KR20100068395A - 주 냉각제 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 펌프 조립체(1)에 관한 것으로서, 특히 주 냉각제 펌프에 관한 것으로서, 이것은 전달 수단이 내부에 배치된 회전 펌프의 하우징(4), 열 방벽 부분(6), 전달 수단을 구동하는 모터 부분(5) 및, 엔진 부분(5)의 플랜지(21)와 회전 펌프의 하우징(4)의 하우징 플랜지(8) 사이에 있는 힘 전달 연결 요소(7)로 이루어진다. 신속하고 신뢰성 있는 조립 및 해체를 위하여, 하우징 플랜지(8)에는 주위의 적어도 절반에 걸쳐서 연결 수단(7)의 나사 헤드(13,15)의 배치를 위한 수용부(12)들이 제공되는데, 나사 헤드(13,15)는 상기 수용부(12)내에 배요넷(bayonet)과 같은 방식으로 유지된다.

Description

주 냉각제 펌프{Main coolant pump}

본 발명은 모터/펌프 조립체에 관한 것으로서, 특히 주 냉각제 펌프(main coolant pump)에 관한 것이며, 이것은 이송 수단이 내부에 배치된 회전 펌프의 하우징, 열 방벽 부분, 이송 수단을 구동시키는 모터 부분 및, 모터 부분의 플랜지와 회전 펌프 하우징의 하우징 플랜지 사이의 힘 전달 연결 요소들로 이루어지는 것이다.

모터/펌프 조립체로서 설계된 주 냉각제 펌프(main coolant pump)는 파이프라인(pipeline)에 고정되고 누설 밀폐되게 용접된 전달 연결 부재 및 통합 흡입 연결 부재를 가진 내압 하우징(pressure-resistant housing)으로 이루어진다. 하우징은 밀어 넣는 부분(push-in part)의 수용을 위한 전달측 오리피스(delivery-side orifice)를 가지는데, 밀어 넣는 부분은 용접 및 안내되는 장치의 형태인 이송 수단으로 이루어지고, 또한 열 방벽 부분 및 모터 부분으로 이루어진다. 하우징은 전기 구동 모터가 결합되는 열 방벽 부분상의 압력 덮개에 의해 폐쇄되는데, 이는 고온 펌프 부분으로부터 모터 부분으로의 열의 흐름을 감소시켜서 냉각되게 유지시키기 위한 것이다. 이들 부분들은 결속부(ties)에 의해 함께 유지되는데, 결속부들은 하우징의 플랜지 안으로 나사 결합되고 열 방벽 부분을 통해서 또는 그것을 지나서 이끌어진다. 더욱이, 이들은 모터 플랜지를 통과하고, 모터 플랜지의 펌프-이격측에서, 그 부분들에 대하여 지탱되는 너트 요소들의 도움으로 모터/펌프 조립체가 함께 유지되게 한다. 주 냉각제 펌프들은 파워 스테이션(power station)에서 수직으로 그리고 수평으로 설치된다. 바람직스럽게는 증기 발생기의 바로 아래에 있는, 수직의 배치는 그 파워 스테이션 부분의 비용 효과적인 생산을 가능하게 한다. 또한, 증기 발생기의 아래에 있는 배치 때문에, 파워 스테이션에서의 구조 부피는 상당히 감소된다.

파워 스테이션의 유용성을 향상시키도록, 모터/펌프 조립체의 구성의 유형은 유리한 것으로 증명되었는데, 그러한 구성에서는 유지 관리나 수리의 경우에, 하우징과 모터 부분 사이의 연결이 개방되고, 밀어 넣는 부분으로서 설계된 모터는, 열 방벽 부분 및 회전 펌프 부분과 하우징내의 임의의 피팅(fitting)과 함께, 하우징으로부터 단위체(unit)로서 밖으로 꺼내지고 유지 관리 및 검사 작업을 위해서 제거된다.

비용상의 문제 때문에 표준적인 파워 스테이션으로서 설계되는, 800 메가와트를 초과하는 발전 용량을 가진 대형 파워 스테이션과 관련하여, 펌프 해체를 위한 공간 조건은 종종 크게 제한된다. 따라서 본 발명이 해결하려는 문제는, 제한된 설치 조건하에서, 그 어떤 검사 또는 수리 목적을 위해서라도 신속하고 신뢰성 있게 장착 또는 해체를 보장하는, 상기의 대형 주 냉각제 펌프를 위한 구조의 형태를 개발하려는 것이다.

이러한 문제에 대한 해법에서, 하우징 플랜지에는 원주의 적어도 절반에 연결 수단의 나사 헤드들의 구성을 위한 수용부들이 제공되며, 나사 헤드들은 그 안에 배요넷(bayonet)과 같은 방식으로 유지된다.

이들 나사 헤드들은 연결 수단의 일체화 부분이며, 회전 펌프와 모터 사이의 결속부(ties)로서 작용한다. 따라서, 연결 요소들 안에 포함된 사전 응력의 힘(prestressing force)을 감소시킨 이후에, 그리고 너트들의 도움으로 사전 응력의 힘이 가해지게 하는 관련된 너트들을 완전하거나 또는 부분적으로 제거시킨 이후에, 배요넷과 같은 방식으로 유지된 나사 헤드들을 회전시킴으로써 연결이 간단하게 개방될 수 있다. 다음에 연결 수단은 모터/펌프 조립체로부터 밀어 넣기 부분(push-in part)과 함께 제거될 수 있다. 연결 수단이 원주의 적어도 절반에 걸쳐 배치되어 있으면서, 하우징 밖으로 축방향으로 꺼내지는 밀어 넣기 부분은, 설치 위치에 따라서 위로, 또는 아래로 용이하게 인양되거나, 또는 측방향으로 용이하게 추출될 수 있다. 이러한 해법은 상기 주 냉각제 펌프에서 사용되는, 통상적으로 2중 강철(duplex steel)인 재료 때문에, 부정확한 장착의 경우에 연결이 부주의하게 붙잡히는(seizure) 것을 회피시킨다.

본 발명의 개선예에서, 수용부에는 위치 고정 걸쇠면(position-securing latching faces)이 제공되는데, 이들 걸쇠면은 나사 헤드를 장착 위치에 유지하고 따라서 장착 위치에 신뢰성 있게 도달되는 것을 보장한다. 걸쇠가 없는 나사 헤드들은 죄여질 수 없다.

수용부(receptacle)들은 절삭 기계의 도움으로 하우징 플랜지에 직접적으로 포함되거나, 또는 분리된 구성 요소로서 설계되어 플랜지 안에 삽입된다. 이러한 설계 유형은 이용 가능한 제조 장비 또는 흡수되어야 하는 힘에 따르는 것이다. 수용부가 모터 측으로부터 하우징 플랜지로 삽입되어서 그 안에서 제 위치에 유지 고정되는 것이 하우징 플랜지의 견고성과 관련하여 유리하다는 점이 증명되었다. 2 개 부분 또는 다수 부분의 T 헤드들의 하중-베어링 면(load-bearing face)들이 축방향에서 동시에 지탱하는 것을 보장하기 위하여. 분리된 구성 요소들은 정확하고 평이한 기계 가공의 장점을 부여한다.

다른 개선예에 따르면, 하나 또는 그 이상의 고정 수단이 하우징 플랜지와 장착된 나사 헤드 사이에 배치된다. 이러한 고정 수단은, 고정 수단의 기능이 정확하게 삽입된 나사 헤드의 경우에만 보장되도록 설계된다. 나사 헤드의 하중 베어링 면 및 수용부들이 서로에 대하여 완전하게 지탱되는 때에만 고정 수단이 걸리게(latched) 되거나 또는 부착될 수 있다. 또한, 나사 헤드들이 적어도 2 개 날개(two-wing)의 T 헤드로서 설계되기 때문에 유리한 것으로 밝혀졌다. 따라서 최대의 하중 베어링 면들은 그러한 연결에서 달성될 수 있다.

2 개 날개의 T 헤드들의 경우에, T 헤드들을 통과시키기 위한, 수용부내에 배치된 슬롯(slot)들이 플랜지의 원주에 대하여 접선 방향으로 배치된다면, 최소 구조의 크기가 달성될 수 있다. 또한, 전달되어야 하는 힘의 크기 및 특성에 따라서, 또한 펌프의 하우징 플랜지 안에서 이용 가능한 공간 조건에 따라서, 다수 날개의 나사 헤드들도 이용될 수 있다. 홀수의 날개들이 있는 경우에, 대부분의 날개들은 모터/펌프 조립체의 회전축을 향하여 지향될 것이다.

본 발명의 예시적인 구현예들은 도면에 도시되어 있으며 아래에 보다 상세하게 설명될 것이다.

본 발명에서는 제한된 설치 조건하에서 신속하고 신뢰성 있는 장착 또는 해체가 보장되는 대형 주 냉각제 펌프를 위한 구조의 형태가 제공된다.

도 1 은 증기 발생기에 연결된 모터/펌프 조립체를 도시한다.
도 2 는 모터/펌프 조립체를 단면으로 도시한다.
도 3 및 도 4 는 T 헤드 나사들의 배치를 상세하게 도시한다.

도 1 은 모터/펌프 조립체를 도시하는데, 이것은 수직으로 장착된 증기 발생기(2) 아래에 매달려서, 냉각제 회로의 관련된 연결 파이프라인으로 용접된다. 따라서, 증기 발생기(2) 안에 존재하는 주 순환 매체(primary circulation medium)는 흡입 라인(3)을 통해서 직접적으로 주 냉각제 펌프(1)로 가장 짧은 경로를 따라서 흐르며, 주 냉각제 펌프의 펌프 임펠러의 도움을 받아서 계속해서 더 이송된다. 냉각제 회로의 모든 파이프라인들은 하우징(4)에 용접되는데 반해, 모터 부분(5) 및 열 방벽 부분(6)은 하우징(4)의 밀어넣기 부분(push-in part)의 방식으로 연결 수단(7)에 의해서 하우징 플랜지(8)에서 고정된다.

도 2 는 그러한 주 냉각제 펌프를 통한 단면을 도시한다. 유지 관리, 수리 또는 검사의 경우에, 보통 나사 볼트로서 설계되는 연결 수단(7)의 너트(9)들이 풀리며, 플랜지(21)가 제공된 모터 부분(5)은, 펌프에 근접하게 부착된 열 방벽 부분(6), 펌프 임펠러(10) 및 유동 경로 하우징 삽입부(11)와 함께, 하우징(4)으로부터 밖으로 당겨진다.

공간이 제한된 조건하에서 짧은 시간내에 장착 및 들어올림(lifting)을 달성하기 위하여, 하우징 플랜지(8)의 적어도 절반에 걸쳐 배치된 연결 수단(7)은 하우징 플랜지(8)로부터 간단한 방법으로 제거될 수 있다. 따라서, 카트리지 또는 삽입부의 방식으로 설계되고 모터 부분(5), 열 방벽 부분(6) 및 임펠러(10)로 이루어지는 펌프 삽입부는, 오직 하우징(4)의 하우징 플랜지(10) 만큼만 밖으로 당겨지게 된다. 차후에, 완전한 펌프 인서트는 연결 수단(7)에 의해 자유로워진 영역을 통해 측방향 외측으로 피봇되거나 또는 밖으로 들어올려질 수 있다. 그러한 주 냉각제 펌프(1)들에서 이용된 2 중 강철(duplex steel)의 경우에, 나사 연결은 만약 그것이 부정확하게 이용되거나 장착된다면, 또는 시간에 따른 압력하에서 이용되거나 또는 장착된다면 매우 빠르게 "붙잡힘(seizure)"으로 알려진 것을 겪는 경향이 있다. 그러한 정도로, 나사 연결은 장착 조건 또는 작동 조건이 곤란할 때 과소 평가되지 말아야 하는 위험성을 포함한다.

도 3 은 그러한 위험성의 회피를 도시하는데, 이것은 수용부(12) 안에 배요넷(bayonet)과 같은 방식으로 유지된 나사 헤드(13)를 가진 연결 수단(7)의 이용을 제공한다. 도 3 은 하우징 플랜지(8)의 아래로부터의 투시도를 상세하게 도시하는데, 여기에서 T 헤드 나사(T head screw)로서 설계된 연결 수단(7)의 나사 헤드(13)가 하우징 플랜지 안으로 장착된다. 보다 명확하게 하기 위하여, 장착되어야 하는 다수의 연결 수단(7)들중 오직 3 개만이 도시되어 있다.

하우징 플랜지(8) 안에는 수용부(8)들이 배치되는데, 수용부들은 T 헤드 나사로서 설계된 연결 수단(7)의 T 헤드(15)를 통과시키는 슬롯(14)을 가지며, T 헤드는 슬롯에 맞춰진다. 그러한 수용부(12)들은 단단하고 높은 강도의 하우징 플랜지(8) 안에서 공지된 절삭 방법으로 가공될 수 있다. 각각의 경우에 하우징 플랜지(8) 안에서 수용부(12)의 슬롯(14)들 뒤에 자유 공간(16)이 위치된다. 그 크기는 나사 헤드(13) 또는 T 헤드(15)의 회전이 그 안에서 가능하도록 치수가 정해진다. 마찬가지로 수용부(12)를 하우징 플랜지(8)의 대응 장착부 안에 고정된 독립적인 구성 요소로서 설계하는 것도 가능하며, 예를 들면, 대응하는 나사 구멍에 나사 결합된 독립적인 구성 요소로서 설계할 수 있다.

소형의 구조 부피를 달성하기 위하여, T 헤드(15)들이 통과하는 슬롯(14)의 길이 방향 축은 하우징 플랜지의 원주에 대하여 접선 방향으로 배치된다. 따라서, 특히 2 개 날개의 T 헤드(two-wing T head)의 경우에, T 헤드 날개들이 대략 원주에 평행하게 배향되면서 장착이 발생된다.

여기에서, 전체 3 개로 도시된 것들중에서 좌측에 도시된 것은 수용부(12) 안으로 도입되기 전의 T 헤드(15)를 도시한다. 그것의 우측에 도시된 것은 수용부(12)의 슬롯(14)을 통해서 완전히 들어가서 자유 공간(16) 안의 저부면(17)에 대하여 지탱된 T 헤드(15)를 도시한다. T 헤드(15)의 회전 이후에, 여기에서 90 도의 회전 이후에, T 헤드는 그것의 베어링 면이 수용부의 걸쇠면(latching face)에서 회전되지 않게 고정된다.

힘의 전달 위치에 있는 연결 수단(7)을 제위치에 고정시키도록, 고정 수단(18)은 소형의 보어(bore)를 통해 외측으로부터 하우징 플랜지(8) 안으로 밀어넣어지며 그 안에 고정된다. 그러한 고정 수단은 각각의 T 헤드(15)가 수용부(12)의 걸쇠면에 신뢰성 있게 지탱될 때만 장착될 수 있다. 여기에 도시된 예시적인 구현예에서, 고정 수단은 상용화된 6 각형 소켓 스크류 또는 알렌 스크류(Allen screw)로서 도시되어 있다. 호환 가능한 수단이 선택될 수도 있다.

도 4 는 도 3 의 투시도의 다른 도면을 도시하며, 여기에서는 하우징 플랜지(8) 및 그 안에 장착되어야 하는 연결 수단(7)의 상부로부터의 모습을 나타낸다.

좌측에 도시된 것은 걸쇠면(19)이 내부에 구성된 수용부(12) 및, 도입되기 전의 T 헤드(15)를 나타낸다. 걸쇠 수단(20)이 명확하게 도시되어 있는데, 여기에서는 스트립과 같은 요소(strip-like elements)로서 도시되어 있다. 이러한 걸쇠 수단은 점 형태의 상승부 또는 요부로서 설계될 수도 있다. 그것을 구성 요소들중 하나로 통합하는 것은 유리한 것으로 증명되었으며, 따라서 장착 또는 해체중에 상실될 수 없다.

중간의 T 헤드(15)는 회전되기 전에, 자유 공간(16)의 저부면(17)에 대하여 지탱되어 도입된 상태로 도시되어 있다. 자유 공간(16)은 축방향의 범위를 가지며, 그것의 크기는 T 헤드(15)의 회전이 걸쇠 수단(20) 위에서 이루어지는 것을 허용한다.

여기에서 우측에는 T 헤드(15)가 걸려서(latched) 고정된 상태로 도시되어 있다. 이러한 도면에서, T 헤드는 걸쇠면(19)상에 완전하게 놓여지고, 도 2 에 도시된 바와 같이 너트(9)의 조임의 결과로서 나사 연결이 끝났을 때, 걸쇠 수단(20)은 연결 수단(7)이 회전하는 것을 방지한다.

도시된 바와 같은 T 헤드(15)가 설치된 중간 연결 수단의 상태에서, 고정 수단(18)의 장착은 불가능하다. T 헤드는 고정 수단(18)을 위한 길을 차단한다. T 헤드(15)가 수용부(12) 안의 힘 전달 위치, 즉, 결과적으로 다소 낮은 위치에 도달했을 때만, 고정 수단(18)은 자유 공간(16)의 저부면(17)과 T 헤드(15)의 상부측 사이의 자유 공간을 통하여 하우징 플랜지 안에 완전하게 장착될 수 있다. 고정 수단을 통과시키는 자유 공간의 높이는 걸쇠면(19) 위의 걸쇠 수단(20)의 높이에 적어도 대응한다.

역으로, T 헤드(15)가 삽입되기 전에 고정 수단(18)이 장착되면, T 헤드(15)는 자유 공간(16) 안으로 완전히 밀어넣어질 수 없다. 따라서 힘 전달 위치에서 회전될 수 없다. 이것은 연결 수단(7)이나, 또는 모터 부분(5)의 플랜지(21)상에서 지지된 너트(9)가 조여질 때 마찰 접촉이 발생될 수 없는 것을 보장한다.

1. 모터/펌프 조립체, 주 냉각제 펌프 2. 증기 발생기
3. 흡입 라인 4. 하우징
5. 모터 부분 6. 열 방벽 부분
7. 연결 수단 8. 하우징 플랜지
9. 너트 10. 펌프 임펠러
11. 하우징 삽입부 12. 수용부
13. 나사 헤드 14. 슬롯
15. T-헤드 16. 자유 공간
17. 저부면 18. 고정 수단
19. 걸쇠면 20. 걸쇠 수단
21. 모터 부분의 플랜지

Claims (7)

1. 이송 수단이 내부에 배치된 회전 펌프의 하우징(4), 열 방벽 부분(6), 이송 수단을 구동하는 모터 부분(5) 및, 모터 부분(5)의 플랜지(21)와 회전 펌프의 하우징(4)의 하우징 플랜지(8) 사이의 힘 전달 연결 요소(7)들로 이루어진, 특히 주 냉각제 펌프인, 모터/펌프 조립체(1)로서,
   하우징 플랜지(8)에는 원주의 적어도 절반상에 배요넷(bayonet)과 같은 방식으로 유지된, 연결 수단(7)의 나사 헤드(13,15)들의 배치를 위한 수용부(12)들이 제공되는 것을 특징으로 하는, 모터/펌프 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   수용부(12)들에는 나사 헤드(13,15)들을 장착 위치에 유지시키는 위치 고정 걸쇠면(19)들이 제공되는 것을 특징으로 하는, 모터/펌프 조립체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   수용부(12)들은 분리된 구성 요소들로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 모터/펌프 조립체.
4. 제 3 항에 있어서,
   수용부(12)들은 모터 측으로부터 하우징 플랜지(8)로 삽입되고 그 안에서 제 위치에 유지 고정되는 것을 특징으로 하는, 모터/펌프 조립체.
5. 제 1 항 내지 제 4 항의 어느 한 항에 있어서,
   하나 이상의 고정 수단(18)들은, 장착된 나사 헤드(13,15)들과 하우징 플랜지(8) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 모터/펌프 조립체.
6. 제 1 항 내지 제 5 항의 어느 한 항에 있어서,
   나사 헤드(13,15)들은 적어도 2 개의 날개 또는 다수의 날개의 T 헤드(15)로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 모터/펌프 조립체.
7. 제 1 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 있어서,
   2 개 날개의 T 헤드(15)들의 경우에, 수용부(12)에 배치되어 T 헤드(15)를 통과시키기 위한 슬롯(14)은 하우징 플랜지(8)의 원주에 대하여 접선 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 모터/펌프 조립체.

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