화된다. 스페이서(176)가 분할 링(172)의 단부로부터 후퇴될 때, 분할 링(172)은 탁 닫혀, 샤프트(34) 주위로 수축하는 동시에, 또한 변경된 번호 1 시일 삽입체(110) 내에 보유되어 유지된다. 분할 링(172)은 리테이닝 링(180)을 밀어붙이는 시일 링(178)에 대해 분할 링(172)을 위로 가압하는 파형 스프링(182) 상에 위치한다. 환형체(174)를 통한 유동의 중단에 의해 야기되는 압력 강하가 또한 분할 링(172) 및 시일 링(178)을 상향으로 가압하여, 모든 밀봉 표면 사이의 밀봉 시일을 보장한다. 분할 링(172)은 분할 링(172)을 가로지른 압력 강하가 또한 1차 시일 링(178)에 작용하도록 초기 밀봉 접촉을 보장하기 위해서, 1차 시일 링(178)에 대해 분할 링(172)을 위로 가압하는 파형 스프링(182) 상에 위치한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 액추에이터의 구성을 단순화시키고 장기간, 예를 들어 9년에 걸쳐 그것의 신뢰성에 부가되는 본 발명의 액추에이터의 일 실시예를 도시한다. 도 6은 액추에이터의 단면을 도시하고, 도 7은 시일 하우징의 일부분의 단면 내에 지지되는 도 6에 도시된 실시예를 도시한다. 미국 출원 제 13/970,899 호에 기술된 앞서의 액추에이터와 마찬가지로, 본 실시예는 일 단부(192)에서 밀봉되고 반대편 단부에서 피스톤 로드(194)가 그것을 통해 횡단할 수 있는 개구를 갖는 원통형 하우징(190)을 채용한다. 피스톤 로드의 일 단부는 스페이서(176)에 연결되고, 피스톤 로드(194)가 하우징(190) 내에서 후퇴됨에 따라 분할 링의 대면하는 단부 사이로부터 스페이서를 후퇴시킨다. 피스톤 로드(194)는 그것의 반대편 단부에서 피스톤 헤드(186)에 연결되며, 이때 가융성 링크(fusible link)(188)가 피스톤 헤드(186)와 하우징의 폐쇄 단부(192) 사이에 개재된다. 이러한 실시예에서, 가융성 링크는 사전선택된 온도, 예컨대 대략 280℉(138℃) 내지 390℉(198℃)의 용융점에서 용융되는 그것의 능력으로 인해 선택되는 재료, 예를 들어 Bi/Sn 합금 또는 Sn/Zn 합금으로 형성된 금속으로 구성된다. 파형 스프링과 같은 스프링(202), 및 보다 바람직하게는 복수의 파형 스프링 리프(leaf)(200)가 하우징(190)의 하부 부분과 피스톤 헤드(186) 사이에 수직으로 적층되고 탠덤식으로 배열되어, 스페이서(176)가 분할 링의 대면하는 단부 사이에 있을 때 스프링은 압축된 상태에 있다. 그 상태에서, 스프링은 피스톤 헤드(186)를 가융성 링크(188)(즉, 고체 상태에 있음)에 대해 편의시키며, 이는 스페이서를 분할 링의 대면하는 단부 사이에 유지한다.

사전선택된 온도에 도달하는 경우, 가융성 링크 재료(188)가 용융되고 피스톤 헤드의 측부를 따라 아래로 유동하여, 피스톤 헤드(186)가 스프링(202)에 의해 가해지는 힘 하에서 상향으로 이동하도록 허용하여 스페이서(176)를 도 6에 도시되지 않은 분할 링의 대면하는 단부로부터 제거한다. 스프링(202)은 리테이닝 클립(retaining clip)(206), 및 물이 하우징(190) 내의 피스톤 챔버에 진입하지 못하도록 밀봉하는 RTV 규소 고무 화합물로 제조될 수 있는 시일(196)에 의해 제자리에 유지되는 와셔(204) 상에 안착된다. 피스톤이 막 이동되려고 하는 시점에서 피스톤 로드(194)의 직경이 하우징 개구에 인접한 피스톤 로드 상의 전이부(transition)(198)에서 감소되어, 피스톤 로드(194)의 병진 동안 원치 않는 부스러기를 위한 여유(clearance)를 허용한다는 것에 유의하여야 한다. 본 실시예가 사전선택된 온도에서 용융되는 가융성 링크를 채용하지만, 다른 방식으로 상태 변화하거나 변형가능하게 되는 다른 재료가 본 실시예에 예시된 가융성 링크 대신에 사용될 수 있다 - 사전선택된 온도에서의 재료의 상태 또는 컨디션의 변화가, 피스톤 헤드(186)가 스페이서(176)를 분할 링으로부터 후퇴시키기에 충분한 거리만큼 상향으로 이동하도록 허용하는 한 - 는 것을 인식하여야 한다. 부가적으로, 이하에 기재된 특허청구범위의 범위로부터 벗어나는 일 없이 다른 유형의 스프링이 사용될 수 있다는 것이 또한 인식되어야 한다.

도 8은 이하에 청구되는 열 액추에이터(184)의 제 2 실시예를 도시한다. 동일한 도면 부호가 대응하는 구성요소를 식별하기 위해 몇몇 도면 중에서 채용된다. 피스톤이 실린더 내에서 위로 이동하기 위한 공간을 제공하기 위해서 가융성 링크(188)가 그것이 용융됨에 따라 피스톤 헤드(186)를 지나 이동하기 위한 공간을 제공하도록 실린더(190)의 내부 벽으로부터 이격된 피스톤(186)을 갖는 도 6 및 도 7에 도시된 액추에이터(184)와는 다르게, 도 8의 피스톤 헤드(186)는 실린더의 내부 벽의 전체 폭만큼 연장된다. 도 8의 피스톤 헤드는 가융성 링크가 용융되거나 달리 상태 변화함에 따라 가융성 링크가, 적어도 부분적으로, 피스톤을 지나 이동하는 것을 가능하게 하는 유동 채널(210)을 갖는다. 상태 변화한다는 것은, 가융성 링크를 구성하는 재료가 액체로 용융되거나, 기체로 변화하거나, 달리 유연하게 되어, 사전선택된 온도에 도달하는 것의 결과로서, 그것이 피스톤에 의해 피스톤 헤드 위의 상부 공동(cavity)으로부터 스프링(202)을 수용하는 하부 챔버로 이동할 수 있는 것을 의미한다.

도 8에 예시된 실시예의 하우징(190)은 원통형 벽을 가지며, 이때 일체형 상단부(192)가 하우징의 천장을 폐쇄하고, 하우징의 바닥은 O-링(207)에 의해 실린더의 벽에 대해 밀봉되는 나사산 형성된 캡(threaded cap)(205)에 의해 폐쇄된다. 캡(205)은 스프링 챔버 내로의 냉각재의 유동을 방지하기 위해 O-링(196)으로 밀봉되는, 피스톤 로드(194)가 통과하는 중심 개구(212)를 갖는다. 모든 다른 점에서는, 도 8에 예시된 실시예는 도 6 및 도 7에 예시된 실시예와 동일하게 기능한다.

본 발명의 구체적인 실시예가 상세히 기술되었지만, 그러한 상세 사항에 대한 다양한 변경 및 대안이 본 발명의 전체 교시에 비추어 개발될 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 따라서, 개시된 특정 실시예는 첨부된 특허청구범위의 최대 폭 및 그것의 임의의 그리고 모든 등가물에 의해 주어질 본 발명의 범위에 대해 제한하는 것이 아니라 단지 예시적인 것으로 의도된다.

Claims

샤프트(34)를 통해 모터에 연결된 임펠러 섹션(impeller section)을 갖는 펌프(14)로서, 상기 샤프트(34)는 상기 모터와 상기 임펠러 섹션 사이의 상기 샤프트 주위에 시일 하우징(seal housing)(32)이 개재된 상태로, 상기 모터와 임펠러 섹션 사이에 회전가능하게 지지되고, 상기 시일 하우징은 회전하는 샤프트를 둘러싸는 셧다운 시일(shutdown seal)(170)을 구비하고, 상기 셧다운 시일(170)은 상기 샤프트의 회전이 느려지거나 정지된 후에 상기 샤프트를 둘러싸는 환형체(annulus)(174) 내의 유체가 상기 셧다운 시일을 지나 누출되는 것을 방지하는, 상기 펌프(14)에 있어서,
상기 샤프트(34)를 둘러싸는 수축가능한 분할 링(split ring)(172)으로서, 상기 분할 링은 상기 샤프트가 회전하고 있을 때 상기 샤프트로부터 이격된 내경 및 대면하는 단부를 갖고, 상기 내경은 상기 환형체(174)의 일부를 한정하는, 상기 수축가능한 분할 링(172);
상기 샤프트의 정상 작동 동안, 상기 분할 링(172)의 대면하는 단부 사이의 환형 공간을 유지하기 위해 상기 대면하는 단부 사이에 배치된 스페이서(spacer)(176)로서, 상기 스페이서는 상기 유체가 사전선택된 온도를 초과하여 상승할 때 상기 대면하는 단부 사이로부터 제거되도록 작동가능하여, 상기 분할 링이 상기 환형체(174)의 일부를 좁히거나 실질적으로 밀봉하도록 수축할 수 있는, 상기 스페이서(176); 및
상기 분할 링이 상기 환형체(174)의 일부를 좁히거나 실질적으로 밀봉하기 위해 수축할 수 있도록, 상기 유체가 상기 사전선택된 온도를 초과하여 상승할 때 상기 스페이서(176)를 상기 분할 링(172)의 대면하는 단부 사이로부터 제거하기 위한 액추에이터(actuator)(184)를 포함하며,
상기 액추에이터는,
축방향 치수를 갖는 실린더(190);
상기 실린더(190) 내에서 축방향으로 이동가능한 피스톤(186)으로서, 상기 실린더는 상기 피스톤 주위에 밀봉되는 상단부(192) 및 하단부(196)를 갖는, 상기 피스톤(186);
상기 피스톤(186)의 하단부에서 상기 실린더 내의 하부 개구를 통해 연장되고, 일 단부가 상기 스페이서(176)에 연결되는 피스톤 로드(194);
상기 스페이서(176)가 상기 분할 링(172)의 대면하는 단부 사이에 배치될 때, 상기 피스톤(186)과 상기 실린더의 상단부(192) 사이의 상기 실린더(190)의 상부 부분 내의 공간을 점유하는 공동(cavity);
상기 피스톤(186)과 상기 실린더의 상단부(192) 사이의 상기 공동 내의 공간의 적어도 일부를 점유하고, 상기 피스톤이 상기 공동 내로 이동하는 것을 가능하기 위해, 상기 사전선택된 온도에서 변형되거나 상태 변화하도록 선택되는 가융성 링크(fusible link)(188); 및
상기 피스톤(186)의 하단부와 상기 실린더의 하단부(196) 사이에 개재되어 상기 피스톤을 상기 가융성 링크(188)에 대해 편의(biasing)시키는 스프링(202)으로서, 상기 피스톤은 상기 가융성 링크의 상태 변화 또는 변형 시에 상기 실린더의 상단부(192)를 향해 이동하여, 상기 스페이서(176)를 상기 분할 링(172)의 대면하는 단부 사이로부터 제거하는, 상기 스프링(202)을 포함하는
펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 스프링(202)은 파형 스프링(wave spring)인
펌프.
제 2 항에 있어서,
상기 파형 스프링(202)은 탠덤식으로 정렬된 다수의 리프(leaf)(200)를 갖는
펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 스프링(202)은 상기 스페이서(176)가 실질적으로 상기 분할 링(172)의 대면하는 단부 사이에 배치될 때 실질적으로 완전히 압축된 상태에 있는
펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 피스톤 로드(194)는 상기 피스톤이 상기 공동 내로 이동하기 시작하기 직전의 시간에, 상기 실린더(190) 내의 하부 개구와 대면하는 상기 피스톤 로드의 위치에서 상기 하부 개구 부근 내에서 감소된 직경(198)을 갖는
펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 가융성 링크(188)는 대략 280℉(138℃) 내지 390℉(198℃)의 용융점을 갖는 재료로 실질적으로 제조되는
펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 피스톤(186)을 통과하는 유체 통로(210)를 포함하며, 상기 통로는 상기 가융성 링크가 상태 변화하거나 변형되기 전에 상기 유체 통로를 통한 상기 가융성 링크의 통과를 방지하면서, 상기 가융성 링크(188)가 상태 변화하거나 변형될 때, 상기 공동으로부터 상기 피스톤의 다른 측부로의 유체 통과를 허용하여 상기 공동 내로의 상기 피스톤의 이동을 위한 공간을 만들도록 크기설정되는
펌프.
샤프트(34)를 통해 모터에 연결된 임펠러 섹션을 갖는 펌프(14)를 위한 셧다운 시일(170)로서, 상기 샤프트(34)는 상기 모터와 상기 임펠러 섹션 사이의 상기 샤프트 주위에 시일 하우징(32)이 개재된 상태로, 상기 모터와 상기 임펠러 섹션 사이에 회전가능하게 지지되고, 상기 시일 하우징은 회전하는 샤프트의 축 부분을 둘러싸고, 상기 셧다운 시일은 상기 샤프트의 회전이 느려지거나 정지된 후에, 상기 샤프트를 둘러싸는 환형체(174) 내의 유체가 상기 셧다운 시일을 지나 누출되는 것을 방지하기 위해 상기 시일 하우징 내에 지지되도록 구성되는, 상기 셧다운 시일(170)에 있어서,
상기 샤프트(34)를 둘러싸도록 구성된 수축가능한 분할 링(172)으로서, 상기 분할 링은 상기 펌프 내에 설치되고 상기 샤프트가 회전하고 있을 때 상기 샤프트로부터 이격되는 내경 및 대면하는 단부를 갖고, 상기 내경은 상기 환형체(174)의 일부를 한정하는, 상기 수축가능한 분할 링(172);
상기 샤프트의 정상 작동 동안 상기 분할 링(172)의 대면하는 단부 사이의 환형 공간을 유지하기 위해 상기 대면하는 단부 사이에 배치된 스페이서(176)로서, 상기 스페이서는 상기 유체가 사전선택된 온도를 초과하여 상승할 때, 상기 대면하는 단부 사이로부터 제거되도록 작동가능하여, 상기 분할 링이 상기 환형체(174)의 일부를 좁히거나 실질적으로 밀봉하도록 수축할 수 있는, 상기 스페이서(176); 및
상기 분할 링이 상기 환형체(174)의 일부를 좁히거나 실질적으로 밀봉하기 위해 수축할 수 있도록, 상기 유체가 상기 사전선택된 온도를 초과하여 상승할 때, 상기 스페이서(176)를 상기 분할 링(172)의 대면하는 단부 사이로부터 제거하기 위한 액추에이터(184)를 포함하며,
상기 액추에이터는,
축방향 치수를 갖는 실린더(190);
상기 실린더(190) 내에서 축방향으로 이동가능한 피스톤(186)으로서, 상기 실린더는 상기 피스톤 주위에 밀봉되는 상단부(192) 및 하단부(196)를 갖는, 상기 피스톤(186);
상기 피스톤(186)의 하단부에서 상기 실린더 내의 하부 개구를 통해 연장되고, 일 단부가 상기 스페이서(176)에 연결되는 피스톤 로드(194);
상기 스페이서(176)가 상기 분할 링(172)의 대면하는 단부 사이에 배치될 때, 상기 피스톤(186)과 상기 실린더의 상단부(192) 사이의 상기 실린더(190)의 상부 부분 내의 공간을 점유하는 공동;
상기 피스톤(186)과 상기 실린더의 상단부(192) 사이의 상기 공동 내의 공간의 적어도 일부를 점유하고, 상기 피스톤이 상기 공동 내로 이동하는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 사전선택된 온도에서 변형되거나 상태 변화하도록 선택되는 가융성 링크(188); 및
상기 피스톤(186)의 하단부와 상기 실린더의 하단부(196) 사이에 개재되어 상기 피스톤을 상기 가융성 링크(188)에 대해 편의시키는 스프링(202)으로서, 상기 피스톤은 상기 가융성 링크의 상태 변화 또는 변형 시에 상기 실린더의 상단부(192)를 향해 이동하여, 상기 스페이서(176)를 상기 분할 링(172)의 대면하는 단부 사이로부터 제거하는, 상기 스프링(202)을 포함하는
셧다운 시일.
제 8 항에 있어서,
상기 피스톤 로드(194)는 상기 피스톤이 상기 공동 내로 이동하기 시작하기 직전의 시간에, 상기 실린더(190) 내의 하부 개구와 대면하는 상기 피스톤 로드의 위치에서 상기 하부 개구 부근 내에서 감소된 직경(198)을 갖는
셧다운 시일.
제 8 항에 있어서,
상기 피스톤(186)을 통과하는 유체 통로(210)를 포함하며, 상기 통로는 상기 가융성 링크가 상태 변화하거나 변형되기 전에 상기 유체 통로를 통한 상기 가융성 링크의 통과를 방지하면서, 상기 가융성 링크(188)가 상태 변화하거나 변형될 때, 상기 공동으로부터 상기 피스톤의 다른 측부로의 유체 통과를 허용하여 상기 공동 내로의 상기 피스톤의 이동을 위한 공간을 만들도록 크기설정되는
셧다운 시일.
액추에이터(184)에 있어서,
축방향 치수를 갖는 실린더(190);
상기 실린더(190) 내에서 축방향으로 이동가능한 피스톤(186)으로서, 상기 실린더는 상기 피스톤 주위에 밀봉되는 상단부(192) 및 하단부(196)를 갖는, 상기 피스톤(186);
상기 피스톤(186)의 하단부에서 상기 실린더 내의 하부 개구를 통해 연장되고, 일 단부가 작동될 메커니즘(176)에 연결되는 피스톤 로드(194);
작동될 상기 메커니즘(176)이 비-작동 상태에 있을 때, 상기 피스톤(186)과 상기 실린더의 상단부(192) 사이의 상기 실린더(190)의 상부 부분 내의 공간을 점유하는 공동;
상기 피스톤(186)과 상기 실린더의 상단부(192) 사이의 상기 공동 내의 공간의 적어도 일부를 점유하고, 상기 피스톤이 상기 공동 내로 이동하는 것을 가능하게 하기 위해, 사전선택된 온도에서 변형되거나 상태 변화하도록 선택되는 가융성 링크(188); 및
상기 피스톤(186)의 하단부와 상기 실린더의 하단부(196) 사이에 개재되어 상기 피스톤을 상기 가융성 링크(188)에 대해 편의시키는 스프링(202)으로서, 상기 피스톤은 상기 가융성 링크의 상태 변화 또는 변형 시에 상기 실린더의 상단부(196)를 향해 이동하여, 상기 메커니즘(176)을 작동시키는, 상기 스프링(202)을 포함하는
액추에이터.
제 11 항에 있어서,
상기 스프링(202)은 파형 스프링인
액추에이터.
제 12 항에 있어서,
상기 파형 스프링(202)은 탠덤식으로 정렬된 다수의 리프(200)를 갖는
액추에이터.
제 11 항에 있어서,
상기 스프링(202)은 상기 메커니즘(176)이 비작동 상태에 있을 때 실질적으로 완전히 압축된 상태에 있는
액추에이터.
제 11 항에 있어서,
상기 피스톤 로드(194)는 상기 피스톤이 상기 공동 내로 이동하기 시작하기 직전의 시간에, 상기 실린더(190) 내의 하부 개구와 대면하는 상기 피스톤 로드의 위치에서 상기 하부 개구 부근 내에서 감소된 직경(198)을 갖는
액추에이터.