KR20160048497A - 마찰력 테스트 설비 및 그것을 이용한 마찰력 테스트 방법 - Google Patents
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Abstract
마찰력 테스트 설비 및 방법이 제공된다. 마찰력 테스트 설비는 가이드 부재를 길이 방향으로 지지하는 지지 장치; 상기 가이드 부재의 내부를 따라 이동하는 가동 대상물을 상기 가이드 부재의 하부의 소정 위치로 지지하는 받침 장치; 상기 가동 대상물의 일단에 연결되고, 상기 가이드 부재를 통과하는 힘 전송 부재; 상기 힘 전송 부재를 상기 가이드 부재의 상부로 잡아 당겨 상기 가동 대상물을 상기 가이드 부재 내부로 수직 이동시키는 이송 장치; 및 상기 가동 대상물의 마찰력을 측정하는 측정 장치를 포함한다. 이러한 설비를 통해 가동 대상물을 가이드 부재 내부를 통과시키면서 상 방향으로 잡아 당겨 가이드 부재에 대한 가동 대상물의 마찰 테스트를 용이하게 행할 수 있다.
Description
본 발명은 가이드 부재 내부를 통과하는 가동 대상물에 작용하는 마찰력을 테스트하는 마찰력 테스트 설비 및 그것을 이용한 마찰력 테스트 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가압수형 원자로에서 사용되는 연료 집합체는 다수의 연료봉을 다발로 한 구조의 연료 집합체의 형태를 채용하고 있다. 그 개략적인 구성은 냉각재용 입구 노즐 및 출구 노즐을 구비한 원자로 용기 안에 노심조가 수직으로 지지되고, 그 안에 다수의 연료봉을 다발로 한 연료 집합체가 다수 장착되어 있다. 연료 집합체는 서로 떨어져 대향 배치되는 상부 노즐 및 하부 노즐을 가지고, 이들은 복수의 제어봉 안내 튜브에 의해 연결되며, 여기에 복수의 지지 격자가 장착된다.
가압수형 원자로에서 사용되고 있는 제어봉 집합체는 제어봉 구동 장치에 의해 구동되는 스파이더에 복수 개의 제어봉을 매달아 형성한 구성이다. 이러한 제어봉 집합체는 제어봉 구동 장치로 제어봉을 구동시켜, 원자로에 장착되어 있는 연료 집합체의 제어봉 안내 튜브 내에서 제어봉을 깊게 삽입하거나 얕게 빼냄으로써 노심의 반응도를 제어한다.
예를 들면, 정기적으로 행해지는 유지 보수 조작 시에는 제어봉 집합체를 교환할 필요가 있다. 제어봉 집합체를 제어봉 안내 튜브 내에서 이동시키는 동안 이동 경로에 따른 위치에 따라 야기되는 힘에 관한 항구적인 지식을 갖는 것이 필요하다.
제어봉 집합체와 이 제어봉 집합체를 위한 제어봉 안내 튜브로 이루어진 기구 전체는 원자로의 코어의 매우 협소한 공간 내에 위치하고 있다. 그 때문에 이러한 제어봉 집합체의 마찰력을 원자로에서 테스트 하는 것이 쉽지 않다.
본 발명의 목적은 제어봉 집합체를 제어봉 안내 튜브 내에서 이동시키는 동안 이동 경로에 따른 위치에 따라 야기되는 마찰력을 용이하게 테스트할 수 있는 마찰력 테스트 장비 및 그를 이용한 마찰력 테스트 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점을 따르면, 가이드 부재를 길이 방향으로 지지하는 지지 장치; 상기 가이드 부재의 내부를 따라 이동하는 가동 대상물을 상기 가이드 부재의 하부의 소정 위치로 지지하는 받침 장치; 상기 가동 대상물의 일단에 연결되고, 상기 가이드 부재를 통과하는 힘 전송 부재; 상기 힘 전송 부재를 상기 가이드 부재의 상부로 잡아 당겨 상기 가동 대상물을 상기 가이드 부재 내부로 수직 이동시키는 이송 장치; 및 상기 가동 대상물의 마찰력을 측정하는 측정 장치를 포함하는 마찰력 테스트 설비가 제공된다.
상기 가이드 부재는 원자로 내에 장착되는 연료 집합체의 안내 튜브와 대응하도록 구성될 수 있으며, 상기 가동 대상물은 원자로에 장착되는 연료 집합체의 제어봉 집합체와 대응하도록 구성된 모형 제어봉을 포함할 수 있다.
상기 모형 제어봉은 상기 원자로에 장착되는 제어봉 집합체의 외형과 동일하게 제작될 수 있으며, 상기 모형 제어봉은 상기 제어봉 집합체의 길이와 같거나 크거나, 작게 제작될 수 있다.
상기 지지 장치는 상기 가이드 부재를 수직 이송 또는 회전 가능하게 지지하도록 구성될 수 있고, 상기 지지 장치는 상기 가이드 부재의 수직 자세를 감지하는 기울기 감지 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 이송 장치는 동력을 제공하는 모터; 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고 그 외주면에 상기 힘 전송 부재가 감겨지는 드럼; 및 상기 힘 전송 부재의 이송을 안내하는 가이드 풀리를 포함할 수 있다.
상기 마찰력 테스트 설비는 상기 힘 전송 부재 및 상기 가동 대상물을 연결하는 연결 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 연결 장치는 상기 가동 대상물의 상단에 결합되는 본체; 상기 본체에 일단측이 삽입되고, 타단측이 상기 힘 전송 부재에 연결된 연결축 부재; 및 상기 본체의 일측에 회전 가능하게 결합되어 상기 본체에 삽입된 상기 연결축 부재를 락킹하는 래치 부재를 포함할 수 있다.
상기 측정 장치는 상기 가동 대상물의 마찰력 및 마찰이 일어나는 위치를 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 측정 장치는 상기 마찰력을 상기 모터의 회전 속도, 상기 모터의 회전력, 또는 상기 힘 전송 부재에 작용하는 장력의 변화를 체크하도록 구성될 수 있다.
상기 측정 장치는 상기 위치를 상기 힘 전송 부재의 감김량, 또는 상기 모터의 회전수 체크에 의해 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 마찰력 테스트 설비는 상기 측정 장치를 통해 측정된 마찰력에 관한 정보를 보여주는 디스플레이 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 마찰력 테스트 설비는 상기 가이드 부재 또는 상기 가동 대상물을 운반하는 크레인 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 마찰력 테스트 설비는 상기 가이드 부재 및 상기 가동 대상물의 수직 위치를 정렬하는 위치 정렬기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점을 따르면, 내부 통로를 갖는 가이드 부재를 수직으로 배치하는 단계; 상기 가이드 부재의 하부에 가동 대상물을 위치시키는 단계; 상기 가이드 부재의 상부로부터 힘 전송 부재를 통과시키고, 상기 힘 전송 부재의 일단을 상기 가동 대상물에 연결하는 단계; 및 상기 가이드 부재 내부를 통과하는 상기 가동 대상물의 마찰력을 측정하는 단계를 포함하는 마찰력 테스트 방법이 제공된다.
상기 가동 대상물을 원자로에 장착되는 연료 집합체의 제어봉 집합체와 대응되게 모형으로 제작할 수 있다.
상기 가동 대상물은 상기 제어봉 집합체의 외형과 동일하게 제작되고, 상기 가동 대상물의 길이는 상기 제어봉 집합체와 동일하거나, 짧거나, 길게 형성될 수 있다.
상기 가이드 부재는 원자로에 장착되는 연료 집합체의 안내 튜브와 대응하도록 구성될 수 있다.
상기 가이드 부재를 수직으로 배치하는 단계에서, 기울기 감지 센서를 통하여 상기 가이드 부재의 수직 자세를 감지할 수 있다.
상기 가동 대상물의 마찰력을 측정하는 단계에서, 상기 힘 전송 부재가 당겨지도록 동력을 제공하는 모터의 회전 속도, 모터의 회전력 또는 상기 힘 전송 부재의 장력 변화를 체크하여 상기 가동 대상물의 마찰력을 측정할 수 있다.
상기 모터의 회전수 또는 상기 힘 전송 부재의 감김 량을 체크하여 상기 가이드 부재내의 마찰 위치를 체크할 수 있다.
상기 마찰력 테스트 방법은 상기 마찰력 측정 단계에서 측정된 정보를 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따르면, 원자로에 장착되는 제어봉 조립체의 외형과 대응하는 모형 제어봉을 제작하고, 별도의 마찰 측정 설비를 이용하여 마찰력 테스트를 수행함에 따라 제어봉 조립체에 관한 성능 테스트를 용이하게 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 가동 대상물의 마찰력 테스트 설비의 구성을 도시한 전체 사시도이다.
도 2는 도 1의 화살표 Ⅱ를 따른 정면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ표시부의 확대도이다.
도 4는 도 1의 이송 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 따른 가동 대상물의 연결 장치의 구성을 도시한 일부 사시도이다.
도 6은 도 5의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따른 종단면도이다.
도 7은 도 5의 선 Ⅶ-Ⅶ을 따른 횡단면도이다.
도 8은 도 7의 래치 부재가 록킹된 상태를 도시한 횡단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예를 따른 가동 대상물의 마찰력 테스트 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1의 화살표 Ⅱ를 따른 정면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ표시부의 확대도이다.
도 4는 도 1의 이송 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 따른 가동 대상물의 연결 장치의 구성을 도시한 일부 사시도이다.
도 6은 도 5의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따른 종단면도이다.
도 7은 도 5의 선 Ⅶ-Ⅶ을 따른 횡단면도이다.
도 8은 도 7의 래치 부재가 록킹된 상태를 도시한 횡단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예를 따른 가동 대상물의 마찰력 테스트 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 측정 대상물의 마찰력 테스트 설비의 구성을 도시한 전체 사시도이고, 도 2는 도 1의 화살표 Ⅱ를 따른 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가이드 부재 내의 가동 대상물에 대해 작용하는 마찰력을 테스트하는 마찰력 테스트 설비(1)가 보여진다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 마찰력 테스트 설비(1)는 예를 들면, 대형 가이드 부재 내의 대형 사이즈의 가동 대상물에 작용하는 마찰력 테스트를 용이하게 실시할 수 있도록 착안된 것이다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 마찰력 테스트 설비(1)는 가동 대상물(3)을 가이드 부재(5) 내부를 통과시키면서 상 방향으로 잡아 당겨 가이드 부재(5)에 대한 가동 대상물(3)의 마찰력 테스트를 행하도록 구성된다.
가동 대상물(3)은 원자로에서 사용되는 제어봉 집합체의 외형과 동일하게 제작된 모형 제어봉 집합체를 포함할 수 있다(이하 "모형 제어봉"이라 칭함). 가이드 부재(5)는 원자로 내에 장착되며 제어봉 집합체가 삽입되는 안내 튜브 (이하 "안내 튜브"라 칭함)를 포함할 수 있다. 안내 튜브(5)는 원자로에서 사용되는 실제 안내 튜브 또는 원자로 안내 튜브와 동일한 형태를 갖도록 제작된 모형 안내 튜브를 포함할 수 있다.
마찰력 테스트 장비(1)는 프레임(10), 지지 장치(20), 받침 장치(30), 힘 전송 부재(40), 이송 장치(50), 측정 장치(60), 크레인 장치(70), 조작 장치(80), 디스플레이 장치(90), 및 제어기(100) 등을 포함한다.
프레임(10)은 엘리베이터(미도시)가 승, 하강 가능토록 엘리베이터 구간(E)을 형성하는 메인 프레임(11) 및 엘리베이터 구간(E)의 일측에 다층의 작업 공간(S: S1, S2, S3)을 구획 형성하는 구조물(13)들을 포함한다. 구조물(13)은 작업 공간(S1, S2, S3)의 바닥을 형성하는 바닥판(13a) 및 바닥판(13a)을 지지하는 다수의 철재 구조물(13b)을 포함한다. 구조물(13)의 일측에는 사다리(15)가 구비되어 작업자가 직접 다층의 작업 공간(S)에 접근할 수 있도록 한다.
적업 공간(S)측에는 수직으로 배치된 기둥부재(17)가 마련되어 지지 장치(20)가 설치되도록 한다.
지지 장치(20)는 안내 튜브(5)를 일정 위치에서 수직으로 배치되도록 지지한다.
받침 장치(30)는 마찰력 측정을 위하여 제작된 모형 제어봉(3)을 수직으로 배치된 안내 튜브(5)의 하부에 정렬하여 대기하도록 구성된다.
받침 장치(30)는 받침대(31) 및 받칟대(31)의 상단에 구비되어 모형 제어봉(3)의 상측을 지지하는 지지판(33)을 포함한다. 받침 장치(30)는 위치 정렬기(35)에 의해 위치 정렬되도록 구성된다. 위치 정렬기(35)는 측정 설비(1)의 바닥에 형성된 예컨대, 위치 정렬 가이드 레일(35: 도 1참조)를 포함할 수 있다. 받침 장치(30)는 위치 정렬 가이드 레일을 통해 이송되어 모형 제어봉(3)이 안내 튜브(5)의 길이 방향 중심축에 대하여 위치 정렬될 수 있다.
받침 장치(30)의 일측에는 다수의 모형 제어봉(3)을 운반하고 일정 위치로 대기하는 제어봉 운송반(36)이 구비된다. 제어봉 운송반(36)은 다양한 사이즈로 제작된 모형 제어봉(3)들을 수용할 수 있다.
모형 제어봉(3)은 원자로에 적용되는 실제 제어봉 집합체의 외형과 동일하게 제작될 수 있다. 모형 제어봉(3)은 실제 제어봉 집합체의 길이와 동일하거나, 짧거나, 길게 제작될 수 있다. 이와 같이 다양한 사이즈로 모형 제어봉(3)을 구비하여 다양한 조건하에서 마찰력 테스트를 가능케 할 수 있다. 모형 제어봉(3)은 실제 제어봉 집합체의 튜브 재질과 동일한 스테인레스 스틸로 제작될 수 있다.
힘 전송 부재(40)는 안내 튜브(5)의 내부를 통과하여 모형 제어봉(3)에 연결되는 케이블, 와이어, 체인, 로프 등 다양한 형태의 연결 부재를 포함할 수 있다(이하, "케이블" 이라 칭함).
케이블(40)의 일단은 이송 장치(50)에 연결되고, 케이블(40)의 타단은 모형 제어봉(30)에 연결된다. 이러한 구성을 통하여 케이블(40)이 상측으로 당겨질 경우 모형 제어봉(30)이 안내 튜브(5)의 내부를 통과할 수 있다.
이송 장치(50)는 케이블(40)을 상측으로 잡아당기기 위한 구동력을 제공하며, 케이블(40)을 감고 풀도록 구성된다.
측정 장치(60)는 모형 제어봉(30)이 안내 튜브(50)를 통과하는 동안, 모형 제어봉(30)이 안내 튜브(50)와 접촉되어 발생하는 마찰력 측정 및 마찰력이 발생하는 위치를 측정하도록 구성될 수 있다.
마찰력은 케이블(40)에 연결된 로드 셀(61, 도 1참조)에 의해 측정할 수 있다. 소정의 힘으로 모형 제어봉(30)을 안내 튜브(50)의 내부로 통과시키는 동안, 모형 제어봉(30)이 안내 튜브(50)의 소정 위치에서 부딪히는 경우 케이블(40)에 작용하는 장력이 변하게 된다. 이러한 장력 변화를 로드 셀(61)을 통해 확인할 수 있다.
한편, 마찰력 측정은 케이블(40)의 이송 속도 변화를 통해서도 확인할 수 있다. 케이블(40)의 이송 속도 변화는 예컨대 케이블(40)을 이송시키는 모터(후술됨)의 회전 속도 변화를 통해서도 확인할 수 있다. 케이블(40)을 안내 튜브(5)의 상부로 당겨 모형 제어봉(30)을 이송시키는 동안, 모형 제어봉(30)이 안내 튜브(50)의 소정 위치에서 부딪힐 경우, 케이블(40) 이송 속도가 감소하게 된다. 이러한 속도 변화를 통해 모형 제어봉(40)의 마찰력을 측정할 수 있다.
다른 실시 예로, 마찰력 측정은 케이블(40)을 이송시키는 모터(후술됨)의 회전축의 회전력 체크에 의할 수 있다.
마찰이 일어난 위치는 케이블(40)의 감김 량, 또는 모터의 회전수 체크 등을 통해 가능하다. 측정 장치(60)는 위와 같이 모형 제어봉(3)을 안내 튜브(5)에 대하여 이동시키는 동안 마찰이 발생하는 위치 및 마찰력을 체크하도록 구성될 수 있다.
크레인 장치(70)는 중량물인 안내 튜브(5) 및/또는 모형 제어봉(3)을 적정 위치로 운반한다. 크레인 장치(70)는 작업 공간(S)의 바닥판(13a)의 일측에 직립되게 설치된 크레인 기둥(71)과 크레인 기둥(71)의 상단부에 지지된 호이스트 장치(73)를 포함한다. 크레인 장치(70)는 중량물을 달고 상하, 전후, 좌우로 운반하는 기계 장치로서, 중량물을 들어 올리고 내리는 권상, 권하 운동과 수평으로 이동하기 위한 주행, 횡행, 선회, 인입 등의 운동이 가능하도록 구성된다.
조작 장치(80)는 상술한 바와 같은 마찰 측정 장치(1)의 전반적인 동작을 조작 가능토록 구성된 것으로서, 각종 구동 신호 및 출력 신호 등을 입력할 수 있도록 구성된다.
디스플레이 장치(90)는 측정 장치(60)을 통해 측정된 모형 제어봉(3)의 마찰력 및 마찰력이 발생한 위치 등에 관한 측정치를 보여주도록 구성된다. 디스플레이 장치(90)는 조작 장치(80)의 일측에 일체로 구성될 수도 있다.
제어기(100)는 상술한 바와 같은 각종 장치들로부터 신호를 수신하고 각각의 장치들로 적절한 구동 신호 등을 출력하도록 구성된다.
마찰 측정 설비(1)는 상술한 각종 장치들을 전기적으로 연결하고 구동하기 위한 회로부품이 내장된 전장박스(91)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 도 1의 ?표시부의 확대도이다.
도 3을 참조하면, 지지 장치(20)는 안내 튜브(5)를 수평, 수직 자세로 회전 가능하게 지지하고, 수직 이동 가능하게 지지한다.
지지 장치(20)는 안내 튜브(5)와 결합된 지지 부재(21), 지지 부재(21)와 결합된 이송 부재(22), 이송 부재(22)를 수평, 수직 자세로 회전시키는 회전 유닛(23), 및 이송 부재(22)를 수직 이동 시키는 수직 이송 유닛(25)을 포함한다.
회전 유닛(23)은 예를 들면, 이송 부재(22)와 결합된 축 및 축을 회전시키기 위한 회전 동력을 제공하는 모터를 포함할 수 있다. 회전 유닛(23)은 이와 같이 모터의 동력을 이용하는 것 이외에 유압 구동원을 이용한 다른 구성 요소 들을 포함할 수 있다.
수직 이송 유닛(25)은 예를 들면, 모터, 모터에 연결된 스핀들 축, 스핀들 축에 나합되고 이송 부재(22)에 연결된 스핀들 너트를 포함할 수 있다. 다른 실시 예로 수직 이송 유닛(25)은 랙-피니언 기어 등과 같은 다양한 기어 조합, 또는 유압 구동원을 이용한 다른 구성요소 등을 포함할 수 있다.
지지 장치(20)는 수직 자세로 지지되는 안내 튜브(5)의 기울기를 감지하는 기울기 감지 센서(26)를 추가로 포함한다. 기울기 감지 센서(26)는 일정 위치에 고정적으로 구비되어 안내 튜브(5)의 수직 배치 상태를 감지하도록 구성될 수 있다.
도 4는 도 1의 이송 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 4를 참조하면, 이송 장치(50)는 동력을 제공하는 모터(51), 모터(51)의 구동력에 의해 회전하고 그 외주면에 케이블(40)이 감겨지는 드럼(53) 및 드럼(40)에 감기고 드럼(40)으로부터 풀리는 케이블(40)을 원활하게 이송 가능하도록 지지하는 가이드 풀리(55)를 포함한다.
모터(51) 및 드럼(53) 사이의 연결부에는 감속기(56) 및 토크 트랜스 듀서(57)가 설치될 수 있다. 감속기(56)는 기어를 이용한 속도 변환기로써, 모터(51)의 회전수를 필요한 회전수로 감속하고 토크를 증대시키는 역할을 한다. 토크 트랜스듀서(57)는 모터(51)의 회전력을 체크하는 것으로서, 모형 게이지(3)를 이송시키도록 동작하는 동안 모터(51)가 적절하게 구동되는지를 판단하거나, 모형 게이지(3)의 마찰력 측정을 가능케 한다. 토크 트랜스듀서(57)는 측정 장치(60)의 일 구성 요소로 이해될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 따른 모형 제어봉의 연결 장치의 구성을 도시한 일부 사시도이다.
도 5를 참조하면, 모형 제어봉(3)은 원자로에 장착되는 실제 제어봉 집합체의 외형과 동일하게 제작된다. 모형 제어봉(3)은 실제 제어봉 집합체의 길이와 동일하거나, 짧거나, 길게 제작될 수 있다.
모형 제어봉(3)은 일 예로, 가압수형 원자로용 제어봉 집합체의 형상을 따라 제작될 수 있다. 이 경우, 모형 제어봉(3)은 연료봉(3a)과 지지부(3b)를 포함한다.
지지부(3b)는 원형 베이스를 구비한 중공의 원통 형상을 갖는 상부 헤드(3c)와 상부 헤드(3c)로부터 연장된 지지부(3d)를 포함한다.
연료봉(3a)들은 지지부(3b)에 고정되고 모형 제어봉(3)의 중심축과 평행하게 지지부(3b)로부터 하향 연장된다.
모형 제어봉(3)의 상부 헤드(3c)에는 케이블(40)과 연결된 연결 장치(110)에 결합된다. 연결 장치(110)는 안내 튜브(5)의 내부를 통과한 케이블(40)의 타단을 모형 제어봉(3)에 연결한다.
연결 장치(110)는 모형 제어봉(3)의 상부 헤드(3c)에 결합되는 본체(111), 일단이 본체(111)에 삽입되고, 타단측에 케이블이 연결된 연결축 부재(113), 및 본체(111)의 일측에 회전 가능하게 결합되어 본체(111)에 삽입된 연결축 부재(113)를 락킹하는 래치 부재(115)를 포함한다.
도 6은 도 5의 선 ?-?을 따른 종단면도이다.
도 6을 참조하면, 모형 제어봉(3)의 상부 헤드(3c)의 내부에는 나사부(3e)가 형성되고, 연결 장치(110)의 본체(111)의 외주면에는 나사부(3e)에 나합되는 나사부(111a)가 형성된다. 본체(111)는 일측이 개구된 축홈(111b)이 형성되고, 축홈(111b)에 연결축 부재(113)가 삽입된다. 축홈(111b)에 삽입된 연결축 부재(113)의 둘레에는 래치홈(113a)이 형성된다.
본체(111)의 개구(111d)측에는 래치 부재(115)가 래치축(116)에 의하여 회전 가능하게 지지된다.
도 7은 도 5의 선 ?-?을 따른 횡단면도이고, 도 8은 도 7의 래치 부재가 록킹된 상태를 도시한 횡단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 래치 부재(115)는 본체(111)의 개구(111d)를 통하여 회전 가능하게 결합된다. 래치축(116)은 연결축 부재(113)의 중심축과 대략 나란하게 배치되어 래치 부재(115)를 연결축 부재(113)의 일측에서 회전 가능하게 지지한다.
래치 부재(115)에는 연결축 부재(113)의 외주에 형성된 래치홈(113a)에 삽입되어 걸리는 래치턱(115a)이 형성된다.
다음은 상술한 바와 같이 구성된 마찰 테스트 장비(1)를 이용하여 안내 튜브(5)에 대한 모형 제어봉(3)의 마찰력을 테스트하는 방법에 관하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예를 따른 마찰력 테스트 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 마찰력 테스트 방법은 가이드 부재(5, 안내 튜브)를 수직으로 배치하는 단계(S10), 가동 대상물(3, 모형 제어봉)을 위치시키는 단계(S30), 힘 전송 부재(40, 케이블)를 모형 제어봉(3)에 연결하는 단계(S50), 모형 제어봉(3)을 이동시키는 단계(S70), 및 모형 제어봉(3)의 마찰력을 측정하는 단계(S90)를 포함한다.
도 1, 도 3, 및 도 9를 참조하면, 안내 튜브(5)를 수직 배치하는 단계에서, 먼저 안내 튜브(5)는 도 1의 점선 표시된 바와 같이 작업 공간(S1)의 위치에서 수평 상태로 배치된다. 이때, 중량물의 안내 튜브(5)는 크레인 장치(70)를 통하여 운반된다.
수평 상태로 배치된 안내 튜브(5)는 지지 장치(20)의 지지 부재(21)에 결합되어 지지 장치(20)에 지지된다.
지지 장치(20)의 이송 부재(22)가 회전하도록 회전 유닛(23)을 구동하여 안내 튜브(5)를 수직으로 배치한다.
이와 같이 안내 튜브(5)가 수직으로 회전되면, 지지 장치(20)의 수직 이송 유닛(25)을 구동하여 안내 튜브(5)를 테스트를 위한 적정의 위치로 수직 이송한다. 이때, 안내 튜브(5)는 기울기 감지 센서(26)를 통하여 감지되어 안내 튜브가 테스트를 위한 적정의 수직 자세에 있는지 여부가 체크된다.
기울기 감지 센서(26)로부터 신호가 전달되어 안내 튜브(5)가 적정의 수직 자세로부터 어긋난 상태로 판단되면, 제어기(100)는 회전 유닛(23)을 구동하여 일정 각도로 안내 튜브(5)를 회전시켜 안내 튜브(5)의 수직 자세를 보정한다.
위와 같이 안내 튜브(5)가 테스트를 위한 수직 자세로 배치된 후, 모형 제어봉(3)을 안내 튜브(5)의 하부에 위치시킨다(S30).
모형 제어봉(3)은 받침 유닛(30)의 받침판(31)에 지지된 상태에서, 안내 튜브(5)의 하부에 적절하게 위치된다. 받침 유닛(30)은 위치 정렬기(35)를 통하여 적절히 이동되어 모형 제어봉(3)의 수직 중심축 및 안내 튜브(5)의 수직 중심축이 정렬된다.
위치 정렬기(35)를 예를 들면 마찰 테스트 설비(1)의 바닥에 구비된 가이드 레일을 포함할 수 있다. 이 경우, 받침 유닛(30)은 가이드 레일을 따라 원활하게 이동하여 적정의 위치로 대기할 수 있다.
모형 제어봉(3)은 예를 들면, 가압수형 원자로 장착되는 핵연료 집합체의 제어봉 집합체의 외형과 동일한 외형을 가지며, 제어봉 집합체의 외관 재질과 동일한 스테인레스 재질로 제작될 수 있다. 또한, 모형 제어봉(3)은 제어봉 집합체의 길이와 동일하거나, 작거나, 크게 제작될 수 있다. 이와 같이 다양한 사이즈로 모형 제어봉(3)을 제작하여 마찰력 테스트 조건을 다양하게 제공할 수 있다.
다양한 사이즈로 제공된 모형 제어봉(3)은 제어봉 운송반(36)에 수용되어 받침 유닛(30)의 근방에 이웃하게 배치된다.
모형 제어봉(3)을 안내 튜브(5)의 하부의 적정 위치로 위치 정렬한 후, 힘 전송 부재(40, 케이블)를 모형 제어봉(3)에 연결한다(S50).
도 5 및 도 6을 참조하면, 케이블(40)은 연결 장치(110)를 통하여 모형 제어봉(3)의 상단에 연결된다.
케이블(40)은 마찰 측정 설비(1)의 작업 공간(S3)에 구비된 이송 장치(50, 도 1, 도 4참조)의 드럼(53)으로부터 풀려서 안내 튜브(5)의 내부를 통하여 하강된다.
안내 튜브(5)의 하부로 인출된 케이블(40)의 하단은 연결 장치(110)의 연결축 부재(113)의 상단에 결합된 상태를 이룬다.
이와 같이 케이블(40)과 연결된 연결축 부재(113)의 하단을 연결 장치(110)의 본체(111)의 내부에 삽입한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 연결축 부재(113)를 본체(111)의 내부에 삽입된 후, 래치 부재(115)를 래치축(116)을 중심으로 회전시키고 래치턱(115a)이 연결축 부재(113)의 외주에 형성된 래치홈(113a)에 끼워진다.
여기서, 연결 장치(110)의 본체(111)는 그 하부 외주에 형성된 나사부(111a)가 모형 제어봉(3)의 상부 헤드(3c)에 형성된 나사부(3e)에 나사 결합된 상태를 이룬다.
연결 장치(100)를 통하여 케이블(40)이 모형 제어봉(3)의 상단에 결합되면, 모형 제어봉(3)을 이동시키는 단계(S70)가 수행된다.
모형 제어봉(3) 이동 단계(S70)에서, 조작 장치(80)를 통하여 사용자가 모형 제어봉(3)이 안내 튜브(5)의 내부를 통과하도록 이송 장치(50)를 구동시키는 신호를 입력한다.
조작 장치(80)를 통하여 구동 신호가 입력되면, 제어기(100)는 이송 장치(50)로 구동 신호를 출력한다. 제어기(100)로부터의 구동 신호에 따라 이송 장치의 모터(51)가 회전되고, 케이블(40)이 상부로 당겨져 모형 제어봉(3)을 안내 튜브(5)의 내부로 통과한다.
이때, 케이블(40)을 가이드 풀리(55)를 통하여 원활하게 이송되고 드럼(53)에 외감된다.
모형 제어봉(3)이 안내 튜브(5)의 내부를 통과하는 동안 안내 튜브(5)에 대한 모형 제어봉(3)의 마찰력을 측정 장치(60)를 통하여 측정한다(S90).
측정 장치(60)는 안내 튜브(5)에 대한 모형 제어봉(3)의 마찰력 및 마찰 위치를 측정하도록 구성될 수 있다.
모형 제어봉(3)의 마찰력 측정은 이송 속도 변화를 체크하는 것에 의할 수 있다. 모형 제어봉(3)이 안내 튜브(5)에 부딪힘 없이 통과하는 동안 모형 제어봉(3)은 소정의 속도로 이송된다. 한편, 모형 제어봉(3)이 안내 튜브(5)에 부딪히는 순간 모터(51)의 이송 속도의 변화가 일어난다. 이러한 이송 속도 변화를 체크하여 모형 제어봉(3)의 마찰력을 측정한다. 이송 속도 변화는 모터(51)의 회전 속도를 측정하는 것에 의할 수 있다.
다른 실시 예로, 모형 제어봉(3)의 마찰력 측정은 케이블(40)의 장력을 측정하는 센서, 예를 들면 로드 셀(61, 도 1 참조)에 의해 체크 가능하다. 로드 셀(61)은 케이블(40)에 연결되어 모형 제어봉(3)이 이동하는 동안, 케이블(40)에 작용하는 장력 변화를 감지하여 모형 제어봉(3)의 마찰력 측정이 가능토록 한다.
또 다른 실시 예로, 모형 제어봉(3)의 마찰력 측정은 모터(51)의 동력으로 회전하는 연결부, 즉 회전축의 회전력(토크)를 체크하는 것에 의할 수 있다. 토크는 토크 트랜스듀서(57, 도 4 참조)에 의해 측정 가능할 수 있다.
한편, 모형 제어봉(3)의 마찰이 발생한 위치는 예를 들면, 모터(51)의 회전 수, 케이블(40)의 감김 량 등을 체크하여 확인 가능하다.
모터(51)의 회전수 및/또는 회전 속도는 홀 센서를 이용하여 측정할 수 있다.
모형 제어봉(3)은 원자로에 장착되는 실제 제어봉 집합체의 모형으로서, 제어봉 집합체의 실제 무게와 다를 수 있다. 이러한 무게 차이를 감안하여 마찰력 및 위치를 산출할 수 있는 연산 프로그램 등을 마련하여 실제 제어봉 집합체를 원자로 내에 장착된 안내 튜브를 통하여 이송할 경우의 마찰력 및 위치와 대비하여 정확하게 마찰 평가가 이루어지도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이 모형 제어봉(3)을 케이블(40)을 이용하여 안내 튜브(5)의 내부를 통과시키면서 상부 방향으로 이동시켜 마찰력을 테스트 함에 따라 원자로의 안내 튜브에 장착되는 제어봉 집합체의 성능을 편리하게 평가할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따르는 마찰 테스트 방법은 측정 장치(60)을 통하여 측정된 안내 튜브(5)에 대한 모형 제어봉(3)의 마찰 데이터를 디스플레이 장치(90)를 통하여 출력하는 단계(S100)를 더 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(90)는 조작 장치(80)와 일체로 마련되거나, 별도로 마련될 수 있다. 디스플레이 장치(90)는 모형 제어봉(3)의 마찰력 및 마찰이 발생하는 위치를 표시하여 사용자가 실시간으로 모니터링 할 수 있게 한다.
상술한 바와 같은 일련의 테스트 조작은 조작 장치(80)에 구비된 각종 조작 스위치를 통하여 가능하며, 조작 장치(80)를 통해 입력된 조작 신호는 제어기(100)로 수신되고, 제어기(100)는 각각의 장치(20, 50)들로 적절한 구동 신호를 출력하여 장치들이 구동되도록 한다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
1: 마찰 측정 설비
3: 가동 대상물(모형 제어봉)
5: 가이드 부재(안내 튜브) 20: 지지 장치
30: 받침 장치 40: 힘 전송 부재(케이블)
50: 이송 장치 60: 측정 장치
61: 기울기 감지 센서
5: 가이드 부재(안내 튜브) 20: 지지 장치
30: 받침 장치 40: 힘 전송 부재(케이블)
50: 이송 장치 60: 측정 장치
61: 기울기 감지 센서
Claims (25)
- 가이드 부재를 길이 방향으로 지지하는 지지 장치;
상기 가이드 부재의 내부를 따라 이동하는 가동 대상물을 상기 가이드 부재의 하부의 소정 위치로 지지하는 받침 장치;
상기 가동 대상물의 일단에 연결되고, 상기 가이드 부재를 통과하는 힘 전송 부재;
상기 힘 전송 부재를 상기 가이드 부재의 상부로 잡아 당겨 상기 가동 대상물을 상기 가이드 부재 내부로 수직 이동시키는 이송 장치; 및
상기 가동 대상물의 마찰력을 측정하는 측정 장치를 포함하는 마찰력 테스트 설비. - 제1항에 있어서, 상기 가이드 부재는 원자로 내에 장착되는 연료 집합체의 안내 튜브와 대응하도록 구성된 마찰력 테스트 설비.
- 제1항에 있어서, 상기 가동 대상물은 원자로에 장착되는 연료 집합체의 제어봉 집합체와 대응하도록 구성된 모형 제어봉을 포함하는 마찰력 테스트 설비.
- 제3항에 있어서, 상기 모형 제어봉은 상기 원자로에 장착되는 제어봉 집합체의 외형과 동일하게 제작된 마찰력 테스트 설비.
- 제4항에 있어서, 상기 모형 제어봉은 상기 제어봉 집합체의 길이와 같거나 크거나, 작게 제작된 마찰력 테스트 설비.
- 제1항에 있어서, 상기 지지 장치는 상기 가이드 부재를 수직 이송 또는 회전 가능하게 지지하도록 구성된 마찰력 테스트 설비.
- 제6항에 있어서, 상기 지지 장치는 상기 가이드 부재의 수직 자세를 감지하는 기울기 감지 센서를 더 포함하는 마찰력 테스트 설비.
- 제1항에 있어서, 상기 이송 장치는,
동력을 발생하는 모터;
상기 모터의 상기 동력에 의해 회전하고 그 외주면에 상기 힘 전송 부재가 감겨지는 드럼; 및
상기 힘 전송 부재를 이송 가능하게 지지하는 가이드 풀리를 포함하는 마찰력 테스트 설비. - 제1항에 있어서, 상기 힘 전송 부재 및 상기 가동 대상물을 연결하는 연결 장치가 더 포함된 마찰력 테스트 설비.
- 제9항에 있어서, 상기 연결 장치는,
상기 가동 대상물의 상단에 결합되는 본체;
상기 본체에 일단측이 삽입되고, 타단측이 상기 힘 전송 부재에 연결된 연결축 부재; 및
상기 본체의 일측에 회전 가능하게 결합되어 상기 본체에 삽입된 상기 연결축 부재를 락킹하는 래치 부재를 포함하는 마찰력 테스트 설비. - 제8항에 있어서, 상기 측정 장치는 상기 가동 대상물의 마찰력 및 상기 마찰력이 발생하는 위치를 측정하도록 구성된 마찰력 테스트 설비.
- 제11항에 있어서, 상기 측정 장치는 상기 마찰력을 상기 모터의 회전 속도, 상기 모터의 회전력 체크, 또는 상기 힘 전송 부재의 장력을 측정하도록 구성된 마찰력 테스트 설비.
- 제11항에 있어서, 측정 장치는 상기 위치를 상기 힘 전송 부재의 감김 량, 또는 상기 모터의 회전수 체크에 의해 측정하도록 구성된 마찰력 테스트 설비.
- 제1항에 있어서, 상기 측정 장치를 통해 측정된 마찰력에 관한 정보를 보여주는 디스플레이 장치를 더 포함하는 마찰력 테스트 설비.
- 제1항에 있어서, 상기 가이드 부재 또는 상기 가동 대상물을 운반하는 크레인 장치를 더 포함하는 마찰력 테스트 설비.
- 제1항에 있어서, 상기 가이드 부재 및 상기 가동 대상물의 수직 위치를 정렬하는 위치 정렬기를 더 포함하는 마찰력 테스트 설비.
- 내부 통로를 갖는 가이드 부재를 수직으로 배치하는 단계;
상기 가이드 부재의 하부에 가동 대상물을 위치시키는 단계;
상기 가이드 부재의 상부로부터 힘 전송 부재를 통과시키고, 상기 힘 전송 부재의 일단을 상기 가동 대상물에 연결하는 단계; 및
상기 가이드 부재 내부를 통과하는 상기 가동 대상물의 마찰력을 측정하는 단계
를 포함하는 마찰력 테스트 방법. - 제17항에 있어서, 상기 가동 대상물을 원자로에 장착되는 연료 집합체의 제어봉 집합체와 대응되게 모형으로 제작하는 마찰력 테스트 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 가동 대상물은 상기 제어봉 집합체의 외형과 동일하게 제작된 마찰력 테스트 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 가동 대상물은 상기 가동 대상물의 길이는 상기 제어봉 집합체와 동일하거나, 짧거나, 길게 형성하는 마찰력 테스트 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 가이드 부재는 원자로에 장착되는 연료 집합체의 안내 튜브와 대응하도록 구성된 마찰력 테스트 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 가이드 부재를 수직으로 배치하는 단계에서, 기울기 감지 센서를 통하여 상기 가이드 부재의 수직 자세를 감지하는 마찰력 테스트 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 가동 대상물의 마찰력을 측정하는 단계에서, 상기 힘 전송 부재가 당겨지도록 동력을 제공하는 모터의 회전 속도, 상기 모터의 회전력, 또는 상기 힘 전송 부재의 장력 변화를 체크하여 상기 가동 대상물의 마찰력을 측정하는 마찰력 테스트 방법.
- 제23항에 있어서, 상기 모터의 회전수 또는 상기 힘 전송 부재의 감김 량을 체크하여 상기 가이드 부재내의 마찰 위치를 체크하는 마찰력 테스트 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 마찰력 측정 단계에서 측정된 정보를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 마찰력 테스트 방법.
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KR1020140145273A KR20160048497A (ko) | 2014-10-24 | 2014-10-24 | 마찰력 테스트 설비 및 그것을 이용한 마찰력 테스트 방법 |
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RU203922U1 (ru) * | 2020-11-30 | 2021-04-28 | Владимир Владимирович Скакун | Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов |
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