KR20110002459U - 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치에 관한 것으로, 방사능구역에 위치하는 제어봉 집합체의 상부측에 설치된 작업대와, 비방사능구역에 위치하여 작업자의 선택에 따라 제어신호를 출력하는 주제어기와, 상기 방사능구역에 위치하여 작업자의 선택에 따라 제어신호를 출력하는 보조제어기와, 상기 작업대 상에 위치하여 상기 주제어기 또는 보조제어기의 제어신호에 따라 리프트축을 상향 또는 하향으로 이동시키는 리프트와, 상기 리프트축의 하단에 일단이 결합되고, 타단이 분리 또는 체결할 제어봉 구동축에 결합되는 그리퍼와, 상기 기어박스의 저면에 고정되어 상기 리프트축을 가이드하는 가이드부를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 고안은 비방사능구역에 위치하는 제어기를 사용하여 방사능구역에 위치하는 제어봉 집합체와 제어봉 구동축을 상호 분리 또는 체결할 수 있어 작업자가 방사능 구역에서 작업하는 시간을 최소화할 수 있어 작업자의 방사능 노출을 최소화할 수 있는 효과가 있으며, 고소에서 작업자가 중량물을 다루는 작업을 할 필요가 없어 안전사고의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

제어봉 집합체, 제어봉 구동축, 분리, 체결

Description

제어봉 구동축의 분리 및 체결장치{Connecting or disconnecting device for extension shaft assy}

본 고안은 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한국형 원자력 발전소 노심의 반응도를 제어하는 제어봉 집합체의 건전성 평가 및 설계 수명에 따른 제어봉 집합체 교체시 제어봉 구동축과 제어봉 집합체를 분리하는 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자로 노심(reactor core)의 반응온도를 제어하는 제어봉 집합체(CEA:Control Element Assembly)와 체결되어 구동되어지는 제어봉 구동축(ESA:Extention Shaft Assy)은 한국형 원전에서 각각 73개가 상호간에 체결되어 있다.

이와 같은 제어봉 집합체는 제어봉의 하부 끝단을 검사하는 건전성 평가를 정기적으로 수행하고 있으며, 그 제어봉 집합체는 소정의 설계수명을 가지는 것으로 건전성 평가의 결과에 무관하게 그 설계수명이 경과하면 교체해야 한다.

상기 건전성 평가 또는 교체시에 제어봉 집합체와 제어봉 구동축을 상호 분리하는 작업이 필요하며, 종래에는 수동으로 그 제어봉 집합체와 제어봉 구동축을 분리하고, 작업이 완료된 후에 다시 체결하는 장치를 사용하였다.

그러나 제어봉 집합체의 무게는 최대 96.2kg이고 제어봉 구동축은 60kg으로 상호 체결시 156kg이 넘는 중량물을 수직으로 이동시켜 분리 및 체결작업을 수행해야 한다.

특히 그 제어봉 집합체와 제어봉 구동축을 높이가 13m가 넘는 위치에서 분리 또는 체결하는 작업을 해야 하기 때문에 정비원이 추락 등 안전사고의 위험에 노출되어 있으며, 방사선구역 내에서 제어봉 집합체와 제어봉 구동축을 분리 또는 체결해야 하기 때문에 방사선에 정비원이 노출되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점외에도 상기와 같이 중량물을 수동으로 다루면서 정비원의 피로 증가 및 작업 투입 인력이 많이 필요한 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안이 해결하고자 하는 과제는, 방사능 피폭의 염려가 없으며, 안전사고를 예방할 수 있는 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치를 제공함에 있다.

또한 본 고안이 해결하고자 하는 다른 과제는, 작업에 필요한 작업인원의 수를 줄이고, 자동으로 제어봉 집합체와 제어봉 구동축을 상호 분리 또는 체결할 수 있는 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 고안 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치는, 방사능구역에 위치하는 제어봉 집합체의 상부측에 설치된 작업대와, 비방사능구역에 위치하여 작업자의 선택에 따라 제어신호를 출력하는 주제어기와, 상기 방사능구역에 위치하여 작업자의 선택에 따라 제어신호를 출력하는 보조제어기와, 상기 작업대 상에 위치하여 상기 주제어기 또는 보조제어기의 제어신호에 따라 리프트축을 상향 또는 하향으로 이동시키는 리프트와, 상기 리프트축의 하단에 일단이 결합되고, 타단이 분리 또는 체결할 제어봉 구동축에 결합되는 그리퍼와, 상기 기어박스의 저면에 고정되어 상기 리프트축을 가이드하는 가이드부를 포함한다.

본 고안 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치는, 비방사능구역에 위치하는 제어기를 사용하여 방사능구역에 위치하는 제어봉 집합체와 제어봉 구동축을 상호 분리 또는 체결할 수 있어 작업자가 방사능 구역에서 작업하는 시간을 최소화할 수 있어 작업자의 방사능 노출을 최소화할 수 있는 효과가 있으며, 고소에서 작업자가 중량물을 다루는 작업을 할 필요가 없어 안전사고의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 제어봉 집합체와 제어봉구동축의 체결 또는 분리에 필요한 인력을 줄여 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치의 전체 구성도이고, 도 2는 본 고안 제어봉 구동축 분리 및 체결장치의 일부 사시도이며, 도 3은 본 고안 제어봉 구동축 분리 및 체결장치의 평면도이며, 도 4는 본 고안에 적용되는 리프트의 단면 구성도이다.

도 1 내지 도 4를 각각 참조하면 본 고안 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치는, 비방사능구간에 위치하여 작업자의 명령에 따른 제어신호를 출력함과 아울러 제어상태를 표시하는 주제어기(50)와, 방사능구간 내에 위치하여 작업자의 명령에 따른 제어신호를 출력하는 보조제어기(60)와, 제어봉 집합체(도면생략)의 상부측에 위치하여 제어봉 구동축(10)을 분리 또는 체결할 수 있는 공간을 제공하는 작업대(20)와, 상기 작업대(20)의 상에 마련되어 상기 주제어기(50) 또는 보조제어기(60)의 제어신호에 따라 구동되거나 작업자가 수동으로 구동시켜 상기 제어봉 구동축(10)에 결합되는 리프트축(49)을 상향 또는 하향 이동시켜 제어봉 집합체로부터 그 제어봉 구동축(10)을 분리시키거나 체결시키는 리프트(40)와, 상기 리프트(40)의 주변측 상기 작업대(20)의 상부에 설치되어 작업자의 추락을 방지하는 안전바(30)와, 상기 리프트축(49)의 하단에 결합되어 상기 제어봉 구동축(10)의 상부에 체결되는 그리퍼(70)를 포함하여 구성된다.

상기 리프트(40)는 상기 작업대(20) 상에 지지대(42)에 의해 지지되는 기어박스(41)와, 상기 기어박스(41)의 상부에 위치하여 상기 주제어기(50) 또는 보조제어기(60)의 제어신호에 따라 구동되는 모터(43)와, 상기 기어박스(43)의 상부에 위치하여 작업자가 수동으로 조작하는 회전핸들(46)과, 상기 모터(43) 또는 회전핸들(46)의 구동력을 각각 제1주동기어(44) 또는 제2주동기어(47)를 통해 기어박스(41) 내에서 전달받아 회전하는 주기어(45)와, 상기 주기어(45)의 중앙부를 관통하여 위치하며, 그 주기어(45)의 회전에 따라 회전하면서 상향 또는 하향으로 이동하면서 상기 그리퍼(70)를 통해 연결된 제어봉 구동축(10)을 분리 또는 체결하는 리프트축(49)과, 상기 기어박스(41)의 하부에서 상기 리프트축(49)을 가이드하는 가이드부(48)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 제어봉 구동축 분리 및 체결장치의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 도면에 도시되지는 않았지만, 작업대(20)는 제어봉 집합체의 상부측에 위치한다. 이때 제어봉 집합체는 방사능구역에 위치하는 것이며, 그 작업대(20)의 상부에는 모터(43)를 구비하여 외부의 제어에 따라 상기 제어봉 집합체에 결합된 제어봉 구동축(10)을 분리하거나 체결하는 리프트(40)가 마련되어 있다.

상기 리프트(40)의 모터(43)는 비방사능구역에 설치된 주제어기(50)로 제어될 수 있으며, 그 주제어기(50)는 모터(43)의 구동상태를 점검할 수 있는 디스플레이를 구비함이 바람직하다.

상기 작업대(20)는 비상시 등 작업자가 직접 올라가 점검 등을 수행할 수 있도록 상부에 발판이 마련된 것이며, 그 발판에는 상기 리프트(40)의 리프트축(49)이 관통하는 통공이 마련되어 있다.

또한 그 작업대(20)의 가장자리에는 소정의 높이로 안전바(30)가 설치되어 작업자의 추락을 방지할 수 있다.

상기 보조제어기(60)는 상기 작업대(20)에서 작업자가 직접 육안으로 구동여 부를 확인하면서 상기 모터(43)를 구동할 수 있도록 단순하게 상기 리프트축(49)의 상향 또는 하향 이동 및 정지를 선택할 수 있는 것으로 한다.

상기 주제어기(50) 또는 보조제어기(60)를 작업자가 조작하여 제어봉 구동축(10)을 제어봉 집합체로부터 분리하거나 체결할 수 있는 제어를 수행할 수 있으며, 이때 주제어기(50) 또는 보조제어기(60)의 제어신호는 모터(43)의 회전방향을 결정하게 된다.

상기 모터(43)의 구동축은 기어박스(41)의 내측으로 삽입되어 있으며, 그 기어박스(41)의 내부 상하측에 마련된 베어링(B3,B4)에 의해 상하측이 고정된 상태에서 회전함이 가능하게 된다.

상기 모터(43)의 구동축에는 상기 주기어(45)에 치합되는 제1주동기어(44)가 결합되어 모터(43)에서 발생된 동력에 의해 주기어(45)가 회전하게 된다.

상기 주기어(45)는 상기 기어박스(41)의 내측 상하부에 각각 마련된 베어링(B1,B2)에 의해 회전가능한 상태로 지지되며, 그 주기어(45)의 중앙부로 상기 리프트축(49)이 관통할 수 있도록 관통공이 마련되어 있다.

상기 리프트축(49)은 외면에 나사산이 마련되어 있으며, 그 주기어(45)의 중앙관통공 역시 리프트축(49)의 나사산에 치합되는 너트형 구조이므로, 상기 주기어(45)가 고정된 위치에서 회전하면 그 리프트축(49)은 역시 회전하면서 하향 또는 상향으로 이동하게 된다.

상기 리프트축(49)의 지지를 보다 견고하게 하기 위하여, 상기 주기어(45)의 내경측은 상기 기어박스(41)의 상면과 하면에 양단이 각각 베어링(B1,B2)에 의해 결합되는 것이며, 이는 상기 제1주동기어(44)와 치합되는 부분과 일체 또는 분할결합되는 구조를 채택할 수 있다.

또한, 상기 리프트축(39)을 보다 견고하게 지지하며 상향 및 하향으로의 움직임이 원활하도록 상기 기어박스(41)의 저면에는 소정의 길이를 가지며 내경에 상기 리프트축(39)의 나사산에 치합되는 너트가 마련된 가이드부(48)가 마련되어 있다.

이와 같은 구조에서 상기 모터(43)가 회전하면 그 모터(43)의 회전력을 제1주동기어(44)를 통해 전달받은 주기어(45)가 회전하며, 그 주기어(45)의 회전에 의해 상기 가이드부(48)에 의해 가이드되는 리프트축(49)이 상향 또는 하향 이동하게 된다.

상기 리프트축(49)의 하단에는 그리퍼(70)가 결합되어 있으며, 그 그리퍼(70)의 타측은 상기 제어봉 구동축(10)의 상단을 고정시킨 상태이므로, 그 리프트축(49)이 상향으로 이동하면서 그 제어봉 구동축(10)을 제어봉 집합체로부터 분리할 수 있고, 리프트축(49)이 하향으로 이동하면서 제어봉 구동축(10)을 제어봉 집합체에 체결할 수 있게 된다.

앞서 설명한 모터(43)의 구동에 의한 리프트축(49)의 상향 또는 하향의 이동은 작업자가 중량물인 제어봉 구동축(10)을 수작업으로 분리 또는 체결하지 않도록 하여 작업의 효율성을 높일 수 있는 것이며, 특히 비방사능구역에 마련된 주제어기(50)를 사용하여 자동으로 제어봉 구동축(10)을 분리 또는 체결할 수 있어 안전한 작업환경을 만들 수 있다.

본 고안은 상기 모터(43) 등의 이상으로 작업을 수행할 수 없는 비상시를 고려하여, 상기 주기어(45)를 수동으로 회전시킬 수 있는 회전핸들(46) 및 그 회전핸들(46)의 회전을 상기 주기어(45)에 전달하는 제2주동기어(47)를 더 포함한다.

상기 제2주동기어(47)는 기어박스(41)의 내측 상부와 하부에서 각각 베어링(B5,B6)에 의해 회전가능한 상태로 고정되어, 상기 작업대(20) 상에서 작업자가 회전핸들(46)을 특정한 방향으로 회전시켜, 그 주기어(45)를 회전시킴으로써 리프트축(49)을 상향 또는 하향으로 이동시킬 수 있는 구성을 갖는다.

도 1은 본 고안 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치의 구성도이다.

도 2는 본 고안 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치의 일부 사시도이다.

도 3은 본 고안 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치의 일부 평면도이다.

도 4는 본 고안 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치의 일부 단면 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:제어봉 구동축 20:작업대

30:안전바 40:리프트

41:기어박스 42:지지대

43:모터 44:제1주동기어

45:주기어 46:회전핸들

47:제2주동기어 48:가이드부

49:리프트축 50:주제어기

60:보조제어기 70:그리퍼

Claims (4)

1. 방사능구역에 위치하는 제어봉 집합체의 상부측에 설치된 작업대;

   비방사능구역에 위치하여 작업자의 선택에 따라 제어신호를 출력하는 주제어기;

   상기 방사능구역에 위치하여 작업자의 선택에 따라 제어신호를 출력하는 보조제어기;

   상기 작업대 상에 위치하여 상기 주제어기 또는 보조제어기의 제어신호에 따라 리프트축을 상향 또는 하향으로 이동시키는 리프트;

   상기 리프트축의 하단에 일단이 결합되고, 타단이 분리 또는 체결할 제어봉 구동축에 결합되는 그리퍼; 및

   상기 기어박스의 저면에 고정되어 상기 리프트축을 가이드하는 가이드부를 포함하는 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 리프트는,

   상기 작업대 상에 지지대에 의해 지지되는 기어박스;

   상기 기어박스의 상부에 위치하여 상기 주제어기 또는 상기 보조제어기의 제어신호에 따라 구동되는 모터;

   상기 모터의 구동력을 제1주동기어를 통해 상기 기어박스 내에서 전달받아 회전하는 주기어; 및

   상기 주기어의 중앙부를 관통하여 설치되며, 상기 주기어의 회전에 따라 회전하면서 상향 또는 하향으로 변위되는 상기 리프트축을 포함하는 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 기어박스의 상부측으로 돌출되어 작업자가 수동으로 조작할 수 있는 회전핸들; 및

   상기 기어박스의 내에 위치하여 상기 회전핸들의 회전력을 상기 주기어에 전달하는 제2주동기어를 더 포함하는 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1주동기어, 제2주동기어 및 주기어는,

   각각의 상단 및 하단이 상기 기어박스의 내측 상하부측에 각각 베어링으로 회전가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 제어봉 구동축의 분리 및 체결장치.

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