KR101896849B1 - 스터드 홀 세척 장치 - Google Patents

스터드 홀 세척 장치 Download PDF

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김동일
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문영준
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Abstract

본 발명에 따른 스터드 홀 세척 장치는, 스터드 홀을 세척하기 위한 세척액이 공급되는 내부 공간을 가지는 실린더와, 외부와 상기 내부 공간을 연통하여 상기 세척액을 외부로 분사함으로써 상기 스터드 홀을 세척하는 분사 노즐을 구비하는 분사부; 및 분사되어 상기 스터드 홀을 세척한 상기 세척액을 흡입하는 흡입 노즐을, 외부로 노출된 말단인 외부단에 구비하고, 상기 실린더의 내부 공간에 슬라이딩 가능하게 결합됨으로써 상기 실린더의 내부 공간을 따라 이동해 상기 분사 노즐의 개폐를 조절할 수 있는 흡입부를 포함하되, 상기 세척액이 상기 내부 공간에 공급될 때, 상기 외부단의 반대측에 배치되어 상기 내부 공간에 삽입되는 상기 흡입부의 말단인 내부단이, 상기 세척액의 압력에 의해 밀려나면서 상기 흡입부가 이동해 상기 분사 노즐이 개방될 수 있어서, 스터드 홀의 세척이 가능하다.

Description

스터드 홀 세척 장치 {CLEANING APPARATUS FOR REACTOR STUD HOLE}
본 발명은 원자로 스터드 홀의 세척 장치에 관한 것이다.
원자력 발전소의 전기에너지를 생산하기 위해 원자로, 발전기, 터빈, 배관 등이 설치된다. 이 중 원자로를 구성하는 원자로 용기와 원자로 뚜껑을 고정시키기 위해 체결수단인 스터드 볼트가 사용된다. 체결수단인 스터드 볼트를 결합할 수 있는 스터드 홀(stud hole)이, 원자로의 결합부 플랜지 면에 일정 간격을 두고 각각 이격되어 형성된다.
스터드 홀에 스터드 볼트가 단단하게 체결되기 위해서, 스터드 홀의 내주면에 형성된 나사산의 청소가 필요하다. 따라서 스터드 홀의 내부로 삽입되어 회전함으로써, 나사산에 묻은 이물질을 쓸어 제거하는 브러시를 사용하였다. 이러한 브러시를 사용할 때, 세척액을 스터드 홀의 내부로 분사함으로써 나사산 사이의 유분을 제거하고, 분진 형태의 이물질이 세척액과 함께 스터드 홀의 바닥면에 모이도록 하였다.
그러나 종래의 기술을 이용하여 스터드 홀의 내주면에 형성된 나사산을 청소하는 경우, 세척액을 분무하는 노즐이 스터드 홀의 내측면의 일부 영역에만 설치된 채로 세척액이 공급되었다. 따라서 직접적으로 세척액이 스터드 홀의 내주면에 분무되는 것이 아니라, 브러시에 의해 간접적으로 도포되었고, 이물질의 제거가 효율적으로 이루어지지 않았다.
또한 분무된 세척액은 흡입 노즐을 별도로 이용해 제거해야 하는데, 스터드 홀의 바닥면에 모이는 세척액에 흡입 노즐이 잘 접촉하지 못한 상태에서 흡입이 이루어져, 흡입 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 스터드 홀의 내주면에 직접적으로 세척액을 분무하고 흡입하는 세척 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치는, 스터드 홀을 세척하기 위한 세척액이 공급되는 내부 공간을 가지는 실린더와, 외부와 상기 내부 공간을 연통하여 상기 세척액을 외부로 분사함으로써 상기 스터드 홀을 세척하는 분사 노즐을 구비하는 분사부; 및 분사되어 상기 스터드 홀을 세척한 상기 세척액을 흡입하는 흡입 노즐을, 외부로 노출된 말단인 외부단에 구비하고, 상기 실린더의 내부 공간에 슬라이딩 가능하게 결합됨으로써 상기 실린더의 내부 공간을 따라 이동해 상기 분사 노즐의 개폐를 조절할 수 있는 흡입부를 포함하되, 상기 세척액이 상기 내부 공간에 공급될 때, 상기 외부단의 반대측에 배치되어 상기 내부 공간에 삽입되는 상기 흡입부의 말단인 내부단이, 상기 세척액의 압력에 의해 밀려나면서 상기 흡입부가 이동해 상기 분사 노즐이 개방될 수 있다.
이에 따라, 하나의 장치를 이용하여 효율적으로 스터드 홀의 내주면에 세척액을 분무하고 흡입할 수 있다.
스터드 홀에 세척 장치를 용이하게 센터링해서 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 스터드 홀 세척 장치의 흡입부가 돌출된 상태를 나타낸 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치가 스터드 홀 내부에서 세척액을 분사하는 상황을 나타낸 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치가 분사된 세척액을 흡입하는 상황을 나타낸 종단면도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치의 센터링 작업이 이루어지는 단계를 순차적으로 나타낸 종단면도이다.
도 9는 도 7의 상황을 상방에서 바라본 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치가 인접한 스터드 홀의 내주면을 가압하여 센터링 작업을 수행하는 상황을 도시한 평면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)의 종단면도이다. 도 2는 도 1의 스터드 홀 세척 장치(1)의 흡입부(20)가 돌출된 상태를 나타낸 종단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)는, 분사부(10)와 흡입부(20)를 포함한다. 또한 스터드 홀 세척 장치(1)는 세척부(30)와, 탄성 부재(40)와, 장치 이동부(50)를 더 포함할 수 있다.
분사부(10)
분사부(10)는 세척액(도 3의 C1)을 분사하는 구성요소이다. 따라서 분사부(10)는 세척액(C1)을 외부로부터 공급받는 실린더(11)와, 실린더(11)로부터 외부로 세척액(C1)을 분사하는 분사 노즐(13)을 구비한다.
실린더(11)는 관체형의 구성요소로, 스터드 홀(S)을 세척하기 위한 세척액(C1)이 공급되는 내부 공간을 가진다. 실린더(11)는 기준방향(D)을 따라 연장되어 형성될 수 있고, 외부로부터 세척액(C1)을 내부 공간에 공급받아, 세척액(C1)이 내부 공간에서 유동하도록 할 수 있다. 따라서 세척액(C1) 공급부가 실린더의 내부 공간(12)과 연통되어, 세척액(C1)을 가압해 실린더의 내부 공간(12)으로 유입시킬 수 있다.
실린더의 내부 공간(12)에는 분사될 세척액(C1)뿐 아니라, 후술할 흡입부(20)의 흡입 노즐(21)이 흡입한, 세척을 완료한 세척액(도 4의 C2)이 공급되어 유동할 수도 있다. 이와 같이 흡입된 세척액(C2)은, 세척액 배출부(14)를 통해서 외부로 배출될 수 있다. 실린더의 내부 공간(12)과 세척액 배출부(14)가 연통되어, 세척액 배출부(14)가 음압을 걸어 실린더의 내부 공간(12)에 위치한 세척액(C2)을 뽑아낼 수 있다.
실린더(11)의 외측면에는, 스터드 홀의 내주면(I)을 세척하는 세척부(30)가 더 결합될 수 있다. 또한 실린더의 내부 공간(12)에는 후술할 흡입부(20)가 슬라이딩 가능하게 결합되어, 실린더의 내부 공간(12)에서 이동할 수 있다. 실린더(11)의 기준방향(D) 단부를 통해 흡입부(20)가 삽입되고, 실린더의 내부 공간(12) 내에서 흡입부(20)가 기준방향(D) 및 기준방향(D)의 반대방향을 따라 직선운동 할 수 있다.
기준방향(D)은 도 1에 표시된 것과 같은 방향으로, 본 발명의 스터드 홀 세척 장치(1)의 회전 및 직선이동의 기준이 되는 방향이다. 일반적으로 원자로의 스터드 홀(S)이 연직방향을 따라 플랜지면(P)에 하방으로 천설되므로, 기준방향(D)은 연직하방일 수 있다.
분사 노즐(13)은 세척액(C1)을 분사하는 구성요소이다. 분사 노즐(13)은 외부와 실린더의 내부 공간(12)을 연통하여, 내부 공간에 위치한 세척액(C1)을 외부로 분사함으로써 상기 스터드 홀의 내주면(I)을 세척한다.
분사 노즐(13)은 세척액(C1)을 스터드 홀의 내주면(I)에 직접적으로 분사한다. 따라서 실린더(11)가 기준방향(D)을 따라 연장되어 형성된 것과 달리, 분사 노즐(13)은 스터드 홀의 내주면(I)을 향해서 실린더(11)의 외벽을 개방함으로써 형성된다. 도시된 바와 같이, 분사 노즐(13)이 스터드 홀의 내주면(I)을 향하도록, 분사 노즐(13)은 기준방향(D)에 수직한 방향으로 개방되어 형성될 수 있다.
또한 분사 노즐(13)은 실린더(11)의 외측면 상에서, 세척부(30)로부터 기준방향(D)으로 이격되어 배치될 수 있다. 따라서 기준방향(D)으로 분사부(10)가 직선이동 할 때, 분사 노즐(13)이 스터드 홀의 내주면(I)의 일부 영역에 세척액(C1)을 분사한다. 그 이후 해당 일부 영역에 세척부(30)가 도달하여 마찰에 의해 이물질의 청소작업을 수행할 수 있다.
분사 노즐(13)은 복수개로 구성되어, 실린더(11)의 외벽에 소정의 간격을 두고 각각 이격되어 배치될 수도 있다.
흡입부(20)
흡입부(20)는 외부에 분사된 세척액(C2)을 흡입하는 구성요소이다. 흡입부(20)는 기준방향(D)으로 연장되어 형성되고, 실린더의 내부 공간(12)에 슬라이딩 가능하게 결합됨으로써 실린더의 내부 공간(12)을 따라 이동할 수 있다. 흡입부(20)의 기준방향(D) 말단는 외부에 노출되어 있으므로 외부단이 되고, 흡입부(20)의 기준방향(D) 반대방향 말단은 실린더의 내부 공간(12)에 위치하므로 내부단(22)이 된다. 즉 외부단과 내부단(22)은 서로 반대되는 위치에 배치되는 말단이다.
흡입부(20)의 외부단에는, 외부와 연통되어, 외부로부터 세척액(C2)을 흡입부의 내부(24)로 흡입하는 흡입 노즐(21)이 구비된다. 흡입 노즐(21)을 통해서 흡입부의 내부(24)가 외부와 연통되고, 외부에 위치한 세척액(C2)이 흡입부의 내부(24)로 유입될 수 있다. 세척액 배출부(14)가 음압을 흡입부의 내부(24)와 실린더의 내부 공간(12)에 걸어줌으로써, 흡입 노즐(21)을 통해 세척액(C2)이 흡입될 수 있다.
흡입 노즐(21)은 스터드 홀의 바닥면(B)에 접촉하여, 스터드 홀의 바닥면(B)에 고여있는 세척액(C2)을 흡입할 수 있다. 다만 흡입 노즐(21)이 스터드 홀의 바닥면(B)에 접촉함으로써 흡입부의 내부(24)와 외부가 완전히 구획되어 세척액(C2)이 흡입 노즐(21)을 통해 유입될 수 없는 상황을 막기 위해, 흡입 노즐(21)은 둘레를 따라 적어도 일부 영역이 단절되어 개방된 형태로 형성될 수 있다.
흡입부(20)는 고정수단(23)을 더 포함할 수 있다. 고정수단(23)은 흡입 노즐(21)을 스터드 홀의 바닥면(B)에 고정시키는 구성요소이다. 고정수단(23)은 흡입 노즐(21)과 인접한 영역에 배치되고, 자성을 가진다. 따라서 고정수단(23)은 금속성의 스터드 홀의 바닥면(B)에 흡입 노즐(21)을 자력을 이용해 고정시킬 수 있다.
흡입부의 내부단(22)은 실린더의 내부 공간(12)에 배치되므로, 실린더의 내부 공간(12)으로 유입되는 세척액(C1)과 만날 수 있다. 따라서 세척액 공급부에 의해 가압되어 실린더의 내부 공간(12)으로 유입된 세척액(C1)에 의해 흡입부의 내부단(22)이 압력을 받게 된다. 흡입부(20)는 실린더의 내부 공간(12)에 슬라이딩 가능하게 결합되어 있으므로, 상기 세척액(C1)의 압력에 의해 밀려난다. 따라서 세척액(C1)이 실린더의 내부 공간(12)에 기준방향(D)을 따라 유입될 때, 흡입부(20)가 실린더의 내부 공간(12)을 따라 기준방향(D)으로 이동할 수 있다. 이러한 흡입부(20)의 이동에 따라 분사 노즐(13)의 개폐가 조절될 수 있다.
도 1과 같이 실린더의 내부 공간(12)에 흡입부(20)가 위치하는 경우, 실린더의 내부 공간(12) 중 흡입부의 내부단(22)보다 기준방향(D) 반대방향측에 위치한 영역에 수용된 세척액(C1)은 분사 노즐(13)과 연결되지 못한다. 흡입부(20)가 그 사이 영역을 가로막고 있기 때문이다.
만일 세척액(C1)이 세척액 공급부에 의해 가압되어 실린더의 내부 공간(12)으로 유입되는 경우, 세척액(C1)이 흡입부의 내부단(22)을 기준방향(D)으로 가압하게 된다. 흡입부(20)는 도 2와 같이 세척액(C1)에 의해 밀려나 기준방향(D)으로 이동한다. 실린더의 내부 공간(12) 중 흡입부의 내부단(22)보다 기준방향(D) 반대방향측에 위치한 영역에 수용된 세척액(C1)이 분사 노즐(13)과 만나서 서로 연결된다. 이후 세척액 공급부가 세척액(C1)을 가압함으로써 분사 노즐(13)을 통해 세척액(C1)이 분사될 수 있다. 따라서 흡입부(20)의 직선이동에 따라, 분사 노즐(13)이 개방되거나, 폐쇄될 수 있다.
흡입부의 내부단(22)에는, 체크밸브가 구비될 수 있다. 체크밸브는 일 방향으로 유체가 유동하는 것은 허용하나, 타 방향으로 유체가 유동하는 것은 차단하는 밸브이다. 본 발명의 일 실시예의 내부단(22)에 설치되는 체크밸브는, 분사하기 위한 세척액(C1)이 기준방향(D)으로 유동하는 것은 차단하고, 흡입한 세척액(C2)이 기준방향(D)의 반대방향으로 유동하는 것은 허용하도록 설치된다. 따라서 분사를 위한 세척액(C1)이 공급되어 흡입부의 내부단(22)을 밀어 흡입부(20)가 기준방향(D)으로 이동하도록 할 때, 실린더의 내부 공간(12)에서 흡입부의 내부(24)로 세척액(C1)이 유동하지 못하도록 체크 밸브가 세척액(C1)을 차단한다. 반대로 흡입 노즐(21)을 통해 세척액(C2)을 흡입할 때, 흡입부의 내부(24)에 수용된 세척액(C2)은, 체크 밸브를 통해서 실린더의 내부 공간(12)으로 유동할 수 있다.
세척부(30)
세척부(30)는 스터드 홀의 내주면(I)에 물리적인 접촉을 함으로써, 스터드 홀(S)의 세척 작업을 실시하는 구성요소이다. 세척부(30)는 이러한 작동을 하기 위해, 세척 지지부(31)와 브러시(32)를 포함한다.
세척 지지부(31)는 후술할 브러시(32)를 지지하는 구성요소로, 분사부(10)에 결합될 수 있다. 세척 지지부(31)는 실린더(11)의 외주면으로부터 기준방향(D)에 수직한 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 세척 지지부(31)는 복수로 구성되어, 실린더(11)로부터 스터드 홀의 내주면(I)을 향해 방사형으로 연장될 수 있다.
브러시(32)는 스터드 홀의 내주면(I)에 접촉하여 세척 작업을 실시하는 구성요소이다. 브러시(32)는 세척 지지부(31)의 외측에 위치한 말단에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 즉 세척 지지부(31)의 일단은 실린더(11)에 결합되고, 타단은 반경외측으로 뻗어 세척부(30)가 회전 가능하게 결합되도록 구성된다.
브러시(32)는 스터드 홀의 내주면(I)에 접촉하여 스터드 홀(S)을 세척한다. 이 때 브러시(32)가, 스터드 홀의 내주면(I)과의 사이에서 발생하는 마찰을 감소시키기 위해, 탄성력 있는 소재로 형성된 복수의 세척모를 포함하여 형성될 수 있다. 브러시(32)는 스터드 홀의 내주면(I)에 접촉하고, 세척모가 스터드 홀의 내주면(I)에 위치한 이물질을 쓸어내려 세척 작업을 수행한다.
브러시(32)는 세척 지지부(31)가 연장된 방향과 기준방향(D)에 동시에 수직한 방향으로 연장된 축부재를 포함하여, 상기 축부재를 회전축으로 하여 회전할 수 있다. 축부재가 세척 지지부(31)에 회전 가능하게 결합된다. 분사부(10)가 기준방향(D)을 따라 승강하면서 세척 지지부(31)도 분사부(10)의 움직임에 연동하여 기준방향(D)을 따라 승강한다. 스터드 홀의 내주면(I)에 접촉된 브러시(32) 역시 세척 지지부(31)에 결합되어 있으므로, 세척 지지부(31)의 움직임에 연동하여 기준방향(D)을 따라 승강하되 마찰에 의해 축부재를 회전축으로 하여 회전할 수 있다.
축부재와 세척 지지부(31)의 사이에는 베어링이 더 결합될 수 있다. 기준방향(D)으로, 축부재와 수직하게 브러시(32)에 의해 세척 지지부(31)에 가해지는 하중을, 축부재에 결합된 베어링이 지지할 수 있어, 브러시(32)가 세척 지지부(31)에 슬라이딩 됨과 동시에 안정적으로 회전할 수 있다.
세척부(30)는 분사부(10)의 직선운동뿐 아니라 회전운동에도 연동하여 회전할 수 있다. 따라서 분사부(10)가 기준방향(D)을 축방향으로 회전할 때, 세척부(30)는 이에 연동하여 기준방향(D)을 축방향으로 회전한다. 세척부(30)가 회전함에 따라, 스터드 홀의 내주면(I)에 접촉된 브러시(32)가 스터드 홀의 내주면(I)을 따라 이동하게 되고, 마찰에 의해 세척이 이루어진다.
탄성 부재(40)
탄성 부재(40)는 탄성을 가지는 구성요소로, 흡입부(20)와 실린더(11)를 서로 요동 가능하게 지지하는 구성요소이다. 따라서 탄성 부재(40)의 일단은 흡입부(20)에 연결되고, 타단은 실린더(11)에 연결된다. 도면을 참조하면, 탄성부재가 기준방향(D)을 따라 연장되어, 탄성부재의 기준방향(D) 반대단부가 흡입부(20)에, 탄성부재의 기준방향(D) 단부가 실린더(11)에 연결될 수 있음을 알 수 있다. 실린더(11)를 포함하는 분사부(10)에 대해서 흡입부(20)가 상대운동 하므로, 흡입부(20)는 탄성 부재(40)에 의해, 실린더(11)에 대해 요동 가능하게 지지된다.
탄성 부재(40)는 도 1의 상태에서 탄성력에 의한 포텐셜 에너지를 가지지 않을 수 있다. 따라서 탄성 부재(40)가, 흡입부(20)를 항상 도 1과 같은 위치에 위치시키기 위한 탄성력을 흡입부(20)에 작용할 수 있다. 예를 들어 도 2와 같은 상태에서, 유입된 세척액(C1, C2)에 의해 흡입부(20)가 기준방향(D)으로 이동하여 탄성 부재(40)가 압축된 상태가 된다. 따라서 흡입부(20)는 탄성 부재(40)에 의해 기준방향(D) 반대방향으로 탄성력을 받는다. 탄성 부재(40)는 흡입부(20)를 도 1과 같은 상태로 복귀시키기 위해 탄성력을 흡입부(20)에 작용한다.
장치 이동부(50)
장치 이동부(50)는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)가 스터드 홀(S)의 내부를 청소하도록 전체적인 움직임을 주는 구성요소이다. 장치 이동부(50)는 스터드 홀의 내주면(I)에 브러시(32)가 접한 상태에서 분사부(10)를 움직임으로써, 브러시(32)와 스터드 홀(S)의 외주면의 마찰력으로 인해 세척이 이루어지도록 한다.
장치 이동부(50)는 분사부(10)를 회전시킬 수도 있고, 직선이동 시킬 수도 있다. 장치 이동부(50)는 분사부(10)를 기준방향(D)을 축방향으로 회전시킬 수 있고, 기준방향(D)을 따라 분사부(10)가 직선이동 하도록 할 수 도 있다. 장치 이동부(50)가 이와 같은 작용을 할 수 있도록, 장치 이동부(50)는 모터 등의 구동 부재를 포함할 수 있다. 구동 부재에서 발생한 구동력이 전달되어, 분사부(10)를 회전 또는 직선운동 시킴으로써 이에 연동해 흡입부(20), 세척부(30)가 회전 또는 직선운동 하도록 한다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)가 스터드 홀(S)의 내부에서 세척액(C1)을 분사하고, 분사되어 스터드 홀 내주면(I)을 세척한 세척액(C2)을 다시 흡입하는 과정에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)가 스터드 홀(S) 내부에서 세척액(C1)을 분사하는 상황을 나타낸 종단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)의 흡입부(20)와, 분사부(10)와, 세척부(30)가, 스터드 홀(S)의 내부로 삽입된다.
세척액 공급부에 의해서 세척액(C1)이 공급된다. 세척액(C1)이 실린더의 내부 공간(12)으로 공급되고, 공급된 세척액(C1)에 의해서 흡입부의 내부단(22)이 가압된다. 가압됨에 따라 흡입부(20)가 실린더의 내부 공간(12)을 따라 기준방향(D)으로 슬라이딩되어 이동한다. 이 과정에서 흡입부의 내부단(22)에 위치한 체크밸브에 의해, 세척액(C1)이 실린더의 내부 공간(12)으로부터 흡입부의 내부(24)로 유동하지 못하게 차단된다.
흡입부(20)가 충분히 밀려나 실린더의 내부 공간(12)에 위치한 세척액(C1, C2)과 분사 노즐(13)이 만날 수 있다. 분사 노즐(13)과 세척액(C1)이 만나게 되면, 세척액 공급부에 의해 가압된 세척액(C1)이 분사 노즐(13)을 통해 분사된다. 분사 노즐(13)은 스터드 홀의 내주면(I)을 향해 형성되므로, 분사된 세척액(C1)이 스터드 홀의 내주면(I)에 도포된다.
삽입된 분사부(10)가 장치 이동부(50)로부터 구동력을 전달받아 회전하며 기준방향(D)으로 이동하기 시작한다. 세척액(C1)의 분사는 지속적으로 이루어지므로, 장치가 기준방향(D)을 따라 이동하면서 스터드 홀의 내주면(I)을 청소한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)가 스터드 홀의 바닥면(B)에 고인 세척액(C2)을 흡입하는 상황을 나타낸 종단면도이다.
도 3의 스터드 홀 세척 장치(1)가 세척수를 분사하며 스터드 홀의 내주면(I)을 청소할 때, 분사부(10)와 흡입부(20)가 지속적으로 기준방향(D)을 향해 이동한다. 기준방향(D)으로 흡입부(20)가 계속 이동하다 보면, 흡입부(20)의 외부단이 도 4와 같이 스터드 홀의 바닥면(B)에 도달한다.
스터드 홀의 바닥면(B)에 흡입부(20)가 도달한 경우, 스터드 홀의 내주면(I)의 청소가 종료될 수 있으며, 청소 과정에서 스터드 홀의 내주면(I)을 향해 분사한 세척액(C1)이 스터드 홀의 내주면(I)을 세척한 후 자중에 의해 스터드 홀의 바닥면(B)에 고일 수 있다. 따라서 청소를 종료하고 세척액(C2)을 스터드 홀의 바닥면(B)으로부터 제거할 필요가 있다.
스터드 홀의 바닥면(B)에 도달한 흡입부(20)의 외부단에는 흡입 노즐(21)이 위치하고, 고정수단(23)이 인접하여 존재한다. 자성을 가지는 고정수단(23)의 인력에 의해 흡입부(20)의 외부단이 금속성의 스터드 홀의 바닥면(B)에 고정된다. 탄성 부재(40)의 탄성력이 기준방향(D)의 반대방향으로 흡입부(20)에 작용할 것이나, 고정수단(23)이 스터드 홀의 바닥면(B)을 끌어당기는 힘에 의해서 탄성력의 영향은 상쇄될 수 있다.
세척액 배출부(14)가 작동하여 음압을 걸어줌에 따라, 스터드 홀의 바닥면(B)에 고인 세척액(C2)을 흡입 노즐(21)이 흡입한다. 이 때, 흡입된 세척액(C2)이 분사 노즐(13)을 통해서 다시 배출되는 것을 방지하기 위해, 장치 이동부(50)는 분사부(10)의 기준방향(D) 위치를 조절하여 분사 노즐(13)이 흡입부(20)에 의해 폐쇄되도록 한다.
흡입 노즐(21)을 통해 흡입된 세척액(C2)은 흡입부의 내부(24)를 거쳐 흡입부의 내부단(22)에 위치한 체크밸브를 통과해 실린더의 내부 공간(12)으로 유동한다. 실린더의 내부 공간(12)에서 세척액 배출부(14)로 세척액(C2)이 이동하고, 세척액(C2)은 외부로 배출된다.
세척액(C2)의 흡입이 완료되면, 장치 이동부(50)의 작동에 의해 분사부(10)와 흡입부(20)가 기준방향(D) 반대방향으로 이동해서 스터드 홀(S)의 내부로부터 벗어나게 된다.
이러한 스터드 홀의 내주면(I)의 청소가 원활하게 이루어지기 위해, 스터드 홀(S)의 중심선과 스터드 홀 세척 장치(1)의 중심선을 일치시키는 센터링 작업이 올바르게 이루어지는 것이 중요하다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)의 센터링 작업이 이루어지는 단계를 순차적으로 나타낸 종단면도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)는, 장치 몸체(60), 가압부(70) 및 센터링부(80)를 더 포함할 수 있다.
장치 몸체(60)
장치 몸체(60)는 스터드 홀 세척 장치(1)의 뼈대가 되는 구성요소로, 각 구성요소들이 결합될 수 있다. 장치 몸체(60)에는 장치 이동부(50)가 결합될 수 있다. 따라서 흡입부(20)와 결합된 실린더(11)의 기준방향(D) 단부를 실린더(11)의 일단이라 했을 때, 이와 반대되는 위치에 배치되는 실린더(11)의 기준방향(D) 반대단부인 실린더(11)의 타단이 장치 몸체(60)와 간접적으로 연결될 수 있다. 따라서 흡입부(20) 역시 장치 몸체(60)에 간접적으로 연결될 수 있다. 다만 또 다른 실시예에서 실린더(11)는 장치 몸체(60)에 직접적으로 연결될 수도 있다.
장치 몸체(60)는 스터드 홀(S)이 형성되는 플랜지면(P)을 따라 주행할 수 있도록 복수의 바퀴(61)를 구비할 수 있다. 따라서 하나의 스터드 홀(S)의 청소가 끝났을 때, 인접한 스터드 홀(S1, S2)로 스터드 홀 세척 장치(1)가 이동하기 용이하다.
장치 몸체(60)는 실린더(11)가 연장된 방향인 기준방향(D)과 수직한 방향을 향해 연장된다. 분사부(10)와 흡입부(20)는 장치 몸체(60)의 중심에 연결되고, 장치 몸체(60)가 연장된 방향을 따라 장치 몸체(60)의 양단에 각각 가압부(70)가 결합된다.
가압부(70)
가압부(70)는 장치 몸체(60)가 연장된 방향을 따라 이동할 수 있는 구성요소이다. 가압부(70)는 장치 몸체(60)의 양단에 각각 하나씩 총 2개가 장치 몸체(60)에 결합된다. 또한 가압부(70)는 장치 몸체(60)의 양단으로부터, 외측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
가압부(70)는 구동력을 발생시키는 가압부 구동부재에 의해 구동될 수 있다. 가압부(70)는 가압부 구동부재로부터 발생한 구동력에 의해, 장치 몸체(60)가 연장된 방향을 따라 이동할 수 있다. 이러한 직선운동을 하기 위해서, 가압부(70)는 유압 실린더 또는 에어 실린더 등으로 구성될 수 있다.
센터링부(80)
센터링부(80)는 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면에 접촉하여 이를 가압하는 구성요소이다. 센터링부(80)는 가압부(70)와 연결되되, 가압부(70)로부터 실린더(11)가 연장된 기준방향(D)을 따라 연장된다. 따라서 센터링부(80)의 적어도 일부 영역은, 세척하고자 하는 스터드 홀(S)에 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내부로 삽입된다. 이러한 동작을 실시하기 위해, 센터링부(80)는 센터링부 구동부재(83)와 상기 센터링부 구동부재(83)에 의해 기준방향(D)을 따라 이동할 수 있는 로드(84)를 포함한다. 센터링부 구동부재(83)가 발생시키는 구동력에 의해, 로드(84)가 기준방향(D)을 따라 이동하거나, 그 반대방향으로 이동하는 직선운동을 해서 스터드 홀(S)에 삽입되거나 스터드 홀(S)로부터 이탈한다.
센터링부(80)는 분사부(10)와 흡입부(20)의 중심축이 스터드 홀(S)의 중심축과 일치하도록, 가압부(70)의 동작에 따라 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을 가압한다. 가압부(70)가 장치 몸체(60)의 양단에 1개씩 총 2개가 배치되므로, 센터링부(80)도 각각 하나씩 총 2개가 배치된다.
인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을 가압하기 위해, 스터드 홀(S)은 로드(84)의 기준방향(D) 말단에 롤러(81)와 롤러(81)가 회전가능하게 결합되는 롤러 지지부(82)를 포함한다. 롤러(81)는 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면에 접촉하고, 가압부(70)의 작용에 의해 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을 따라 회전하며 이동 가능하고, 복수로 구성될 수 있다. 롤러(81)는 롤러 지지부(82)에 기준방향(D)을 축방향으로 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 롤러 지지부(82)가 로드(84)의 기준방향(D) 말단에 결합될 수 있다.
도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)의 센터링 방법에 대해서 설명한다.
도 5와 같이 스터드 홀 세척 장치(1)의 중심이 전반적으로 세척하고자 하는 스터드 홀(S)의 중심과 인접하도록, 장치 몸체(60)의 바퀴(61)를 이용해 주행해 스터드 홀 세척 장치(1)를 배치시킨다.
도 6과 같이 가압부(70)가 장치 몸체(60)로부터 멀어지는 방향으로 각각 이동한다. 가압부(70)가 외측으로 이동함에 따라, 세척하고자 하는 스터드 홀(S)에 인접한 스터드 홀(S1, S2)에 각각의 센터링부(80)가 삽입될 수 있는 상황이 조성된다.
도 7과 같이 각각의 센터링부(80)의 로드(84)가 센터링부 구동부재(83)의 작동에 의해 기준방향(D)을 따라 이동한다. 따라서 로드(84)에 결합된 롤러(81)와 롤러 지지부(82)가 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내부로 진입한다.
도 8과 같이, 가압부(70)가 장치 몸체(60)와 가까워지는 방향으로 이동한다. 따라서 각각의 센터링부(80)는 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을, 세척하고자 하는 스터드 홀(S)을 향해 가압한다. 각각의 센터링부(80)가 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을 가압함으로써, 전체 스터드 홀 세척 장치(1)의 중심에 위치한 흡입부(20)와 분사부(10)의 중심축이, 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 중간에 위치한 스터드 홀(S)의 중심축과 보다 정확하게 일치하게 된다.
센터링이 완료된 후, 장치 이동부(50)의 작동에 의해 흡입부(20), 분사부(10) 및 세척부(30)가 스터드 홀(S)의 내부로 삽입되어, 스터드 홀의 내주면(I)의 세척이 이루어진다.
도 9는 도 7의 상황을 상방에서 바라본 평면도이다.
2개의 가압부(70)는, 다르게 이야기하면 서로 가까워지는 방향으로 이동한다. 이를 통해 2개의 센터링부(80)가 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을, 중심에 위치한 스터드 홀(S)을 향해 가압할 수 있다. 도 9를 참조하면, 롤러(81)는 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면과 접촉하여 인접한 스터드 홀(S1, S2)을 가압할 수 있다.
만일 좌측에 위치한 스터드 홀(S1)에 삽입된 롤러(81)가, 좌측에 위치한 스터드 홀(S1)의 내주면에 도달하기 전에, 우측에 위치한 스터드 홀(S2)에 삽입된 롤러(81)가 우측에 위치한 스터드 홀(S2)의 내주면에 접촉한 경우를 상정해보자. 이러한 경우 우측에 위치한 가압부(70)가 장치 몸체(60)와 가까워지는 방향으로 이동할 때, 우측에 위치한 스터드 홀(S2)에 삽입된 롤러(81)는 더 이상 움직일 수 없고, 장치 몸체(60)가 전체적으로 우측으로 이동하면서 중심을 찾아가게 된다. 그 과정에서 좌측에 위치한 스터드 홀(S1)에 삽입된 롤러(81)도 좌측에 위치한 스터드 홀의 내주면(I)에 접촉하게 되고, 원활하게 센터링 작업이 수행될 수 있다.
비스듬한 각도로 장치 몸체(60)가 배열된 경우에도, 롤러(81)가 복수로 구성되고 각 롤러(81)는 기준방향(D)을 축방향으로 회전 가능하므로, 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을 따라 롤러(81)가 굴러 적절한 접촉점을 찾아갈 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)가 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을 가압하여 센터링 작업을 수행하는 상황을 도시한 평면도이다.
다른 실시예에 따르면, 롤러(81)는 일 실시예와 같이 서로를 바라보고 배치되는 것이 아니라, 서로 반대 방향을 바라보고 배치될 수 있다. 롤러 지지부(82)도 서로 반대되는 방향을 바라보고 배치된다.
따라서 인접한 스터드 홀(S1, S2)에 센터링부(80)가 삽입되었을 때, 가압부(70)가 각각 장치 몸체(60)로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 롤러(81)는 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을 스터드 홀(S)로부터 멀어지는 방향을 향해 가압하여 센터링을 수행할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 스터드 홀 세척 장치 10 : 분사부
11 : 실린더 12 : 실린더의 내부 공간
13 : 분사 노즐 14 : 세척액 배출부
20 : 흡입부 21 : 흡입 노즐
22 : 흡입부의 내부단 23 : 고정수단
24 : 흡입부의 내부 30 : 세척부
31 : 세척 지지부 32 : 브러시
40 : 탄성 부재 50 : 장치 이동부
60 : 장치 몸체 61 : 바퀴
70 : 가압부 80 : 센터링부
81 : 롤러 82 : 롤러 지지부
83 : 센터링부 구동부재 84 : 로드
B : 스터드 홀의 바닥면 C1, C2 : 세척액
D : 기준방향 I : 스터드 홀의 내주면
P : 플랜지면 S, S1, S2 : 스터드 홀

Claims (9)

  1. 스터드 홀을 세척하기 위한 세척액이 공급되는 내부 공간을 가지는 실린더와, 외부와 상기 내부 공간을 연통하여 상기 세척액을 외부로 분사함으로써 상기 스터드 홀을 세척하는 분사 노즐을 구비하는 분사부; 및
    분사되어 상기 스터드 홀을 세척한 상기 세척액을 흡입하는 흡입 노즐을, 외부로 노출된 말단인 외부단에 구비하고, 상기 실린더의 내부 공간에 슬라이딩 가능하게 결합됨으로써 상기 실린더의 내부 공간을 따라 이동해 상기 분사 노즐의 개폐를 조절할 수 있는 흡입부를 포함하되,
    상기 세척액이 상기 내부 공간에 공급될 때, 상기 외부단의 반대측에 배치되어 상기 내부 공간에 삽입되는 상기 흡입부의 말단인 내부단이, 상기 세척액의 압력에 의해 밀려나면서 상기 흡입부가 이동해 상기 분사 노즐이 개방될 수 있고,
    상기 흡입부는, 상기 흡입 노즐이 흡입한 세척액을 상기 실린더의 내부 공간으로 유동시키고, 상기 실린더의 내부 공간으로 공급된 세척액은 상기 흡입부로 유동할 수 없도록 차단하는 체크밸브를 상기 내부단에 더 구비하는, 스터드 홀 세척 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 흡입부에 연결되고, 타단이 상기 실린더에 연결되어, 상기 흡입부를 상기 실린더에 대해 요동 가능하게 지지하는 탄성 부재를 더 포함하는, 스터드 홀 세척 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흡입부는,
    상기 흡입 노즐과 인접한 영역에 배치되고, 자성을 가짐으로써 금속성의 상기 스터드 홀의 바닥면에 상기 흡입 노즐을 자력을 이용해 고정시킬 수 있는 고정수단을 더 구비하는, 스터드 홀 세척 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실린더로부터 상기 스터드 홀의 내주면을 향해 방사형으로 연장되는 세척 지지부 및 상기 세척 지지부의 외측에 회전 가능하게 결합되고 상기 스터드 홀의 내주면에 접촉하여 상기 스터드 홀을 세척하는 브러시를 포함하는 세척부를 더 포함하는, 스터드 홀 세척 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 흡입부가 위치한 상기 실린더의 일단과 반대되는 위치에 배치되는 상기 실린더의 타단에 결합되고, 상기 실린더가 연장된 방향과 수직한 방향을 향해 연장되는 장치 몸체;
    상기 장치 몸체가 연장된 방향을 따라서 이동 가능하게, 상기 장치 몸체의 양단에 각각 결합되는 2개의 가압부; 및
    상기 가압부로부터 상기 실린더가 연장된 방향을 따라 연장되되, 상기 스터드 홀에 인접한 스터드 홀의 내부로 적어도 일부 영역이 삽입되고, 상기 분사부와 상기 흡입부의 중심축이 상기 스터드 홀의 중심축과 일치하도록, 상기 가압부의 동작에 따라 상기 인접한 스터드 홀의 내주면을 가압하는 2개의 센터링부를 더 포함하는, 스터드 홀 세척 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센터링부는,
    상기 인접한 스터드 홀의 내주면에 접촉하고, 상기 인접한 스터드 홀의 내주면을 가압하는 가압부의 작용에 의해 상기 인접한 스터드 홀의 내주면을 따라 회전하며 이동 가능한 복수의 롤러를 포함하는, 스터드 홀 세척 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 2개의 가압부는,
    상기 2개의 센터링부가 상기 인접한 스터드 홀의 내주면을 상기 스터드 홀을 향해 가압하도록, 서로 가까워지는 방향으로 이동하는, 스터드 홀 세척 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 2개의 가압부는,
    상기 2개의 센터링부가 상기 인접한 스터드 홀의 내주면을 상기 스터드 홀로부터 멀어지는 방향을 향해 가압하도록, 서로 멀어지는 방향으로 이동하는, 스터드 홀 세척 장치.
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