KR101634863B1 - 표면 모사를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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제임스 엠. 킹
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아토믹 에너지 오브 캐나다 리미티드
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Abstract

본 발명은 표면에 모사 재료를 전달하기 위한 모사 장치를 제공한다. 이 장치는 압출 피스톤을 포함하고, 이 압출 피스톤은 장치 내부에 활주가능하게 수용되며, 출구를 통해 모사 재료를 배출하기 위한 분배 위치로 이동할 수 있다. 이 장치는 작동기를 추가로 포함하며, 작동기는 상기 재료의 전달 동안 재료의 점도를 일시적으로 감소시키도록 응력파(stress wave)를 생성한다. 또한, 표면의 모사체를 획득하기 위하여 이 장치를 사용하는 방법 및 이를 위한 키트가 제공된다.

Description

표면 모사를 위한 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR SURFACE REPLICATION}
본 발명은 일반적으로 표면 모사, 보다 구체적으로는 표면 모사를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
종종, 부품의 표면 특징에 관한 상세 정보를 얻을 필요가 있다. 이는 원격 공구 또는 장비에 의해서만 억세스될 수 있는 영역에서 요구될 수 있다. 부품이 특정 형상 특징에 기초한 용도를 위해 설치되는 경우, 상세 정보를 결정할 필요가 있을 수 있다. 이는 흠집 또는 균열 같은 것들을 포함하며, 이 경우, 이 흠집 또는 균열로부터 초래되는 응력이 허용될 수 있는 경우를 평가하기 위해, 응력 분석이 필요하다.
핵 반응기(예로서, CANDUTM 반응기)내부의 압력 튜브의 내면 같은 표면의 특징을 특성화하는 것을 돕기 위해, 규칙적으로 모사체가 필요하다. 핵 반응기내의 압력 튜브 표면 모사는 높은 방사선 필드의 존재 및 제한된 접근성으로 인해 원격 프로세스이다. 협소하고, 깊으며 그리고/또는 급격히 기울어진 특징부를 갖는 결함의 고품질 표면 모사체를 획득하는 것은 어렵다. 이런 모사체를 원격으로 및/또는 젖어있는 상태에서 획득하는 것은 더욱 곤란하다. 모사 프로세스 동안 모사 재료의 제어를 유지하는 것이 중요하며, 모사 프로세스 동안 모사 재료가 반응기내로 '소실'되지 않는 것이 중요하다. 이 취급 제약 때문에, 적당히 높은 점도를 갖는 모사 재료가 사용되어야만 한다. 적당히 높은 점도는 재료 취급 및 제어를 용이하게 하지만, 그러나, 점성 재료는 좁고, 깊으며 그리고/또는 급격히 기울어진 특징부내에 적용하기가 보다 어렵다. 보다 적은 점도의 모사 재료를 사용한 시도는 재료 취급/제어의 난점으로 인해, 만족스러운 결과를 얻지 못한다.
현존하는 모사 장치는 표면 특징부의 모사체 또는 몰드 인상(impression)을 얻기 위해, 결함의 위치로 전달될 수 있다. 통상, 이 장치는 다량의 모사 재료를 보유하며, 표면상에 재료를 전달할 수 있다. 모사 재료는 미경화 상태로 적용되며, 현장에서 경화된다. 모사 재료가 경화되고 나면, 모사체를 포함하는 장치가 회수된다. 표면 특징부의 형상은 음의 인상(negative impression)으로서 모사된다. 모사체는 형상 특징을 결정하기 위해 검사될 수 있다.
현존하는 모사 장치 및 프로세스는 일반적으로, 보다 평활한 표면 및 보다 큰 근부 반경(root radii)을 갖는 보다 넓고 개방된 결함에 대하여 적절히 동작한다. 그러나, 현존하는 장치 및 프로세스는 좁고, 보다 깊고, 언더컷부를 구비하는, 그리고, 작은 근부 반경을 가지는 결함에 대해서는 제한적으로 성공적 결과를 얻는다. 결함 모사의 난점은 그 특징부를 포착하기 위해, 결함의 저면내로 모사 재료를 성공적으로 적용할 수 있는가에 관련한다. 일부 경우에, 모사체가 완전히 형성될 수 없다. 즉, 결함의 특징을 충분히 포착하지 못한다.
성공적 모사체가 얻어질 수 없을 때, 종종, 반응기 압력 튜브의 추정 결함의 평가시, 최악의 경우를 가정하는 경우가 많다. 따라서, 충분한 품질의 모사체의 획득에 대한 실패는 부가적인 반응기 가동중단 시간, 반응기 압력 튜브를 위한 가용 열 사이클에 대한 제한을 초래할 수 있으며, 불필요한 연료 채널 교체를 초래할 수 있다.
이 배경기술 정보는 본 출원인이 본 발명에 관련될 수 있다고 믿고 있는 정보를 알리기 위해 제공되는 것이다. 반드시 전술한 정보만이 본 발명에 대한 종래 기술을 구성하는 것도 아니며, 그렇게 해석하지도 않아야 한다.
따라서, 개선된 모사 장치 및 이 장치의 사용 방법에 대한 필요성이 남아있다.
본 발명은 표면에 모사 재료를 전달하기 위한 모사 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따라서, 표면의 모사체를 원격 획득하기 위한 결함 모사 장치가 제공되며, 이는 (a) 개방 단부를 가지는 수납부를 형성하는 측벽을 구비하는 모사판이며, 모사판이 상기 표면과 접촉하게 되는 연장 위치와, 수축 위치 사이에서 이동가능한 모사판과, (b) 경화가능한 요변성 모사 재료를 수용하기 위한 모사 재료 하우징과, (c) 후진 위치와 전진 분배 위치 사이에서 이동가능하며, 상기 모사 재료 하우징내에 활주가능하게 수용되는 압출 피스톤과, (d) 모사 재료 하우징과 상기 모사판내의 수납부와 유체 연통하는 튜브와, (e) 모사 재료에 응력파를 전달하기 위한 작동기를 포함하고, 상기 모사판이 연장 위치에 있을 때, 상기 전진 분배 위치로의 상기 압출 피스톤의 이동은 상기 모사 재료 하우징내에 수납된 모사 재료가 상기 튜브를 통해 상기 모사판에 의해 형성된 상기 수납부내로 분배되어 상기 표면과 접촉하게 하고, 상기 모사 재료에 대한 상기 응력파의 전달은 상기 모사 재료의 점도를 감소시킨다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 본 발명에 따른 장치를 사용하여 표면의 모사체를 형성하는 방법이 제공되며, 이는 (a) 경화가능한 요변성 재료를 상기 표면에 전달하는 단계와, (b) 상기 재료의 전달 동안 상기 재료에 응력파를 제공하는 단계와, (c) 상기 응력파가 없는 상태에서 상기 재료를 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 본 발명의 결함 모사 장치의 사용을 위한 키트가 제공되며, 이는 (a) 모사 장치와, (b) 그 사용을 위한 지시사항을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 본 발명에 따른 모사 장치의 사용을 위한 키트가 제공되며, 이는 (a) 모사 장치와, (b) 경화가능한 요변성 재료와, (c) 그 사용을 위한 지시사항을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 작동기를 구비한 결함 모사 장치의 사용을 위한 키트가 제공되며, 이는 (a) 작동기와, (b) 그 사용을 위한 지시사항을 포함한다.
본 발명에 따라서, 모사 작업시 요변성 재료에 응력파를 인가하여, 모사 재료의 점도를 감소시키고, 모사 작업 이후, 응력파를 제거하여, 모사 재료의 점도를 증가시킴으로써, 모사 및 경화 효율과 제어성이 향상되는 표면 모사체를 원격 획득하기 위한 장치, 방법 및 키트가 제공된다.
도1은 본 발명의 모사 장치의 일 실시예의 단면도.
도2는 모사 마운트(replicating mount)가 모사 대상 부품의 표면과 접촉하고 있는, 도1에 도시된 모사 장치의 단면도.
도3은 모사 대상 부품의 표면과 모사 마운트 사이에 모사 재료가 존재하는, 도1에 도시된 모사 장치의 단면도.
도4는 모사 마운트상에 경화된 모사 재료가 보유되어 있는 도1에 도시된 모사 장치의 단면도.
볼드 활자체(bold face) 형태의 번호는 본 발명의 다양한 실시예를 나타내는 도면에 관련하여 설명 및 참조되는 부품 부분을 식별하기 위한 역할을 한다. 본 발명의 다양한 실시예의 설명시, 동일 또는 유사 요소를 나타내기 위해 동일 참조 번호가 사용되어 있다는 것을 주의하여야 한다. 또한, 단순화를 위해, 도면 중 일부 그림으로부터 일부가 생략되어 있다.
보다 상세히 후술될 바와 같이, 본 발명은 표면 모사를 위한 모사 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 장치는 본 기술 분야에 알려져 있는 표준 모사 장치의 특징 중 일부를 포함한다. 본 기술에 공지되어 있는 특정 모사 장치에서와 같이, 본 발명의 장치는 자이 본체, 모사판, 연장가능한 마운트, 모사 카트리지 하우징 및 압출 피스톤을 사용한다. 본 발명의 장치에서, 이들 특징부는 재료 적용 동안, 요변성(thixotropic) 모사 재료에 응력파 형태로 진동을 전달하기 위한 작동기와 조합된다. 요변성은 재료의 점도가 응력에 의해 영향을 받는 재료의 물리적 특성을 지칭한다. 요변성 재료는 응력의 존재시 보다 적은 점도가 된다. 주입 동안의 모사 재료의 점도의 일시적 감소는 모사 재료가 주입 프로세스 동안 결함내로 보다 양호하게 침투할 수 있게 한다. 최초 주입이 완료되고 나면, 진동 유도 응력이 제거되고, 이는 반응기 내측의 재료의 제어를 유지하기 위해 보다 높은 점도로 복원시킨다.
모사 장치
본 발명의 모사 장치의 일 실시예가 도1 내지 도4에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 모사 대상 표면에 관한 장치의 배열을 예시하기 위해, 압력 튜브의 단면이 도시되어 있다.
모사 장치(10)의 주 부품은 장치 본체(1), 모사판(2), 연장가능한 마운트(3), 모사 카트리지 하우징(11), 압출 피스톤(6) 및 압전 작동기(7; piezo actuator)를 포함한다.
장치 본체(1)는 모사 장치(10)의 부품을 위한 지지부를 제공한다. 도1 내지 도4의 실시예에서, 장치 본체(1)는 실질적인 원통형 성형체이며, 이는 실질적인 원통형 압력 튜브 및 파이프의 내면(8)과 기타 유사하게 성형된 표면으로부터 모사체를 얻기에 유용하다. 그러나, 당업자는 다른 형상의 부품으로부터 표면 모사체가 얻어질 수 있다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다. 다르게 성형된 표면의 모사를 용이하게 하기 위해서는 다른 형상의 장치 본체(1)가 사용될 수 있다. 부가적으로, 장치 본체(1)는 결함 모사에 사용되는 부가적 모듈(들)에 제거가능하게 또는 고정 부착되도록 적용될 수 있다. 여기서 사용될 때, 용어 '모사체'는 본 발명의 결함 모사 장치를 사용하여 형성된 표면의 음의 인상(negative impression)을 포괄적으로 지칭한다.
모사판(2)은 댐(dam)으로서 작용하고, 모사 대상 특징부에 있거나 모사 대상 특징부를 실질적으로 둘러싸고 있는 모사 재료(4)를 보유한다. 모사판(2)은 수축 위치와 연장 위치 사이에서 이동할 수 있으며, 개방 단부를 구비한 수납부를 형성하는 측벽을 포함한다. 연장 위치에서, 모사판(2)의 측벽은 측벽에 의해 형성된 수납부가 폐쇄되고 모사 대상 표면과 접촉하도록 모사 재료를 전달하기에 적합하도록 모사 대상 표면과 접촉한다. 모사판(2)은 모사판(2)이 수축되고 모사체가 모사 대상 부품으로부터 제거될 때, 경화된 모사 재료가 모사판(2)에 점착되는 것을 보증하는 보유 수단(미도시)을 포함한다. 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 모사판(2)의 보유 수단은 모사체가 표면으로부터 후퇴될 때, 경화된 모사체를 보유하는 것을 돕는 도브테일형 홈(Z)을 포함한다. 다른 예에서, 모사체(2)의 보유 수단은 T-슬롯 및/또는 모사체를 보유하는 것을 돕기 위한 언더컷을 갖는 형상을 포함한다.
모사판(2)은 연장가능한 마운트(3)에 제거가능하게 장착된다. 연장가능한 마운트(3)는 수축 위치로부터 연장 위치로 이동가능하며, 모사판(2)을 가역적으로 수축 및 연장하도록 적용된다. 연장가능한 마운트(3)는 모사 이전에 모사판(2)을 표면과 접촉하도록 연장시키고, 모사체가 얻어지고 나면, 모사판(2)을 수축하도록 사용자가 원격 동작할 수 있다. 연장가능한 마운트(3)는 선택적으로, 모사판(2)을 압력 튜브의 내면 또는 다른 표면과 접촉상태로 유지하도록 모사판(2)을 기울이기 위한 수단을 포함한다. 일 실시예에서, 모사판(2)은 연장가능한 마운트(3)에 피봇식으로 부착된다. 기울어질 수 있는 모사판(2)의 기능은 휘어진 압력 튜브의 경우 같이, 부품의 내면이 불규칙하게 성형된 경우 바람직하다.
연장가능한 마운트(3) 및 모사판(2)은 선택적으로, 페일세이프(failsafe) 메커니즘으로서, 수축되도록 스프링 부하가 부여될 수 있다. 이런 페일세이프 메커니즘은 연장가능한 마운트(3) 또는 그 제어 시스템에서 파워 고장, 오작동 또는 기타 고장이 발생한 경우에 바람직한 안전 이중장치이다. 이런 오작동이 연장가능한 마운트(3)가 연장 위치에 있는 상태에서 발생하는 경우, 반응기로부터 모사 장치(10)를 제거하는 것이 곤란할 수 있다. 이 가능성을 피하는 것을 돕기 위해, 연장가능한 마운트(3)는 자체적으로 수축 위치로 복귀하도록 스프링 부하가 부여될 수 있다. 예로서, 공압 또는 유압 시스템 문제의 경우(예로서, 연장가능한 마운트(3)의 O-링 밀봉부 누설, 솔레노이드 밸브 오작동 또는 모사 장치 외부의 제어 시스템의 배관 파손), 연장가능한 마운트(3) 및 모사판(2)은 수축되어, 장치가 압력 튜브로부터 쉽게 회수될 수 있는 것을 보증한다. 부가적으로, 모사판(2) 및 연장가능한 마운트(3)의 전방 및 후방 에지는 철회(back-out) 상태하에서, 압력 튜브로부터의 장치(10)의 제거를 용이하게 하도록 성형(예로서, 테이퍼 형성)될 수 있다.
수축 위치로부터 연장 위치로의 연장가능한 마운트(3)의 이동은 모사판(2)이 수축 위치로부터(도1 및 도4에 도시된 바와 같이) 연장 위치(도2 및 도3에 도시된 바와 같이)로 이동하게 한다. 연장 위치에서, 모사판(2)은 모사 대상 부품의 표면과 접촉한다. 모사판(2)은 모사 대상 부품의 표면과 정합하도록 크기설정된다. 연장가능한 마운트(3)는 공압 또는 유압 피스톤일 수 있다.
하우징(11)은 적어도 하나의 모사체를 형성하기에 충분한 양으로, 모사 재료 카트리지내에 모사 재료(4)의 공급원을 수용하도록 크기설정된다. 도1 내지 도4에 도시된 특정 실시예에서, 모사 재료(4)는 미경화 및 미혼합, 2 성분 요변성 모사 재료이며, 이는 상업적으로 입수할 수 있으며, 이중 주사기(9)내에 공급된다. 본 실시예에서, 하나의 주사기 튜브는 기재(base)를 포함하고, 다른 주사기 튜브는 촉매를 포함한다. 모사 재료(4)의 예는 3M으로부터의 익스프레스 비닐 폴리실록산 임프레션 머트리얼 시스템(Express Vinyl Polysiloxane Inpression Material System)을 포함한다. 그 요변성 특성에 부가하여, 3M으로부터의 익스프레스 비닐 폴리실록산 임프레션 머트리얼 시스템은 압력 튜브내에서 만날 수 있는 바와 같은 다습한 조건에서 사용하기에 적합하다. 당업자는 다른 요변성 재료가 사용될 수 있다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다.
요변성 재료를 선택하기 위해 고려되는 특성 및/또는 기준은 재료의 백분율 수축, 치수 안정성, 방사선 내성, 혼합법(들), 친수성, 가공 시간, 경화 시간, 온도 범위, 점도, 화학 조성, 물리적 형태 및 기계적 특성을 포함한다.
상술한 특성 및/또는 기준의 평가시, 당업자는 이들 사이의 균형을 발견할 필요가 있다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다. 종종, 특정 재료는 하나의 기준에 관하여 바람직한 특성을 갖지만, 다른 기준에 대해서는 그렇지 않다. 전체적 평가는 특정 재료의 단점이 특히, 특정 용도에 관한 다른 긍정적 특성에 의해 상쇄되는지 여부를 고려하여야만 한다. 고려되는 기준은 이하를 포함한다:
1. 미경화 상태로부터 경화 상태로 변화될 때, 재료의 재료 백분율 수축이 다른 필요한 특성의 견지에서 가능한 정도로 최소화되어야 한다.
2. 치수 안정성이 다른 필요한 특성의 견지에서 가능한 정도로 최대화되어야한다(즉, 시간에 걸친 최소 치수 변화). 여기서 사용될 때, 치수 안정성은 시간에 걸쳐 그 형상/크기를 유지하는 재료의 능력을 지칭한다. 재료가 치수적으로 불안정한 경우, 이때, 모사체로부터 형상이 시간에 따라 변한다. 치수 안정성의 예는 수축 및 변형을 포함한다. 모사체 형상은 모사체를 분석하기 위해 필요한 시간에 걸쳐 동일하게 남아있는 것이 바람직하다.
3. 모사체가 방사선이 존재하는 환경에서 형성되는 경우, 방사선 내성이 최대화되어야 한다.
4. 재료 혼합법(들)은 가능한 단순하여야 하며, 재료는 원격 혼합에 순종적이어야 한다. 예로서, 특정 재료는 모사 재료를 적절히 조합하기 위해 방대한 혼합/교반을 필요로 하는 반면, 다른 재료는 쉽게 혼합한다.
5. 재료가 물과 접촉하는 경우, 재료는 물에 완전히 침지될 때, 및/또는 물의 존재하에 경화될 수 있어야한다.
6. 재료 가공 시간(즉, 혼합의 개시와 경화 또는 응고의 시작 사이의 시간 기간)이 재료가 적용될 수 있게 하기에 충분하여야 하지만, 대부분의 환경에서, 매우 긴 가공 시간은 부적합하며, 그 이유는 모사체를 획득하기 위해 필요한 전체 시간을 연장시키기 때문이다. 부가적으로, 경화가 시작되고 나서 재료의 교란은 통상 바람직하지 못하며, 따라서, 가공 시간은 혼합 이후, 부품 표면에 대한 재료의 적용을 위해 얼마나 많은 시간이 가용한지를 규정한다.
7. 재료 경화 시간(즉, 재료가 경화를 시작하고 완전히 경화될 때까지의 시간 기간)은 모사체의 획득에 필요한 시간을 감소시키기 위해 적절히 짧아야 하지만, 일반적으로, 백분율 수축이 보다 낮으면 경화 시간이 보다 느려진다. 따라서, 특정 용도의 요구조건을 고려하여, 두 개의 상충되는 기준 사이의 균형이 달성되어야 한다.
8. 재료의 허용 온도 범위는 모사 대상 표면 및 그 환경의 예상 온도와 일치하여야 한다. 예로서, 모사 재료는 최소 및 최대 허용 동작 온도 범위를 갖는다. 선택된 재료는 사용되는 환경의 온도 또는 온도 범위 이내에 드는 또는 이를 포함하는 허용 온도 범위를 가진다.
9. 응력파의 부재시의 재료 점도 범위는 원격 취급을 용이하게 하기에 충분히 높아야 하지만, 응력파의 존재하에서는 정확한 모사체의 획득을 위해 부품 표면상에 콤파운드가 성형될 수 있게 하기에 충분하게 낮아야 한다.
10. 화학적 조성은 재료가 접촉하는 반응기 시스템과 호환적이어야 한다. 예로서, 모사 재료는 부품 표면 재료와 부정적으로 반응하지 않아야 한다.
11. 물리적 형태는 취급 및 적용의 용이성에 얼마나 영향을 미치는지에 관하여 평가되어야 한다. 고체(입자), 액체 또는 기체 재료는 겔 또는 페이스트 형태의 재료 보다 제어, 혼합 및 적용이 곤란할 수 있다.
12. 기계적 특성이 적절한지가 평가되어야만 한다. 관련 기계적 특성은 경도, 인장 강도, 인열 강도 및 최대 백분율 신장을 포함할 수 있다.
튜브(5)는 이중 주사기(9)를 모사판(2)의 오리피스(미도시)에 연결한다. 튜브(5)는 이중 주사기 주입 포트(미도시)에 부착된 제1 단부 및 모사판(2)의 오리피스에 부착된 제2 단부를 갖는다. 본 발명의 특정 실시예에 따라서, 튜브(5)는 모사 재료의 성분이 혼합되는 혼합 튜브(X)와, 혼합된 재료가 모사판의 오리피스를 통과하기 이전에 통과하는 전달 튜브(Y)를 포함한다. 혼합 튜브(X)의 내부 배플(12)은 재료의 성분이 함께 흐르면서, 재료 압출 및 전달 동안 적절히 혼합되는 것을 보증한다. 당업자는 혼합을 촉진하는 배플(12)이외의, 또는 그에 부가한 특징을 잘 알고 있다.
압출 피스톤(6)은 수축 위치로부터 분배 위치로 이동가능하다. 수축 위치로부터 분배 위치로 이동될 때, 압출 피스톤(6)은 주사기(9)로부터 재료(4)를 압출하여 튜브(5)를 통해, 그리고, 모사판(2)내의 오리피스를 통해, 재료를 수납부내로 추진하도록 적용된다. 도면에 도시된 실시예에서, 압출 피스톤(6)은 이중 플런저를 포함하며, 이중 플런저 각각은 개별적으로 이중 주사기의 베럴내에 수용된다. 압출 피스톤(6)은 예로서, 공압 또는 유압 피스톤이다.
작동기(7)는 재료 주입 동안 모사 재료(4)의 점도의 감소를 유발하도록 모사 재료(4)에 충분한 진폭의 응력파로서 진동을 전송하도록 동작할 수 있다. 도면의 실시예에서, 작동기(7)는 압전 작동이기다. 압전 작동기는 약 10Hz로부터 2000Hz 이상까지의 주파수 범위에 걸쳐 동작할 수 있다. 사용되는 모사 재료가 3M으로부터의 익스프레스 비닐 폴리실록산 임프레션 머트리얼 시스템인 실시예에서, 작동기는 약 60Hz의 진동을 생성하는 것이 바람직하다. 작동기(7)의 사용은 주입 동안 모사 재료(4)의 점도의 일시적 감소를 초래하고, 이는 모사 재료(4)가 모사 대상 표면의 특징부내로 침투할 수 있게 한다. 도면에 도시된 실시예에서, 작동기(7)는 표면으로의 재료의 전달 동안 재료(4)에 마이크로파를 부여하도록 모사판(2)에 인접 배치된다. 신호 발생기 및 증폭기(미도시)는 전기 신호 케이블을 사용하여 압전 작동기에 연결되며, 모사 장치로부터 떨어져있는 압전 작동기를 제어하기 위해 사용된다.
당업자는 모사 장치(10)가 사용되는 조건에 적합한 모사 장치(10)를 위한 재료를 명백히 선택할 수 있다. 기계적 부품을 위한 재료는 CANDUTM 반응기(즉, 할로겐, 황 및 코발트 없음) 내측에서의 사용에 대한 그 적합성 및 그 내식성 및 기계적 내구성을 고려하여 선택되는 것이 바람직하다. 스테인레스 강(유형 304 & 유형 17-4PH) 및 알루미늄(유형 7075 & 유형 6061)은 사용될 수 있는 재료의 예이다. 부가적으로, 재료는 그 반응기 조작자 및 적절한 규제 집단으로부터의 그 승인 및 허가에 기초하여 선택될 수 있다.
모사체 획득 방법
모사 장치를 사용하여 모사체를 획득하기 위해 하기의 단계가 수행될 수 있다. 비록 본 설명이 압력 튜브내의 결함 모사에 특정하지만, 본 방법은 임의의 표면의 일부의 모사를 위해 사용할 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 압력 튜브의 결함 모사는 본 발명의 방법을 예시하기 위한 특정 예로서 설명된다.
정규 관리의 일환으로서, 또는 결함이 의심될 때, 압력 튜브의 내부면은 육안 검출 및 비디오 카메라에 의한 특성화, 초음파에 의한 표면 프로파일링 및/또는 와전류 분석에 의한 용적 결함 특성화를 비제한적으로 포함하는 다양한 방법에 의해 원격 검사될 수 있다. 결함이 검출 또는 의심될 때, 내부 표면 특성부는 모사에 의해 특성화될 수 있다.
연료제거된 압력 튜브내로, 장치(10)를 삽입하기 이전에, 미경화 요변성 모사 재료(4)를 포함하는 이중 주사기(9)가 장치 본체(1)에 장착된다. 연장가능한 마운트(3) 및 압출 피스톤(6)이 양자 모두 수축 위치(도1 및 도2에 도시된 바와 같이)에 존재한다. 모사 장치(10)는 모사판(2)이 모사 대상 표면 특징부(미도시)와 일반적으로 정렬되도록 배치된다. 연장가능한 마운트(3)를 표면과 접촉상태가 되게 하도록 연장가능한 마운트(3)가 수축 위치로부터 연장 위치로 이동된다(도2 및 도3에 도시된 바와 같이).
압출 피스톤(6)은 이중 주사기(9)로부터 재료(4)를 압출하도록 작동된다. 2 성분 재료가 튜브(5)를 통해 밀려지고, 혼합물이 표면 및 모사판(2)에 의해 형성된 공간의 체적내에 주입된다. 작동기(7)는 재료 주입 동안 일시적으로 재료(4)의 점도를 낮추도록 동작한다. 작동기(7)는 주입이 완료되고 나면, 꺼진다.
재료의 주입에 이어, 모사 장치(1)는 모사 재료가 경화될 수 있게 하도록 정지 상태로 남아 있는다. 3M으로부터의 익스프레스 비닐 폴리실록산 임프레션 머트리얼 시스템을 위한 전형적인 경화 시간은 약 10분이다. 당업자는 경화 시간이 사용되는 모사 재료 및/또는 전체 조건에 따라 변할 수 있다는 것을 잘 이해할 것이다.
통상적으로, 각 모사는 별개의 모사판 및 새로운 재료 카트리지의 사용을 필요로 한다. 그러나, 단일 카트리지가 다수 적용을 위하여 충분한 재료를 포함할 수 있다. 이 경우, 압출 피스톤(6)은 단지 모사판(2)에 의해 형성되는 표면의 체적을 충전하기 위해 충분한 재료만을 압출하기에 충분하도록 연장된다.
재료가 경화되고, 모사체가 형성되고 나서(미도시), 피스톤(3)이 수축되고, 그에 의해, 모사판(2)을 수축시키고, 형성된 모사체를 인출한다. 모사 장치(10)는 그후, 압력 튜브로부터 회수되고, 그에 의해, 모사체가 검사될 수 있게 한다.
모사 장치 키트
결함 모사 장치의 조립 및/또는 사용을 위한 키트를 제공하는 것도 본 발명의 양태이다. 이 키트는 그 모사 장치 및 그 사용을 위한 지시사항을 제공하고, 선택적으로, 모사 재료를 포함한다. 키트의 다른 예는 작동기, 바람직하게는 압전 작동기를 포함하며, 모사 재료에 응력파를 부여하기 위한 작동기가 없는 결함 모사 장치와 함께 사용하도록 작동기를 적응시키기 위한 지시사항을 구비 한다. 이 경우, 키트는 기존 모사 장치가 이런 작동기와 함께 "갱신"될 수 있게 한다.
본 명세서에 언급된 모든 공보, 특허 및 특허출원은 본 발명이 속하는 본 기술의 당업자들의 기술 수준을 나타내며, 본 명세서에 각 개별 공보, 특허 또는 특허 출원이 명시적으로, 그리고, 개별적으로 참조로 통합되는 것과 동일한 정도로 참조로 통합되어 있다.
현재까지 설명한 본 발명은 다수의 방식으로 변경될 수 있다는 것이 명백하다. 이런 변경은 본 발명의 개념 및 범주로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않는 것이며, 본 기술 분야의 당업자에게 명백한 바와 같은 모든 이런 변형은 하기 청구범위의 범주 내에 포함된다.
2 : 모사판
3 : 연장가능한 마운트
4 : 모사 재료
6 : 압출 피스톤
7 : 압전 작동기
9 : 이중 주사기
10 : 모사 장치
11 : 하우징

Claims (22)

  1. 관형 용기의 내부 표면의 모사체를 획득하기 위한 원격으로 작동 가능한 결함 모사 장치이며,
    (a) 상기 관형 용기 내의 수용을 위한 긴 본체와,
    (b) 상기 본체에 연장 가능하게 장착되고, 개방 단부를 가지는 수납부를 형성하는 측벽을 구비하는 모사판이며, 모사판이 모사판의 측벽이 상기 표면과 접촉하게 되어 이를 통해 수납부가 폐쇄되는 연장 위치와 수축 위치 사이에서 이동 가능한 모사판과,
    (c) 경화가능한 요변성 모사 재료를 수용하기 위한 상기 본체 내의 모사 재료 하우징과,
    (d) 후진 위치와 전진 분배 위치 사이에서 이동가능하며, 상기 모사 재료 하우징내에 활주가능하게 수용되는 압출 피스톤과,
    (e) 모사판 내 측벽에 의해 형성되는 수납부와 모사 재료 하우징 사이에 유체 연통을 제공하는 튜브와,
    (f) 모사 재료가 튜브를 관통하여 이동함에 따라 모사 재료에 응력파를 전달하기 위해 모사판과 모사 재료 하우징 사이의 튜브에 작동식으로 연결되는 작동기를 포함하고,
    상기 모사판이 연장 위치에 있을 때, 상기 전진 분배 위치로의 상기 압출 피스톤의 이동은 상기 모사 재료 하우징 내에 수납된 모사 재료가 상기 튜브를 통해 상기 모사판에 의해 형성된 상기 수납부 내로 분배되어 상기 표면과 접촉하게 하고, 상기 표면으로의 주입 및 전달 동안에 상기 작동기에 의한 상기 모사 재료에의 상기 응력파의 전달은 상기 모사 재료의 점도를 감소시키는 결함 모사 장치.
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