KR101580526B1 - 캔드 모터펌프 역회전 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 래칫기어를 이용하여 물에 잠긴 상태에서도 구동이 가능하고 소음이 없으며 압력경계의 건전성을 해치지 않는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치에 관한 것으로, 하우징; 상기 하우징 내부에 회전가능하도록 배치되고, 펌프의 펌프축과 일체로 체결가능한 래칫회전체; 상기 래칫회전체의 산형치에 삽입되도록 이동가능한 멈춤쇠; 및 상기 멈춤쇠를 이동시키는 멈춤쇠구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

캔드 모터펌프 역회전 방지장치{Anti reverse rotation device for canned motor pump}

본 발명은 캔드 모터펌프 역회전 방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 래칫기어를 이용하여 물에 잠긴 상태에서도 구동이 가능하고 소음이 없으며 압력경계의 건전성을 해치지 않는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치에 관한 것이다.

원자로내 주냉각재 펌프는 1대가 정지하더라도 필요한 양만큼의 냉각재가 멈춤 없이 흐를 수 있도록 여러 대가 구동된다. 하지만 정지한 펌프의 경우 다른 펌프에 의해 유량이 역류해서 들어오면서 임펠러 회전이 반대로 되어 역회전이 일어난다. 이렇게 역회전이 자유롭게 일어나게 되면 1차 냉각재의 우회 유량이 커져 노심으로 갈 냉각재가 줄어들게 되어 냉각 측면에서 좋지 않으며 펌프의 입장에서도 모터가 역회전을 하게 되어 전기적으로 불안정을 초래, 고장의 원인이 된다. 따라서 이러한 역회전을 막는 장치가 필요하다.

기존에는 역회전 방지 장치로 클러치 베어링을 축에 연결하여 사용하거나 유로 자체에 역류 방지 장치를 도입하는 방법이 사용 가능하다. 하지만 클러치 베어링의 경우 윤활유가 필요하여 물에 잠긴 상태로 사용하는 경우 수명이 줄어드는 문제가 있으며 마찰에 따른 소음 문제가 있을 수 있다. 역류 방지 장치의 경우 유로에 설치되므로 차압이 증가하고 부속이 부러져 내부로 들어가는 경우 회수가 어려운 단점이 있다.

한국등록특허 제10-01336261호

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 래칫기어를 이용하여 물에 잠긴 상태에서도 구동이 가능하고 소음이 없으며 압력경계의 건전성을 해치지 않는 캔드 모터 펌프 역회전 방지 장치를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징; 상기 하우징 내부에 회전가능하도록 배치되고, 펌프의 펌프축과 일체로 체결가능한 래칫회전체; 상기 래칫회전체의 산형치에 삽입되도록 이동가능한 멈춤쇠; 및 상기 멈춤쇠를 이동시키는 멈춤쇠구동부를 포함하는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치이다.

상기 하우징 내부에 형성된 설치공 내측으로 상기 멈춤쇠가 관통되도록 배치되는 레칫회전체보스가 배치되며, 상기 레칫회전체보스의 내측으로 상기 래칫회전체가 회전하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 레칫회전체보스의 주위로 상기 멈춤쇠와 연결되는 가세전달부재가 배치되고, 상기 하우징 일측에는 상기 가세전달부재를 가세하는 가세스프링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 멈춤쇠구동부는, 상기 멈춤쇠에 일단이 일체로 연결되는 멈춤쇠작동로드; 상기 멈춤쇠작동로드의 타단부에 설치되는 구동영구자석; 및 상기 구동영구자석의 주위로 배치되어 상기 구동영구자석을 이동시키도록 전류의 공급에 의해 자화되는 전자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 멈춤쇠작동로드의 주위에는 상기 멈춤쇠가 상기 레칫회전체로부터 멀어지는 방향으로 가세하는 해제스프링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 멈춤쇠작동로드의 주위에는 상기 멈춤쇠가 상기 레칫회전체에 접근하는 방향으로 가세하는 멈춤스프링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 멈춤쇠구동부는, 상기 멈춤쇠에 일체로 연결되는 리니어모터인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 하우징에는 상기 레칫회전체의 회전속도를 체크하는 회전속도측정기가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 하우징에는 상기 멈춤쇠의 위치를 측정하는 위치검출센서부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 위치검출센서부는, 상기 멈춤쇠작동로드에 설치되는 위치검출자석과, 상기 하우징에 설치되어 상기 위치검출자석의 위치를 센싱하는 위치검출센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통하여, 펌프 축 역회전 방지가 되어 노심 냉각 효율이 올라가고 모터의 안전성을 높일 수 있다. 기존의 역회전 방지 장치인 클러치 베어링을 수중 환경에서 사용하는 경우 발생할 수 있는 소음, 수명 문제를 해결 가능하다.

그리고 종래기술에 따른 역류 방지 장치와 같이 차압을 크게 증가시키지 않으므로 효율도 높다. 또한 제어 알고리즘에 의해 자동구동이 가능하며 운전원에 의한 수동 제어도 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캔드 모터펌프 역회전 방지장치의 개략적인 정단면도이다.
도 2는 도 1의 캔드 모터펌프 역회전 방지장치의 측단면도이다.
도 3은 도 1의 캔드 모터펌프 역회전 방지장치의 해제상태의 부분확대도이다.
도 4는 도 1의 캔드 모터펌프 역회전 방지장치의 멈춤상태의 부분확대도이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 주요한 특징은 캔드 모터펌프에 직결되는 레칫회전체를 이용하여 상기 캔드 모터펌프의 역회전을 방지하는 것에 있다.

도 1에서 도면부호 100은 본 발명의 실시예에 따른 캔드 모터펌프 역회전 방지장치를 지시한다.

상기 캔드 모터펌프 역회전 방지장치(100)는 기본적으로, 하우징(102)과, 상기 하우징(102) 내부에 회전가능하도록 배치되고, 펌프(미도시)의 펌프축과 일체로 체결가능한 래칫회전체(114)와, 상기 래칫회전체(114)의 산형치(116)에 삽입되도록 이동가능한 멈춤쇠(130)와, 상기 멈춤쇠(140)를 이동시키는 멈춤쇠구동부를 포함하여 이루어진다.

상기 하우징(102)은 연결되는 펌프(미도시)와 체결되거나 다른 구조물에 고정되어, 상기 레칫회전체(114)와 펌프축(미도시)의 체결의 회전에 의해 회전되지 않아야 한다.

상기 하우징(102)의 내부에는 설치공(104)이 형성된다. 상기 설치공(104)의 내측으로 레칫회전체보스(112)가 배치된다. 이 때, 상기 레칫회전체보스(112)로부터 상기 하우징(102)에 진동이 전달되는 것을 방지하기 위하여, 상기 설치공(104)과 상기 레칫회전체보스(112) 사이에는 가세전달부재(106)가 개재된다. 바람직하게는 상기 가세전달부재(106)는 상기 레칫회전체보스(112)를 감싸고 있다. 상기 가세전달부재(106)는 상기 레칫회전체보스(112)와 간극을 두고 설치되며, 금속 재질 등 변형량이 적은 강체로 이루어질 수 있다.

상기 멈춤쇠(140)는 상기 가세전달부재(106)에 연결되고, 상기 레칫회전체보스(112)를 관통하여 상기 레칫회전체(114)의 산형치에 삽입가능하게 배치된다. 그리고, 상기 가세전달부재(106)를 일측으로 밀어붙이는 가세스프링(110)이 상기 하우징(110) 내부에 설치된다. 이 결과, 상기 가세스프링(110)의 가세방향에 따라 상기 가세전달부재(106)에 연결된 상기 멈춤쇠(140)가 상기 레칫회전체(114)의 산형치(116)에 삽입되는 방향 또는 반대로 산형치(116)로부터 이격되는 방향으로 가세될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 산형치(116)로부터 이격되는 방향으로 가세되도록, 상기 케이싱(102)에 대하여 상기 멈춤쇠(140)의 반대방향에 상기 가세프르링(110)이 배치된다. 그리고, 상기 가세스프링(110)의 변형량을 조절하는 조절볼트(108)가 상기 하우징(108)에 설치될 수 있다.

상기 레칫회전체보스(112)의 내부에는 레칫회전체(114)가 회전되도록 배치된다. 따라서, 상기 레칫회전체보스(112)와 상기 레칫회전체(114)는 단면의 진원도를 향상시키고, 간극을 줄이며, 조도를 향상시키는 것이 바람직하다.

상기 레칫회전체(114)의 중심에는 펌프축(미도시)과 연결될 수 있는 연결홀(118)과, 상기 펌프축(미도시)과 일체로 고정되도록 키자리(120)가 형성된다.

그리고, 상기 레칫회전체(114)의 외주면에는 산형치(116)가 형성되며, 멈춤쇠(130)가 상기 레칫회전체보스(112) 및 상기 가세전달부재(106)를 관통하여 이동가능하도록 설치된다.

상기 산형치(116)는 도 1에 도시되는 바와 같이, 상기 레칫회전체(114)의 반지름방향으로 홈이 개시되어 원주방향을 따라 홈이 점점 얕아지도록 형성된다. 그리고, 상기 멈춤쇠(130)의 단부의 형상은 상기 산형치(116)에 대응되도록 형성된다. 따라서, 상기 레칫회전체(114)는 일방향으로 회전하면서, 상기 멈춤쇠(130)가 접근하면 상기 멈춤쇠(130)가 상기 산형치(116)의 홈에 걸려 상기 레칫회전체(114)의 회전이 멈추게 된다.

상기 멈춤쇠(130)를 이동시키는 멈춤쇠구동부는, 상기 멈춤쇠(130)에 일단이 일체로 연결되는 멈춤쇠작동로드(126)와, 상기 멈춤쇠작동로드(126)의 타단부에 설치되는 구동영구자석(122)과, 상기 구동영구자석(122)의 주위로 배치되어 상기 구동영구자석(122)을 이동시키도록 전류의 공급에 의해 자화되는 전자석(124)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 전자석(124)은 압력 경계 외부에 배치되며, 이 결과 압력 경계의 건전성을 해치지 않으면서 상기 멈춤쇠(130)에 힘을 전달하게 된다.

상기 구동영구자석(122)에 상기 전자석(124)의 극성을 바꾸어 이용하여 전진 또는 후진의 방향으로 힘을 가할 수 있다. 또는, 상기 전자석(124)에 전류를 통하는 경우에만 상기 멈춤쇠(130)가 상기 레칫회전체(114)를 향해 접근하는 방향으로 상기 멈춤쇠작동로드(126)가 이동하도록 하는 것도 가능하다. 이 때에는, 상기 멈춤쇠작동로드(126)의 주위에는 상기 멈춤쇠(130)가 상기 레칫회전체로부터 멀어지는 방향으로 가세하는 해제스프링(128) 설치되어야 한다.

반대로, 상기 전자석(124)에 전류를 통하는 경우에만 상기 멈춤쇠(130)가 상기 레칫회전체(114)로부터 멀어지는 방향으로 상기 멈춤쇠작동로드(126)가 이동하도록 하는 것도 가능하다. 이 때에는, 상기 멈춤쇠작동로드(126)의 주위에는 상기 멈춤쇠(130)가 상기 레칫회전체로에 근접하는 방향으로 가세하는 멈춤스프링이 설치되어야 한다.

위의 3가지 설치방법은 필요에 따라 변경할 수 있으며, 만일 정전시 멈춤상태로 할 것이 요구된다면 3번째 방법이 바람직하다.

따라서, 상기 멈춤쇠(130)는 상기 멈춤쇠작동로드(126)의 이동에 따라 전후진되면서 상기 레칫회전체(114)가 자유롭게 회전하도록 해제상태로 하거나, 상기 레칫회전체(114)의 회전을 막는 멈춤상태로 만들 수 있다.

또 다른 멈춤쇠구동부로, 상기 멈춤쇠(130)에 일체로 연결되는 리니어모터(미도시)를 사용하는 것도 가능하다. 상기 리니어모터는 공지의 것을 사용하며, 여기서는 자세한 설명은 생략한다.

상기 하우징(102)에는 상기 레칫회전체(114)의 회전속도를 체크하는 회전속도측정기(132)가 설치될 수 있다. 상기 회전속도측정기(132)는 상기 레칫회전체(114)의 회전속도를 체크하여, 펌프가 정상적으로 작동하는 지를 확인할 수 있으며, 비정상 작동(역회전 작동)이 되는 경우 상기 멈춤쇠구동부를 작동시켜 상기 레칫회전체(114)를 멈춤상태로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 캔드 모터펌프 역회전 방지장치(100)는, 펌프(미도시)가 정상 운전시는 상기 래칫회전체(114)와 상기 멈춤쇠(130)가 거리를 두고 이격되어 있어 펌프 회전에 영향을 주지 않으며 소음도 발생하지 않는다. 그리고, 역회전 발생시 또는 비정상작동시에는, 제어기나 운전원에 의해 상기 캔드 모터펌프 역회전 방지장치(100)의 멈춤쇠구동부를 구동하여 상기 멈춤쇠(130)가 상기 레칫회전체(114)와 체결되고 이에 따라 펌프회전이 정지되어 역회전이 방지된다. 특히, 상기 래칫회전체(114)와 상기 멈춤쇠(130)의 형상은 순방향에서는 회전이 가능하도록 설계되어 정상 동작 중에 본 장치에 전원이 인가되어도 멈춤은 발생하지 않는다.

또, 상기 멈춤쇠(130)가 정확하게 구동되고 있는지를 확인하기 위하여, 위치검출센서부가 상기 하우징(102)에 설치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 위치검출센서부는 상기 멈춤쇠작동로드(126)에 위치검출자석(134)을 설치하고, 그리고 상기 위치검출자석(134)의 주위로 상기 위치검출자석(134)의 위치를 검출하는 위치검출센서(136)를 설치하는 것에 의해 상기 멈춤쇠(130)의 위치상태를 알 수 있다. 상기 위치검출자석(134)은 상기 멈춤쇠작동로드(126)의 단부(상기 멈춤쇠(130)의 반대측)에 설치되었지만, 다른 위치에 설치되는 것도 가능하다. 또, 상기 위치검출센서부는 다른 공지의 기술로 대체하는 것도 가능하다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 캔드 모터펌프 역회전 방지장치 102: 하우징
104: 설치공 106: 가세전달부재
108: 가세볼트 110: 가세스프링
112: 레칫회전체보스 114: 레칫회전체
116: 산형치 118: 연결홀
120: 키자리 122: 구동영구자석
124: 전자석 126: 멈춤쇠작동로드
128: 해제스프링 130: 멈춤쇠
132: 회전속도측정기 134: 위치검출자석
136: 위치검출센서

Claims (10)

1. 하우징;
   상기 하우징 내부에 회전가능하도록 배치되고, 펌프의 펌프축과 일체로 체결가능한 래칫회전체;
   상기 래칫회전체의 산형치에 삽입되도록 이동가능한 멈춤쇠; 및
   상기 멈춤쇠를 이동시키는 멈춤쇠구동부;를 포함하고,
   
   상기 하우징 내부에 형성된 설치공 내측으로 상기 멈춤쇠가 관통되도록 배치되는 레칫회전체보스가 배치되며, 상기 레칫회전체보스의 내측으로 상기 래칫회전체가 회전하는 것을 특징으로 하는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 레칫회전체보스의 주위로 상기 멈춤쇠와 연결되는 가세전달부재가 배치되고, 상기 하우징 일측에는 상기 가세전달부재를 가세하는 가세스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 멈춤쇠구동부는,
   상기 멈춤쇠에 일단이 일체로 연결되는 멈춤쇠작동로드;
   상기 멈춤쇠작동로드의 타단부에 설치되는 구동영구자석; 및
   상기 구동영구자석의 주위로 배치되어 상기 구동영구자석을 이동시키도록 전류의 공급에 의해 자화되는 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 멈춤쇠작동로드의 주위에는 상기 멈춤쇠가 상기 레칫회전체로부터 멀어지는 방향으로 가세하는 해제스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치.
   
6. 제4항에 있어서, 상기 멈춤쇠작동로드의 주위에는 상기 멈춤쇠가 상기 레칫회전체에 접근하는 방향으로 가세하는 멈춤스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 멈춤쇠구동부는,
   상기 멈춤쇠에 일체로 연결되는 리니어모터인 것을 특징으로 하는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 하우징에는 상기 레칫회전체의 회전속도를 체크하는 회전속도측정기가 설치되는 것을 특징으로 하는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치.
   
9. 제4항에 있어서, 상기 하우징에는 상기 멈춤쇠의 위치를 측정하는 위치검출센서부가 설치되는 것을 특징으로 하는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 위치검출센서부는, 상기 멈춤쇠작동로드에 설치되는 위치검출자석과, 상기 하우징에 설치되어 상기 위치검출자석의 위치를 센싱하는 위치검출센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 캔드 모터펌프 역회전 방지장치.

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