KR101102312B1 - The water column wedge unit for the automated ultrasonic test on blade pins of turbine in the power plant - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발전용 터빈의 부품인 터빈 블레이드 체결부인 블레이드 핀(1A) 부분을 자동으로 초음파 검사하는 물기둥 웨지유닛에 관한 것으로, 그 내부에 여러 개의 접촉매질용 수주부(11)가 있어 다수의 초음파검사용 물기둥이 형성되는 하우징(10)과; 상기 수주부(11)의 하단에 장착되는 유연튜브(30)와; 상기 하우징(10)의 상부 개방면을 덮는 커버(20)와; 상기 하우징(10)의 상부 측면에 위치되어 상기 수주부(11)와 연통되게 장착되는 공기취출유닛(40)과; 상기 하우징(10)의 하부 측면에 위치되어 상기 수주부(11) 내부에 물을 공급하는 물주입유닛(50)과; 상기 커버(20)에 설치되어 수주부(11) 내로 초음파를 발생하는 초음파탐촉자(60)와; 상기 하우징(10)을 지지 고정하는 고정지그(70) 및; 상기 하우징(10)의 양측 하부에 결합되어 피검체(1)와 접촉되면서 하우징(10)의 이동을 가이드하는 가이드유닛(80)으로 구성된 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 통해 초음파를 이용하여 블레이드 핀을 검사할 때 적은 양의 접촉매질을 사용하면서도 초음파 탐촉자로 부터 방사된 초음파가 항상 접촉매질을 관통하여 블레이드 핀의 표면에 다다름으로써 신호가 유실되거나 미약하게 되는 것이 방지되어 검사의 정확도를 높일 수 있으며, 다수의 핀을 동시에 그리고 검사를 자동화 할 수 있어 그 효율성을 높일 수 있다.The present invention relates to a water column wedge unit for automatically ultrasonically inspecting a blade pin (1A) portion of the turbine blade fastening portion, which is a component of a turbine for power generation, and has a plurality of ultrasonic medium receiving parts (11) therein. A housing 10 in which an inspection water column is formed; A flexible tube 30 mounted at a lower end of the water receiving unit 11; A cover 20 covering the upper open surface of the housing 10; An air blowing unit (40) positioned on the upper side of the housing (10) and mounted in communication with the water receiving unit (11); A water injection unit 50 positioned at a lower side of the housing 10 to supply water to the water injection unit 11; An ultrasonic probe (60) installed on the cover (20) to generate ultrasonic waves into the order portion (11); A fixing jig 70 supporting and fixing the housing 10; The technical features of the guide unit 80 is coupled to the lower side of the both sides of the housing 10 to guide the movement of the housing 10 while being in contact with the subject (1).
According to the present invention, the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic probe always passes through the contact medium and reaches the surface of the blade pin while using a small amount of contact medium when inspecting the blade pin using ultrasonic waves. Can be prevented from being lost or weakened, increasing the accuracy of the test, and increasing the efficiency of multiple pins simultaneously and by automating the test.

Description

발전용 터빈 블레이드 핀 자동초음파탐상용 물기둥 웨지유닛 {THE WATER COLUMN WEDGE UNIT FOR THE AUTOMATED ULTRASONIC TEST ON BLADE PINS OF TURBINE IN THE POWER PLANT}Turbine Blade Fin for Power Generation Ultrasonic Wedge Unit for Ultrasonic Scanning {THE WATER COLUMN WEDGE UNIT FOR THE AUTOMATED ULTRASONIC TEST ON BLADE PINS OF TURBINE IN THE POWER PLANT}

본 발명은 초음파탐상용 웨지유닛에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 초음파를 이용하여 발전용 터빈에서 로터휠과 블레이드 체결하는 핑거 핀(Finger Pin, 이하 '핀')의 수천 개소에 대해 결함을 신속 정확하게 자동으로 검사할 수 있도록 하는 자동 초음파탐상용 웨지유닛에 관한 것이다.
The present invention relates to a wedge unit for ultrasonic flaw detection, and more particularly, to quickly detect defects on thousands of finger pins ("pins") that fasten a rotor wheel and a blade in a turbine for power generation using ultrasonic waves. The present invention relates to a wedge unit for automatic ultrasonic flaw detection, which enables accurate and automatic inspection.

터빈은 보일러(열원)에서 공급되는 고온 고압의 증기가 가진 에너지를 속도 에너지로 변환시키고, 이 속도에너지를 기계적 에너지인 회전력으로 변환하여 발전기에 그 힘을 전달하는 장치로서, 원자력발전소와 화력발전소 등에서 전기를 생산하는 데에 없어서는 안 되는 중요한 장치이다.A turbine is a device that converts the energy of high temperature and high pressure steam supplied from a boiler (heat source) into velocity energy, and converts the velocity energy into rotational force, which is mechanical energy, and transmits the power to the generator. It is an indispensable device for producing electricity.

이러한 터빈은 그 내부에 고압, 중압, 저압 로터로 구분되는 하나 또는 둘 이상의 로터(회전체)를 포함하고 있으며, 대부분의 경우 로터에서 발전기까지 하나의 축선으로 배치된다.
Such turbines include one or more rotors (rotors), which are divided into high, medium and low pressure rotors, and in most cases are arranged in one axis from the rotor to the generator.

상기 로터(A)는 도 1에서와 같이 그 로터휠(B)이 되는 회전축을 중심으로 다수의 블레이드(C)가 축방향으로 전주로 체결되어 있으며, 고온 고속의 수증기가 이들 블레이드에 지속적으로 충돌함으로서 로터는 큰 회전력을 갖게 된다. In the rotor A, as shown in FIG. 1, a plurality of blades C are circumferentially fastened axially around a rotating shaft that becomes the rotor wheel B, and high temperature and high velocity water vapor continuously impinges on these blades. By doing so, the rotor has a great rotational force.

이러한 로터휠(B)에 블레이드(C)를 체결하는 방법은 설계된 방식에 따라 파인 트리 도브테일(Pine Tree Dovetail), 엑시얼 엔트리 도브테일(Axial Entry Dovetail) 그리고 핀 핑거 도브테일(Pinned Finger Dovetail) 등 여러 가지 형태가 적용되고 있다.The method of fastening the blades C to the rotor wheels B may include various methods such as a fine tree dovetail, an axial entry dovetail, and a pinned finger dovetail. The form is being applied.

대부분의 저압 로터의 최종단 인근에서는 상대적으로 저압인 증기 조건으로 인해 사이즈가 큰 블레이드를 적용하며, 복잡한 핑거 형태의 로터휠 구조를 가지며, 이러한 블레이드(C)를 체결하기 위해 로터휠(B)에는 핀(D)이 삽입되는 체결홀(F)이 각 저압 로터 마다 천여 개 이상 사용되고 있다.In the vicinity of the final stage of most low pressure rotors, large blades are applied due to relatively low pressure steam conditions, and the rotor wheel structure has a complex finger shape. More than 1,000 fastening holes F into which the pins D are inserted are used for each low pressure rotor.

상기와 같이 복잡한 구조로 이루어진 터빈 로터는 운전과정에서의 열과 고속회전 등에 의해 크리프 및 피로에 의한 손상, 수증기에 의한 부식 균열 등의 우려가 상존하며, 이로 인해 발전소 운전 이력이 증가함에 따라 정기적인 비파괴검사를 통하여 손상상태와 안전성을 점검하여야 한다. Turbine rotors with a complex structure as described above are subject to concerns such as creep and fatigue damage, corrosion cracking due to steam, etc. due to heat and high-speed rotation during the operation process, and as a result, regular non-destruction as the plant operation history increases. Inspection should check damage and safety.

국내외 자료에 따르면, 터빈 로터에서 발생하는 전체 균열의 약 30%를 블레이드 루트 및 핀이 차지하는 것으로 보고되고 있고, 이에 의해 터빈 로터의 손상상태를 주로 점검하게 되는데, 이처럼 터빈 로터 블레이드를 비파괴검사하기 위해서는 로터에서 블레이드를 해체한 후 수행하는 것이 가장 엄밀하나, 이 경우 블레이드 재조립시 공기지연 및 블레이드의 밸런스를 고려해야 하는 등 여러 기술적·경제적 문제가 발생되어 가급적 체결 상태에서의 검사가 선호되고 있다.
According to the domestic and international data, about 30% of the total cracks generated in the turbine rotor are accounted for by the blade root and the pin, thereby mainly checking the damage state of the turbine rotor. It is most strictly performed after dismantling the blade from the rotor, but in this case, various technical and economic problems occur, such as air delay and balance of the blade when reassembling the blade.

한편, 대형 터빈 로터의 경우 100톤 이상의 중량물이기 때문에 로터 양단을 터닝 롤러를 이용해 안정적으로 지지한 상태에서 검사가 진행되므로, 검사 방향에 제한이 따른다. (예, 핀 초음파 검사의 경우 횡 방향)On the other hand, in the case of a large turbine rotor, the inspection proceeds in a state in which the both ends of the rotor are stably supported by using a turning roller because the weight is more than 100 tons, and thus the inspection direction is limited. (E.g. transverse for pin sono)

또한 파인 트리 도브테일(Pine Tree Dovetail), 엑시얼 엔트리 도브테일(Axial Entry Dovetail) 등과 같은 블레이드 루트는 외부에서 육안검사, 자분탐상검사, 와전류검사, 침투탐상검사 등을 통해 검사할 수 있지만, 로터 휠과 블레이드 루트를 핀(Pin)으로 연결하는 핀 핑거 도브테일(Pinned Finger Dovetail)의 경우 구조적으로 핀(Pin)이 가장 취약한 부분으로서 반드시 주기적인 검사가 필요한 부분이지만, 도브테일의 내부 구조가 복잡하고, 직경 약 10mm 내외인 핀(Pin)의 양단만 노출되어 접촉 면적이 협소하며, 핀(Pin)을 고정하기 위해 실시한 피닝(Peening) 흔적과 조립 상의 요철 등으로 인해 검사에 필요한 탐촉자 접촉면 조건이 열악하여 초음파 신호를 자동으로 취득하고 해석하는데 어려움이 있으므로, 지금까지 핀(Pin)부에 대한 초음파 검사는 국내·외를 통틀어 수동 초음파탐상으로 수행되고 있다.In addition, blade roots such as Pine Tree Dovetail and Axial Entry Dovetail can be inspected externally by visual inspection, magnetic particle inspection, eddy current inspection, penetration inspection, etc. In the case of the pinned finger dovetail that connects the blade root to the pin, the pin is the weakest structurally and must be periodically inspected, but the internal structure of the dovetail is complicated and the diameter is about Ultrasonic signal due to poor contact surface conditions for the inspection due to pinning traces and irregularities in assembly due to pinning traces fixed to the pins and narrow contact area due to only exposed ends of the pins. It is difficult to automatically obtain and interpret the PSA, so until now, ultrasonic inspection of the pin part has been performed in both manual and It is performed by sonic inspection.

이처럼 수동 초음파탐상으로 탐상을 수행할 경우, 전적으로 검사자의 역량과 인내심에 의해 검사의 신뢰성이 좌우되며, 검사주기별 탐상 결과 간의 이력 관리도 불가능하다.
In this way, when conducting a manual ultrasonic scan, the reliability of the test depends entirely on the examiner's ability and patience, and it is impossible to manage the history between the scan results by inspection cycle.

따라서 본 출원인은 갭(Gap)법에 의해 터빈 블레이드의 루트(Root) 표면을 자동적이고 효율적으로 검사할 수 있는 장비를 제안하여 특허 제10-0901964호(블레이드루트 자동초음파탐상용 웨지세트)로 등록받은 바 있다.Therefore, the applicant proposes a device that can automatically and efficiently inspect the root surface of the turbine blade by the gap method and registered as patent No. 10-0901964 (blade root automatic ultrasonic wedge set). I have received it.

위 기술은 도 2(a)에 도시된 바와 같이 블레이드 루트 접촉면에 상응하는 형상을 가지며, 복수의 초음파탐촉자(110)를 장착하고 접촉매질을 공급하기 위한 다수의 접촉매질공급구(120)를 구비하는 웨지(100)와, 상기 웨지의 측면에 돌출되도록 장착되며 피검체의 표면과 소정의 갭을 유지하며 원활한 이동을 위한 볼이 장착된 웨지윙(200), 그리고 상기 웨지(100)의 접촉매질공급구(120)로 접촉매질(물)을 지속적으로 공급하여 웨지(100)와 피검체 사이를 모세관 현상에 의해 접촉매질로 충전되도록 하고, 공기와의 접촉을 차단한 상태에서 검사를 자동으로 수행할 수 있도록 한 것으로서, 이를 통해 양호한 신호를 안정적이며 신속하게 취득하여 신뢰성 있고 효율적인 초음파검사가 이루어지도록 한 것이다.The above technique has a shape corresponding to the blade root contact surface as shown in FIG. 2 (a), and has a plurality of contact medium supply holes 120 for mounting a plurality of ultrasonic transducers 110 and supplying a contact medium. The wedge 100 is mounted to protrude on the side of the wedge, the wedge wing 200 is mounted to maintain a predetermined gap with the surface of the subject and the ball for smooth movement, and the contact medium of the wedge 100 Continuous supply of the contact medium (water) to the supply port 120 to fill the contact medium between the wedge 100 and the subject by capillary action, and automatically performs the inspection while blocking contact with air. As a result, it is possible to acquire a good signal stably and quickly through this to ensure a reliable and efficient ultrasound examination.

그러나 위의 초음파탐상장치는 검사대상의 표면이 평탄하거나 일정 정도 미만의 요철(볼이 장착된 웨지윙(200)의 이동에 지장이 없는 수준)에서는 고정도의 검사 정확성과 신뢰성을 나타내지만, 블레이드 핀(Pin)부의 경우, 핀(Pin) 고정을 위해 실시한 피닝(Peening) 흔적이나 조립면의 과도한 요철 등이 존재하는 악조건 등으로 인해서 웨지와 피검체 사이에 공기가 포집되거나, 과도한 갭(Gap)으로 인해서 취득 초음파 신호의 안정성에 문제가 야기되기도 한다.However, the above ultrasonic flaw detection device exhibits high accuracy of inspection accuracy and reliability even when the surface of the inspection object is flat or less than a certain level (the level that does not interfere with the movement of the wedge wing 200 in which the ball is mounted). In the case of the pin part, air is trapped between the wedge and the subject due to bad conditions such as pinning traces or excessive unevenness of the assembly surface, etc. This may cause problems in the stability of the acquired ultrasonic signal.

상기 접촉문제를 해결하는 유력한 수단이 '수침법 초음파탐상'으로서, 물속에 피검체를 넣어, 그 물을 접촉매질로 하여 초음파탐상을 하는 것이다.A promising means to solve the contact problem is 'immersion ultrasonic inspection', which involves placing a subject in water and performing ultrasonic inspection using the water as a contact medium.

한편, 대형물의 경우에는 도 2(b, c)와 같이 검사 대상 부위만 국부적으로 물에 담가 검사를 하는 '국부수침법'을 사용한다.On the other hand, in the case of large objects, as shown in FIG.

상기 국부수침범 중에서 도2(b)의 경우 피검체의 표면에 다량의 물을 고속 분사시켜 검사하는 종래의 워터 제트 타입(Water Jet Type)으로, 접촉매질(물)이 상대적으로 고속 분사되기 때문에 중력의 영향을 받더라도 검사대상과의 거리를 어느 정도 가질 수 있고, 방향성의 제약 없이 피검체 표면의 불균일한 문제를 해소할 수는 있으나, 중력의 영향을 극복하고 정확한 방향으로 초음파를 입사시키기 위해 일정 이상의 유속이 확보되어야 하는데, 이때의 감압에 의해 접촉매질 내에 기포가 생성될 수 있고, 공급되는 접촉매질(물)의 양이 많아지므로 검사 환경이 취약하며 경제적이지 못하다.2 (b) is a conventional water jet type that inspects by spraying a large amount of water on the surface of the subject at high speed, because the contact medium (water) is relatively high-speed spraying Even if it is influenced by gravity, it can have a certain distance from the object to be inspected, and it can solve the nonuniform problem on the surface of the subject without restricting the directionality, but to overcome the influence of gravity and to inject the ultrasonic wave in the correct direction The above flow rate should be secured, and bubbles may be generated in the contact medium by the reduced pressure at this time, and the amount of the contact medium (water) supplied increases, so that the inspection environment is weak and not economical.

또한, 접촉매질(물)이 분사되는 과정에서 생성되는 난류성 유동(Turbulent Flow)에 의해 피검체와 탐촉자 사이에 공기(또는 기포)가 혼입되기 쉬워 취득 초음파신호의 질을 떨어뜨려 정확성이 확보되지 못하는 문제점이 있다. In addition, due to turbulent flow generated in the process of spraying the contact medium (water), air (or bubbles) is easily mixed between the inspected object and the probe, and the accuracy of the acquired ultrasonic signal is not reduced to ensure accuracy. There is a problem.

그리고 도 2(c)와 같이 탐촉자를 포함한 수조에 접촉매질(물)을 채우고 그 위에 피검체를 올려 검사하는 버블러 타입(Bubbler Type) 국부수침법의 경우, 피검체의 외표면 조건의 제약이 적고 유체의 유동과 기포 발생이 적어 안정적이고 양호한 검사 결과를 얻을 수 있으나, 피검체를 검사할 수 있는 방향이 제한적(주로 상방향)이어서 터빈의 검사 현장에서 횡 방향으로 조립된 핀(Pin)을 검사하는 것에는 부적합하다.
In addition, in the case of a bubbler type local immersion method in which a contact medium (water) is filled in a tank including a probe and a test object is placed thereon, as shown in FIG. It is small and there is little fluid flow and bubble generation, so it is possible to obtain stable and good inspection results.However, the direction in which the subject can be inspected is limited (mainly in the upward direction). Not suitable for testing

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수주부에 형성된 물기둥 내에서의 유속을 낮춰 적은 양의 접촉매질을 사용하면서도 모든 방향으로 검사가 가능토록 하고, 감압 또는 난류(Turbu- lent Flow) 등에 의한 기포의 발생을 억제하며, 발생된 미세 기포 등을 용이하게 제거할 수 있도록 하여, 블레이드 핀(Pin)부의 요철 및 표면의 형상이 불규칙한 곳에서도 검사의 신뢰성을 확보할 수 있으며, 복수의 탐촉자와 물기둥을 사용하여 다수의 블레이드 핀(Pin)을 동시에 검사함으로서 효율성을 기할 수 있는 자동 초음파탐상용 물기둥 웨지유닛을 제공하고자 하는 데에 그 목적이 있다.
The present invention is to solve the conventional problems as described above, to reduce the flow rate in the water column formed in the water column to enable inspection in all directions while using a small amount of contact medium, decompression or turbulence (Turbu-lent) By suppressing the bubbles caused by the flow, etc., it is possible to easily remove the generated fine bubbles, etc., to ensure the reliability of the inspection even in the irregularities and irregularities of the surface of the blade pin (Pin) portion, The purpose of the present invention is to provide an automatic ultrasonic water column wedge unit capable of achieving efficiency by simultaneously inspecting a plurality of blade pins using a probe and a water column.

상기와 같은 본 발명의 과제 해결은, 초음파탐상용 웨지유닛에 있어 그 내부에 국부수침 매질로 다수의 물기둥이 형성되도록 수주부가 가공된 하우징과; 상기 하우징의 상부 개방면을 덮으며 초음파 탐촉자가 장착되는 커버와; 상기 하우징의 하단에서 적정 유량이 형성되도록 장착된 유연튜브와; 상기 하우징의 상부 측면에 위치되어 상기 수주부 내의 기포를 원활히 배출하는 공기취출유닛과; 상기 하우징의 하부 측면에 위치되어 상기 수주부 내부에 물을 공급하고 물기둥이 지속되도록 하는 물주입유닛과; 상기 하우징을 지지 고정하는 고정지그 및; 상기 하우징의 양측 하부에 체결되어 블레이드 핀과 접촉되면서 하우징의 이동을 가이드하는 가이드유닛으로 구성하는 것에 의해 달성된다.
Solution to the problem of the present invention as described above, the housing for which the water column is processed so that a plurality of water pillars are formed with a local immersion medium therein in the ultrasonic wedge unit; A cover covering an upper open surface of the housing and mounted with an ultrasonic probe; A flexible tube mounted to form a proper flow rate at a lower end of the housing; An air blowing unit positioned at an upper side of the housing to smoothly discharge bubbles in the water column; A water injection unit positioned at a lower side of the housing to supply water to the water supply unit and to maintain a water column; A fixing jig for supporting and fixing the housing; It is achieved by configuring a guide unit which is fastened to both lower sides of the housing and in contact with the blade pin to guide the movement of the housing.

본 발명은 요철이 심하고, 횡 방향으로 체결된 천여 개의 블레이드 체결용 핀(Pin)들에 대해 초음파 검사를 할 때, 웨지 하우징에 가공된 다수의 수주부 하단에 유연튜브를 장착하고, 피검체에 최대한 밀착 유지시킴으로서 접촉매질의 누출을 제어(최소화)할 수 있고, 이에 의해 수주부에 공급된 접촉매질(물)이 안정적인 물기둥을 형성할 수 있으므로 기포의 생성 또는 유입이 억제되어 양질의 초음파 진행통로가 형성된다.According to the present invention, when an ultrasonic inspection is performed on a thousand blade fastening pins which are severely uneven and fastened in the lateral direction, a flexible tube is mounted on a lower end of a plurality of water processing units processed in a wedge housing. By keeping the contact as close as possible, the leakage of the contact medium can be controlled (minimized), and as a result, the contact medium (water) supplied to the water column can form a stable water column, thereby suppressing the generation or inflow of bubbles, thereby providing a high quality ultrasonic passage. Is formed.

또한 요철부를 피해 장착된 가이드유닛이 초음파의 방향성을 제어한 상태에서 검사가 진행되므로, 표면이 불균일한 곳에서도 초음파 신호가 유실되거나 미약하게 되는 것이 방지되어 검사의 자동화를 가능하게 하고, 수천 개소의 검사 대상에 대해 수회의 연속 초음파 주사(Scan)로 검사를 완료하여 정확성과 효율성 및 추적성이 획기적으로 향상된다.
In addition, the inspection is conducted in a state in which the guide unit mounted to avoid unevenness controls the direction of the ultrasonic waves, and thus, the ultrasonic signal is prevented from being lost or weak even where the surface is uneven, so that the inspection can be automated. The test is completed with several consecutive ultrasound scans of the test object, dramatically improving accuracy, efficiency and traceability.

도 1은 종래의 피검체에 관한 구조를 보인 사시도,
도 2(a)는 종래의 블레이드루트의 초음파탐상용 웨지세트의 예를 보인 측면도,
도 2(b, c)는 종래의 국부수침 초음파탐상 기법에 대한 단면도,
도 3는 본 발명에 따른 발전용 블레이드 핀 자동 초음파탐상용 물기둥 웨지장치의 예를 보인 사시도,
도 4은 도 3의 분리된 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 하우징의 정면도,
도 6(a, b)는 본 발명에 따른 고정지그 및 가이드유닛의 예를 보인 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 발전용 블레이드 핀 자동 초음파탐상용 물기둥 웨지장치의 예를 보인 측단면도,
도 8은 본 발명에 따른 발전용 블레이드 핀(Pin)부에 대한 자동 초음파탐상용 물기둥 웨지장치의 사용상태도이다.1 is a perspective view showing a structure of a conventional subject;
Figure 2 (a) is a side view showing an example of a conventional ultrasonic wedge set of blade root,
Figure 2 (b, c) is a cross-sectional view of a conventional local immersion ultrasonic scanning technique,
Figure 3 is a perspective view showing an example of the blade pin automatic ultrasonic flaw detection device for power generation according to the present invention,
4 is an isolated perspective view of FIG. 3;
5 is a front view of the housing according to the present invention,
Figure 6 (a, b) is a perspective view showing an example of the fixing jig and guide unit according to the present invention,
Figure 7 is a side cross-sectional view showing an example of the blade pin automatic ultrasonic flaw detection device for power generation according to the present invention;
8 is a state diagram of the use of the automatic ultrasonic water column wedge device for the blade pin (Pin) for power generation according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 구성과 실시예를 첨부된 도면을 통해 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration and the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 수천 개소에 달하는 터빈 블레이드 핀을 검사하기 위한 자동초음파탐상용 웨지장치로서, 표면이 균일하지 못한 곳에서도 높은 정확도로 균열의 존재 여부를 검사할 수 있는 자동 초음파탐상용 웨지유닛을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 크게 하우징(10)과; 커버(20)와; 유연튜브(30)와; 공기취출유닛(40)과; 물주입유닛(50)과; 상기 커버(20)의 홀(21)에 장착되는 초음파 탐촉자(60)와; 고정지그(70) 및; 가이드유닛(80)을 포함하는 구조이다.The present invention is an automatic ultrasonic wedge device for inspecting turbine blade pins reaching thousands of places, to provide an automatic ultrasonic wedge unit that can inspect the presence of cracks with high accuracy even when the surface is not uniform. To this end, the present invention is largely as shown in Figure 3 and the housing 10; A cover 20; Flexible tube 30; An air blowing unit 40; A water injection unit 50; An ultrasonic probe (60) mounted in the hole (21) of the cover (20); Fixing jig 70 and; It is a structure including a guide unit (80).

도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(10)에는 그 내부에 접촉매질(물)이 수용될 수 있도록 상하부가 개방된 적정 크기의 수주부(11)가 다수 개 형성되어 있고, 이 개방된 수주부(11)의 상부에는 초음파탐촉자(60)를 장착하는 커버(20)가 조립되며, 각각의 수주부(11)의 하부에는 하우징(10)으로부터 돌출된 결합돌기(11B)가 있어, 이 결합돌기(11B) 각각에 유연튜브(30)가 장착된다.As shown in FIG. 4, the housing 10 is provided with a plurality of ordering portions 11 of a suitable size having the upper and lower portions opened so that the contact medium (water) can be accommodated therein. A cover 20 for mounting the ultrasonic probe 60 is assembled at an upper portion of the eleven, and a coupling protrusion 11B protruding from the housing 10 is provided at the lower portion of each water column 11. The flexible tube 30 is attached to each 11B.

그리고 하우징(10) 양측면에는 수주부(11) 각각에 접촉매질(물)을 공급할 수 있도록 물주입유닛(50)을 체결하는 체결공(H)과 공기를 배출하기 위해 공기취출유닛(40)을 체결하는 체결공(H)이 각각 형성된다.And both sides of the housing 10 to the air outlet unit 40 to discharge the fastening hole (H) for fastening the water injection unit 50 and the air to supply a contact medium (water) to each of the water receiving portion (11) Fastening holes H to be fastened are formed, respectively.

이때 하우징(10)은 그 내부에 물이 제대로 공급되고 있는지를 용이하게 식별할 수 있도록 유리나 아크릴 재질 등의 투명재질로 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, the housing 10 is preferably made of a transparent material such as glass or acrylic so that it is easy to identify whether the water is properly supplied therein.

또한 하우징(10)의 수주부(11)는 그 내부에 접촉매질(물)을 수용하여 물기둥을 형성하는데, 도 5와 도 8에 도시된 바와 같이 물과 핀의 초음파적 특성 및 핀(1A)의 길이를 고려하여 산정된 높이로 피검체인 핀(1A)의 간격으로 다수 열(주로 3열)로 배치된다. In addition, the water column 11 of the housing 10 receives a contact medium (water) therein to form a water column. As shown in FIGS. 5 and 8, the ultrasonic characteristics of the water and the fins and the fin 1A are shown. It is arranged in a plurality of rows (mainly three rows) at intervals of the subject pin 1A at a height calculated in consideration of the length of.

이때, 상기 수주부(11)의 상부 일측면에는 공기취출유닛(40)을 체결하고, 수주부(11)의 하부 일측면에는 물주입유닛(50)을 체결하는데, 이를 통해 하부로부터 유입된 물이 수주부(11)를 채우고, 그 과정에서 수주부(11) 내부에 존재하는 공기가 위로 밀려 올라가면서 공기취출유닛(40)을 통해 외부로 자동 배출된다.At this time, the upper one side of the water receiving unit 11 is fastened to the air blowing unit 40, the lower one side of the water receiving unit 11 to fasten the water injection unit 50, through which the water introduced from the bottom Filling the order portion 11, in the process of the air present in the order portion 11 is pushed up and is automatically discharged to the outside through the air blowing unit (40).

또한, 물주입유닛(50)은 하부 유연튜브(30)에 가까이 장착하여 그 상부의 접촉매질(물)을 최대한 정체(Stagnation)시켜 초음파적으로 안정된 물기둥을 형성하도록 한다.In addition, the water injection unit 50 is mounted close to the lower flexible tube 30 so as to stagnate the upper contact medium (water) as much as possible (stagnation) to form an ultrasonically stable water column.

여기서 공기취출유닛(40)과 물주입유닛(50)은 장착 및 탈착이 용이하도록 각각 원터치 방식의 결합구를 사용하는 것으로 실시될 수 있다.Here, the air blowing unit 40 and the water injection unit 50 may be implemented by using a one-touch coupling device, respectively, to facilitate mounting and detachment.

또한, 상기 수주부(11)의 벽은 도 5와 도 7에 도시된 바와 같이 테이퍼면(11A)으로 형성하여 상부를 넓혀줌으로서, 어떤 원인에 의해 설령 수주부(11) 내부에 기포(공기)가 인입되더라도 이 기포가 초음파 탐촉자(60)로부터 방사된 초음파의 방사영역(도 5의 빗금친 부분)을 쉽게 벗어나 테이퍼면(11A)을 따라 후방의 확장된 공간으로 이동되어, 공기취출유닛(40)을 통해 용이하게 외부로 배출되도록 하고, 수주부(11) 하부에는 단면적이 적고 물주입유닛(50)이 장착되어 있어 수주부(11) 내에 형성된 물기둥이 용이하게 유지될 수 있도록 하여, 누수에 따른 외부 공기의 유입을 차단하고 기포에 의한 신호의 유실이나 약화를 방지한다.In addition, the wall of the water column 11 is formed as a tapered surface (11A) as shown in Figures 5 and 7 to widen the upper portion, even if the air bubbles (air) inside the water column 11 for some reason Although the air bubbles are introduced into the air bubbles, the bubbles easily move out of the ultrasonic radiation region (hatched portion of FIG. 5) emitted from the ultrasonic probe 60 and are moved to an extended space rearward along the tapered surface 11A, whereby the air blowing unit ( 40 to be easily discharged to the outside, the lower portion of the water column 11 has a small cross-sectional area and the water injection unit 50 is mounted so that the water column formed in the water column 11 can be easily maintained, water leakage It blocks the inflow of external air and prevents loss or weakening of the signal caused by air bubbles.

또한 수주부(11)의 하부 끝단 장착된 유연튜브(30)는 하우징(10)이 후술하는 고정지그(70)에 장착되어 피검체(1)에 밀착될 때, 장착된 유연튜브(30)가 피검체(1) 및 핀(1A)으로 형성되는 요철 등의 표면 상태에 맞춰 휘거나 신축되면서 피검체(1)와의 갭(Gap)이 최소화되고, 이에 의해 접촉매질(물)의 누수량이 제어(최소화)되어 수주부(11)의 물기둥 형성이 용이하다.In addition, the flexible tube 30 mounted at the lower end of the order portion 11 is mounted to the fixed jig 70, which will be described later, when the housing 10 is attached to the object 1, and the flexible tube 30 is mounted. The gap between the object 1 and the object 1 is minimized while being bent or stretched in accordance with the surface state of the unevenness formed by the object 1 and the pin 1A, thereby controlling the amount of leakage of the contact medium (water). Minimized), thus forming the water column of the water column 11 is easy.

본 발명은 상기한 바와 같이 수주부(11)의 끝단에 예를 들면 고무, 실리콘 등의 신축성 재질로 이루어진 유연튜브(30)가 웨지유닛과 피검체(1) 표면 간의 누수면적을 최소화함으로서, 적은 유량으로도 수주부(11) 내의 접촉매질(물)이 항상 충전된 상태로 안정된 층류(Lamina Flaw)를 지속하게 함으로서 초음파 진행경로 상에 기포나 이격된 부분이 없이 자동 초음파검사가 가능하게 된다.
As described above, the flexible tube 30 made of an elastic material such as rubber or silicone at the end of the water column 11 minimizes the leakage area between the wedge unit and the surface of the object 1, By maintaining a stable laminar flow (Lamina Flaw) in a state in which the contact medium (water) in the water column 11 is always filled even at a flow rate, automatic ultrasonic inspection is possible without bubbles or spaced portions on the ultrasonic path.

상기 하우징(10)의 상부면에는 도 4에서와 같이 커버(20)가 장착되는데, 이 커버(20)에는 상기 수주부(11)와 각각 연통되는 홀(21)이 형성되고, 이 홀(21)에 후술하는 초음파 탐촉자(60)가 장착된다.A cover 20 is mounted on the upper surface of the housing 10 as shown in FIG. 4, and the cover 20 is provided with holes 21 communicating with the water column 11, respectively. ) Is equipped with an ultrasonic probe 60 to be described later.

이러한 커버(20)와 수주부(11) 사이에는 수주부(11)의 내부에 수용된 액체가 누출되거나 이들 사이를 통해 공기가 유입되지 않도록 개스킷과 같은 실링부재가 더 부착되며, 이들은 볼트와 같은 고정부재(B)에 의해 수주부(11)의 상면에 견고하게 밀착 결합된다.A sealing member such as a gasket is further attached between the cover 20 and the water column 11 so that liquid contained in the water column 11 does not leak or air is introduced therebetween. The member B is tightly coupled to the upper surface of the water column 11.

상기 커버(20)에 형성된 각각의 홀(21)에 장착되는 초음파 탐촉자(60)는 통상적으로 사용되는 초음파탐상용 탐촉자로서, 상기 수주부(11)를 관통하여 반대 방향의 피검체(1) 및 핀(1A)부를 향해 초음파 신호를 방사하도록 장착되며, 그 배치 중심은 하우징(10)의 수주부(11)의 중심과 일치하며, 이에 초음파 탐촉자(60)로부터 발생된 초음파의 방사영역은 도 5에 도시된 바와 같다.The ultrasonic probe 60 mounted on each hole 21 formed in the cover 20 is a conventional ultrasonic probe, and passes through the water column 11 to be inspected in the opposite direction. It is mounted to radiate an ultrasonic signal toward the pin 1A portion, the center of the arrangement coincides with the center of the water column 11 of the housing 10, whereby the radiation region of the ultrasonic wave generated from the ultrasonic probe 60 is shown in FIG. As shown in.

이러한 초음파 탐촉자(60)는 당업자가 용이하게 실시하기 위해 일반적으로 널리 사용되는 다양한 탐촉자로서 변경 실시될 수 있다.
The ultrasonic transducer 60 may be modified as various transducers that are generally widely used in order to be easily implemented by those skilled in the art.

고정지그(70)는 도 6(a)와 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(10)이 탈부착되는 것으로 자동탐상용 로봇 암(2)의 선단에 장착되도록 "Y"자 형태의 프레임 구조로 구비되고, 이 지그(71)의 양단에는 하우징(10)의 양측을 향하여 유동블록(72)이 장착되어 하우징(10)의 양측면을 지지한다.As shown in FIGS. 6A and 7, the fixing jig 70 has a frame structure having a “Y” shape such that the housing 10 is detachably attached to the front end of the auto-detection robot arm 2. The jig 71 is provided at both ends of the jig 71 to support both sides of the housing 10 so as to support both sides of the housing 10.

그리고 유동블록(72)의 하부에는 웨지유닛과 체결되는 브라켓(73)이 장착되며, 이들 유동블록(72)과 브라켓(73)은 탄성스프링(S)에 의해 탄지되는 밀착핀(74)에 의해 서로 연결되며, 이에 의해 웨지유닛이 그 하단에 부착된 유연튜브(30)와 피검체(1) 간의 갭(Gap)을 최소화 하며 별도의 이송유닛에 의해 이송되게 된다.And the lower portion of the flow block 72 is mounted to the bracket 73 is fastened to the wedge unit, these flow block 72 and the bracket 73 by the contact pins 74 supported by the elastic spring (S) It is connected to each other, thereby minimizing the gap (Gap) between the flexible tube 30 and the subject 1 attached to the wedge unit is transported by a separate transfer unit.

본 발명은 상기와 같이 탄성스프링(S)에 의해 유연튜브(30)가 피검체(1) 표면간의 갭(Gap)을 최소화하기 때문에, 수주부(11) 내에 수용된 접촉매질(물)의 누수량이 최소화되고, 이에 따라 공급되는 접촉매질(물)의 양이 감소하여 수주부(11)의 물기둥이 초음파적으로 안정된 흐름을 갖도록 한다.
In the present invention, since the flexible tube 30 minimizes the gap between the surfaces of the object 1 by the elastic spring S as described above, the amount of leakage of the contact medium (water) accommodated in the water column 11 is reduced. It is minimized, and thus the amount of contact medium (water) supplied is reduced so that the water column of the water column 11 has an ultrasonically stable flow.

가이드유닛(80)은 도 6(b)와 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(10)의 양측 하부에 장착되어 터빈 블레이드의 표면을 따라 원활하게 이송될 수 있도록 그 이송을 가이드 하는 장치로서 "ㄴ"자형으로 이루어진 다수의 지지프레임(83)과, 이 지지프레임(83)의 수평 끝단 쪽의 하부면에 장착되는 볼하우징(82)으로 이루어지며, 이 볼하우징(82)에는 외측으로 약간 돌출되는 볼(81)이 장착되어 있어 이 볼(81)이 피검체(1)의 표면과 구름 접촉되면서 하우징(10)이 원활하게 이송된다.As shown in FIGS. 6 (b) and 7, the guide unit 80 is mounted on both lower sides of the housing 10 to guide the transfer so that the guide unit 80 can be smoothly moved along the surface of the turbine blade. "A plurality of support frames 83 made of a shape, and the ball housing 82 is mounted to the lower surface of the horizontal end side of the support frame 83, the ball housing 82 is slightly projected outward The ball 81 is mounted so that the housing 10 is smoothly transported while the ball 81 is in rolling contact with the surface of the object 1.

이때 상기의 유연튜브(30) 내경은 피검체(1)의 핀(1A)부 외경보다 크고, 유연튜브(30)의 끝단은 상기의 볼(81)이 돌출되는 끝단에 근사하도록 함으로서, 검사시 고정지그(70)을 통해 웨지유닛을 눌러 볼(81)이 피검체(1)의 표면에 맞닿게 되면, 피검체(1)와 유연튜브(30) 사이의 갭(Gap)이 최소화(또는 밀착)되고, 자동검사시 피검체(1) 표면의 요철 등 불규칙한 면을 만나더라도 유연튜브(30)의 휨과 신축에 의해 누수면적이 최소화되고, 수주부(11) 내의 접촉매질(물)이 충전된 상태가 유지됨으로써 검사의 정확성과 신뢰성이 확보되는 것이다.At this time, the inner diameter of the flexible tube 30 is larger than the outer diameter of the pin 1A portion of the subject 1, the end of the flexible tube 30 is to be approximated to the end of the ball 81 protruding, during the inspection When the ball 81 comes into contact with the surface of the object 1 by pressing the wedge unit through the fixing jig 70, the gap between the object 1 and the flexible tube 30 is minimized (or closely adhered to). Even if it encounters irregular surfaces such as irregularities on the surface of the subject 1 during the automatic inspection, the leakage area is minimized by the bending and expansion of the flexible tube 30, and the contact medium (water) in the water column 11 is filled. This ensures the accuracy and reliability of the inspection.

한편, 수주부(11)에 접촉매질(물)을 계속 공급하는 물주입유닛(50)의 상류측에도 기포제거장치(미도시)를 장착하여 수주부(11)의 내부에 기포가 인입되는 것을 미연에 방지하도록 하는 것이 바람직하다.
Meanwhile, an air bubble removing device (not shown) is also installed upstream of the water injection unit 50 which continuously supplies the contact medium (water) to the water supply unit 11, thereby preventing air bubbles from entering the inside of the water supply unit 11. It is desirable to prevent it.

이와 같은 본 발명의 물기둥 웨지유닛을 사용하여 피검체(1)의 핀(1A)부를 검사할 때에는, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 먼저 웨지유닛에 물주입유닛(50)을 장착한 다음, 가이드유닛(80)의 끝단에 장착된 볼(81)이 수직의 피검체(1) 평면에 접촉되도록 웨지유닛을 밀착시킨 후, 밸브를 열어 접촉매질(물)을 공급하고 수주부(11) 내부를 채워 물기둥을 형성한 다음, 터닝 롤러(Tuning Roller)에 의해 터빈로터를 회전시키며, 검사 결과의 저장 및 재확인이 가능한 초음파 검사장비를 활용하여 검사를 빠르고 정확하게, 효율적으로 수행한다.When inspecting the pin 1A portion of the subject 1 using the water column wedge unit of the present invention, as shown in Figs. 7 and 8, the water injection unit 50 is first mounted on the wedge unit. After the wedge unit is brought into close contact with the ball 81 mounted at the end of the guide unit 80 in contact with the plane of the vertical test object 1, the valve is opened to supply the contact medium (water) and the water supply unit 11 is provided. After filling the inside to form a water column, the turbine rotor is rotated by a turning roller, and the inspection is performed quickly and accurately and efficiently by using an ultrasonic inspection apparatus capable of storing and reconfirming the inspection results.

이때 수주부(11) 내부에 기포가 인입되더라도 이 인입된 기포는 수주부(11) 내부의 테이퍼면(11A)을 따라 공기취출유닛(40)을 통해 자동으로 취출된다.
At this time, even if bubbles are introduced into the order portion 11, the drawn bubbles are automatically taken out through the air blowing unit 40 along the tapered surface 11A inside the order portion 11.

이에 의해 본 발명은 횡 방향으로 장착된 수많은 터빈 블레이드 핀(1A)에 발생할 수 있는 균열에 대해 국부수침법으로 자동 초음파탐상을 할 수 있으며, 초음파 탐촉자(60)로부터 방사된 초음파 신호가 기포에 의해 산란 및 감쇄되지 않고 항상 접촉매질을 통과하여 피검체(1) 및 핀(1A)부에 도달됨으로써 검사의 정확성과 효율성을 대폭 향상시킬 수 있다.
As a result, the present invention enables automatic ultrasonic flaw detection by local immersion method for cracks that may occur in numerous turbine blade pins 1A mounted in the lateral direction, and ultrasonic signals emitted from the ultrasonic probe 60 are bubbled. It is possible to greatly improve the accuracy and efficiency of the inspection by reaching the subject 1 and the pin 1A part through the contact medium at all times without scattering and attenuation.

1 : 피검체 1A: 핀
2: 로봇암 10: 하우징
11: 물기둥(수주부) 11A: 테이퍼면
11B: 결합돌기 20: 커버
21: 홀 30: 유연튜브
40: 공기취출유닛 50: 물주입유닛
60: 초음파탐촉자 70: 고정지그
71: 지그 72: 유동블록
73: 브라켓 74: 밀착핀
80: 가이드유닛 81: 볼
82: 볼하우징 83: 지지프레임
B: 고정부재 H: 체결공
S: 탄성스프링1: Subject 1A: Pin
2: robot arm 10: housing
11: water column (water column) 11A: tapered surface
11B: engaging protrusion 20: cover
21: hole 30: flexible tube
40: air blowing unit 50: water injection unit
60: ultrasonic probe 70: fixed jig
71: jig 72: floating block
73: bracket 74: contact pin
80: guide unit 81: ball
82: ball housing 83: support frame
B: fixing member H: fastening hole
S: Elastic Spring

Claims (4)

내부에 여러 개의 접촉매질용 수주부(11)가 있어 다수의 초음파검사용 물기둥이 형성되는 하우징(10)과;
상기 수주부(11)의 하단에 장착되는 유연튜브(30)와;
상기 하우징(10)의 상부 개방면을 덮는 커버(20)와;
상기 하우징(10)의 상부 측면에 위치되어 상기 수주부(11)와 연통되게 장착되는 공기취출유닛(40)과;
상기 하우징(10)의 하부 측면에 위치되어 상기 수주부(11) 내부에 물을 공급하는 물주입유닛(50)과;
상기 커버(20)에 설치되어 수주부(11) 내로 초음파를 발생하는 초음파탐촉자(60)와;
상기 하우징(10)을 지지 고정하는 고정지그(70) 및;
상기 하우징(10)의 양측 하부에 결합되어 피검체(1)와 접촉되면서 하우징(10)의 이동을 가이드하는 가이드유닛(80)으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동초음파탐상용 물기둥 웨지유닛.
A housing (10) having a plurality of contacting portions (11) for contact medium therein and having a plurality of columns for ultrasonic inspection;
A flexible tube 30 mounted at a lower end of the water receiving unit 11;
A cover 20 covering the upper open surface of the housing 10;
An air blowing unit (40) positioned on the upper side of the housing (10) and mounted in communication with the water receiving unit (11);
A water injection unit 50 positioned at a lower side of the housing 10 to supply water to the water injection unit 11;
An ultrasonic probe (60) installed on the cover (20) to generate ultrasonic waves into the order portion (11);
A fixing jig 70 supporting and fixing the housing 10;
Coupled to the lower side of the both sides of the housing 10, the ultrasonic ultrasonic water column wedge unit, characterized in that consisting of a guide unit 80 for guiding the movement of the housing 10 in contact with the subject (1).
청구항 1에 있어서,
피검체(1) 표면과 마주하는 상기 하우징(10)의 하부면에는 상기 수주부(11)의 개방부를 따라 연장 돌출되는 결합돌기(11B)가 형성되고, 그 각각의 결합돌기(11B)에 유연튜브(30)가 장착되는 것을 특징으로 하는 자동초음파탐상용 물기둥 웨지유닛.
The method according to claim 1,
On the lower surface of the housing 10 facing the surface of the subject 1, engaging projections 11B extending along the opening of the water column 11 are formed, and each of the engaging projections 11B is flexible. Automatic ultrasonic flaw water column wedge unit, characterized in that the tube 30 is mounted.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징(10)의 수주부(11)에는 하부에서 상부로 갈수록 그 단면적이 확장되도록 테이퍼면(11A)을 형성하고, 수주부(11) 하부에는 물주입유닛(50)을 부착하고, 수주부(11) 상부에는 공기취출유닛(40)이 부착되는 것을 특징으로 하는 자동초음파탐상용 물기둥 웨지유닛.
The method according to claim 1,
The taper surface 11A is formed in the water receiving portion 11 of the housing 10 so as to extend its cross-sectional area from the lower portion to the upper portion, and the water injection unit 50 is attached to the lower water receiving portion 11, (11) The water ultrasonic wedge unit for automatic ultrasonic flaw detection, characterized in that the air blowing unit 40 is attached to the upper portion.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드유닛(80)의 하부면에는 블레이드루트의 표면과 접촉하는 볼(81)과, 상기 볼(81)을 고정하는 볼하우징(82)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초음파탐상용 물기둥 웨지유닛.The method according to claim 1,
The lower surface of the guide unit 80 includes a ball 81 in contact with the surface of the blade root, and a ball housing 82 for fixing the ball 81, characterized in that the water column wedge unit .
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