KR100655058B1 - Torsion stress test device for torque tube - Google Patents

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KR100655058B1 KR1020050132816A KR20050132816A KR100655058B1 KR 100655058 B1 KR100655058 B1 KR 100655058B1 KR 1020050132816 A KR1020050132816 A KR 1020050132816A KR 20050132816 A KR20050132816 A KR 20050132816A KR 100655058 B1 KR100655058 B1 KR 100655058B1
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박희주
김영춘
문태선
권운식
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두산중공업 주식회사
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Abstract

An apparatus for testing a torsion stress of a torque tube is provided to perform a torsion stress test to the torque tube according to a selected condition by selecting a normal temperature or an ultra-low temperature condition. In an apparatus for testing torsion stress of a torque tube, a first clamping member(32) capable of fixing one side of the torque tube is moved in connection with a rotational shaft. A second clamping member(38) capable of fixing the other side of the torque tube is provided at a position opposite to the first clamping member. When a lever is rotated, the first clamping member is rotated by the rotational force transferred through the rotational shaft to test the torsion stress of the torque tube.

Description

토크튜브 비틀림 응력 시험장치{Torsion Stress Test Device for Torque Tube} Torsion Stress Test Device for Torque Tube

도 1은 본 발명에 토크튜브 비틀림 응력시험장치를 부분단면하여 보여주는 측면도이다.Figure 1 is a side view showing a partial cross-sectional view of the torque tube torsion stress test apparatus in the present invention.

도 2는 도 1을 보여주는 평면도이다.FIG. 2 is a plan view of FIG. 1.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 시험장치 12 : 제 1고정플레이트10: test apparatus 12: first fixing plate

14 : 제 2고정플레이트 16 : 지지구조물14 second fixing plate 16: supporting structure

18 : 가이드부재 20 : 회전축18: guide member 20: rotating shaft

22 : 베어링 24 : 레버22: bearing 24: lever

26 : 로드 28 : 유압실린더26: rod 28: hydraulic cylinder

30 : 토크튜브 32 : 제 1클램핑부재 30: torque tube 32: first clamping member

34,46 : 체결볼트 36,48 : 조임부재34,46 tightening bolt 36,48 tightening member

38 : 제 2클램핑부재 40 : 고정구조물38: second clamping member 40: fixed structure

42 : 주입구 44 : 액체 질소통 42: injection hole 44: liquid nitrogen cylinder

본 발명은 토크튜브 비틀림 응력 시험장치에 관한 것으로, 실린더와 레버, 클램핑부재, 회전축만을 가지는 새로운 타입의 구조로 구성하면서, 상온 또는 극저온 조건을 선택할 수 있도록 하고, 그 선택된 조건에 따라 토크튜브에 대한 비틀림 응력시험을 수행할 수 있도록 한 것이다. The present invention relates to a torque tube torsion stress test apparatus, comprising a cylinder and a lever, a clamping member, a new type of structure having only a rotating shaft, allowing the selection of room temperature or cryogenic conditions, and according to the selected conditions The torsion stress test can be performed.

일반적으로, 초전도 모터 및 발전기의 초전도 코일구조물에서 발생된 회전력을 이와 연결된 외부기기로 전달하기 위해서는 일종의 전달수단인 토크튜브가 사용된다. 상기 토크튜브는, 초전도의 특성상 전기절연 및 열전도성이 낮은 비금속 계열의 고분자 소재로 작성되는데, 이때 이와 같이 제작되는 토크튜브의 동력전달에 대한 성능시험을 위해 비틀림 응력 시험장치가 사용된다.In general, a torque tube, which is a kind of transmission means, is used to transfer the rotational force generated from the superconducting coil structure of the superconducting motor and the generator to an external device connected thereto. The torque tube is made of a non-metallic polymer material having low electrical insulation and thermal conductivity due to its superconductivity, and a torsion stress test apparatus is used for a performance test on power transmission of the torque tube thus manufactured.

위의 일반적인 토크튜브의 비를림 응력 시험장치에는, 토크튜브의 양편을 잡아 비틀림을 줄 수 있도록 유압식 비틀림 헤더가 갖추어져 있다. 이와 같이 유압식 비틀림 헤더가 갖추어지게 되면, 해당 부속 부품들이 많이 구비되어지므로 시험장치의 구조가 매우 복잡해지면서 크기가 커지게 되어 제작이 용이 하지 못하고, 설치상에 제약이 따른다.Torsional stress test apparatus of the above-mentioned general torque tube, is equipped with a hydraulic torsion header to hold the two sides of the torque tube to twist. When the hydraulic torsional header is provided in this way, since the corresponding parts are provided with a lot of structures, the structure of the test apparatus becomes very complicated and the size becomes large, and the manufacturing is not easy, and the installation is restricted.

또한, 상기 유압식 비틀림 헤더는 수천만원 ~ 수억원에 달하는 고가이므로 구입에 대한 비용부담으로 쉽게 구매하기가 어려우며, 아울러 초전도 극저온 조건 하에서 시험을 수행할 수 있도록 하는 기능이 없어 실제 -243℃ 인 극저온 상태에서 사용되는 토크튜브의 성능을 정확히 판단하기가 어려운 문제가 있다. In addition, since the hydraulic torsional header is expensive from tens of thousands to hundreds of millions of won, it is difficult to purchase easily due to the cost of purchase, and also does not have a function to perform the test under superconducting cryogenic conditions in the cryogenic state of -243 ° C. There is a problem that it is difficult to accurately determine the performance of the torque tube used.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 상온 또는 극저온 조건을 선택할 수 있도록 하고, 그 선택된 조건에 따라 토크튜브에 대한 비틀림 응력시험을 수행할 수 있도록 하고, 아울러 이와 같이 개선된 구성에 의하여 구조가 간단해지고 크기가 소형화를 이루어 제작과 설치가 용이하도록 하는 점에 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, it is possible to select a room temperature or cryogenic conditions, and to perform a torsional stress test for the torque tube according to the selected conditions, and further improved configuration as described above The purpose is to simplify the structure and to make the size smaller to facilitate the manufacture and installation.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 서로 간격을 가지고 고정되는 한쌍의 지지구조물의 사이에 중공으로 형성되는 가이드부재가 양편 지지구조물에 걸쳐지는 상태로 놓여져 있고; 상기 가이드부재에 길이방향으로 삽입되는 회전축의 일측단부는 교차하는 방향으로 배치되는 레버의 일측과 연동하도록 결합되어 있으며; 상기 회전축의 타측단부에는 토크튜브의 일측을 고정시킬 수 있도록 하는 제 1클램핑부재가 연동하도록 갖추어져 있고; 상기 제 1클래핑부재와 간격을 가지고 대향되는 위치에는 바닥에 고정된 고정구조물에 구비되면서 토크튜브의 타측을 고정시킬 수 있도록 하는 제 2클램핑부재가 갖추어지는 구조로 구성되어 있어; 상기 레버가 회전시, 회전축을 통해 전달되는 회전력에 의하여 제 1클램핑부재가 회동하게 되면서 토크튜브의 비틀림 응력을 시험할 수 있도록 하는 토크튜브 비틀림 응력 시험장치에 기술적 특징이 있다.The present invention for achieving the above object is placed in a state in which a guide member which is formed in a hollow between a pair of support structures fixed to be spaced from each other across both support structures; One side end of the rotation shaft inserted in the guide member in the longitudinal direction is coupled to interlock with one side of the lever disposed in the cross direction; The other end portion of the rotary shaft is provided so that the first clamping member for interlocking the one side of the torque tube is interlocked; The second clamping member is provided at a position opposite to the first cladding member with a second clamping member provided at a fixed structure fixed to the bottom to fix the other side of the torque tube; When the lever is rotated, the first clamping member is rotated by the rotational force transmitted through the rotating shaft while the torque tube torsion stress test apparatus to test the torsional stress of the torque tube has a technical feature.

또한, 상기에서 제 2클램프의 외부에는 액체 질소통이 제 2클램프를 수용하는 상태로 고정구조물의 일측 면에 배치.고정되어 있어, 상기 액체 질소통 내부로 주입되는 액체질소에 의해 제 2클램프와 토크튜브의 일측 단부가 냉각되도록 하는 구조가 바람직할 것이다.In addition, the liquid nitrogen tank is disposed on one side of the fixed structure on the outside of the second clamp in a state in which the liquid nitrogen container receives the second clamp, and is fixed to the second clamp by the liquid nitrogen injected into the liquid nitrogen cylinder. It would be desirable to have a structure that allows one end of the torque tube to cool.

또한, 상기에서 레버의 타측과 수직으로 대응하는 하부에는 상기 레버를 상승시켜 회동될 수 있도록 로드를 구비한 유압 실린더가 배치되는 상태로 갖추어져 있는 구조가 바람직할 것이다.In addition, the lower portion corresponding to the other side of the lever perpendicular to the above structure is preferably provided with a state in which the hydraulic cylinder having a rod is arranged to be rotated by raising the lever.

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 토크튜브 비틀림 응력시험장치를 부분단면하여 보여주는 측면도이다. 도 2는 도 1을 보여주는 평면도이다.Figure 1 is a side view showing a partial cross-sectional view of the torque tube torsion stress test apparatus in the present invention. FIG. 2 is a plan view of FIG. 1.

도 1 및 도 2에서 보듯이, 시험장치(10)의 구성요소인 제 1,2고정플레이트(12,14)는 서로 간격을 가지고 바닥에 고정되어 있는데, 이 중 제 1고정플레이트(12)의 상면에는 한쌍의 지지구조물(16)이 간격을 가지고 배치.고정되어 있고, 수평길이를 가지고 중공으로 형성되는 가이드부재(18)는 지지구조물(16)간에 걸쳐지는 상태로 놓여져 있다. 이때 상기 지지구조물(16)은 가이드부재(18)의 하부 외면을 일부 감싸는 형태로 지지.고정되는 것이 바람직할 것이다.1 and 2, the first and second fixing plates 12 and 14, which are components of the test apparatus 10, are fixed to the floor with a space therebetween, of which the first fixing plate 12 On the upper surface, a pair of supporting structures 16 are arranged and fixed at intervals, and the guide member 18, which is horizontally formed and is hollow, is placed in a state spanning between the supporting structures 16. In this case, the support structure 16 may be supported and fixed in a form of partially wrapping the lower outer surface of the guide member 18.

그리고, 상기 가이드부재(18)의 내부에는 일정길이로 이루어진 회전축(20)이 길이방향을 따라 삽입되어 있으며, 상기 가이드부재(18)의 양단 내측에는 회전에 따른 마찰저항이 발생하지 않도록 베어링(22)이 삽입되어 있다.In addition, a rotation shaft 20 having a predetermined length is inserted in the guide member 18 along the length direction, and both ends of the guide member 18 are provided with bearings 22 so as not to generate frictional resistance due to rotation. ) Is inserted.

상기 회전축(20)의 일끝은 레버(24)의 일측단부에 관통.결합되어 서로 연동하도록 체결.고정되어 있으며, 상기 레버(24)의 타측단부와 수직으로 대응하는 하부에는 레버(24)를 수직으로 상승시킬 수 있도록 로드(26)를 구비한 유압실린더(28)가 갖추어져 있다. 그러나 반드시 유압 실린더(28)로 한정할 필요는 없으며 공압벨로우즈를 사용하여도 무방할 것이다. One end of the rotation shaft 20 penetrates and is coupled to one side end of the lever 24 so as to be interlocked with each other. The lever 24 is perpendicular to a lower portion corresponding to the other end of the lever 24 vertically. The hydraulic cylinder 28 provided with the rod 26 so that it may be raised up is provided. However, it is not necessary to limit to the hydraulic cylinder 28, and pneumatic bellows may be used.

상기 회전축(20)의 타측에는 토크튜브(30) 일단을 고정시킬 수 있도록 제 1클램핑부재(32)가 연동하도록 부착.연결되어 있는데, 제 1클램핑부재(32)의 외면으로부터 내측방향으로 체결되는 체결볼트(34)와, 제 1클램핑부재(32)의 내부에 수용된 조임부재(36)의 체결.조임에 의하여 그 사이에 위치하는 토크튜브(30)를 잡아줄 수 있는 구조로 구성되어 있다. 그러나, 상기 제 1클램핑부재(32)가 도면에 도시된 구조로 한정되거나 국한될 필요는 없으며, 견고하게 위치고정시킬 수 있는 구조라면 어떠한 클램핑 수단도 채택될 수 있을 것이다.The other side of the rotating shaft 20 is attached to the first clamping member 32 to interlock so as to secure one end of the torque tube 30, which is connected inward from the outer surface of the first clamping member 32 The fastening bolt 34 and the fastening member 36 accommodated in the first clamping member 32 are fastened and fastened to the torque tube 30 positioned therebetween. However, the first clamping member 32 need not be limited to or limited to the structure shown in the drawings, and any clamping means may be employed as long as it can be firmly positioned.

한편, 상기 제 2고정플레이트(14)의 상면에는 고정구조물(40)이 수직으로 고정되어 있는데, 상기 제 1클램핑부재(32)와 마주하는 고정구조물(40)일 측면에는 액체질소를 주입할 수 있도록 일측에 주입구(42)가 형성되면서 비금속 계열의 고분자 복합소재로 이루어진 액체 질소통(44)이 부착.고정되어 있고, 그 내부에는 제 2클램핑부재(38)가 수용되는 상태로 용접.고정되어 있다.On the other hand, the fixing structure 40 is vertically fixed to the upper surface of the second fixing plate 14, the liquid nitrogen can be injected into the side of the fixing structure 40 facing the first clamping member (32) The injection hole 42 is formed at one side so that the liquid nitrogen cylinder 44 made of a nonmetallic polymer composite material is attached and fixed, and welded and fixed while the second clamping member 38 is accommodated therein. have.

이때, 상기 액체 질소통(44)은, 상부 및 일 부분이 개방되는 것이 바람직하 다. 왜냐하면, 완전 밀폐시, 기화되는 질소기체에 의해 폭발할 수 있기 때문이며, 또한 외부공기와 액체질소간에 열 교환이 최소화될 수 있는 재질이라면 어떠한 재질 사용도 무방할 것이다.At this time, the liquid nitrogen cylinder 44, the upper and one portion is preferably opened. This is because when it is completely sealed, it may be exploded by the vaporized nitrogen gas, and any material may be used as long as it can minimize heat exchange between external air and liquid nitrogen.

또한, 상기 제 2클램핑부재(38)의 일측 고정단부에는 앞서 설명된 바와 같이 외면으로부터 내측방향으로 체결되는 체결볼트(46)와 내부에 배치된 조임부재(48)의 체결.조임에 의하여 토크튜브(30)를 잡아줄 수 있는 구조로 구성되어 있다. In addition, one side of the fixing end of the second clamping member 38, as described above, the fastening bolt 46 is fastened in the inward direction from the outer surface and the fastening member 48 disposed therein. It is composed of a structure that can hold (30).

따라서, 본 발명의 토크튜브 비틀림 응력 시험장치(10)를 이용하여 토크튜브(30)에 대한 비틀림 응력시험을 하고자 할 경우, 먼저 시험장치(10)에 구비되는 제 1,2클램핑부재(32,38) 사이에 토크튜브(30)를 배치시키고 양단을 도면에 도시된 바와 같이 각각 고정시킨다. Therefore, when the torsional stress test for the torque tube 30 using the torque tube torsion stress test apparatus 10 of the present invention, first, the first and second clamping members 32, 38) The torque tube 30 is disposed between and fixed to both ends as shown in the figure.

위와 같이 상기 토크튜브(30)의 고정이 완료되면, 상기 유압실린더(28)의 로드(26)를 상승시켜 레버(24)와 회전축(20)의 회동에 의해 연동하는 제 1클램핑부재(32)가 토크튜브(30)에 회전력을 가하게 된다. 이때, 상기 토크튜브(30)의 타측은 제 2클램핑부재(38)에 의해 회전이 이루어지지 않도록 고정구조물(40)을 통해 용접.고정되어 있기 때문에, 상기 토크튜브(30) 전체가 동일방향으로 회동하지 않게 되므로 비틀림 응력시험이 수행될 수 있게 된다.When the fixing of the torque tube 30 is completed as described above, the first clamping member 32 which is interlocked by the rotation of the lever 24 and the rotating shaft 20 by raising the rod 26 of the hydraulic cylinder 28. To apply a rotational force to the torque tube (30). At this time, the other side of the torque tube 30 is welded and fixed through the fixed structure 40 so that the rotation is not made by the second clamping member 38, the entire torque tube 30 in the same direction The torsion stress test can be performed since it is not rotated.

한편, 극저온 조건하에서 시험을 하고자 할 경우에는, 상기 제 2클램핑부재(14)의 액체 질소통(44) 내부에 액체질소를 주입하게 되면, 액체질소와 근접된 토크튜브(30)의 일부분이 자연히 냉각되는 상태가 되고, 이러한 상태에서 비틀림 응력시험을 수행하게 됨으로써, 실제 -243℃ 인 극저온 상태에서 사용되는 토크튜브 (30)의 성능을 보다 정확히 파악할 수 있게 되는 것이다.On the other hand, when the test is to be carried out under cryogenic conditions, when the liquid nitrogen is injected into the liquid nitrogen cylinder 44 of the second clamping member 14, a portion of the torque tube 30 in close proximity to the liquid nitrogen naturally. By being cooled and performing a torsion stress test in this state, it is possible to more accurately grasp the performance of the torque tube 30 used in the cryogenic state, which is actually -243 ° C.

즉, 본 발명을 사용하게 되면, 위에서 설명되었듯이 상온 또는 극저온 조건하에서 토크튜브(30)에 대한 비틀림 응력시험이 가능하므로 성능에 대한 신뢰성을 높일 수 있게 되며, 종래와 같이 유압식 헤드가 아닌 일반적으로 사용되는 유압실린더(28)와 간단한 클림핑구조에 의해 소형화가 가능하면서 제작비용에 부담이 없고, 제작과 설치도 용이하게 된다.That is, when the present invention is used, the torsion stress test for the torque tube 30 can be performed under normal temperature or cryogenic conditions as described above, and thus the reliability of the performance can be increased. The hydraulic cylinder 28 to be used and the simple crimping structure can be miniaturized, and there is no burden on manufacturing cost, and manufacturing and installation are also easy.

위와 같이 본 발명은 유압실린더 혹은 공압 벨로우즈와 레버 및 고정구조물만으로 새로운 타입의 구조로 구성하여 상온 또는 극저온 조건을 선택할 수 있도록 하고, 그 선택된 조건에 따라 토크튜브에 대한 비틀림 응력시험을 수행할 수 있도록 한 효과가 있다.As described above, the present invention consists of a hydraulic cylinder or a pneumatic bellows and a lever and a fixed structure, and constitutes a new type of structure so that room temperature or cryogenic conditions can be selected, and a torsion stress test can be performed on the torque tube according to the selected condition. There is one effect.

또한, 위와 같이 상온 또는 극저온 조건을 선택하여 비틀림 시험을 하게 됨으로써, 성능시험의 폭이 넓어지게 되고, 성능에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, by selecting the room temperature or cryogenic conditions as described above to the torsion test, the width of the performance test is widened, there is an effect that can increase the reliability of the performance.

또한, 위와 같이 개선된 구성에 의하여 구조가 간단해지고 크기가 소형화를 이루어 제작이 쉽고, 설치가 용이한 효과를 기대할 수 있다.In addition, due to the improved configuration as described above, the structure is simple, the size is made smaller, easy to manufacture, it can be expected the effect of easy installation.

Claims (3)

서로 간격을 가지고 고정되는 한쌍의 지지구조물의 사이에 중공으로 형성되는 가이드부재가 양편 지지구조물에 걸쳐지는 상태로 놓여져 있고;A guide member, which is formed in a hollow between a pair of support structures fixed at intervals from each other, is placed in a state spanning both support structures; 상기 가이드부재에 길이방향으로 삽입되는 회전축의 일측단부는 교차하는 방향으로 배치되는 레버의 일측과 연동하도록 결합되어 있으며;One side end of the rotation shaft inserted in the guide member in the longitudinal direction is coupled to interlock with one side of the lever disposed in the cross direction; 상기 회전축의 타측단부에는 토크튜브의 일측을 고정시킬 수 있도록 하는 제 1클램핑부재가 연동하도록 갖추어져 있고;The other end portion of the rotary shaft is provided so that the first clamping member for interlocking the one side of the torque tube is interlocked; 상기 제 1클래핑부재와 간격을 가지고 대향되는 위치에는 바닥에 고정된 고정구조물에 구비되면서 토크튜브의 타측을 고정시킬 수 있도록 하는 제 2클램핑부재가 갖추어지는 구조로 구성되어 있어; 상기 레버가 회전시, 회전축을 통해 전달되는 회전력에 의하여 제 1클램핑부재가 회동하게 되면서 토크튜브의 비틀림 응력을 시험할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 토크튜브 비틀림 응력 시험장치.The second clamping member is provided at a position opposite to the first cladding member with a second clamping member provided at a fixed structure fixed to the bottom to fix the other side of the torque tube; Torque tube torsional stress test device, characterized in that when the lever is rotated, the first clamping member is rotated by the rotational force transmitted through the rotating shaft to test the torsional stress of the torque tube. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2클램프의 외부에는 액체 질소통이 제 2클램프를 수용하는 상태로 고정구조물의 일측 면에 배치.고정되어 있어, 상기 액체 질소통 내부로 주입되는 액체질소에 의해 제 2클램프와 토크튜브의 일측 단부가 냉각되도록 하는 것을 특징으로 하는 토크튜브 비틀림 응력 시험장치. Outside of the second clamp is a liquid nitrogen cylinder is disposed on one side of the fixed structure in a state that accommodates the second clamp, it is fixed, the liquid nitrogen injected into the liquid nitrogen cylinder of the second clamp and the torque tube Torque tube torsion stress test apparatus, characterized in that the one end to be cooled. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레버의 타측과 수직으로 대응하는 하부에는 상기 레버를 상승시켜 회동될 수 있도록 로드를 구비한 유압 실린더가 배치되는 상태로 갖추어져 있는 것을 특징으로 하는 토크튜브 비틀림 응력 시험장치.Torque tube torsion stress test apparatus, characterized in that the lower portion corresponding to the other side of the lever vertically arranged in a state that the hydraulic cylinder having a rod is arranged to be rotated by raising the lever.
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