KR200445172Y1

KR200445172Y1 - 메인 스템 밸브용 정비 공구

Info

Publication number: KR200445172Y1
Application number: KR2020070021027U
Authority: KR
Inventors: 유승열
Original assignee: 한전케이피에스 주식회사
Priority date: 2007-12-31
Filing date: 2007-12-31
Publication date: 2009-07-03

Abstract

상부에 돌출된 피스톤 로드와 그 결합된 스톱 바를 포함하는 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체로부터 상부로 신장된 다수의 요크들과, 상기 요크의 내부에서 상기 피스톤 로드에 결합된 스템을 가지는 메인 스템 밸브의 스템과 피스톤 로드 인양을 용이하게 위한 메인 스템 밸브용 정비 공구가 제공된다. 상기 메인 스템 밸브용 정비 공구는, 상기 스템의 종단의 양측에서 볼트로 체결되어 고정 결합되고, 양측 하부에 놓아진 유압 램의 작동에 의해 상기 스템을 상부로 밀려 올리는 스템 홀더와; 상기 스템 홀더의 길이보다 작은 폭을 가지고 상기 스템 홀더의 하부에 위치되며, 밑면의 각 모서리에 나사 결합된 지지로드의 회전에 의하여 상기 스템 홀더의 평형 상태를 유지하는 스템 서포터와; 양측에 형성된 요크가이드가 상기 밸브 몸체의 상부에 결합된 한 쌍의 요크에 걸어지고 중앙에 형성된 구멍의 통한 탭 볼트가 상기 메인 스템 밸브의 피스톤 로드의 단부에 형성된 나사구멍에 체결되며 양측 하부에 놓아진 유압 램의 작동에 의하여 상기 피스톤 로드를 상부로 밀어 올려 인양하는 피스톤 로드 인양 플레이트로 구성되어 구성된다.

MSV, 메인스템밸브, 스템 인양, 피스톤로드 인양, 스톱 바

Description

메인 스템 밸브용 정비 공구{MAINTENANCE TOOLS FOR MAIN STEM VALVE}

본 고안은 원자력 터빈 밸브 액추에이터 정비용 공구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메인 스템 밸브(Main Stem Valve: MSV)의 스템 인양 및 피스톤 로드 인양을 용이하게 위한 공구에 관한 것이다.

원자력 발전소는 구조물, 계통, 기기의 세 가지 기본요소로 이루어지며, 다량의 방사능 물질을 포함하고 있다. 따라서 사고로 인한 주민의 건강 및 안전과 환경 보호를 위하여, 원전의 안전 관리 시설 및 설비는 자연 환경이나 재해로부터 보호되고, 환경 요인이나 가상적인 사고 조건에서도 구조적 건전성을 유지하고 동시에 안전 관련 기능을 충분이 수행할 수 있도록 법률적으로 요구되며, 설계, 제작, 시공, 시험 및 운전의 전반에 대하여 엄격한 품질 보증 요건과 각종 설계 및 기술 기준을 적용하도록 법적으로 규제되고 있다.

원자력 발전소의 안정성을 확보하기 위해 배관에 설치되는 모터구동밸브(MOV : Motor Operated Valve)는 원자력 발전소의 정상 혹은 비정상 운전 시, 특히 설계기준 사고 발생 시에 원자력 발전소를 안전 정지 상태로 회복시키고, 안전정지 상태를 유지시키는 과정에서 해당 계통의 격리, 유로형성, 격납용기 밀봉 등의 기능을 수행하기 위해 설치되고 있다. 공기구동밸브(AOV : Air Operated Valve)는 유체의 유량 및 압력을 조절하는 기능을 수행하기 위해 설치되고 있다. 이 밖에도 원자력 발전소에는 다양한 밸브들이 설치되어 가동되고 있다. 예를 들면, 증기발생기에서 생산된 증기를 터빈 측으로 전달하는 대구경배관의 증기차단 목적으로 수직형 주증기 차단밸브 및 터빈밸브가 설치 가동되고 있다.

원자력 발전소에 설치되어 가동되는 다양한 밸브들은 발전소의 정비 기간 중에 검사 및 정비를 받아 각종 설계 기준을 적용하도록 법규로 규정되어 있기 때문에 일정한 시기마다 정비 점검을 받아야 한다.

도 1a은 원자력 발전소의 터빈 밸브로 사용되는 메인 스템 밸브(MSV)의 스템 및 작동기 피스톤 로드의 연결부위의 정면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A선 단면도이며, 도 1c는 도 1b에 도시된 메인 스템 밸브의 작동기 피스톤 로드의 스톱 바의 설치 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 1a 내지 도 1c에서, 참조부호 1은 MSV, 참조부호 5는 액추에이터(Actuator)를 포함하여 가지는 밸브몸체이고, 10은 스템, 12는 상기 밸브몸체(5)의 상부에 4개의 세크멘트로 연결되어 상기 스템(10)을 지지하는 요크이다. 그리고 참조번호 14는 상기 밸브몸체(5)에 결합된 피스톤 로드(16)와 스템(10)을 연결하는 밸브 스템 커플러(Valve stem coupler)이고, 참조부호 17은 스톱 바(stop bar)이다.

상기 도 1a 내지 도 1c와 같은 구성을 가지는 MSV(1)는 원자력 발전 터빈 밸브로 사용 중이며, 이러한 MSV(1)의 액추에이터는 원자력 발전의 안전을 도모키 위하여 정기적으로 정비 점검을 하여야 한다. 이와 같이 구성된 MSV(1)의 액추에이터의 정비를 수행하기 위하여는 밸브몸체(5)에 실장 된 액추에이터를 분리하여야 하는데, MSV(1)의 구조 상 액추에이터가 MSV(1)의 스템(10)의 하부에 위치하고 있어 MSV(1)와 액추에이터를 동시에 정비하기 위해서는 스템(10)을 인양하여 제거한 후, 그 공간을 이용하여 밸브몸체(5)내의 액추에이터를 분해 정비하여야 한다.

밸브몸체(5)의 내부에 실장된 액추에이터만 단독으로 정비 시에는 MSV(1)의 스템(10)이 간섭되어 작업공간이 확보되지 않기 때문에 액추에이터의 피스톤 로드(16)를 상부로 인양(lifting)하여 스톱 바(17)를 함께 인양 제거하여야 작업이 가능하다.

상기와 같은 MSV(1)는 그 크기가 매우크기 때문에 스템(10)의 무게가 약 1톤에 달한다. 따라서 MSV(1)의 밸브몸체(5)의 상부에서 피스톤 로드(16)와 스템(10)을 연결하는 밸브 스템 커플러(14)를 제거한 후 좁은 공간에서 약 1톤에 달하는 상기 스템(10)을 인양하기가 매우 곤란하였다. 더욱이 MSV(1)의 스템(10)을 인양하는 공구가 개발되어 있지 않아 한국형 원자력 발전소의 액추에이터 정비 작업에 많은 어려움을 초래하고 있다.

따라서 본 고안의 목적은 MSV의 스템과 피스톤 로드를 간편하게 인양하여 MSV를 정비할 수 있는 정비 공구를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 MSV의 스템을 용이하게 인양하여 상부에서 고정하고, 상기 스템과 연결되었던 피스톤 로드를 용이하게 인양할 수 있는 MVS용 정비 공구를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 스템의 하부에 밸브 액추에이터가 있는 밸브를 용이하게 정비할 수 있는 밸브 정비 공구를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 상부에 돌출된 피스톤 로드와 그 결합된 스톱 바를 포함하는 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체로부터 상부로 신장된 다수의 요크들과, 상기 요크의 내부에서 상기 피스톤 로드에 결합된 스템을 가지는 MSV용 정비 공구에 있어서, 상기 스템의 종단 양측에서 볼트로 체결되어 고정 결합되고, 양측 하부에 놓아진 유압 램(hydraulic ram: hydraulic cylinder)의 작동에 의해 상기 스템을 상부로 밀려 올리는 스템 홀더와; 상기 스템 홀더의 길이보다 작은 폭을 가지고 상기 스템 홀더의 하부에 위치되며, 밑면의 각 모서리에 나사 결합된 지지로드의 회전에 의하여 상기 스템 홀더의 평형 상태를 유지하는 스템 서포터와; 양측에 형성된 요크가이드가 상기 밸브 몸체의 상부에 결합된 한 쌍의 요크에 걸어지고 중앙에 형성된 구멍을 관통하는 탭 볼트가 상기 MSV의 피스톤 로드의 단부에 형성된 나사구멍에 체결되며 양측 하부에 놓아진 유압 램의 작동에 의하여 상기 피스톤 로드를 상부로 밀어 올려 인양하는 피스톤 로드 인양 플레이트로 구성함을 특징으로 한다.

상기한 실시 예에 따른 MSV용 정비 공구는 스템 홀더와 유압램을 이용하여 스템을 밸브 몸체의 상부에 결합된 요크 내에서 상부로 밀어 올리고 스템 서포터로 상부로 밀어 올려진 스템 홀더를 평형상태로 지지하여 유지하고, 평형상태로 유지되는 스템 서포터의 하부에서 피스톤 로드 인양 플레이트를 이용하여 피스톤 로드를 인양하여 스톱 바를 인양 분리함으로써 MSV의 액추에이터를 보다 신속하게 정비할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 고안은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 고안의 실시 예는 당업자에게 본 고안의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 메인 스템 벨브용 정비 공구를 적용하여 MSV의 스템 및 피스톤 로드를 인양하는 상태도를 나타낸 도면이다. 도 2에서 참조부호 5, 10, 12, 16 및 17은 앞서 설명한 바와 같이 밸브 몸체, 스템, 요크, 피스톤 로드 및 스톱 바이다. 그리고 참조부호 18은 스텝 홀더, 19는 홀더 조임 볼트와 너트, 20은 스템 서포터, 22는 지지로드 결합구, 24는 지지로드, 26은 피스톤 로드 인양 플레이트, 28은 탭 볼트, 30과 32는 유압 램이다.

도 3a는 도 2에 적용된 스템 홀더의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 B-B선단면도이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 고안에 따른 스템 홀더(18)는 대칭 구조를 가지는 한 쌍의 홀더 세크멘트(18a, 18b)로 구성된다. 상기 한 쌍의 세크멘트(18a, 18b)의 중앙부분은 도 3a에 도시된 바와 같이 봉형상을 갖는 스템(10)을 감싸도록 형성되어 있다.

또한, 상기 한 쌍의 홀더 세크멘트(18a, 18b)의 중앙부분의 내측은 도 3b와 같이 스템(10)의 끝부분에 형성된 요홈에 끼워지도록 돌출되어 있다. 따라서, 한 쌍의 홀더 세크멘트(18a, 18b)가 도 3a에 도시한 바와 같이 스템(10)의 하단부의 요홈에 걸어져 결합된 상태에서 홀더 조임 볼트와 너트(19)들에 의해 상호 체결된 상태에서 스템 홀터(18)의 하부의 양측에서 유압램(30, 32)을 작동시키는 경우에는 약 1톤의 스템(10)도 들려질 수 있다.

도 4a는 도 2에 적용된 스템 서포터에 지지로드가 결합된 상태의 정면도이고, 도 4b는 스템 서포터의 배면 사시도이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 스템 서포터(20)는 정사각형 플레이트로서 저면의 네 모서리에는 일측에 나사선이 형성된 지지로드(24)가 나사 결합될 수 있도록 한 지지로드 결합구(22)가 형성되어 있다.

도 5a는 도 2에 적용된 피스톤 로드 인양 플레이트의 평면도이고, 도 5b는 피스톤 로드 인양 플레이트를 이용하여 피스톤 로드(16)를 인양하는 것을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 피스톤 로드 인양 플레이트(26)의 양측의 모서리에는 요크 가이드(29)가 돌출되어 형성되어 있다. 상기 요크 가이드(29)와 이웃하는 요크 가이드(29)의 사이 공간은 도 2에 도시된 바와 같이 밸브 몸체(5)의 상부에 형성된 요크(12)와 대향면에 형성된 또다른 요크(12)에 걸어져 상하로 슬라이딩되도록 상기 요크들(12)에 결합된다.

또한, 상기 피스톤 로드 인양 플레이트(26)는 중앙부분에 관통된 구멍(27)이 형성되어 있고, 상기 구멍(27)에는 고강력 탭 볼트(28)가 삽입된다. 상기 구멍(27)을 통한 탭 볼트(28)는 피스톤 로드(16)의 단부에 형성된 나사구멍에 나사 결합된다. 따라서 상기 피스톤 로드 인양 플레이트(26)의 양측에 형성된 요크 가이드(29)들이 도 2와 같이 마주보고 있는 요크(12)들에 걸어진 상태에서 상기 피스톤 로드 인양 플레이트(26)의 양측 하부에 놓여진 유압램(30, 32)이 작동되면 피스톤 로드(16)가 인양되게 됨을 알 수 있다.

도 6은 도 3a 내지 도 5b에 의한 메인 밸브용 정비 공구를 도 1a의 메인 스템 밸브에 적용한 실시 예의 상태도이고, 도 7은 도 3a 내지 도 5b에 의한 메인 밸브용 정비 공구를 도 1a의 메인 스템 밸브에 적용하여 피스톤 로드를 인양한 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 7을 참조하여 본 고안에 따른 MSV용 정비 공구의 동작에 의한 MSV(1)의 스템 인양 및 피스톤 로드 인양을 보다 구체적으로 설명한다.

도 1과 같은 구성을 가지는 MSV(1)의 스템(10)과 액추에이터, 즉, 즉 도 1c의 피스톤 로드(16)간을 결합하고 있는 밸브 스템 커플러(14)를 제거한다.

이후, 상기 요크(12)들의 사이에 들어난 스템(10)의 종단부분의 요홈에 도 3a와 같이 구성된 스템 홀더(18)를 도 3b와 같이 설치한 후, 홀더 조임 볼트와 너트(19)를 이용하여 고정한다. 즉, 도 3a와 같은 구성을 갖는 한 쌍의 홀더 세크멘트(18a, 18b)가 봉형상으로 구성된 스템(10)으로부터 미끄러지지 않도록 고정시킨다.

그 후, MSV(1)의 요크(12)들의 사이에서 상기 스템 홀더(18)의 하부 양측 각각에 놓아진 2개의 유압램(30, 32)을 동일하게 작동시키면 MSV(1)의 스템(10)이 상부로 인양되어진다.

상기 유압램(30, 32)의 작동에 의하여 스템 홀더(18)가 상승되어 스템(10)이 상부로 올라간 상태에서, 도 4b와 같은 스템 서포터(20)를 상기 스템 홀더(18)의 하부에 설치한 후 네 모서리의 부분에 형성된 지지로드 결합구(22)에 4개의 지지로드(24)를 나사 결합한다. 이때, 지지로드(24)를 상기 스템 서포터(20)에 나사 결합 시 도 2 및 도 6과 같이 스템 서포터(20)의 평형상태가 잘 유지되도록 하여야 한다.

상기와 같이 스템 홀더(18) 및 지지로드(24)가 결합된 스템 서포터(20)에 의하여 요크(12)들의 사이에서 스템(10)이 도 2 또는 도 6에 도시된 것처럼 인양되어 평형상태를 유지하면, 유압램(30, 32)을 제거한다.

그리고 도 5a와 같이 구성된 피스톤 로드 인양 플레이트(26)의 양측에 형성된 요크 가이드(29)를 MSV(1)의 요크(12)에 걸어 끼워 설치한다. 이후, 위 피스톤 로드 인양 플레이트(26)의 중심부에 관통 형성된 구멍(27)에 탭 볼트(28)를 끼워 피스톤 로드(16)의 끝단에 형성된 나사구멍에 도 5b와 같이 체결한다.

상기 MSV(1)의 요크(12)들 사이에 도 5a의 피스톤 로드 인양 플레이트(26)를 설치하여 탭 볼트(28)로서 피스톤 로드(16)의 끝단과 상기 피스톤 로드 인양 플레이트(26)간이 연결되면, 상기 피스톤 로드 인양 플레이트(26)의 양측 하단부에 유압램(30, 32)를 각각 설치한 후 작동시킨다.

상기 2개의 유압램(30, 32)이 피스톤 로드 인양 플레이트(26)의 양측 하부에서 작동되면, 도 2 및 도 6과 같이 피스톤 로드 인양 플레이트(26)가 상부로 올라감으로써 중심부의 구멍(27)에 끼워진 탭 볼트(28)에 연결된 피스톤 로드(16)가 도 7과 같이 상부로 인양된다.

도 7과 같이 피스톤 로드(16)의 인양에 의하여 그에 결합된 스톱 바(17)가 밸브 몸체(5)의 상부로 인양되면, 상기 스톱 바(17)를 제거 한 후 MSV용 정비 공부를 분리하여 그 하단부에 위치한 액추에이터를 정비한다.

따라서 본 고안의 실시 예에 따른 MSV용 정비 공구는 MSV의 요크내에서 스템을 인양하여 평형상태로 지지한 후, 바로 피스톤 로드를 인양함으로써 MSV의 정비를 신속하게 할 수 있다.

상기한 도면과 명세서에 기재된 내용은 본 고안의 예시적인 설명으로서, 이는 단지 본 고안을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 고안의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1a는 메인 스템 밸브의 스템 및 작동기 피스톤 로드의 연결 부위의 정면도.

도 1b는 도 1a의 A-A선 단면도.

도 1c는 도 1b에 도시된 메인 스템 밸브의 작동기 피스톤 로드의 스톱 바(stop bar)의 설치 상태도.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 메인 스템 벨브용 정비 공구를 적용하여 스템 및 피스톤 로드를 인양 상태도.

도 3a는 도 2에 적용된 스템 홀더의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 B-B선단면도.

도 4a는 도 2에 적용된 스템 서포터에 지지로드가 결합된 상태의 정면도이고, 도 4b는 스템 서포터의 배면 사시도이다.

도 5a는 도 2에 적용된 피스톤 로드 인양 플레이트의 평면도이고, 도 5b는 피스톤 로드 인양 플레이트를 이용하여 피스톤 로드를 인양하는 것을 설명하기 위하여 나타낸 도면.

도 6은 도 3a 내지 도 5b에 의한 메인 밸브용 정비 공구를 도 1a의 메인 스템 밸브에 적용한 실시 예의 상태도이다.

도 7은 도 3a 내지 도 5b에 의한 메인 밸브용 정비 공구를 도 1a의 메인 스템 밸브에 적용하여 피스톤 로드를 인양한 예를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : MSV, 5 : 밸브 몸체,

10 : 스템, 12 : 요크,

14 : 밸브 스템 커플러, 16 : 피스톤 로드,

17 : 피스톤 로드 스톱 바, 18 : 스템 홀더,

19 : 홀더 조임 볼트와 너트, 20 : 스템 서포터,

22 : 지지로드 결합구, 24 : 지지로드,

26 : 피스톤 로드 인양 플레이트, 28 : 탭볼트,

29 : 요크 가이드, 30, 32 : 유압램,

Claims

상부에 돌출된 피스톤 로드와 그 결합된 스톱 바를 포함하는 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체로부터 상부로 신장된 다수의 요크들과, 상기 요크의 내부에서 상기 피스톤 로드에 결합된 스템을 가지는 메인 스템 밸브용 정비 공구에 있어서,

상기 스템의 종단의 양측에서 볼트로 체결되어 고정 결합되고, 양측 하부에 놓아진 유압 램의 작동에 의해 상기 스템을 상부로 밀려 올리는 스템 홀더와;

상기 스템 홀더의 길이보다 작은 폭을 가지고 상기 스템 홀더의 하부에 위치되며, 밑면의 각 모서리에 나사 결합된 지지로드의 회전에 의하여 상기 스템 홀더의 평형 상태를 유지하는 스템 서포터와;

양측에 형성된 요크가이드가 상기 밸브 몸체의 상부에 결합된 한 쌍의 요크에 걸어지고 중앙에 형성된 구멍의 통한 탭 볼트가 상기 메인 스템 밸브의 피스톤 로드의 단부에 형성된 나사구멍에 체결되며 양측 하부에 놓아진 유압 램의 작동에 의하여 상기 피스톤 로드를 상부로 밀어 올려 인양하는 피스톤 로드 인양 플레이트로 구성함을 특징으로 하는 메인 스템 밸브용 정비 공구.
제1항에 있어서, 상기 스템 홀더는 대칭 구조를 가지는 한 쌍의 홀더 세크멘트이며, 상기 한 쌍의 세크멘트들의 중앙부분은 봉형상을 갖는 스템의 하단에 형성된 요홈에 끼워지도록 결합되어 홀더 조임 볼트와 너트에 의해 체결된 것임을 특징으로 하는 메인 스템 밸브용 정비 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스템 서포터는 정사각형 플레이트로서 저면의 네 모서리에는 지지로드가 나사 결합될 수 있도록 지지로드 결합구가 형성된 것임을 특징으로 하는 메인 스템 밸브용 정비 공구.