KR101349129B1 - 직경감소용 필거 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직경감소용 필거 장치에 관한 것으로, 튜브 또는 전열관의 직경을 감소시키는데 사용되는 직경감소용 필거 장치에 있어서, 회전에 의해 구동되는 크랭크 샤프트; 상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단부에 삽입되는 베어링; 상기 베어링의 외부 둘레에 장착되는 커넥팅 로드; 상기 크랭크 샤프트와 베어링의 사이에 슬라이드로 삽입되는 테이퍼 형상의 슬리브; 상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단면에 밀착되어 고정볼트를 통해 결합되는 익스텐션 샤프트; 및 상기 익스텐션 샤프트의 외부 둘레에 체결되어 상기 슬리브의 선단부를 가압하는 락킹너트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 원자력 발전소용 핵연료 지르코늄합금 및 니켈합금 튜브 또는 전열관의 직경을 축방향으로 연신 및 감소시키기 위한 성형 장치로 공정과정에서 구성요소들의 이탈이 방지됨으로 파손으로 인한 사후처리되는 교체비용 및 시간을 저감시킬 수 있다.
이로 인해 지속적으로 우수한 내구성을 갖는데 따른 작업효율이 향상될 수 있다.

Description

직경감소용 필거 장치{DIAMETER DECREASE FOR PILGER APPARATUS}
본 발명은 직경감소용 필거 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자력 발전소용 핵연료 지르코늄합금 및 니켈합금 튜브 또는 전열관의 직경을 축방향으로 연신 및 감소시키기 위한 성형 장치로 공정과정에서 구성요소들의 이탈이 방지됨으로 파손으로 인한 사후처리되는 교체비용 및 시간을 저감시킬 수 있고, 이로 인해 지속적으로 우수한 내구성을 갖는데 따른 작업효율이 향상되는 직경감소용 필거 장치에 관한 것이다.
원자력발전소에는 가압형경수로(Pressurized Water Reactor)의 연료로 사용되는 핵연료에 우라늄235(U235), 우라늄238(U238) 등의 주요 성분을 함유하고 있는 가늘고 긴 원통형의 연료심과, 상기 연료심을 둘러싸고 있는 튜브와 증기 발생기에서 사용되는 전열관으로 구성된다.
일반적으로 원자력발전소에서는 연료심을 둘러싸고 있는 튜브 또는 증기발생기에서 사용되는 전열관의 공정과정에서 튜브 또는 전열관의 직경을 감소시키기 위해 직경감소용 필거 장치가 사용된다.
선행기술문헌들의 예로 대한민국공개특허공보 제10-2011-0070983호의 “핵연료봉용 피복관 및 피복관을 생산하는 방법 및 장치”, 대한민국등록특허공보 제10-0551865호의 “필거 다이 조립체 및 필거 다이”등이 있다.
종래의 직경감소용 필거 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 크랭크 샤프트(10), 베어링(20), 커넥팅 로드(30), 슬리브(40) 및 플레이트(50)를 포함한다.
크랭크 샤프트(10)는 돌출형성된 돌출부(11)가 베어링(20)에 삽입된다.
삽입된 베어링(20)은 외부 둘레에 커넥팅 로드(30)가 장착된다.
커넥팅 로드(30)는 직경감소용 필거 장치의 다른 구성요소와 연결되어 함께 회전된다.
슬리브(40)는 테이퍼 형상으로 이루어져 크랭크 샤프트(10)와 베어링(20)의 사이에 삽입된다.
구체적으로 살펴보면, 크랭크 샤프트(10)와 베어링(20)은 사이에 제1틈새(G1)가 형성되고, 형성된 제1틈새(G1)에 슬리브(40)가 좌, 우방향으로 이동되어 깊이 조절된다.
크랭크 샤프트(10)와 베어링(20)은 슬리브(40)의 삽입으로 견고하게 고정됨으로 가동되는 과정에서 분리되는 것을 방지한다.
플레이트(50)는 슬리브(40)에 밀착고정되어 이동을 통해 틈새 보정된 상태를 유지한다.
구체적으로 살펴보면, 플레이트(50)는 슬리브(40)에 밀착된 상태에서 고정볼트(51)를 이용하여 플레이트(50) 내부를 관통하여 크랭크 샤프트(10)의 돌출부(11)의 일단면에 고정된다.
크랭크 샤프트(10)의 돌출부(11)와 플레이트(50)의 사이에 형성된 제2틈새(G2)는 제1틈새(G1)에 삽입되는 슬리브(40)의 틈새 보정을 위한 것이다.
구체적으로 살펴보면, 제1틈새(G1)는 슬리브(40)의 틈새 보정으로 인해 틈새가 확장되면, 제2틈새(G2)인 크랭크 샤프트(10)의 돌출부(11)와 플레이트(50)의 틈새가 확장된다.
반대로, 제1틈새(G1)는 슬리브(40)의 틈새 보정으로 인해 틈새가 축소되면, 제2틈새(G2)인 크랭크 샤프트(10)의 돌출부(11)와 플레이트(50)의 틈새도 축소된다.
그러나, 종래의 직경감소용 필거 장치는 제2틈새가 고정볼트로 인해 조절되어 공정과정에서 고정볼트에 집중하중이 가해져 풀리거나 파손되는 문제점이 있다.
또한, 고정볼트의 이상으로 크랭크 샤프트와 베어링의 이탈로 인해 파손되어 가동을 불시에 정지시켜 사후처리를 하는데 따른 작업효율이 저하되는 문제점도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 원자력 발전소용 핵연료 지르코늄합금 및 니켈합금 튜브 또는 전열관의 직경을 축방향으로 연신 및 감소시키기 위한 성형 장치로 공정과정에서 구성요소들의 이탈이 방지됨으로 파손으로 인한 사후처리되는 교체비용 및 시간을 저감시킬 수 있고, 이로 인해 지속적으로 우수한 내구성을 갖는데 따른 작업효율이 향상되는 직경감소용 필거 장치에 관한 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 튜브 또는 전열관의 직경을 감소시키는데 사용되는 직경감소용 필거 장치에 있어서, 회전에 의해 구동되는 크랭크 샤프트; 상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단부에 삽입되는 베어링; 상기 베어링의 외부 둘레에 장착되는 커넥팅 로드; 상기 크랭크 샤프트와 베어링의 사이에 슬라이드로 삽입되는 테이퍼 형상의 슬리브; 상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단면에 밀착되어 고정볼트를 통해 결합되는 익스텐션 샤프트; 및 상기 익스텐션 샤프트의 외부 둘레에 체결되어 상기 슬리브의 선단부를 가압하는 락킹너트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 직경감소용 필거 장치에 의하여 달성된다.
여기서, 튜브 또는 전열관의 직경을 감소시키는데 사용되는 직경감소용 필거 장치에 있어서, 회전에 의해 구동되는 크랭크 샤프트; 상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단부에 삽입되는 베어링; 상기 베어링의 외부 둘레에 장착되는 커넥팅 로드; 상기 크랭크 샤프트와 베어링의 사이에 슬라이드로 삽입되는 테이퍼 형상의 슬리브; 상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단부의 외부 둘레에 체결되어 상기 슬리브의 선단부를 가압하는 락킹너트; 를 포함하되, 상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단부가 상기 슬리브와 락킹너트의 길이보다 길게 형성된 것이 바람직하다.
상기 슬리브와 락킹너트는 상기 익스텐션 샤프트의 길이보다 길게 형성되고, 상기 익스텐션 샤프트와 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단부의 길이보다는 짧게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 락킹너트는 내부에 형성된 관통구멍을 통해 익스텐션 샤프트 또는 크랭크 샤프트에 체결되는 체결볼트가 더 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 원자력 발전소용 핵연료 지르코늄합금 및 니켈합금 튜브 또는 전열관의 직경을 축방향으로 연신 및 감소시키기 위한 성형 장치로 공정과정에서 구성요소들의 이탈이 방지됨으로 파손으로 인한 사후처리되는 교체비용 및 시간을 저감시킬 수 있다.
이로 인해 지속적으로 우수한 내구성을 갖는데 따른 작업효율이 향상될 수 있다.
도 1은 종래 발명에 따른 직경감소용 필거 장치의 일부를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 직경감소용 필거 장치의 일부를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 락킹너트와 슬리브가 슬라이드 되는 것을 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 직경감소용 필거 장치의 다른 실시예의 일부를 나타내는 단면도.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 직경감소용 필거 장치는, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 크랭크 샤프트(100), 베어링(200), 커넥팅 로드(300), 슬리브(400), 익스텐션 샤프트(500) 및 락킹너트(600)를 포함한다.
직경감소용 필거 장치는 원자력발전소에서의 필수 구성요소인 튜브 또는 전열관의 직경을 감소시키는데 사용된다.
직경감소용 필거 장치의 구성요소 중 하나인 크랭크 샤프트(100)는 회전에 의해 구동되는 것으로, 몸체부(110)와 돌출부(120)로 이루어진다.
구체적으로 살펴보면, 몸체부(110)에는 일단부 중앙에 직각으로 돌출된 돌출부(120)가 형성된다.
돌출부(120)는 몸체부(110)의 직경보다 작게 형성된다.
베어링(200)에는 중앙에 크랭크 샤프트(100)의 돌출형성된 돌출부(120)가 삽입된다.
베어링(200)은 회전운동이나 직선운동을 하는 회전축인 돌출부(120)를 지지하여 작용하는 하중을 통해 돌출부(120)를 매끄럽게 회전시킨다.
베어링(200)은 회전으로 인해 돌출부(120)에 가해지는 마찰력을 최소화한다.
커넥팅 로드(300)는 베어링(200)의 외부 둘레에 장착되는 것으로, 커넥팅 로드(300)의 내부면이 베어링(200)의 외부면과 동일한 직경으로 이루어져 조립된다.
베어링(200)에 장착된 커넥팅 로드(300)는 크랭크 샤프트(100)에서 발생된 회동이 전달되어 동시에 회전된다.
커넥팅 로드(300)는 직경감소용 필거 장치의 다른 구성요소에 연결되어 커넥팅 로드(300)의 회전이 전달된다.
슬리브(400)는 테이퍼 형상으로 크랭크 샤프트(100)와 베어링(200)의 사이에 슬라이드로 삽입된다.
슬라이드로 삽입된 슬리브(400)는 크랭크 샤프트(100)와 베어링(200)의 사이에 형성된 틈새에 최대한 삽입되어 가동되는 크랭크 샤프트(100)와 베어링(200)의 흔들림을 최소화한다.
익스텐션 샤프트(500)는 크랭크 샤프트(100)의 돌출형성된 돌출부(120)의 일단면에 밀착되어 고정볼트(510)를 통해 결합된다.
구체적으로 살펴보면, 익스텐션 샤프트(500)는 고정볼트(510)로 인해 크랭크 샤프트(100)의 돌출부(120)와 틈새가 없도록 견고하게 결합된다.
익스텐션 샤프트(500)는 크랭크 샤프트(100)의 돌출부(120) 직경과 동일하게 형성된다.
슬리브(400)는 직경이 동일하게 형성된 익스텐션 샤프트(500)와 크랭크 샤프트(100)로 인해 걸림이 없이 용이하게 이동된다.
익스텐션 샤프트(500)는 크랭크 샤프트(100)로부터 분리, 결합이 가능하게 이루어져 교체가 필요한 경우에 고정볼트(510)의 회전을 통해 크랭크 샤프트(100)의 고정상태를 해제시킨 후 크랭크 샤프트(100)로부터 분리시킨다.
새로운 익스텐션 샤프트(500)는 크랭크 샤프트(100)의 돌출부(120)에 밀착된 상태에서 고정볼트(510)를 회전시켜 크랭크 샤프트(100)에 견고하게 결합된다.
락킹너트(600)는 익스텐션 샤프트(500)의 외부 둘레에 체결되어 슬리브(400)의 선단부를 가압한다.
구체적으로 살펴보면, 락킹너트(600)는 크랭크 샤프트(100)와 베어링(200)의 사이에 삽입되는 슬리브(400)의 일단면에 대응되는 다른 일단면에 밀착된다.
락킹너트(600)는 크랭크 샤프트(100)와 베어링(200)의 사이에 형성된 틈새에 삽입되는 슬리브(400)를 좌,우방향으로 이동시켜 깊이를 조절한다.
적정위치로 이동된 락킹너트(600)는 내부에 형성된 관통구멍을 통해 체결볼트(610)가 익스텐션 샤프트(500)에 체결된다.
체결볼트(610)는 익스텐션 샤프트(500)에 체결된 락킹너트(600)가 가동되는 과정에서 이탈되는 것을 방지한다.
슬리브(400)와 락킹너트(600)는 익스텐션 샤프트(500)보다 길게 형성되고, 익스텐션 샤프트(500)와 크랭크 샤프트(100)의 돌출부(120)보다는 짧게 형성된다.
본원발명의 다른 실시예인 직경감소용 필거 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 크랭크 샤프트(100A), 베어링(200A), 커넥터 로드(300A), 슬리브(400A) 및 락킹너트(600A)를 포함한다.
크랭크 샤프트(100A)는 회전에 의해 구동되는 것으로, 몸체부(110A)와 돌출부(120A)로 이루어진다.
구체적으로 살펴보면, 몸체부(110A)의 일단부에는 중앙에 직각으로 돌출된 돌출부(120A)가 형성된다.
돌출부(120A)는 아래에서 설명하게 되는 베어링(200A)을 충분히 지나칠 수 있을 정도로 이루어진다.
베어링(200A)의 중앙에는 크랭크 샤프트(100A)의 돌출형성된 돌출부(110A)가 삽입되는 것으로, 베어링(200A)은 회전으로 인해 돌출부(110A)에 가해지는 마찰력을 최소화한다.
커넥팅 로드(300A)는 베어링(200A)의 외부 둘레에 장착되는 것으로, 크랭크 샤프트(100A)에서 발생되는 회동이 전달되어 동시에 회전된다.
회전된 커넥팅 로드(300A)는 직경감소용 필거 장치의 다른 구성요소에 연결되어 커넥팅 로드(300A)의 회전이 전달된다.
슬리브(400A)는 테이퍼 형상으로 이루어져 크랭크 샤프트(100A)와 베어링(200A)의 사이에 슬라이드로 삽입된다.
슬라이드로 삽입된 슬리브(400A)는 크랭크 샤프트(100A)와 베어링(200A)에 형성된 틈새에 최대한 삽입되어 가동되는 과정에서의 크랭크 샤프트(100A)와 베어링(200A)의 흔들림을 최소화한다.
락킹너트(600A)는 크랭크 샤프트(100A)의 돌출형성된 돌출부(120A)의 외부 둘레에 체결되어 슬리브(400A)의 선단부를 가압한다.
구체적으로 살펴보면, 락킹너트(600A)는 크랭크 샤프트(100A)와 베어링(200A)에 삽입되는 슬리브(400)의 일단면에 대응되는 다른 일단면에 밀착된다.
락킹너트(600A)는 크랭크 샤프트(100A)와 베어링(200A)에 형성된 틈새에 삽입되는 슬리브(400A)가 좌, 우방향으로 이동되어 적정위치에 놓이면 관통되는 체결볼트(610A)가 크랭크 샤프트(100A)의 돌출부(120A)에 체결된다.
체결볼트(610A)는 락킹너트(600A)가 크랭크 샤프트(100A)의 돌출부(120A)에 체결된 상태를 유지하기 위한 것이다.
크랭크 샤프트(100A)의 돌출부(120A)는 슬리브(400A)와 락킹너트(600A)의 길이보다 길게 형성된다.
이러한 구성을 가지는 본 발명에 따른 직경감소용 필거 장치의 사용상태 및 작동상태에 관하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 원자력발전소에서의 필수구성요소인 튜브 또는 전열관의 직경을 감소시키는데 사용되는 직경감소용 필거 장치(Pilger Apparatus)는 표준화되어 미리 공장에서 모듈화한 것으로 현장에서의 작업효율을 향상시킬 수 있다.
직경감소용 필거 장치의 구성요소인 크랭크 샤프트(100)는 돌출형성된 돌출부(120)에 베어링(200)이 삽입된다.
커넥팅 로드(300)는 직경감소용 필거 장치의 다른 구성요소와 연결되어 회전을 통해 동시에 회전된다.
크랭크 샤프트(100)의 돌출부(120)는 베어링(200)에 삽입된 후, 익스텐션 샤프트(500)가 돌출부(120)의 일단면에 밀착된다.
밀착된 익스텐션 샤프트(500)는 별도의 고정볼트(510)를 이용하여 크랭크 샤프트(100)의 돌출부(120)에 결합된다.
크랭크 샤프트(100)의 돌출부(120)와 익스텐션 샤프트(500)의 외부 둘레에는 슬리브(400)와 락킹너트(600)가 장착된다.
슬리브(400)는 크랭크 샤프트(100)의 돌출부(120)와 베어링(200) 사이에 형성된 틈새에 슬라이드로 삽입된다.
슬리브(400)는 좌, 우방향으로 이동이 가능하여 틈새에 따른 깊이 조절을 할 수 있다.
이동을 통해 적정위치에 도달된 슬리브(400)는 락킹너트(600)의 밀착으로 더 이상 밀리지 않는 삽입상태를 유지시킨다.
구체적으로 살펴보면, 슬리브(400)는 밀착된 락킹너트(600)에 체결나사(610)가 관통되어 익스텐션 샤프트(500)에 체결되어 고정됨으로 더 이상 밀리지 않는다.
슬리브(400)의 이동이 필요할 경우에, 락킹너트(600)는 내부에 구비된 체결나사(610)를 회전시켜 익스텐션 샤프트(500)로부터 완전히 이탈시킨다.
체결나사(610)의 이탈로 인해 이동이 가능한 락킹너트(600)는 슬리브(400)와 함께 좌, 우방향으로 이동하여 적정위치에 도달된다.
적정위치에 도달된 락킹너트(600)는 앞에서 설명한 바와 같이, 체결나사(610)를 익스텐션 샤프트(500)에 고정시킴으로 슬리브(400)가 더 이상 밀리지 않는다.
본원발명인 직경감소용 필거 장치의 다른 실시예로 도 4에 도시된 바와 같이, 회전에 의해 구동되는 크랭크 샤프트(100A)는 돌출형성된 돌출부(120A)에 베어링(200A)이 삽입된다.
커넥팅 로드(300A)는 직경감소용 필거 장치의 다른 구성요소와 연결되어 회전을 통해 동시에 회전된다.
크랭크 샤프트(100A)의 돌출부(120A) 외부 둘레에는 슬리브(400A)와 락킹너트(600A)가 장착된다.
슬리브(400A)는 크랭크 샤프트(100A)의 돌출부(120A)와 베어링(200A) 사이에 형성된 틈새에 삽입된다.
틈새에 삽입된 슬리브(400A)는 좌, 우방향으로 이동이 가능하여 틈새에 따른 깊이 조절을 할 수 있다.
이동을 통해 적정위치에 도달된 슬리브(400A)는 락킹너트(600A)의 밀착으로 더 이상 밀리지 않는다.
구체적으로 살펴보면, 슬리브(400A)는 락킹너트(600A)가 체결나사(610A)가 관통되어 크랭크 샤프트(100A)의 돌출부(120A)에 체결되어 고정됨으로 슬리브(400A)의 고정상태를 유지시킨다.
슬리브(400A)의 이동이 필요할 경우에는 체결나사(610A)를 회전시켜 크랭크 샤프트(100A)의 돌출부(120A)로부터 락킹너트(600A)를 완전히 이탈시킨다.
체결나사(610A)의 이탈로 이동이 가능한 락킹너트(600A)는 슬리브(400A)와 함께 좌, 우방향으로 이동하여 적정위치에 도달된다.
적정위치에 도달된 락킹너트(600A)는 체결나사(610A)가 관통되어 크랭크 샤프트(100A)의 돌출부(120A)에 체결됨으로 밀착된 슬리브(400A)가 더 이상 밀리지 않는다.
이에, 본원발명에 따르면, 원자력 발전소용 핵연료 지르코늄합금 및 니켈합금 튜브 또는 전열관의 직경을 축방향으로 연신 및 감소시키기 위한 성형 장치로 공정과정에서 구성요소들의 이탈이 방지됨으로 파손으로 인한 사후처리되는 교체비용 및 시간을 저감시킬 수 있다.
이로 인해 지속적으로 우수한 내구성을 갖는데 따른 작업효율이 향상될 수 있다.
100 : 크랭크 샤프트 110 : 몸체부
120 : 돌출부 200 : 베어링
300 : 커넥팅 로드 400 : 슬리브
500 : 익스텐션 샤프트 510 : 고정볼트
600 : 락킹너트 610 : 체결볼트

Claims (4)

  1. 튜브 또는 전열관의 직경을 감소시키는데 사용되는 직경감소용 필거 장치에 있어서,
    회전에 의해 구동되는 크랭크 샤프트;
    상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단부에 삽입되는 베어링;
    상기 베어링의 외부 둘레에 장착되는 커넥팅 로드;
    상기 크랭크 샤프트와 베어링의 사이에 슬라이드로 삽입되는 테이퍼 형상의 슬리브;
    상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단면에 밀착되어 고정볼트를 통해 결합되는 익스텐션 샤프트; 및
    상기 익스텐션 샤프트의 외부 둘레에 체결되어 상기 슬리브의 선단부를 가압하되, 내부에 형성된 관통구멍을 통해 상기 익스텐션 샤프트에 체결되는 체결볼트를 갖는 락킹너트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 직경감소용 필거 장치.
  2. 튜브 또는 전열관의 직경을 감소시키는데 사용되는 직경감소용 필거 장치에 있어서,
    회전에 의해 구동되는 크랭크 샤프트;
    상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단부에 삽입되는 베어링;
    상기 베어링의 외부 둘레에 장착되는 커넥팅 로드;
    상기 크랭크 샤프트와 베어링의 사이에 슬라이드로 삽입되는 테이퍼 형상의 슬리브; 및
    상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단부의 외부 둘레에 체결되어 상기 슬리브의 선단부를 가압하되, 내부에 형성된 관통구멍을 통해 상기 크랭크 샤프트에 체결되는 체결볼트를 갖는 락킹너트; 를 포함하되,
    상기 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단부가 상기 슬리브와 락킹너트의 길이보다 길게 형성된 것을 특징으로 하는 직경감소용 필거 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬리브와 락킹너트는 상기 익스텐션 샤프트의 길이보다 길게 형성되고, 상기 익스텐션 샤프트와 크랭크 샤프트의 돌출형성된 일단부의 길이보다는 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 직경감소용 필거 장치.
  4. 삭제
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