KR102525197B1 - 방열팬에 의한 열 변형 방지 구조가 구비된 비파괴 검사용 자화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 방열팬에 의한 열 변형 방지 구조가 구비된 비파괴 검사용 자화장치는, 한 쌍의 자화 전극이 구비되며, 각각의 자화 전극에 전기적으로 연결되며 "∩" 형상으로 이루어진 코어; 상기 코어의 양단부에 각각 권선된 유도 코일; 상기 코어와 상기 유도 코일이 매립되도록 형성된 절연 피복체; 상기 절연 피복체에 설치되어 상기 유도 코일에 전기 공급을 제어하는 스위치; 및 상기 유도 코일에 전기를 공급하는 외부 전원이 연결되는 커넥터부;가 구비된 비파괴 검사용 자화장치에 있어서, 상기 절연 피복체의 상부에는 "∪" 형태의 단면 구조를 가지며 길이방향 양단부가 외부에 개방된 방열 홈부가 구비되며, 상기 방열 홈부에는 상기 코어로부터 전달된 열을 상기 절연 피복체의 외부로 방출시키는 방열팬이 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

방열팬에 의한 열 변형 방지 구조가 구비된 비파괴 검사용 자화장치{Magnetization device for non-destructive testing provided with heat deformation prevention structure by heat radiation fan}

본 발명은 비파괴 검사용 자화장치에 관한 것으로서, 강자성체 시료에 접촉하여 부분적으로 시료의 표면을 자화시켜 용접부 표면 건전성을 검사하는 장비에 관한 것이다.

비파괴 검사는 제조 분야에서 공작물, 부재, 구조물 등을 파괴하지 않고 완전성이나 표면 상태, 균열 등을 검사하는 방법이다.

비파괴 검사 방법의 예로는 자기 탐상법, 방사선 투과법, 초음파 검사법, 침투 탐상법 등이 있다.

자기 탐상법은 강자성의 미세입자를 이용하여 제품의 결함을 검사하는 방법이다. 먼저 제품 표면 위에 이격된 전극을 접촉시켜 제품에 자기장을 가해준다. 그 상태에서, 강자성 입자를 직접(건식) 또는 물이나 기름에 타서(습식) 제품 표면에 분사한다. 이에 따라 분사된 강자성 입자가 제품 표면의 결함을 따라 모이는 것을 관찰할 수 있다. 이렇게 모인 입자들은 일반적으로 결함의 형상이나 크기를 나타낸다. 표면에서 깊지 않으면 표면 밑 결함도 이 방법으로 찾을 수 있다. 자기 탐상법을 수행하는 과정에서, 보다 명료한 관찰을 위해 염료로 채색된 입자가 사용되기도 한다.

방사선 투과법은 엑스선, 또는 방사성 동위원소를 이용하여, 제품 내부의 결함을 검사하는 방법이다. 산업 현장에서는 주로 용접부의 결함을 검사할 때 사용된다.

초음파 검사법은 제품에 가해진 초음파빔이 균열 같은 내부결함을 만나면 반사되는 성질을 이용하여 제품의 내부결함을 검사하는 방법이다. 검사용 초음파는 물, 기름, 글리세린, 그리스 같은 중간매질을 거쳐 검사물에 전달된다. 초음파검사법은 투과성과 감도가 우수하며, 기차바퀴, 압력용기, 금형 같은 대형 물체의 결함을 여러 방향에서 검사하는 데 사용된다.

침투 탐상법은 제품표면에 액체를 도포하여 표면의 열린 틈을 통해 내부로 침투되는 것을 조사하여, 표면균열, 겹친 부위, 기공과 같은 결함을 검사하는 방법이다. 침투액은 폭 0.1마이크로미터 정도의 작은 균열 속으로도 스며들 수 있다. 흔히 사용되는 침투액으로는 자외선 불빛에서 형광을 발하는 형광침투액과 주로 붉은색 염료를 사용하여 표면에 뚜렷한 윤곽선을 나타내는 가시침투액이 있다. 침투 탐상법에서는 우선 검사할 표면을 깨끗이 세척하고 건조시킨 후, 침투액을 표면에 붓으로 바르거나 분무시킨다. 액체가 표면의 열린 틈 속으로 스며들기에 충분한 시간을 기다린 후, 표면에 남아 있는 액체를 물이나 용매로 닦아낸다. 그 다음, 현상제를 가하여 침투액이 거꾸로 표면으로 빠져나와 표면의 열린 틈 가장자리에 퍼지게 한다. 이를 가시침투액(직접) 또는 자외선을 비추어 형광침투액을 관찰함으로써 결함의 위치 및 크기를 검사한다.

이러한 비파괴 검사 방법 중 자기 탐상법은 강자성체인 철재 구조물의 용접부 표면 및 표면 밑 건전성을 검사하는 데 널리 사용된다. 통상적으로 자기 탐상법을 수행하기 위한 장비는 강자성체 시료의 표면을 순간적으로 자화시키는 자화 장치가 필요하다. 자화된 시료의 표면에는 자분이 분사됨으로써 자분의 분포를 관찰하여, 제품 표면의 결함 여부를 검사한다. 일반적으로 자화 장치는 합성수지로 이루어진 절연 피복체의 내부에 철제 코어가 구비되고, 상기 코어의 단부에 유도 코일이 권선됨으로써 상기 유도 코일에 교류 전원이 가해질 때 전극이 전자석을 형성하여 시료의 표면을 자화시키도록 구성된다. 그런데, 자화 장치를 구성하는 코어와 사용자가 전기적으로 절연되도록 합성수지의 사출물로 이루어진 절연 피복체는 유도 코일과 코어의 전자기적 상호 과정에서 발생되는 열에 의해 열경화가 발생한다. 절연 피복체가 열경화되면, 열 변형이 발생하고, 열 변형에 의해 발생된 틈으로 습식 자분이 침투하여 화재나 감전 사고가 발생할 위험성이 높아지는 문제점이 있다.

001 KR 20-2019-0002606 A (2019.10.18)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 자기 탐상법을 수행하기 위한 자화 장치의 구조를 개선함으로써, 자화 장치 작동시 발생하는 열을 효과적으로 외부로 발산하도록 절연 피복체의 열 변형 방지 구조가 구비된 비파괴 검사용 자화장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 방열팬에 의한 열 변형 방지 구조가 구비된 비파괴 검사용 자화장치는, 한 쌍의 자화 전극이 구비되며,

각각의 자화 전극에 물리적으로 연결되며 "∩" 형상으로 이루어진 코어;

상기 코어의 양단부에 각각 권선된 유도 코일;

상기 코어와 상기 유도 코일이 매립되도록 형성된 절연 피복체;

상기 절연 피복체에 설치되어 상기 유도 코일에 전기 공급을 제어하는 스위치; 및

상기 유도 코일에 전기를 공급하는 외부 전원이 연결되는 커넥터부;가 구비된 비파괴 검사용 자화장치에 있어서,

상기 절연 피복체의 상부에는 "∪" 형태의 단면 구조를 가지며 길이방향 양단부가 외부에 개방된 방열 홈부가 구비되며,

상기 방열 홈부에는 상기 코어로부터 전달된 열을 상기 절연 피복체의 외부로 방출시키는 방열팬이 설치되며,

상기 방열 홈부에는 상기 코어의 열전도성 보다 더 높은 열전도성을 가지는 소재로 이루어진 열전달 부재가 설치되며,

상기 열전달 부재에는 공기와 접촉 면적을 증가시키도록 다수의 요철 구조가 형성되며,

상기 방열팬은 상기 열전달 부재에 고정된 점에 특징이 있다.

본 발명에 따른 방열팬에 의한 열 변형 방지 구조가 구비된 비파괴 검사용 자화장치는, 자화 장치에서 발생하는 열을 방열 홈부를 따라 방열팬을 통해 신속하게 외부로 배출함으로써 절연 피복체가 열에 의해 변형되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 방열 홈부에 열전달 부재가 구비된 경우 코어에서 전달된 열과 공기와의 열교환을 촉진시켜 보다 더 빠른 방열이 이루어지므로 방열 효율이 더욱 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예와 같이 방열팬은 필요에 따라 열전달 부재나 절연 피복체에 선택적으로 고정될 수 있으므로 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자화 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ - Ⅱ 선 단면도이다.
도 3은 도 1에서 열전달 부재와 방열팬이 분리된 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 코어의 입체적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 열전달 부재의 입체적인 형태를 보여주는 도면이다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 방열팬의 설치 구조를 보여주는 도면이다.
도 7은 또 다른 실시 예에 따른 방열팬의 설치 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 자화 장치에서 방열 홈부를 통해 열이 외부로 배출될 때 공기의 흐름을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자화 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ - Ⅱ 선 단면도이다. 도 3은 도 1에서 열전달 부재와 방열팬이 분리된 상태를 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 코어의 입체적인 구조를 보여주는 도면이다. 도 5는 다른 실시 예에 따른 열전달 부재의 입체적인 형태를 보여주는 도면이다. 도 6은 다른 실시 예에 따른 방열팬의 설치 구조를 보여주는 도면이다. 도 7은 또 다른 실시 예에 따른 방열팬의 설치 구조를 보여주는 도면이다. 도 8은 본 발명에 따른 자화 장치에서 방열 홈부를 통해 열이 외부로 방출될 때 공기의 흐름을 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 방열팬에 의한 열 변형 방지 구조가 구비된 비파괴 검사용 자화장치(10, 이하 "비파괴 검사용 자화 장치"라 함)는 한 쌍의 자화 전극(20)과, 코어(30)와, 유도 코일(40)과, 절연 피복체(50)와, 스위치(60)와, 방열 홈부(52)와, 열전달 부재(54)와, 방열팬(80)을 포함한다.

상기 자화 전극(20)은 시료와 물리적으로 접촉하는 전극이다. 상기 자화 전극(20)은 동합금과 같이 전기 전도성이 양호한 소재로 구성될 수 있다. 상기 자화 전극(20)은 서로 이격된 위치에 배치될 수 있도록 한 쌍이 구비된다. 상기 자화 전극(20)은 접촉 각도가 변경될 수 있도록 후술하는 코어(30)의 단부에 회전 가능하게 설치될 수 있다.

상기 코어(30)는 각각의 자화 전극(20)에 전기적으로 연결되며 "∩" 형상으로 이루어진 구조물이다. 상기 코어(30)는 강자성체인 탄소강이 채용될 수 있다. 상기 코어(30)는 얇은 강판을 모양에 맞게 절단하여 다수개를 적층 결합시킴으로써 제조될 수 있다. 상기 코어(30)의 상부에는 후술하는 방열 홈부(52)에 대응하도록 "∪" 형상의 홈부가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 유도 코일(40)은 상기 코어(30)의 양단부에 각각 권선된다. 상기 유도 코일(40)은 교류 전류의 공급에 의해 자기장을 형성하는 구성요소이다. 상기 유도 코일(40)은 표면이 절연 물질로 피복된 상태로 상기 코어(30)의 단부 표면을 따라 권선된다. 상기 유도 코일(40)과 상기 코어(30)는 전기적으로 절연된 상태를 유지한다. 상기 유도 코일(40)은 후술하는 커넥터부(70)를 통해 외부에서 공급되는 교류 전류에 의해 자기장을 형성한다. 상기 유도 코일(40)과 상기 커넥터부(70) 사이에는 스위치(60)가 설치된다. 상기 스위치(60)는 후술하는 절연 피복체(50)에 출몰 가능하게 설치될 수 있다. 상기 스위치(60)는 상기 커넥터부(70)와 상기 유도 코일(40) 사이에서 전류의 흐름을 개폐하는 작용을 수행한다.

상기 절연 피복체(50)는 상기 코어(30)와 상기 유도 코일(40)이 매립되도록 형성된 구조물이다. 상기 절연 피복체(50)는 인서트 사출 성형에 의해 상기 코어(30)와 상기 유도 코일(40)의 외부를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 상기 절연 피복체(50)는 전기적으로 비전도성 소재인 합성수지로 제조될 수 있다.

상기 스위치(60)는 상기 절연 피복체(50)에 설치된다. 상기 스위치(60)는 상기 유도 코일(40)에 전기 공급을 제어하는 작용을 수행한다. 상기 스위치(60)는 푸시 버튼 형태의 스위치가 채용될 수 있다. 또한, 상기 스위치(60)는 순시동작 한시복귀 기능이 수행되는 디지털 오프 딜레이 타이머(digital off delay timer)가 적용되어 작업자가 푸시 버튼을 누른 후 압력을 제거하면 예컨대 5초 정도의 시간이 경과한 후 전원이 오프되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 스위치(60)에 타이머 기능이 구비된 경우 작업 효율이 더욱 향상되는 효과가 있다.

상기 커넥터부(70)는 상기 유도 코일에 전기를 공급하는 외부 전원이 연결되는 장치다. 상기 커넥터부(70)는 2개의 전극 단자와 한 개의 접지 단자를 포함할 수 있다.

상기 방열 홈부(52)는 상기 절연 피복체(50)의 상부에 마련된다. 상기 방열 홈부(52)는 "∪" 형태의 종단면 구조를 가진다. 상기 방열 홈부(52)의 길이방향 양단부는 외부에 개방된 구조로 형성된다.

상기 방열팬(80)은 상기 방열 홈부(52)에 설치된다. 상기 방열팬(80)은 상기 코어(30)어로부터 전달된 열을 상기 절연 피복체(50)의 외부로 신속하게 방출시키도록 마련된 것이다. 상기 방열팬(80)은 예컨대 축류팬이 채용될 수 있다.

상기 방열 홈부(52)에는 열전달 부재(54)가 설치되는 것이 바람직하다. 상기 열전달 부재(54)는 상기 절연 피복체(50)의 열을 더 효과적으로 외부로 방출하기 위해 마련된 것이다. 상기 열전달 부재(54)는 상기 코어(30) 보다 열전도성이 높은 소재로 이루어진 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 열전달 부재(54)로는 알루미늄 합금이나 구리 합금이 채용될 수 있다. 상기 열전달 부재(54)는 상기 방열 홈부(52)에 억지끼움이나, 스크루와 같은 체결수단에 의해 고정될 수 있다. 상기 열전달 부재(54)는 공기와 접촉 면적을 증가시키도록 다수의 요철 구조가 형성된 것이 바람직하다.

상기 방열팬(80)은 상기 열전달 부재(54)에 고정될 수 있다. 상기 방열팬(80)이 상기 열전달 부재(54)에 고정될 경우 상기 방열팬(80)의 프레임이 상기 열전달 부재(54)의 요철 구조에 맞물리는 형태로 형성될 수 있다. 한편, 상기 방열팬(80)은 상기 열전달 부재(54)의 바닥면이나 측면에 스크루와 같은 체결 수단에 의해 고정될 수도 있다.

한편, 상기 방열팬(80)은 상기 상기 절연 피복체(50)에 고정될 수도 있다. 상기 방열팬(80)은 상기 방열 홈부(52)에 매립된 형태로 설치되는 것이 바람직하다. 상기 방열팬(80)의 프레임에는 조립공이 형성된 플랜지가 구비됨으로써 상기 절연 피복체(50)의 상면이나 측면에 그 플랜지가 고정될 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 비파괴 검사용 자화장치(10)의 작동 과정을 예로 들어 본 발명의 작용 효과를 상세하게 설명하기로 한다.

강자성체인 철재로 이루어진 용접 부위의 표면 결함 여부를 검사하기 위해, 작업자는 상기 커넥터부(70)에 외부에서 공급되는 전원선을 연결한다. 그리고, 상기 비파괴 검사용 자화장치(10)를 구성하는 한 쌍의 전극(20) 간격을 필요한 정도로 조절한다. 이제 작업자는 한 쌍의 전극(20)을 검사하고자 하는 구조물의 표면에 접촉하도록 배치한다. 이제, 상기 스위치(60)를 누른다. 이에 따라, 상기 커넥터부(70)로부터 상기 유도 코일(40)에 교류 전류가 공급된다. 상기 유도 코일(40)에 공급된 교류 전류는 그 유도 코일(40)의 주변과 내부에 자기장을 형성하고, 상기 코어(30)는 그 자기장의 세기를 더욱 증가시킨다. 이에 따라 피검사체의 표면에는 한 쌍의 전극(20)과의 접촉점을 극점으로 하는 자기력선이 형성된다. 그 상태에서 작업자는 피검사체 표면에 자분을 분사한다. 피검사체의 표면에 분사된 자분은 자기력선을 따라 배열된다. 이 과정에서 피검사체의 표면에 결함이 있는 경우 자극이 분리되어 결함부위에 자분이 집중되어 분포 밀도가 높아진다. 이에 따라 피검사체 표면에 분사된 자분의 분포를 관찰함으로서 피검사체의 표면 결함을 검사할 수 있다. 이 과정에서 상기 유도 코일(40)에 공급되는 교류 전류는 유도 코일(40)의 저항과, 코어(30)의 히스테리시스 및 와전류에 의해 열이 발생한다. 이와 같이 작동 과정에서 발생된 열은 절연 피복체(50)로 전달된다. 절연 피복체(50)에 전달된 열은 공기와의 열교환을 통해 냉각 및 방열된다. 이 과정에서 상기 방열 홈부(52)와, 그 방열 홈부(52)의 양단부에 설치된 방열팬(80)은 방열 홈부(52)로 전달된 열을 신속하게 외부로 배출시킨다. 또한, 방열 홈부(52)에 열전달 부재(54)가 설치된 경우에는 방열 홈부(52)를 통해 열교환과 열방출 효율이 더욱 향상될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방열팬에 의한 열 변형 방지 구조가 구비된 비파괴 검사용 자화장치는, 자화 장치에서 발생하는 열을 방열 홈부를 따라 방열팬을 통해 신속하게 외부로 배출함으로써 절연 피복체가 열에 의해 변형되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 방열 홈부에 열전달 부재가 구비된 경우 코어에서 전달된 열과 공기와의 열교환을 촉진시켜 보다 더 빠른 방열이 이루어지므로 방열 효율이 더욱 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예와 같이 방열팬은 필요에 따라 열전달 부재나 절연 피복체에 선택적으로 고정될 수 있으므로 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

10 : 비파괴 검사용 자화장치
20 : 전극
30 : 코어
40 : 유도 코일
50 : 절연 피복체
52 : 방열 홈부
54 : 열전달 부재
60 : 스위치
70 : 커넥터부
80 : 방열팬

Claims (1)

1. 한 쌍의 자화 전극이 구비되며,
   각각의 자화 전극에 전기적으로 연결되며 "∩" 형상으로 이루어진 코어;
   상기 코어의 양단부에 각각 권선된 유도 코일;
   상기 코어와 상기 유도 코일이 매립되도록 형성된 절연 피복체;
   상기 절연 피복체에 설치되어 상기 유도 코일에 전기 공급을 제어하는 스위치; 및
   상기 유도 코일에 전기를 공급하는 외부 전원이 연결되는 커넥터부;가 구비된 비파괴 검사용 자화장치에 있어서,
   상기 절연 피복체의 상부에는 "∪" 형태의 단면 구조를 가지며 길이방향 양단부가 외부에 개방된 방열 홈부가 구비되며,
   상기 방열 홈부에는 상기 코어로부터 전달된 열을 상기 절연 피복체의 외부로 방출시키는 방열팬이 설치되며,
   상기 방열 홈부에는 상기 코어의 열전도성 보다 더 높은 열전도성을 가지는 소재로 이루어진 열전달 부재가 설치되며,
   상기 열전달 부재에는 공기와 접촉 면적을 증가시키도록 다수의 요철 구조가 형성되며,
   상기 방열팬은 상기 열전달 부재에 고정된 것을 특징으로 하는 방열팬에 의한 열 변형 방지 구조가 구비된 비파괴 검사용 자화장치.

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