KR101502700B1 - 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치 - Google Patents

제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101502700B1
KR101502700B1 KR20130126247A KR20130126247A KR101502700B1 KR 101502700 B1 KR101502700 B1 KR 101502700B1 KR 20130126247 A KR20130126247 A KR 20130126247A KR 20130126247 A KR20130126247 A KR 20130126247A KR 101502700 B1 KR101502700 B1 KR 101502700B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plunger
mover
assembly
ball
stator
Prior art date
Application number
KR20130126247A
Other languages
English (en)
Inventor
허형
이진행
유연식
조영갑
김종인
Original Assignee
한국원자력연구원
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR20130126247A priority Critical patent/KR101502700B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101502700B1 publication Critical patent/KR101502700B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00—Control of nuclear reaction
    • G21C7/06—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
    • G21C7/08—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
    • G21C7/12—Means for moving control elements to desired position
    • G21C7/14—Mechanical drive arrangements
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C23/00—Adaptations of reactors to facilitate experimentation or irradiation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

본 발명은 연구로의 하부설치 제어봉구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연장봉 집합체와 가동자 집합체를 필요 시 자동으로 체결 및 분리가능하도록 함으로써 제어봉구동장치의 보수 또는 보정 작업을 용이하게 수행할 수 있도록 하는 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치는, 가동자 집합체의 상단에 결합되는 플런저 고정자; 연장봉 집합체의 하단에 결합되며, 외측면에 직경방향으로 진퇴운동이 가능하도록 탄성 지지된 볼(ball)이 구비된 부싱; 내측면에 상기 부싱의 볼이 삽입될 수 있는 볼홈이 형성되며, 상기 플런저 고정자의 상부 측에 상하로 수직이동 가능하게 설치되는 플런저 이동자; 상기 플런저 고정자의 상단에 설치되어 상기 플런저 이동자를 탄성적으로 지지하는 스프링; 상기 플런저 고정자 및 플런저 이동자로부터 이격된 외주부상에 설치되며, 전류 인가시 전자력에 의해 상기 플런저 이동자를 하방으로 이동시켜 상기 볼과 볼홈의 분리를 통해 상기 연장봉 집합체와 가동자 집합체를 상호 분리시키도록 작용하는 전자석; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치{Apparatus for automatically coupling and separating between extension rod assembly and movable member assembly of control element drive mechanism}
본 발명은 원자로의 하부설치 제어봉구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연장봉 집합체와 가동자 집합체를 필요 시 자동으로 체결 및 분리가능하도록 함으로써 제어봉구동장치의 보수 또는 보정 작업을 용이하게 수행할 수 있도록 하는 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치에 관한 것이다.
최근 연구로의 출력제어나 긴급정지를 위해 사용되는 하부 구동형 제어봉구동장치는 기본적으로 스텝모터에 의해 상하로 움직일 수 있는 전자석과, 밀봉용기 내에서 전자석에 의해 구동되는 가동자를 포함하여 구성된다.
도 1은 종래의 일반적인 연구로에 사용되고 있는 하부설치 제어봉구동장치에 대한 주요 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 하부설치 제어봉구동장치는 밀봉상태의 안내관(2) 외주부에 배치되는 전자석(10)과, 전자석(10)을 상하로 구동시키기 위한 스텝모터(20)와, 스텝모터(20)와 연결되어 회전 구동되는 볼스크류(30)와, 전자석(10)과 결합되며 볼스크류(30)의 회전시 볼스크류(30)의 길이방향을 따라 상하로 이송되는 볼너트(40)와, 전자석(10) 주위에 있는 안내관(2) 내측 부분에 설치되는 가동자 집합체(50)와, 제어봉(4)과 결합되어 하부 측의 가동자 집합체(50)와 상호 연결 결합되는 연장봉 집합체(60)를 포함하여 구성된다. 여기서, 미설명 부호 1, 12, 14는 각각 원자로 바닥면, 케이싱, 댐퍼이다.
이와 같은 구성을 가지는 하부설치 제어봉구동장치는, 스텝모터(20)를 통해 볼스크류(30)를 회전시켜 볼너트(40)를 상하방향으로 움직이게 되면, 상기 볼너트(40)와 일체로 결합된 전자석(10)이 상하로 움직이며 가동자 집합체(50)가 상기 전자석(10)에 의해 발생된 전자기력에 의해 한 몸이 되어 연동하여 상하로 움직이면서 제어봉(4)을 상하로 이동시킬 수 있도록 되어있다.
즉, 전자석(10)에 전류를 공급하여 통전을 시키게 되면 전자석(10)이 자화되면서 전자기력을 발생시키게 되는데, 이러한 전자기력에 의해 전자석(10)과 볼너트(40)와 안내관(2) 내부의 가동자 집합체(50)가 한 몸이 되어 일체의 구조물로 유지된다. 이와 같은 상태에서 스텝모터(20)를 구동하여 볼스크류(30)를 회전시키게 되면 상기 볼스크류(30)의 회전을 통해 볼너트(40)가 상하로 이동되면서 전자기력에 의해 상기 볼너트(40)와 한 몸으로 유지된 가동자 집합체(50)가 안내관(2) 내부에서 상하로 수직운동을 하게 되어, 결국 상기 가동자 집합체(50)와 연결된 연장봉 집합체(60)도 함께 상하 수직운동을 하게 됨으로써 제어봉(4)의 상하 구동이 이루어지게 된다.
한편, 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 하부설치 제어봉구동장치는 장치의 보수가 필요할 경우, 제어봉구동장치를 상부에 위치한 원자로 내부 측에서 제어봉 집합체를 들어올린 다음, 하부에 위치한 밀폐용 밸브(Seal Valve)(70)를 잠근 상태에서 보수작업을 수행하게 된다. 그러나, 상기와 같은 제어봉구동장치의 보수를 위해 제어봉을 상부로 들어올리게 되는 경우, 제어봉 집합체(제어봉, 연장봉 집합체, 가동자 집합체)의 위치가 원자로 수조수의 상단 부근 혹은 그 이상까지 다다를 수 있기 때문에 제어봉이 냉각수 수표면 부근이나 밖으로 노출되는 안전상의 문제를 발생하게 된다. 또한 가동자 집합체(50)를 상부로 인출하여 하부설치 제어봉구동장치를 보수할 경우 전자석의 힘과 위치지시기의 정확한 보정이 어려운 문제점이 있었다.
한국 특허등록 제10-1169731호, 일본 특허공개 제1998-026685호
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기존의 제어봉구동장치에 있어 밀폐용 밸브(seal valve) 하부 측에 플런저(plunger) 형태의 전자석으로부터 발생되는 전자기력과 볼락(ball-lock) 구조를 이용하여 연장봉 집합체와 가동자 집합체를 자동으로 체결 및 분리할 수 있는 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 체결 및 분리장치를 설치함으로써, 필요 시 플런저 형태의 전자석에 전류를 공급하여 전자석 힘을 통해 연장봉 집합체와 가동자 집합체를 분리시킨 다음, 밀폐용 밸브를 잠그고 연장봉 집합체와 가동자 집합체를 격리시킨 후 제어봉구동장치를 간편하고 편리하게 보수할 수 있도록 하는 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치를 제공하는 것에 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치는, 가동자 집합체의 상단에 결합되는 플런저 고정자; 연장봉 집합체의 하단에 결합되며, 외측면에 직경방향으로 진퇴운동이 가능하도록 탄성 지지된 볼(ball)이 구비된 부싱; 내측면에 상기 부싱의 볼이 삽입될 수 있는 볼홈이 형성되며, 상기 플런저 고정자의 상부 측에 상하로 수직이동 가능하게 설치되는 플런저 이동자; 상기 플런저 고정자의 상단에 설치되어 상기 플런저 이동자를 탄성적으로 지지하는 스프링; 상기 플런저 고정자 및 플런저 이동자로부터 이격된 외주부상에 설치되며, 전류 인가시 전자력에 의해 상기 플런저 이동자를 하방으로 이동시켜 상기 볼과 볼홈의 분리를 통해 상기 연장봉 집합체와 가동자 집합체를 상호 분리시키도록 작용하는 전자석; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치는 원자로 바닥면의 하부에 위치한 밀폐용 밸브의 하부 측에 설치되도록 구성하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 플런저 고정자의 상단부 내측에는 상기 스프링이 안착되는 안착홈이 형성되고, 상기 플런저 이동자의 하단부 내측에는 상기 스프링의 상단이 걸릴 수 있도록 단차진 걸림부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 플런저 고정자의 외측 상단부에는 상기 플런저 이동자의 하단부가 끼워질 수 있도록 소직경을 가지며 단차진 단차부가 형성될 수 있다.
아울러, 상기 플런저 이동자를 상기 플런저 고정자에 상하 이동가능하게 결합하는 결합부재를 더 설치하되, 상기 결합부재는 상기 플런저 이동자와 상기 스프링 및 상기 플런저 고정자를 순차적으로 관통하도록 결합되는 몸체부와, 상기 몸체부의 상단에 일체로 형성되며 상기 플런저 이동자의 상하 이동시 걸림기능을 수행하는 헤드부를 갖도록 형성할 수 있다.
한편, 상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 원자로 하부설치 제어봉구동장치는, 제어봉과 결합되어 원자로 바닥면을 관통하도록 설치되는 연장봉 집합체; 상기 연장봉 집합체의 하단부에 결합되어 상하로 이동가능하게 설치되는 가동자 집합체; 상기 원자로 바닥면을 관통하며, 상기 연장봉 집합체와 가동자 집합체를 감싸는 밀봉된 상태의 안내관; 상기 가동자 집합체를 상하로 구동시키는 구동수단; 및 상기 원자로 바닥면 하부 측에 위치한 상기 안내관 부분에 설치되는 밀폐용 밸브;를 포함하여 이루어지되, 상기 밀폐용 밸브의 하부 측에는 연장봉 집합체와 가동자 집합체를 자동으로 연결 또는 분리시키도록 하는 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치가 설치된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 구동수단은, 상기 가동자 집합체 주위의 안내관 외측에 상하로 이동가능하게 설치되는 코일이 구비된 전자석과, 상기 전자석과 일체로 결합되는 볼너트와, 상기 볼너트와 체결되어 회전운동을 상하 직선운동으로 변환하는 볼스크류와, 상기 볼스크류와 연결되어 상기 볼스크류를 회전 구동시키는 스텝모터를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 안내관의 내부 바닥면에는 상기 가동자 집합체의 상하 이동시 완충작용을 수행하는 댐퍼가 추가적으로 설치될 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 제어봉구동장치의 정상 운전시 연장봉 집합체와 가동자 집합체가 볼락(ball-lock) 및 스프링 힘에 의해 상호 결합상태를 유지하는 한편, 필요 시 플런저 형태의 전자석에 전류를 인가하여 발생되는 전자력에 의해 플런저 이동자가 볼락 결합력 및 스프링 힘을 이기고 하방으로 이동하여 볼락상태를 해제함으로써 연장봉 집합체와 가동자 집합체 간의 상호 분리가 신속하고 간편하고 빠르게 이루어질 수 있다. 그리고, 연장봉 집합체와 가동자 집합체가 분리된 이후 밀폐용 밸브를 잠그고 연장봉 집합체와 가동자 집합체를 상호 격리시킨 후에 제어봉구동장치를 용이하게 보수할 수 있는 장점이 있다. 아울러, 기존의 경우와 같이 가동자 집합체를 상부로 인출하여 제어봉구동장치를 보수하게 되는 경우 전자석의 힘과 위치지시기의 정확한 보정이 어려웠던 문제를 극복할 수 있고, 제어봉구동장치의 보수 후에도 전자석의 힘과 위치지시기 간의 정확한 보정이 가능할 뿐 아니라 보정작업의 편의성도 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 연구로 하부설치 제어봉구동장치의 주요부 구성을 개략적으로 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 연구로 하부설치 제어봉구동장치에 있어, 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치에 대한 주요부 구성을 보여주는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치의 플런저 이동자와 플런저 고정자의 결합 부분을 확대 도시한 상세도.
도 4는 본 발명에 따른 연장봉 집합체 및 가동자 집합체가 체결된 모습과 분리된 모습을 비교 도시한 작동 상태도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 연구용 원자로의 하부설치 제어봉구동장치의 주요부 구성을 도시한 것으로서, 특히, 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체를 자동으로 연결 및 분리시킬 수 있는 연장봉 집합체 및 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치의 상세구조를 보여주는 상세도이다. 그리고, 도 3은 본 발명에 따른 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치의 플런저 이동자와 플런저 고정자의 결합 부분을 확대 도시한 상세도이다.
후술되는 본 발명의 상세한 설명에서는 종래기술과 동일한 구성들에 대해서는 종래기술에 기대된 도면부호와 동일한 도면부호를 명기하여 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 연구로 하부설치 제어봉구동장치는, 제어봉(4)의 하단부에 결합되는 연장봉 집합체(60)와, 연장봉 집합체(60)의 하단에에 연결되어 상하로 이동가능하게 설치되는 가동자 집합체(50)와, 연장봉 집합체(60) 및 가동자 집합체(50)가 수용되는 밀봉 상태의 안내관(2)과, 안내관(2)의 외측에 설치되어 상기 가동자 집합체(50)를 상하로 구동시키는 구동수단과, 원자로의 바닥면(1) 하부 측에 위치한 안내관(2) 일측에 설치되어 상하방향으로의 유체의 이동을 선택적으로 개폐하는 밀폐용 밸브(70)를 포함하여 구성된다.
연장봉 집합체(60)는 구동수단으로부터 전달된 가동자 집합체(50)의 상하방향 구동력을 제어봉(4)에 전달하기 위한 구조물로서, 연장봉 어댑터(미도시)를 통해 상부의 제어봉(4)과 연결된다. 이러한 연장봉 집합체(60)는 원자로의 내부로부터 원자로 바닥면(1)을 하방으로 관통하여 설치된다.
가동자 집합체(50)는 원자로 바닥면(1)을 관통하여 하부 측으로 연장된 연장봉 집합체(60)의 하단과 연결되어 상하방향으로 수직 이동가능하게 설치되며, 구동수단을 통해 상하방향으로 구동되면서 연장봉 집합체(60) 상단부에 연결된 제어봉(4)을 상하로 구동시키게 된다.
안내관(2)은 연장봉 집합체(60) 및 가동자 집합체(50)를 감싸는 밀봉된 형태의 관으로서, 원자로 내부로부터 원자로 바닥면(1)을 관통하는 구조로 설치된다. 이때, 가동자 집합체(50)가 위치한 안내관(2)의 외측에는 전류의 공급 시 가동자 집합체(50)를 상하로 구동시키기 위한 구동수단이 마련된다.
아울러, 가동자 집합체(50)의 상부 측과 원자로 바닥면(1) 하부 측에 위치한 안내관(2) 일측에는 상기 안내관(2) 내부에 있는 유체의 이동을 선택적으로 개폐하기 위한 밀폐용 밸브(70)가 설치된다.
한편, 가동자 집합체(50)를 상하방향으로 구동시키게 되는 구동수단은 전자석(10), 볼너트(40), 볼스크류(30), 스텝모터(20)를 포함하여 구성된다.
전자석(10)은 가동자 집합체(50)가 위치한 안내관(2) 주위를 감싸도록 설치되는데, 이러한 전자석(10)은 안내관(2) 주위를 감싸는 케이싱(12) 내부에 설치되며, 상기 전자석(10)이 설치된 케이싱(12) 내부에는 외부에서 전류가 공급되는 코일(coil;미도시)이 설치된다. 이러한 전자석(10) 및 코일이 수용된 케이싱(12)은 가동자 집합체(50)가 설치된 안내관(2) 외주부상에 상하방향으로 수직 이동가능하게 설치된다.
볼너트(40)는 전자석(10)이 수용된 케이싱(12)의 일측에 일체로 결합되며, 상기 볼너트(40)에는 스텝모터(20)와 연결된 볼스크류(30)가 체결된다.
볼스크류(30)는 스텝모터(20)의 구동시 연동하여 회전되는데, 상기 볼스크류(30)의 회전에 따라 상기 볼너트(40)는 상기 볼스크류(30)의 길이방향을 따라 상하 직선운동을 수행하게 된다.
아울러, 상기 안내관(2)의 내부 바닥면에는 가동자 집합체(50)의 상하방향 운동시 완충작용을 수행하는 댐퍼(14)가 설치된다.
한편, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 연구로 하부설치 제어봉구동장치에 있어서, 가동자 집합체(50)의 상부 측과 밀폐용 밸브(70)의 하부 측 사이에 연장봉 집합체(60) 및 가동자 집합체(50)를 자동으로 연결 또는 분리시킬 수 있는 연장봉 집합체 및 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치(100)가 구비된다.
상기 연장봉 집합체 및 가동자 집합체 자동 연결 및 분리장치(100)는, 가동자 집합체(50)와 결합되는 플런저 고정자(110)와, 연장봉 집합체(60)와 결합되며 외측면에 탄성 지지된 볼(ball)(122)을 갖는 부싱(120)과, 내측면에 상기 부싱(120)에 구비된 볼(122)이 삽입되는 볼홈(132)이 형성되고 상기 플런저 고정자(110)의 상부 측에 상하로 수직이동 가능하게 설치되는 플런저 이동자(130)와, 상기 플런저 고정자(110)와 플런저 이동자(130) 사이에 설치되어 상기 플런저 이동자(130)를 탄성 지지하는 스프링(140)과, 전류 인가시 전자기력을 통해 상기 플런저 이동자(130)를 하방으로 이동시켜 상기 볼(122)과 볼홈(132) 간의 볼락(ball-lock) 상태를 해제시켜 상기 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50) 사이를 분리하도록 하는 전자석(150)을 포함하여 구성된다.
플런저 고정자(110)는 안내관(2) 내부에 위치한 가동자 집합체(50)의 상단에 결합 고정되고, 상기 플런저 고정자(110)의 상단부 내측에는 스프링(140)이 끼워져 안착될 수 있는 안착홈(112)이 형성된다. 그리고, 상기 플런저 고정자(110)의 상단부 외주면에는 상부에 위치한 플런저 이동자(130)의 하단부가 끼워질 수 있도록 소직경을 가지며 단차지게 형성된 단차부(116)가 형성된다.
플런저 이동자(130)는 연장봉 집합체(60)의 하단부에 결합되어 플런저 고정자(110)의 상부 측에서 상하방향으로 수직 이동가능하게 설치되는데, 이러한 플런저 이동자(130)는 연장봉 집합체(60)의 하단부에 결합된 구비된 부싱(120)과 볼락(ball-lock) 구조를 통해 체결 및 분리 가능하도록 구성된다.
즉, 연장봉 집합체(60)의 하단부에 구비된 부싱(120)의 외주면상에는 직경방향으로 진퇴운동 가능하도록 탄성 지지된 다수의 볼(ball)(122)이 설치된다. 이때, 상기 볼(122)은 부싱(120)의 외주면에 형성된 홈 내에 삽입되어 스프링(124)을 통해 탄성적으로 지지된다.
그리고, 플런저 이동자(130)는 그 상단부가 부싱(120)의 외주면을 감싸도록 결합되는데, 상기 플런저 이동자(130)의 상단부 내주면상에는 상기 부싱(120)의 외주면에 구비된 볼(122)이 탄성적으로 끼워져 삽입될 수 있도록 볼홈(132)이 형성된다. 아울러, 상기 플런저 이동자(130)의 하단부는 플런저 고정자(110)의 상단부에 형성된 단차부(116) 외주면을 감싸도록 결합되어 상하방향으로 수직 이동가능하게 설치된다. 이때, 상기한 구성과 달리, 상기 볼을 플런저 이동자 측에 탄성 지지되도록 형성하고, 상기 볼이 삽입되는 볼홈을 부싱 측에 형성하여 구성할 수도 있다.
스프링(140)은 플런저 고정자(110)의 상단부에 형성된 안착홈(112)에 안착되어 플런저 이동자(130)를 탄성적으로 지지하게 되는데, 이때, 플런저 이동자(130)의 하단부 내주면상에는 상기 스프링(140)의 상단이 걸려 지지될 수 있는 단차진 형태의 걸림부(114)가 형성된다.
이와 같은 플런저 이동자(130)는 그 하부 측에 위치한 플런저 고정자(110)의 상단부에 볼트 형태로 이루어진 결합부재(160)를 통해 상하 이동가능하도록 결합된다.
즉, 상기 결합부재(160)는 몸체부(164)와 헤드부(162)로 구성된 볼트 형상을 이루며 상기 플런저 이동자(130)의 상단부 내측으로부터 삽입되어 하부 측에 있는 플런저 고정자(110)의 상단부에 체결 고정된다.
이때, 상기 결합부재(160)의 몸체부(164)는 코일 형태를 갖는 스프링(140) 내부에 끼워진 상태에서 플런저 이동자(130) 및 플런저 고정자(110)의 내부를 관통하여 결합된다. 그리고, 상기 결합부재(160)의 몸체부(164) 상단에 위치한 헤드부(162)는 그 외주면이 경사진 형태로 형성되는데, 상기 플런저 이동자(130)의 내주면상에도 상기 헤드부(162)의 경사진 부분과 대응하는 형상을 갖는 경사진 턱이 형성되어, 플런저 이동자(130)의 상하이동시 상방으로의 이동을 일정거리 제한하도록 하는 걸림 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 플런저 고정자(110) 및 플런저 이동자(130)가 위치한 안내관(2)의 외주부상에는 내부에 전자석(150) 및 코일(미도시)을 구비하고 있는 케이싱(152)이 설치된다.이러한 경우, 외부로부터 상기 코일에 전류가 공급되면 상기 전자석(150) 주변에 전자기력이 발생되고, 상기 발생되는 전자기력에 의해 플런저 이동자(130)가 하방으로 이동되면서 플런저 이동자(130) 내측면에 형성된 볼홈(132)이 부싱(120)의 외주면에 설치된 볼(122)과 분리된다. 이에 따라, 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)를 상호 분리하여 격리시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 제어봉구동장치의 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)가 체결 및 분리된 상태를 비교 도시한 작동 상태도이다.
먼저, 도 3의 (a)는 제어봉구동장치가 정상적으로 가동될 경우의 모습으로, 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)가 상호 체결된 모습을 보여주고 있다. 이러한 경우 플런저 이동자(130)는 가동자 집합체(50)와 결합된 플런저 고정자(110)의 상단에 고정되어 있는 스프링(140)의 반발력에 의해 상부로 일정거리 들어 올려진 상태가 되고, 부싱(120)의 외측면에 구비된 다수의 볼(122)은 플런저 이동자(130)의 상단부 내측면에 형성된 다수의 볼홈(132) 부분에 삽입되어 볼락(ball-lock) 상태를 유지하게 됨으로써, 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50) 간의 상호 체결상태가 유지된다.
이와 같은 상태에서, 제어봉구동장치의 보수를 위해 연장봉 집합체(60)를 가동자 집합체(50)로부터 분리시키고자 할 경우, 전자석(150) 부분에 설치된 코일에 전류를 공급하게 된다. 이렇게 되면, 도 3의 (b)에 도시한 것처럼, 전자석(150) 주변으로 전자기력이 발생되고, 이렇게 발생된 전자기력에 의해 플런저 이동자(130)가 스프링(140)의 힘을 이기고 스프링(140)을 압축시키면서 하방으로 일정거리 이동하게 된다. 이 과정에서 부싱(120)의 외주면에 지지된 볼(122)이 플런저 이동자(130)의 내측면에 형성된 볼홈(132)으로부터 분리되어 볼락(ball-lock) 상태가 해제되어 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)는 상호 분리가능한 상태로 유지된다.
이와 같이 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50) 간의 볼락(ball-lock) 상태가 해제된 이후에는 원자로 하부에 위치한 밀폐용 밸브(70)를 잠그고, 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)를 격리시킨 후에 제어봉구동장치를 손쉽고 간편하게 보수할 수 있다.
이어서, 제어봉구동장치의 보수작업이 완료된 후 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)를 다시 정상상태로 결합시키고자 할 경우, 전자석(150)에 공급된 전류 를 차단(OFF)시키게 되면, 제어봉구동장치의 상승력과 스프링(140)의 힘에 의해 플런저 이동자(130)가 상방으로 상승되어, 전술된 구조와 같이 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50) 간의 볼락(ball-Lock) 상태가 이루어지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 제어봉구동장치의 정상운전시 연장봉 집합체와 가동자 집합체가 볼락(ball-lock) 및 스프링의 힘에 의해 상호 체결되어 결합상태로 유지되고, 필요 시 전자석에 전류를 통전시켜 전자기력에 의해 플런저 이동자를 하방으로 이동시킴으로써 플런저 이동자(130)와 부싱(120) 간의 볼락(ball-lock) 상태를 해제하여 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)를 빠르고 신속하게 분리시킬 수 있다. 따라서, 상기와 같이 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)가 상호 분리된 이후 원자로 하부 측에 위치한 밀폐용 밸브(70)를 잠그고 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)를 상호 격리시킨 다음에 제어봉구동장치를 용이하게 보수할 수 있게 된다.
아울러, 기존과 같이 가동자 집합체를 상부로 인출하여 제어봉구동장치를 보수하게 될 경우 전자석의 힘과 위치지시기의 정확한 보정이 어려웠던 문제를 극복하여 제어봉구동장치의 보수 후에도 전자석의 힘과 위치지시기 간의 정확한 보정이 가능하고, 보정작업의 편의성을 증대시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
1 : 원자로 바닥면 2 : 안내관
4 : 제어봉 10, 150 : 전자석
12, 152 : 케이싱 14 : 댐퍼
20 : 스텝모터 30 : 볼스크류
40 : 볼너트 50 : 가동자 집합체
60 : 연장봉 집합체 70 : 밀폐용 밸브
110 : 플런저 고정자 112 : 안착홈
114 : 걸림부 116 : 단차부
120 : 부싱 122 : 볼
124, 140 : 스프링 130 : 플런저 이동자
132 : 볼홈 160 : 결합부재
162 : 헤드부 164 : 몸체부

Claims (11)

  1. 가동자 집합체(50)의 상단에 결합되는 플런저 고정자(110);
    연장봉 집합체(60)의 하단에 결합되며, 외측면에 직경방향으로 진퇴운동이 가능하도록 탄성 지지된 볼(ball)(122)이 구비된 부싱(120);
    내측면에 상기 부싱(120)의 볼(122)이 삽입될 수 있는 볼홈(132)이 형성되며, 상기 플런저 고정자(110)의 상부 측에 상하로 수직이동 가능하게 설치되는 플런저 이동자(130);
    상기 플런저 고정자(110)의 상단에 설치되어 상기 플런저 이동자(130)를 탄성적으로 지지하는 스프링(140);
    상기 플런저 고정자(110) 및 플런저 이동자(130)로부터 이격된 외주부상에 설치되며, 전류 인가시 전자력에 의해 상기 플런저 이동자(130)를 하방으로 이동시켜 상기 볼(122)과 볼홈(132)의 분리를 통해 상기 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)를 상호 분리시키도록 작용하는 전자석(150);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가동자 집합체(50)는 원자로 바닥면(1)의 하부에 위치한 밀폐용 밸브(70)의 하부 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플런저 고정자(110)의 상단부 내측에는 상기 스프링(140)이 안착되는 안착홈(112)이 형성되고, 상기 플런저 이동자(130)의 하단부 내측에는 상기 스프링(140)의 상단이 걸릴 수 있도록 단차진 걸림부(114)가 형성된 것을 특징으로 하는 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플런저 고정자(110)의 외측 상단부에는 상기 플런저 이동자(130)의 하단부가 끼워질 수 있도록 소직경을 가지며 단차진 단차부(116)가 형성된 것을 특징으로 하는 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 플런저 이동자(130)를 상기 플런저 고정자(110)에 상하 이동가능하게 결합하는 결합부재(160)가 더 설치되되,
    상기 결합부재(160)는 상기 플런저 이동자(130)와 상기 스프링(140) 및 상기 플런저 고정자(110)를 순차적으로 관통하도록 결합되는 몸체부(164)와, 상기 몸체부(164)의 상단에 일체로 형성되며 상기 플런저 이동자(130)의 상하 이동시 걸림기능을 수행하는 헤드부(162)를 갖는 것을 특징으로 하는 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치.
  6. 원자로 바닥면(1)을 관통하며, 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)를 감싸는 밀봉된 상태의 안내관(2);
    상기 가동자 집합체(50)를 상하로 구동시키는 구동수단;
    상기 원자로 바닥면(1) 하부 측에 위치한 안내관(2) 부분에 설치되는 밀폐용 밸브(70); 및
    상기 밀폐용 밸브(70)의 하부 측에 설치되는 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치(100); 를 포함하여 이루어지되,
    상기 연장봉 집합체와 가동자 집합체 자동 연결 및 분리 장치(100)는,
    가동자 집합체(50)의 상단에 결합되는 플런저 고정자(110);
    연장봉 집합체(60)의 하단에 결합되며, 외측면에 직경방향으로 진퇴운동이 가능하도록 탄성 지지된 볼(ball)(122)이 구비된 부싱(120);
    내측면에 상기 부싱(120)의 볼(122)이 삽입될 수 있는 볼홈(132)이 형성되며, 상기 플런저 고정자(110)의 상부 측에 상하로 수직이동 가능하게 설치되는 플런저 이동자(130);
    상기 플런저 고정자(110)의 상단에 설치되어 상기 플런저 이동자(130)를 탄성적으로 지지하는 스프링(140);
    상기 플런저 고정자(110) 및 플런저 이동자(130)로부터 이격된 외주부상에 설치되며, 전류 인가시 전자력에 의해 상기 플런저 이동자(130)를 하방으로 이동시켜 상기 볼(122)과 볼홈(132)의 분리를 통해 상기 연장봉 집합체(60)와 가동자 집합체(50)를 상호 분리시키도록 작용하는 전자석(150);을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 하부설치 제어봉구동장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 플런저 고정자(110)의 상단부 내측에는 상기 스프링(140)이 안착되는 안착홈(112)이 형성되고, 상기 플런저 이동자(130)의 하단부 내측에는 상기 스프링(140)의 상단이 걸릴 수 있도록 단차진 걸림부(114)가 형성된 것을 특징으로 하는 원자로 하부설치 제어봉구동장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 플런저 고정자(110)의 외측 상단부에는 상기 플런저 이동자(130)의 하단부가 끼워질 수 있도록 소직경을 가지며 단차진 단차부(116)가 형성된 것을 특징으로 하는 원자로 하부설치 제어봉구동장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 플런저 이동자(130)를 상기 플런저 고정자(110)에 상하 이동가능하게 결합하는 결합부재(160)가 더 설치되되,
    상기 결합부재(160)는 상기 플런저 이동자(130)와 상기 스프링(140) 및 상기 플런저 고정자(110)를 순차적으로 관통하도록 결합되는 몸체부(164)와, 상기 몸체부(164)의 상단에 일체로 형성되며 상기 플런저 이동자(130)의 상하 이동시 걸림기능을 수행하는 헤드부(162)를 갖는 것을 특징으로 하는 원자로 하부설치 제어봉구동장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 구동수단은,
    상기 가동자 집합체(50) 주위의 안내관(2) 외측에 상하로 이동가능하게 설치되는 코일이 구비된 전자석(150)과;
    상기 전자석(150)과 일체로 결합되는 볼너트(40)와;
    상기 볼너트(40)와 체결되어 회전운동을 상하 직선운동으로 변환하는 볼스크류(30)와;
    상기 볼스크류(30)와 연결되어 상기 볼스크류(30)를 회전 구동시키는 스텝모터(20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 하부설치 제어봉구동장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 안내관(2)의 내부 바닥면에는 상기 가동자 집합체(50)의 상하 이동시 완충작용을 수행하는 댐퍼(14)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 원자로 하부설치 제어봉구동장치.
KR20130126247A 2013-10-22 2013-10-22 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치 KR101502700B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130126247A KR101502700B1 (ko) 2013-10-22 2013-10-22 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130126247A KR101502700B1 (ko) 2013-10-22 2013-10-22 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101502700B1 true KR101502700B1 (ko) 2015-03-13

Family

ID=53027586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130126247A KR101502700B1 (ko) 2013-10-22 2013-10-22 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101502700B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101663133B1 (ko) * 2015-08-21 2016-10-07 한국원자력연구원 하부설치 제어봉 구동장치의 연장봉 조립체
KR101669494B1 (ko) 2015-07-09 2016-10-26 한국원자력연구원 원자로의 제어봉 연결장치
KR101703819B1 (ko) 2015-12-21 2017-02-08 한국원자력연구원 하부설치형 제어봉 구동장치의 피구동라인 교체방법 및 이를 위한 마운팅장치
WO2019147317A3 (en) * 2017-12-04 2019-10-17 Westinghouse Electric Company Llc Rotational apparatus usable with control drum apparatus in nuclear environment
CN113838585A (zh) * 2021-09-22 2021-12-24 中国原子能科学研究院 一种控制棒驱动机构、对接分离装置及操作方法
KR102352147B1 (ko) * 2020-07-16 2022-01-19 지에스중공업 주식회사 원자로의 계측장치 노즐 관막음 장치
KR20220156287A (ko) * 2021-05-18 2022-11-25 한전원자력연료 주식회사 핵연료 집합체의 회전 타입의 안내관 삽입체
KR20230016985A (ko) * 2021-07-27 2023-02-03 한국수력원자력 주식회사 중성자 조사 표적봉 고정장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1026685A (ja) * 1996-07-11 1998-01-27 Toshiba Corp 制御棒駆動機構とその制御装置及び運転方法
KR100279104B1 (ko) * 1998-12-18 2001-01-15 장인순 제어봉 무단인출 방지장치
KR20010076520A (ko) * 2000-01-26 2001-08-16 윤종용 전자 제어 밸브
JP2007114096A (ja) * 2005-10-21 2007-05-10 Toshiba Corp 制御棒駆動機構

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1026685A (ja) * 1996-07-11 1998-01-27 Toshiba Corp 制御棒駆動機構とその制御装置及び運転方法
KR100279104B1 (ko) * 1998-12-18 2001-01-15 장인순 제어봉 무단인출 방지장치
KR20010076520A (ko) * 2000-01-26 2001-08-16 윤종용 전자 제어 밸브
JP2007114096A (ja) * 2005-10-21 2007-05-10 Toshiba Corp 制御棒駆動機構

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101669494B1 (ko) 2015-07-09 2016-10-26 한국원자력연구원 원자로의 제어봉 연결장치
KR101663133B1 (ko) * 2015-08-21 2016-10-07 한국원자력연구원 하부설치 제어봉 구동장치의 연장봉 조립체
KR101703819B1 (ko) 2015-12-21 2017-02-08 한국원자력연구원 하부설치형 제어봉 구동장치의 피구동라인 교체방법 및 이를 위한 마운팅장치
WO2019147317A3 (en) * 2017-12-04 2019-10-17 Westinghouse Electric Company Llc Rotational apparatus usable with control drum apparatus in nuclear environment
KR20200089751A (ko) * 2017-12-04 2020-07-27 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 핵 환경에서 제어 드럼 장치에 사용 가능한 회전 장치
US10790066B2 (en) 2017-12-04 2020-09-29 Westinghouse Electric Company Llc Rotational apparatus usable with control drum apparatus in nuclear environment
KR102639145B1 (ko) 2017-12-04 2024-02-20 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 핵 환경에서 제어 드럼 장치에 사용 가능한 회전 장치
US11373766B2 (en) * 2017-12-04 2022-06-28 Westinghouse Electric Company Llc Rotational apparatus usable with control drum apparatus in nuclear environment
KR102352147B1 (ko) * 2020-07-16 2022-01-19 지에스중공업 주식회사 원자로의 계측장치 노즐 관막음 장치
KR20220156287A (ko) * 2021-05-18 2022-11-25 한전원자력연료 주식회사 핵연료 집합체의 회전 타입의 안내관 삽입체
KR102571222B1 (ko) 2021-05-18 2023-08-28 한전원자력연료 주식회사 핵연료 집합체의 회전 타입의 안내관 삽입체
KR20230016985A (ko) * 2021-07-27 2023-02-03 한국수력원자력 주식회사 중성자 조사 표적봉 고정장치
KR102596960B1 (ko) * 2021-07-27 2023-11-02 한국수력원자력 주식회사 중성자 조사 표적봉 고정장치
CN113838585B (zh) * 2021-09-22 2023-11-10 中国原子能科学研究院 一种控制棒驱动机构、对接分离装置及操作方法
CN113838585A (zh) * 2021-09-22 2021-12-24 中国原子能科学研究院 一种控制棒驱动机构、对接分离装置及操作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101502700B1 (ko) 제어봉구동장치의 연장봉 집합체와 가동자 집합체의 자동 연결 및 분리 장치
CN106763989B (zh) 电子膨胀阀
TWI497530B (zh) 核反應器之控制棒驅動機構
KR101190308B1 (ko) 워터 해머리스 밸브
US3161074A (en) Electromotive adjusting device
CN110421333B (zh) 一次侧堵板拆装机器人及一次侧堵板安装方法
KR101484298B1 (ko) 모터하우징과 스테이터의 조립장치
CN108291834B (zh) 贮罐维护出入腔室
CN105788668A (zh) 一种具有可分开螺母驱动的控制棒驱动机构
CA2956781C (en) Oil pump control valve
US20130153838A1 (en) Clamper, in-channel-head operation device, and clamping method
CN109830310A (zh) 船舶反应堆用改进型电磁式控制棒驱动机构
CN111547277B (zh) 具备限位功能的自动锁紧释放机构以及锁紧释放操作方法
WO2008043665A1 (en) Switching device for electric power system
US6182678B1 (en) Apparatus for safely installing and removing spring failsafe actuator
JP6522563B2 (ja) 電動弁
CN206987566U (zh) 解锁触发机构、电子锁和站台门系统
CN108625785B (zh) 一种电磁式顶驱下套管工具驱动头
CN105150237A (zh) 一种连接装置
JP5473539B2 (ja) フック装置
CN112951453B (zh) 核燃料固定设备的安全锁定装置和具有该安全锁定装置的核燃料固定设备
CN202790819U (zh) 燃气紧急切断阀
CN205446269U (zh) 带内置锁定的液压启闭机
KR101663133B1 (ko) 하부설치 제어봉 구동장치의 연장봉 조립체
CN109879192A (zh) 一种散装机的钢丝绳张紧装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171207

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 6