KR101174211B1

KR101174211B1 - 블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치

Info

Publication number: KR101174211B1
Application number: KR1020100068434A
Authority: KR
Inventors: 박상열; 김덕남; 하태구; 신기보
Original assignee: 한전케이피에스 주식회사
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-08-14
Anticipated expiration: 2030-07-15
Also published as: KR20120007748A

Abstract

본 발명은 블레이드 에지부에 대한 비파괴 검사 중 일종인 와전류 검사 방식을 수행하는 경우 프로브의 팁부분이 블레이드 에지부의 두께변화에 따른 기하학적 변수를 수용하면서 정확하게 수직으로 접촉이 가능하도록 하여 검사의 신뢰성을 확보하기 위한 와전류 프로브 가이드 고정장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 내부엔 프로브 홀더를 수용하고 전면엔 팁가이드가 설치되는 프로브 홀더가이드와, 상기 프로브 홀더가이드의 내측에 끼워 결합되고 내측엔 프로브를 끼워 결합하게 되는 프로브 홀더와, 상기 프로브 홀더가이드와 상기 프로브 홀더의 사이 간극에 끼워 결합되어 프로브를 완충하는 스프링과, 상기 스프링의 전면으로서 상기 스프링이 빠져나오지 않도록 상기 프로브 홀더에 결합 설치되는 로킹 플레이트와, 그리고 상기 프로브 홀더가이드의 전면에 설치되고 블레이드 에지부 형상에 맞게 가이드부가 형성되어 에지부의 검사가 가능하게 구성된 팁가이드를 포함하여 이루어지는 블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치를 제공한다.

Description

블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치{A fixture of the eddy current probe for inspecting on the blades edge}

본 발명은 블레이드 에지부에 대한 비파괴 검사 중 일종인 와전류 검사 방식을 수행하는 경우 프로브의 팁부분이 블레이드 에지부의 두께변화에 따른 기하학적 변수를 수용하면서 정확하게 수직으로 접촉이 가능하도록 하여 검사의 신뢰성을 확보하기 위한 와전류 프로브 가이드 고정장치에 관한 것이다.

일반적으로 와전류검사(Eddy Current Testing)는 항공기, 발전설비 및 기타 산업설비 등의 표면 결함 검출 및 열교환기 등의 건전성 검사 등에 적용되는 비파괴 검사방법 중의 하나이다.

이러한 와전류 검사의 원리는 코일에 교류전류를 통과시키면 주위에 1차 자기장이 발생되고 이를 도체(피검체) 표면에 접근시키면 도체 표면에서 2차 자기장이 형성되어, 2차 자기장은 다시 도체 표면에 와전류(맴돌이 전류)를 생성시키게 되며, 도체 표면에 결함이 존재할 때 와전류가 왜곡되어 이를 센서 코일을 통해 장비 및 소프트웨어적으로 임피던스 플랜(Impedance Plan) 상에 그 변화를 나타내고 이를 분석 및 평가하는 것이다.

특히, 이러한 와전류 검사는 가스터빈의 터빈(Turbine) 및 컴프레셔(Compressor) 블레이드의 결함을 검출하고 이에 대한 정량화된 깊이측정을 수행하는 방법으로 가장 적합한 검사방법 중에 하나이다.

이때, 통상적으로 가스터빈은 블레이드의 플랫폼(Flatform)을 기준으로 디스크에 조립되는 루트부와 공기 및 고온의 가스와 부딪치는 에어포일(Airfoil)로 구성되고, 루트는 도브테일(Dovetail)과 생크(Shank)로 구성되며, 에어포일은 컨케이브(Concave or pressure), 켄벡스(Convex or suction), 트레일링 에지(Trailing Edge)와 리딩 에지(Leading Edge)로 구성되며 공기역학적(Areodynamic)의 기하학적 형상을 가지고 있다.

이러한 가스터빈 블레이드는 1100℃ 이상의 고온 및 고압의 환경에서 적용할 수 있는 기계적 특성이 좋은 초합금(Superalloy) 및 TBC(Thermal Barrier Coating)과 같은 열차단 코팅 등으로 제작되나, 운전 환경속에서 피로(Fatigue)등과 같은 결함 등이 발생하게 된다.

이러한 결함을 검출하기 위해 형광침투탐상검사(FPI, Fluorescent Penetrant Inspection)라는 비파괴검사방법을 적용하나 이것은 블레이드가 분해되었거나, 검사설비가 갖춰진 상태에서나 가능한 방법이며, 또한 미세한 피로균열 등은 검출이 불가하고, 결함의 존재 유무만 확인할 수 있을 뿐 결함깊이 측정이 불가능하다.

그리하여, 와전류검사방법은 미세한 피로균열 등의 뛰어난 검출능과 결함의 깊이측정이 가능함으로 인해 블레이드 검사에 많이 활용되고 있으며, 소형의(Handheld) 표면 프로브(Pencil Probe)로 블레이드의 에어포일과 에지 등을 검사하고 있다.

그러나, 가스터빈 블레이드의 공기역학적(Areodynamic) 구조는 와전류 프로브로 검사하는데 많은 제한적 요소가 있으며, 특히 블레이드의 에지부의 두께는 일반적으로 트레일링 에지(Trailing Edge)는 일정한 두께를 유지하는 반면, 리딩 에지(Leading Edge)부는 두께가 변화하는 형상을 가지고 있으며, 이로 인하여 프로브의 팁부분이 블레이드 에지에 정확하게 수직으로 접촉하기가 쉽지 않고, 통상적으로 손으로 프로브를 잡고 스캐닝(검사)하기 때문에 리프트 오프(Lift-off) 나 떨림 현상 등이 발생되어 검사의 신뢰성을 확보하기가 어려운 단점이 발생하고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 연구 개발이 이루어졌다.

본 발명의 목적은 두께가 일정한 에지부나 두께가 변화하는 에지부 등에 리프트오프 등의 기하학적 현상에 영향을 받지 않고 신뢰성 있는 검사를 수행하기 위한 블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치를 제공하고자 함에 있다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 내부엔 프로브 홀더를 수용하고 전면엔 팁가이드가 설치되는 프로브 홀더가이드와, 상기 프로브 홀더가이드의 내측에 끼워 결합되고 내측엔 프로브를 끼워 결합하게 되는 프로브 홀더와, 상기 프로브 홀더가이드와 상기 프로브 홀더의 사이 간극에 끼워 결합되어 프로브를 완충하는 스프링과, 상기 스프링의 전면으로서 상기 스프링이 빠져나오지 않도록 상기 프로브 홀더에 결합 설치되는 로킹 플레이트와, 그리고 상기 프로브 홀더가이드의 전면에 설치되고 블레이드 에지부 형상에 맞게 가이드부가 형성되어 에지부의 검사가 가능하게 구성된 팁가이드를 포함하여 이루어지는 블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 블레이드 에지부에 대하여 와전류 프로브에 의하여 검사하는 경우 프로브를 본 발명인 프로브 가이드 고정장치의 프로브 홀더에 삽입 고정하고 검사하고자 하는 에지부의 형상에 맞는 팁가이드를 선택적으로 설치 활용하여 검사하고자 하는 에지부에 접촉하여 검사가 가능하도록 하고, 이때 블레이드 에지부의 두께변화에 맞게 프로브가 수직으로 위치하도록 스프링이 내부에서 작용하면서 기하학적 형상변화에 의한 리프트 오프 효과를 크게 줄이게 되어 블레이드 에지부 와전류 검사의 신뢰성을 확보할 수 있게 되며, 검사시 검사하고자 하는 부위의 에지부 형태에 맞는 팁가이드만을 교체 활용하면 되므로 사용이 편리한 장점을 갖게 된다.

도 1은 본 발명인 장치의 바람직한 일례를 보여주는 분해사시도,
도 2는 도 1의 결합 상태 외관 사시도,
도 3은 도 2의 종단면도,
도 4는 본 발명에 사용되는 팁가이드의 다른 일례를 보여주는 사시도,
도 5는 도 4의 정면도,
도 6은 본 발명의 사용상태도로서 트레일링 에지부에 적용한 예를 보여주는 일부 생략사시도,
도 7은 본 발명의 다른 사용상태도로서 리딩 에지부에 적용한 예를 보여주는 일부 생략사시도.

본 발명의 바람직한 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 예에 의하면, 내부엔 프로브 홀더(2)를 수용하고 전면엔 팁가이드(5)가 설치되는 프로브 홀더가이드(1)와, 상기 프로브 홀더가이드(1)의 내측에 끼워 결합되고 내측엔 프로브(6)를 끼워 결합하게 되는 프로브 홀더(2)와, 상기 프로브 홀더가이드(1)와 상기 프로브 홀더(2)의 사이 간극에 끼워 결합되어 프로브(6)를 완충하는 스프링(3)과, 상기 스프링(3)의 전면으로서 상기 스프링(3)이 빠져나오지 않도록 상기 프로브 홀더(2)에 결합 설치되는 로킹 플레이트(4)와, 그리고 상기 프로브 홀더가이드(1)의 전면에 설치되고 블레이드 에지부 형상에 맞게 가이드부(50)가 형성되어 에지부의 검사가 가능하게 구성된 팁가이드(5)를 포함하여 이루어지게 된다.

이때, 상기 프로브 홀더가이드(1)는 후부 내측에 마련한 후부설치홈(10)과 전방 내측에 마련한 전방설치홈(12)을 단차가 형성된 홀더설치공(14)에 의하여 서로 관통 연결되게 마련하여 이들을 통하여 프로브 홀더(2)를 끼워 결합하고 전방설치홈(12)과 프로브 홀더(2)의 사이 공간엔 스프링(3)을 끼워 결합하고 상기 프로브 홀더(2)의 전면에 체결구(40)에 의하여 고정 설치되는 상기 로킹플레이트(4)를 수용 설치한 상태에서 결합하며, 상기 프로브 홀더가이드(1)의 전면엔 팁가이드(5)가 체결구(52)에 의하여 서로 고정 설치되어 이루어진다.

다음, 상기 프로브 홀더(2)는 상기 프로브 홀더가이드(1)의 내측에 끼워 결합되고 내측엔 프로브설치홈(20)과 중심의 프로브팁공(22)이 서로 관통 연결되게 마련되어 상기 프로브설치홈(20)엔 프로브(6)가 끼워 결합되고 포로브팁공(22)엔 프로브(6)의 내부에 설치되는 프로브팁(60)을 끼워 결합하고, 상,하부 양측엔 세트스크류(24,24)를 결합하여 프로브(6)를 프로브설치홈(20)에 끼워 놓은 상태에서 이를 고정할 수 있게 구성된다.

다음, 상기 스프링(3)은 상기 프로브 홀더가이드(1)의 전방설치홈(12)과 상기 프로브 홀더(2)의 가장자리 사이 간극에 끼워 결합된다.

다음, 상기 로킹플레이트(4)는 상기 스프링(3)의 전면으로서 상기 스프링(3)이 빠져나오지 않도록 상기 프로브 홀더(2)의 전면에 체결구(40)에 의하여 고정 설치되고, 로킹플레이트(4)가 프로브 홀더(2)에 결합된 상태로 상기 프로브 홀더가이드(1)의 전방설치홈(12) 내측에 수용되도록 하며, 상기 로킹플레이트(4)의 중심에도 상기 프로브 홀더(2)의 프로브팁공(22)과 서로 연통되는 팁공(42)이 마련되어 상기 프로브팁(60)이 통과할 수 있게 구성이 이루어진다.

그리고, 상기 팁가이드(5)는 상기 프로브 홀더가이드(1)의 전면에 체결구(52)에 의하여 서로 고정 설치되고 중앙에 마련된 돌출부(54)엔 블레이드 에지부 형상에 맞게 가이드부(50)가 형성되며, 중심엔 상기 로킹플레이트(4)의 팁공(42)과 연통되는 팁공(56)이 상기 가이드부(50)와 연통되게 마련되어 프로브팁(60)이 통과할 수 있게 구성이 이루어진다.

이때, 상기 팁가이드(5)에 형성되는 가이드부(50)는 도 1 내지 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 트레일 에지부에서와 같이 좌우방향으로 폭과 깊이가 동일한 V형 단면형태로 구성하거나, 아니면 도 4 및 도 7에 도시한 바와 같이, 리딩 에지부에서와 같이 폭과 깊이가 일정한 구배를 갖도록 V형 단면형태로 구성하여 에지부 형태에 따라 선택적으로 설치하여 검사할 수 있도록 구성함이 바람직하다.

다음은 전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 대하여 작동 및 사용이 이루어지는 과정을 살펴보기로 한다.

우선 프로브홀더(2)의 프로브설치홈(20)의 내부에 프로브(6)를 끼워 내장 정위치시킨 다음 세트스크류(24,24)를 이용하여 서로 위치를 고정시킨다.

위와 같이 프로브(6)가 설치된 프로브홀더(2)를 프로브홀더가이드(1)의 후부설치홈(10) 및 홀더설치공(14)에 끼워 결합하고 전방설치홈(12)의 내부로서 프로브홀더(2)의 외측에 스프링(3)을 내장하고 로킹플레이트(4)를 프로브홀더(2)의 선단부에 정위치시킨 다음 체결구(40)를 이용하여 프로브홀더(2)와 로킹플레이트(4)를 서로 체결 고정하여 프로브(6)를 갖는 프로브홀더(2)가 프로브홀더가이드(1)의 내부에서 스프링(3)에 탄성적으로 지지된 상태로 상호간 결합될 수 있도록 한다.

이와 같이 프로브(6), 프로브홀더(2), 스프링(3) 및 프로브홀더가이드(1)가 서로 결합된 상태에서 프로브홀더가이드(1)의 선단부에 팀가이드(5)를 결합하되, 가이드부(50)의 형태에 따라 알맞은 형태의 팁가이드(5)를 선택하고, 선택된 팁가이드(5)를 체결구(52)를 활용하여 프로브홀더가이드(1)와 서로 결합 설치한 후, 프로브(6)의 프로브팁(60)은 프로브홀더(2)의 프로브팁공(22), 로킹플레이트(4)의 팁공(42), 팁가이드(5)의 팁공(56) 순서로 차례 차례 통과하여 정위치에 자리잡도록 프로브(6)를 조정하고 블레이드 에지부를 와전류 프로브로 검사하는 경우 두께가 일정한 트레일 에지나 아니면 두께가 변하는 리딩 에지에 적합한 프로브 팁(60)을 선택하여 에지부에 접촉하여 검사를 수행한다.

이때, 블레이드 에지부의 두께변화에 맞게 프로브(6)가 수직으로 위치하도록 스프링(3)을 프로브홀더가이드(1) 내부에 삽입 설치하여 기하학적인 형상변화에 의한 리프트 오프(Lift-off) 효과를 경감시킬 수 있도록 하게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 블레이드 에지부에 대하여 와전류 프로브에 의하여 검사하는 경우 프로브(6)를 본 발명인 프로브 가이드 고정장치의 프로브 홀더(2)에 삽입 고정하고 검사하고자 하는 에지부의 형상에 맞는 팁가이드(5)를 선택적으로 설치 활용하여 검사하고자 하는 에지부에 접촉하여 검사가 가능하도록 하고, 이때 블레이드 에지부의 두께변화에 맞게 프로브(6)가 수직으로 위치하도록 스프링(3)이 내부에서 작용하면서 기하학적 형상변화에 의한 리프트 오프 효과를 크게 줄이게 되어 블레이드 에지부 와전류 검사의 신뢰성을 확보할 수 있게 되며, 검사시 검사하고자 하는 부위의 에지부 형태에 맞는 팁가이드(5)만을 교체 활용하면 되므로 사용이 편리한 장점을 갖게 된다.

1: 프로브홀더가이드, 2: 프로브홀더,
3: 스프링, 4: 로킹플레이트,
5: 팁가이드, 6: 프로브,
10: 후부설치홈, 12: 전방설치홈,
14: 홀더설치공, 20: 프로브설치홈,
22: 프로브팁공, 24: 세트스크류,
40, 52: 체결구, 42, 56: 팁공,
50: 가이드부, 54: 돌출부,
60: 프로브팁

Claims

내부엔 프로브 홀더(2)를 수용하고 전면엔 팁가이드(5)가 설치되는 프로브 홀더가이드(1)와,
상기 프로브 홀더가이드(1)의 내측에 끼워 결합되고 내측엔 프로브(6)를 끼워 결합하게 되는 프로브 홀더(2)와,
상기 프로브 홀더가이드(1)와 상기 프로브 홀더(2)의 사이 간극에 끼워 결합되어 프로브(6)를 완충하는 스프링(3)과,
상기 스프링(3)의 전면으로서 상기 스프링(3)이 빠져나오지 않도록 상기 프로브 홀더(2)에 결합 설치되는 로킹 플레이트(4)와, 그리고
상기 프로브 홀더가이드(1)의 전면에 설치되고 블레이드 에지부 형상에 맞게 가이드부(50)가 형성되어 에지부의 검사가 가능하게 구성된 팁가이드(5)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치.
제1항에 있어서,
상기 프로브 홀더가이드(1)는 후부 내측에 마련한 후부설치홈(10)과 전방 내측에 마련한 전방설치홈(12)을 단차가 형성된 홀더설치공(14)에 의하여 서로 관통 연결되게 마련하여 이들을 통하여 프로브 홀더(2)를 끼워 결합하고 전방설치홈(12)과 프로브 홀더(2)의 사이 공간엔 스프링(3)을 끼워 결합하고 상기 프로브 홀더(2)의 전면에 체결구(40)에 의하여 고정 설치되는 상기 로킹플레이트(4)를 수용 설치한 상태에서 결합하며, 상기 프로브 홀더가이드(1)의 전면엔 팁가이드(5)가 체결구(52)에 의하여 서로 고정 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치.
제1항에 있어서,
상기 프로브 홀더(2)는 상기 프로브 홀더가이드(1)의 내측에 끼워 결합되고 내측엔 프로브설치홈(20)과 중심의 프로브팁공(22)이 서로 관통 연결되게 마련되어 상기 프로브설치홈(20)엔 프로브(6)가 끼워 결합되고 포로브팁공(22)엔 프로브(6)의 내부에 설치되는 프로브팁(60)을 끼워 결합하고, 상,하부 양측엔 세트스크류(24,24)를 결합하여 프로브(6)를 프로브설치홈(20)에 끼워 놓은 상태에서 고정할 수 있게 구성되는 것을 특징으로 하는 블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치.
제1항에 있어서,
상기 스프링(3)은 상기 프로브 홀더가이드(1)의 전방설치홈(12)과 상기 프로브 홀더(2)의 가장자리 사이 간극에 끼워 결합되고,
상기 로킹플레이트(4)는 상기 스프링(3)의 전면으로서 상기 스프링(3)이 빠져나오지 않도록 상기 프로브 홀더(2)의 전면에 체결구(40)에 의하여 고정 설치되고, 로킹플레이트(4)가 프로브 홀더(2)에 결합된 상태로 상기 프로브 홀더가이드(1)의 전방설치홈(12) 내측에 수용되도록 하며, 상기 로킹플레이트(4)의 중심에도 상기 프로브 홀더(2)의 프로브팁공(22)과 서로 연통되는 팁공(42)이 마련되어 프로브팁(60)이 통과할 수 있게 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치.
제1항에 있어서,
상기 팁가이드(5)는 상기 프로브 홀더가이드(1)의 전면에 체결구(52)에 의하여 서로 고정 설치되고 중앙에 마련된 돌출부(54)엔 블레이드 에지부 형상에 맞게 가이드부(50)가 형성되며, 중심엔 상기 로킹플레이트(4)의 팁공(42)과 연통되는 팁공(56)이 상기 가이드부(50)와 연통되게 마련되어 프로브팁(60)이 통과할 수 있게 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치.
제1항에 있어서,
상기 팁가이드(5)에 형성되는 가이드부(50)는 트레일 에지부에서와 같이 좌우방향으로 폭과 깊이가 동일한 V형 단면형태로 구성하여 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치.
제1항에 있어서,
상기 팁가이드(5)는 리딩 에지부에서와 같이 폭과 깊이가 일정한 구배를 갖도록 V형 단면형태로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 블레이드 에지부 검사용 와전류 프로브 가이드 고정장치.