KR20210118625A - 와전류 탐촉자 - Google Patents

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KR20210118625A
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Abstract

와전류 탐촉자는 길이 방향으로 중앙에 위치하며 제1 외경을 가지는 코일 장착부 및 상기 코일 장착부를 사이에 두고 서로 이격되어 상기 제1 외경 대비 짧은 제2 외경을 가지는 복수의 센터링 장착부들을 포함하는 원통형 탐촉자 본체, 상기 코일 장착부에 서로 이격되어 장착되는 복수의 와전류 코일들, 및 상기 복수의 센터링 장착부들에 장착되며, 상기 길이 방향으로 길이가 짧아지면 외경이 증가되는 복수의 탄성 센터링부들을 포함한다.

Description

와전류 탐촉자{EDDY CURRENT PROBE}
본 기재는 와전류 탐촉자에 관한 것이다.
일반적으로, 원자력 발전소에서 사용되는 열교환기의 전열관은 고온, 고압, 및 간섭 등의 주위 환경에 의해, 균열, 마모, 덴트(dent) 등의 결함들이 발생한다.
이에, 주기적으로 전열관의 건전성 확인을 위해 와전류 탐촉자를 이용한 비파괴 검사를 수행하고 있다. 비파괴 검사 시 와전류 탐촉자는 전열관의 내부로 삽입된다.
비파괴 검사 시 전열관 내부로 삽입된 와전류 탐촉자의 와전류 코일과 피검사체인 전열관의 내면 사이의 거리에 따라, 와전류 탐촉자로부터 전열관의 내면으로 인가되는 와전류의 강도가 달라져 와전류 탐촉자와 전열관의 내면 사이의 거리 변화가 와전류 신호 상 잡음으로 나타난다.
이에, 비파괴 검사 시 와전류 탐촉자가 전열관 내부의 중심(center)에 위치하는 것이 비파괴 검사 품질을 결정하는 중요한 요소이다.
종래의 와전류 탐촉자는 비파괴 검사 시 전열관 내부의 중심에 위치하기 위해 전열관의 내면과 접촉하는 센터링(centering) 수단을 포함하였다.
그런데, 종래의 와전류 탐촉자는 센터링 수단이 고정된 외경을 가지기 때문에, 비파괴 검사 시 전열관의 다양한 내경에 대응하도록 센터링 수단 또는 와전류 탐촉자 자체를 교체해야 하는 문제가 있다.
일 실시예는, 다양한 내경을 가지는 전열관에 대한 비파괴 검사 품질이 향상된 와전류 탐촉자를 제공하고자 한다.
또한, 센터링 수단이 경화되어 탄성이 저하되더라도, 비파괴 검사 시 센터링 효과가 저하되지 않는 와전류 탐촉자를 제공하고자 한다.
일 측면은 길이 방향으로 중앙에 위치하며 제1 외경을 가지는 코일 장착부, 및 상기 코일 장착부를 사이에 두고 서로 이격되어 상기 제1 외경 대비 짧은 제2 외경을 가지는 복수의 센터링 장착부들을 포함하는 원통형 탐촉자 본체, 상기 코일 장착부에 서로 이격되어 장착되는 복수의 와전류 코일들, 및 상기 복수의 센터링 장착부들에 장착되며, 상기 길이 방향으로 길이가 짧아지면 외경이 증가되는 복수의 탄성 센터링부들을 포함하는 와전류 탐촉자를 제공한다.
상기 복수의 탄성 센터링부들은 상기 길이 방향으로 길이가 길어지면 외경이 감소될 수 있다.
상기 원통형 탐촉자 본체는, 상기 코일 장착부와 상기 복수의 센터링 장착부들 사이에 위치하는 제1 돌출부, 상기 제1 돌출부와 이웃하여 상기 복수의 센터링 장착부들에 형성된 나사산, 및 상기 제1 돌출부 및 상기 나사산과 이격되어 상기 복수의 센터링 장착부들의 단부에 위치하는 제2 돌출부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 탄성 센터링부들 각각은, 상기 제2 돌출부에 지지된 제1 링, 상기 나사산에 나사 결합된 제2 링, 및 상기 제1 링 및 상기 제2 링의 원주를 따라 서로 이격되어 배치되어 제1 링과 제2 링 사이를 연결하는 복수의 탄성 립들을 포함할 수 있다.
상기 원통형 탐촉자 본체는, 상기 길이 방향으로 상기 나사산에 함몰 형성된 고정홈, 및 상기 고정홈에 삽입되어 상기 제2 링을 지지하며, 상기 길이 방향으로 상기 제2 링의 이동을 고정하는 고정핀을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 다양한 내경을 가지는 전열관에 대한 비파괴 검사 품질이 향상된 와전류 탐촉자가 제공된다.
또한, 탄성 센터링부가 경화되어 탄성이 저하되더라도, 비파괴 검사 시 센터링 효과가 저하되지 않는 와전류 탐촉자가 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 와전류 탐촉자를 나타낸 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 원통형 탐촉자 본체를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 탄성 센터링부를 나타낸 측면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 와전류 탐촉자의 탄성 센터링부가 고정핀에 의해 고정된 것을 나타낸 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 와전류 탐촉자의 탄성 센터링부의 외경이 증가되는 것을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 일 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 일 실시예에 따른 와전류 탐촉자를 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 와전류 탐촉자를 나타낸 측면도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 와전류 탐촉자는 비파괴 검사 시 원자력 발전소에서 사용되는 열교환기의 전열관의 내부에 삽입되어 전열관의 건전성을 확인할 수 있다. 비파괴 검사 시 와전류 탐촉자는 와전류 코일(200)들을 이용해 와전류를 송신 및 수신하여 전열관의 내면의 균열, 마모, 덴트(dent) 등의 결함을 탐침할 수 있다. 비파괴 검사 시 탄성 센터링부(300)들에 의해 와전류 탐촉자의 와전류 코일(200)들이 전열관의 내부 중심에 위치하는 센터링 효과가 유지된다.
여기서, 센터링 효과는 비파괴 검사 시 센터링 수단에 의해 와전류 탐촉자가 전열관 내부 중심에 위치하는 것을 의미할 수 있다.
와전류 탐촉자는 원통형 탐촉자 본체(100), 복수의 와전류 코일(200)들, 및 복수의 탄성 센터링부(300)들을 포함한다.
도 2는 도 1에 도시된 원통형 탐촉자 본체를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 원통형 탐촉자 본체(100)는 코일 장착부(110), 복수의 센터링 장착부(120)들, 복수의 제1 돌출부(130)들, 복수의 나사산(140)들, 복수의 제2 돌출부(150)들, 복수의 코일 권취홈(160)들, 복수의 고정홈(170)들을 포함한다. 이하에서, 복수는 적어도 2개를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
코일 장착부(110)는 길이 방향(LD)으로 원통형 탐촉자 본체(100)의 중앙에 위치한다. 코일 장착부(110)는 제1 외경(DI1)을 가진다. 코일 장착부(110)에는 복수의 와전류 코일(200)들이 서로 이격되어 장착된다. 코일 장착부(110)에는 복수의 와전류 코일(200)들이 권취되는 복수의 코일 권취홈(160)들이 위치한다. 코일 장착부(110)들은 길이 방향(LD)으로 연장된 제1 외경(DI1)을 가지는 원 기둥 형태이다.
복수의 센터링 장착부(120)들은 길이 방향(LD)으로 코일 장착부(110)를 사이에 두고 서로 이격되어 위치한다. 복수의 센터링 장착부(120)들은 제1 외경(DI1) 대비 짧은 제2 외경(DI2)을 가진다. 복수의 센터링 장착부(120)들은 길이 방향(LD)으로 연장된 제2 외경(DI2)을 가지는 원 기둥 형태이다.
복수의 제1 돌출부(130)들은 코일 장착부(110)와 복수의 센터링 장착부(120)들 사이에 위치한다. 복수의 제1 돌출부(130)들은 제2 외경을 가지는 복수의 센터링 장착부(120)들과 제1 외경(DI1)을 가지는 코일 장착부(110) 사이에서 문턱(threshold) 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않고 코일 장착부(110)로부터 돌출된 형태를 가질 수 있다. 제1 돌출부(130)는 코일 장착부(110)와 센터링 장착부(120) 사이에 위치한다.
복수의 나사산(140)들은 복수의 제1 돌출부(130)들과 이웃하여 복수의 센터링 장착부(120)들의 표면에 형성된다. 복수의 나사산(140)들은 복수의 센터링 장착부(120)들의 표면 일부에만 형성되나, 이에 한정되지 않고 복수의 센터링 장착부(120)들의 표면 전체에 형성될 수 있다. 나사산(140)은 제1 돌출부(130)와 이웃하여 센터링 장착부(120)에 형성된다.
복수의 제2 돌출부(150)들은 복수의 제1 돌출부(130)들 및 복수의 나사산(140)들과 이격되어 복수의 센터링 장착부(120)들의 단부에 위치한다. 복수의 제2 돌출부(150)들은 제2 외경을 가지는 복수의 센터링 장착부(120)들의 단부에서 문턱(threshold) 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않고 돌출된 형태를 가질 수 있다. 제2 돌출부(150)는 제1 돌출부(130) 및 나사산(140)과 이격되어 센터링 장착부(120)의 단부에 위치한다.
복수의 코일 권취홈(160)들은 코일 장착부(110)의 길이 방향(LD)으로 중앙에서 서로 이격되어 위치한다. 복수의 코일 권취홈(160)에는 복수의 와전류 코일(200)들이 권취되된다.
복수의 고정홈(170)들은 나사산(140)에 길이 방향(LD)으로 서로 이격되어 형성된다. 복수의 고정홈(170)들은 길이 방향(LD)으로 설정된 간격을 두고 형성될 수 있다. 고정홈(170)의 내부에는 암나사산이 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
복수의 와전류 코일(200)들은 코일 장착부(110)에 서로 이격되어 장착된다.
복수의 와전류 코일(200)들은 와전류를 송신 및 수신하여 전열관의 내면에 형성될 수 있는 결함을 탐침한다. 복수의 와전류 코일(200)들은 코일 장착부(110)의 원주를 따라 연장되나, 이에 한정되지 않고 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다. 복수의 와전류 코일(200)들은 공지된 다양한 제어 수단과 연결되어 전열관의 내면으로 와전류를 송신 및 수신할 수 있다.
복수의 탄성 센터링부(300)들은 복수의 센터링 장착부(120)들에 장착된다. 복수의 탄성 센터링부(300)들은 탄성 재료를 포함한다. 일례로, 복수의 탄성 센터링부(300)들은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 수지를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.
복수의 탄성 센터링부(300)들 각각은 제1 링(310), 제2 링(320), 및 복수의 탄성 립(330)들을 포함한다.
제1 링(310)은 회전 가능하게 센터링 장착부(120)에 장착되며, 길이 방향(LD)으로 제2 돌출부(150)에 지지된다. 제1 링(310)은 제2 돌출부(150)에 의해 센터링 장착부(120)로부터 이탈되는 것이 억제된다.
제2 링(320)의 내면에는 나사산이 형성된다. 제2 링(320)은 센터링 장착부(120)에 형성된 나사산(140)과 나사 결합된다. 제2 링(320)은 제1 돌출부(130)에 의해 센터링 장착부(120)로부터 이탈되는 것이 억제될 수 있다.
복수의 탄성 립(330)들은 제1 링(310) 및 제2 링(320)의 원주를 따라 서로 이격되어 배치되어 제1 링(310)과 제2 링(320) 사이를 연결한다.
도 3은 도 1에 도시된 탄성 센터링부를 나타낸 측면도이다. 도 3의 (A)는 탄성 센터링부의 외경이 감소된 상태를 나타낸 측면도이며, 도 3의 (B)는 탄성 센터링부의 외경이 증가된 상태를 나타낸 측면도이다.
도 1 및 도 3의 (A) 및 (B)를 참조하면, 제1 링(310)이 제2 돌출부(150)에 지지된 상태에서 제2 링(320)이 나사산(140)을 따라 회전하여 탄성 센터링부(300)의 길이 방향(LD)으로 길이가 제1 길이(L1)로부터 제2 길이(L2)로 짧아지면, 복수의 탄성 립(330)들이 외측으로 돌출되어 탄성 센터링부(300)의 외경이 제3 외경(DI3)으로부터 제4 외경(DI4)으로 증가된다.
또한, 제1 링(310)이 제2 돌출부(150)에 지지된 상태에서 제2 링(320)이 나사산(140)을 따라 회전하여 탄성 센터링부(300)의 길이 방향(LD)으로 길이가 제2 길이(L2)로부터 제1 길이(L1)로 길어지면, 복수의 탄성 립(330)들이 탄성 복원되어 탄성 센터링부(300)의 외경이 제4 외경(DI4)으로부터 제3 외경(DI3)으로 감소된다.
도 4는 일 실시예에 따른 와전류 탐촉자의 탄성 센터링부가 고정핀에 의해 고정된 것을 나타낸 사시도이다.
도 4를 참조하면, 원통형 와전류 탐촉자는 고정핀(180)을 더 포함한다.
탄성 센터링부(300)의 제1 링(310)이 제2 돌출부(150)에 지지된 상태에서 제2 링(320)이 나사산(140)을 따라 회전하여 탄성 센터링부(300)의 길이 방향으로 길이가 짧아져 탄성 센터링부(300)의 외경이 증가된 상태에서, 나사산(140)에 함몰 형성된 고정홈(170)에 삽입된 고정핀(180)이 제2 링(320)을 지지한다. 고정핀(180)은 탄성 복원력에 의한 길이 방향으로의 제2 링(320)의 이동을 고정한다. 고정핀(180)의 외부에는 수나사산이 형성될 수 있으며, 고정핀(180)은 고정홈(170)에 나사 결합될 수 있다. 고정핀(180)은 복수의 고정홈(170)들 중 설정된 고정홈(170)에 삽입될 수 있다.
한편, 다른 실시예에서 와전류 탐촉자는 나사산(140)에 장착되어 탄성 복원력에 의한 길이 방향으로의 제2 링(320)의 이동을 고정하는 클립(clip) 또는 스토퍼(stopper) 등의 고정 수단을 포함할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 와전류 탐촉자의 탄성 센터링부의 외경이 증가되는 것을 나타낸 도면이다. 도 5의 (A)는 탄성 센터링부의 외경이 감소된 상태의 와전류 탐촉자를 나타낸 측면도 및 정면도이며, 도 5의 (B)는 탄성 센터링부의 외경이 증가된 상태의 와전류 탐촉자를 나타낸 측면도 및 정면도이다.
도 5의 (A) 및 (B)를 참조하면, 와전류 탐촉자의 복수의 탄성 센터링부(300)들의 제1 링(310)이 제2 돌출부(150)에 지지된 상태에서 제2 링(320)이 나사산(140)을 따라 회전하여 복수의 탄성 센터링부(300)들이 길이 방향으로 길이가 짧아지면, 복수의 탄성 센터링부(300)들의 복수의 탄성 립(330)들이 외측으로 돌출되어 복수의 탄성 센터링부(300)들의 외경이 제3 외경(DI3)으로부터 제4 외경(DI4)으로 증가된다.
일 실시예에 따른 와전류 탐촉자는, 비파괴 검사 시 복수의 탄성 센터링부(300)들의 복수의 탄성 립(330)들이 피검사체인 전열관의 내면에 접촉하도록, 전열관의 내경에 대응하여 복수의 탄성 센터링부(300)들의 외경을 증가시켜 전열관 내부로 삽입된다. 이로 인해, 비파괴 검사 시 복수의 탄성 센터링부(300)들의 복수의 탄성 립(330)들이 전열관의 내면에 접촉하여 와전류 탐촉자의 와전류 코일(200)들이 전열관의 내부 중심에 위치하는 센터링 효과가 유지된다.
이와 같이, 전열관이 다양한 내경을 가지더라도, 절연관의 다양한 내경에 대응하여 복수의 탄성 센터링부(300)들의 외경을 증가시켜 센터링 효과를 보상함으로써, 다양한 내경을 가지는 전열관에 대한 비파괴 검사 품질이 향상된 와전류 탐촉자가 제공된다. 즉, 센터링 수단인 탄성 센터링부(300)의 교체 없이, 다양한 규격의 전열관을 비파괴 검사할 수 있는 와전류 탐촉자가 제공된다.
또한, 열 등의 외부 환경에 의해 복수의 탄성 센터링부(300)들이 경화되어 탄성이 저하되더라도, 절연관의 내경 대비 복수의 탄성 센터링부(300)들의 외경을 더 증가시켜 탄성 센터링부(300)의 탄성 저하에 따른 센터링 효과 저하를 보상함으로써, 비파괴 검사 시 센터링 수단 경화에 따른 센터링 효과가 저하되지 않는 와전류 탐촉자가 제공된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
원통형 탐촉자 본체(100), 코일 장착부(110), 센터링 장착부(120), 와전류 코일(200), 탄성 센터링부(300)

Claims (5)

  1. 길이 방향으로 중앙에 위치하며 제1 외경을 가지는 코일 장착부, 및 상기 코일 장착부를 사이에 두고 서로 이격되어 상기 제1 외경 대비 짧은 제2 외경을 가지는 복수의 센터링 장착부들을 포함하는 원통형 탐촉자 본체;
    상기 코일 장착부에 서로 이격되어 장착되는 복수의 와전류 코일들; 및
    상기 복수의 센터링 장착부들에 장착되며, 상기 길이 방향으로 길이가 짧아지면 외경이 증가되는 복수의 탄성 센터링부들
    을 포함하는 와전류 탐촉자.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 탄성 센터링부들은 상기 길이 방향으로 길이가 길어지면 외경이 감소되는 와전류 탐촉자.
  3. 제1항에서,
    상기 원통형 탐촉자 본체는,
    상기 코일 장착부와 상기 복수의 센터링 장착부들 사이에 위치하는 제1 돌출부;
    상기 제1 돌출부와 이웃하여 상기 복수의 센터링 장착부들에 형성된 나사산; 및
    상기 제1 돌출부 및 상기 나사산과 이격되어 상기 복수의 센터링 장착부들의 단부에 위치하는 제2 돌출부
    를 더 포함하는 와전류 탐촉자.
  4. 제3항에서,
    상기 복수의 탄성 센터링부들 각각은,
    상기 제2 돌출부에 지지된 제1 링;
    상기 나사산에 나사 결합된 제2 링; 및
    상기 제1 링 및 상기 제2 링의 원주를 따라 서로 이격되어 배치되어 제1 링과 제2 링 사이를 연결하는 복수의 탄성 립들
    을 포함하는 와전류 탐촉자.
  5. 제4항에서,
    상기 원통형 탐촉자 본체는,
    상기 길이 방향으로 상기 나사산에 함몰 형성된 고정홈; 및
    상기 고정홈에 삽입되어 상기 제2 링을 지지하며, 상기 길이 방향으로 상기 제2 링의 이동을 고정하는 고정핀
    을 더 포함하는 와전류 탐촉자.
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