KR20120032357A

KR20120032357A - 열구배 피로 시험장치 및 이에 사용되는 시편

Info

Publication number: KR20120032357A
Application number: KR1020100093958A
Authority: KR
Inventors: 이성호
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-04-05
Also published as: KR101187966B1

Abstract

본 발명은 열구배 피로 시험장치에 관한 것으로, 내부에 공간부(41)가 형성되고, 측면에 상기 공간부(41)와 연통되게 시편(70)의 상부면을 노출시키는 복수의 시편장착구멍(43)이 형성되며, 이송장치(29)에 의해 가열로(11) 내에 반입 또는 인출되는 시편 홀더(40)와; 상기 시편 홀더(40)의 하부로 삽입되어 상기 공간부(41)에 설치되고 시편의 하부면에 냉각공기를 공급하는 냉각관(50)과; 상기 시편 홀더(40)에 결합되고 상기 냉각관(50)을 감싸는 내열관(60)을 포함한다.
본 발명은 복수의 시편 장착이 가능한 모듈형의 시편 홀더가 제공되고 직접 냉각방식이 채용되므로, 여러 시편(70)의 동시 코팅 성능 평가가 가능하고, 코팅 성능 평가 시험 시간이 절감되며, 여러 종류의 열차폐 코팅 시편에 대한 성능 평가시 객관성을 유지할 수 있고, 또한 코팅 특성을 정확하게 평가할 수 있는 이점이 있다.

Description

열구배 피로 시험장치 및 이에 사용되는 시편{Thermal-mechanical fatigue testing appartus, and specimen useded in the appartus}

본 발명은 열구배 피로 시험장치 및 이에 사용되는 시편에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시편에 대해서 가열과 냉각을 반복하여 시편에 대한 열구배 피로 특성을 시험하는 열구배 피로 시험장치 및 이에 사용되는 시편에 관한 것이다.

1300℃ 이상에서 작동되는 터빈 블레이드는 고온의 연소가스에 직접 노출되고 가혹한 열부하와 응력을 받는 환경에서 사용되므로, 수명 향상을 위해 내부에 터빈 블레이드를 냉각시키기 위한 냉각채널이 구비되고, 표면에 연소가스로부터 보호하고 작동온도를 높이기 위한 열차폐 코팅(TBC,Thermal Barrier Coating)이 적용된다.

그런데, 열차폐 코팅은 터빈 블레이드의 표면 온도를 높게 하고, 냉각채널은 상대적으로 모재인 터빈 블레이드의 온도를 낮게 하므로 표면 코팅층과 터빈 블레이드와의 열구배가 발생한다.

터빈 블레이드의 수명을 지배하는 인자는 크게 크랙, 외력에 의한 피로, 열피로, 산화, 유화부식 등으로 분류되지만 열피로가 가장 큰 영향을 미친다. 또한, 터빈 블레이드의 수명 향상을 위해 열차폐 코팅 재료는 장시간에 걸쳐 필수적으로 안정한 상태를 유지하여야 한다.

따라서, 열차폐 코팅이 적용된 터빈 블레이드는 실제 엔진에 적용되기 전 시험을 거쳐 안전성이 증명되어야 한다.

터빈 블레이드의 안전성 증명을 위한 시험장치로 열구배 피로 시험장치가 적용된다.

그런데, 종래의 열구배 피로 시험장치는 냉각공기의 순환으로 인해 열전도체가 먼저 냉각되고 열전도체 위에 놓인 시편이 전도에 의해 냉각되는 간접 냉각방식이 제안되므로 시편의 바닥면과 열전도체의 접촉면에서 열전달이 원활히 이루어지 지지 않아 정확한 시험이 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직접 냉각방식을 채용하고 복수의 시편 장착이 가능한 시편 홀더를 제공하여 여러 종류의 터빈 블레이드 시편의 열피로 성능의 동시 평가가 가능하고 정확한 평가가 가능한 열구배 피로 시험장치 및 이에 사용되는 시편을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 공간부가 형성되고, 측면에 상기 공간부와 연통되게 시편의 상부면을 노출시키는 복수의 시편장착구멍이 형성되며, 이송장치에 의해 가열로 내에 반입 또는 인출되는 시편 홀더와; 상기 시편 홀더의 하부로 삽입되어 상기 공간부에 설치되고 시편의 하부면에 냉각공기를 공급하는 냉각관과; 상기 시편 홀더에 결합되고 상기 냉각관을 감싸는 내열관을 포함한다.

상기 시편 홀더는 상기 시편장착구멍의 양측으로 시편의 양단이 삽입되어 고정되는 고정홀이 형성된다.

상기 시편 홀더는 하부에 상기 냉각관을 감싼 내열관이 고정되는 결합부가 형성된다.

상기 내열관은 원형 몸체를 가지고 외주면이 상기 결합부의 내주면에 나사 결합하여 고정된다.

상기 내열관은 내부에 공기 순환관이 형성되고, 하부에 냉각공기 토출구(63)가 형성된다.

상기 시편은 상부면에 열차폐 코팅이 적용된 돌기부가 형성되고, 열전대가 삽입되는 삽입공이 상기 돌기부의 측면에서 중앙까지 뚫어 형성되며, 상기 돌기부와 대응되는 하부면에 상기 시편의 두께 편평도를 위한 요입부가 형성된다.

상기 요입부는 가장자리가 경사지게 가공된다.

상기 시편 홀더에 상기 시편의 삽입공에 연통되는 관통홈이 형성된다.

상기 복수의 시편장착구멍은 상기 시편 홀더의 측면을 둘러 균일한 간격으로 이격되게 형성된다.

상부면에 열차폐 코팅이 적용된 돌기부가 형성되고, 열전대가 삽입되는 삽입공이 상기 돌기부의 측면에서 중앙까지 뚫어 형성되며, 상기 돌기부와 대응되는 하부면에 요입된 요입부가 형성된다.

상기 요입부는 가장자리가 경사지게 가공된다.

본 발명은 복수의 시편 장착이 가능한 모듈형의 시편 홀더가 제공되고 직접 냉각방식이 채용되므로, 시편 두께에 걸친 온도구배를 발생시켜 코팅 특성의 정확한 평가가 가능하고 여러 시편의 동시 성능 평가가 가능하며 성능 평가 시험에 소요되는 시험시간이 크게 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 여러 종류의 열차폐 코팅 시편에 대한 성능 비교시 한 번의 시험조건 설정으로 여러 종류의 열차폐 코팅 시편의 성능 평가가 이루어지므로 시험조건의 객관성을 유지할 수 있어 여러 종류의 시편 코팅 특성을 정확하게 평가할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 열전대를 시편의 중앙부까지 삽입하여 시험 중 시편의 온도를 실시간으로 확인하므로 냉각공기의 유량과 가열로 내부의 온도를 변화시키면서 원하는 온도구배를 발생시키는 것이 가능한 효과가 있다.

이에 따라, 시편 코팅 특성 평가의 효율성 및 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열구배 피로 시험장치를 보인 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 열구배 피로 시험장치의 사용 상태를 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 열구배 피로 시험장치에 제공된 시편 홀더를 보인 사시도.
도 4는 냉각관과 내열관이 결합된 시편 홀더의 내부를 보인 사시도.
도 5는 시편 홀더를 보인 사시도.
도 6은 냉각관을 보인 사시도.
도 7은 시편의 상부면(a)과 하부면(b)을 보인 사시도.

이하, 본 발명에 의한 열구배 피로 시험장치 및 이에 사용되는 시편의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 열구배 피로 시험장치(1)는, 시편(70)의 두께에 열구배를 주는 열피로 시험 방식 중 시편(70)을 가열로(11)의 내부에 위치시켜 가열하는 방식을 채용하며, 수직방향으로 형성된 가열로(11)의 내부의 시험공간으로 시편(70)이 자동으로 반입 또는 인출되는 것을 일 예로 한다.

설명에 앞서, 도 1과 도 2에 의하면, 가열로(11)는 1000℃ 이상의 고온환경에서 시편을 가열하기 위한 것으로, 튜브형 또는 박스형이 채용될 수 있다. 가열로(11)는 시편을 가열하는 발열체(13)와, 튜브관(15), 튜브관(15)의 상부와 하부를 마감하는 상부 및 하부 단열플러그(17,19)와 튜브관(15)을 고정하는 케이스(21)를 포함한다.

튜브관(15)은 가열된 시편에 의해 가열로가 손상되는 것을 방지하기 위한 것으로, 다층피복강판(APM,Asphalt Protected Metal)이 사용되고 가열로(11)의 상면 중앙으로부터 하측방향으로 관통되게 설치된다.

상부 및 하부 단열플러그(17,19)는 튜브관(15)의 상부와 하부의 내주면에 면밀착되게 끼워져 결합되어 튜브관(15) 내부를 밀폐한다. 하부 단열플러그(19)의 대략 중앙에는 아래에서 설명될 시편 홀더(40)가 반입 또는 인출되는 통로인 이송홀(23)이 형성된다.

케이스(21)는 상면과 하면에 튜브관에 결합된 상부 및 하부 단열플러그(17,19)를 고정하기 위한 고정편(25)이 형성되고, 하면 모서리에 케이스(21)를 바닥면으로부터 소정 높이까지 이격시키는 다수개의 지지대(27)가 형성된 구조를 갖는다.

가열로(11) 내부에는 내부온도를 감지하기 위한 열전대(28)가 설치되며 열전대(80)를 통해 감지된 온도는 실시간으로 제어부(미도시)에 전달되도록 구성된다.

이송장치(29)는 가열로(11) 내에 시편 홀더(40)를 선택적으로 반입 또는 인출하기 위한 것으로 케이스(21)의 바닥면 중앙에 장착되는 구동모터(31)와 구동모터(31)의 동력 전달에 의해 시편 홀더를 상승 또는 하강시키는 기어부(33)로 구성된다.

기어부(33)는 예를 들어, 윔과 윔휠로 구성되되, 윔은 구동모터(31)와 동력 전달이 가능하게 연결되고 휨휠 주면은 휨과 치합되고 상면은 시편 홀더(40)의 내열관(60) 하면에 고정된다.

가열로(11)의 외측에는 가열로(11) 내에 위치된 시편에 냉각공기를 공급하기 위한 냉각공기 주입장치(35)가 설치된다.

본 발명의 실시예에 따른 열구배 피로 시험장치는 복수의 시편 장착이 가능한 모듈형의 시편 홀더(도 1과 도 2의 A)가 구비되는데 특징이 있는 것으로, 복수의 시편(70)이 장착되는 시편 홀더(40)를 포함하고, 시편 홀더(40)의 하부로 삽입되어 시편(70)의 하부면에 냉각공기를 공급하는 냉각관(50)과, 시편 홀더(40)에 결합되어 냉각관(50)을 감싸는 내열관(60)을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 열구배 피로 시험장치는 시편 두께에 걸쳐 온도구배를 발생시키도록 직접 냉각방식을 채용한다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 7에 도시된 바에 의하면, 시편 홀더(40)는 시편(70)이 설치되는 부위로서, 이송장치(29)에 의해 가열로(11) 내에 반입 또는 인출된다. 시편 홀더(40)는 대략 육면체 형상으로 내부에 공간부(41)가 형성되고 측면에 시편(70)의 상부면을 노출시키는 복수의 시편장착구멍(43)이 형성된다.

공간부(41)는 냉각관(50)에서 분사된 냉각공기를 수용하여 시편(70)의 하부면이 직접 냉각되도록 한다.

시편장착구멍(43)은 실질적으로 시편(70)이 장착되는 부위로서, 시편 홀더(40)의 측면을 둘러 균일한 간격으로 이격되게 형성된다.

시편장착구멍(43)은 공간부(41)와 연통되고, 양측으로는 시편(70)의 양단이 삽입되어 고정되는 고정홀(45)이 형성된다. 본 실시예에서 시편장착구멍(43)은 4개가 형성되며, 시편 홀더(40)의 측면이 5면일 경우에는 5개가 형성될 수 있다.

고정홀(45)에 시편(70)의 양단이 세로로 삽입되어 고정되며, 고정홀(45)의 말단은 차폐되어 시편장착구멍(43)에 장착된 시편(70)과 시편 홀더(40)가 면대면 접촉이 이루어지도록 한다. 면대면 접촉은 가열로(11)의 열이 시편 홀더(40)의 공간부(41)로 침입하는 것을 차단하여 시편 두께에 걸친 온도구배를 발생시키는 것이 가능하게 한다.

시편장착구멍(43)에 장착된 시편(70)은 상부면이 외부로 노출되고 하부면이 공간부(41)에 위치된다.

시편 홀더(40)에 아래에서 설명될 시편(70)의 삽입공(73)에 연통되는 관통홈(47)이 형성된다. 관통홈(47)은 일측이 개구되게 형성되어 삽입공(73)에 시편의 온도 감지를 위한 열전대(80)의 삽입을 용이하게 한다.

열전대(80)는 시편(70)의 삽입공(73)에 삽입되고 시편 홀더(40)의 관통홈(47) 내로 돌출된다. 열전대(80)를 통해 감지된 온도는 실시간으로 제어부에 전달되도록 구성되어 시편(70)의 온도를 실시간으로 확인할 수 있다.

도 5에 도시된 바에 의하면, 시편 홀더(40)는 하부에 냉각관을 감싼 내열관(60)이 고정되는 결합부(49)가 형성된다. 결합부(49)는 상, 하로 관통된 원형관 형태로 형성되며 내주면에 나사산이 형성된 구조를 갖는다.

시편 홀더(40)는 가열로(11)의 열에 견딜수 있는 재질로 형성된다.

도 4 및 도 6에 도시된 바에 의하면, 냉각관(50)은 상단부가 시편 홀더(40)의 공간부(41)에 위치되고 시편(70)의 하부면에 냉각공기를 공급한다. 냉각관(50)은 결합부(49) 내로 관통되는 몸체부(51)와, 몸체부(51)의 상단부에 방사상으로 형성되고 시편 홀더(40)의 공간부(41)에 위치되는 분사부(53)를 포함한다.

분사부(53)는 시편장착구멍(43)을 향하여 개구되는 분사구(55)를 구비하고 분사구(55)는 냉각관(50) 하부에 형성된 공급구(57)와 연통된다. 분사구(55)를 통해 시편(70)의 하부면을 급냉각하기 위한 냉각공기가 분사된다.

내열관(60)은 냉각관(50)을 감싸 가열로(11)의 열을 차단함으로써 가열로(11)의 열에 의한 냉각관(50)의 열변형을 방지한다. 내열관(60)은 원형 몸체를 가지고 외주면이 시편 홀더(40)의 하부에 형성된 결합부(49)의 내주면에 나사 결합하여 고정된다.

내열관(60)은 내부에 공기 순환관(61)이 형성되고, 하부에 냉각공기 토출구(63)가 형성된다. 공기 순환관(61) 및 냉각공기 토출구(63)는 냉각관(50)을 통해 시편의 하부면에 분사된 냉각공기를 외부로 배출시키는 역할을 한다. 내열관(60)은 가열로(11)의 열에 견딜수 있도록 내열합금인 인코넬(Inconel)재질로 형성될 수 있다.

도 3 및 도 7에 도시된 바에 의하면, 시편(70)은 양단이 고정홀(45)에 삽입되고 고정되어 시편장착구멍(43)에 장착된다. 시편(70)은 2단 가공된 것으로, 상부면에 열차폐 코팅이 적용된 돌기부(71)가 형성되고, 열전대(80)가 삽입되는 삽입공(73)이 돌기부(71)의 측면에서 중앙까지 뚫어 형성되며, 돌기부(71)와 대응되는 하부면에 시편(70)의 두께 편평도를 위한 요입부(75)가 형성된다.

삽입공(73)에 시편의 온도를 실시간으로 감시하기 위한 열전대(N-Type)(80)가 삽입되며, 요입부(75)는 가장자리가 경사지게 가공되어 시편(70)의 하부면으로 공급된 냉각공기가 원활하게 흐를 수 있도록 한다. 본 실시예에서 요입부(75)는 시편(70)의 다른 부분과 동일한 두께를 갖도록 가장자리가 45도 경사지게 가공된다.

시편(70)은 상부면에 열차폐 코팅을 실시하기 전 돌기부(71)를 제외한 부분에 마스킹을 실시하여 시편 홀더(40)에 장착시 시편 홀더(40)와 면대면 접촉이 원활하게 이루어지도록 한다.

열전대(80)는 시편의 하부면에 분사되는 냉각공기의 유량과 가열로(11)의 온도를 변화시키면서 시편 두께에 걸쳐 원하는 온도구배를 얻을 수 있도록 한다.

한편, 도 1과 도 2를 참조하면, 시편 홀더(40)의 상면에는 하부 단열플러그(19)에 형성된 이송홀(23)을 마감하기 위한 제1마감편(91)이 구비되며, 제1마감편(91)은 이송장치(29)를 통해 시편(70)이 장착된 시편 홀더(40)가 가열로(11) 내에서 외부로 인출될 경우 이송홀(23)에 위치하게 된다.

내열관(60)의 일측에는 시편(70)이 장착된 시편 홀더(40)가 가열로(11) 내에서 반입되었을 시 이송홀(23)을 마감하기 위한 제2마감편(93)이 설치된다. 제1,제2마감편(93)은 가열로(11)의 열을 견딜수 있도록 내열합금인 인코넬 재질로 형성될 수 있다.

이하 본 발명의 작용에 대해 설명한다.

우선, 2단 가공되고 돌기부(71)에 열차폐 코팅이 적용된 시편(70)을 준비한다. 시편(70)이 준비되면, 고정홀(45)에 시편(70)의 양단을 삽입하여 아래로 가압함으로써 시편을 시편장착구멍(43)에 장착한다.

본 실시예의 경우, 시편장착구멍(43)이 4개 이므로 4개의 시편장착구멍(43)에 상술한 방법과 동일한 방법으로 나머지 3개의 시편을 모두 장착한다. 시편장착구멍(43)에 시편(70)이 모두 장착되면 시편(70)과 시편 홀더(40)는 면대면 접촉이 이루어지고 시편 홀더(40)의 공간부(41)는 외부와 차폐된 상태가 된다. 또한, 시편(70)은 상부면이 외부로 노출되고 하부면이 공간부(41)에 위치된 상태가 된다.

다음으로, 열전대(80)를 관통홈(47)을 통해 시편(70)의 삽입공(73)에 각각 삽입하여 시편(70)의 장착을 완료한다.

이때, 냉각관(50)은 결합부(49)를 통해 시편 홀더(40)에 삽입되고 분사부(53)가 공간부(41)에 위치된 상태이며, 분사구(55)는 각 시편장착구멍(43)에 장착된 시편(70)의 하부면을 향해 있다.

또한, 냉각관(50)의 몸체부(51)는 결합부(49)의 내주면과 나사결합하여 고정된 내열관(60)에 의해 감싸진다.

이와 같이 하여 시편 홀더(40)에 시편(70)의 장착이 완료되면, 시편 홀더(40)의 상면에 제1마감편(91)을 설치하고 내열관(60)의 일측에 제2마감편(93)을 설치한 후, 이송장치(29)를 통해 시편 홀더(40)를 하부 단열플러그(19)의 이송홀(23)을 통과시켜 가열로(11) 내에 반입시킨다.

시편 홀더(40)가 가열로(11) 내에 반입되면 제2마감편(93)에 의해 이송홀(23)이 마감되고 가열로(11)의 열손실이 방지된다.

이와 같이, 시편 홀더(40)가 가열로(11) 내에 반입되면 열구배 피로 시험장치(1)에 설치된 제어부를 통해 발열체(13)를 발열시켜 가열로(11) 내부를 1100℃ 이상 가열하여 가열된 고온환경을 통해 시편(70)의 상부면을 가열한다.

그리고, 냉각관(50)을 통해 시편(70)의 하부면에 냉각공기를 분사하여 시편(70)의 하부면을 냉각시킴으로써 시편(70)의 두께에 걸친 온도구배를 발생시킨다.

이때, 냉각관(50)을 통해 시편(70)의 하부면에 분사되는 냉각공기의 유량과 가열로(11)의 온도를 변화시켜 시편(70)의 두께에 걸쳐 원하는 온도구배를 발생시킨다. 원하는 온도구배는 삽입공(73)을 통해 시편(70)의 중앙까지 삽입된 열전대(80)로 시편(70)의 온도를 실시간으로 확인함에 의해 가능하다.

설정된 시간동안 시편(70)을 가열 및 냉각한 다음, 이송장치(29)를 통해 시편 홀더(40)를 가열로 외부로 인출한다. 이때, 개방되는 이송홀(23)은 시편 홀더(40)의 상면에 설치되는 제1마감편(91)에 의해 마감되어 가열로(11) 내부의 열손실이 방지된다.

인출된 시편(70)은 별도의 냉각장치(미도시)를 통해 급냉각하며, 상온으로 냉각된 시편(70)의 열피로 특성을 평가할 수 있다.

통상, 열차폐 코팅의 건전성을 평가하기 위한 열피로 시험의 등가운전시간(EOH, Equivalent Operation Hour)은 아래와 같이 계산되며, 등가운전시간 운전 후 시편 및 코팅부위에 열화 또는 손상이 발생되지 않아야 한다.

EOH = S × V + OH

S = 기동횟수(Numbers of Starts)

V = 20운전시간(Conversion factor(=20))

OH = 실운전시간(Normal Operation Hour)

위 식에 의하면, 열피로 시험의 1 사이클에서 가열로의 가열시간을 60분으로 가정하였을 경우, EOH를 평가하기 위한 사이클 수는 1100~1150℃이며, 이를 시간으로 환산하면 약 1350~1420 시간이 된다.

단일 시편에 대한 열피로 시험 방식을 적용할 경우 여러 종류의 열차폐 코팅 시편에 대한 EOH 시간에 대한 건전성 평가에 많은 시간이 소요된다.

그러나, 본 발명의 열구배 피로 시험장치를 이용하면, 4종의 열차폐 코팅 시편에 대한 EOH 신뢰성 평가를 1종 시편에 소요되는 시험시간동안 수행하는 것이 가능하다.

또한, 시편 홀더의 측면 형상을 5면 또는 6면으로 채용할 경우 5종 또는 6종의 열차폐 코팅 시편에 대한 EOH 신뢰성 평가를 1종 시편에 소요되는 시험시간동안 수행하는 것이 가능하다.

또한, 여러 종류의 열차폐 코팅 시편에 대한 성능 비교시 한 번의 시험조건 설정으로 열차폐 코팅 시편의 성능 평가가 이루어지므로 시험조건의 객관성을 유지할 수 있어 코팅 특성을 정확하게 평가할 수 있다.

또한, 하나의 열차폐 코팅 시편의 성능 평가가 완료되면 다음 열차폐 코팅 시편의 성능 평가시 시험조건을 재설정해야 하는 단일 시편 열피로 시험 방식에 비해 시험조건 재설정 시간이 소요되지 않아 열피로 시험시간이 최소화 된다.

또한, 본 발명은 시편과 시편 홀더가 면대면 접촉하므로 가열로의 열이 시편 홀더 내부로 유입되지 않아 시편의 코팅 특성을 정확하게 평가할 수 있다.

또한, 본 발명은 시편의 상부면이 가열로(11) 내의 고온에 노출되고, 시편(70)의 하부면이 냉각관(50)을 통해 분사된 냉각공기에 직접 노출되는 직접 냉각방식을 채택하므로 시편(70)의 두께에 걸친 온도구배를 발생시켜 코팅 특성 평가의 정확성을 보장한다.

또한, 본발명은 시편(70)의 하부면에 가장자리가 경사진 요입부(75)를 가공하여 냉각공기가 원활하게 흐르도록 하므로 온도구배 발생이 용이하여 코팅 특성 평가의 정확성을 보장하는데 기여한다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

1:열구배 피로 시험장치 11:가열로
13:발열체 15:튜브관
17:상부 단열플러그 19:하부 단열플러그
21:케이스 23:이송홀
25:고정편 27:지지대
29:이송장치 31:구동모터
33:기어부 35:냉각공기 주입장치
40:시편 홀더 41:공간부
43:시편장착구멍 45:고정홀
47:관통홈 49:결합부
50:냉각관 51:몸체부
53:분사부 55:분사구
57:공급구 60:내열관
61:공기 순환관 63:냉각공기 토출구
70:시편 71:돌기부
73:삽입공 75:요입부
80:열전대 91:제1마감편
93:제2마감편

Claims

내부에 공간부가 형성되고, 측면에 상기 공간부와 연통되게 시편의 상부면을 노출시키는 복수의 시편장착구멍이 형성되며, 이송장치에 의해 가열로 내에 반입 또는 인출되는 시편 홀더와;
상기 시편 홀더의 하부로 삽입되어 상기 공간부에 설치되고 시편의 하부면에 냉각공기를 공급하는 냉각관과;
상기 시편 홀더에 결합되고 상기 냉각관을 감싸는 내열관을 포함하는 것을 특징으로 하는 열구배 피로 시험장치.
청구항 1에 있어서,
상기 시편 홀더는
상기 시편장착구멍의 양측으로 시편의 양단이 삽입되어 고정되는 고정홀이 형성된 것을 특징으로 하는 열구배 피로 시험장치.
청구항 1에 있어서,
상기 시편 홀더는
하부에 상기 냉각관을 감싼 내열관이 고정되는 결합부가 형성된 것을 특징으로 하는 열구배 피로 시험장치.
청구항 3에 있어서,
상기 내열관은 원형 몸체를 가지고 외주면이 상기 결합부의 내주면에 나사 결합하여 고정된 것을 특징으로 하는 열구배 피로 시험용 시편 홀더 장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 내열관은 내부에 공기 순환관이 형성되고, 하부에 냉각공기 토출구(63)가 형성된 것을 특징으로 하는 열구배 피로 시험장치
청구항 1에 있어서,
상기 시편은
상부면에 열차폐 코팅이 적용된 돌기부가 형성되고, 열전대가 삽입되는 삽입공이 상기 돌기부의 측면에서 중앙까지 뚫어 형성되며, 상기 돌기부와 대응되는 하부면에 상기 시편의 두께 편평도를 위한 요입부가 형성된 것을 특징으로 하는 열구배 피로 시험장치.
청구항 6에 있어서,
상기 요입부는 가장자리가 경사지게 가공된 것을 특징으로 하는 열구배 피로 시험장치.
청구항 6에 있어서,
상기 시편 홀더에
상기 시편의 삽입공에 연통되는 관통홈이 형성된 것을 특징으로 하는 열구배 피로 시험장치.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 시편장착구멍은 상기 시편 홀더의 측면을 둘러 균일한 간격으로 이격되게 형성된 것을 특징으로 하는 열구배 피로 시험장치.
상부면에 열차폐 코팅이 적용된 돌기부가 형성되고, 열전대가 삽입되는 삽입공이 상기 돌기부의 측면에서 중앙까지 뚫어 형성되며, 상기 돌기부와 대응되는 하부면에 요입된 요입부가 형성된 것을 특징으로 하는 열구배 피로 시험장치에 사용되는 시편.
청구항 10에 있어서,
상기 요입부는 가장자리가 경사지게 가공된 것을 특징으로 하는 열구배 피로 시험장치에 사용되는 시편.