KR20140071912A - 핵 물질 시료 홀더의 취급에 적용할 수 있는 파지 및 잠금/해제 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부 튜브를 파지하고 외부 튜브 속으로 또는 그로부터 내부 튜브를 추출하기 위한 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 시스템은 파지 부재에 대해 내부 부재를 밀봉 고정/해제할 수 있고 외부 부재 내부에서 내부 부재를 파지 및 고정/해제할 수 있는 하나의 캐치 장치를 구비하고, 파지 부재를 경로 A 또는 경로 B 방향으로 병진 운동시켜 이러한 파지 및 고정/해제 작업을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템은 측정 센서들과 냉각 시스템을 수납하도록 구성된 측정 기기 홀더 튜브 속으로 핵 연료를 포함하는 핵 물질의 시료를 수납하도록 구성된 시료 홀더 튜브를 삽입하거나 반대로 추출하기 위한 시스템을 구성한다.

Description

핵 물질 시료 홀더의 취급에 적용할 수 있는 파지 및 잠금/해제 시스템{Gripping and locking/unlocking system, and application to the handling of nuclear materials specimen holders}

본 발명은 파지 및 잠금/해제 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 주요한 응용 대상은 시료 홀더가 외부 환경에 대하여 용기의 그 어떤 브레이크 없이 삽입 및 추출될 수 있는 연구용 핵 원자로의 핵 물질 시료 홀더의 취급에 관한 것이다.

비록, 본 명세서에서는 주요한 응용에 대해 설명되지만, 본 발명은 내부 튜브를 외부 튜브에 삽입한 후에 내,외부 튜브를 고정하는 경우는 물론, 이와 정반대로, 외부 튜브 내부에 수납된 내부 튜브를 추출하기 전에 내,외부 튜브를 서로 해제시키는데 경우에 적용할 수 있다.

간결성을 위해, 본 출원 전체를 통해, 시료 홀더 튜브는 "SH 튜브"로 명명될 수 있고, 기기 장치 홀더 튜브는 "IH 튜브"로 명명될 수 있다.

본 출원을 통해, "하부", "상부", "수직", "상승", "하강", "하부", "정상"이라는 용어들은 수직으로 위치된 외부 튜브를 기준으로 그 상단의 정상으로부터 파지 부재가 취급 작업을 하는 것을 기준으로 이해해야 한다.

산업용 핵 원자로의 실제 작동을 대신하여 열, 원자 또는 화학적 손상에 대해 물질과 연료의 행동을 시험하기 위해, 일반적으로 핵 전기 반응 시스템의 연구 및 개발에 있어서 필수불가결한 도구인 연구용 원자로를 사용한다.

이러한 연구용 핵 원자로들은, 원자로 코어의 근처 또는 내부의 풀(pool)에 있는 핵 연료와 같은 핵 물질의 시료에 조사(irradiation) 실험이 수행되기 때문에 일반적으로 조사용 원자로로서 알려져 있다.

특히, 프랑스에서 곧 서비스에 들어갈 연구용 원자로인, Jules Horowitz 원자로(JHR)는 다양한 조사 시나리오 하에서 핵 연료가 행동하는 양상에 대한 연구를 가능하게 할 것이다.

조사용 원자로에서 조사 실험을 수행하기 위해, 조사 장치들은 코어 내부 또는 조사 플럭스가 집중되는 구역 근처에서 그들에게 조사될 위치에 따라 특수 설계된다.

JHR 원자로에 있어서, 핵 연료 및 핵 연료를 수용하는 연료 봉을 위한 피복 재료(cladding material)를 연구하기 위해 특별히 고안된다. 연구용 핵 원자로의 핵 물질의 시료를 취급하기 위해, 핵 연료 소결체(nuclear fuel pellet)의 칼럼과 같은 시료가 튜브 내부에 수납되는 시료 홀더의 방식으로 실용화되는 것이 일반적이다.

보다 구체적으로, 시료 홀더 튜브(SH 튜브)는 서로 다른 단면을 가진 다수의 관 부분들을 구비하고, 그 중 하나는 아래에서 '파지 헤드'로 명명될 폭이 넓은 상부분을 구비하고, SH 튜브는 파지 헤드를 통해 파지되어 취급된다. 특히, 시료가 조사 연료 소결체의 칼럼일 때, 조사 대상 시료는 파지 헤드로부터 이격된 SH 튜브의 일부분 바람직하게, 그곳으로부터 반대 끝단에 배치된다. 조사를 위해 코어 내부 또는 근방에 장착되는 구성에 있어서, 시료가 수납된 SH 튜브의 부분은 조사 실험을 위해 필요한 조건(T°, 환경 등) 하에서, 핵 중성자속(nuclear flux)에 노출되는 구역에 위치될 필요가 있다.

시료와 관련된 물리적 인자들을 측정하기 위해, 특히 측정 센서 및 냉각 시스템이 수납되고, 동심원의 블라인드 튜브인 기기 홀더 튜브(이하, 'IH 튜브'라 함) 속으로 SH 튜브가 삽입되었다고 가정한다. IH 튜브는 조사 장치의 일 부분에 고정된다.

또한, 안전 기준을 만족하기 위해, IH 튜브와 SH 튜브 사이에서 고압(160 기압 이상)으로 순환하는 냉각 시스템의 냉각수는 조사 원자로의 풀 속으로 벗어나서는 안되기 때문에, 용기 배리어를 형성하기 위해 내부 튜브를 구성하는 SH 튜브와, 외부 튜브를 구성하는 IH 튜브 사이에는 밀봉을 확보할 필요가 있다. 다시 말해, 조사 구성에서, SH 튜브는 IH 튜브 내부에서 고정되어 밀봉될 필요가 있다.

따라서, 조사 실험을 수행하기 전에, 파지 부재를 사용하여 그것을 파지하고, 파지 부재와 SH 튜브를 하강시켜 SH 튜브를 IH 튜브에 삽입하고 밀봉을 통해 SH 튜브와 IH 튜브를 고정하고, 파지 부재만 상승시키는 작업을 포함하는 SH 튜브의 취급이 필요하다.

반대 작업을 위해, 조사 실험이 수행된 후, IH 튜브 내부에 수납된 SH 튜브의 취급은 파지 부재를 하강시켜, 파지 부재를 사용하여 SH 튜브를 파지하고, IH 튜브로부터 SH 튜브를 해제한 후 SH 튜브와 함께 파지 부재를 상승시키는 작업을 포함한다.

또한, 안전 기준을 만족하기 위해, 파지 부재에 의한 SH 튜브의 파지는 그립(grip)이 고정된 상태에서 수행되어야 한다.

핵 물질 또는 방사성 물질의 취급 분야에 있어서, 그립의 핑거들이 고정된 파지 시스템(그립퍼 조립체)을 사용하고, 핵 물질이나 스스로 방사성 물질을 수용하는 용기 중 어느 하나를 담고 있는 용기 또는 드럼을 고정/해제하는 후크를 사용하는 것이 알려져 있다. 고정 수단으로서 후크의 사용은 제조가 간편하고 특히, 기계 부품의 수가 적은 믿을 만한 해결책을 제시하기 때문에 종종 유용하다.

프랑스 특허 출원 FR 2 725 188은, 방사성 물질을 추출하기 위해 뚜껑 있는 드럼을 내부 시일을 가진 용기 도어에 부착시킴으로써, 내부 시일에 피벗 장착된 후크를 사용하여 내부 시일에 대한 뚜껑의 고정/해제가 수행되고, 용기의 벽에 벨 크랭크 피벗 장착된 후크를 사용하여 용기에 대해서 드럼을 고정/해제시키는 해결책을 개시한다. 이러한 해결책의 하나의 중요한 단점은 사실상 2개의 분리된 고정/해제 시스템의 고정이 필요하여, 부품의 수를 증가시켜 장치가 대형화되는 문제점이 있다. 또한, 적절하게 파지하는 것에 앞서, 드럼의 취급은 하부에 위치된 리프트 플레이트의 사용을 수반하게 된다. 본 발명이 지향하는 주요 적용에서, SH 튜브와 IH 튜브 하부에 그 어떤 상승 장치의 설치는 상상도 할 수 없는 것이다. 결과적으로, 개시된 문제점의 완전한 구현 즉, 뚜껑과 내부 시일 모두를 제거하기 위해, 용기의 체적에 대해 드럼의 내부를 노출시키는 것은 많은 취급 공정을 수반함으로써 공정 시간이 길어지게 된다. 연구용 핵 원자로의 관점에서, 용기를 파괴시킬 수도 있는 위험성 없이, 조사된 시료를 새로운 시료로 교체하는 것은 간단하고 신속한 공정일 필요가 있으므로, 하나 및 동일한 IH 튜브를 사용하여 주어진 시간에 수행될 수 있는 많은 실험들의 수가 증가될 수 있다.

프랑스 특허 출원 FR 2906 638은 방사성 물질을 함유하는 리셉터클(receptacle)을 이송하기 위한 컨테이너를 부분적으로 개시한다. 컨테이너의 뚜껑은 뚜껑에 피벗 장착된 후크를 사용하여 컨테이너의 본체에 대해 고정/해제되고, 마그네틱 그립을 자화된 뚜껑에 하강시키고, 뚜껑에 피벗 장착된 기계적 그립을 회동시킴으로써, 후크의 회동을 발생시킬 수 있다. 이러한 선행기술에 개시된 바와 같이, 마그네틱 수단에 의하거나 기계적 그립을 사용한 뚜껑의 파지 동작 시스템은 핵 원자로의 관점에서는 실제로 상상할 수 없는 것이다.

따라서, 본 발명은, 시료 홀더 튜브를 파지할 수 있음은 물론 그립을 가진 조사 핵 원자로 내부의 홀더 튜브 장치의 시료 홀더 튜브를 밀봉된 상태로 고정/해제할 수 있고, 제한된 부품 수로 간단하게 제조할 수 있고, 즉시 사용할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 일반적으로, 본 발명은 그립이 고정/해제되고, 특히 신뢰할 수 있고, 제한된 부품 수로 간단하게 제조가 가능하고, 즉시 사용할 수 있도록 구조가 개선된 외부 튜브에 내부 튜브를 동심원적으로 파지 및 고정/해제하기 위한 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전술한 목적들 모두 또는 그 일부를 충족할 수 있는 파지 및 고정/해제 시스템을 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템은 외부 튜브, 외부 튜브의 내부에 고정되도록 구성된 내부 튜브, 내부 튜브에 수납되도록 구성된 파지 헤드를 가진 파지 부재를 구비하고, 외부 튜브와 파지 헤드는 각각 그 테두리에서 적어도 하나의 그루브(groove)를 구비하고, 내부 튜브는 그 상단에 연결되는 적어도 하나의 캐치 장치 및 상단으로부터 내부 튜브의 두께에 형성된 적어도 하나의 노치(notch)를 구비한다.

캐치 장치는, 내부 튜브와 외부 튜브를 고정시키기 위해 외부 튜브의 그루브에 수납된 고정 위치와 그루브로부터 이격된 해제 위치 사이에서 내부 튜브의 세로축에 직교하는 축의 피벗 핀을 기준으로 회동하도록 장착된 제1 후크(고정 후크), 내부 튜브를 파지하기 위해 파지 헤드의 그루브에 수납된 파지 위치와 그루브로부터 이격된 적어도 하나의 릴리스 위치 사이에서 내부 튜브의 세로축에 직교하는 축의 피벗 핀을 기준으로 제1 후크의 피벗에 장착된 제2 후크(파지 후크), 노치로부터 이격되어 내부 튜브 속으로 돌출되지 않는 제1 중립 위치와 노치에 수납되어 내부 튜브 속으로 돌출하지 않는 작동 위치를 경유하여 통과하는 제2 중립 위치 사이에서 고정 후크가 회동하는 피벗 핀에 장착되며, 작동 위치와 제2 중립 위치 사이에서 회전을 위해 고정 후크에 연결되어, 제1 중립 위치와 제2 중립 위치 사이에서 고정 후크와 독립적으로 자유롭게 회전되는 작동 레버, 및 릴리스 위치로부터 파지 위치까지 파지 후크를 복귀시키기 위한 제1 탄성 복귀 수단을 구비한다.

본 발명의 실시예에 따른 시스템은 다음과 같이 작동된다.

● 내부 튜브가 외부 튜브 내부에 끼워져서 복귀 수단에 의해 유지된 상태에서 고정 후크에 의해 고정될 때, 내부 튜브 안에서 파지 헤드의 경로 A 만큼의 하방으로의 병진 이동은 작동 레버를 작동 위치로부터 제2 중립 위치까지 회동시킴과 동시에 고정 후크가 고정 위치로부터 해제 위치로 회동시키고, 이것은 파지 후크를 자신의 자중의 영향과 제1 복귀 수단의 탄성의 영향 모두에 의해 파지 헤드의 그루브 속으로 회동시켜서, 내부 튜브와 외부 튜브를 서로 해제시키고, 경로 A의 끝단에서 내부 튜브는 헤드에 의해 파지된다.

● 파지 헤드와 내부 튜브가 파지 후크에 의해 서로 고정될 때, 파지 헤드와 외부 튜브 속의 내부 튜브의 경로 A보다 더 큰 경로 B에서 하방의 병진 운동은 헤드의 그루브로부터 파지 후크를 릴리스시키고, 작동 레버를 제2 중립 위치로부터 풀려나게 함과 동시에 적어도 자신의 하중의 영향에 의해 해제 위치로부터 고정 위치까지 고정 후크를 회동시키고, 파지 헤드로부터 내부 튜브를 해제시키고 내부 튜브와 외부 튜브를 경로 B의 끝단에서 서로 고정시킨다.

다시 말해, 본 발명은 조사 원자로의 조사 실험 전,후에 파지 부재에 SH 튜브를 밀봉 및 고정/해제시키거나 이러한 실험들을 수행하기 위해 IH 튜브 내부의 SH 튜브를 밀봉 및 고정/해제시킬 수 있고, 그러한 과정이 경로 A 또는 경로 B에서 파지 부재의 병진 운동만으로 가능한 하나 또는 그 이상의 캐치 장치를 가진 시스템으로 구성된다.

파지 부재가 이격되어 있는 상태에서 SH 튜브가 IH 튜브 내부에 장착된 구성에서, 본 발명에 따른 시스템을 사용하여 수행되는 IH 튜브 내부에서 SH 튜브의 밀봉 고정은 확고하고 SH 튜브와 IH 튜브 사이의 냉각 시스템의 냉각수가 상대적으로 고압(적어도 160 bar 이상)에 견디게 한다.

또한, 시료 물질을 눈으로 볼 수 없는 즉, 재료들이 고정된 상태에서 있는지 여부를 확인하기 위해 시각적으로 또는 카메라와 같은 그 어떤 다른 기술 수단을 사용하여 보는 것이 불가능한 구성에서 시료의 신뢰할 만한 취급을 허용한다. 실제로, SH 튜브 속으로 경로 A,B만큼 파지 부재의 이동 여부를 확인하는 것이 전부이다.

본 발명에 따른 시스템은 외부 튜브 내부에 수납되는 내부 튜브를 파지 및 고정/해제하는데 필요한 그 어떤 경우에도 응용될 수 있다.

본 발명의 하나의 유용한 변형예에 따르면, 시스템은 내부 튜브의 상단에 연결된 다수의 캐치 장치들을 구비하고, 캐치 장치들은 고정 하중과 파지 하중의 정적으로 확실한 분배를 제공하기 위해 내부 튜브의 테두리에 분포된다. 바람직하게, 이러한 변형예에 따르면, 시스템은 내부 튜브의 세로축을 기준으로 120°이격 배치된 3개의 캐치 장치들을 구비한다. 그러면, 이러한 구성은 기계적 하중들을 이러한 방식으로 분배시켜 시스템의 신뢰성을 더 강화시킨다.

본 발명의 유용한 변형예에 따르면, 제1 탄성 복귀 수단은 파지 후크가 회동하는 피벗 핀 주위에 장착되고, 고정된 2개의 엔드 턴(end turn) 및 파지 후크를 가압하는 중앙의 가압 턴(pressing turn)을 가진 비틀림 코일 스프링을 구비한다. 이러한 변형예는 비틀림 스프링을 용이하게 제조할 수 있고 캐치 장치에 적절한 크기로 고정할 수 있기 때문에 유용하다.

유용한 실시예에 따르면, 시스템은 해제 위치로부터 고정 위치까지 고정 후크를 복귀시키기 위한 제2 탄성 복귀 수단을 구비한다. 이러한 실시예는 그 자신의 자중 만에 의한 효과보다 더 신속하게 고정 후크의 복귀를 허용하는 장점이 있다. 바람직하게, 제2 탄성 복귀 수단은 고정 후크가 회동하는 피벗 핀 주위에 장착되고, 내부 튜브의 상단에 고정된 2개의 엔드 턴들 및 고정 후크를 가압하도록 구성된 중앙의 가압 턴을 구비한다.

바람직하게, 고정 후크는 외부 튜브의 그루브를 보완하는 모양을 가진 핑거, 및 내부에 파지 후크가 장착되고 핑거에 연결된 실질적으로 V-형 요크(yoke)로 구성된다.

제1 변형예에 따르면, 외부 튜브의 그루브는 전체 테두리에 걸쳐 연장된다.

대안적으로, 본 발명의 제2 변형예에 따르면, 외부 튜브의 테두리를 부분적으로 연장하는 적어도 하나의 그루브가 제공될 수 있다.

작동 레버는 바람직하게 간단하게 제조할 수 있는 러그(lug)로 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 밀봉된 고정을 얻을 필요가 있을 때 특히, 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 공간이 가압될 필요가 있을 때, 내부 튜브 및/또는 외부 튜브는 서로 밀봉된 조립체를 형성시키기 위해 하나 또는 그 이상의 시일(seal)을 구비하는 것이 바람직하다. 이것들은 2개의 튜브들의 하나 및/또는 다른 하나의 전체 테두리에 걸쳐 형성된 그루브들에 수납된 O-링 시일일 수 있다.

파지 부재와 캐치 장치(들)는 내부 튜브가 외부 튜브에 도입되거나 그로부터 추출될 때 시일(들)의 마찰력을 극복하도록 구성된다. 일반적으로, 냉각 시스템의 냉각수가 175bar의 압력으로 가압된 JHR 조사 원자로에 SH 튜브와 IH 튜브가 사용되는 것을 예정하면, 파지 부재와 캐치 장치(들)는 1370 N의 시일 마찰력을 극복하도록 구성될 필요가 있다.

내부 튜브는 시료 물질 홀더 튜브를 구성할 수 있고, 외부 튜브는 측정 기기 홀더를 구성할 수 있다.

본 발명이 지향하는 주요 적용 분야에 있어서, 시스템은 측정 센서들과 냉각 시스템을 수납하도록 의도된 측정 기기 홀더 튜브 속으로 핵 연료와 같은 핵 물질의 시료를 수납하도록 의도된 시료 홀더 튜브를 삽입하거나 그로부터 추출하기 위한 시스템을 구성한다.

본 발명에 따른 시스템은 간단하게 제작할 수 있고 즉시 사용할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명과 함께 읽을 때 더 명백해질 것이다. 첨부된 도면들을 참조하하는 아래의 상세한 설명은 비제한적인 예시들 또는 예시적인 방식일 뿐이다.
도 1은 연구용 핵 원자로의 도구 홀더(IH) 튜브 내부에 시료 홀더(SH0 튜브가 조사를 위해 설치된 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 내부 튜브에 연결된 캐치 장치의 부분 절단면도이다.
도 3은 고정 후크를 복귀시키기 위한 선택적 복귀 수단이 마련된 본 발명에 따른 캐치 장치를 구체적으로 도시하는 내부 튜브 내부로부터 개략도이다.
도 4a 내지 도 4j는 본 발명에 따른 파지 부재에 의해 내부 튜브를 파지하는 다양한 단계들 및 동시에 내부 튜브와 외부 튜브가 서로 해제된 상태를 도시하는 사시도와 단면도이다.
도 5a 내지 도 5j는 본 발명에 따른 파지 부재로부터 내부 튜브가 릴리스되고 동시에 내부 튜브와 외부 튜브가 서로 고정된 상태를 도시하는 사시도와 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 내부 튜브와 외부 튜브가 파지 부재 부근에서 서로 고정된 상태를 도시하는 개략적 사시도이다.
도 7은 서로 고정된 내부 튜브와 외부 튜브 사이에 형성된 시일을 구체적으로 도시하는 단면도이다.

도 1은 연구용 핵 원자로의 물이 채워진 구덩이(3)에서 조사(irradiation) 실험을 수행할 목적으로 측정 센서들과 냉각 시스템을 수용하도록 의도된 측정 기기 홀더를 구성하는 외부 튜브(2) 속에 고정될 필요가 있고, 핵 연료와 같은 핵 물질 시료를 수납하도록 의도된 시료 홀더 튜브를 구성하고 세로축(X)을 가진 내부 튜브(1)(10)를 도시한다. 보다 구체적으로, 내부 튜브(1)는 핵 연료 소결체(pellet)의 칼럼(column)과 같은 핵 물질 시료가 수납되는 관형 하부 및 파지 부재(6)(도 6 참조)에 의해 파지될 수 있는 관형 상부(10)를 구비한다.

조사 실험을 하기 전에, 파지 부재를 하강시켜 외부 튜브(2)의 내부에 내부 튜브(1)가 삽입되도록 도입된 후 내부 튜브(1)는 외부 튜브(2)에 고정되고, 파지 부재는 내부 튜브(1)로부터 릴리스되어 원 상태로 다시 상승될 필요가 있다.

하나 또는 그 이상의 조사 실험 후, 내부 튜브(1)는 그것이 수납된 외부 튜브(2)의 내부로부터 해제(unlock)될 필요가 있고, 파지 부재는 해제된 내부 튜브(1)을 파지하여 구덩이(3)로부터 내부 튜브를 추출하기 위해 내부 튜브와 함께 다시 원 상태로 상승될 필요가 있다.

본 발명에 따르면, 적어도 하나의 캐치 장치(catching device)(4)(도 2 참조)를 가진 시스템은, 1차적으로, 파지 부재(6)의 동일한 이동에 의해 파지 부재(6)로부터 내부 튜브(1)를 릴리스시켜 시일(seal)을 사용하여 내부 튜브(1)를 외부 튜브(2)에 고정시키고, 2차적으로, 파지 부재(6)의 동일한 이동에 의해 파지 부재(6)가 내부 튜브(1)를 파지한 상태에서 외부 튜브(2)에 수납된 내부 튜브(2)를 해제시킬 수 있도록 설계된다.

본 발명에 따르면, 외부 튜브(2)와 파지 부재(6) 각각은 각자의 그루브(20)(60)를 구비한다(도 4b 참조). 내부 튜브(1)는 그 상단(10a)에서 적어도 하나의 노치(11)를 구비한다(도 2 참조). 파지 부재(6)의 파지 헤드는 내부 튜브(1)의 내경에 맞는 외경을 가진다.

본 발명에 따른 캐치 장치(4)는 내부 튜브(1)의 상단(10a)에 연결된다. 캐치 장치는 2중의 후크(40)(41)로 구성되고, 어느 하나의 후크(40)는 내부 튜브의 세로축(X)에 직교하는 축(Y1)의 피벗 핀(42)에 피벗 장착된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 피벗 핀(42)은 내부 튜브(1)의 상단(10a)에서 서로 이격되게 고정된 2개의 러그(lug)(12)에 장착될 수 있다.

보다 구체적으로, 캐치 장치(4)는, 무엇보다도, 내부 튜브(1)의 세로축(X)에 직교하는 축(Y1)에서, 외부 튜브(2)를 내부 튜브(1)에 고정하기 위해 외부 튜브(2)의 그루브(20)에 수납되는 고정(locked) 위치와 그루브(20)로부터 이격되는 해제(unlocked) 위치 사이에서 피벗 핀(42)에 피벗 장착된 고정 후크(40)를 구비한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 고정 후크(40)는 외부 튜브(2)의 그루브(20)를 보완하는 형상의 핑거(40A), 및 핑거(40A)에 연결된 실질적으로 V-형상의 요크(yoke)(40B)로 구성될 수 있다.

또한, 캐치 장치(4)는 내부 튜브(1)의 세로축(X)에 직교하는 축(Y2)에서 피벗 핀(43)을 기준으로 고정 후크에 피벗 장착되고, 내부 튜브를 파지하기 위해 파지 헤드(6)의 그루브(60)에 수납된 파지 위치와 그루브(60)로부터 이격된 적어도 하나의 릴리스 위치 사이에서 회동할 수 있는 파지 후크(41)를 구비한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 파지 후크(41)는 고정 후크(40)의 요크(40b) 내부에 장착될 수 있다.

또한, 캐치 장치(4)는 노치로부터 이격되고 내부 튜브(1) 속으로 돌출하지 않는 제1 중립 위치와 노치(11)에 수납되어 내부 튜브(1) 속으로 돌출하는 작동 위치를 경유하여 통과하는 제2 중립 위치 사이에서 고정 후크(40)의 회동 축(Y1)에 장착된 작동 레버(44)를 구비한다. 도 4a 내지 도 4i를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 작동 레버(44)는 회전 관련하여 작동 위치와 제2 중립 위치 사이에서 고정 후크에 연결되고, 제1 중립 위치와 제2 중립 위치 사이에서 고정 후크(40)와 독립적으로 자유롭게 회전된다. 모든 도면들에서 설명된 바와 같이, 작동 레버는 고정 후크(40)의 연속으로 러그(44)로 간단히 구성될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이,본 발명에 따른 파지 및 고정/해제 시스템은 최종적으로 릴리스 위치로부터 파지 위치로 파지 후크(41)를 복귀시키기 위한 탄성 복귀 수단(5)을 구비한다. 탄성 복귀 수단은 파지 후크(41)가 회동하는 축(Y2)에서 회동 핀(43)에 장착되고, 고정된 2개의 엔드 턴(end turn) 및 파지 후크(41)를 가입하도록 구성된 중앙의 가압 턴(pressing turn)을 가진 비틀림 코일 스프링으로 구성되는 것이 유용하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은 해제 위치로부터 고정 위치까지 고정 후크(40)를 복귀시키기 위한 제2 탄성 복귀 수단(7)을 더 구비할 수 있다. 제2 탄성 복귀 수단(7)은 고정 후크(40)가 회동하는 축(Y1)의 회동 핀(42)에 장착되고, 고정된 2개의 엔드 턴(51)(52) 및 고정 후크(40)를 가압하도록 구성된 중앙의 가압 턴(70)을 가진 비틀림 코일 스프링으로서 구성되는 것이 유용하다.

도 4a 내지 도 5j에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은 전술한 바와 동일하게, 내부 튜브의 세로축(X)을 기준으로 120°각도로 이격 배치된 3개의 캐치 장치(4)를 가진다. 이러한 실시예는 파지 하중과 고정 하중의 정적으로 확실한 분배를 허용하기 때문에 유용하다. 본 실시예에 있어서, 외부 튜브(2)와 파지 부재(6)에 각각 형성된 그루브들(20)(60)은 대응되는 튜브(2)와 대응되는 부재(6)의 전체 테두리에 걸쳐 만들어진다.

도 6에 도시된 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 시스템은 전술한 바와 같이, 오직 하나의 캐치 장치(4)를 가진다. 본 실시예에 있어서, 그루브(20)는 외부 튜브(2)의 테두리의 일부에만 형성된 것으로 가정한다.

본 명세서에서 화살표 D는 파지 부재(6)의 하방 이동을 표시하는 반면 화살표 R은 파지 부재(6)의 상방 이동을 표시한다.

경로 A는 외부 튜브(2)에 고정된 내부 튜브(1)를 파지할 때 하방 이동의 끝단에서 파지 부재(6)에 의해 수행되는 경로를 의미한다(도 4a 내지 도 4j).

경로 B는 내부 튜브(1)를 릴리스하여 그것을 외부 튜브(2)에 고정할 때 그 하방 이동의 끝단에서 파지 부재(6)에 의해 수행되는 경로를 의미한다(도 5a 내지 도 5j).

본 발명에 따른 시스템의 구성으로서, 내부 튜브(1)를 파지하는 파지 부재(6)의 운동학, 및 파지 부재(6)의 동일한 이동에서, 서로로부터 내부 튜브(1)와 외부 튜브(2)의 해제하는 동작을 이하에서 설명한다.

내부 튜브(1)와 외부 튜브(2)가 고정 후크(40)에 의해 서로 고정되어 있고 내부 튜브(1)를 추출할 필요가 있을 때, 파지 부재가 하강된다(도 4a 및 도 4b).

하방 이동에서, 파지 부재(6)가 작동 레버(44)에 접촉할 때, 작동 레버가 회동하고 회전을 위해 작동 레버(44)에 연결된 고정 후크(40)는 동시에 축(Y1)을 기준으로 고정 위치로부터 해제 위치까지 내,외부 튜브들(1)(2)을 향해 회동한다(도 4c 및 도 4d). 파지 헤드의 외면과의 접촉때문에, 파지 후크(41)는 튜브들의 외측을 향해 몇 도의 각도로 회동한다.

파지 부재(6)의 하방 이동이 계속되면, 작동 레버(44)는 노치(11)에서 중립 위치에 머물게 되고 동시에 고정 후크(40)는 외부 튜브(2)의 그루브(20)로부터 완전히 분리되어 즉, 해제 위치(도 4e)로 이동한다. 외부 튜브(2)로부터 내부 튜브(1)의 해제가 사실상 확보된다. 이 위치에서, 그 자신의 자중과 후크(41)를 튜브들(1)(2)의 내측 방향으로 복귀시키는 비틀림 스프링(5)의 영향에 의해 파지 후크(41)는 파지 부재(6)의 그루브(60)를 향해 회동하기 시작한다.

파지 부재(6)의 하강은 경로 A의 끝단에서 멈추고, 파지 후크(41)는 그 파지 위치(도 4f)를 향하여 내부 튜브(1)의 내측을 향해 계속 회동한다.

파지 부재(6)의 상승이 시작되면m 파지 부재(6)의 그루브(60) 속으로 그것이 들어갈 때까지 즉, 파지 위치에 도달할 때까지 파지 후크(41)의 회동은 계속된다(도 4g). 파지 부재(6)에 대한 내부 튜브(1)의 파지 및 고정이 사실상 수행되고, 내부 튜브(1)는 외부 튜브(2)로부터 헤제된다. 따라서, 내부 튜브가 붙잡혀 있을 때, 작업자는 파지 시스템, 내부 튜브 그 자체 또는 둘 사이의 연결에 대해 그 어떤 손상의 위험이 없음을 확신하게 된다. 예를 들어, JHR 조사 원자로의 경우와 같이, 슬래브 또는 불투명 헤드에 대해 볼 수 없게 작업이 수행될 때 이러한 사실은 특히 중요하다. 예를 들어, 자동화된 시스템에 통합시킴으로써, 2개의 경로들 A,B에 걸친 완벽한 제어는 이러한 작업들이 안전하게 완료되는 것을 보장할 수 있다.

그러면, 파지 부재(6)의 상승이 계속된다(도 4h 내지 도 4j). 파지 부재와 캐치 장치(들)(4)는 내부 튜브(1)가 외부 튜브(2)로부터 추출되어 있을 때 내부 튜브(1)의 테두리의 그루브(80) 내부에 수납된 시일(들)(8)의 마찰력을 극복하도록 구성된다(도 4j).

본 발명에 따른 시스템의 구성에 있어서, 외부 튜브(2)에 내부 튜브(1)를 밀봉 고정하는 운동학, 및 파지 부재(6)의 동일한 이동에서, 파지 부재로부터 내부 튜브(1)의 릴리스 동작을 아래에서 설명한다.

내부 튜브(1)가 파지 부재에 의해 파지된 상태에서 파지 후크(41)를 사용하여 파지 위치에 고정되고 내부 튜브(1)를 외부 튜브(2)에 고정할 필요가 있을 때, 파지 부재(6)가 하강된다(도 5a 및 도 5b). 파지 부재(6)와 캐치 장치(들)(4)는 내부 튜브(1)가 외부 튜브(2) 속으로 도입될 때 내부 튜브(1)의 테두리의 그루브(80) 내부에 수납된 시일(들)(8)의 마찰력을 극복하도록 구성된다(도 5a).

외부 튜브(2) 속으로 내부 튜브(1)의 삽입이 시작되면, 내부 튜브(1)가 바닥에 접촉할 때까지(도 5d), 파지 부재(6)의 하강이 계속된다(도 5c). 이 위치에서, 내부 튜브(1)의 상단(10a)의 위치는 외부 튜브(2)의 그것과 동일하다.

파지 부재(6)이 하강이 계속되면 파지 후크(41)는 파지 부재(6)의 그루브(60)로부터 릴리스 된다(도 5e).

경로 A보다 더 큰 경로 B에 도달할 때까지 파지 부재(6)의 하강이 계속된다(도 5f). 이 위치에서 작동 레버(44)는 파지 부재(6)에 의해 노치(11)에서 중립 위치에서 더 이상 유지되지 않는다.

고정 후크(40)는 자신의 자중 및 튜브들(1)(2)의 외측을 향하는 비틀림 스프링의 영향에 의해 회동축(Y1)을 기준으로 회동하고, 이것은 동시에 회전을 위해 고정 후크(40)에 연결된 작동 레버(44)를 회동시키고, 파지 후크(41)를 비틀림 스프링(5)에 의해 유지되는 릴리스 위치로 회동시킨다. 이러한 파지 후크(41)가 고정 위치(도 5f)에 도달할 때까지 고정 후크(40)의 회동은 계속된다. 이 위치에서, 내부 튜브(1)와 외부 튜브(2)의 실제적 고정은 고정 후크(40)에 의해 얻어진다.

파지 부재(6)가 상승되어 작동 레버(44)는 작동 위치(도 5g)로부터 내부 튜브(1) 내측으로 돌출하지 않는(도 5i) 중립 위치(도 5h)로 상방으로 회동된다.

초기 작동 위치(도 5j)에 복귀할 때까지 작동 레버(44)가 자중에 의해 하방으로 회동하면서 파지 부재(6)의 상승이 계속될 수 있다.

본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 이러한 예시들의 특징은 미설명된 다른 변형예와 결합될 수 있다.

따라서, 예를 들어, 전술한 L-형 파지 후크(41)는 고정 후크(40) 및 작동 러그(44)의 형상이 그러할 수 있는 바와 같이, 변경될 수 있다.

또한, 캐치 장치(4)의 수는 특히, 시일(8)의 보다 높은 밀봉력을 극복할 수 있도록 하기 위해 증가될 수 있다.

1...내부 튜브 2...외부 튜브
3...구덩이 4...캐치 장치
6...파지 부재 20,60,80...그루브
7...복귀 수단 8...시일
40...고정 후크 41...파지 후크
43...피벗 핀 44...작동 레버

Claims (15)

1. 테두리에서 적어도 하나의 그루브(20)가 형성된 외부 튜브(2), 외부 튜브의 내부에 맞도록 구성되고 적어도 하나의 노치(11)를 가진 내부 튜브(1), 내부 튜브(1)에 수용되도록 구성된 파지 헤드를 가지고 테두리에서 적어도 하나의 그루브(60)가 형성된 파지 부재(6), 및 내부 튜브의 상단(10a)에 연결될 수 있는 적어도 하나의 캐치 장치(4)를 구비하는 파지 및 고정/해제 시스템에 있어서,
   상기 캐치 장치는:
   내부 튜브와 외부 튜브를 고정시키기 위해 외부 튜브(2)의 그루브(20)에 수납된 고정 위치와 그루브로부터 이격된 해제 위치 사이에서 내부 튜브의 세로축(X)에 직교하는 축의 피벗 핀(42)을 기준으로 회동하도록 장착된 제1 후크(40);
   내부 튜브를 파지하기 위해 파지 헤드의 그루브(60)에 수납된 파지 위치와 그루브로부터 이격된 적어도 하나의 릴리스 위치 사이에서 내부 튜브의 세로축(X)에 직교하는 축의 피벗 핀(43)을 기준으로 제1 후크(40)에 피벗 장착된 제2 후크(41);
   노치(11)로부터 이격되어 내부 튜브 속으로 돌출되지 않는 제1 중립 위치와 노치(11)에 수납되어 내부 튜브(1) 속으로 돌출하지 않는 작동 위치를 경유하여 통과하는 제2 중립 위치 사이에서 제1 후크(40)가 회동하는 피벗 핀(42)에 장착되며, 작동 위치와 제2 중립 위치 사이에서 회전을 위해 제1 후크(40)에 연결되어, 제1 중립 위치와 제2 중립 위치 사이에서 제1 후크(40)와 독립적으로 자유롭게 회전되는 작동 레버(44); 및
   릴리스 위치로부터 파지 위치까지 제2 후크(41)를 복귀시키기 위한 제1 탄성 복귀 수단을 구비하고;
   내부 튜브(1)가 외부 튜브(2) 내부에 맞춰져서 제1 후크(40)에 의해 외부 튜브(2)에 고정될 때, 내부 튜브(1) 내부의 파지 헤드의 경로 A의 하방 병진 운동은 작동 레버(44)를 작동 위치로부터 제2 중립 위치까지 회동시킴과 동시에 제1 후크(40)를 고정 위치로부터 해제 위치로 회동시키고, 제2 후크(41)를 자신의 자중의 영향과 제1 복귀 수단(5)의 탄성의 영향 모두에 의해 파지 헤드의 그루브(60) 속으로 회동시켜서, 내부 튜브와 외부 튜브를 서로 해제시키고, 경로 A의 끝단에서 파지 헤드에 의해 내부 튜브가 파지되며,
   제2 후크(41)에 의해 파지 헤드와 내부 튜브(1)가 서로 고정될 때, 경로 A보다 더 큰 경로 B에 걸친 파지 헤드와 외부 튜브 속의 내부 튜브의 하방의 병진 운동은 파지 헤드의 그루브(60)로부터 제2 후크(41)를 릴리스시켜 작동 레버(44)를 제2 중립 위치로부터 풀려나게 함과 동시에 적어도 자신의 자중의 영향에 의해 해제 위치로부터 고정 위치까지 제1 후크(40)를 회동시켜, 파지 헤드로부터 내부 튜브(1)를 해제시켜 경로 B의 끝단에서 내부 튜브와 외부 튜브를 서로 고정시키는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   내부 튜브(1)의 상단에 연결된 다수의 캐치 장치들(4)을 구비하고;
   고정 하중(locking load)과 파지 하중(gripping load)의 정적으로 균일한 분배를 제공하기 위해, 상기 캐치 장치들은 내부 튜브(1)의 테두리에 분포된 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 캐치 장치들(4)은 내부 튜브(1)의 세로축(X)을 기준으로 120°이격 배치된 3개의 캐치 장치들을 구비하는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 탄성 복귀 수단은 제2 후크(41)가 회동하는 피벗 핀(43) 둘레에 장착되고, 고정된 2개의 엔드 턴(end turn)과 제2 후크(41)를 가압하는 중앙의 가압 턴(pressing turn)(50)을 가진 비틀림 코일 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   해제 위치로부터 고정 위치까지 제1 후크(40)를 복귀시키기 위한 제2 탄성 복귀 수단(7)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제2 탄성 복귀 수단은 제1 후크(40)가 회동하는 피벗 핀(42) 둘레에 장착되고, 고정된 2개의 엔드 턴들(71)(72)과 제1 후크(40)를 가압하도록 구성된 중앙의 가압 턴(70)을 구비하는 비틀림 코일 스프링(17)을 구비하는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
   
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 후크(40)는 외부 튜브(2)의 그루브(20)를 보완하는 모양을 가진 핑거(40a), 및 내부에 파지 후크가 장착되고 핑거(40a)에 연결된 V-형 요크(yoke)(40b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
   
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   외부 튜브(2)의 그루브(20)는 전체 테두리에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
   
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   외부 튜브(2)의 그루브(20)는 테두리를 적어도 부분적으로 연장하는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
   
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파지 부재(6)의 그루브(60)는 전체 테두리에 걸쳐 연장하는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
    
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동 레버는 러그(lug)를 구비하는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
    
12. 청구항 1에 있어서, 로 구성된다.
    상기 내부 튜브(1) 및/또는 외부 튜브(2)는 서로 밀봉된 조립체를 형성시킬 수 있도록 하나 또는 그 이상의 시일(seal)(8)을 구비하는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 파지 부재 및/또는 캐치 장치들은 내부 튜브가 외부 튜브에 도입되거나 외부 튜브로부터 추출될 때 상기 시일(8)의 마찰력을 극복하도록 구성된 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
    
14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 튜브는 시료 물질 홀더 튜브를 구성하고, 상기 외부 튜브는 측정 기기 홀더를 구성하는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
    
15. 청구항 14에 있어서,
    시스템은 측정 센서들과 냉각 시스템을 수납하도록 구성된 측정 기기 홀더 튜브 속으로 핵 연료를 포함하는 핵 물질의 시료를 수납하도록 구성된 시료 홀더 튜브를 삽입하거나 반대로 추출하기 위한 시스템을 구성하는 것을 특징으로 하는 파지 및 고정/해제 시스템.
    

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