KR850001194Y1 - 튜브 플러그 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

튜브 플러그

제1도는 튜브플러그의 횡단면도.

제2도는 튜브 플러그를 열교환 튜브에 설치하기 위해, 그 설치장치와 함께 열교환 튜브에 삽입된 상태의 횡단면도.

제3도는 제2도의 튜브 플러그가 팽창된 상태의 횡단면도.

제4도는 튜브 플러그가 열교환 튜브에 설치된 폐쇄위치의 횡단면도.

본 고안은 튜브플러그(tube plug)에 관한 것이며, 특히 열교환 튜브를 막기위한 플러그에 관한 것이다.

관형 열교환기에 있어서는 1차 유체가 열교환기의 튜브내를 통과하는 사이에 2차 유체와 열교환이 이루어지도록 2차 유체가 열교환 튜브주의를흐른다. 때때로, 튜브 가운데 어느 하나가 누수되거나 하여 2개의 유체가 혼합되는 결함이 발생한다. 이러한 때에는, 유체가 튜브를 통하여 흐르지 못하게 함으로써 튜브로 부터의 누수를 방지시킬 수 있도로 튜브를 막는 것이 필요하다.

원자로 전력소에 있어서는 증기발생기가 보통 관형 열교환기이다. 튜브의 외측의 유체와 튜브내부의 냉각수가 혼합되는 일이 원자로 증기발생기의 튜브에서 발생되면, 특히 중요한 문제가 야기된다. 이러한 상황은 비효율적인 열교환기를 만들뿐만 아니라 방사능 오염문제도 야기시킨다. 원자로 증기발생기의 튜브속을 흐르는 유체는 방사능을 지니기 때문에, 튜브로부터 누수되어서는 안되며 튜브를 둘러싸는 유체를 오염시켜서도 안된다. 따라서, 원자로 증기 발생기의 열교환 튜브에서 누수가 발생하면 즉시 열과환튜브를 막아 냉각수가 튜브를 통하여 흐르지 못하게 하여야 한다. 이렇게 하여 튜브를 둘러싸는 유체의 오염을 방지시킨다.

열교환튜브를 막는데 사용되는 플러그는 여러가지 종류가 있다. 원자로 증기발생기속의 열교환튜브를 막는데 사용되는 한 플러그로는 폭발성 플러그가 있다. 폭발성 플러그에서는 그 플러그속에 폭발물을 지니는 금속플러그가 열교환 튜브속에 삽입된다. 폭발물이 폭발되면 플러그가 팽창하여 튜브의 내부를 밀폐시키며, 따라서 튜브를 통한 흐름은 폐쇄된다. 폭발물성플러그의 문제점은 결함있는 튜브 또는 플러그를 교체할 필요가 있을때 시간이 많이 소모되는 기계가공 방법에 의해서만 플러그가 제거되어야 한다는 것이다. 또, 폭발물을 사용하지 않고 열교환튜브를 막는데 사용되는 여러종류의 기계적인 플러그도 있다. 그러나, 이러한 기ㅖ적인 플러그는 충분히 누수를 방지하지 못하고, 튜브에의 설치 및 제거가 어려우며, 현장에서 조립하여야 한다는 결함이 있다. 원자로에서 사용되는 튜브 플러그는 설치하기가 쉽고 누수 방지가 좋으며 제거가 쉬워야 하기 때문에 종래의 기계적인 플러그는 원자로 증기발생기에 사용되기에 적합하지 않다.

따라서, 본 고안의 주목적은 원자로 냉각수의 흐름을 방지하기 위해 원자로 증기발생기의 열교환 튜브에 빨리 쉰게 설치하거나 제거할 수 있는 기계적인 플러그를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 고안은 하나의 폐쇄단과 하나의 개방단을 지니는 원통형 동체와 동체속에 미끄러지게 위치되는 팽창부재로 구성되는 튜브의 개방단을 막는 튜브플러그에 관한 것으로서, 상기 동체의 내부표면은 원추형으로써 작은 직경이 상기 개방간쪽으로 향하고 큰 직경이 상기 폐쇄단 쪽으로 향하도록 형성되며, 상기의 팽창부재의 외부표면은 원추형으로서 작은 직경부가 동체의 개방단쪽으로 향하도록 동체내부에 배지되며 동체의 튜브와의 접촉부분의 벽두께가 균일하고 그 외주에는 개방단쪽으로 갈수록 높이가 높아지는 다수의 랜드(land)가 형성된 것을 특징으로 한다. 동체의 개방단쪽으로의 팽창부재의 이동으로 동체가 팽창하여 튜브를 막게된다. 팽창부재는 경금속 재료로 만들어지며 그 작은 직경부의 선단부를 둥근형상으로 하고 큰 직경부의 후단부를 날카로운 형상으로하여 동체의 팽창을 용이하게 하고 플러그가 우연하게 빠지는 것을 방지하는 수조로 하는 것이 바람직하다. 동체의 벽두께는 상술된 바와같이 거의 균일하게 하여 팽창하는데 요구되는 힘이 플러그 설치장치의 한계강도 이상으로 증가하지 않도록 한다. 또한, 동체는 그 폐쇄단으로 부터 개방단으로 갈수록 증가하는 높이를 지니는 다수의 랜드를 지니게되어, 일정하 벽두께가 이러한 영역에서 유지될 수 있고 다수의 랜드가 열교환튜브의 내부표면과 접촉하여 밀폐를 유지할 수 있다.

본 고안은 첨부된 도면에 도시된 양호한 실시예와 하기의 설명으로 부터 더욱 명백해진다. 제1도를 참조하면, 튜브플러그(10)은 동체(12)와 팽창부재(14)로 구성된다. 동체(12)는 인코넬과 같은 금속으로 제조되는 원통향부재이다. 동체(12)는 폐쇄단(18)쪽의 큰 직경과 개방단(20)쪽의 작은 직경을 지니는 원추형 내부표면(16)을 지닌다. 팽창부재(14)가 동체(12)속에서 동체의 개방단쪽에서 내부표면(16)에 대하여 이동함으로써 동체(12)가 팽창하지만, 그 팽창부재(14)가 동체(12)속에서 빠지지 않은 구조로 내부표면(16)이 형성된다. 또한, 동체(12)의 내부로 그 개방단(20)을 통하여 플러그 설치장치를 삽입시켜 고정시킬 수 있는 나선구멍(22)이 개방단(20) 근처에 형성된다. 팽창부재(14)에 의해서 팽창되는 동체(12) 부분의 벽두께는 균일하기 때문에 동체(12)의 이러한 부분에서는, 동체(12)를 팽창시키는 팽창부재(14)의 견인력을 어느정도 일정하게 유지시키도록 벽두께가 공칭벽 두께의 ±10%이상 변화하지 않는다. 더우기, 모든 랜드(24)의 외부표면이 같은 외부 직경으로 유지되고 동체(12)의 벽두께가 동체(12의 랜드(24) 부분에 걸쳐 일정하게 유지되면서 각각의 랜드(24)의 높이가 폐쇄단(18)으로부터 개방단(20)으로 갈수록 증가하는 구조로 다수의 랜드(24)가 동체(12)의 외부표면위에 형성된다. 또한, 동체(12)는 튜브플러그(10)를 뽑아내는데 안전성을 제공하도록 개방단(20) 근처에서 동체(12)의 나머지 부분보다 더 두꺼운 벽두께를 지닌다.

제1도를 다시 참조하면, 팽창부재(14)가 스테인레스 스틸합금 카펜터 455와 같은 경금속으로 제조되고 팽창부재(14)가 동체(12)를 통하여 당겨질때 팽창부재(14)의 전방의 금속의 저항을 최소화시켜 원활하게 당겨지도록 둥근 부분으로 안내단(26)을 형성시킨다. 알콜에 현탁된 흑연과 같은 윤활제가 그 미끄럼이동을 돕도록 팽창부재(14)에 가해질 수 있다. 또한, 팽창부재(14)가 동체(12)에 대한 이동을 증진시키도록 연마된 외부표면을 지니다. 팽창부재(14)의 후단부(28)는 팽창부재가 폐쇄단쪽으로 밀리는 것을 방지하도록 날카롭게 형성된다. 따라서, 뒤로 밀리지 않게되어 동체(12)의 우연한 직경 수축은 방지된다. 그러나, 팽창부재(14)의 구조는 후단부(28)의 날카로운 단부가 팽창부재(14)가 플러그 제거공구에 의해서 폐쇄단(18)을 향하여 밀쳐지는 것까지 방지하지는 못하는 구조이다. 또한, 팽창부재(14)는 그외부 직경이 안내단(20)근처에는 작고 후단부(28) 근처에서는 크게 형성된 원추형 외부표면(30)을 지닌다. 외부표면(30)의 형태는 팽창부재(14)가 동체(12)에 대하여 이동되어 동체(12)를 팽창시킨다. 또한, 팽창부재(14)가 팽창과정중에 팽창부재(14)를 파지하는데 사용되는 내부 나선부(32)를 지닌다. 더우가, 더큰 직경부(34)는 팽창부재(14)가 견인장치를 너무 견고하게 파니하지 않도록 하기 위하서 팽창부재(14)의 단부 근처에 제공된다.

제2도, 제3도 및 제4도를 참조하면, 원자로 증기발생기의 열교환 튜브속에 튜브플러그(10)을 삽입시킬때 방사능 오염때문에 튜브플러그(10)가 빠르고 효과적인 방법으로 그 속에 삽입될 수 있어야 한다. 따라서, 작업자가 증기 발생기속으로 들어가기전에 종래의 유압실린더(38)에 부착된 견인바아(36)를 팽창부재(14)의 내부나선부(32)에 나선 결합시킨다. 이러한 위치에서, 유압실린더(38)는 동체(12)의 개방단(20)과 접촉하고 견인바아(36)는 팽창부재(14)에 체결된다, 이상태로 작업자는 제2도에 도시된 것 같이 튜브플러그(10)를 열교환 튜브(40)속에 삽입시킨다. 이러한 위치에서, 튜브플러그(10)는 열교환튜브(40)속으로 쉽게 삽입시킬 수 있다. 그 다음에, 유압실린더(38)에 의해 유압실린더(38)쪽으로 견인바아(36)를 이동시키고 제3도에 도시된 것 같이 약 5,500내지 100,00키로그램의 힘으로 동체(12)에 대해팽창부재(14)를 끌어당길때 동체(12)가 유압실린더(38)에 의해서 받쳐져 있기 때문에, 팽창부재(14)의 상대이동은 견인바아(36)의 작용에 의해서 완성된다.

제3도에 도시된 것같이, 내부표면(16)에 대한 팽창부재(14)의 상대적인 이동로 랜드(24)가 열교환 튜브(40)과 접촉할때까지 동체(12)를 팽창시킨다. 안내단(26)의 접선방향으로 형성된 둥근부분이 팽창부재(14)의 원활한 이동을 가능하게 한다. 팽창부재(14)가 동체(12)속에서 이동될때, 동체(12)의 내부표면 금속이 팽창부재(14)의 후단부(28)의 모서리 주위를 약간 수축하게 되어, 팽칭부재(14)의 우연한 후방이동을 방지시킨다. 일단, 튜브플러그(10)가 팡창되면 견인바아(36)를 팽창부재(14)로 부터 풀어지게하고 튜브플러그(10)가 제4도에 도시된 것 같은 폐쇄위치에 놓이게 된다.

이 폐쇄위치에서, 다수의 랜드(24)가 열교환튜브(40)의 내부표면을 가압한다. 따라서 유체가 흐르는 것을 방지하도록 열교환튜브(40)의 내부표면을 따라 밀폐부가 제공된다. 더우기, 동체(12)가 폐쇄단(18)을 지니기 때문에, 한하품 이상을 지니는 대부분튜브 플러그의 경우와 달리튜브 플러그(10)를 통한 누수통로가 전혀 없다.

폐쇄과전중에, 팽창부재가 견인바아(36)를 견고하게 파지하여 견인바아(36)의 제거가 극히 어렵게 되는 것을 발견하였다. 본 고안을 카펜터 455와 같은 경화된 스테인레스 스틸합금을 사용하고 내부 나선부(32)의 단부 근처에 형성된 큰 직경부(34)를 제공하여 이러한 문제를 해결하고 따라서 견인바아(36)는 팽창부재(14)가 압축응력을 받더라도 내부 나선부(32)로 부터 용이하게 풀어진다.

열교환 튜브(40)로 부터 튜브플러그(10)을 제거하려면, 떠블유에프 낸스틸등의 명칭 "플러그 제거장치"의 미합중국 특허원 제129,538호에 설명된 것 같은 플러그 제거장치가 제1도에 도시된 그 최초 위치로 팽창부재(14)를 이동시키는데 사용된다. 팽창부재(14)를 그 최초 위치로 이동시킴으로써 동체(12)에 작용하는 응력이 제거되고 랜드(24)의 열교환튜브(40) 사이의 압력이 제거되어서 튜브플러그(10)가 열교환튜브(40)로 부터 제거될 수 있게된다. 일단 팽창부재(14)가 동체(12)의 폐쇄단(18)근처로 이동되면, 장치는 튜브플러그(10)를 열교환튜브(40)로 부터 잡아당기도록 내부 나선부(22)속으로 나선결합된다. 개방부(20) 근처의 나선부(22)의 중요한 이점은 플러그(10)를 뽑아내는 과정에서 열교환튜브(40)로 부터 당겨지면, 그 인장 작용으로 인하여 튜브플러그(10)의 원직경으로 동시에 감소되게 튜브플러그(10)을 연신시키며 따라서 뽑아내는 과정을 용이하게 해준다. 열교환튜브(40)와 접촉하는 튜브플러그(10)부분에 걸친 튜브플러그(10)의 일정한 벽두께로 인하여 튜브플러그(10)의 제거가 용이하도록뽑 아내는 과정중에 비교적 균한응력을 제공한다. 따라서, 본 고안은 상술된 바와같이 누수를 방지하고 쉽게 제거되는 원자로 증기발생기의 열교환 튜브슥에 신속하고도 용이하게 설치될 수 있는 기계적인 튜브플러그를 제공하는 것을 할수 있다.

Claims (1)

1. 하나의 폐쇄단(18)과 하나의 개방단(20)을 지니는 원통형 동체(12)와, 상기 동체속에서 미끄러지게 위치된 팽창부재(14)로 구성되는 튜브 플러그에 있어서, 동체(12)의 내부표면(16)은 개방단(20)쪽의 직경이 폐쇄단(18)쪽 직경보다 작은 원추형이고, 팽창부재(14)가 동체(12)의 개방단(20)을 향하여 이동할때 상기 동체(12)를 팽창시킬 수 있도록, 외부표면이 원추형인 팽창부재(14)의 작은 직경부가 개방단(20)쪽으로 향하여 배치되고, 도체의 튜브와의 접촉부분의 벽두께가 균일하고 그 외주에는 개방단(20)쪽으로 갈수록 높이가 높아지는 다수의 랜드(24)가 동체(12)의 외부표면에 형성된 것을 특징으로 하는 튜브플러그.