KR101741404B1 - 축회전 타입의 제어봉 구동장치 - Google Patents

축회전 타입의 제어봉 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 축회전 타입의 제어봉 구동장치는, 제어봉과 연결되어 상방 연장되며, 돌출부가 형성된 연장유닛; 상기 연장유닛이 관통배치되면서 체결된 중공이 형성되며, 구동모터에 의해 승강되는 리드스크류; 및 상기 연장유닛의 축을 중심으로 상기 돌출부를 회전시키는 회전구동유닛;을 포함하며, 상기 돌출부의 회전에 의해 상기 연장유닛이 상기 리드스크류로부터 탈거되어 자유낙하 하도록 구성된다.

Description

축회전 타입의 제어봉 구동장치{CONTROL ELEMENT DRIVE MECHANISM WITH AXIS ROTATION TYPE}
본 발명은 축회전 타입의 제어봉 구동장치로서, 원자력 발전소의 출력을 제어하는데 사용되는 제어봉을 구동시키는 축회전 타입의 제어봉 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 원자로(nuclear reactor)는 핵연료의 연쇄핵분열반응결과, 순간적으로 방출되는 다량의 질량결손 에너지가 방출되는 연쇄반응을 제어하여 핵분열에서 발생하는 열에너지를 동력으로 사용하도록 하는 장치이다.
구체적으로, 가압수형 원자로(pressurized water reactor)와 같은 발전용 원자로에서는, 농축 우라늄(enriched uranium)과 같은 핵 연료의 핵분열에 의해 열이 발생되며, 이 열은 원자로 노심을 통과하여 흐르는 냉각재로 전이된다.
여기에서, 노심은 냉각재가 흐르는 연료 집합체 구조물에서 근접장착된 핵 연료봉을 포함하며, 연료봉은 일정 공간에서 복수 개가 서로 이격되어 나란하게 배치된다.
이때, 소정의 연료봉에서 연료 원자가 핵 붕괴를 하는 동안 방출된 중성자 및 다른 소립자(atomic particle)의 일부는 연료봉 사이의 공간을 통과하며, 인접한 연료봉 내의 핵분열성 물질에 충돌함으로써, 핵 반응과, 노심에 의해 발생된 열에 기여한다.
한편, 제어봉은 핵 노심의 전체에 걸쳐 분포되어, 연료봉 사이를 지나는 중성자의 일부를 흡수함으로써, 전반적인 핵분열 반응속도를 제어한다.
이러한 제어봉은 일반적으로 중성자 흡수성 재료로 이루어진 기다란 봉 형상을 취하며, 연료봉 사이에서 평행하게 연장된 연료 집합체 내의 종방향 개구 또는 안내관(guide thimble)에 끼워 맞춰진다.
이때, 제어봉을 노심 내로 더욱 삽입하면, 보다 많은 중성자가 인접한 연료봉 내의 핵분열에 기여함이 없이 흡수될 것이며, 제어봉을 노심 내로부터 빼내도록 이동시키면, 중성자 흡수범위가 감소하여 핵 반응 속도 및 노심의 전력 발생이 증가한다.
이와 같은 제어봉을 구동시키는 축회전 타입의 제어봉 구동장치(Control Element Drive Mechanism, CEDM)는, 원자로가 정상운전 중, 제어봉의 삽입정도를 조절하여 노심 반응속도를 제어한다.
또한, 상기 축회전 타입의 제어봉 구동장치는 원자로 계통에 사고가 발생하여 긴급한 출력정지가 요구되는 경우, 제어봉을 신속하고 정확하게 노심 내부로 삽입하여 운전을 정지시키는 기능을 수행한다.
그런데, 종래기술에 따른 축회전 타입의 제어봉 구동장치는, 제어봉을 홀딩하는 구조로서 래치구조가 활용되는 경우 래치의 마모로 인한 슬립현상이 발생하고 아울러 제어봉을 정밀하게 제어할 수 없으며, 나아가 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0089620호에 도시된 바와 같은 홀딩구조가 활용되는 경우에는 구조물이 복잡함에 따라 고장가능성이 매우 높고 내구성도 좋지 않은 한계점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 단순한 제어구동 구조를 통하여 내구성을 높이면서도 효과적으로 제어봉의 구동을 제어하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 축회전 타입의 제어봉 구동장치는, 제어봉과 연결되어 상방 연장되며, 돌출부가 형성된 연장유닛; 상기 연장유닛이 관통배치되면서 체결된 중공이 형성되며, 구동모터에 의해 승강되는 리드스크류; 및 상기 연장유닛의 축을 중심으로 상기 돌출부를 회전시키는 회전구동유닛;을 포함하며, 상기 돌출부의 회전에 의해 상기 연장유닛이 상기 리드스크류로부터 탈거되어 자유낙하 하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 연장유닛은, 상기 제어봉과 연결되며, 중앙부에 길이방향 로드홀이 형성되고 측부에 횡방향 회전홀이 형성된 연장로드; 및 상기 회전홀에 삽입되어 상기 회전홀을 따라 이동가능한 상기 돌출부가 측부에 형성되고, 상기 로드홀에 축회전가능하게 끼워지며, 상기 회전구동유닛과 연결된 슬리브;를 구비하여, 상기 회전구동유닛에 의해 상기 슬리브가 축회전될 수 있다.
여기에서, 상기 리드스크류는, 내부에 상기 돌출부를 지지하면서 상기 돌출부의 횡이동을 가이드하는 지지홈과, 상기 돌출부의 종이동을 허여하는 수직홈이 형성되어, 상기 슬리브가 축회전 시, 상기 돌출부가 상기 지지홈에 지지되면서 횡이동하여 상기 수직홈 상에 배치되면 상기 수직홈을 통한 종이동이 허여되어, 상기 연장유닛이 자유낙하할 수 있다.
이때, 상기 지지홈은 바닥면이 상기 수직홈 측으로 하방 경사질 수 있다.
아울러, 상기 돌출부는 종단면이 원형 또는 사각형일 수 있다.
또한, 상기 연장유닛의 중앙부에는 길이방향 조립홀이 형성되며, 상기 회전구동유닛은, 위치고정된 장치프레임에 상단부가 연결되며, 상기 슬리브가 연동되어 축회전되고 길이방향 슬라이드되도록 상기 조립홀에 관통되면서 조립된 안내로드; 및 상기 안내로드를 축회전시키는 구동부;를 구비할 수 있다.
이때, 상기 슬리브의 조립홀과 상기 안내로드 각각은 횡단면이 각진 형상으로서, 상기 안내로드가 축회전 시 상기 슬리브가 걸림되어 축회전할 수 있다.
그리고, 상기 구동부는, 상기 안내로드의 상부가 연결된 승강자석; 및 상기 승강자석의 둘레에 배치되어, 전원제어를 통해 상기 승강자석을 승강시키는 전자석;을 구비하며, 상기 전자석에 공급되는 전원이 차단될 시, 상기 승강자석이 하강하면서 상기 안내로드가 연동 축회전되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 승강자석은, 상기 안내로드가 관통되는 관통홀이 형성되며, 하강 시 축회전이 차단되도록, 상기 장치프레임에 형성된 고정키가 삽입되어 슬라이드되는 고정키홈이 외주면에 수직으로 형성되고, 하강 시 상기 안내로드를 연동 축회전시키도록, 상기 안내로드의 측부에 형성된 회전키가 삽입되어 슬라이드되는 회전키홈이, 상기 관통홀의 내주면을 따라 하방 경사지게 형성될 수 있다.
여기에서, 상기 승강자석을 하방 탄성지지하는 탄성부재가 상기 장치프레임에 장착될 수 있다.
나아가, 상기 구동부는, 상기 안내로드에 연결되어 실린더로드의 신축 시 상기 안내로드를 축회전시키는 실린더부재일 수 있다.
한편, 상기 리드스크류는 상기 구동모터의 회전자에 장착된 너트조립체에 삽입되어, 상기 구동모터의 작동에 따른 상기 너트조립체의 축회전에 의해 승강될 수 있다.
본 발명에 따른 축회전 타입의 제어봉 구동장치는, 구동모터로 리드스크류를 승강시키도록 구성되어 제어봉의 승강을 정밀하게 제어할 수 있고, 회전구동유닛에 의한 연장유닛의 돌출부 회전에 의해 연장유닛을 리드스크류로부터 탈거시켜 제어봉을 노심 내부로 자유낙하 하도록 구성되어 원자로 계통에 사고 발생 시 원자로의 운전을 긴급정지시킬 수 있음에 따라, 단순한 제어구동 구조를 통하여 내구성을 높이면서도 효과적으로 제어봉의 구동을 제어할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축회전 타입의 제어봉 구동장치를 나타낸 종단면도이다.
도 2는 도 1의 축회전 타입의 제어봉 구동장치에서 구동모터와 리드스크류를 나타낸 확대도이다.
도 3은 도 1의 축회전 타입의 제어봉 구동장치에서 리드스크류 내에 연장유닛이 장착된 것을 나타낸 확대도이다.
도 4(a)는 도 3의 연장유닛에서 슬리브의 돌출부를 나타낸 종단면도이고, 도 4(b)는 도 4(a)의 돌출부에 대한 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 축회전 타입의 제어봉 구동장치에서 회전구동유닛이 작동되는 것을 나타낸 확대도이다.
도 6(a)는 도 5의 회전구동유닛에서 승강자석이 하강 시 고정키홈이 하강하는 것을 나타낸 도면이고, 도 6(b)는 승강자석이 하강 시 회전키홈이 하강하여 안내로드의 회전키가 회전하는 것을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축회전 타입의 제어봉 구동장치를 나타낸 종단면도이며, 도 2는 도 1의 축회전 타입의 제어봉 구동장치에서 구동모터와 리드스크류를 나타낸 확대도이고, 도 3은 도 1의 축회전 타입의 제어봉 구동장치에서 리드스크류 내에 연장유닛이 장착된 것을 나타낸 확대도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 축회전 타입의 제어봉 구동장치는 제어봉(미도시)과 연결되고 돌출부(22a)가 형성된 연장유닛(20), 상기 연장유닛(20)과 체결된 리드스크류(30), 및 상기 연장유닛(20)의 돌출부(22a)를 회전시키는 회전구동유닛(D)을 포함한다.
여기에서, 본 발명의 주요 구성적 특징은, 구동모터(40)로 리드스크류(30)를 승강시켜 제어봉의 승강을 정밀하게 제어하며, 나아가 원자로 계통에 사고가 발생하여 긴급한 출력정지가 요구되는 경우 회전구동유닛(D)에 의해 연장유닛(20)의 돌출부(22a)를 회전시킴으로써, 돌출부(22a)의 회전에 의해 연장유닛(20)이 리드스크류(30)로부터 탈거되어 자유낙하 하도록 함에 따라, 원활하면서도 용이하게 제어봉을 노심 내부로 자유낙하 하도록 구성된 점이다.
그러면, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명하기로 한다.
참고로, 본 발명에 따른 축회전 타입의 제어봉 구동장치는 베이스 구조물로서 장치프레임(10)이 구성되는데, 이러한 장치프레임(10)은 일례로서 도면에 도시된 바와 같이 하우징 형태로서 원자로로부터 축방향으로 연장되는 배치구조를 취하며, 내부에 후술되는 본 발명의 일부 구성들이 설치될 수 있다.
나아가, 상기 장치프레임(10)은 도면에 도시된 것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 구성들이 적정위치에서 위치고정되거나 외부로부터 보호되도록 하는 구조라면 어떠한 구조도 활용될 수 있음은 물론이다.
이러한 장치프레임(10)에는 본 발명의 구성으로서 연장유닛(20), 리드스크류(30), 및 회전구동유닛(D)이 직접적으로 또는 연계되어 설치된다.
먼저, 상기 리드스크류(30)는 구동모터(40)의 회전자(42)에 장착된 너트조립체(43)에 삽입나사체결되어, 구동모터(40)의 작동에 따른 너트조립체(43)의 축회전에 의해 승강되는 구조를 취함에 따라, 종국적으로 제어봉의 승강을 정밀하게 제어할 수 있다. 참고로, 도면부호 41은 구동모터(40)의 고정자이다.
그리고, 상기 연장유닛(20)은 제어봉과 연결되어 상방 연장되는 구조를 취하면서 돌출부(22a)가 형성되고, 상기 리드스크류(30)는 연장유닛(20)이 관통배치되면서 체결된 중공(30a)이 형성되며, 상기 회전구동유닛(D)은 연장유닛(20)의 돌출부(22a)를 회전시키도록 구성된다.
이에 따라, 원자로 계통에 사고가 발생하여 긴급한 출력정지가 요구되는 경우, 회전구동유닛(D)에 의해 돌출부(22a)가 연장유닛(20)의 축을 중심으로 회전됨으로써, 연장유닛(20)이 리드스크류(30)로부터 탈거되어 자유낙하됨에 따라, 종국적으로 제어봉이 노심 내부로 자유낙하될 수 있다.
이와 같이 원자로 계통에 사고 발생 시 제어봉이 자유낙하 하도록 구성된 구조에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 회전구동유닛(D)에 의해 리드스크류(30)로부터 탈거되어 자유낙하하는 연장유닛(20)은, 바람직하게 전부(연장로드(21)와 슬리브(22))가 아닌 돌출부(22a)가 형성된 일부분(슬리브(22))만이 축회전되는 구조를 취함으로써, 축회전되지 않는 부분(연장로드(21))의 하단에 연결된 제어봉이 축회전 되지 않는다.
구체적으로, 상기 연장유닛(20)은 도면에 도시된 바와 같이 제어봉과 연결된 연장로드(21)와, 상기 연장로드(21)의 로드홀(21a)에 끼워진 슬리브(22)를 구비할 수 있다.
여기에서, 상기 연장로드(21)는 제어봉과 연결되며, 중앙부에 길이방향 로드홀(21a)이 형성되고 측부에 횡방향 회전홀(21b)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 슬리브(22)는 회전구동유닛(D)과 연결되며 연장로드(21)의 로드홀(21a)에 축회전가능하게 끼워진다. 아울러, 상기 슬리브(22)는 측부에 돌출부(22a)가 형성되는데, 이러한 돌출부(22a)가 연장로드(21)의 회전홀(21b)에 삽입되어 횡방향 이동가능한 구조를 취할 수 있다.
이에 따라, 상기 회전구동유닛(D)에 의해 연장로드(21)는 축회전되지 않고 슬리브(22)만 축회전됨으로써, 연장로드(21)와 함께 제어봉이 축회전되지 않음에 따라, 연장로드(21)에 연결되는 제어봉의 결합을 용이하게 구성할 수 있다. 하지만, 연장로드(21)에 제어봉을 결합하는 방식(예: 볼 조인트 방식)에 따라 연장로드(21)의 축회전도 허용될 수 있다.
결국, 상기 연장유닛(20)은 다른 실시예로서 하나의 부재로서 구성될 수 있는데, 즉 상기 연장로드(21)와 슬리브(22)가 일체형으로 형성되는 구조를 취할 수 있다.
그리고, 상기 리드스크류(30)는 내부에 돌출부(22a)를 지지하면서 돌출부(22a)의 횡이동을 가이드하는 지지홈(30b)과, 돌출부(22a)의 종이동을 허여하는 수직홈(30c)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 슬리브(22)의 돌출부(22a)가 리드스크류(30)의 지지홈(30b)에 상방 지지된 상태를 유지하는 경우, 리드스크류(30)가 구동모터(40)에 의해 승강 시 리드스크류(30)에 조립된 상태로 리드스크류(30)와 함께 승강하게 된다.
또한, 상기 슬리브(22)가 회전구동유닛(D)에 의해 축회전 하는 경우, 돌출부(22a)가 리드스크류(30)의 지지홈(30b)을 따라 슬라이드 횡이동하여 수직홈(30c) 상에 배치되면, 수직홈(30c)을 통한 종이동이 허여되어 연장유닛(20)이 자유낙하 하게 되며, 종국적으로 이러한 연장유닛(20)에 연결된 제어봉이 자유낙하 하게 된다. 즉, 상기 연장유닛(20)은 지지홈(30b)의 바닥면에 의해 상방 지지되지 않는 경우 자체중량과 함께 제어봉의 중량에 의해 하측(노심 내부 방향)으로 자유낙하 하게 된다.
여기에서, 상기 지지홈(30b)은 돌출부(22a)의 횡이동이 보다 원활하면서도 용이하도록, 바닥면이 수직홈(30c) 측으로 하방 경사질 수 있다.
아울러, 상기 돌출부(22a)는 도 3 및 도 4(a)에 도시된 바와 같이 종단면이 원형인 경우, 지지홈(30b)의 바닥면과의 마찰력이 줄어듦으로써, 지지홈(30b) 상에서 원활하게 슬라이드 횡이동을 할 수 있다.
또한, 상기 돌출부(22a)는 다른 실시예로서 도 4(b)에 도시된 바와 같이 종단면이 사각형인 경우, 연장유닛(20)의 자체중량과 함께 제어봉의 중량에 의한 전단력에 저항하는 힘을 보강함으로써, 돌출부(22a)의 내구성을 증대시킬 수 있다. 아울러, 이와 같은 돌출부(22a)는 하면이 지지홈(30b)의 경사진 바닥에 대응되게 경사진 구조를 취할 수 있다.
도 5는 도 1의 축회전 타입의 제어봉 구동장치에서 회전구동유닛이 작동되는 것을 나타낸 확대도이며, 도 6(a)는 도 5의 회전구동유닛에서 승강자석이 하강 시 고정키홈이 하강하는 것을 나타낸 도면이고, 도 6(b)는 승강자석이 하강 시 회전키홈이 하강하여 안내로드의 회전키가 회전하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 슬리브(22)의 중앙부에는 길이방향 조립홀(22b)이 형성되며, 상기 회전구동유닛(D)은 슬리브(22)의 조립홀(22b)에 관통되면서 조립된 안내로드(50)와, 상기 안내로드(50)를 축회전시키는 구동부(60)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 안내로드(50)는 이러한 조립홀(22b)에 관통되면서 조립되되, 슬리브(22)가 연동되어 축회전되고 길이방향 슬라이드되도록 하는 구조를 취할 수 있다.
일례로서 도면에 도시된 바와 같이, 상기 슬리브(22)의 조립홀(22b)과 안내로드(50) 각각은 횡단면이 각진 형상을 지님으로써, 안내로드(50)가 축회전 시 슬리브(22)가 걸림되어 축회전하게 되고, 나아가 슬리브(22)가 안내로드(50)의 길이방향을 따라 슬라이드 될 수 있다.
한편, 안내로드(50)와 슬리브(22) 연결의 다른 실시예로서, 상기 안내로드(50)와 슬리브(22)를 원통형으로 하고 적어도 하나에는 길이방향으로 키가 형성되고 나머지 하나에는 이러한 키에 대응되는 키홈이 종방향으로 길게 형성되도록 함으로써, 안내로드(50)가 축회전 시 슬리브(22)가 걸림되어 축회전하는 연동구조를 이룰 수 있고, 나아가 슬리브(22)가 안내로드(50)를 따라 슬라이드하는 이동에는 간섭되지 않는 구조도 가능할 것이다.
그리고, 상기 구동부(60)는 안내로드(50)의 상부가 연결된 승강자석(61)과, 상기 승강자석(61)의 둘레에 배치된 전자석(62)을 구비할 수 있다.
여기에서, 상기 전자석(62)은 승강자석(61)의 둘레에 배치되어 전원제어를 통해 승강자석(61)을 승강시키는 역할을 수행하는데, 즉 전원이 인가 시에는 승강자석(61)이 전자석(62)의 내측으로 상방 이동되도록 하며, 인가된 전원이 해제 시에는 승강자석(61)이 자유낙하 하도록 한다.
이때, 상기 승강자석(61)의 자유낙하가 보다 원활하게 이루어지도록, 승강자석(61)을 하방 탄성지지하는 탄성부재(70)가 장치프레임(10)에 장착될 수 있다.
나아가, 이와 같은 전자석(62)에 공급되는 전원이 차단 시, 승강자석(61)이 하강하면서 안내로드(50)가 연동 축회전되도록 구성된다.
이를 위해, 상기 승강자석(61)은 안내로드(50)가 관통되는 관통홀(61a)이 형성되며, 외주면에는 고정키홈(61b)이 형성되고 관통홀(61a)의 내주면에는 회전키홈(61c)이 형성된다.
구체적으로, 상기 승강자석(61)은 하강 시 축회전이 차단되도록, 장치프레임(10)에 형성된 고정키(11)가 삽입되어 슬라이드되는 고정키홈(61b)이 외주면에 수직으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 승강자석(61)은 하강 시 안내로드(50)를 연동 축회전시키도록, 안내로드(50)의 측부에 형성된 회전키(51)가 삽입되어 슬라이드되는 회전키홈(61c)이, 관통홀(61a)의 내주면을 따라 하방 경사지게 형성될 수 있다.
이에 따라, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 승강자석(61)이 자유낙하, 즉 하강하면서 안내로드(50)를 연동 축회전시킬 수 있는데, 구체적으로 승강자석(61)이 하강 시 장치프레임(10)에 형성된 고정키(11)에 의해 축회전하지 않고 수직하강하게 되며, 승강자석(61)의 회전키홈(61c)에 삽입된 안내로드(50)의 회전키(51)는 회전키홈(61c)의 하방 경사진 구조에 의해 승강자석(61)의 하강 시 회전하게 된다.
즉, 상기 안내로드(50)는 상단부가 장치프레임(10)에 연결되어 상하방향 이동되지 않는 구조를 취하되, 연장유닛(20)의 슬리브(22)에는 축회전 가능하게 조립된 구조를 취한다. 아울러 안내로드(50)는 측부에 형성된 회전키(51)가 승강자석(61)의 하방 경사진 회전키홈(61c)에 배치됨으로써, 승강자석(61)의 하강 시 하측으로 내려오는 회전키홈(61c)에서 이동함에 따라 회전하게 된다.
상술된 바와 같은 안내로드(50)의 축회전으로 인하여 도 3에 도시된 바와 같이 슬리브(22)가 축회전됨으로써, 슬리브(22)의 돌출부(22a)가 리드스크류(30)의 수직홈(30c) 상에 배치됨에 따라, 슬리브(22)와 연장로드(21)가 함께 하강하여 종국적으로 제어봉이 자유낙하 하게 된다.
참고로, 도 5의 회전키홈(61c)는 관통홀(61a)의 후측 내주면에 형성된 것을 도시한 것이고, 도 6(b)의 회전키홈(61c)는 관통홀(61a)의 전측 내주면에 형성된 것을 도시한 것으로서, 바 형상 회전키(51)의 양단부 각각이 도 5의 회전키홈(61c)과 도 6(b)의 회전키홈(61c)에 인입되어 배치된다.
한편, 상기 구동부(60)는 비록 도면에 도시되지는 않았지만 다른 실시예로서 실린더부재가 활용될 수 있다. 이러한 실린더부재는 안내로드(50)에 연결되어 실린더로드의 신축 시 안내로드(50)를 축회전시키는 구성을 취할 수 있으며, 에어압 또는 유압으로 작동될 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 구동모터(40)로 리드스크류(30)를 승강시키도록 구성되어 제어봉의 승강을 정밀하게 제어할 수 있고, 회전구동유닛(D)에 의한 연장유닛(20)의 돌출부(22a) 회전에 의해 연장유닛(20)을 리드스크류(30)로부터 탈거시켜 제어봉을 노심 내부로 자유낙하 하도록 구성되어 원자로 계통에 사고 발생 시 원자로의 운전을 긴급정지시킬 수 있음에 따라, 단순한 제어구동 구조를 통하여 내구성을 높이면서도 효과적으로 제어봉의 구동을 제어할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
10 : 장치프레임 11 : 고정키
20 : 연장유닛 21 : 연장로드
21a : 로드홀 21b : 회전홀
22 : 슬리브 22a : 돌출부
22b : 조립홀 30 : 리드스크류
30a : 중공 30b : 지지홈
30c : 수직홈 40 : 구동모터
41 : 고정자 42 : 회전자
43 : 너트조립체 D : 회전구동유닛
50 : 안내로드 51 : 회전키
60 : 구동부 61 : 승강자석
61a : 관통홀 61b : 고정키홈
61c : 회전키홈 62 : 전자석
70 : 탄성부재

Claims (12)

  1. 제어봉과 연결되어 상방 연장되며, 돌출부가 형성된 연장유닛; 상기 연장유닛이 관통배치되면서 체결된 중공이 형성되며, 구동모터에 의해 승강되는 리드스크류; 및 상기 연장유닛의 축을 중심으로 상기 돌출부를 회전시키는 회전구동유닛;을 포함하며, 상기 돌출부의 회전에 의해 상기 연장유닛이 상기 리드스크류로부터 탈거되어 자유낙하 하도록 구성되며,
    상기 연장유닛은, 상기 제어봉과 연결되며, 중앙부에 길이방향 로드홀이 형성되고 측부에 횡방향 회전홀이 형성된 연장로드; 및 상기 회전홀에 삽입되어 상기 회전홀을 따라 이동가능한 상기 돌출부가 측부에 형성되고, 상기 로드홀에 축회전가능하게 끼워지며, 상기 회전구동유닛과 연결된 슬리브;를 구비하여, 상기 회전구동유닛에 의해 상기 슬리브가 축회전되는 것을 특징으로 하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리드스크류는, 내부에 상기 돌출부를 지지하면서 상기 돌출부의 횡이동을 가이드하는 지지홈과, 상기 돌출부의 종이동을 허여하는 수직홈이 형성되어,
    상기 슬리브가 축회전 시, 상기 돌출부가 상기 지지홈에 지지되면서 횡이동하여 상기 수직홈 상에 배치되면 상기 수직홈을 통한 종이동이 허여되어, 상기 연장유닛이 자유낙하하는 것을 특징으로 하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지홈은 바닥면이 상기 수직홈 측으로 하방 경사진 것을 특징으로 하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 종단면이 원형 또는 사각형인 것을 특징으로 하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 중앙부에는 길이방향 조립홀이 형성되며,
    상기 회전구동유닛은,
    위치고정된 장치프레임에 상단부가 연결되며, 상기 슬리브가 연동되어 축회전되고 길이방향 슬라이드되도록 상기 조립홀에 관통되면서 조립된 안내로드; 및
    상기 안내로드를 축회전시키는 구동부;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬리브의 조립홀과 상기 안내로드 각각은 횡단면이 각진 형상으로서, 상기 안내로드가 축회전 시 상기 슬리브가 걸림되어 축회전하는 것을 특징으로 하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 안내로드의 상부가 연결된 승강자석; 및
    상기 승강자석의 둘레에 배치되어, 전원제어를 통해 상기 승강자석을 승강시키는 전자석;을 구비하며,
    상기 전자석에 공급되는 전원이 차단될 시, 상기 승강자석이 하강하면서 상기 안내로드가 연동 축회전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 승강자석은,
    상기 안내로드가 관통되는 관통홀이 형성되며,
    하강 시 축회전이 차단되도록, 상기 장치프레임에 형성된 고정키가 삽입되어 슬라이드되는 고정키홈이 외주면에 수직으로 형성되고,
    하강 시 상기 안내로드를 연동 축회전시키도록, 상기 안내로드의 측부에 형성된 회전키가 삽입되어 슬라이드되는 회전키홈이, 상기 관통홀의 내주면을 따라 하방 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 승강자석을 하방 탄성지지하는 탄성부재가 상기 장치프레임에 장착된 것을 특징으로 하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 안내로드에 연결되어 실린더로드의 신축 시 상기 안내로드를 축회전시키는 실린더부재인 것을 특징으로 하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치.
  12. 제1항, 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드스크류는 상기 구동모터의 회전자에 장착된 너트조립체에 삽입되어, 상기 구동모터의 작동에 따른 상기 너트조립체의 축회전에 의해 승강되는 것을 특징으로 하는 축회전 타입의 제어봉 구동장치.
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WO2024066488A1 (zh) * 2022-09-27 2024-04-04 上海核工程研究设计院股份有限公司 电机丝杠式控制棒驱动机构及其驱动方法

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JP2006145233A (ja) * 2004-11-16 2006-06-08 Toshiba Corp 上部設置型制御棒駆動装置

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