KR20030049135A

KR20030049135A - 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체

Info

Publication number: KR20030049135A
Application number: KR1020010079260A
Authority: KR
Inventors: 김봉주
Original assignee: 평일산업 주식회사; 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2003-06-25
Also published as: KR100437279B1

Abstract

본 발명은 원자력 발전소, 수, 화력발전소에 적용되는 전기관통부 집합체에 관한 것으로서, 본 발명은 3개의 격리된 밀봉구역을 제공하는 전선조립체 모듈의 교체의 용이성과 밀봉기능을 증대시키고, 외부에서 상기 전선조립체 모듈이 조립되는 모든 구멍을 가스누설감시용 구멍으로 연결하여 가스누설의 감시 기능의 극대화로 원자로의 내부와 외부의 압력경계를 항상 일정하게 유지하여 안전성을 극대화한 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체를 제공함에 있다.

이러한 본 발명은 원자로 콘크리트 격납벽을 통과하여 원자로 내부에 저압의 전기 및 제어, 계측용 전기선로의 전력공급에 적용되는 전선조립체 모듈(60)이 적용된 전기관통부 집합체(50)에 있어서,전선조립체 모듈(60)는 절연필름이 코팅된 저압용 도선(16)이 고분자 재질의 탄성밀봉재(15)의 가공 구멍을 통하여 내부로 연속되어지고, 스테인레스 재질의 도관(14) 내부로 삽입되어지되 통상의 다이스에 의해 상기 스테인레스 도관(14)의 외주연을 반복적으로 압착하여 형성된 압착실링부(P/S)로서 내부를 밀폐하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체에 의하여 달성된다.

Description

압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체{Electrical penetration assemblies with pressure monitoring system}

본 발명은 원자력 발전소 콘크리트 격납벽을 통과하여 원자로 내부의 각종원자로 관련 제어 및 저압전력공급, 계측에 적용되어지는 전기관통부 집합체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3개의 격리된 밀봉구역을 제공하는 전선조립체 모듈의 교체의 용이성과 밀봉기능을 증대시키고, 외부에서 상기 전선조립체 모듈이 조립되는 모든 구멍을 가스누설감시용 구멍으로 연결하여 가스누설의 감시 기능의 극대화로 원자로의 내부와 외부의 압력경계를 항상 일정하게 유지하여 안전성을 극대화한 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체에 관한 것이다.

전기관통부 집합체는 원자로를 둘러싸는 콘크리트 격납벽을 저압전력공급케이블, 내부기기의 제어 및 계측용 케이블을 구비하여 통과시키는데 사용된다.

상기 콘크리트로 격납벽은 내부의 주위환경으로부터 외부의 환경을 분리하는 기능을 한다.

따라서, 내부의 오염된 환경 내에서 장비를 동작시키고 제어하기 위해서는, 내, 외부의 완벽한 밀봉을 갖는 상태로 상기 전기관통부 집합체가 필수적으로 적용된다.

그러나, 이러한 전기관통부 집합체는 내부의 오염환경이 외부로 누출되는 것을 방지하도록 완벽한 밀봉상태의 유지는 물론 교환의 용이성과 내부의 압력상태를 감시하기 위하여 항상 일정한 압력의 유지가 필요하다.

즉, 콘크리트 격납벽의 개구를 통한 누출을 방지하기 위하여 관통체와 벽 사이에 효과적인 시일을 제공하여야 하고, 이러한 콘크리트 격납벽에 관통체를 장착하기 위한 시일수단을 설치하여 점검하여 격납벽의 주위환경측으로부터 시일상태를 유지하여야 하며, 오염환경의 누출이 있는 경우 격납벽을 통한 누출의 정도를 결정하기 위해 시일의 완전한 상태를 모니터링하고 테스트하기 위한 수단이 제공되어야 한다.

이러한 밀봉구조를 발전시키기 위한 다른 시도는 종래에도 여러가지 방향에서 모색되어 실시되고 있으나 밀봉 효과가 바람직하지 못하였다.

그리하여, 최근에 와서 이러한 원자력 발전소에 있어서의 전기관통부 집합체는 전술한 저압전력공급케이블(도선), 제어 및 계측용 케이블(도선)을 구비하고 이 도선들을 스테인레스 튜브 내부에 적용되어지는 케이블 통과용 구멍을 구비한 고분자 재질의 밀봉체 내부로 통과되어 스테인레스 튜브 조립체(전선조립체 모듈)로 구성하여 이 전선조립체 모듈은 메인플레이트(전면판)로 명명된 블라인드 플랜지 타입(Blind Flange type)의 헤더플레이트(Header plate)에 구비되어진 조립용 구멍에 스테인레스 스틸재로 제작된 3개의 페럴 및 튜브캡에 의하여 조립, 밀봉이 유지하는 기술이 미국특허공보 제4,002,345호에 개시되고 있다.

즉, 상기 미국특허 제4,002,345호는 격리된 밀봉구역을 연속적으로 제공하는 밀봉조립체 특허로 전면페럴, 중간페럴, 후면페럴로 이루어져 있으며 서로 격리된 3개의 밀봉구역을 연속적으로 제공하도록 되어 있다.

이러한 미국특허공보 제4,002,345호는 종래 기술의 단점을 극복하여 밀봉효과를 개선하고 있으나, 3개의 페럴의 압착 밀봉에 의한 장기간 사용시에 고착되는 단점이 발생할 수 있는 문제점이 있었고, 전위페럴이 스테인레스 튜브 외면에 압입되면서 밀봉되는 효과가 완벽하지 못한 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 선원 기술의 단점을 효과적으로 해소하고자 연구 개발된 것으로서,

즉, 본 발명은 첫째, 전위페럴 내부에 가공면을 두어 스테인레스 튜브 외면에 더욱더 깊이 삽입되어 밀봉효과를 개선하도록 하였으며,

둘째, 전위페럴 및 중간페럴을 은도금하여 고착을 방지하는 개선안을 제시하였으며,

셋째, 스테인레스 튜브 내부에 고분자 재질의 밀봉재 내부에 구멍을 가공하여 그 내부로 케이블(도선)을 통과시키고 스테인레스 튜브를 압착하여 밀봉구역을 제공하고 밀봉구역에 질소가스를 충진하여 부식효과를 방지하면서 가스의 누설을 감시하는 기능을 구비하도록 하는 전기관통부 집합체에 적용하도록 하였으며,

넷째, 스테인레스 튜브와 고분자재질의 밀봉재, 밀봉재 내부에 통과된 케이블(도선) 부분은 압착은 8개의 압착다이스를 이용하여 압착하여 완벽한 밀봉을 이루는 구조로 적용하였다.

다시 말하여, 본 발명은 전, 중, 후위 페럴로 구성되는 밀봉조립수단의 고착 가능성을 배제하면서 전위 페럴이 전선조립체모듈의 스테인레스 튜브에 압입되면서 밀봉을 유지하는 기능을 갖도록 전위 페럴의 형상을 변화시켜 압입효과를 증대하였으며, 3개의 격리된 밀봉구역을 제공하는 기능을 가진 밀봉조립수단을 원자력 발전소용 전기관통부 설비 집합체에 적용하여 원자력 발전소 격납벽 외부에서 내부로 인입되는 전선조립체 모듈의 조립 및 해체적업의 용이성이 극대화된 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 전선조립체 모듈의 스테인레스재 튜브 내부에 삽입 설치된 고분자 재질의 탄성 밀봉재의 가공 구멍을 이용하여 케이블(도선)을 인입시키고 상기 스테인레스 스틸 튜브 외부에서 압착다이스를 이용하여 압착하여 밀봉구역을 제공하고, 상기 스테인레스 스틸 튜브의 일정 위치에 구멍을 두어 전면판에 가공된 가스누설 감시용 구멍과 일치시켜 상기 밀봉조립수단를 이용하여 조립함으로서 내, 외부간의 밀봉효과의 극대화는 물론 상기 전선조립체모듈이 조립되는 모든 구멍을 가스누설감시용 구멍으로 연결하여 최종적으로 가스누설 감시용 외부라인을 연결하고 그 후단에 압력스위치와 압력게이지 및 밸브를 부착하여 가스누설을 감시 확인할 수 있는 기능이 극대화된 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명을 구체화한 전기관통부 집합체의 중앙 종단면도로서 콘크리트 격납벽에 장착한 상태도,

도 2는 도 1의 일부 발췌 확대도,

도 3 및 도 4는 도 2의 일부 발췌 확대도,

도 5 및 도 6은 본 발명의 밀봉조립체의 발췌 조립구성도 및 분해도,

도 7은 본 발명의 온도감지기의 설치구조를 보여주는 발췌 확대도,

도 8은 본 발명의 가스누설감시시스템의 설치구조를 보여주는 발췌 확대도,

도 9는 본 발명에 적용된 분기밸브의 설치를 보여주는 발췌 확대도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

44 : 온도감지기50 : 전기관통부 집합체

60 : 전선조립체 모듈70 : 가스누설감시 시스템

이하, 첨부된 도면에 의거하여 바람직한 실시예에 대한 구성을 상세히 살펴보기로 한다.

즉, 첨부도면 도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기관통부 집합체는 부호 50으로 나타내고, 이 전기관통부 집합체(50)는 원자로 시설의 일부를 형성하는 콘크리트벽(1)에 기 설치된 후렌지(3)에 육각볼트(33)와 스프링와셔(34)로 장착된다.

상기 전기관통부 집합체(50)는 좌측단부에 전면판(2)을 가지고 우측단부에는 2개의 보강판(6a,6b)을 구비하여 전선관통모듈(60)이 전면판(2)에 전위페럴(18), 중간페럴(19), 후위페럴(20) 및 튜브캡(17)에 의하여 고정되어 3개의 밀봉구역을제공하게 되고, 원자로 내측으로 연장되어지는 전선관통모듈(60)은 간격유지용 파이프(7)(8) 및 연장볼트(9)에 의하여 고정된 보강판(6a,6b)에 가공된 구멍을 통과하여 안정되게 조립되어지는 구조를 갖는다.

후면에 조립되어지는 후면보강판(6b)은 전면판(2)에 조립되는 연장볼트(9)에 간격유지용 파이프(7)을 조립하고, 중간보강판(6a)이 조립되면 다시 2차 간격유지용 파이프(8)를 조립한 후 너트(10)에 의하여 고정되도록 하였으며, 이러한 연장볼트를 원주방향으로 3~4개를 구비한다.

상기 원주방향으로 3~4개로 조립된 연장볼트(9)에 상기 후면보강판(6b)을 조립한 상태에서 "U"자형 너트(11)을 조립하고 스프링와셔(12), 너트(13)을 순차적으로 조립하여 상기 중간보강판(6a) 및 후면보강판(6b)의 조립을 완료하는 구조를 갖게 된다.

특히, "U"자형 너트(11)는 전기관통부 집합체(50)를 원자로 콘크리트 격납벽(1)에 장착 구비된 슬리브파이프(4)의 내부에 최종적으로 설치되어 진동 및 지진에도 움직임이 없도록 상기 전기관통부 집합체(50)의 확실한 고정에 사용되어진다.

상기 전선조립체 모듈(60)은 원자로 외부와 내부측에 스테인레스 스틸재의 도관(14) 내부에 고분자 재질의 탄성체(15)가 삽입설치되고 이의 길입방향으로 가공된 구멍을 통하여 도선(전선)(16)이 인입되어 내부로 연장되어지게 하고, 상기 스테인레스 스틸재의 도관(14)은 특수한 압착공구(도시하지 않음)를 이용하여 일정간격 이격된 중앙부분을 갖도록 양방 외주연을 압착하여 형성된 압착실링부(P/S)를일정간격을 갖는 상태로 반복적인 형성으로 내측의 밀봉구역(S)을 형성하여 도 2에서와 같이, 전선조립체모듈(60)을 상기 전면판(2)에 전위페럴(18), 중간페럴(19), 후위페럴(20)을 적용하여 조립용 캡(17)으로 조립하여 3개의 밀봉구역을 제공한다.("A"부분 확대도 및 분해도인 도 5 및 도 6참조)

상기 3개의 밀봉구역은 전위페럴(18) 앞부분 내부에 링형태의 공간(40)을 가지게 하여 중간페럴(19), 후위페럴(20)이 튜브캡(17)이 나사조임에 의하여 전면판(2)의 내부 테이퍼부분에서 내측으로 작용하는 힘을 받아 도관(스테인레스 스틸튜브) 외면에 밀착, 밀봉되는 구조로 되어 있으며, 중간페럴(19)이 전진하면서 전위페럴(18)의 뒷부분의 테이퍼부를 확장시켜 전면판(2)에 가공된 구멍의 원주면에 밀착되게 하여 전위페럴(18)의 외측면에 밀폐공간(41)을 구비하게 하고 내측으로는 전위페럴(18)의 내면과 중간페럴(19)의 앞쪽부분에 밀봉공간(42)을 제공하게 된다.

상기 밀봉공간(42)는 가스누설감지용 구멍(39)로 연결되도록 상기 전위페럴(18)은 원주방향으로 연결구멍(43)을 구비하고 있다.

이때, 상기 후위페럴(20)은 조립용 캡(17)의 나사조임에 의하여 중간페럴(19) 내측부위에 압입되어 스테인레스 스틸재의 도관(14)의 외주면을 압착하면서 중간페럴(19)와 후위페럴(20)으로서 내부의 상기 밀봉공간(42)을 제공하게 되면서 외부로의 가스누설을 방지하게 된다.

상기한 3개의 페럴(18,19,20) 및 조립용 캡(17)을 적용한 스테인레스 스틸재의 도관(14)의 외면을 밀봉하는 구조는 저압전력용 및 제어, 계측용 전선조립체를구비하는 전기관통부 집합체를 구성하는 중요 요소이다.

상기의 3개의 페럴 및 조립용 캡을 이용한 밀봉구역 제공기술은 선원기술인 미국특허공보 제4,002,345호에서 개시되고 있으나, 본 발명의 개선은 상기 전위페럴(18)의 내부에 링형태의 원주방향공간(40)을 구비하여 조립용 캡(17)의 나사조임에 의하여 전면판(2)의 원추형 구멍에 의하여 전선조립체 모듈(60)의 도관(스테인레스 튜브)(14) 외면에 종전의 전위페럴보다 강하게 압입되어 밀봉력을 증대시키게 되고,

특히 상기 조립용 캡(17)의 나사조임에 의한 후위페럴(20)의 전진작동으로 상기 전면판(2)의 내면과 상기 스테인레스 스틸재의 외주면을 확장 가압하는 전위페럴(18) 및 중간페럴(19)는 은도금에 의한 장기간 고정시에 고착을 방지하면서 밀봉을 제공하게 된다.

상기에서 서술한 방법은 전기관통부 집합체 동일한 방법으로 조립되어지는 열감지기용 조립체인 온도감지기(44)도 도 1, 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이 전선조립체 모듈(60)의 구조와 동일하고 그 밀봉구조도 동일하게 적용되어짐으로 그 설명은 생략한다.

한편, 도 1에서와 같이, 전면판(2)에는 각각의 전선조립체 모듈(60) 즉, 저압용 및 제어, 계측용 전선조립체 모듈(60)와 온도감지기(44), 분기밸브(45) 등이 장착되어지며, 전술한 각각의 전선조립체 모듈(60)와 온도감지기(44), 분기밸브(45) 등에 도시된 충전관로(31)을 통하여 질소가스가 충진되도록 하고 있으며, 이는 각각의 조립부에서 누설발생의 경우 가스누설감시시스템(70)에서 확인이 가능하도록 되어 있다.

상기 가스누설감시시스템(70)은 도 8의 확대도에 상세히 도시된 바와 같이, 배관(21)이 상기 전면판(2)의 가스누설감지용 구멍(39)에서 캡(22) 및 프론트페럴(23), 백페럴(24)를 이용하여 조립되도록 하며, 상기 배관(21)을 통하여 T형관(26)에서 분기되어 하나는 공지된 압력게이지(29) 및 T형관(28)을 통하여 가스충진 및 제거가 가능하도록 부착된 밸브(30)로 구성되고, T형관(26)에서 분기된 다른 한부분은 압력스위치(25)를 부착하여 설정된 압력에서의 압력강하를 확인할 수 있도록 하였으며, 중앙 콘트롤판넬에 연결하여 경보가 울리도록 할 수 있는 기능을 구비하고 있다.

상기 분기밸브(45)는 도 9의 확대도에 도시된 바와 같이, 그 역할은 전면판(2)과 원자력 발전소의 콘크리트 격납벽(1)에 장착되어 있는 용접용 후렌지(3)에 오링(32)(32-1)를 적용하여 상기 용접용 후렌지(3)에 인서트된 각각의 설치용 너트(35)에 설치용 볼트(33)를 스프링와셔(34)를 이용하여 볼트 조임으로 조립하고, 상기 분기밸브(45)를 열어 오링(32)(32-1)부분까지 질소가스를 충진하도록 하여 상기 가스누설감시시스템(70)에서의 누설여부를 감시할 수 있도록 하고, 질소가스의 충전관로(31)의 각 말단부분은 플러그볼트(36)에 오링(41)을 적용하여 밀폐하는 구조를 갖는다.

상기 분기밸브(45)는 상기 전면판(2)의 충전관로(31)로 상기 오링(32)(32-1) 사이로 관로(46)를 관통하고, 상기 관로의 밸브시트(47)를 밸브봉(48)이 원주면에 장착된 오링(49)에 의해 외부와 기밀이 유지되는 상태로 나사회전에 의하여 전, 후진으로 개폐가 가능하도록 되어 있다.

상기 전선조립체 모듈(60) 및 온도감지기(44)은 조립용 캡(17)을 풀어내어 자유롭게 교체 조립이 가능하도록 하여 전선조립체 모듈(60) 및 온도감지기(44)의 사용중의 문제점을 해결, 보수 및 교환이 용하도록 하여 전기관통부 집합체로서 많은 목적을 달성할 수 있고,

특히, 본 발명은 각각의 조립체 모듈(60)(44)이 스테인레스 재질의 도관(14)의 내부에 삽입된 고분자 재질의 탄성밀봉재(15)의 가공구멍에 절연필름이 코팅된 도선이 삽입된 상태에서 상기 스테인레스 재질의 도관(14)를 다이스에 의해 반복적인 압착으로 형성된 압착실링부(P/S)에 의해 내부의 완벽한 밀봉구조를 형성함으로 서 장기간 사용에 따른 재질의 특성상 부식방지와 동시에 밀봉이 완벽함으로서 안전성이 확보된다.

이러한 본 발명은 원자력 발전소의 적용에 만 한정되는 것이 아니라 수, 화력 발전소의 사용에도 가능함을 밝혀 둔다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명은 원자력 발전소 및 수, 화력발전소에서 저압 전력케이블의 공급, 제어 및 계측용 케이블의 공급이 가능한 전기관통부 집합체로서 기본적으로 가스 밀봉을 하여 압력경계를 이루고, 가스누출 및 누설을 근본적으로 방지하는 것이며, 장기간의 운전에 따른 가스밀봉 구역의 압력저하 및 누설을 감시하고 온도 증가 및 저하 등의 온도변화까지를 감지할 수 있도록 장기적인 신뢰성과 안전성을 보장하도록 하는 효과가 있으며, 또한 분해 및 조립이현장에서 용이한 구조로 보수 및 교체가 용이한 효과가 있다

Claims

원자로 콘크리트 격납벽을 통과하여 원자로 내부에 저압의 전기 및 제어, 계측용 전기선로의 전력공급에 적용되는 전선조립체 모듈(60)이 적용된 전기관통부 집합체(50)에 있어서,

전선조립체 모듈(60)는 절연필름이 코팅된 저압용 도선(16)이 고분자 재질의 탄성밀봉재(15)의 가공 구멍을 통하여 내부로 연속되어지고, 스테인레스 재질의 도관(14) 내부로 삽입되어지되 통상의 다이스에 의해 상기 스테인레스 도관(14)의 외주연을 반복적으로 압착하여 형성된 압착실링부(P/S)로서 내부를 밀폐하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체.
제1항에 있어서,

상기 전선조립체 모듈(60)은 전면판(2)에 고착방지를 위한 은도금 처리된 스테인레스재의 전위페럴(18), 중간페럴(19), 후위페럴(20)이 삽입되고 스테인레스재의 조립용 캡(17)이 나사조임에 의하여 밀착조립되어 외부를 밀폐하는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체.
제1항에 있어서,

상기 전면판(2)에는 온도감지기(44)를 구성하여 내부의 온도를 측정가능하게 한 것을 특징으로 하는 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체.
제1항에 있어서,

상기 전면판(2)에는 상기 각각의 전선조립체 모듈(60)와 온도감지기(44) 외에 분기밸브(45)가 장착되어지되, 상기 전면판(2)에 형성되는 충전관로(31)를 통하여 전면판(2)의 전선조립체 모듈(60)의 조립부분까지 질소가스가 충진되도록 하고, 상기의 전선조립체 모듈(60), 온도감지기(44), 분기밸브(45) 각각의 조립부에서 누설 발생의 경우나 내부의 압력강하를 전면판(2)에 연계되는 가스누설감시시스템(70)에 의해 외부에서 확인할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체.
제4항에 있어서,

상기 가스누설감시시스템(70)은 배관(21)을 상기 전면판(2)에 캡(22) 및 프론트페럴(23), 백페럴(24)을 이용하여 조립되도록 하며, 상기 배관(21)을 통하여 T형관(26)에서 분기되어 하나는 공지된 압력게이지(29) 및 T형관(28)을 통하여 가스충진 및 제거가 가능하도록 부착된 밸브(30)로 구성되고, T형관(26)에서 분기된 다른 한부분은 압력스위치(25)를 부착하여 설정된 압력에서의 압력강하를 확인할 수 있도록 하고, 통상의 중앙컨트롤 판넬에 연결하여 경보가 울리도록 할 수 있는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 분기밸브(45)는 전면판(2)과 원자력발전소의 콘크리트 격납벽(1)에 장착되어 있는 용접용 후렌지(3)에 오링(32)(32-1)을 적용하여 상기 용접용 후렌지(3)에 인서트된 각각의 설치용 너트(35)에 설치용 볼트(33)를 스프링와셔(34)를 이용하여 볼트조임으로 조립하고 나서 상기 분기밸브(45)를 열어 오링(32)(32-1) 부분까지 질소가스를 충진하도록 하여 상기 가스누설감시시스템(70)에서의 누설여부를 감시할 수 있도록 하고, 질소가스의 충전관로(31)의 각 말단부분은 플러그볼트(36)에 오링(37)을 적용하여 밀폐하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체.
제6항에 있어서,

상기 분기밸브(45)는 상기 전면판(2)의 충전관로(31)로 상기 오링(32과 32-1) 사이로 관로(60)를 관통하고 상기 관로의 밸브시트(47)를 밸브봉(48)이 원주면에 장착된 오링(49)에 의해 외부와 기밀이 유지되는 상태로 나사회전에 의하여 전, 후진으로 개폐하도록 구성된 것을 특징으로 하는 압력유지 감시기능을 가진 전기관통부 집합체.