KR100599817B1 - 핵연료 이송관용 블라인드 플랜지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자로 빌딩내부로 핵연료 빌딩에 저장된 핵연료를 이송하는 이송관의 끝단을 개폐하는 핵연료 이송관용 블라인드 플랜지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 상기 이송관 일단에 형성된 관플랜지보다 비교적 좁은 폭의 면을 가지는 링형상을 가지고 관플랜지에 볼팅결합되며, 일측면으로 돌설된 한 쌍의 롤러브라켓이 원주방향으로 다수개 형성되고, 이 롤러브라켓에는 관플랜지의 일측면으로부터 소정거리 이격되게 가압롤러가 제1회전축에 의해 회전가능하게 결합되며, 이송관의 중공부보다 비교적 큰 중공부가 형성된 고정부재와; 상기 고정부재의 중공부에 삽입되어 관플랜지에 밀착되며, 타측면에 패킹이 원주방향으로 함입된 개폐부재와; 상기 개폐부재를 고정부재의 중공부에서 관플랜지 일측면에 개폐시키기 위한 개폐부재의 개폐수단을 포함한다.

따라서, 핵연료 저장빌딩에서 원자로 빌딩내부로 핵연료를 이송할 때 신속하게 이송관을 개폐할 수 있도록 함으로써, 연료공급 및 교체에 따른 작업소요시간을 단축함은 물론 원자로 빌딩내의 방사능에 작업자가 노출되는 시간을 최소화 함으로써 작업자의 안전을 도모할 수 있는 핵연료 이송관용 블라인드 플랜지을 제공한다.

핵연료, 원자로, 이송관, 플랜지, 블라인드

Description

핵연료 이송관용 블라인드 플랜지{Blind flange for nuclear fuel transportation tube}

도 1은 종래 블라인드 플랜지의 구조를 도시한 도면.

도 2는 본 발명 블라인드 플랜지의 구조를 도시한 종단면도.

도 3은 본 발명 블라인드 플랜지의 구조를 도시한 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101 : 고정부재 102 : 롤러브라켓

103 : 가압롤러 104 : 개폐부재

105 : 회전브라켓 106 : 연동부

107 : 제3회전축 108 : 구동베벨기어

109 : 손잡이 110 : 구동나사부

111 : 잠금쇠 112 : 밀착부

113 : 가이드브라켓 114 : 회전방지부재

115 : 고정브라켓 116 : 스토퍼

117 : 볼트 118 : 베어링

119 : 홀더

본 발명은 원자로 빌딩내부로 핵연료 빌딩에 저장된 핵연료를 이송하는 이송관의 끝단을 개폐하는 핵연료 이송관용 블라인드 플랜지에 관한 것으로, 특히, 핵연료 저장빌딩에서 원자로 빌딩내부로 핵연료를 이송할 때 신속하게 이송관을 개폐할 수 있도록 함으로써, 연료공급 및 교체에 따른 작업소요시간을 단축함은 물론 원자로 빌딩내의 방사능에 작업자가 노출되는 시간을 최소화 함으로써 작업자의 안전을 도모할 수 있는 핵연료 이송관용 블라인드 플랜지을 제공한다.

일반적으로 원자력 발전소의 핵연료 빌딩과 원자로 빌딩 간에는 도 2에 도시된 바와 같이 핵연료 이송용 이송관(1)(종래의 이송관과 본 발명의 이송관은 동일하므로 동일한 번호를 부여함)이 설치된다.

상기 핵연료 빌딩측 이송관에는 게이트 밸브(도시하지 않음)를 설치하고 원자로 빌딩측의 이송관에는 블라인드 플랜지(3)를 설치한다.

블라인드 플랜지(3)는 핵연료 빌등의 내외부를 방사능적으로 안전하게 차단하는 플랜지커버이며, 원자로 빌딩측에는 작업자가 내려가서 볼트(4)를 해체하고 블라인드 플랜지(3)를 열어 연료를 이송시킨 다음에 다시 내려가서 블라인드 플랜지(3)로 이송관(1)을 차단하는 작업을 수행하게 된다.

이러한, 블라인드 플랜지(3)는 가장자리에 방사상으로 다수개의 체결공이 형성되어 있으며 이와 대응되게 이송관(1)에도 다수개의 체결공이 방사상으로 형성되어 이들이 볼트(4)에 의해 각각 체결됨으로써, 이송관(1)이 차단되는 것이다.

상기한 종래의 핵연료 이송관용 블라인드 플랜지(3)는 작업자에 의해 개폐되는 방식을 채택하고 있으므로, 핵연료 이송작업이 상당시간 지연되는 문제점이 있으며, 이때, 작업자는 내방사능의를 착용하고 있다하더라도 제한된 시간을 초과하여 노출될 수 없기 때문에 시간이 지연되면 될 수록 작업자에게는 방사능에 의한 피폭이 예상되며, 이에 따라 제한된 시간이 경과하기 전에 작업자가 수시로 교체되어야 하는 비능률적인 작업이 이루어지고 있었다.

아울러, 블라인드 플랜지(3)는 핵연료를 재장전하는 수조 중에서도 가장 낮은 곳에 위치하므로 핵연료를 이송하기 전에 사전조치로 방사능 유출을 방지하기 위해 채워 넣은 물을 배수하더라도 완전배수는 곤란하다.

따라서, 방사능 오염도가 가장 높으며, 이런곳에서 블라인드 플랜지(3)를 개폐하는 데 장시간을 소요한다는 것은 작업자가 방사능에 피복될 개연성이 다분하고, 공간선량률도 상대적으로 높기 때문에 우려하지 않을 수 없다.

물론, 블라인드 플랜지(3)에 설치된 실(seal)을 교체할 때도 마찬가지의 문제점이 제기되며, 대규모 원자력 발전소의 경우에는 반경이 더 큰 이송관과 블라인드 플랜지(2)를 사용하는 관계로 체결되는 볼트(4)수가 더 많고 이에 따라 방사능의 피폭이 심각하게 우려되는 문제점을 갖는다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 핵연료 빌딩과 원자로 빌딩간에 설치되는 핵연료 이송용 이송관에 블라인드 플랜지를 신속하고도 안전하게 개폐할 수 있도록 하여 작업자의 안전은 물론 효율적인 작업이 이루어질 수 있 도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적은, 원자로 빌딩내부로 핵연료 빌딩에 저장된 핵연료를 이송하는 이송관의 끝단을 개폐하는 핵연료 이송관용 블라인드 플랜지에 있어서, 상기 이송관 일단에 형성된 관플랜지보다 비교적 좁은 폭의 면을 가지는 링형상을 가지고 관플랜지에 볼팅결합되며, 일측면으로 돌설된 한 쌍의 롤러브라켓이 원주방향으로 다수개 형성되고, 이 롤러브라켓에는 관플랜지의 일측면으로부터 소정거리 이격되게 가압롤러가 제1회전축에 의해 회전가능하게 결합되며, 이송관의 중공부보다 비교적 큰 중공부가 형성된 고정부재와; 상기 고정부재의 중공부에 삽입되어 관플랜지에 밀착되며, 타측면에 패킹이 원주방향으로 함입된 개폐부재와; 상기 개폐부재를 고정부재의 중공부에서 관플랜지 일측면에 개폐시키기 위한 개폐부재의 개폐수단을 포함한다.

그리고, 상기 개폐부재의 개폐수단은, 상기 개폐부재의 일측면 중심으로부터 소정거리 이격된 위치에서 가압롤러와 중심점까지 가상의 선으로 이어지는 직선상의 개폐부재 일측면에 결합되며, 회전이 형성된 다수개의 회전브라켓과; 상기 회전브라켓에 회전가능하게 제2회전축이 각각 삽결되며, 일단에는 연동베벨기어가 각각 축설된 다수개의 연동부와; 상기 고정부의 일측면 중심에서 일측방으로 돌설되는 제3회전축과; 상기 연동부의 다수개의 연동베벨기어와 치합되도록 제3회전축에 회전가능하게 외감결합되는 구동베벨기어와; 상기 구동베벨기어의 타단에 볼팅결합되어 구동베벨기어를 회전시키도록 된 손잡이와; 상기 연동부의 제2회전축 타단에 결합되는 구동나사부에 체결되는 나사공이 형성되며, 구동나사부의 회전방향에 따라 가압롤러의 하부로 승강하도록 된 잠금쇠와; 상기 잠금쇠의 타단이 가압롤러의 하부로 진입하는 길이에 따라 개폐부재가 관플랜지에 밀착되도록 하기 위해 잠금쇠의 타단 일단면이 다단으로 면취된 밀착부와; 상기 잠금쇠가 가이드공으로 관통되게 하여 잠금쇠가 직선왕복운동하도록 개폐부재의 전면에 결합되는 가이드브라켓과; 상기 개폐부재의 일측면에 밀착되도록 밀착면을 가지며 잠금쇠의 일단에 결합되는 회전방지부재를 포함한다.

또한, 상기 가압롤러와 중심점까지 가상의 선으로 이어지는 직선상의 개폐부재 소정위치에 결합되는 'ㄱ'자의 고정브라켓과; 상기 고정브라켓에 상단에 체결되어 승강되는 잠금쇠의 하단에 간섭되도록 하는 스토퍼를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면 도 2와 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같으며, 여기서, 도 3은 구동베벨기어(108)와 손잡이의 도시를 생략한 것이다.

원자로 빌딩내의 이송관(1) 일단에 형성된 관플랜지(2)에는 이 관플랜지(2)보다 비교적 좁은 폭의 면을 가지는 링형상의 고정부재(101)를 도시된 바와 같이 볼트(117)로 볼팅결합시킨다.

여기서, 상기한 고정부재(101)는 관플랜지(2)에 결합된 상태에서 하술하는 개폐부재(104)가 관플랜지(2)에 결합될 수 있도록 하는 것이므로, 개폐부재(104)의 개폐작업시 볼트(117)를 해체하는 작업은 할 필요가 없다.

상기한 고정부재(101)는 이송관(1)의 중공부(1a)보다 비교적 큰 중공부(101a)를 가지며, 이송관(1)과 고정부재(101)가 결합된 상태에서는 관플랜지(2)와 고정부재(101)는 도 2에 도시된 바와 같이 다단의 단면형상을 갖게 된다.

또한, 상기 관플랜지(2)의 일측면에는 한 쌍의 롤러브라켓(102)이 돌설되며, 이 롤러브라켓(102)은 원주방향(방사상)으로 다수개 형성되는 바, 상기 롤러브라켓(102)에는 가압롤러(103)가 제1회전축(103a)에 의하여 회전가능하게 각각 결합된다.

이때, 상기 가압롤러(103)는 고정부재(101)의 일측면과 소정거리 이격된 상태로 결합되어 하술하게 될 잠금쇠(111)가 고정부재(101)와 롤러브라켓(102) 사이로 삽입될 수 있게 한다.

한편, 상기 고정부재(101)의 중공부에 삽입되어 관플랜지(2)의 일측면에 밀착됨으로써, 이송관(1)을 폐쇄하도록 된 개폐부재(104)는, 타측면에 패킹(104a)(실(seal))이 도 2와 같이 원주방향으로 함입되어 있으며, 개폐부재(104)의 일측면 중심점으로부터 소정거리 이격된 위치에서 가압롤러(103)와 중심점까지 가상의 선으로 이어지는 직선상에 도 3에 도시된 바와 같이 회전공(105a)(부싱)이 형성된 다수개의 회전브라켓(105)을 볼팅결합시키되, 가압롤러(103)와 대응되도록 원주방향으로 다수개 결합시킨다.

그리고, 상기 회전브라켓(105)에는 연동부(106)가 결합되는 바, 회전공(105a)에는 제2회전축(106a)을 회전가능하게 삽결하되, 중심점을 향하는 제2회전축(106a)의 일단에는 연동베벨기어(106b)가 배치되도록 하며, 원주방향으로 다수개 결합된 회전브라켓(105)에는 도 3에 도시된 바와 같이 각각 연동부(106)를 결합시킨다.

한편, 상기 고정부재(101)의 일측면 중심에는 일측방으로 제3회전축(107)이 돌설되며, 이 제3회전축(107)에는 구동베벨기어(108)가 베어링(118)과 함께 회전가능하게 외감되는 바, 상기 구동베벨기어(108)는 도 2에 도시된 바와 같이 원주방향으로 다수개 배치된 연동부(106)의 연동베벨기어(106b)와 치합된다.

아울러, 상기 구동베벨기어(108)를 회전시킬 수 있도록 구동베벨기어(108)의 타단에는 손잡이(109)가 볼팅결합는 바, 본 발명에서는 손잡이(109)의 형상 및 모양을 한정하지 않는다.

여기서, 연동부(106)와 구동베벨기어(108)의 외부노출을 막기 위해 마감캡(도시하지 않음)이 채택결합될 수도 있으나 이는 선택적인 것으로 본 발명의 목적달성과 관계가 없으므로 그 도시와 설명을 생략하기로 한다.

한편, 상기 연동부(106)의 제2회전축(106a) 타단(가압롤러(103) 방향)에는 나사산이 형성된 소정길이의 구동나사부(110)를 결합시키고, 구동나사부(110)의 회전방향에 따라 개폐부재(104)의 중심점과 가압롤러(103)의 방향 중 어느 하나로 승강하도록 된 잠금쇠(111)를 구동나사부(110)의 타단에 체결하며, 여기서, 상기 잠금쇠(111)의 일단에는 구동나사부(110)에 체결되는 나사공(111a)이 소정깊이로 형성되어 있음은 물론이다.

그리고, 상기 잠금쇠(111)가 구동나사부(110)에 의하여 가압롤러(103)의 하부로 진입하게 될 경우, 가압롤러(103)로 진입하게 됨에 따라 개폐부재(104)가 관플랜지(2)에 밀착되도록 하기 위해 잠금쇠(111)의 타단에는 도 2에 도시된 바와 같이 일단면이 다단으로 면취된 밀착부(112)를 형성하고, 끝단면은 소정의 각도로 경사면을 형성하여 가압롤러(103)의 하부로 유도가 용이하게 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 잠금쇠(111)가 개폐부재(104)와 가압롤러(103)측으로 직선왕복운동하며, 가압롤러(103)에 의해 가압될 때, 개폐부재(104)가 관플랜지(2)측으로 밀착되도록 하기 위해서는 잠금쇠(111)를 고정하여야 하는 바, 잠금쇠(111)와 개폐부재(104) 사이에는 각각 가이드브라켓(113)을 볼팅결합시켜 상기 잠금쇠(111)가 가이드브라켓(113)의 가이드공(113a)에 관통되도록 함으로써, 잠금쇠(111)에 작용하는 가압력이 개폐부재(104)에 전달되도록 한다.

여기서, 본 발명은 가이드브라켓(113)이 개폐부재(104)의 일측면에 볼팅결합되는 것을 예시하였으나, 본 발명에 의한 가이드브라켓(113)은 개폐부재(104)와 일체일 수도 있으며, 별개체일 경우 개폐부재(104)의 일측면에 볼팅될 수도 있으며, 개폐부재(104)의 외경면으로부터 'ㅜ'자 가이드홈(도시하지 않음)을 형성하고, 여기에 가이드브라켓(113)이 삽입되어 볼팅결합되게 할 수도 있는 것으로, 이것은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 하나의 방편이므로 다양하게 채택될 수 있는 것이고, 본 발명은 잠금쇠(111)를 가이드함과 동시에 잠금쇠(111)에 작용하는 가압력이 개폐부재(104)로 전달되게 하면 되는 것이므로 이러한 다양한 방법의 채택은 본 발명의 권리범위에 해당된다고 보아야 될 것이다.

한편, 상기 잠금쇠(111)의 일단에는 상기 구동나사부(110)의 회전에 따라 잠금쇠(111)가 직선운동함에 있어 나사방향으로 회전하는 것을 방지하기 위하여 회전방지부재(114)를 결합시키는 바, 이 회전방지부재(114)는 개폐부재(104)의 일측면에 밀착되는 편평한 밀착면을 가진다.

그리고, 도면중 미 설명된 홀더(119)는 개폐부재(104)를 크레인으로 들어올리거나 이동시킬때 크레인에 연결되는 것으로서 단지 중량체를 운반작업하는 데 필요한 것이다.

따라서, 이송관(1)을 개폐하고자 할 경우에는 상술한 바와 같이 고정부재(101)가 관플랜지(2)에 볼팅결합된 상태임을 전제하고, 개폐부재(104)의 홀더(119)를 크레인에 연결하고 개폐부재(104)를 들어올려 고정부재(101)의 중공부에 삽입시켜 관플랜지(2)의 일측면에 밀착시킨다.

이와 같은 상태에서 작업자가 손잡이(109)를 파지하여 일측 방향으로 회전시키면 구동베벨기어(108)가 일측방향으로 회전시키면서 구동베벨기어(108)에 치합된 다수개의 연동베벨기어(106b)가 동시에 회전하는 바, 이때, 상기 연동부(106)를 고정하는 회전브라켓(105)의 회전공(105a)에 삽결된 제2회전축(106a)이 자회전하면서 구동나사부(110)를 회전시킨다.

따라서, 상기 구동나사부(110)는 잠금쇠(111)의 나사공(111a)에 체결된 상태 이므로 구동나사부(110)가 회전하게 되면 잠금쇠(111)는 구동나사부(110)의 나사산을 따라 가압롤러(103)측으로 승강하게 된다.

그리고, 상기 잠금쇠(111)의 끝단에 다단으로 면취된 밀착부(112)는 가압롤러(103)의 하부에 밀착되면서 점점 승강하게 되어 가압롤러(103)를 가압하게 되는 바, 상기 가압롤러(103)는 회전이 가능하지만 롤러브라켓(102)에 고정된 상태이므로 일측방향으로 이동은 불가능하다.

따라서, 상기 가압롤러(103)를 가압하는 잠금쇠(111)의 가압력은 잠금쇠(111)가 직선 왕복운동하도록 고정하는 가이드브라켓(113)에 반사작용하게 되며, 가이드브라켓은 개폐부재(104)에 결합된 상태이므로, 결국, 잠금쇠(111)의 가압력은 개폐부재(104)를 이송관(1)측으로 가압하는 힘으로 작용하게 되므로 잠금쇠(111)가 승강할수록 개폐부재(104)는 이송관(1)의 관플랜지(2)에 더욱 밀착되는 것이다.

여기서, 상기 잠금쇠(111)가 승강할 때에는 회전방지부재(114)의 편평한 밀착면이 개폐부재(104)의 일측면에 밀착된 상태이므로 잠금쇠(111)가 회전되려 하지 않고 가이드브라켓(113)의 가이드공(113a)을 따라 그대로 승강하게 된다.

아울러, 상기 가압롤러(103)와 중심점까지 가상의 선으로 이어지는 직선상의 개폐부재(104) 소정위치에는 'ㄱ'자의 고정브라켓(115)을 결합하는 바, 잠금쇠(111)가 완전히 승강하여 멈추었을 때, 회전방지부재(114)가 위치되는 곳의 하부의 개폐부재(104) 일측면에 고정브라켓(115)을 결합시키고, 이 고정브라켓(115)의 상단에 스토퍼(116)를 체결시켜 승강된 잠금쇠(111)가 자칫 하 강하게 될 경우 회전방지부재(114)와 스토퍼(116)가 간섭되도록 하여 하강을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

반대로, 상기 개폐부재(104)를 고정부재(101) 및 관플랜지(2)로부터 탈거하고자 할 경우에는 상기한 스토퍼(116)의 체결상태를 풀어서 회전방지부재(114)와의 간섭을 해제하고, 손잡이(109)를 타측방향으로 돌리면 구동베벨기어(108)와 연동베벨기어(106b) 및 구동나사부(110)에 의해 잠금쇠(111)가 하강하면서 가압롤러(103)를 가압하는 힘을 해제하게 되며, 이때, 개폐부재(104)는 관플랜지(2)로부터 해체될 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 이송관을 개폐하기 위해서 매번 다수개의 볼트를 체결/해체하는 번거로움 없이 손잡이를 회전시켜 잠금쇠가 가압롤러를 가압하여 개폐부재가 관플랜지에 밀착되도록 함으로써, 이송관의 개폐에 소요되는 작업시간을 최소화할 수 있게 되었으며, 이에 따라, 작업자가 방사능에 노출되는 시간을 최소화 함으로써, 방사능 피폭에 의한 안전사고를 사전에 예방하고 작업의 효율성을 극대화할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (3)

1. 원자로 빌딩내부로 핵연료 빌딩에 저장된 핵연료를 이송하는 이송관(1)의 끝단을 개폐하는 핵연료 이송관용 블라인드 플랜지에 있어서,

   상기 이송관(1) 일단에 형성된 관플랜지(2)보다 좁은 폭의 면을 가지는 링형상을 가지고 관플랜지(2)에 볼팅결합되며, 일측면으로 돌설된 한 쌍의 롤러브라켓(102)이 원주방향으로 다수개 형성되고, 이 롤러브라켓(102)에는 관플랜지(2)의 일측면으로부터 일정거리 이격되게 가압롤러(103)가 제1회전축(103a)에 의해 회전가능하게 결합되며, 이송관(1)의 중공부(1a)보다 큰 중공부(101a)가 형성된 고정부재(101)와;

   상기 고정부재(101)의 중공부(101a)에 삽입되어 관플랜지(2)에 밀착되며, 타측면에 패킹(104a)이 원주방향으로 함입된 개폐부재(104)와;

   상기 개폐부재(104)를 고정부재(101)의 중공부(101a)에서 관플랜지(2) 일측면에 개폐시키기 위한 개폐부재(104)의 개폐수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 이송관용 블라인드 플랜지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 개폐부재(104)의 개폐수단은,

   상기 개폐부재(104)의 일측면 중심으로부터 이격된 위치에서 가압롤러(103)와 중심점까지 가상의 선으로 이어지는 직선상의 개폐부재(104) 일측면에 결합되며, 회전공(105a)이 형성된 다수개의 회전브라켓(105)과;

   상기 회전브라켓(105)에 회전가능하게 제2회전축(106a)이 각각 삽결되며, 일단에는 연동베벨기어(106b)가 각각 축설된 다수개의 연동부(106)와;

   상기 고정부재(101)의 일측면 중심에서 일측방으로 돌설되는 제3회전축(107)과;

   상기 연동부(106)의 다수개의 연동베벨기어(106b)와 치합되도록 제3회전축(107)에 회전가능하게 외감결합되는 구동베벨기어(108)와;

   상기 구동베벨기어(108)의 타단에 볼팅결합되어 구동베벨기어(108)를 회전시키도록 된 손잡이(109)와;

   상기 연동부(106)의 제2회전축(106a) 타단에 결합되는 구동나사부(110)에 체결되는 나사공(111a)이 형성되며, 구동나사부(110)의 회전방향에 따라 가압롤러(103)의 하부로 승강하도록 된 잠금쇠(111)와;

   상기 잠금쇠(111)의 타단이 가압롤러(103)의 하부로 진입하는 길이에 따라 개폐부재(104)가 관플랜지(2)에 밀착되도록 하기 위해 잠금쇠(111)의 타단 일단면이 다단으로 면취된 밀착부(112)와;

   상기 잠금쇠(111)가 가이드공(113a)으로 관통되게 하여 잠금쇠(111)가 직선왕복운동하도록 개폐부재(104)의 전면에 결합되는 가이드브라켓(113)과;

   상기 개폐부재(104)의 일측면에 밀착되도록 밀착면을 가지며 잠금쇠(111)의 일단에 결합되는 회전방지부재(114)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 이송관용 블라인드 플랜지.
3. 제2항에 있어서,

   상기 가압롤러(103)와 중심점까지 가상의 선으로 이어지는 직선상의 개폐부재(104)에 결합되는 'ㄱ'자의 고정브라켓(115)과;

   상기 고정브라켓(115) 상단에 체결되어 승강되는 잠금쇠(111)의 하단에 간섭되도록 하는 스토퍼(116)를 더 포함하는 것을 특징으로 핵연료 이송관용 블라인드 플랜지.

Images