KR100851325B1

KR100851325B1 - 열피로 시험장치

Info

Publication number: KR100851325B1
Application number: KR1020060138122A
Authority: KR
Inventors: 석창성; 김대진; 김형익; 박홍선; 김문영; 박상열
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-08-08
Also published as: KR20080062377A

Abstract

본 발명은, 시편에 대해서 고온 환경을 반복적으로 제공하여 시편의 열피로 특성을 시험하는 열피로 시험장치에 관한 것으로, 시험의 대상이 되는 시편, 내부에 상기 시편이 유입 또는 인출되는 시험공간이 수직방향으로 형성되어 있는 가열로 및 상기 시편을 지지하면서, 상기 시편을 가열로의 시험공간에 대해서 수직방향으로 유입 또는 인출시키는 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 시편의 이송방향이 중력의 방향과 일치될 수 있으며, 그 결과 종래의 열피로 시험장치에서 발생할 수 있는 자중이나 열에 의한 구성요소의 변형을 방지함으로써 열피로 시험장치의 시험 정밀도를 향상시킨다.

열피로 시험장치, 와이어, 시편, 시편홀더, 수직방향

Description

열피로 시험장치{Thermal cyclic test facility}

도 1은 간접가열방식에 사용되는 종래의 열피로 시험장치를 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따르는 열피로 시험장치의 일실시예를 나타내는 도면,

도 3 및 도 4는 도 2의 열피로 시험장치의 작용을 나타내는 도면,

도 5 및 도 6은 본 발명에 따르는 열피로 시험장치의 또 다른 실시예를 나타내는 도면,

도 7은 도 2의 열피로 시험장치 중 시편홀더의 시편을 냉각시키는 냉각장치를 나타내는 도면, 그리고

도 8은 본 발명에 따르는 열피로 시험장치에서 시편이 장착되는 시편홀더에 대한 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 시편 20 : 시편홀더

30, 31, 32, 33 : 무게추 50 : 하부 단열플러그

40, 41, 42, 43, 44, 45, 72 : 와이어

60 : 상부 단열플러그 70 : 구동수단

100 : 열피로 시험장치 180 : 튜브관

S : 시험공간

대한민국 등록실용신안 제20-0406102호의 등록실용신안공보

본 발명은 시편에 대해서 고온 환경을 반복적으로 제공하여 시편의 열피로 특성을 시험하는 열피로 시험장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 시험의 대상이 되는 시편이 가열로(heating furnace)에 대해서 상하 수직방향으로 삽입되거나 인출되는 구조를 가짐으로써, 중력 및 고온 등의 외부환경으로 인한 시험장치의 정밀도를 손상시키지 않는 열피로 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 열피로 시험장치는, 가스터빈 블레이드와 같이 1500℃이상의 고온 환경에 의해서 가열되거나 상온으로의 냉각을 반복적으로 경험하게 되는 재료에 대해서 열피로 특성을 시험하는 장치이다. 가스터빈 블레이드의 경우 1100℃ 이상에서 운전되는 가스터빈에서 고온, 고압의 연소가스에 노출되어 있으며, 분당 3600회의 회전에 의해서 기계적인 응력도 받게 된다. 이에 가스터빈 블레이드에 대해서 보다 나은 재질과 표면처리법이 개발되어 적용되고 있으나, 이렇게 개발된 재질 또는 표면처리된 가스터빈 블레이드가 실제 가스터빈에 적용되기 위해서는 미리 고온 환경 및 냉각을 반복적으로 행할 수 있는 시험을 거쳐 신뢰성이 검증되어야 한다. 이를 증명하기 위한 시험장치가 열피로 시험장치이다.

종래의 열피로 시험장치는 두가지 방식으로 분류된다. 하나는 열원으로 레이 저나 화염을 이용하여 시험편에 직접적으로 가열하는 직접가열방식에 의한 것이고, 다른 하나는 가열로 내부에 시험편을 위치시켜 간접적으로 가열하는 간접가열방식에 의한 것이다. 직접가열방식은 제작비용이 고가이며 연소가스와 시험편의 온도를 측정할 수 있는 적외선 카메라 등이 별도로 필요하다는 단점이 있기 때문에 일반적으로는 가열로를 이용한 간접가열방식이 널리 사용되고 있다.

도 1은 간접가열방식에 사용되는 종래의 열피로 시험장치를 나타내는 도면으로, 대한민국 등록실용신안 제20-0406102호의 등록실용신안공보에 게시된 것이다. 종래의 열피로 시험장치는 고온의 환경을 조성해주는 가열로(1) 및 이를 감싸는 석영관(2)으로 구성되며, 상기 가열로(1)는 수평하게 설치되어 있다. 시편 장착부(7)의 상부에 장착된 시편(미도시)은 가열로(1)의 일측으로부터 수평한 상태로 가열로(1)에 유입되거나 가열로(1)로부터 인출된다. 종래의 열피로 시험장치는, 시편 및 시편장착부(7)를 유입/인출시키기 위해서 시편장착부(7)를 수평방향으로 이동시키는 실린더(5) 및 실린더로드(6)를 구비하고 있다. 또한 종래의 열피로 시험장치는 고압의 압축공기를 사용하여 시편을 냉각시키기 위해서, 공기를 압축하는 공기압축기(3)와 공기압축기로부터 압축공기를 유입하여 시편에 분사하는 압축공기 분사노즐(4)을 구비하고 있다.

위에서 살펴본 종래의 열피로 시험장치에 있어서, 시편장착부(7)는 실린더로드(6)에 일측이 연결되어 있으며 타측 상부에는 시편이 놓여진다. 이러한 시편장착부(7)는 반복적인 시험과정 동안 시편의 자중에 의해서 발생하는 힘이 시편의 이송방향과는 직각인 수직방향으로 작용되며, 아울러 고온 환경에 의한 열로 인해서 변 형이 발생하게 된다. 그 결과 시편장착부(7)는 시편이 놓여지는 타측 단부에서 처짐이 발생되며 이는 열피로 시험의 정밀도를 저해하게 된다.

또한 종래의 열피로 시험장치는 별도로 가열로(1)의 입구를 폐쇄하는 장치가 없기 때문에, 시편이 장착된 시편장착부(7)가 가열로(1)로부터 인출되었을 경우, 가열로(1)가 개방되기 때문에 열손실이 발생하며 이로 인해서 가열로(1)의 열효율이 저하되는 문제점이 있다. 종래에는 별도의 덮개를 사용하여 가열로(1)의 입구를 차단하였지만 반복적으로 시편을 유입 또는 인출시켜야 하기 때문에 사용시 번거로운 문제점이 있다.

아울러 종래의 열피로 시험장치는 시편이 시편장착부(7)에 놓여진 상태에서 가열되므로, 시편장착부(7)와 접하는 시편 부분이 다른 부분에 비해서 충분히 가열되지 않아, 시험편 전체를 가열해야하는 열피로 시험시에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시편이 가열로에 대해서 중력의 방향과 동일한 방향인 수직방향으로 유입 또는 인출될 수 있도록 함으로써 종래와 같이 시편이 수평방향으로 이동함으로 인해서 발생하였던 구성요소(시편장착부)의 자중 및 열에 의한 변형이 발생하지 않는 열피로 시험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 시편이 인출된 후 가열로에서 시험공간의 개구를 차단시킬 수 있도록 함으로써 가열로에서의 열손실 발생을 방지할 수 있는 열피로 시험장치 를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 시편이 와이어를 통해서 연결되어 가열로에 대해서 수직방향으로 유입될 수 있도록 함으로써 필요시 시편의 전체가 가열될 수 있도록 하는 열피로 시험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 시편에 대해서 고온 환경을 반복적으로 제공하여 시편의 열피로 특성을 시험하는 열피로 시험장치에 관한 것으로, 시험의 대상이 되는 시편, 내부에 상기 시편이 유입 또는 인출되는 시험공간이 수직방향으로 형성되어 있는 가열로 및 상기 시편을 지지하면서, 상기 시편을 가열로의 시험공간에 대해서 수직방향으로 유입 또는 인출시키는 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 시편의 이송방향이 중력의 방향과 일치될 수 있으며, 그 결과 종래의 열피로 시험장치에서 발생할 수 있는 자중이나 열에 의한 구성(시편장착부)의 변형을 방지함으로써 열피로 시험장치의 시험 정밀도를 향상시킨다.

또한 본 발명은 상기 가열로에 형성된 시험공간의 상부 개구를 개폐하는 상부 단열플러그를 더 포함하며, 상기 상부 단열플러그는 상측은 구동수단과 연결되며, 하측은 상기 시편과 연결되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 시편이 시험공간 내부에 위치하였을 경우 상기 상부 단열플러그가 시험공간을 폐쇄시킴으로써 열손실을 방지한다.

또한 본 발명의 상부 단열플러그는 와이어에 의해서 상기 시편과 연결되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 시편은 장착을 위한 별도의 구성없이 와이어에 의해서 상부 단열플러그와 연결될 수 있으며, 그 결과 시편의 전체면이 별도의 구성에 의해서 차단되지 않기 때문에 필요시 시편의 전체면을 고르게 가열할 수도 있다.

또한 본 발명은 상기 시편홀더의 하부에는 와이어에 의해서 무게추가 연결되어 있으며, 상기 무게추는 원기둥 형상으로, 시편이 인출되는 위치에서 시험공간의 상부 개구를 차단하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 시편이 인출되는 경우라도 시험공간을 차단할 수 있기 때문에 가열로의 열손실을 방지한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 열피로 시험장치의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다. 본 발명의 설명에 사용하는 "상, 하"는 도 2를 기준으로 하여 위쪽이 "상"을, 아래쪽이 "하"를 의미하며, 또한 "수직방향"은 도 2에서 상하 방향을 의미한다.

<실시예 1>

도 2는 본 발명에 따르는 열피로 시험장치의 일실시예를 나타내는 도면이다. 도 2에 도시한 것과 같이 본 발명에 따르는 열피로 시험장치(100)는, 시험의 대상이 되는 시편(10)과, 상기 시편(10)이 유입 또는 인출되는 시험공간(S)이 수직방향으로 형성되어 있는 가열로(120)와, 그리고 상기 시편(10)을 수직방향으로 이동시키는 구동수단(70, 도 3참조)을 구비하고 있다.

상기 가열로(120)는 튜브(원기둥) 형상을 가지고 있으며, 커버(110)에 의해서 둘러싸여 있다. 또한 상기 커버(110)는 지지대(140)에 의해서 지지된다. 상기 가열로(120)의 내측에는 가열로(120)를 발열시키는 발열체(130)가 설치되어 있다. 상기 발열체(130)가 가열됨으로써 가열로(120)가 가열되며, 가열로(120)의 온도는 가열로(120) 내측에 설치된 열전대(R type thermocouple, 미도시)에 의해서 측정된다.

상기 발열체(130)의 내측에는 상기 시편(10)이 유입 또는 인출되는 시험공간(S)이 마련되어 있다. 상기 시험공간(S)은 커버(110)에 대해서 수직방향으로 고정되는 튜브관(180)에 의해서 형성된다. 상기 튜브관(180)은 APM(Fe-Cr-Al 합금) 또는 세라믹 등으로 제작되며, 반응가스나 시편 재질의 산화에 의해서 발생한 이물질이 가열로(120)를 손상시키는 것을 방지한다.

상기 가열로(120)의 시험공간(S)은 하부 개구가 폐쇄되어 있으며 상부 개구를 통해서 시편(10)이 상하 수직방향으로 유입 또는 인출된다. 설계에 따라서는 상기 시험공간(S)의 하부 개구를 폐쇄하는 구성을 튜브관(180)과 일체로 형성할 수 있으며, 또는 도 2에 도시한 것과 같이 시험공간(S)의 하부 개구를 튜브관(180)과 별도로 제작된 하부 단열플러그(50)에 의해서 폐쇄하는 구성을 취할 수 있다. 상기 하부 단열플러그(50)는 단열재질로 제작되는 것이 바람직하며, 이러한 구성에 의해서 시험공간(S)의 열손실을 방지할 수 있다.

도 3 및 도 4는 도 2의 열피로 시험장치의 작용을 나타내는 도면이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 가열로(120)의 시험공간(S)에는 시편(10)이 상하 수직방향으로 유입 또는 인출된다. 이를 위해서 상기 가열로(120)의 상부에는 상기 시편(10)을 지지하면서 가열로(120)의 시험공간(S)에 대해서 수직방향으로 이동시키 는 구동수단(70)이 설치되어 있다. 상기 구동수단(70)은 도 3에 도시한 것과 같이 유압 등에 변화에 의해서 상하 방향으로 이동하는 실린더로드(71)를 구비하는 유압시스템(70a)일 수 있으며, 또는 도 4에 도시한 것과 같이 모터 등에 의해서 회전하는 도르래를 구비하는 도르래 시스템(70b)일 수 있다. 본 발명의 구동수단(70)은 시편(10)을 지지하면서 시편(10)을 상하 수직방향으로 이동시키는 구성이면 족하며, 도 3 및 도 4에 도시한 구동수단(70) 이외의 다양한 구성으로의 변경은 당업자 수준에서 당연하다고 할 것이다.

상기 구동수단(70)의 하부에는 시편(10)이 연결되어 지지된다. 구체적으로 도 2 내지 도 4에 도시한 것과 같이 구동수단(70)의 하부에는 와이어(72)를 통해서 상부 단열플러그(60)가 연결되어 있으며, 상기 상부 단열플러그(60)의 하부에는 와이어(40)를 통해서 시편홀더(20)가 연결되어 있다. 이러한 구성에 의해서 상기 구동수단(70)이 작동하여 와이어(72)가 상하 수직방향으로 이동하게 되면 상부 단열플러그(60) 및 시편홀더(20)가 상하 수직방향으로 이동한다. 상기 시편홀더(20)의 상부에는 시편(10)이 장착된다. 따라서 시편홀더(20)의 수직방향 이동에 의해서 시편(10)이 가열로(120)의 시험공간(S)에 수직방향으로 유입 또는 인출된다.

한편, 본 발명의 열피로 시험장치는, 상기 시편홀더(20) 없이 와이어(40)에 시편(10)이 그대로 연결될 수 있다. 이 경우 시편(10)이 시편홀더(20)에 안착되지 않기 때문에 시편(10)의 전체면이 시험공간(S)에 그대로 노출된다. 따라서 시편(10)의 전체면이 고르게 가열될 수 있다. 이는 시편(10)이 와이어(40)에 의해서 지지, 연결되기 때문에 가능한 것이다.

상기 상부 단열플러그(60)는 도 3의 (a) 및 도 4의 (a)에 도시한 것과 같이 시편(10)이 시험공간(S)으로 유입되었을 경우, 시험공간(S)의 상부 개구를 밀폐시키는 작용을 한다. 이러한 상부 단열플러그(60)는 열을 차단하는 단열 재질로 제작되는 것이 바람직하며, 시험 중에 시험공간(S)의 열손실을 발생시키지 않는다. 또한 상기 상부 단열플러그(60)는 구동수단(70)에 의해서 상하 수직방향으로 이동하여 시험공간(S)의 상부 개구에 삽입되거나 이탈되는 구조를 가지고 있어야 한다. 이를 용이하게 하기 위해서 상기 상부 단열플러그(60)는 하부로 갈수록 단면적이 좁아지는 테이퍼 형상을 가진다. 즉 하부의 단면적이 좁고 상부의 단면적이 넓은 구조를 가지고 있기 때문에 상부 단열플러그(60)는 시험공간(S)의 상부 개구에 용이하게 삽입되거나 이탈될 수 있다.

상기 시편홀더(20)의 하부에는 와이어(41)에 의해서 무게추(30)가 연결되어 있다. 상기 무게추(30)는 자중에 의해서 시편홀더(20)에 대해서 수직방향 즉 하부로 향하는 장력을 제공하기 때문에 시편홀더(20)를 지지하는 와이어(40) 및 와이어(41)를 팽팽한 상태로 유지시킬 수 있다. 따라서 시편(10) 및 시편홀더(20)가 시험공간(S)에 대해서 유입 또는 인출될 때 항상 수직한 상태를 유지할 수 있도록 한다.

한편 시편홀더(20)를 상부 단열플러그(60)와 연결시키는 와이어(40) 및 시편홀더(20)를 무게추(30)와 연결시키는 와이어(41)는 시편(10)이 시험될 경우 고온의 시험공간(S) 내에 위치하기 때문에 내열성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 녹는점이 2600℃ 정도로 고온 특성이 강한 금속인 몰리브덴을 사용하여 고온의 환경에서도 견딜 수 있도록 하였다.

상기 무게추(30)는 시편홀더(20)가 시험공간(S)으로부터 인출되었을 경우, 도 3의 (b) 및 도 4의 (b)에 도시된 것과 같이 시험공간(S)의 상부 개구를 차단하는 작용을 한다. 이로 인해서 시험공간(S)으로부터 외부로의 열방출이 차단됨으로써 가열로(120) 전체의 열손실을 방지하게 된다. 상기 무게추(30)가 시험공간(S)에 유입 또는 인출됨과 동시에 시험공간(S)의 상부 개구를 차단하기 위해서, 상기 무게추(30)는 시험공간(S)을 형성하는 튜브관(180)의 형상과 동일한 형상으로 제작되며, 튜브관(180)의 단면 크기 보다 작은 단면 크기를 가진다. 본 발명에서 튜브관(180)은 원기둥 형상을 가지고 있으며, 이에 대응하여 상기 무게추(30)는 원기둥 형상을 가진다. 또한 상기 무게추(30)의 직경은 상기 튜브관(180)의 직경보다 다소 작거나 거의 동일한 것이 바람직하다.

이하 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따르는 열피로 시험장치의 일실시예의 작동을 설명한다. 먼저, 시편(10)을 시편홀더(20)에 장착한 후, 시편홀더(20)를 하부로 이동시키는 방향으로 구동수단(70)을 작동시킨다. 구동수단(70)의 작동에 의해서 상부 단열플러그(60), 상기 상부 단열플러그(60)와 와이어(40)에 의해서 연결된 시편홀더(20) 및 상기 시편홀더(20)와 와이어(41)에 의해서 연결된 무게추(30)가 하부로 수직하게 이동하여 시험공간(S) 내에 위치하게 된다. 이때 무게추(30)에 의해서 상부 단열플러그(60) 및 시편홀더(20)는 팽팽하게 당겨져 있기 때문에 수평방향으로의 흔들림이 가능한 줄일 수 있다. 상기 상부 단열플러그(60)가 하부로 이동하여 시험공간(S)의 상부 개구를 폐쇄시키면, 시편(10)에 대한 시험 준 비가 완료된다. 이때 상기 상부 단열플러그(60)는 하부로 갈수록 단면이 작아지는 테이퍼 형상이기 때문에 시험공간(S)의 상부 개구에 용이하게 삽입될 수 있다. 또한 시편(10)은 시험공간(S)에 대해서 중력의 방향과 동일한 방향인 수직방향으로 유입되기 때문에 중력의 방향과 다른 방향으로 유입되는 종래의 열피로 시험장치에서 발생하는 구성요소(시편장착부 등)의 변형을 방지할 수 있다.

한편, 구동수단(70)을 반대방향으로 작동시키면 도 3의 (b) 및 도 4의 (b)와 도시한 것과 같이, 상부 단열플러그(60), 시편홀더(20) 및 무게추(30)가 상부로 이동한다. 이후 시편홀더(20)가 시험공간(S)의 외측에 위치하는 경우 무게추(30)는 시험공간(S)의 상부 개구를 완전히 빠져 나오지 않도록 한다. 따라서 무게추(30)는 시험공간(S)의 상부 개구를 차단한 상태를 유지하고 있기 때문에 시험공간(S)의 열이 외부로 방출되지 않는다. 이러한 작용에 의해서 본 발명에 따르는 열피로 시험장치는 가열로(120)의 열손실을 방지하게 된다.

<실시예 2>

도 5 및 도 6은 본 발명에 따르는 열피로 시험장치의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에서는 시편(10)이 시험공간(S)에 대해서 수직방향으로 이동하면서 유입 또는 인출되는 구성은 앞서 설명한 실시예 1과 동일하다. 다만 앞서 설명한 실시예 1에서는 시편(10)이 시험공간(S)의 상부 개구를 통해서 유입 또는 인출되는 구성을 가지고 있는 반면, 본 실시예에서는 시편(10)이 시험공간(S)의 하부 개구를 통해서 유입 또는 인출되는 구성을 가진다는 점에서 차이를 가지고 있다. 이러한 차이로 인해서 본 실시예는 앞서 설명한 실시예 1과 다음과 같은 구성에 있어서 구체적으로 차이를 가진다. 이하 앞서 설명한 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는 구체적인 구성 및 작용에 대한 설명은 생략한다.

도 5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 시험의 대상이 되는 시편(10)이 장착되는 시편홀더(20)는, 상부는 와이어(72, 42, 43, 44)에 의해서 구동수단(70: 70a)과 연결되며, 하부는 시험공간(S)의 하부 개구를 개폐시키는 하부 단열플러그(50)와 와이어(45)를 통해서 연결되어 있다. 구동수단(70)의 작동에 의해서 시편홀더(20)가 하부로 이동하면 시편홀더(20)가 시험공간(S)으로부터 인출된다. 또한, 구동수단(70)이 반대로 작동하여 시편홀더(20)가 상부로 이동하면 시편홀더(20)가 시험공간(S) 내에 위치하게 된다. 이때 상기 하부 단열플러그(50)는 시험공간(S)의 하부 개구를 폐쇄시킨다.

상기 하부 단열플러그(50)는 상부로 갈수록 단면이 좁아지는 테이퍼 형상을 가지고 있기 때문에 상부로 이동하면서 시험공간(S)의 하부 개구에 용이하게 삽입되거나 용이하게 이탈될 수 있다.

상기 시편홀더(20)의 상부에는 복수개의 무게추(31, 32, 33)가 연결되어 있다. 구체적으로 상기 구동수단(70)의 하부에는 제1 무게추(31)가 와이어(72)에 의해서 연결되어 있으며, 상기 제1 무게추(31)의 하부에는 제2 무게추(32)가 와이어(42)에 의해서 연결되어 있다. 또한 상기 제2 무게추(32)의 하부에는 제3 무게추(33)가 와이어(43)에 의해서 연결되어 있으며, 상기 제3 무게추(33)의 하부에는 시편홀더(20)가 와이어(44)에 의해서 연결되어 있다. 상기 제1 무게추 내지 제3 무 게추(31, 32, 33)는 이들을 연결하는 와이어(72, 42, 43, 44)를 팽팽한 상태로 유지하는 작용을 가지고 있는 한편, 시험공간(S)의 상부 및 하부 개구를 차단하는 역할을 한다.

구체적으로 도 5의 (a)에 도시한 것과 같이 시편(10) 및 시편홀더(20)가 시험공간(S)으로 유입되어 내측에 위치하는 경우 시험공간(S)의 하부 개구는 하부 단열플러그(50)에 의해서 차단되며, 상부 개구는 제2 무게추(32)에 의해서 차단된다. 따라서 가열로(120)가 고온 환경으로 유지될 때 상부 개구를 통한 열손실을 방지한다.

아울러 도 5의 (b)에 도시한 것과 같이 시편(10) 및 시편홀더(20)가 시험공간(S)의 하부로 인출될 경우 시험공간(S)의 상부 개구는 제1 무게추(31)에 의해서 차단되며 하부 개구는 제3 무게추(33)에 의해서 차단된다. 따라서 가열로(120)의 열손실을 방지한다. 본 실시예에서는 제1 무게추 내지 제3 무게추(31, 32, 33) 등 3개의 무게추를 사용하고 있지만, 2개의 무게추를 사용하여 2개의 무게추의 간격을 적절히 조절함으로써 시편(10)이 시험공간(S)에 유입 또는 인출될 경우 시험공간(S)의 상부 개구 및 하부 개구를 차단할 수 있음은 당업자 수준에서 용이하게 변경할 수 있다고 할 것이다.

제1 내지 제3 무게추(31, 32, 33)가 시험공간(S)의 상, 하부 개구를 차단하는 작용을 하기 위해서 제1 내지 제3 무게추(31, 32, 33)는 원기둥 형상을 유지하며 직경이 시험공간(S)을 제공하는 튜브관(180)의 직경에 비해서 다소 작거나 거의 동일한 직경을 가지는 것이 바람직하다.

도 6은 구동수단(70)이 도르래 시스템(70b)인 경우를 나타내는 도면이며, 다른 구성은 도 5에 도시한 구동수단(70)이 유압시스템(70a)인 경우와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명에 따르는 도 2에 도시된 열피로 시험장치 중 시편홀더의 시편을 냉각시키는 냉각장치를 나타내는 도면이다. 상기 냉각장치(80)는, 상기 가열로(120)의 외측에 설치되며, 가열로(120)의 시험공간(S)으로부터 인출된 시편(10)에 대해서 압축공기를 분사함으로써 시편(10)을 냉각시킨다. 본 발명에서 냉각장치(80)는 시편(10)을 냉각시키기 위한 것이면 족하다.

도 8은 본 발명에 따르는 열피로 시험장치에서 시편이 장착되는 시편홀더에 대한 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 시편홀더(20)는 앞서 설명한 시편홀더와는 달리 복수개의 시편을 장착하기 위한 구조를 가지고 있다. 구체적으로 시편홀더(20)는 상부로 갈수록 좁아지는 육면체 형상을 가지고 있으며, 경사진 측면에 대해서 시편(10)을 장착할 수 있는 장착홈(21)이 마련되어 있다. 상기 장착홈(21)의 형상은 시편(10)의 형성에 따라 변경될 수 있으며, 본 실시예의 경우 도 8에 도시한 것과 같이 원형의 시편(10)이 장착될 수 있도록 시편홀더(20)의 경사진 측면에 원형의 장착홈(21)이 마련되어 있다.

이상 본 발명을 상기 실시예들에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니고 청구범위에 기재된 기술사상을 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르는 열피로 시험장치는 시편이 수직방향으로 유입 또는 인출될 수 있도록 시험공간(S)을 수직하게 마련하여, 시편의 이송방향이 중력의 방향과 일치되도록 함으로써 종래의 열피로 시험장치에서 발생할 수 있는 자중이나 열에 의한 구성(시편장착부)의 변형을 방지할 수 있다. 이렇게 함으로써 열피로 시험장치의 시험 정밀도를 향상시킨다.

또한 본 발명은 시편을 시험공간(S)으로부터 인출한 경우 무게추에 의해서 시험공간(S)의 상,하부 개구를 차단하도록 함으로써 가열로의 열손실을 방지할 수 있다. 이렇게 함으로써 가열로의 열효율을 향상시킨다.

또한 본 발명은 수직방향으로 이송되는 시편이 구동수단에 대해서 와이어로 연결되는 구성을 가지고 있으며, 별도의 시편홀더 없이 와이어에 의해서 시편이 구동수단과 연결될 경우, 시편의 전체를 고르게 가열할 수 있다.

Claims

시편에 대해서 고온 환경을 반복적으로 제공하여 시편의 열피로 특성을 시험하는 열피로 시험장치로서,

시험의 대상이 되는 시편,

내부에 상기 시편이 유입 또는 인출되는 시험공간이 수직방향으로 형성되어 있는 가열로 및

상기 시편을 지지하면서, 상기 시편을 가열로의 시험공간에 대해서 수직방향으로 유입 또는 인출시키는 구동수단,

상기 가열로에 형성된 시험공간의 상부 개구를 개폐하는 상부 단열플러그를 포함하며, 상기 상부 단열플러그의 상측은 구동수단과 연결되며, 하측은 상기 시편과 연결되는 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 상부 단열플러그는 와이어에 의해서 상기 시편과 연결되는 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
제3항에 있어서,

상기 상부 단열플러그는, 와이어에 의해서 시편홀더와 연결되며, 상기 시편은 상기 시편홀더에 장착되는 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 와이어는 몰리브덴 와이어인 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
제1항에 있어서,

상기 상부 단열플러그는 하부로 갈수록 단면적이 좁아지는 테이퍼형상인 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
제4항에 있어서,

상기 시편홀더의 하부에는 와이어에 의해서 무게추가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
제7항에 있어서,

상기 무게추는 원기둥 형상으로, 시편이 인출되는 위치에서 시험공간의 상부 개구를 차단하는 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
제4항에 있어서,

상기 시편홀더는 측면에 시편이 장착되는 복수개의 장착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
제1항에 있어서,

상기 가열로의 외측에 설치되어 가열로로부터 인출된 시편을 냉각시키는 냉각장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
시편에 대해서 고온환경을 반복적으로 제공하여 열피로 시험을 행하는 열피로 시험장치로서,

시험의 대상이 되는 시편이 장착되는 시편홀더,

내부에 상기 시편홀더가 유입 또는 인출되는 시험공간이 수직방향으로 형성되어 있는 가열로,

상기 시편홀더와 와이어에 의해서 연결되며, 상기 시편홀더를 가열로의 시험공간에 대해서 수직방향으로 유입 또는 인출시키는 구동수단 및

상기 시편홀더의 하부에 와이어에 의해서 연결되며 상기 시험공간의 하부 개구를 개폐하는 하부 단열플러그를 구비하는 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
제11항에 있어서,

상기 하부 단열플러그는 상부로 갈수록 단면적이 좁아지는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
제11항에 있어서,

상기 구동수단과 시편홀더 사이에는 원기둥 형상의 복수개의 무게추가 위치되는 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
제13항에 있어서,

상기 복수개의 무게추 각각은 시편홀더가 유입 또는 인출될 경우 시험공간의 상부 개구 또는 하부 개구를 차단시키는 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.
제11항에 있어서,

상기 가열로의 외측에 설치되어 가열로로부터 인출된 시편을 냉각시키는 냉각장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열피로 시험장치.