KR101616645B1

KR101616645B1 - 누설 검사 장치

Info

Publication number: KR101616645B1
Application number: KR1020140169799A
Authority: KR
Inventors: 박대현
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2016-04-28

Abstract

본 발명은 누설 검사 장치에 관한 것으로, 외관을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 형성되어 버킷이 수납되는 버킷 수납부와, 상기 하우징의 일면에 설치되며, 상기 버킷이 상기 버킷 수납부에 안착된 상태에서 상기 버킷으로 빛을 조사하는 발광부와, 상기 발광부에 대향되는 상기 하우징의 타면에 설치되며, 상기 버킷을 통과하는 빛을 감지하는 센서부를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 도브 테일의 곡면 가공 부위에 빛을 조사하여 빛이 새어 나오는지를 자동으로 확인함으로써 도브 테일 가공 부위의 불량을 손쉽게 확인할 수 있다. 또한, 작업자가 일일이 눈으로 확인하지 않고 자동으로 불량 여부를 확인하므로 불량 확인 작업의 정밀도가 향상되는 효과가 있다.

Description

누설 검사 장치{Device for detecting of leakage}

본 발명은 누설 검사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로터에 결합되는 버킷 결합부위의 가공불량을 검사하기 위한 누설 검사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 화력 발전소의 보일러 또는 원자력 발전소의 원자로에는 터빈을 회전시키는 로터가 구비되며, 로터는 보일러 또는 원자로에서 발생되는 고온 고압의 증기가 갖는 열에너지를 운동에너지로 변환시키는 역할을 한다. 로터는 하중이 큰 중량체로서 보통 1800RPM ~ 3600RPM으로 고속 회전한다.

로터의 증기 유입부 쪽에 인접하여 결합되는 버킷 장착부의 둘레에는 수십, 또는 수백 개의 버킷이 장착되고, 버킷과 증기 배출부 사이에 구비되는 버킷 장착부의 둘레에는 수십, 또는 수백 개의 다른 형태의 버킷이 장착된다.

증기 유입부 쪽에 구비되는 버킷은 상대적으로 높은 압력에 견딜 수 있도록 설계되고, 증기 배출부 쪽에 구비되는 버킷은 상대적으로 낮은 압력에 견디게 설계되어 있으며, 이들은 모두 고온 고압의 증기의 열에너지를 운동에너지로 변환시키는 역할을 한다.

전술한 버킷은 일본특허공개 2011-041930호에 개시된 바와 같이 파인 트리(pine tree) 형상의 도브 테일(dovetail)을 구비할 수 있다.

이러한 버킷은 작업자가 확장 도구를 이용해 도브 테일 내측을 강제로 벌린 다음 버킷 장착부에 삽입한 뒤, 해머 등을 이용해 타격함으로써 결합이 완료된다. 버킷의 도브 테일은 복수의 유선형 돌기 형상이므로 해당 부위의 가공이 정밀하지 않은 경우, 고온 고속 회전 환경에서 장시간 노출됨에 따라 결합력이 느슨해지거나 로터와 버킷 간의 사이가 벌어져 소음 및 진동이 발생하는 문제가 있다.

일본특허공개 2011-041930호 (공개일 2012. 03. 01)

본 발명의 목적은 터빈용 로터와 버킷의 결합 부위인 도브 테일의 곡면 가공 부위에 가공 불량이 발생했는지 여부를 검사할 수 있는 누설 검사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 누설 검사 장치는, 외관을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 형성되어 버킷이 수납되는 버킷 수납부와, 상기 하우징의 일면에 설치되며, 상기 버킷이 상기 버킷 수납부에 안착된 상태에서 상기 버킷으로 빛을 조사하는 발광부와, 상기 발광부에 대향되는 상기 하우징의 타면에 설치되며, 상기 버킷의 결합부위 가공불량을 검사하기 위해 상기 버킷을 통과하는 빛을 감지하는 센서부를 포함하고, 상기 버킷은 터빈용 로터에 결합되는 굴곡부가 구비된 도브 테일에 상기 굴곡부의 형상에 대응하는 도브 테일 결합부가 구비된 검사용 지그가 결합된 상태로 상기 버킷 수납부에 수납될 수 있다.

상기 검사용 지그는 상기 버킷의 일부 영역인 비 검사 영역을 제외한 검사 영역에 결합될 수 있다.

상기 버킷이 상기 버킷 수납부에 수납될 때 상기 비 검사 영역을 커버하는 커버부재를 더 포함할 수 있다.

상기 하우징의 일측에는 출입구가 관통 형성되며, 상기 버킷 수납부는 상기 출입구와 연통되는 것이 바람직하다.

상기 버킷 수납부는 각기 다른 크기를 갖는 상기 버킷의 크기에 대응하여 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 버킷 수납부는 상기 하우징이 설치되는 설치면에 수평이고, 상기 발광부 및 센서부는 상기 버킷 수납부와 평행한 상기 하우징의 내측면에 각각 설치되는 것이 특징이다.

상기 버킷 수납부는 상기 하우징이 설치되는 설치면에 수직이고, 상기 발광부 및 센서부는 상기 버킷 수납부와 평행한 상기 하우징의 내측면에 각각 설치되는 것이 특징이다.

상기 센서부의 감지 결과값을 전송받아 상기 버킷의 검사 합격 여부를 판단하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 누설 검사 장치는 도브 테일의 곡면 가공 부위에 빛을 조사하여 빛이 새어 나오는지를 자동으로 확인함으로써 도브 테일 가공 부위의 불량을 손쉽게 확인할 수 있다. 또한, 작업자가 일일이 눈으로 확인하지 않고 자동으로 불량 여부를 확인하므로 불량 확인 작업의 정밀도가 향상되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 로터와 버킷의 결합 구조를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설 검사 장치의 사용 전 버킷의 검사 상태를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 누설 검사 장치를 도시한 모식도,
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 누설 검사 장치를 도시한 모식도,
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 누설 검사 장치를 도시한 모식도이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설 검사 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 로터와 버킷의 결합 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설 검사 장치의 사용 전 버킷의 검사 상태를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 누설 검사 장치를 도시한 모식도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 터빈용 로터(10)는 외주면의 가장자리를 따라 버킷(30)이 장착되는 버킷 장착부(12)가 구비된다.

버킷 장착부(12)는 버킷(30)의 도브 테일(32b) 형상에 대응하여 단면이 파인 트리(pine tree)형상을 갖도록 형성되며, 버킷 장착부(12)에 버킷(30)이 결합되면 도브 테일(32b)과 버킷 장착부(12)가 밀착된다.

버킷(30)은 이웃한 다른 버킷과 맞물려 안정적으로 상호 결속될 수 있도록 일단에 지그재그형 헤드(32a)가 형성되고, 타단에는 버킷 장착부(12)에 결합되는 도브 테일(32b)이 형성된다.

도브 테일(32b)은 내측에 파인 트리 형상의 굴곡부(34)를 가지며, 굴곡부(34)의 돌출된 부분과 요입된 부분이 버킷 장착부(12)의 굴곡진 형상과 맞물려 로터(10)의 외주면에 밀착 결합될 수 있다.

버킷(30)의 도브 테일(32b)이 굴곡진 형상이므로 굴곡부(34)의 가공 시 가공 불량이 발생할 경우, 로터(10)에 장착된 상태에서 버킷 장착부(12)와 밀착 결합되지 않고 틈이 발생할 수 있다. 이러한 버킷 장착부(12)와 버킷(30)의 틈은 결합력을 약화시켜 로터(10)의 회전 시 버킷(30)에 진동이 발생되어 소음을 일으키는 원인이 된다. 또한, 버킷(30)의 진동이나 소음은 터빈의 회전력 손실이나 고장의 한 원인이 될 수 있다. 따라서 이러한 결합력 약화를 방지하기 위해 버킷(30)의 굴곡부(34) 가공 후 가공 불량이 발생했는지 여부에 대해 정밀한 검사가 필요하다.

종래에는 도브 테일(32b) 형상에 대응하는 형상을 가진 별도의 구성품을 결합시킨 후 불빛을 비추어 도브 테일(32b)의 굴곡부(34)와 구성품 사이로 빛이 새어 나오는지를 작업자가 육안으로 확인하였다. 그러나 이러한 수작업은 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라, 검사의 정밀도가 떨어지는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 도브 테일(32b)의 굴곡부(34) 가공 불량을 검사할 수 있는 누설 검사 장치(100)를 제안한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 누설 검사 장치(100)는 외관을 형성하는 하우징(110)과, 하우징(110)의 일측에 구비되어 빛을 조사하는 발광부(130)와, 발광부(130)에서 조사된 빛을 감지하는 센서부(150)를 포함하여 구성된다. 누설 검사 장치(100)는 별도의 컨트롤러(170)에 의해 제어된다. 버킷(30)은 검사용 지그(50)에 결합되고, 하우징(110)의 내측에 삽입된 상태에서 검사가 이루어진다.

검사용 지그(50)에는 도브 테일(32b)의 굴곡부(34) 형상에 대응하는 도브 테일 결합부(52)가 구비되며, 도브 테일(32b)의 가장 안쪽 일부 영역인 비검사 영역(34b)은 비워둔 상태로 결합된다. 비검사 영역(34b)은 곡률이 매우 작거나 직선 형태로 형성되어 가공 불량이 거의 발생하지 않는 부분이다. 그러나 도브 테일(32b)의 굴곡부(34) 형상에 따라 굴곡부(34) 전체가 검사 영역(34a)이 될 수도 있으며, 이 경우 검사용 지그(50)는 굴곡부(34)를 모두 채우는 형태로 딱 맞게 결합될 수 있다. 이렇게 도브 테일(32b)에 검사용 지그(50)가 결합된 상태로 하우징(110)에 삽입된다.

누설 검사 장치(100)의 하우징(110)은 외관을 형성하며, 외부로부터 빛이 새어 들어오지 않도록 밀폐된 박스 형상을 갖는다. 박스 형상의 일측은 개폐 가능하게 출입구가 형성되어 검사용 지그(50)가 결합된 버킷(30)이 출입구를 통해 삽입된다. 출입구는 버킷 수납부(112)와 연통되며, 버킷 수납부(112)에 버킷(30)이 설치면과 평행하게 안착된다. 즉, 버킷 수납부(112)는 하우징(110)의 중앙에 수평하게 형성된다.

버킷(30)이 안착된 상태에서 버킷 수납부(112)와 마주보는 하우징(110)의 일면 및 타면에는 발광부(130) 및 센서부(150)가 각각 설치된다. 발광부(130)에서 버킷(30)을 향해 빛을 조사하고, 버킷(30)을 통과하는 빛이 있는지 센서부(150)에서 감지하는 것이므로 발광부(130)와 센서부(150)는 각각 하우징(110)의 내측에 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 발광부(130)는 하우징(110)의 상면 또는 하면 중 어느 한 면에 설치될 수 있으며, 센서부(150)는 하우징(110)의 상면 또는 하면 중 다른 한면에 설치될 수 있다.

또한, 발광부(130)와 센서부(150)는 버킷(30)의 도브 테일(32b) 중 검사 영역(34a)에 빛을 조사할 수 있도록 해당 위치에 구비되는 것이 바람직하며, 버킷(30)에 조사된 빛이 비검사 영역(34b)을 통해 센서부(150)로 전달되지 않도록 커버부재(70)가 구비되는 것이 바람직하다.

커버부재(70)는 버킷(30)의 도브 테일(32b) 중 비검사 영역(34b)을 가려주는 역할을 하며, 빛이 투과하지 못하는 재질로 만들어지는 것이 바람직하다. 커버부재(70)는 작업자가 버킷(30)을 버킷 수납부(112)에 삽입한 후 비검사 영역(34b)에 올려 놓음으로써 비검사 영역(34b)으로 빛이 투과되는 것을 차단한다.

버킷(30)이 버킷 수납부(112)에 삽입된 상태에서 커버부재(70)를 안착시킨 후 작업자가 컨트롤러(170)를 이용해 발광부(130)가 작동하도록 한다. 발광부(130)에서 빛이 조사되면 도브 테일(32b)의 검사 영역(34a)을 통과해 센서부(150)에 감지되는 빛이 있는지, 어느 정도 빛이 새어 나오는지 센서부(150)에서 감지하게 된다. 센서부(150)는 빛의 세기를 감지하며, 감지된 결과는 컨트롤러(170)로 전달된다. 이를 위해, 센서부(150)에는 컨트롤러(170)와 통신할 수 있는 기능이 추가될 수 있다.

컨트롤러(170)는 센서부(150)의 감지값을 토대로 버킷(30)의 검사 합격 여부를 판단하며, 미리 설정된 감지값 이하의 수치가 감지되면 검사 합격으로 판단한다.

작업자의 육안으로 볼 때 빛이 전혀 새어 나오지 않는 것으로 판단되더라도 센서부(150)는 사람의 눈보다 훨씬 미세한 빛까지도 감지할 수 있다. 따라서 빛이 감지되는 것 만으로 검사의 합격 여부를 결정한다면, 검사 불합격 판정이 지나치게 많아질 수 있다.

센서부(150)에서 빛이 감지되더라도 가공 불량에 해당하지 않는 정도의 작업 공차를 감안하여 검사 합격 기준값을 최대값으로 설정해 컨트롤러(170)에 입력하는 것이 바람직하다. 컨트롤러(170)는 미리 설정된 최대값을 기준으로 센서부(150)의 감지값이 최대값 미만이면 검사 합격으로 판단하고, 센서부(150)의 감지값이 최대값 초과이면 검사 불합격으로 판단한다.

컨트롤러(170)의 판단 결과는 합격, 불합격으로 구분되어 저장되고, 저장된 결과는 빛이나 소리, 미리 저장된 문구 등으로 작업자에게 표시된다. 이를 위해 컨트롤러(170)는 디스플레이와 스피커, 알림 램프 등을 구비하는 하나의 독립된 기계장치 형태인 것이 바람직하며, 작업자가 손쉽게 들고 이동할 수 있도록 휴대용 소형 단말기 형태를 가질 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 누설 검사 장치를 도시한 모식도이고, 도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 누설 검사 장치를 도시한 모식도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 누설 검사 장치는 다른 형태를 가질 수도 있다(편의상 전술한 제1 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다).

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 누설 검사 장치(100)는 버킷 수납부(112)가 다단으로 형성될 수 있다. 버킷(30)은 로터(10)의 크기에 따라 그 크기가 달라지며, 하우징(110)에 수납되는 버킷(30)의 크기에 따라 버킷 수납부(112)가 다단으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 하우징(110)의 상측에서 하측으로 갈수록 버킷 수납부(112)의 크기가 점차 커지는 형태로 구성될 수 있다. 버킷(30)의 검사 시 검사 대상인 버킷(30)의 크기에 맞는 버킷 수납부(112)에 버킷(30)을 수납하여 검사를 진행할 수 있으며, 한번에 한 개의 버킷(30)을 삽입하여 검사가 진행된다.

또는, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 누설 검사 장치(100)는 버킷 수납부(112)가 설치면에 수직하게 구비될 수 있다. 이에 따라, 발광부(130)는 버킷 수납부(112)에 평행한 하우징(110)의 일면에 설치되고, 센서부(150)는 발광부(130)에 대향하는 하우징(110)의 타면에 설치될 수 있다. 이 경우 버킷 수납부(112)가 설치면에 수직하게 형성되므로 작업자는 버킷(30)을 하우징(110)의 상부에서 삽입하게 된다.

전술한 제2 및 제3 실시 예에서도 다양한 버킷(30)의 크기에 맞게 버킷 수납부(112)가 복수 개로 구비될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 누설 검사 장치는 도브 테일의 곡면 가공 부위에 빛을 조사하여 빛이 새어 나오는지를 자동으로 확인함으로써 도브 테일 가공 부위의 불량을 손쉽게 확인할 수 있다. 또한, 작업자가 일일이 눈으로 확인하지 않고 자동으로 불량 여부를 확인하므로 불량 확인 작업의 정밀도가 향상되는 효과가 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.

10: 로터 30: 버킷
32b: 도브 테일 34a: 검사 영역
34b: 비검사 영역 50: 검사용 지그
70: 커버부재 100, 100', 100'': 누설 검사 장치
110, 110', 110'': 하우징 112, 112', 112'': 버킷 수납부
130: 발광부 150: 센서부
170: 컨트롤러

Claims

외관을 형성하는 하우징과,
상기 하우징의 일측에 형성되어 버킷이 수납되는 버킷 수납부와,
상기 하우징의 일면에 설치되며, 상기 버킷이 상기 버킷 수납부에 안착된 상태에서 상기 버킷으로 빛을 조사하는 발광부와,
상기 발광부에 대향되는 상기 하우징의 타면에 설치되며, 상기 버킷의 결합부위 가공불량을 검사하기 위해 상기 버킷을 통과하는 빛을 감지하는 센서부를 포함하고,
상기 버킷은 터빈용 로터에 결합되는 굴곡부가 구비된 도브 테일에 상기 굴곡부의 형상에 대응하는 도브 테일 결합부가 구비된 검사용 지그가 결합된 상태로 상기 버킷 수납부에 수납되는 것을 특징으로 하는 누설 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 검사용 지그는 상기 버킷의 일부 영역인 비 검사 영역을 제외한 검사 영역에 결합되는 것을 특징으로 하는 누설 검사 장치.
제2항에 있어서,
상기 버킷이 상기 버킷 수납부에 수납될 때 상기 비 검사 영역을 커버하는 커버부재를 더 포함하는 누설 검사 장치.
제3항에 있어서,
상기 하우징의 일측에는 출입구가 관통 형성되며, 상기 버킷 수납부는 상기 출입구와 연통되는 것을 특징으로 하는 누설 검사 장치.
제4항에 있어서,
상기 버킷 수납부는 각기 다른 크기를 갖는 상기 버킷의 크기에 대응하여 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 누설 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 버킷 수납부는 상기 하우징이 설치되는 설치면에 수평이고, 상기 발광부 및 센서부는 상기 버킷 수납부와 평행한 상기 하우징의 내측면에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 누설 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 버킷 수납부는 상기 하우징이 설치되는 설치면에 수직이고, 상기 발광부 및 센서부는 상기 버킷 수납부와 평행한 상기 하우징의 내측면에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 누설 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서부의 감지 결과값을 전송받아 상기 버킷의 검사 합격 여부를 판단하는 컨트롤러를 더 포함하는 누설 검사 장치.