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KR850001846B1 - 관내에 슬리이브를 고정하는 장치 - Google Patents

관내에 슬리이브를 고정하는 장치 Download PDF

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KR850001846B1
KR850001846B1 KR1019810001673A KR810001673A KR850001846B1 KR 850001846 B1 KR850001846 B1 KR 850001846B1 KR 1019810001673 A KR1019810001673 A KR 1019810001673A KR 810001673 A KR810001673 A KR 810001673A KR 850001846 B1 KR850001846 B1 KR 850001846B1
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KR
South Korea
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tube
fluid
sleeve
bladder
pressure
Prior art date
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KR1019810001673A
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KR830005919A (ko
Inventor
엘 · 핀치 커티스
Original Assignee
더 뱁콕 앤드 윌콕스 캄패니
원본미기재
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 더 뱁콕 앤드 윌콕스 캄패니, 원본미기재 filed Critical 더 뱁콕 앤드 윌콕스 캄패니
Publication of KR830005919A publication Critical patent/KR830005919A/ko
Priority to KR1019840005843A priority Critical patent/KR850001847B1/ko
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Abstract

내용 없음.

Description

관내에 슬리이브를 고정하는 장치
제 1 도는 본 발명인 관내에 슬리이브를 고정하는 장치에 따른 증분펌프작용에 대한 유체 압력의 상관 그래프.
제 2 도는 본 발명인 관내에 슬리이브를 고정하는 장치의 개략도.
제 3 도는 본 발명의 일부를 구성하는 유압식 확관기의 단면도.
본 발명은 관 팽창에 관한 것으로, 특히, 가압유체를 사용하여 관판 내에 있는 관 또는 다른 관안에 슬리이브를 고정시키기 위한 장치에 관한 것이다.
상업용 원자력 발전소에서 사용되는 증기발생기는 상당수의 스테인레스 강관과, 관단부에 부착된 관판으로 이루어진 압력용기로 구성된 열교환기이다. 일명 "U자관" 형이라 불리우는 증기발생기에 있어서, 관들은 단일 관판에 고정된 양측단부에 의하여 "U"자형태로 형성된다.
일명 "관류(once-through)"형이라 부르는 증기발생기에 있어서, 관들은 직선적이며 두개의 분리관판 사이에 고정된다. 일반적으로 가열방사성인 고압 원자로심(core)의 1차 냉각제는 관을 통하여 흐르도록 되어 있다.
비교적 차갑고 저압력의 2차 냉각제인 일반적인 물은 열관으로 둘러싸인 증기발생기를 통과하도록 펌프로 주입되면서 가열되어 증기로 기화된다. 소위 증기발생기 관은 관의 안전성을 저하시키는 바람직하지 못한 화학물질로 이루어진 나쁜 공기와 온도 변화에 의해 부식된다.
예를 들면, 기화된 혼합공기중에서 관면이 교대로 건조 및 습식 상태로 있는 동안 발생되는 응력부식 균열로 알려진 부식성 화학작용은 기계장치를 고장나게 한다. 또한, 진동으로 인한 부식이 관을 파열시켜 기계장치를 고장나게 한다.
그러나, 증기발생기 관이 어떻게 파령되든지에 관계없이, 그 결과는 방사성인 고압의 1차 냉각제가 저압의 2차 냉각제로 누출되어 흐르게 된다. 이러한 누출은 다소 어느 정도까지는 허용될 수 있지만, 2차 냉각제의 수용범위 이상의 방사능을 발생하였을 때에는 관을 교체하거나 막아야 한다. 이때의 관의 교체작업은 어려우며, 특히 "U자관" 형 증기발생기의 경우에는 더욱 어려워 통상적으로 관들을 폐쇄시키는데, 잘못하여 많은 관들을 폐쇄시키면, 증기발생기의 용량은 대규모의 분해수리가 필요할 정도로까지 감소하게 될 것이다.
상기의 필연성은 결함이 나타나기 전에 결합부위에 관을 보강하므로써 어느정도까지는 회피할 수 있다. 이후 "불량관(defective tube)"이라는 벽두께가 부식되었지만 냉각제가 누출되지 않는 관으로 정의한다.
결함(흠)이 관 벽두께의 40%이상 생긴 경우, 보강하기 보다는 폐쇄시키는 것이 바람직하며, 불량관은 공지의 관 검사기술에 의하여 확인될 수 있다. 또한 예방책으로써, 진동으로 인한 부식이 많이 발생하는 곳인 매우 빠른 유체속도를 갖는 증기발생기 부위에 관을 보강하는 것이 바람직하다.
특히, 관을 보강하는 데 있어서, 관 결합부위의 아래 및 위로 팽창되는 충분한 길이의 슬리이브를 관안으로 삽입시켜 결합부위에 위치시킨 다음, 슬리이브 및 관을 결합부위의 위 및 아래로 팽창시켜 슬리이브 및 관이 서로 지지되도록 하므로서 증기발생 기관의 결합부위를 보강한다.
종래의 기술에 있어서, 슬리이브를 관내에 고정시키는 몇가지 장치가 있었다. Rogers, Jr. 씨등이 발명한 미국특허 제4, 069, 573호에는 유체압력을 슬리이브의 내측에 인가하여, 슬리이브를 증기발생기 관내에 고정시키기 위한 유압식 확관기가 기술되어 있다. 이후 "유압식 확관기"라는 용어는 관을 효과적으로 팽창시키기 위하여 유체(액체 또는 기체) 압력을 사용한 확관기를 가리용다. Rogers, Jr.씨 등이 발명한 장치는 먼저, 팽창 압력을 고정관내에 인가시공 후, 유체의 추가고정용적을 유체의 시스템 용적안으로 가해지도록 한것이다. 이러한 장치는 몇 가지 결점을 갖는다.
첫째로, 유체가 슬리이브의 내측면에 직접적으로 인가되는데, 이는 확관기와 슬리이브 사이의 밀폐가 잘이루어져야 하며, 그에 따라 슬리이브의 내측 직경의 칫수가 정확해야 한다는 것이며, 또한, 슬리이브의 내측면은 대단히 매끄러워야 하는데, 이러한 필요조건들을 충족시키기 위해서는 슬리이브이 제작비용이 너무 많이 든다는 단점이 있다.
둘째로, 상기의 장치는 바람직하지 못한 유체를 증기 발생기로 흘리기 때문에 다음의 팽창을 하기 전에 확관기의 청소 및 재수선을 해야한다는 번거러움이 있다.
세째로, 고정유체 압력을 인가한 후, 고정용적의 입력을 가하는 장치는 증기발생기 관의 외측 직경의 증가량을 약 0.025 in (0.0635) 정도의 범위내에서 조정할 수 있는데 이 정도의 팽창조정은 관을 교체할 때, 예컨대, 많은 관들이 손상되어 증기발생기의 재조립이 필요할때에 관을 관판으로부터 잘 빼낼 수 없다는 단점이 있다.
0.025 in (0.0635cm)의 팽창은 관판에 치명적 손상을 주지 않고서는 증기발생기의 관을 관판으로부터 빼낼 수 없다. 이것은 관을 제거하는 단 한가지 방법이 관판을 통하여 이루어지는 일회전용 증기발생기에서는 까다로운 문제가 된다는 것이다.
수용가능한 증기발생기 관의 외측직경의 팽창조정 정도는 약 0.006 in (0.0152cm) 이하인데, 이 정도이면 관판을 통하여 증기발생기 관을 빼낼 수 있다.
종래의 장치가 필요로 하는 팽창조정을 이룰 수 없는 이유는 슬리이브 및 관에 대한 크기와 항복강도의 변화로 인하여 팽창되는 특정 슬리이브 및 관에 대한 팽창칫수와 항복강도가 알려져 있지 않는 한, 장치에 인가되는 유체압력 또는 장치에 주입되는 유체용적이 얼마인가를 계산할 수 없기 때문이다.
불행하게도 이 값은 관 제조시의 허용오차와 사용된 재료의 성질전이로 인하여 변화된다. 이들 슬리이브 및 관에 대한 칫수와 성질은 각각 다르다.
종래 기술에서의 확관기는 증기 발생기 관의 외측직경의 조정을 약 0.025 in (0.0635cm) 범위내에서 균일하게 제한할 수 있었다. 그러나, 이 정도의 조정은 유체 압력 또는 장치에 유입되는 유체용적, 또는 장치의 유체용적이 감소되는 것을 산출할 수 없거나, 또는 시험 표본에 근거를 둔 팽창 거리를 예측할 수 없었으므로 원자력 증기발생기에서의 수백개의 관을 정확하게 팽창시킬 수 없었다. 물론 조정할 수 있는 정도는 받아들일 수 있다.
이와 유사하게, Rogers, Jr. 씨 등이 발명한 미국 특허 제4, 069, 573에 기술된 압축성 탄성체로 만든 확관기는 실제로 0.006 in (0.0152cm) 범위내에서 관팽창을 조정할 수 없다.
본 발명은 종래 기술의 이러한 단점을 해결한 것으로서, 유체압력이 슬리이브내에 위치한 팽창성 폴리우레탄 브래더(bladder)를 팽창시켜 슬리이브를 관 안으로 팽창시키는 데 사용되며, 유체가 브래더안에 항상 들어 있어서, 그에 따라 누출이 없고 확관기에 유체를 다시 채울 필요가 없다.
증기발생기 관의 외측 직경의 팽창정도는 증기발생기 관이 항복하기 시작할 때 정확히 측정되어 0.006 in (0.0152cm) 범위내에서 조정된다. 이는 팽창성 브래더를 제외한 장치의 유체용적변화(dV)의 함수로써 유체압력변화(dP)를 탐지하므로써 이루어진다. 여기서(dV)는 팽창성 브래더를 제외한 장치의 유체용적을 나타낸다는 것이 가장 중요한다.
본 발명에 따라서, 장치의 유체 압력변화(dP)는 장치의 유체용적변화(dV)와 비교된다.
본 발명인 장치내의 유체압력(P)은 슬리이브가 항복점에 도달할 때까지 유체용적변화(dV)에 대하여 직선적으로 증가한다. 슬리이브가 항복함에 따라, 브래더가 팽창하기 때문에 유체의 압력은 용적변화(dV)에 대해서 비교적 느린 속도로 증가하며, 그에 따라 전체 시스템에 유체요적이 추가되고, 브래더 용적을 포함한 장치의 전체의 유체용적에 순수한 감소가 줄어들게 된다.
슬이브가 증기발생기 관의 내측면과 접촉했을 때, 유체압력은 증기발생기 관의 항복점에 도달할때까지 유체 용적변화(dV)에 대하여 비교적 빠른 속도로 증가한다.
그 후, 압력이 유체용적변화(dV)에 대하여 비교적 느린 속도로 증가하기 시작할 때, 증기발생기관은 항복하여 팽창하기 시작하는데, 이것을 임계점이라 한다. 증기발생기의 관 및 슬리이브에 대한 크기와 재료성질의 변화로 인하여, 종래 기술의 장치를 사용해서는 임계점을 정확히 계산하기 못했다.
본 발명인 관내에 슬리이브를 고정하는 장치는 유체용적변화(dV)에 대한 압력변동율을 모니터하므로써 어떠한 경우라도 증기발생기관이 항복하기 시작하는 임계점을 정확히 측정할 수 있다.
따라서, 본 발명은 증기발생기 관의 외부 직경의 팽창을 0.006 in (0.0152cm)의 허용치 범위내에 조정할 수 있다.
또한, 질량펌프는 유체의 용적을 점차로 감소시키기 보다는 증분 유체질량(dM)을 고정유체용적(상기와 같이 팽창부위를 제외한 고정용적)으로 이루어진 유체시스템에 추가시킨다. 이후 "용적펌프(Volume pump)"라는 용어는 유체시스템의 용적을 효과적으로 조정하므로 유체시스템의 압력을 증가 또는 감소시키도록 작용하는 "정 범위(Positive disPlacement) 펌프"로 정의한다. 용적펌프 또는 질량펌프 중 어느 것이 사용되든지간에 유체의 압력은 증분펌프 작용의 함수로써 조정되어 슬리이브와 관의 소성변형의 시작을 결정한다.
본 발명의 목적은 0.006 in (0.0152cm)의 제한범위내에서 관의 팽창을 제어할 수 있는, 관내에 슬리이브를 고정시키는 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상기의 장점을 가지며 여러가지 경우를 기초로 해서 관의 항복점을 측정할 수 있는 장치를 제공하며, 유체누출을 막고 증기발생기를 세척하거나, 팽창중에 이 장치를 수리할 필요가 없는 팽창성 브래더로 포함한 유압식 확관기를 이용한, 관내에 슬리이브를 고정하는 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 슬리이브를 증기발생기 관내에 삽입시킨 후, 유체 용적이 증가하는 확관기를 제외한 장치의 유체용적을 점차적으로 감소시켜(즉 유체를 가압시켜), 슬리이브를 관내에 고정시키는 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따라서, 유체압력 증가율은 유체의 증분용적변화의 함수로서 제어된다. 본 장치을 사용하는 동안 두 개의 감소가 일어나는 데, 첫번째 감소는 슬리이브의 소성 팽창의 나타내며, 두번째 감소는 증기발생기관의 소성팽창의 시작을 나타낸다.
본 발명은 증기발생기 관의 외측 직경을 0.006 in (0.0152cm)의 범위내에서 정확히 팽창시킨다. 유체용 적을 감소시키는 대신 유체질량을 점차로 증가시켜도 동일한 결론에 도달한다.
본 발명에 있어서, 유체는 밀폐된 팽창성 브래더로 구성된 확관기 내에 들어 있다.
본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1 도에는 본 발명이 관내에 슬리이브를 고정하는 장치에 따른 증분펌프 작용에 대한 유체압력의 상관그래프가 도시되었다. 펌프(40)(제 2 도)는 펌푸내에 있는 유체쳄버(도시안됨)의 용적을 점차적으로 감소시키는 용적펌프이며, 또한 유체의 질량을 점차적으로 증가시키는 질량 펌프일 수도 있다. 제 2 도는 용적펌프 또는 질량펌프로서 펌프(40)에 대한 두 가지 실시예를 모두 나타낸 것이다. 이에 대한 설명은 다음과 같다.
먼저, 펌프(40)가 용적펌프로 이용되는 경우를 기술하면 다음과 같다.
작동중에 있어서 펌프의 유체용적 감소는 유체의 압력을 증가시키고, 수리슬리이브 및 증기발생기관을 팽창시키는 두 가지 관련 효과를 일으킨다. 확실히, 슬리이브 및 관이 다소 적게 팽창되나 그에 따라 전체의 장치에 용적을 추가시키기 때문에 확관기를 제외한 장치의 유체증분용적 감소당 압력증가는 더 크게 된다. 유체의 압력은 압력은 슬리이브 및 증기발생기 관의 상대적인 팽창저항을 표시한다. 슬리이브 및 관이 탄성적으로 팽창됨에 따라 팽창저항은 비교적 높다. 압력이 증가되어, 슬리이브 및 관이 항복점에 도달함에 따라, 슬리이브 및 관은 소성적으로 팽창하기 시작하며 팽창저항도 비교적 낮게 된다.
제 1 도의 커브(52)는 관내에 있는 수리슬리이브의 팽창을 도시한 것이다. 펌프(40)가 유체용적을 점차로 감소시킴에 따라, 유체는 압축되어 압력이 증가되므로 슬리이브는 탄성적으로 팽창된다. 점(53)에서 슬리이브는 항복하기 시작하며, 점(53)과 점(55) 사이에서 슬리이브는 소성적으로 팽창한다. 점(53)과 점(55) 사이에 있는 켜브(52)의 기울기는 슬리이브의 팽창저항이 감소하기 때문에 완만해진다. 슬리이브가 팽창됨에 따라 증분의 유체용적이 확관기에 인접한 전체의 장치에 추가된다(비록 이 장치의 정미의 유체 용적이 펌프 작용에 의하여 감소되지만). 또한, 유체의 용적은 슬리이브가 탄성팽창을 하는 동안에 추가되는 것보다 펌프(또는 확관기를 제외한 장치)에서의 증분의 유체용적(dV)감소당 소성팽창을 하는 동안에 슬리이브의 팽창으로 인하여 추가되는 것이 더 많다. 이에 대한 순수효과는 슬리이브가 탄성팽창을 하는 동안보다 소성팽창을 하는 동안에 펌프에서의 증분의 유체용적 감소당 전체시스템의 용적감소가 비교적 적다는 것이다.
유체압력은 시스템의 유체용적에 반비례한다(물론 유체질량이 일정한 것을 가상함).
점(55)에서 슬리이브는 관과 접촉하게 된다. 점(55)과 점(57) 사이에 있는 커브(52)는 관의 탄성팽창을 나타낸다. 점(57)에서 관은 항복하기 시작하여 소성적으로 팽창한다. 점(53)과 점(57)은 동일한 압력에서 발생되는 것이 아니다. 슬리이브 및 관에 대한 재료의 크기와 성질은 각각 다르다. 점(57)를 모든 팽창의 기준으로 결정하면, 관의 외측 직경의 증가는 통상적인 증기발생기 관의 크기에 대해서 0.006in(0.0152cm)범위내에서 유지될 수 있다. 점(57) 위의 커브(52)는 관과 슬리이브의 소성패창을 나타낸다.
제 2 도에는 본 발명인 관내에 슬리이브를 고정하는 장치가 도시되어 있다. 제 2 도에 도시된 바와 같이, 슬리이브(22)는 증기발생기 관(24)내에서 팽창된다. 이후 상세히 기술되는, 관을 팽창시키는 데에 쓰이는 확관기에는 팽창성의 폴리우레탄 브래더(10)가 들어있다. 브래더(10)와 슬리이브(22)는 팽창하기에 적당하게 위치된다. 이는 먼저, 팽창성 브래더(10)를 슬리이브(2)내에 위치시킨 다음, 브래더 및 슬리이브를 증기발생기 관(24)안으로 삽입한다. 유체조(44)로 부터 확관기 공급관(20)으로 유체를 흐르도록 하기 위한 도관(31)이 배설되어 있다. 용적(또는 질량) 펌프(40)는 유체를 도관(33)을 경유하여 도관(31)으로 흐르도록 하기 위해 설치되어 있다. 펌프(40)는 펌프 내부에 있는 쳄버(도시 안됨)의 용적을 점차로 감소시킨다. 쳄버는 도관(33)과 연결되어 있다. 밸브(48)가 유체조(44)와 도관(33) 사이의 도관(31)에 설치되고, 벨브(50)가 도관(33)과 확관기공급관(20) 사이의 도관(31)에 설치된다. 압력센서(34)는 도관(31)내의 유체압력을 감지하여 케이블(45)을 통해서 컴퓨터(36)에 신호를 전송한다.
컴퓨터(36)는 케이블(47)을 경우 제 1 도의 그래프와 같은 압력을 표시하는 디스플레이(39)에 신호를 발생시키도록 프로그램되어 있다. 제어기(32)는 연산기(도시 안됨)를 명령할 수 있고, 케이블(49)를 통해 연결된 컴퓨터(36)를 제어한다. 컴퓨터(36)는 케이블(51)을 경유하여 펌프(40)에 유체용적을 점차로 감소시키는(또는 유체질량을 점차로 증가시키는) 신호를 발생시킨다.
컴퓨터(36)는 증분펌프 작용의 함수(유체의 용적감소 또는 유체의 질량증가)로써 압력신호를 탐지하여, 유체압력의 기울기의 변화를 디스플ㄹ이(39)에 표시하기 위하여 프로그램되는 데, 그에 의하여 슬리이브(22)와 관(24)의 소성팽창의 시작을 정확하게 탐지할 수 있다.
더욱 상세한 작동을 설명하기 위해 전형적인 칫수는 다음과 같다.
증기발생기 관의 외측직경 0.627in (1.5926cm)
증기발생기 관의 내측직경 0.551in (1.3995cm)
슬리이브의 외측직경 0.525in (1.3335cm)
슬리이브의 내측직경 0.430in (1.0922cm)
또한 펌프(40)는 쳄버의 용적을 0.001in3(0.0164cm3)보다 더욱 정확하게 감소시킨다. 전체의 유체용적은 약 0.51in3(8.1936cm3)이다.
본 장치를 가동시키는 데 있어서, 밸브(50)가 폐쇄되고, 밸브(48)가 개방되면 펌프(40)가 작동되어 유체를 쳄버내로 끌어들인다. 그 다음에 밸브(48)가 폐쇄되고, 밸브(50)가 개방되면 펌프(40)가 유체압력을 증가시키도록 작용하여 슬리이브(22)가 맞물려지도록 브래더(10)를 충분히 팽창시킨다. 공기는 플러그(15)(제 3 도)에서 누출되므로 원하던지 원치안든지 간에 본 발명인 장치로 부터 제거되므로, 본 발명인 장치의 작동에는 영향을 미치지 않는다. 구체적 실예의 유체는 글리세린이다.
슬리이브(22)는 관(24)내의 보강하고자 하는 곳에 위치된다. 컴퓨터(36)의 지시하에서 펌프(40)가 쳄버의 용적으로 감소시키기 시작한다. 예를들면 0.175in3(2.8677cm3)의 유체용적감소와 11000PSI (773kg/㎠)의 압력에서 슬리이브(22)는 항복하여 소성팽창을 시작하는데, 이것을 제 1 도의 점(53)에 표시하였다.
제 1 도를 참조로 기술한 바와 같이, 컴퓨터(36)는 커브(52)의 기울기의 변화를 감지하여 펌프(40)를 정지시킨다.
연산기(도시되지 않음)는 디스플레이(39)를 모니터하여 진행하고자 하는 바를 제어기(32)를 경유하여 컴퓨터(36)에 명령하면, 펌프(40)가 재가동 된다. 예를들어 0.200in3(3.2774cm3)의 유체용적의 감소와 14000PSI(984kg/㎠)의 압력에서, 컴퓨터(36)는 슬리이브(22)가 증기발생기 관(24)과 접촉하는 다른 기울기 변화를 감지한다.
이러한 발생은 제 1 도의 점(55)에 표시된다. 이 점에서 슬리이브는 0.010-0.030인치(0.0254-0.0762cm)정도 확장된다. 예를들어 0.236in3(3.8674㎤)의 유체용적감소와 21000PSI(1476kg/㎠)의 압력에서, 컴퓨터(36)는 관(24)이 항복하기 시작할 때 또 다른 기울기 변화를 감지한다. 이는 제 1 도의 점(57)에 표시된다. 이때에 펌프(40)는 작동되지 않는다. 이점(57)에서 관(24)의 외측직경은 약 0.002in (0.0051cm) 정도증가된다.
여기에서 재료에 의한 두 가지 현상은 주목할만 한다.
첫째로, 관이 "소성적으로"팽창될 때 실제로 소성변형이라 할 수는 없다. 왜냐하면 그 재료는 어느 정도의 탄성특성을 지니고 있기 때문이다.
두번째로, 증기발생기 관이 팽창됨에 따라 "작업이 어려워지도록(work-hardened)"더욱 탄성적으로 팽창 되는 반면 소성팽창이 줄어들게 된다. 이 현상의 적당한 효과는 팽창력을 제거시키면 재료가 어느정도 다시 원상으로 복귀된다는 데 있다. 이 효과는 본 실시예에서 외측 직경이 0.001in (0.0025cm) 범위내에 있게 되는 것이다.
관이 항복점(57)이 결정되므로서 여분의 팽창이 정확히 예견된다. 본 실시예에서 펌프의 유체용적이 0.244in3(3.9985㎤)로 감소할 때 관의 외측직경은 0.006in (0.0152cm) 증가한다. 즉 전체의 외측직경은 0.633in (1.6078cm)가 된다. 확장압력을 줄이면 관(24)은 다시 0.632in (1.6053cm)까지 회복되어 0.005in(0.0127cm) 증가된 상태가 된다(즉 0.632-0.627=0.005in 또는 1.6053-1.5926=0.0127cm). 이러한 팽창은 슬리이브(22)를 증기발생기 관(24)과 맞물리게 하는데 충분하며, 관판(도시되지 않음)을 통하여 증기발생기 관(24)을 제거할 수 있다.
물론, 슬리이브(22)의 단부는 증기발생기 관(24)의 수출부위의 워, 아래로 팽창되어 증기발생기 관을 효과적으로 보강한다.
위와 같이, 상기 실시에는 브래더를 제외한 장치의 유체용적(V)을 점차로 감소시키는 용적펌프(40)에 관하여 기술하였다.
또한, 정적(政績 : V)을 유지하는 동안 질량펌프(40)를 구성한 장치에 유체질량이 점차적으로 추가될 수 있다.
유체의 압력은 증분펌프 작용의 함수로써 유지된다.
질량펌프의 경우에 있어서, 이 증분작용은 정적이 유지되는 동안 확관기를 제외한 장치의 유체질량의 증가를 나타낸다. 이후에 기술되는 관내에 슬리이브를 고정하는 장치는 질량펌프 또는 용적펌프의 사용에 관계없이 동일한다.
제 3 도에는 본 발명의 일부분인 유압식 확관기의 단면도가 도시되었다. 팽창성 브래더(10)은 브래더 관단부(37)와 브래더 플러그단부(38)를 갖는 중공의 폴리우레탄 실린더이다.
브래더(10)의 내측직경은 쳄버(11)로 정의한다. 브래더(10)는 브래더 중앙에서의 제 1 외측직경(60)과, 브래더 관단부(37)와 브래더 플러그단부(38)에서의 제 2 외측 직경(62), 및 제 1 외측직경(60)에서 제 2 외측직경(62)까지 차츰 작아지는 크기를 갖는 직경(61)으로 이루어졌다. 차츰 작아지는 직경(61)과 제 2 외측직경(62)으로 이루어진 브래더 관단부(37)와 브래더 플러그단부(38)는 자체적으로 밀폐되도록 작용하여 유체의 누출을 막는다. 유체압력이 증가함에 따라 브래더 관 단부(37) 및 ㅡ래더 플러그단부(38)는 각각 관 단부이음쇠(16) 및 플러그 단부이음쇠(14)의 접합면에 대하여 강제로 밀착되므로 브래더(10)를 밀폐시킨다.
감소하는 직경(61)은 브래더 관단부(37) 및 브래더플러그단부(38)로 부터 브래더(10) 중앙단면의 전단(剪斷)을 방지하기 위해 제공된다.
브래더(10)는 상단히 탄성적이며 높은 인장강도를 갖고 있다.
A스케일의 60과 D스케일의 75사이의 쇼오(shore) 강도를 갖는 폴리우레탄이 수용될 수 있는데, 본 실시예에서는 A케일의 92인 쇼오경도를 갖는 폴리우레탄이 사용되었다.
또한 브래더(10)의 인장강도는 약 5,000PSI(352kg/cm2)보다 더 큰데, 본 실시예에서는 6,200PSI(436kg/㎠)의 인장강도를 갖는 브래더가 사용되었다.
스터드(12)는 쳄버(11)로 연장하여 브래더 관단부(37) 및 브래더 플러그단부(38)로 부터 돌출하였다. 돌출한 스터드(12)의 스터드 관단부(41)와 플러그단부(42)에는 나사가 형성되어 있다.
제 1 보어(18)가 스터드의 길이방향으로 연장되었고, 제 2 보어(19)가 스터드(12)의 표면으로 부터 제 1 보어(18)까지 연장되어 제 1 보어(18)와 쳄버(11) 사이에 유체가 연통되도록 하였다.
관 단부 이음쇠(16)는, 스터드관 단부(41)를 수용하도록 나사가 형성된 길이방향으로 연장한 관 단부이음쇠의 스터드보어(26)와, 나사가 형성된 확관기 공급 관(20)의 단부를 수용하도록 나사가 형성된 길이방향으로 연장한 관 보어(28)로 이루어졌다.
확관기 공급관(20)는 관보어(28)로 연장하여 관 단부 이음쇠의 스터드보어(26)로 돌출하였다. 확관기 공급관(20)은 필요하다면 납(23)을 포함한 관 단부이음쇠(16)에 납땜되지만, 확관기 공급관(20)과 단부 이음쇤(16)가 적절히 나삽되는 경우에는 납땜이 필요치 않다.
휘기 쉬운 나일론관(17)은 그를 통하여 연장된 확관기 공급관(20)을 보호하도록 작용한다.
플러그 단부 이음쇠(14)는, 스터드 플러그 단부(42)를 수용하도록 나사가 형성된 길이방향으로 연장한 플러그 단부 이음쇠(14)의 스터드보어(30)와, 플러그(15)를 수용하도록 나사가 형성된 길이 방향으로 연장한 플로그보어(29), 및 플러그단부 이음쇠가 스터드보어(30)와 플러그보어(29) 사이에 유체가 연통하도록 볼리이드보어(bleed bore)(27)로 이루어졌다.
플러그(15)는 6각 소켓(25)과 끝이 뽀족한 선단부(21)로 이루어졌다. 필요시 유체가 흘러나오도록 플러그(15)를 뺄 수도 있다.
관 단부이음쇠(16)의 스터드보어(26)는 브래더 관 단부(37)에 맞도록 하고, 플러그 단부이음쇠(14)의 스터드보어(30)는 브래더 플러그단부(38)에 들어맞도록 형성된 내부직경을 갖는다.
실제로 쥠쇠끼워맞춤(interferncefit)은 좀더 양호한 밀폐효과를 갖도록 하는 것이 좋다.
제 3 도에 도시된 장치를 조립하자면 브래더(10)는 플러그 단부이음쇠(14)와, 관단부이음쇠(16), 및 스터드(12)에 의하여 밀폐된다.
유체경로는 확관기공급관(20)으로부터 스터드보어(26)와, 제 1 보어(18), 및 제 2 보어(19)를 경유하여 보래더(10)의 쳄버(11)까지 연장되었다.
하나 이상의 브래더는 그 사이에 위치된 연장이음쇠를 사용한다. 그러나, 확장되는 두 점 사이에 슬리이브와 증기발생기 관의 성질 변화로 인하여 팽창조정에서 최종적인 감소가 있을 수 있다.
관내에 슬리이브를 고정하는 장치의 정밀도를 추가하기 위하여 컴퓨터(36)가 사용될지라도 본 발명은 이에 제한받지 않는다.
본 발명을 수동으로 조정하여도 효과적인 동일한 결과를 얻을 수 있다.
상기 설명과 도면은 본 발명의 목적, 특징 및 장점을 이루는 한가지 실시예를 설명한 것이며, 이는 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
다음의 청구범위 내에 있는 본 발명에 대한 어떠한 수정도 본 발명의 범주내에 있는 것임이 확실함을 알 수 있다.

Claims (1)

  1. 관내에 슬리이브를 고정하기 위한 장치에 있어서, 관내에 위치되며 팽창성브래더(bladder)를 구비한 유압식 확관기와, 상기 브래더내의 유체를 가압시키기 위한 펌프와, 상기 브래더내의 유체의 압력 변화를 감시하기 위한 압력 센서와, 상기 압력센서로부터 관이 그의 항복점에 도달한 시점을 표시하는 디스플레이, 및 관이 항복점에 도달했을 때 관의 외측 직경의 증가를 정확히 제어하기 위해서 브래더 안으로의 유체가압을 중지시키는 제어기로 구성시켜서된 관내에 슬리이브를 고정시키는 장치.
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