KR100971542B1 - 원자로 스터드 텐셔너 센터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자로 압력용기 밀폐용 스터드를 분해하거나 체결하기 위한 텐셔너의 센터링장치에 관한 것으로, 본 발명은 스터드의 축선방향으로 텐셔너(100)를 장착함에 있어 스터드(10)의 원주둘레에 설치한 뒤 유압장치에 의해 유압실린더(132)속으로 유압이 공급되면 하우징(131) 내경쪽으로 피스톤 로드가 전진하면서 텐셔너(100)의 내경은 스터드(10)의 원주둘레에 균일한 이격거리를 두고 정렬된다. 따라서, 텐셔너(100)의 하우징(131)이 스터드(10)의 둘레에 센터링되어져 후속적으로 수행되는 스터드 인장장치(110)와 스터드 너트(12)의 분해 및 체결장치(130)의 연동시 구동기어의 손상을 방지하고 장치들을 정확하게 연동시킬 수 있다.

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Description

원자로 스터드 텐셔너 센터링 장치{CENTERING DEVICE OF TENTIONER}

본 발명은 원자로 압력용기 밀폐용 스터드를 분해하거나 체결하기 위한 텐셔너의 센터링장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 텐셔너를 스터드에 장착함에 있어 스터드의 원주면에 텐셔너를 정확히 장착하기 위한 원자로 스터드 텐셔너 센터링장치에 관한 것이다.

일반적으로 현재, 상업용 원자력 발전소는 전력을 발생시키기 위해 12개월 내지 18개월 또는 그 이상 기간 동안 작동된 다음 예정된 점검, 유지보수 및/또는 연료보급을 위한 운전 정지시에 작동이 중단된다. 정기적인 연료보급시의 운전정지 도중에 원자로 압력 용기의 노심(core)에 있는 소모된 연료 집합체의 약 1/3이 새로운 연료 집합체로 교체될 필요가 있고, 그리고 나머지 연료 집합체는 노심 내에서 위치를 바꿀 필요가 있다.

다른 운전정지 과정에서, 연료 집합체는 노심 내에 유지될 수도 있지만 노출되어야 한다. 연료 집합체는 풍부한 우라늄이나 다른 핵 분열성 물질을 수용할 수도 있다.

따라서, 압력 용기 주변에서 작업하는 작업자는 과도한 방사능 노출로부터 보호되어야만 한다. 중요한 방침이든 아니든 간에 운전정지의 각 단계는 짧은 운전정지 기간을 유지하도록 가능하면 신속하고 안전하게 수행되어야만 한다.

압력 용기를 점검 혹은 수리하거나 연료보급을 한 후에, 압력 용기를 밀봉시켜 발전소가 발전이 재개되도록 하여야 한다. 운전정지 계획은 대체로 적어도 약 10시간 이상 할당되고, 그리고 원자로 건조물 내의 원자로 압력 용기 주변의 고 방사능 환경 내로 부피가 크고 무거운 스터드 인장 설비를 이동시키고, 원자로 압력 용기의 헤드를 견고히 밀폐시키기 위한 스터드 너트를 인장시키도록 압력용기 플랜지 주위에서 설비를 조작하고, 그 후에 인장 설비를 반응로 건조물로부터 제거하기 위해서 5명 이상의 작업자를 필요로 한다.

상업용 발전소(통상적으로 수개의 다중 스터드 인장기의 동시 사용을 포함함)에서 인장 단계는 2시간 이상을 필요로 하며, 500 밀리렘 이상의 방사능까지 연장될 수도 있다.

일반적으로, 원자로 압력 용기는 54개의 스터드로 밀봉되어 있다. 따라서, 54개의 스터드를 모두 분해하고 압력 용기를 점검하거나 수리 혹은 연료보급을 한 후에 다시 54개의 스터드를 조립하여 압력용기를 밀봉시켜야 한다.

스터드는 용기 헤드의 플랜지 둘레에 마련된 체결구멍에 장진되며, 압력 용기의 가장자리 플랜지에 나사체결에 의해 체결된다. 스터드 인장 기구는 용기 헤드와 용기 플랜지 사이의 시일을 압착하고 스터드를 인장시키기 위해 사용된다. 용기 스터드 상의 너트가 스터드 아래로 회전하여 단단하게 조여지므로 시일은 스터드 인장력이 해지될 때 압착된다.

용기 스터드와 부착된 너트는 연료 교체 싸이클의 초기에 원자로 용기에서 제거된다. 스터드 인장기구는 용기 헤드와 용기 플랜지 사이의 시일을 압착하는데 다시 사용된다. 이어서, 스터드 너트는 스터드 인장기구가 해제되어진 후 풀린 상태로 유지되도록 몇차례 느슨해진다.

일단 모든 스터드에 가해진 인장력이 제거되면, 스터드와 부착된 너트는 원자로 압력 용기의 플랜지에서 제거된다. 용기 헤드는 그 후 원자로 용기위로 상승한다.

스터드 인장장치는 신장력이 스터드를 연장시키도록 너트 플라스 장치상의 용기 스터드 상부와 맞물리기 위한 몇몇 장치를 구비한다. 보통 유압 실린더의 작동에 의해 발생되는 압력은 용기 헤드의 최상부면에 대해 용기 스터드의 상부를 올리며, 너트는 원자로 용기 플랜지와 용기 헤드 사이의 시일을 압착시키는 작용을 한다.

전술한 바와 같이 원자로 압력 용기의 개방 및 복개하기 위해서는 스터드에 체결된 볼트를 분해하여 압력용기의 헤드를 분리하고, 연료교체 혹은 필요한 작업을 수행한다. 물론 필요한 작업을 마친 경우에는 압력용기의 헤드를 다시 밀봉하기 위해 스터드를 플랜지에 체결한다.

그러나, 이러한 일련의 작업공정은 스터드가 배치된 공간이 협소하고 무엇보다도 고 방사능 환경하에서 진행하는 작업이므로 일일 방사능 조사량으로 인해 충분한 작업시간을 확보하기 어려워 최대한 신속한 작업이 이루어져야 하고, 또한 스터드의 길이가 상당히 길고 고중량이고, 배치된 스터드의 간섭으로 스터드를 횡방 향 혹은 사선방향으로 기울이는 작업이 어려우며, 또한 스터드들 간의 공간이 협소하여 작업자나 공구 및 기구들의 설치가 어려운 점, 고중량체인 스터드를 분해 결합시 장비나 기구를 사용해야하나 장비 및 기구의 탈부착이 용이하지 않은 점, 스터드가 손상되지 않도록 분해 및 체결해야하는 점, 또한 압력용기 헤드 밀폐를 위해 스터드의 분해 및 체결력을 물리적으로 정확히 전달해야 하는 점, 등 종합적으로 고려하여 스터드 텐셔너와 드라이버 툴은 스터드의 상부에서 상하로 승하강시키는 방식을 선택하고, 스터드에 텐셔너와 드라이버 툴을 직접 장착하고 지지하는 해법에 접근하였다.

본 발명자가 동일자로 발명한 원자로 스터드 텐셔너(Tensioner)와 드라이버(Driver) 툴의 특징은 스터드의 길이방향으로 즉, 호이스트에 의해 승하강되고, 피작업대상 스터드 혹은 이웃한 스터드에 장착되도록 구현한 것에 있다.

이는 전술한 바와 같은 각종 스터드 텐셔너와 드라이버 툴의 운전조건 및 작업환경 및 장비의 내구성 조건을 충족시킬 수 있다. 물론 이하에서 설명되는 본 발명에 따른 드라이버 툴 역시 호이스트에 의해 상하로 승하강되고 스터드의 길이방향으로 스터드의 둘레에 장착되고 분리되는 방식임을 미리 밝혀둔다.

본 발명은 호이스트에 의해 승하강되고, 스터드를 고정수단으로 한 원자로 스터드 인장용 텐셔너와 관련되는 것으로, 텐셔너를 스터드에 장착함에 있어 스터드의 원주면에 정확히 장착되도록 함으로써 후속적인 스터드 신장 및 스터드 볼트의 풀고 조이는 구동장치의 연동에 무리가 없다. 만일 텐셔너의 장착위치가 어느 한쪽으로 치우친 경우 후속적으로 수행하는 스터드 인장시 인장너트를 스터드의 상 단에 마련된 인장나사산에 체결하는 것이 어려워지고, 또한 스터드 너트를 분해할 때, 구동기어가 스터드 너트에 배치된 기어와 정확하게 맞물리지 않거나 양 기어혹은 스터드 너트의 기어를 손상시킬 수 있다.

본 발명의 목적은 전술한 바와 같이 스터드 텐셔너를 호이스트에 의해 스터드의 상부로 승하강시켜 스터드에 장착함에 있어 스터드에 정확하게 장착되어지도록 텐셔너를 스터드의 중심축선에 맞게 장착하기 위한 원자로 스터드 텐셔너 센터링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적에 따른 원자로 스터드 텐셔너 센터링장치의 구현수단으로는,

상기 헤드의 플랜지를 따라 배치된 체결구멍이 마련된 원자로 압력용기와;

상기 체결구멍에 체결하는 스터드와;

상기 플랜지위로 연장된 스터드를 수용하는 내경을 지닌 하우징과, 내경상에 단부가 돌출되는 복수개의 유압실린더와 상기 유압실린더를 작동시키기 위하여 유압공급 및 회수라인을 갖춘 유압장치를 포함하는 텐셔너로 구성된 것에 특징이 있다.

본 발명은 하우징의 내경에 일정간격으로 배치된 복수개의 유압실린더에 유압을 공급하여 스터드의 둘레를 포위하는 하우징을 스터드의 중심과 일치시킴으로써 텐서너 전부를 센터링할 수 있다.

본 발명에 의하면, 스터드의 축선방향으로 텐셔너를 장착함에 있어 스터드의 원주둘레에 결합후 유압장치에 의해 유입실린더속으로 유체가 주입되어 하우징 내경쪽으로 전진하는 피스톤 로드에 의해 텐셔너의 내경이 스터드의 원주둘레에 균일한 이격거리로 센터링된다.

따라서, 텐셔너의 하우징이 스터드의 둘레에 센터링되어짐으로 후속적인 스터드 인장장치와 스터드 너트의 분해 및 체결장치의 연결시 기어들의 손상을 방지하여 정확하게 연결할 수 있게 한다.

이하, 본 발명에 따른 원자로 스터드 텐셔너 센터링장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 도 1은 원자로 압력용기를 밀폐시키는 스터드의 인장 및 너트의 분해 및 체결용 텐셔너의 운전상태를 예시한 배치도로서, 드라이버 툴(100)은 원자로(1) 압력용기(3)의 상부에 가설된(작업대가 설치된 경우도 있음) 모노레일(200)에 설치된 호이스트(300)에 의해 상하로 올리고 내릴 수 있다.

텐셔너(100)은 호이스트(300)에 의해 스터드(10)의 상측으로 하강하면 스터드(10)의 플랜지(2)위로 둘출된 스터드(10)에 장착된다. 도 1에서 텐셔너(100)은 호이스트(300)에 의해 스터드(10)상부에 배치되어 동시에 스터드 분해 및 체결작업을 수행할 수 있고, 만일 필요시 하나의 스터드(10)에 대해 개별적으로 인장작업을 할 수도 있다.

도 2는 도 1에 도시된 바와 같이 스터드의 단면 및 사시도를 예시한 것으로, 스터드(10)는 인장 너트가 체결되는 인장 나사(11)와 압력용기의 헤드를 밀폐시키는 스터드 너트(12)와, 플랜지(2)에 마련된 체결구멍에 나사체결되는 나사산(13)로 구성되어 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3는 본 발명에 따른 텐셔너의 단면도이고, 도 4은 도 3에 도시된 텐셔너 하우징을 발췌하여 도시한 요부단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 텐셔너 센터링장치의 요부를 투시하여 도시한 투시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 텐셔너(100)은 유압 및 공압장치에 유압공급 및 회수 및 라인의 개폐여부를 제어하는 유압 컨트롤 유니트(C1)와 전기적인 회로를 제어하는 회로제어 유니트(C2)가 마련되어 있고, 스터드(10)의 인장나사(11)에 리액션 너트(112)를 체결 및 분해하는 서보모터(SM1) 및 일련의 기어군들과, 유압을 공급하고 회수하는 유압장치와, 상기 유압장치와 연결되어 풀로바아(10a)를 인장시키는 피스톤(113)으로 구성된 인장장치(110) 및 인장길이를 측정하여 인장장치(110)의 제어여부에 따른 동기를 검출하는 측정장치(120) 및 스터드 너트(12)를 풀거나 조이기 위한 분해 및 체결장치(130)로 구성되어 있다.

상기한 인장장치(110) 및 체결장치(130)는 각각의 하우징(111)(131)의 일측에 각각 독립적으로 작동되는 서보모터(SM1)(SM2)가 부착되어 있고, 기어군에 의해 하우징(111)내의 상하로 슬라이드가능하게 조립된 리액션 너트(112)와 스터드 너트(12)를 회전시켜 인장나사산(11)에 리액션 너트(112)를 체결하거나 체결된 리액션 너트(112)를 풀 수 있다.

상기 인장장치(110) 및 체결장치(130) 하우징(111)(131)의 내경에는 플랜지위로 연장된 스터드(10)의 플로바아(10a)와 스터드 너트(12)에 대응하는 수납 공간이 마련되어 있다.

상기한 하우징(111)(131)은 체결볼트(B1)에 의해 상호 체결되어 있다.

상기한 인장장치 하우징(111)은 도 4에 도시된 바와 같이 유압공급라인(FL)이 마련되어 있고, 그 라인(FL)으로 유압장치로부터 유압이 주입되면, 피스톤(113)이 상승하여 리액선 너트(112)를 상부로 가압하여 스터드(10)의 플로바아(10a)를 인장시킨다.

또한, 상기 체결장치 하우징(131)에는 스터드의 원주면을 향해 전후진하는 복수개의 유압실린더(132)가 결합되어 있다. 유압실린더(132)는 하우징(131)에 120°간격으로 3개의 실린더가 설치되어 있으며, 전술한 유압장치(C1)에 의해 유압이 주입되고 회수된다.

이하에서는 본 발명에 따른 원자로 스터드 텐셔너 센터링장치의 작용에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 텐셔너(100)를 스터드 위치로 이동시켜 도 3에 도시된 바와 같이, 호이스트(300)에 의해 텐셔너(100)을 피 작업대상 스터드(10)에 안착시킨다. 도면에는 도시되지 않았으나 하우징(131)의 저면에는 근접센서가 부착되어 플랜지(2) 상부에 하우징이 근접되었을 때, 호이스트(300)의 하강이 중단된다.

따라서, 호이스트(300)에 의해 일정높이로 유지된 텐셔너(100)는 유압장치(C1)에 의해 유압실린더(132)로 유압을 공급하면 3개의 유압실린더(132)가 동시에 전진하면서 스터드(10)의 원주면을 가압하면서 하우징(131)의 내경 전체가 스터드의 외경과 동일한 이격거리로 정렬된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 허공에 매달린 텐셔너(100)는 스터드(10)의 축선에 대해 자세가 교정되고, 교정 후 수초 후에는 호이스트(300)가 다시 하강하면서 스터드(10)상에 텐셔너(100)의 장착이 완료된다. 이러한 제어동작은 메인 컨트롤 장치에 의해 이루어진다.

텐셔너(100)의 장착후 후속적으로 서보모터(SM1)을 작동시켜 리액션 너트(112)를 스터드(10)의 인장나사(11)에 체결하고, 인장장치 하우징(111)속으로 유압을 공급하면 피스톤(113)이 상승하면서 리액션 너트(112)를 밀어 올린다.

따라서, 스터드의 인장나사(11)에 체결된 리액션 너트(112)의 상승작용으로 스터드(10)는 길이방향으로 인장된다. 스터드(10)의 길이가 인장되면 스터드 너트(12)는 체결 압력이 다소 완화되면서 압력용기의 체결력이 완화된다.

이후 체결장치 즉 서보모터(SM2)를 체결장치의 하우징쪽으로 전진(유압실린더에 의함)시켜 서보모터의 기어군이 스터드 너트의 기어와 맞물리도록 하고 서보모터에 전원을 공급하여 스터드 너트를 풀거나 조인다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 원자로 스터드 텐셔너 센터링장치는 텐셔너를 스터드에 장착함에 있어 스터드의 축선과 나란하고 동일한 이격거리에 텐셔너를 위치시킬 수 있다.

그러므로 텐셔너에 의해 수행되는 스터드 인장작업과 스터드 너트를 풀거나 조이는 관련 장치들이 손상되거나 연동에 따른 기어의 맞물림 등과 같은 동작이 정확하게 이루어지게 하는데 매우 유용하다.

도 1은 원자로 압력용기의 헤드를 밀폐시키는 스터드를 인장시키기 위한 텐셔너의 배치상태를 예시한 작업배치 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 스터드의 단면도 및 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 텐션너를 전면에서 바라 본 요부단면도,

도 4는 도 3에 도시된 텐셔너의 하우징을 분리하여 도시한 확대 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 텐셔너의 센터링장치를 투시하여 도시한 투시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 원자로 2 : 플랜지

2a : 체결구멍 3 : 압력용기 헤드

10: 스터드 11 : 인장나사

12 : 스터드 너트 13 : 스터드 체결나사

100 : 드라이버 툴 110 : 인장장치

112: 리액선너트

113 : 피스톤 120 : 측정장치

130 : 체결장치 131 : 체결장치 하우징

132 : 유압실린더 B1 : 볼트

C1 : C2 :

Claims (2)

1. 플랜지(2)를 따라 배치된 체결구멍이 마련된 원자로 압력용기와;

   상기 체결구멍에 체결하는 스터드(10)와;

   상기 플랜지(2)위로 연장된 스터드(10)를 수용하는 내경을 지닌 하우징(131)과, 내경상에 단부가 돌출되는 복수개의 유압실린더(132)와 상기 유압실린더(132)를 작동시키기 위하여 유압공급 및 회수라인을 갖춘 유압장치(C1)를 포함하는 텐셔너(100)로 구성된 것을 특징으로 하는 원자로 스터드 텐셔너 센터링 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유압실린더(132)는 상기 하우징(131)에 120°로 배치된 것을 특징으로 하는 원자로 스터드 텐셔너 센터링 장치.

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