KR102147036B1 - 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치 - Google Patents

링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치에 관한 것으로, 원형 중공부가 형성된 판재 형상의 제 1 배관 연결부재와; 원형 중공부가 형성된 판재 형상으로 상기 제 1 배관 연결부재에 체결된 제 2 배관 연결부재와; 상기 제 1 및 제 2 배관 연결부재의 내주면에 제공된 센서 고정링과; 상기 센서 고정링의 내주면에 제공된 하나 이상의 초음파 센서로 구성됨으로써, 배관 연결구에 초음파 발생기 및 수신기를 제공하여 장탈착이 용이하고, 정밀한 배관 결함을 감지할 수 있는 효과가 있다.

Description

링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치 {Apparatus for sensing corrosion and rupture of piping through ultrasonic generator and receiver shaped a ring}
본 발명은 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치에 관한 것이다.
대한민국 등록특허 제0304079호(등록일자: 2001.07.18., 발명의 명칭: 두께가 얇은 배관 내의 크랙 검출 및 측정을 위한 LAMB 초음파 탐침 침 이를 이용한 배관결함 검사방법)은 증기 발생기 배관(41)의 결함 유무(integrity)를 원주 방향으로 점진적으로(incrementally) 검사하기 위한 초음파 탐침(probe)(30)에 있어서, 제 1 축방향 위치에서 상기 배관의 원주부의 한 부분에서만 미리 결정된 방향으로 전파되는 한 지역에 제한된 초음파(localized ultrasonic waves)를 생성하는 트랜스듀서(transducer)(31)와, 상기 트랜스듀서로부터의 초음파를 상기 배관의 상기 한 부분에 전달하기 위한 매체와, 상기 원주부의 상기 부분 각각에서 상기 배관의 제한된 검사를 할 때, 상기 배관 내의 결함에 의해 야기된 상기 초음파의 반사를 검출하기 위한 수단과, 상기 배관의 원주 방향 전체를 검사하기 위하여, 각각의 제한된 검사 이후(after each limited inspection) 상기 탐침을 연속적이고 점진적으로(successively incrementally) 회전시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐침(30)이 개시되어 있다.
이러한 종래 기술은, 국부적 Lamb 초음파(a localized ultrasonic Lamb wave)를 생성하는 트랜스듀서를 포함한다. 초음파는 트랜스듀서와 배관을 물리적으로 연결하는 물과 같은 연결 매체(coupling medium)에 의해 배관으로 전달된다. 배관 내의 결함은 초음파를, 반사를 검출하는 탐침에 반사시켜 크랙(crack), 피팅(pitting) 및 디닝(thinning)과 같은 결함의 길이와 깊이를 결정하기 위하여 사용된다. 국부적 초음파는 크랙 세그먼트(crack segment) 사이의 띠(ligaments)를 검출하는데 충분히 민감한 검사를 수행한다. 이것은 배관의 결함 유무와 파열 강도에 대한 상당히 정확한 예측을 가능케 한다고 주장하는 반면, 구성이 복잡한 단점이 있었다.
또한, 대한민국 등록특허 제0480966호(등록일자: 2005.03.24., 발명의 명칭: 유도초음파 탐지를 통한 배관 파이프의 스케일 진단방법 및 장치)는 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 초음파 입사수단 및 탐촉수단을 진단하고자 하는 파이프에 설치하는 단계; 제어장치를 이용하여 주파수, 게인 및 싸이클 수 등의 초음파 발진조건을 선택하는 단계; 초음파 발생장치를 이용하여, 상기 조건으로 상기 초음파 입사수단으로 L모드 또는 F모드의 유도초음파를 발생시킬 수 있는 초음파를 입사시켜 파이프 내에 유도초음파를 발생시키는 단계; 상기 입사수단에 의해 파이프 내에서 발생되어 관을 통과한 유도초음파를 상기 탐촉수단을 이용하여 탐지하는 단계; 및 상기 발진조건과 같은 조건으로 스케일이 없는 관에 적용하였을때 수신신호의 최대 진폭을 얻는 단계와 현장에서 탐지된 수신 신호의 최대 진폭과 비교하고, 상기 스케일이 없는 관의 최대진폭에 대해 현장에서 탐지된 수신신호의 최대진폭의 감소량에 따라 정량적으로 파이프 내부에 형성된 스케일의 양을 판단하는 유도초음파를 분석 단계를 포함하는 유도초음파 탐지를 통한 배관 파이프의 스케일 진단방법이 개시되어 있다.
이러한 종래 기술은, 유도초음파를 이용하여 급수관의 상태를 진단할 수 있으므로 관의 외면 뿐만 아니라, 내면의 스케일링의 정량적인 비파괴 진단이 가능한 효과가 있다고 주장하는 반면, 배관 파이프의 스케일 진단효율이나 정확도가 규명되지 않는 단점이 있다.
또한, 배관 결함을 검출하는 장치 또는 방법에 대해서는 미국 등록특허 제04393711호(등록일자: 1983.07.19., 발명의 명칭: 발전소 배관 시스템에 있는 결함의 초음파 검출을 위한 장치와 방법), 일본 등록특허 제06039599호(등록일자: 2016.11.11., 발명의 명칭: 배관의 초음파 검사장치) 및 중국 공개특허 제102636557호(공개일자: 2012.08.15., 발명의 명칭: 전자기 초음파 검측 발전소용 보일러 수랭식 벽 강철 파이프 부식 감지방법)이 개시되어 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명의 목적은, 배관 연결구에 제공되어 장탈착 및 유지보수가 용이한 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치를 제공하는 데 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 원형 중공부가 형성된 판재 형상의 제 1 배관 연결부재와; 원형 중공부가 형성된 판재 형상으로 상기 제 1 배관 연결부재에 체결된 제 2 배관 연결부재와; 상기 제 1 및 제 2 배관 연결부재의 내주면에 제공된 센서 고정링과; 상기 센서 고정링의 내주면에 제공된 하나 이상의 초음파 센서로 이루어진 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 제 1 및 제 2 배관 연결부재의 내주면과 상기 센서 고정링의 외주면에 제공된 키부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 초음파 센서는 초음파 발신기 또는 초음파 수신기인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 하부면과 상부면이 개방된 중공 구조를 갖으며 상기 초음파 센서의 상부면이 내부에 위치되도록 상기 센서 고정링의 내주면에 제공된 센서 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 일단부가 상기 제 1 및 제 2 배관 연결부재에 삽입되어 있으며 상기 초음파 센서와 전기적으로 연결된 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 센서 고정링은 상기 제 1 및 제 2 배관 연결부재의 내주면에 제공된 고정 링부재와, 상기 고정 링부재의 내주면에 베어링 지지되도록 제공된 회동 링부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게는, 본 발명의 상기 회동 고정링의 외주면에 제공된 위치 조정탭을 더 포함하되,
상기 위치 조정탭은 상기 회동 고정링의 외주면에 제공된 조정탭 본체와, 상기 조정탭 본체의 상부면에 이격되도록 배치된 복수 개의 조정 탭부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 제 1 및 제 2 배관 연결부재는 각기 형성된 플러그 체결 관통공을 더 포함하고,
상기 플러그 체결 관통공에 제공된 플러그를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명은 배관 연결구에 초음파 발생기 및 수신기를 제공하여 장탈착이 용이하고, 정밀한 배관 결함을 감지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치를 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 플러그와 위치 조정탭을 나타내는 확대 정면도이다.
도 5는 종래 기술에 의한 유도초음파 탐지를 통한 배관 파이프의 스케일 진단장치를 나타내는 정면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치(100)는 제 1 배관 연결부재(10), 제 2 배관 연결부재(20), 센서 고정링(30), 제 1 키부재(Ky1), 초음파 센서(40), 센서 가이드(50) 및 커넥터(80)로 이루어져 있다.
제 1 배관 연결부재(10)는 원형 중공부가 형성된 판재 형상, 보다 상세하게는 원판 형상으로 가장자리에 복수 개의 체결공(11)이 형성되어 있다.
제 2 배관 연결부재(20)는 원형 중공부가 형성된 판재 형상, 보다 상세하게는 원판 형상으로 가장자리에 복수 개의 체결공(도시 안됨)이 형성되어 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 배관 연결부재(10)(20)는 동일한 형상을 갖으며 각기 배관(Pp)을 연통하도록 체결공(11)을 정렬하여 체결볼트(도시 안됨)에 의해 체결되어 있다.
센서 고정링(30)은 제 1 및 제 2 배관 연결부재(10)(20)의 내주면에 제공되어 있다.
제 1 키부재(Ky1)는 제 1 및 제 2 배관 연결부재(20)의 내주면과 센서 고정링(30)의 내주면에 강제 압입되어 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 배관 연결부재(10)(20)의 내주면에는 연결부재 키 삽입공(11)(제 2 배관 연결부재(20)의 키 삽입공은 도시 안됨)이 형성되어 있고, 센서 고정링(30)의 외주면에는 고정링 키 삽입공(31)이 형성되어 있으며, 정렬된 키 삽입공(11)(31)에 제 1 키부재(Ky1)가 강제 압입되어 센서 고정링(30)을 제 1 및 제 2 배관 연결부재(10)(20)의 내주면에 고정한다.
초음파 센서(40)는 센서 고정링(30)의 내주면에 상부면이 노출되도록 복수 개가 이격 내장되어 있다. 여기서, 본 실시예의 초음파 센서(40)는 초음파 발신기와 초음파 수신기로 구분되어 제공되거나 또는 초음파 발신기와 수신기가 일체일 수도 있다.
센서 가이드(50)는 하부면과 상부면이 개방된 중공 구조를 갖으며 초음파 센서(40)의 상부면이 내부에 위치되도록 센서 고정링(30)의 내주면에 제공되어 있다. 여기서, 센서 가이드(50)는 이물질이 초음파 센서(40)의 상부면에 축적되는 것을 방지함은 물론 초음파(Usw)의 발신 및 수신을 가이드하도록 제공되어 있다.
커넥터(80)는 일단부가 제 1 및 제 2 배관 연결부재(10)(20)에 삽입되어 있으며 초음파 센서들(40)과 전통(전기적으로 연결)되어 있다.
이러한 구성을 갖는 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치(100)는 커넥터(80)와 유무선 모뎀(WM)이 전통되어 있으며, 인터넷망(INTERNET)에 의하여 컴퓨터(COM)에 접속되어 있다. 여기서, 컴퓨터(COM)는 초음파 센서(40)로부터 실시간적으로 제공되는 정보를 분석하여 배관(Pp) 내주면의 부식, 파열 등을 분석할 수 있는 프로그램이 탑재되어 있으나 이는 공지의 프로그램이며 본 발명에 있어 중요한 부분이 아니기 때문에 이에 대한 상세한 설명이나 도시는 생략하기로 한다.
도 3 및 제 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치(번호 없음)는 센서 고정링(50a)이 고정 링부재(31)와 회동 링부재(33)로 이루어진 구성인 것과, 제 1 및 제 2 배관 연결부재(10)(20)에 플러그 체결 관통공(10a)(제 2 배관 연결부재(20)의 플러그 체결 관통공은 도시 안됨)과, 플러그 체결 관통공공(10a)에 체결된 플러그(70) 그리고 회동 링부재(33)의 외주면에 제공된 위치 조정탭(60)을 갖는 것 외에는 도 1 및 도 2의 실시예와 동일한 구성을 갖기 때문에 동일한 구성을 갖는 구성요소에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하기로 한다.
센서 고정링(50a)은 제 1 및 제 2 배관 연결부재(10)(20)의 내주면에 제공된 고정 링부재(31)와, 고정 링부재(31)의 내주면에 베어링(Brg) 지지되도록 제공된 회동 링부재(33)로 이루어져 있다.
또한, 본 실시예에서는 제 2 키부재(Ky2)가 제 1 키부재(Ky1)와 다른 형상을 갖는 것처럼 도시되어 있으나 이는 도시상의 편의를 위한 것에 불과함을 미리 밝혀둔다.
위치 조정탭(60)은 회동 고정링(33)의 외주면에 제공된 조정탭 본체(61)와, 조정탭 본체(61)의 상부면에 동일 간격(D)마다 제공된 조정 탭부재(63)로 이루어져 있다. 또한, 조정탭 본체(61)의 상부면에는 조정 탭부재(63)의 조정 길이(또는 각도)를 알 수 있도록 화살표(번호 없음)가 제공되어 있다.
본 실시예에서는 초음파 센서(40)의 위치를 일부 조정하기 위해서는 플러그(70)를 탈거한 후 드라이버와 같은 툴을 이용하여 조정 탭부재(63)를 원하는 만큼 이동시키면 된다.
이상과 같은 본 발명은 일 실시예에 한정되어 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 토대로 변형되는 실시예들은 모두 본 발명의 권리범위에 속함이 분명하다.
10, 20 : 배관 연결부재 30 : 센서 고정링
40 : 초음파 센서 50 : 센서 가이드
60 : 위치 조정탭 70 : 플러그
80 : 커넥터
100 : 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치

Claims (8)

  1. 원형 중공부가 형성된 판재 형상의 제 1 배관 연결부재와;
    원형 중공부가 형성된 판재 형상으로 상기 제 1 배관 연결부재에 체결된 제 2 배관 연결부재와;
    상기 제 1 및 제 2 배관 연결부재의 내주면에 제공된 센서 고정링과;
    상기 센서 고정링의 내주면에 제공된 하나 이상의 초음파 센서로 이루어지되,
    상기 센서 고정링은 상기 제 1 및 제 2 배관 연결부재의 내주면에 제공된 고정 링부재와, 상기 고정 링부재의 내주면에 베어링 지지되도록 제공된 회동 링부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 배관 연결부재의 내주면과 상기 센서 고정링의 외주면에 제공된 키부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 센서는 초음파 발신기 또는 초음파 수신기인 것을 특징으로 하는 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    하부면과 상부면이 개방된 중공 구조를 갖으며 상기 초음파 센서의 상부면이 내부에 위치되도록 상기 센서 고정링의 내주면에 제공된 센서 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    일단부가 상기 제 1 및 제 2 배관 연결부재에 삽입되어 있으며 상기 초음파 센서와 전기적으로 연결된 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 회동 고정링의 외주면에 제공된 위치 조정탭을 더 포함하되,
    상기 위치 조정탭은 상기 회동 고정링의 외주면에 제공된 조정탭 본체와, 상기 조정탭 본체의 상부면에 이격되도록 배치된 복수 개의 조정 탭부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 배관 연결부재는 각기 형성된 플러그 체결 관통공을 더 포함하고,
    상기 플러그 체결 관통공에 제공된 플러그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치.
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