KR101025706B1 - 여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동일한 길이 및 폭에 대하여 실질적으로 더 큰 유효여과면적을 가질 수 있고, 흡입표면을 덮는 이물질 및 이물질의 통과 흐름저항을 실질적으로 더 낮출 수 있으며, 이와 상응하여 냉각수 통과 전후의 압력강하를 감소시킬 수 있는 여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 냉각수가 유입되는 적어도 하나의 유입측과 여과된 냉각수가 배출되는 배출측을 구비하는 스트레이너 여과장치에 있어서, 복수의 여과구멍을 구비한 타공판을 만곡하여 중공관으로 형성된 여과관; 상기 여과관의 상단이 결합되도록 하부면에 형성된 제1홈 및 상기 냉각수가 유입되는 유입부를 구비한 상부판; 및 상기 여과관의 하단이 결합되는 천공을 구비하는 하부판을 포함하고, 상기 여과관 내부에 존재하는 여과된 상기 냉각수가 상기 천공으로 유입되어 상기 배출측으로 배출되는 것을 특징으로 한다.

Description

여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치{Strainer Filtering Apparatus including Filtered Tube}

본 발명은 물이 순환되는 시스템이 필요한 장치에서, 장치의 고장이나 사고 발생 시에 발생하게 되는 이물질, 찌꺼기 등을 여과하기 위한 스트레이너 여과장치(일명 피동여과장치)에 관한 것으로서, 특히 원자력발전소에서 배관 파단 사고 발생 시에 비상노심냉각시스템(Emergency Core Cooling System : ECCS)의 동작으로 재순환펌프 가동 시 배관 및 재순환펌프 내로 흡입되는 유체에서 이물질을 제거하는데 사용되는 여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치에 관한 것이다.

원자력발전소의 원자로는 콘크리트 및 강철로 된 안전용기, 이른바 격납건물(Containment)로 둘러싸여 있으며, 냉각재가 순환하여 적정한 온도를 유지하도록 운영되고 있다. 또한 원자로에는 고장이나 사고 발생 시 원자로를 냉각하기 위한 비상노심냉각시스템이 구비되어 있다.

비상노심냉각시스템은 냉각재상실사고 등의 사고 발생 시 가동되어 원자로를 30일간 외부의 간섭 없이 냉각시키는 역할을 수행해야 한다. 비상노심냉각시스템은 배관 파단 사고 시 방출된 냉각재 및 살수된 물이 격납건물 내 최하부에 위치한 집수조(Sump)에 모이면 이 물을 재순환펌프를 이용해 격납건물 상부에서 살수하여 격납건물을 냉각시키고 일부는 잔열제거 펌프를 통해 원자로의 잔열을 제거하기 위해 원자로냉각계통으로 순환시키는 시스템이다.

원자력발전소 1차 계통에서 배관 등의 파손으로 냉각재상실사고가 발생하게 되면 냉각재 방출로 인해 보온재, 도장재 및 잠복이물질 등의 이물질이 발생한다.

또한 방출된 냉각재와 격납건물 살수시스템에서 살수되는 물이 전체 이물질을 원자로 격납건물 하단부에 위치한 재순환집수조로 이동시킨다. 따라서 이물질이 비상냉각시스템의 성능을 저해시키지 않도록, 이른바 여과장치가 비상냉각펌프로 안내되는 흡입관의 유입부 전방에 제공되게 된다.

고온, 고압의 배관 파단 시에는 보온재 및 도장재 파편 등의 이물질이 발생되어 집수조로 이동하게 되는데, 상기 여과장치는 집수조로 이동하는 이러한 이물질을 여과하여 재순환펌프에 여과된 물을 공급하고, 재순환펌프의 동작을 방해하지 않도록 하는 역할을 수행한다.

상기 여과장치는 사고로 인해 생긴 이물질이 걸러지도록 하는 동시에 물이 적당하게 통과될 수 있도록 보장한다. 이러한 경우 이물질로 인한 압력강하는 허용 가능한 임계값을 초과하지 않도록 보장되어야 한다.

가압경수로(Pressurized Water Reactor : PWR)형 원자력발전소에서 사용되는 종래의 여과스크린은, 단지 소형 스크린 표면만을 갖고 있고, 그 스크린 표면은 주로 편평한 그리드 세그먼트로 형성되어 있어, 섬유질 찌꺼기로 오염된 경우에 스크린 전후의 압력강하가 허용될 수 없을 정도로 크게 상승하게 된다.

그러나 단일면으로 된 여과장치는 강한 압력에 변형되기 쉽고, 단위부피당 유효여과면적이 작아 여과 효율이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서 여과장치의 수를 늘려 사용할 수도 있으나 이를 설치하는 비용이 고가이므로 경제적이지 못한 문제가 있다. 따라서 단위부피당 여과면적을 증대시킬 수 있는 여과장치가 요구되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 동일한 길이 및 폭에 대하여 실질적으로 더 큰 유효여과면적을 가질 수 있고, 흡입표면을 덮는 이물질 및 이물질의 통과 흐름저항을 실질적으로 더 낮출 수 있으며, 이와 상응하여 냉각수 통과 전후의 압력강하를 감소시킬 수 있는 여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 제작 및 설치 비용이 절감되어 여과장치 교체 설치 시 경제적 문제점을 해결할 수 있고, 비교적 적은 구성으로 조립 가능하도록 구성되어 제작이 빠르고, 협소한 공간에서도 단위 부피당 여과면적을 극대화할 수 있는 여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치는, 냉각수가 유입되는 적어도 하나의 유입측과 여과된 냉각수가 배출되는 배출측을 구비하는 스트레이너 여과장치에 있어서, 복수의 여과구멍을 구비한 타공판을 만곡하여 중공관으로 형성된 여과관; 상기 여과관의 상단이 결합되도록 하부면에 형성된 제1홈 및 상기 냉각수가 유입되는 유입부를 구비한 상부판; 및 상기 여과관의 하단이 결합되는 천공을 구비하는 하부판을 포함하고, 상기 여과관 내부에 존재하는 여과된 상기 냉각수가 상기 천공으로 유입되어 상기 배출측으로 배출되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1홈은 복수로 형성되고, 상기 천공은 상기 제1홈과 대칭되는 위치에 복수로 형성되어 복수의 상기 여과관이 상기 상부판과 상기 하부판 사이에 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각수는 상기 유입부와 상기 상부판과 상기 하부판 사이의 공간으로 유입되어 복수의 상기 여과관 각각의 외면에 접촉하게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 외면에 접촉한 냉각수는 여과되어 상기 여과관 내부의 배출캠으로 유입되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 제1홈은 상기 상부판의 중심에서 소정 거리를 두고 배열되고 서로 소정 간격으로 이격된 제1홈 배열 그룹을 형성하고, 상기 복수의 천공은 상기 제1홈에 대칭되는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제1홈 배열 그룹은 상기 상부판에 복수로 형성되고, 상기 여과관의 상단은 상기 제1홈에 형상 끼워맞춤되어 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 천공의 직경은 상기 여과관의 내경과 일치하고, 상기 하부판은 상기 천공의 둘레에 상기 여과관의 외경과 일치하는 제2홈을 더 포함하여, 상기 여과관의 하단이 상기 하부판의 상기 제2홈에 형상 끼워맞춤되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부판과 상기 하부판 사이에 구비되어 상기 상부판과 상기 하부판을 결합시켜 상기 상부판과 상기 하부판 사이 공간에 상기 여과관을 고정시키는 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 결합부재는, 상기 상부판과 상기 하부판 사이 공간에 구비되는 적어도 하나의 고정핀과 상기 고정핀 양쪽 끝단 각각을 상기 상부판과 상기 하부판에 체결시키는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부판 일측에 구비되어 상기 하부판을 상기 냉각수가 흐르는 통로에 결합고정시키는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 고정부재는 상기 하부판 둘레에 복수로 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 여과구멍의 직경은 1~3mm인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스트레이너 여과장치에 의하면, 동일한 길이 및 폭에 대하여 실질적으로 더 큰 유효여과면적을 가지게 된다는 장점이 있다. 따라서, 흡입표면을 덮는 찌꺼기 및 이물질의 통과 흐름저항을 실질적으로 더 낮추게 되는 효과를 가진다. 또한, 이에 상응하여 본 발명의 스트레이너 여과장치에 걸쳐 발생되는 압력강하가 이에 상응하여 감소되는 효과 또한 가지게 된다.

또한 본 발명의 스트레이너 여과장치는 타공판으로 구비된 여과관, 상부판 및 하부판들이 용접이 아닌 조립에 의해 형성되므로 유지 보수 및 설치 작업이 쉽다는 장점을 가진다. 또한 외면이 타공면으로 구비된 복수의 여과관은 수직으로 배열되어 있어 로드되는 압력이 분산될 뿐만 아니라 구조적 안정성이 높다는 장점이 있다.

그리고 본 발명의 스트레이너 여과장치는 비교적 적은 구성으로 조립 가능하므로 제작이 빠르고, 협소한 공간에서도 단위 부피당 여과면적을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레이너 여과장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스트레이너 여과장치의 저면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레이너 여과장치의 평면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 여과관의 사시도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상부판의 사시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 상부판의 저면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 상부판의 평면도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 하부판의 사시도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 하부판의 저면도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 하부판의 평면도,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레이너 여과장치의 분해 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 스트레이너 여과장치(10)의 구성 및 구조에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레이너 여과장치(10)의 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스트레이너 여과장치(10)의 저면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레이너 여과장치(10)의 평면도를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스트레이너 여과장치(10)는 타공면으로 형성된 복수의 여과관(100)을 포함한다. 그리고 하부면에 제1홈(210)과 유입부(220)를 구비한 상부판(200), 복수의 천공(310)과 상부면에 형성된 제2홈(320) 및 둘레에 고정부재(330)를 구비한 하부판(300), 상부판(200)과 하부판(300)을 결합하는 결합부재(400)를 포함한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 여과관(100)의 사시도를 도시한 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 여과관(100)은 중공관 형태의 타공면으로 구성되어 있다. 복수의 여과구멍(110)을 구비한 타공판을 만곡하여 여과관(100)을 형성한다. 여과관(100)에 구비되는 여과구멍(110)의 직경은 약 1~3mm, 바람직하게는 2~2.5mm이다. 구체적 실시예에서 여과관(100)의 외경은 40mm이고, 내경은 36mm이다. 여과관(100)의 내부 공간에는 여과된 냉각수가 흘러 배출측으로 배출되는 배출캠(120)이 형성되어 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 스트레이너 여과장치(10)는 이러한 여과관(100)을 복수로 포함하고 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상부판(200)의 사시도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 상부판(200)의 저면도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 상부판(200)의 평면도를 도시한 것이다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상부판(200)은 냉각수가 유입되는 유입부(220)를 구비하고 있다. 유입부(220)의 형태는 도 5 내지 도 7에 도시된 형태와 관계없이 여러 형태로 형성될 수 있다. 또한 후에 설명할 하부판(300)과 결합부재(400)에 의해 결합되기 위해 고정홀(230)을 구비하고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상부판(200)의 하부면에는 복수의 제1홈(210)이 형성되어 있다. 복수로 형성된 제1홈(210) 각각에 여과관(100) 상단이 형상 끼워맞춤된다. 따라서 제1홈(210)의 직경은 여과관(100)의 외경과 일치하게 된다. 그리고 상부판(200)의 하부면에 형성된 제1홈(210)의 개수는 스트레이너 여과장치(10)에 포함되는 여과관(100)의 개수와 일치한다. 구체적 실시예에서 제1홈(210)은 24개가 형성되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상부판(200)의 중심에서 소정 거리를 갖고, 서로 소정 간격으로 이격되어 제1홈(210) 배열 그룹을 형성하고 있다. 또한 구체적 실시예에서는 2개의 제1홈(210) 배열 그룹을 구비하고 있다. 그리고 제1홈(210)이 형성되는 위치는 고정홀(230)과 유입부(220)가 위치하지 않은 하부면에 존재한다. 이러한 제1홈(210)의 직경과 개수, 제1홈(210) 배열 그룹의 형태, 개수 등은 구체적 실시예에 한정하여 해석해서는 아니될 것이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 하부판(300)의 사시도, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 하부판(300)의 저면도, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 하부판(300)의 평면도를 도시한 것이다.

도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 하부판(300)에는 복수의 천공(310)이 구비된다. 그리고 하부판(300) 상부면의 천공(310) 둘레에는 제2홈(320)이 형성되어 있다. 하부판(300)의 천공(310)의 직경은 여과관(100)의 내경과 일치하고, 제2홈(320)의 직경은 여과관(100)의 외경과 일치하게 된다.

따라서 복수의 여과관(100) 하단 각각은 하부판(300)의 제2홈(320)에 형상 끼워맞춤될 수 있다. 하부판(300)에 천공(310) 및 제2홈(320)이 형성되는 위치는 상부판(200)의 제1홈(210)의 위치와 대응된다. 즉, 상호 대칭되는 위치에 상부판(200)의 제1홈(210), 하부판(300)의 천공(310) 및 제2홈(320)이 형성되어 있다.

또한 하부판(300)에도 상부판(200)과 같이 고정홀(230)이 구비되어 있다. 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 하부판(300)에 구비된 고정홀(230)은 상부판(200)에 형성된 고정홀(230)과 대응되는 위치에 형성되어 있음을 알 수 있다.

그리고 하부판(300)에는 고정부재(330)를 포함하고 있다. 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 하부판(300)은 그 둘레에 소정 간격으로 이격되어 형성된 4개의 고정부재(330)를 포함하고 있다. 고정부재(330)에 의해 하부판(300)은 냉각수가 흐르는 통로 일측에 고정 설치되게 된다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레이너 여과장치(10)의 분해 사시도를 도시한 것이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 여과관(100) 각각의 상단은 상부판(200)의 제1홈(210)에 형상 끼워맞춤된다. 반면, 복수의 여과관(100) 각각의 하단은 하부판(300)의 제2홈(320)에 형상 끼워맞춤된다.

그리고 스트레이너 여과장치(10)의 상부판(200)과 하부판(300) 사이에 결합부재(400)가 구비된다. 결합부재(400)에 의해 상부판(200)과 하부판(300) 사이 공간을 유지한 채 상부판(200) 과 하부판(300)을 결합시키게 된다. 구체적으로, 결합부재(400)는 고정핀(410)과 결합부재(420)를 포함한다. 고정핀(410)의 양쪽 끝단은 나사를 형성하고 있다. 그리고 고정핀(410)의 양쪽 끝단 각각은 상부판(200)의 고정홀(230)과 하부판(300)의 고정홀(230)에 삽입되고, 너트 등의 체결부재(420)에 의해 상부판(200)과 하부판(300) 각각에 고정된다. 따라서 상기 결합부재(400)는 상부판(200)과 하부판(300)을 결합시키고, 상부판(200)과 하부판(300) 사이에 여과관(100)을 고정시키게 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 상부판(200)의 유입부(220)로 유입된 냉각수는 상부판(200)와 하부판(300) 사이의 공간으로 유입되어 복수의 상기 여과관(100) 외면에 접촉하게 되고, 상기 여과관(100)의 외면에 접촉한 냉각수는 여과관(100) 내부의 배출캠(120)으로 유입되면서 여과된다. 그리고 여과된 냉각수는 여과관(100)의 배출캠(120)으로부터 하부판(300)의 천공(310)을 통해 배출측으로 배출되게 된다.

본 발명에 따른 여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치(10)는, 협소한 격납건물 내부 조건에서도 여과면적의 효율적인 증대가 가능하고, 여과관(100)과 상부판(200)과 하부판(300) 및 결합부재(400)로 구성된 모듈식의 결합구조로 설계됨에 따라서 그 설치 및 유지 보수가 용이하며, 종래 단일면으로 이루어진 여과장치에 비하여 강한 압력에도 변형이 최소화되고 단위부피당 여과면적이 증대되어 원자력발전소의 배관파단사고 발생 시 비상노심냉각계통의 재순환운전의 안전성을 확보할 수 있게 된다. 또한 본 발명은 모든 가압경수로형 및 가압중수로형 원자력발전소에 적용 가능하다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변형은 모두 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명하다.

10 : 스트레이너 여과장치 100 : 여과관
110 : 여과구멍 120 : 배출캠
200 : 상부판 210 : 제1홈
220 : 유입부 230 : 고정홀
300 : 하부판 310 : 천공
320 : 제2홈 330 : 고정부재
400 : 결합부재 410 : 고정핀
420 : 체결부재

Claims (12)

1. 냉각수가 유입되는 적어도 하나의 유입측과 여과된 냉각수가 배출되는 배출측을 구비하는 스트레이너 여과장치에 있어서,
   복수의 여과구멍을 구비한 타공판을 만곡하여 중공관으로 형성된 여과관;
   상기 여과관의 상단이 형상 끼워맞춤되어 결합되도록 하부면에 형성된 제1홈 및 상기 냉각수가 유입되는 유입부를 구비한 상부판;
   상기 여과관의 하단이 형상 끼워맞춤되어 결합되는 천공을 구비하는 하부판;
   상기 상부판과 상기 하부판 사이에서 중심부와 상기 중심부 둘레에 이격되어 복수로 구비되어 상기 상부판과 상기 하부판을 결합시켜 상기 상부판과 상기 하부판 사이 공간에 상기 여과관을 고정시키는 결합부재; 및
   상기 하부판 둘레에 복수로 구비되어 상기 하부판을 상기 냉각수가 흐르는 통로에 착탈 가능하게 결합시키는 고정부재;를 포함하되,
   상기 제1홈은 상기 상부판의 중심에서 소정 거리를 두고 복수로 배열되고 서로 소정 간격으로 이격된 제1홈 배열 그룹을 형성하고, 상기 제1홈 배열 그룹은 상기 상부판의 중심에서 반경방향으로 이격되어 복수로 형성되며, 상기 천공은 상기 제1홈과 대칭되는 위치에 복수로 형성되고, 상기 여과관이 상기 상부판의 제1홈과 상기 하부판의 천공 사이에 복수로 결합되며, 상기 유입부는 상기 제1홈 배열 그룹 사이에서 상기 결합부재가 체결되지 않는 영역에 소정 간격 이격되어 복수로 형성되고,
   상기 냉각수는 상기 유입부와 상기 상부판과 상기 하부판 사이의 공간으로 유입되고, 상기 복수의 여과관 각각의 외면을 통과하면서 여과되어 상기 여과관 내부의 공간으로 유입된 냉각수는 상기 천공을 통해 상기 배출측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 천공의 직경은 상기 여과관의 내경과 일치하고,
   상기 하부판은 상기 천공의 둘레에 상기 여과관의 외경과 일치하는 제2홈을 더 포함하여,
   상기 여과관의 하단이 상기 하부판의 상기 제2홈에 형상 끼워맞춤되는 것을 특징으로 하는 여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 결합부재는,
   상기 상부판과 상기 하부판 사이 공간에 구비되는 적어도 하나의 고정핀과 상기 고정핀 양쪽 끝단 각각을 상기 상부판과 상기 하부판에 체결시키는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,
    상기 여과구멍의 직경은 1~3mm인 것을 특징으로 하는 여과관을 포함하는 스트레이너 여과장치.

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