KR20130013681A - 볼트 및 볼트 홀 결함 검사 장치 - Google Patents

볼트 및 볼트 홀 결함 검사 장치 Download PDF

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Abstract

볼트 및 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치가 제공된다. 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치는, 외주면에 나사산이 형성된 프레임, 상기 나사산의 일단에 삽입된 센서 코일, 상기 센서 코일에 전류를 공급하는 전원 연결부 및 상기 센서 코일로부터 감지된 전류를 측정 장치로 전송하는 커넥터(connector)를 포함하되, 상기 센서 코일로부터 감지된 전류는 상기 프레임의 외주면에 형성된 나사산이 상기 볼트 홀에 삽입되어 회전하면서 이동할 때 발생하는 와전류에 의한 것이다.

Description

볼트 및 볼트 홀 결함 검사 장치{APPARATUS FOR INSPECTING BOLT AND BOLT HOLE DEFECT}
본 발명은 볼트 및 볼트 홀 결함 검사 장치에 관한 것이다.
가스 터빈은 1,300 ℃의 고온에서 운전되고 전력 수요가 급격히 늘어나는 하절기에 Peak 부하를 담당하는 설비로서, 빈번한 기동 정지로 인하여 로터의 Balancing 볼트, 냉각용 볼트, 체결용 볼트 및 볼트 홀에는 열 피로에 의한 표면 결함이 많이 발생하고 있다.
이러한 결함은 로터의 냉각 기능에 문제를 초래하여 로터 온도 분포를 왜곡시키고, 이로 인해 진동을 유발하여 가스 터빈의 고장을 일으키는 원인이 되고 있다.
그러나, 지금까지는 이러한 홀 내부의 결함을 검출하는 기술과 결함의 크기를 평가하는 기술이 없었다.
현재까지 알려진, 볼트나 볼트 홀 내부의 결함의 크기를 평가하는 기술로는 표면 결함의 존재 여부를 확인하기 위하여 형광 침투 탐상 검사, 자분 탐상 검사 등이 존재한다.
도 1은 종래의 형광 침투 검사에 의한 결함 평가 방법의 과정을 도시한 도면이다.
먼저, 볼트나 볼트 홀에 후유화성 형광 침투제를 침투시킨다(S101).
이때, 침투 시간은 약 30분이 소요된다.
S101 후, 유화제를 적용한다(S102).
이때, 유화 시간은 약 5초이다.
S102 후, 침투제를 제거한다(S103).
이때, 침투제 제거를 위해 물로 세척할 수 있으며, 물압력은 5kg/m2, 세척 시간은 약 2분이 소요된다.
S103 후, 침투제를 제거한 볼트나 볼트 홀을 건조 시킨다(S104).
이때, 건조 온도는 150 °F, 건조 온도는 약 1시간이 소요된다.
S104 후, 건조된 볼트나 볼트 홀에 현상제를 적용시킨다(S105).
이때, 현상 적용 시간은 약 5분이며, 현상 시간은 약 30분이 소요된다.
S105 후, 현상제를 적용시킨 볼트나 볼트 홀을 암실에서 육안으로 검사한다(S106).
S106 후, 후처리를 수행하는데, 이는 크랙 속에 잔유된 이물질을 제거하기 위해서이다.
후처리는 초음파 세척기를 이용하여 수행될 수 있으며, 소요 시간은 약 20분이다.
이처럼, 기존의 볼트나 볼트 홀 결함 평가 방법은 결함 평가의 단계가 복잡하여 검사 시간이 많이 소요되는 것은 물론, 형광 물질 사용 등으로 인하여 인체와 환경에 유해한 물질이 배출되는 등 많은 문제점이 있었다.
이에, 크랙 검사 장치 등을 이용하여, 복수개의 나사에 대한 크랙의 유무를 검사하는 방안이 제시되었으나, 장비가 고가이고, 볼트와 볼트 홀의 크랙을 검사하기 위해서는 각각에 맞는 별도의 장비를 구입해야 하는 단점이 있어, 저렴한 비용으로 간편하게 볼트 및 볼트 홀의 결함을 평가할 수 있는 방안은 여전히 제시하지 못하고 있다.
한국공개특허 제10-2010-0099470호 "정밀 나사용 헤드 측면부의 크랙 검사 장치"
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 다양한 분야의 볼트 및 볼트 홀에 발생하는 결함을 쉽고 간편하게 정량적으로 검사하고 평가할 수 있는 장치를 제공한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치는, 외주면에 나사산이 형성된 프레임, 상기 나사산의 일단에 삽입된 센서 코일, 상기 센서 코일에 전류를 공급하는 전원 연결부 및 상기 센서 코일로부터 감지된 전류를 측정 장치로 전송하는 커넥터(connector)를 포함하되, 상기 센서 코일로부터 감지된 전류는 상기 프레임의 외주면에 형성된 나사산이 상기 볼트 홀에 삽입되어 회전하면서 이동할 때 발생하는 와전류에 의한 것이다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치는 상기 프레임의 상부에 위치하는 손잡이를 더 포함하되, 상기 전원 연결부 및 커넥터는 상기 손잡이를 관통하여 상기 손잡이의 상면에 형성된다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 측정 장치는 상기 센서 코일로부터 감지된 전류를 측정하고, 상기 측정된 전류를 상기 측정된 전류에 대응하는 전압의 전기적인 신호로 변환하여 수치 및 그래프 중 하나 이상으로 표시한다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 변환된 전압의 전기적인 신호의 크기는 볼트 홀의 결함의 크기에 비례한다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 센서 코일은 상기 나사산의 일단에 적어도 하나가 삽입되며, 상기 측정 장치는 상기 나사산의 일단에 삽입된 복수의 센서 코일로부터 감지된 전류를 각각 측정한다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 측정 장치는 상기 측정된 전류를 상기 측정된 전류에 대응하는 전압의 전기적인 신호로 각각 변환하고, 상기 각 전압의 차이를 수치 및 그래프 중 하나 이상으로 표시한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 볼트의 결함을 검사하는 장치는, 내주면에 나사산이 형성된 원주 형의 홈이 형성된 프레임, 상기 나사산의 일단에 삽입된 센서 코일, 상기 센서 코일에 전류를 공급하는 전원 연결부 및 상기 센서 코일로부터 감지된 전류를 측정 장치로 전송하는 커넥터(connector)를 포함하되, 상기 센서 코일로부터 감지된 전류는 결함 검사 대상인 볼트가 상기 프레임의 홈에 삽입되어 회전하면서 이동할 때 발생하는 와전류에 의한 것이다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 전원 연결부 및 커넥터는 상기 프레임의 일면을 관통하여 상기 프레임의 일면상에 형성된다.
또한, 본 발명의 일 측면에서 상기 측정 장치는 상기 센서 코일로부터 감지된 전류를 측정하고, 상기 측정된 전류를 상기 측정된 전류에 대응하는 전압의 전기적인 신호로 변환하여 수치 및 그래프 중 하나 이상으로 표시한다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 변환된 전압의 전기적인 신호의 크기는 볼트의 결함의 크기에 비례한다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 센서 코일은 상기 나사산의 일단에 적어도 하나가 삽입되며, 상기 측정 장치는 상기 나사산의 일단에 삽입된 복수의 센서 코일로부터 감지된 전류를 각각 측정한다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 측정 장치는 상기 측정된 전류를 상기 측정된 전류에 대응하는 전압의 전기적인 신호로 각각 변환하고, 상기 각 전압의 차이를 수치 및 그래프 중 하나 이상으로 표시한다.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
전술한 본 발명의 볼트 및 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 다양한 분야의 볼트 및 볼트 홀에 발생하는 결함을 쉽고 간편하게 정량적으로 검사하고 평가할 수 있다.
또한, 볼트 및 볼트 홀에 발생하는 결함을 쉽게 검출할 수 있어, 가스 터빈과 같은 대형 기계의 진동 유발을 사전에 제거할 수 있다.
또한, 볼트 및 볼트 홀의 결함 검사에 소요되는 절차가 간소화되어 비용 감소뿐만 아니라 검사에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 종래의 형광 침투 검사에 의한 결함 평가 방법의 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트의 결함을 검사하는 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트의 결함을 검사하기 위한 시험편의 정보를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 시험편을 이용하여 볼트의 결함을 시험한 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치에 삽입된 케이블을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 .볼트 홀의 결함을 검사하는 장치의 사용을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 적용된 와전류의 원리 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치(100)는 프레임(110), 센서 코일(120), 전원 연결부(130), 커넥터(140) 및 손잡이(150)를 포함한다.
각 구성 요소를 설명하면, 프레임(110)은 원주 형상을 가질 수 있으며 외주면에 나사산(111)이 형성되어 있다. 결함 검사 대상인 볼트 홀(이하, ‘볼트 홀’이라 칭함)의 직경과 볼트 홀에 형성된 나사산의 높이 및 피치에 따라서, 프레임(110)의 직경과 프레임(110)의 외주면에 형성된 나사산(111)의 높이와 피치를 달리하여 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치(100)가 제작될 수 있다.
한편, 센서 코일(120)은 프레임(110)의 외주면에 형성된 나사산(이하, ‘나사산’이라 칭함)(111)에 삽입되어 있으며, 전원 연결부(130)를 통해 외부 전원으로부터 전류를 공급받는다.
또한, 센서 코일은(120)은 적어도 하나가 나사산(111)의 일단에 삽입될 수 있으며, 바람직하게는, 두 개의 센서 코일(120)이 나사산(111)의 일단에 삽입될 수 있다.
이후, 나사산(111)이 볼트 홀에 삽입되어 회전하면서 볼트 홀의 하부 방향으로 이동하면, 나사산(111)의 일단에 삽입된 센서 코일(120) 역시 함께 회전하면서 볼트 홀의 내주면에 형성된 나사산을 따라 볼트 홀의 하부 방향으로 이동한다.
이때, 볼트 홀의 하부 방향으로 이동하는 센서 코일(120)의 궤적은 볼트 홀의 내주면에 형성된 나사산을 따라 마치 코일과 같은 형태를 가지게 되며, 와전류의 원리에 의하여 볼트 홀에 와전류가 생성되고, 센서 코일은(120)은 볼트 홀에 생성된 와전류를 감지할 수 있다.
즉, 나사산(111)의 일단에 삽입된 센서 코일(120)이 볼트 홀의 나사산을 따라 하부 방향으로 이동할 때, 볼트 홀의 나사산에 깊은 스크래치나 홈과 같은 결함이 존재하는 경우, 와전류의 원리에 의하여, 결함이 존재하는 위치에서 볼트 홀에 생성되는 와전류가 변하게 된다.
이때, 센서 코일(120)이 해당 와전류를 감지하고, 후술하는 커넥터(140)를 통해, 감지된 와전류가 외부의 측정 장치로 전송됨으로써 볼트 홀의 결함을 찾아낼 수 있다.
한편, 커넥터(140)는 센서 코일(120)로부터 감지된 전류를 외부의 측정 장치로 전송한다.
여기서 외부의 측정 장치는 센서 코일(120)에서 감지된 전류를 측정하고, 측정된 전류를, 측정된 전류에 대응하는 전압의 전기적인 신호로 변환하여 수치 및 그래프 중 하나 이상으로 표시할 수 있다.
이때, 변환된 전압의 전기적인 신호의 크기는 볼트 홀의 결함의 크기에 비례한다.
참고로, 나사산(111)의 일단에 하나의 센서 코일(120)이 삽입된 경우(1 채널), 외부의 측정 장치는 하나의 센서 코일(120)에서 감지된 전류를 측정하고, 측정된 전류를, 해당 전류에 대응하는 전압의 전기적 신호로 변환할 수 있다.
만일, 나사산(111)의 일단에 두 개의 센서 코일(120)이 삽입된 경우(2 채널), 외부의 측정 장치는 두 개의 센서 코일(120)에서 각각 감지된 전류를 측정하고, 측정된 각 전류를, 해당 전류에 대응하는 전압의 전기적 신호로 각각 변환할 수 있다..
이 때, 외부의 측정 장치는 변환된 두 전압의 차이를 수치 및 그래프 중 하나 이상으로 표시할 수 있다.
한편, 손잡이(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(110)의 상부에 형성될 수 있으며, 프레임(110)의 나사산(111)이 결함 검사 대상인 볼트 홀에 삽입되어 이동할 수 있도록, 용이하게 회전을 가할 수 있는 형상이 바람직하다.
참고로, 전원 연결부(130) 및 커넥터(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 일체형으로 형성될 수 있으며, 손잡이(150)를 관통하여 손잡이의 상면에 형성(노출)될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 전원 연결부(130)와 커넥터(140)가 일체형으로 형성되어, 외부로부터 전류를 공급받고 센서 코일(120)로부터 감지된 전류(와전류)를 외부 측정 장치로 전송하는 구성은, 당업자에 의해서 용이하게 실시될 수 있는 주지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트의 결함을 검사하는 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 볼트의 결함을 검사하는 장치(200)는 프레임(210), 센서 코일(220), 전원 연결부(230) 및 커넥터(240)를 포함한다.
각 구성 요소를 설명하면, 프레임(210)은 내주면에 나사산이 형성된 원주 형의 홈(211)이 형성되어 있으며, 결함 검사 대상인 볼트(이하, ‘볼트’라 칭함)의 직경과 볼트의 일단에 형성된 나사산의 높이 및 피치에 따라서, 프레임(210)의 홈(211)의 직경과 나사산(211a)의 높이 및 피치를 달리하여 볼트의 결함을 검사하는 장치(200)가 제작될 수 있다.
한편, 센서 코일(220)은 프레임(210)의 홈(211)에 형성된 나사산(이하, ‘나사산’(211a)이라 칭함)의 일단에 삽입될 수 있으며, 전원 연결부(230)를 통해 외부 전원으로부터 전류를 공급받는다.
또한, 센서 코일은(220)은 적어도 하나가 나사산(211a)의 일단에 삽입될 수 있으며, 바람직하게는, 두 개의 센서 코일(220) 나사산(211a)의 일단에 삽입될 수 있다.
이후, 볼트가 프레임(210)의 홈(211)에 삽입되어 회전하면서 홈(211)의 하부 방향으로 이동하면, 볼트의 나사에 형성되는 센서 코일(220)의 궤적은 볼트의 나사를 따라서 마치 코일과 같은 형태를 가지게 되며, 와전류의 원리에 의하여 볼트에 와전류가 생성되고, 센서 코일은(120)은 볼트에 생성된 와전류를 감지할 수 있다.
즉, 볼트의 나사산이 센서 코일(220)이 감겨진 나사산(211a)을 따라 하부 방향으로 이동할 때, 볼트의 나사산에 결함이 존재하는 경우, 와전류의 원리에 의하여, 결함이 존재하는 위치에서 볼트에 생성되는 와전류가 변하게 된다.
이때, 센서 코일(220)이 해당 와전류를 감지하고, 후술하는 커넥터(240)를 통해, 감지된 와전류가 외부의 측정 장치로 전송됨으로써 볼트의 결함을 찾아낼 수 있다.
한편, 커넥터(240)는 센서 코일(220)로부터 감지된 전류를 외부의 측정 장치로 전송한다.
여기서 외부의 측정 장치는 센서 코일(220)에서 감지된 전류를 측정하고, 측정된 전류를, 측정된 전류에 대응하는 전압의 전기적인 신호로 변환하여 수치 및 그래프 중 하나 이상으로 표시할 수 있다.
이때, 변환된 전압의 전기적인 신호의 크기는 볼트 홀의 결함의 크기에 비례한다.
참고로, 전원 연결부(230)와 커넥터(240)는 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(210)의 일면을 관통하여 프레임(210)의 일면상에 형성될 수 있다.
또한, 전원 연결부(230)와 커넥터(240)가 일체형으로 형성되어, 외부로부터 전류를 공급받고 센서 코일(220)로부터 감지된 전류(와전류)를 외부 측정 장치로 전송하는 구성은, 당업자에 의해서 용이하게 실시될 수 있는 주지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한, 나사산(211a)의 일단에 에 하나의 센서 코일(220)이 삽입될 수도 있고(1 채널), 두 개의 센서 코일(220)이 삽입될 수도 있으며(2 채널), 이에 대한 외부의 측정 장치에 대한 설명은, 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치(100)를 설명하면서 언급한 내용과 동일하므로 설명의 편의상 생략하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트의 결함을 검사하기 위한 시험편의 정보를 도시한 도면이다.
결함 검사에서 검출되는 결함에 대한 평가는, 센서 코일에 흐르는 전류에 대응하는 전압을 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적 신호의 크기에 기초하여 결함의 존재 유무 및 결함의 크기를 평가할 수 있다.
즉, 상기한 전기적 신호가 크면 결함의 크기도 크게 되고 신호가 작으면 결함의 크기도 작게 평가할 수 있다.
그리고 실제 검사장비에서는 이러한 신호는 전압 값으로
도 4에 도시된 볼트 결함 검사용 장치(볼트 홀)의 사양은 아래와 같다.
- 사용 주파수 : 1,000 kHz,
- 채널 수 : 2(나사산의 일단에 2개의 센서 코일이 삽입되어 있음),
- 코일 크기 : 1.0 mm
또한, 볼트 결함 검사용 장치의 Mock-up을 도 4와 같이 제작하고 여기에 다양한 크기의 결함을 가공하여 결함 크기에 따른 정량적인 데이터를 확보하였다.
확보된 데이터는 향후 실제 활용 시, 현장의 볼트 결함 검사용 장치에서 얻은 데이터와 비교하여 결함의 크기를 평가하는데 사용될 수 있다.
이러한 결함 평가용 데이터를 확보하기 위하여 1.25 inch, 1.5 inch 볼트 홀에 깊이 0.2, 0.5, 1.0 및 2.0 mm 결함을 3 및 5 mm 길이로 각각 가공하고 데이터를 취득 하였다.
도 5는 도 4에 도시된 시험편을 이용하여 볼트의 결함을 시험한 결과를 도시한 도면이다.
데이터 취득 결과, 도 5에 도시된 바와 같이 결함의 크기에 따라 신호가 검출 되었으며, 정량적인 분석 결과 1.25 inch 볼트 홀 0.2 mm 결함에서 0.16 V, 0.5 mm 결함에서 0.26 V, 1.0 mm 결함에서 0.28 V, 2.0 mm 결함에서 0.44 V의 신호 값이 검출 되었다.
또한, 1.5 inch 볼트 홀도 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 이는 결함의 크기에 따른 신호의 크기가 명확히 구분되는 것은 물론, 0.2 mm부터 2.0 mm까지의 결함이 본 발명에서 제안하고 제작한 볼트 결함 검사용 장치에 의해 결함의 검출과 평가가 정량적으로 이루어 질 수 있음을 알 수 있다.
참고로 도 5에서, 0.2mm 결함의 경우, 수치상으로는 결함이 검출되었음을 알 수 있지만, 신호가 미세하여 그래프 상에서는 뚜렷하게 나타나지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치에 삽입된 케이블을 도시한 도면이다.
이하, 도 2에 도시된 구성 요소를 참조하여 도 6을 설명하도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치(100)의 손잡이(150)를 관통하여 전원 연결부(130) 및 커넥터(140)가 일체로 형성되어 있다.
또한, 일체로 형성된 전원 연결부(130) 및 커넥터(140)에는 케이블(610)이 삽입되어 있으며, 삽입된 케이블(610)을 통해서, 센서 코일(120)에 전류가 공급되고, 센서 코일(120)로부터 감지된 전류(와전류)가 외부 측정 장치로 전송될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 .볼트 홀의 결함을 검사하는 장치(100)의 사용을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치(100)에 케이블(610)이 삽입되어 있으며, 도 7에는 도시되지 않았지만, 케이블(610)은 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치(100)로 전류를 공급하고, 센서 코일(120)로부터 감지된 전류(와전류)를 측정할 수 있는 외부 측정 장치와 연결될 수 있다.
도 7은 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치(100)를 이용하여 가스 터빈(700)의 볼트 홈의 결함을 검사하는 예로서, 종래의 대형 결함 검사 장치로는 검사가 어려웠던 곡면상에 형성된 볼트 홀뿐만 아니라, 가스 터빈(700)의 밑면이나 좁은 틈새에 형성된 볼트 홀까지도 쉽고 간편하에 결함을 검사할 수 있다.
도 8은 본 발명에 적용된 와전류의 원리 설명하기 위한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이 코일(와전류 센서)에 교류 전류를 인가하고 도체(시험 대상체)를 와전류 센서에 접근시키면, 와전류 센서에 인가된 1차 자기장이 도체(시험 대상체)에 유도가 되어 2차 자기장이 형성되고, 해당 2차 자기장은 도체(시험 대상체)에 2차 전류인 와전류를 발생시킨다.
만일, 도체(시험 대상체)에 조건 변화(결함 존재)가 생기면, 2차 전류인 와전류의 흐름을 방해하는 임피던스(저항)의 변화가 발생하며, 이로 인해 2차 전류가 변화하고 이것이 코일의 전류를 변화시키는데, 이를 전압으로 표시하고 이 값에 기초하여 결함의 존재 유무와 결함의 크기를 평가할 수 있다.
이러한 와전류 원리를 볼트 및 볼트 홀 검사에 적용하면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 코일은 센서 코일(120, 220)에 해당하고 도체는 볼트 또는 볼트 홀에 해당할 수 있다.
전술한 바와 같이, 종래의 형광 침투 검사에 의한 결함 평가 방법은 결함의 유무를 확인하는 과정이 복잡하고 결함의 크기를 평가 할 수 없었으며 공정이 복잡하여 비용이 과다하게 소요되는 문제가 있었다.
또한, 볼트 홀에 대한 정량적인 결함 평가 방법은 물론, 정성적인 결함 평가 방법도 없었다.
전술한 바와 같은 본 발명을 통해서, 가스 터빈 등과 같은 대형 기계에서 발생하는 볼트 및 볼트 홀의 결함을 정량적으로 검사하고 평가 할 수 있어 볼트나 볼트 홀에 발생하는 결함에 의한 가스 터빈의 진동 유발 요인을 사전에 제거 할 수 있다.
또한, 종래의 형광 침투 검사와 같이 복잡한 검사 단계를 간소화함으로써, 설비 이용률을 향상과 비용 절감은 물론, 인체에 유해하고 환경을 오염시킬 수 있는 물질을 전혀 배출하지 않음으로써, 경제적으로나 환경적인 측면에서 기여하는 바가 매우 크다고 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치
110 : 프레임
111 : 나사산
120 : 센서 코일
130 : 전원 연결부
140 : 커넥터
150 : 손잡이
200 : 볼트의 결함을 검사하는 장치
210 : 프레임
211 : 홈
211a : 나사산
220 : 센서 코일
230 : 전원 연결부
240 : 커넥터

Claims (12)

  1. 볼트 홀의 결함을 검사하는 장치에 있어서,
    외주면에 나사산이 형성된 프레임,
    상기 나사산의 일단에 삽입된 센서 코일,
    상기 센서 코일에 전류를 공급하는 전원 연결부 및
    상기 센서 코일로부터 감지된 전류를 측정 장치로 전송하는 커넥터(connector)
    를 포함하되, 상기 센서 코일로부터 감지된 전류는 상기 프레임의 외주면에 형성된 나사산이 상기 볼트 홀에 삽입되어 회전하면서 이동할 때 발생하는 와전류에 의한 것인, 볼트 홀 결함 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임의 상부에 위치하는 손잡이
    를 더 포함하되, 상기 전원 연결부 및 커넥터는 상기 손잡이를 관통하여 상기 손잡이의 상면에 형성되는, 볼트 홀 결함 검사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 장치는 상기 센서 코일로부터 감지된 전류를 측정하고, 상기 측정된 전류를 상기 측정된 전류에 대응하는 전압의 전기적인 신호로 변환하여 수치 및 그래프 중 하나 이상으로 표시하는, 볼트 홀 결함 검사 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 변환된 전압의 전기적인 신호의 크기는 볼트 홀의 결함의 크기에 비례하는 것인, 볼트 홀 결함 검사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 코일은 상기 나사산의 일단에 적어도 하나가 삽입되며, 상기 측정 장치는 상기 나사산의 일단에 삽입된 복수의 센서 코일로부터 감지된 전류를 각각 측정하는, 볼트 홀 결함 검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 측정 장치는 상기 측정된 전류를 상기 측정된 전류에 대응하는 전압의 전기적인 신호로 각각 변환하고, 상기 각 전압의 차이를 수치 및 그래프 중 하나 이상으로 표시하는, 볼트 홀 결함 검사 장치.
  7. 볼트의 결함을 검사하는 장치에 있어서,
    내주면에 나사산이 형성된 원주 형의 홈이 형성된 프레임,
    상기 나사산의 일단에 삽입된 센서 코일,
    상기 센서 코일에 전류를 공급하는 전원 연결부 및
    상기 센서 코일로부터 감지된 전류를 측정 장치로 전송하는 커넥터(connector)
    를 포함하되, 상기 센서 코일로부터 감지된 전류는 결함 검사 대상인 볼트가 상기 프레임의 홈에 삽입되어 회전하면서 이동할 때 발생하는 와전류에 의한 것인, 볼트 결함 검사 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전원 연결부 및 커넥터는 상기 프레임의 일면을 관통하여 상기 프레임의 일면상에 형성되는, 볼트 결함 검사 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 측정 장치는 상기 센서 코일로부터 감지된 전류를 측정하고, 상기 측정된 전류를 상기 측정된 전류에 대응하는 전압의 전기적인 신호로 변환하여 수치 및 그래프 중 하나 이상으로 표시하는, 볼트 결함 검사 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 변환된 전압의 전기적인 신호의 크기는 볼트의 결함의 크기에 비례하는 것인, 볼트 결함 검사 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서 코일은 상기 나사산의 일단에 적어도 하나가 삽입되며, 상기 측정 장치는 상기 나사산의 일단에 삽입된 복수의 센서 코일로부터 감지된 전류를 각각 측정하는, 볼트 결함 검사 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 측정 장치는 상기 측정된 전류를 상기 측정된 전류에 대응하는 전압의 전기적인 신호로 각각 변환하고, 상기 각 전압의 차이를 수치 및 그래프 중 하나 이상으로 표시하는, 볼트 결함 검사 장치.
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