KR840000188B1 - 용접가능한 스트레인 게이지 설비장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용접가능한 스트레인 게이지 설비장치

제1도는 스트레인 게이지(strain gage)의 평면도.

제2도는 본 발명의 단면도.

제3도는 제2도의 3-3선 단면도.

제3a도는 제3도의 변형 형태의 단면도.

제4도는 제2도의 4-4선 단면도.

제5도는 전극의 부분측면도.

제6도는 전극의 부분평면도.

제7도는 전극의 부분저면도.

제8도는 제5도의 8-8선 단면도.

제9도는 제5도의 9-9선 단면도.

제10도는 견인체의 사시도.

제11도는 연장체의 사시도.

본 발명은 비교적 접근 불가능한 작업물에 기구를 부착하기 위한 장치에 관한 것이다.

증기발생기의 정상적인 조작중에는 증기발생기내에 배치된 여러 증기발생기 관(tube)이 받게 되는 응력과 변형의 정도를 정량측정할 필요가 있다. 그러나 증기발생기의 구조적인 특성때문에 이들 관의 외면은 때때로 접근이 불가능하다. 따라서 관의 내면에 스트레인 게이지(strain gage)를 부착하기 위한 기술이 개발되었으나, 불행하게도 이들 기술은 대체로 만족스럽지 못하였다. 더우기 많은 게이지들은 증기발생기내에 설치하기에 적합치 못하였으며 관내의 심한 작동상태를 견디어내지 못하였다.

그러나 증기발생기 관 설비에 이상적으로 적합한 스트레인 게이지를 상업적으로 입수할 수 있다. 이 게이지는 공지의 용량성 방전점용접기술에 의하여 관에 부착될 수 있다. 그러나 이러한 조작을 위하여 현재 입수 가능한 장치는 수등으로 파지하여 수등으로 조작되는 것이다. 더우기, 필요로하는 장치는 제한된 공간내에서 사용하기에 너무 부피가 크다. 다른 부착기술에 있어서는 스트레인 게이지를 부착할 정확한 지점에서 관의 내경 및 외경에 접근시킴은 물론 관의 양단에 접근시킬 필요가 있다.

따라서, 증기발생기관의 내면에 스트레인 게이지를 부착시키기 위한 개량된 장치가 필요하게 되었다.

본 발명에 있어서는, 미리 선택된 증기발생기관내에 설비장치를 삽입함으로서, 적당한 스트레인 게이지를 소망하는 깊이로 관의 내면에 성공적으로 점용접할 수 있음과 동시에 상기 열거된 난점들을 극복할 수 있다.

본 발명의 스트레인 게이지 설비장치는 전장(全長)을 통하여 연장된 내부환상통로를 포함하는 원통형의 용접부로 구성된다. 이 용접부의 외면에는 네개의 등거리의 종방향 홈이 형성되어 있다. 각각의 홈은 단일 스트레인 게이지를 수용할 수 있는 크기이다. 이들 홈중 하나에 위치하는 용접슬로트(welding slot)가 용접를의 일측단에 배치되어 있다. 용접부내에 배향된 나일론재질의 경사면 또는 램프(ramp)가 슬로트에 매우 접근하여 있다. 마지막으로, 세장한 수개의 팁(tip)이 형성된 전극이 용접부내에 배치되어 있다. 이 장치는 용접부와 전극에 연장편을 부착할 수 있게 되어 있다.

스트레인 게이지를 본 발명 장치에 적재한 후, 본 장치를 적당한 깊이로 선택된 관내에 삽입한다. 그다음 전극을 램프위로 밀어 관의 내벽에 대하여 게이지에 물리적인 힘을 가한다. 여기된 전극은 관의 내벽에 게이지를 점용접한다. 그다음 게이지가 풀린 장치를 관으로부터 제거한다.

본 발명을 첨부된 도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 스트레인 게이지(20)를 보인 것이다. 이미 언급한 바와 같이, 대부분의 스트레인 게이지는 증기발생기관내의 심한 작동상태를 견딜 수 없다. 그러나, 밀폐된 Ailtech Model SG 128/11 고온 스트레인 게이지[이후 게이지(20)라 칭함]는 이러한 상태하에서 만족스럽게 선택될 수 있음이 입증되었다.

게이지(20)는 스트레인 관(22)내에 수용된 감지소자(도시하지 않았음)를 갖고 있다. 도선(도시하지 않았음)은 외피(24)내에 싸여 있다. 가요성 취부플랜지(26)가 스트레인 관(22)에 고정되어 있어 게이지(20)는 증기발생기관의 내벽에 용접될 수 있다. 이와 유사하게, 가요성의 도선 고정체(28)가 외피(24)에 고정되어 있어 이 고정체(28)를 관벽에 점용접하자마자 게이지(20)의 불필요한 이등은 최소로 줄어든다.

제2도는 게이지(20)가 적재되어 증기발생기관(42)내에 삽입된 용접가능한 스트레인 게이지 설비장치(30)를 보이고 있다. 이 장치(30)는 용접부실린더(32)를 포함한다. 이 실린더(32)에는 아아치형 또는 환상형의 긴 종방향통로(34)가 형성되어 있다. 더우기 실린더(32)에는 네개의 외부 종방향 홈(36A)(36B)(36C)(38)이 형성되어 있다. 홈(38)에는 플랜지(39)와, 게이지(20)를 위한 취부공간(41)을 제공하기 위하여 홈(28)의 길이의 일부를 따라 연삭한 턱(40)이 형성되어 있다(제4도 참조). 또한 홈(38)은 전극(80) 및 취부된 게이지(20)를 위한 간극을 제공할 수 있는 크기로 되어 있다. 홈(36A)(36B)(36C)은 증기발생기관(42)의 내측에 이미 용접된 게이지들을 수용할 수 있는 크기로 되어 있다. 이 점을 설명하기 위하여, 스트레인 게이지(20A)가 관(42)에 용접된 상태로 도시되어 있다. 부호 "A"는 이미 용접된 게이지(20A)를 게이지(20)로부터 구별하기 위하여 단순히 사용된 것이다. 그러나 여러가지로 묘사된 게이지 구성부품들은 동일하다(제3도, 제3a도 및 제4도 참조).

용접슬로트(44)는 홈(38)내에 형성되어 있고, 슬로트(44)는 통로(34)와 직접 연통되어 있다. 경사면(S)이 형성된 램프(46)는 장치(30)의 기부(基部) 가까이에 위치하며 또 용접슬로트(44)와 정합(整合) 관계에 있다. 램프(46)는 강도가 우수한 나일론 또는 다른 전기적 절연재질로 구성될 수 있다. 더우기 램프(46)는 약간의 윤활성을 가져야만 한다. 스크루우(screw)(48)는 램프(46)를 장치(30)의 기부(47)에 분리가능하게 고정시킨다. 전극(80)을 설치(또는 제거)하기 위하여, 스크루우(48), 램프(46) 및 기대(47)를 통로(34)로의 접근이 가능하도록 제거한 다음 전극(80)을 장치(30)의 기부(47)를 통하여 삽입(또는 제거)한다.

절연 스페이서 슬리이브(55)는 전극(80)과 실린더(32) 사이의 전기적인 단락을 방지하기 위하여 전극[80)의 일부분(94) 둘레에 배설되어 있다. 슬리이브(55)는 테플론(Teflon)으로 구성하는 것이 좋다(테플론은 E. I. dupont de Nemours and Company의 등록상표.임).

슴베(tang)(52)는 장치(30)를 연장체(56)에 연결하는데 사용된다(제11도 참조). 한쌍의 채널(90)(단 하나의 채널만 도시하였음이 슴베(52)를 수용한다. 또한 한쌍의 슬로트(64)(단 하나의 슬로트만 도시하였음)가 슴베를 파지하기 위한 수단으로서 작용한다. 연장체(56)는 이 연장체가 아아치형 통로(58), 네개의 홈(60A)(60B)(60C)(60D) 및 두개의 슴베(62)를 가진 점에 있어서 용접부 실린더(32)와 구조가 유사하다. 그러나 연장체(56)의 홈(60D)이 실린더(32)의 홈(38)과 같이 연마되지 않은 것이 상이하다. 연장체(56)는 단순히 깊은 증기발생기관내에서의 용접을 용이하게 하는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 실제 용접과정은 실린더(32)에 의해서만 일어난다.

제10도는 견인체(68)가 또한 아아치형 통로(70), 한쌍의 채널(72)(단 하나만 도시하였음) 및 다수의 홈(74A)(74B)(74C)(74D)으로 구성된 점에 있어서 이미 언급된 연장체와 유사함을 알 수 있으며, 홈(74B)(74C)은 다른 부분으로 가려져 있다. 그러나 이 견인체(68)는 나선부(78)를 포함하고 있으며, 슬로트(단 하나만을 도시하였음)는 슴베를 수용한다.

전극(80)은 끝모양의 전극 헤드(86), 쌍쌍의 전극 팁(82)(84) 및 스템(92)을 포함하고 있다(제2도 및 제5도-제9도 참조).

이 전극(80)은 동시에 두 점용점이 이루어질 수 있도록 특수하게 고안되어 있다. 따라서 전극(80)에는 일정간격을 두고 대향된 쌍의 전극 팁(82)(84)이 형성되어 있다. 전극 헤드(86)에는 두개의 경사면(E)(E')이 형성되어 있다. 더우기 전극 헤드(86)에는 저부 채널(88)이 형성되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 각쌍의 팁이 이루는 간격은 상이하다. 전극(80)은 전체가 구리로 구성되거나 또는 다른 적당한 재질로 구성될 수 있다. 또한 전극(80)은 나선이 형성된 암부재(female member)(81)를 포함하고 있다. 상기암부재에 나착되는 전극 연장부재(도시하지 않았음)가 필요에 따라 이용될 수 있다. 전극스템(92)은 세부분으로 나누어져 있다. 제1부분(94)은 절연슬리이브(55)로 둘러싸여 있는 반면에 제2부분(96)은 용접슬로트(44)의 부근에서 공간을 작게 차지할 수 있도록 되어 있으며, 제3부분인 테이퍼 부분(98)은 두부분(94)(96)을 함께 연결한다.

본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

함께 결합시킬 구성부분 사이에 소망하는 정도로 결합이 이루어질 수 있도록 강한 국부적인 가열을 위하여 저항점용접이 이용된다. 국부적인 용융을 촉진하는 열은 두 구성부분 사이를 흐르는 전류에 의하여 얻어지는 저항으로부터 생성된다. 만약 국부적인 기계적압력이 가열과정중 용접부위에 가하여다진면, 용융된 부분은 함께 유동하는 경향이 일어나 그결과 두면 사이에서 결합이 이루어지게 된다.

제2도, 제3도, 제3a도 및 제4도에서는 실제적인 용접과정전과 용접과정중에 설치된 장치(30)를 보이고 있다.

장치(30)를 설치하기 위하여, 게이지(20), 가요성 취부플랜지(26) 및 도선고정체(28)를 취부플랜지(26)가 용접슬로트(44)와 정합할 때까지 플랜지(39)와 턱(40) 사이에 위치하는 공간(41)에 삽입한다. 게이지(20)가 적절히 놓인후, 견인체(68)를 파지용 슴베(52)를 통하여 실린더(32)에 연결시킨다. 전극(80)은 이미 장치(30)내에 삽입되었다고 가정된다. 특정한 경우, 하나 또는 그 이상의 연장체(56)와 전극 연장체(도시하지 않았음)를 관(42)에 소망하는 깊이로 장치(30)를 위치시키는데 사용할 수 있다.

장치(30)의 대충적인 깊이 조절은 상기 언급된 구성 부품에 연장체를 연결시킴으로서 이루어질 수 있고, 반면에 정밀한 깊이 조절은 적당한 수단(도시하지 않았음)에 의하여 나선이 형성된 견인체(68)를 전진시킴으로서 이루어진다. 따라서 견인체(68)의 나선(78)의 피치가 정밀조절의 정도를 결정하므로서 관(42) 내에 장치(30)를 정확한 위치에 접근시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다.

제2도는 관(42)에 게이지(20)를 용접하기 위한 위치에 장치(30)가 놓인 것을 보이고 있다. 전극 팁(82)은 용접슬로트(44) 측으로 향하고 있다. 이때에 전극(80)을 램프(46)를 향하여 민다음 본 기술분야에 공지된 방법으로 여기시킨다. 경사면(S)(E')은 전극 팁(82)이 게이지(20)와 직접 접촉하고 또 관(42)과 직접 접촉할 때까지 전극 헤드(86)가 램프(46)를 타고 상승토록 탠덤(tandem) 식으로 작용한다(제2도 및 제3도의 가상선 참조). 그다음 여기된 전극(80)은 스트레인 관(22)의 양측에서 취부플랜지(26)를 관(42)의 내벽에 점용접한다.

초기의 이중 점용접이 완성된 후, 전극(80)을 견인체(68)의 너트(도시하지 않았음)를 회전시키므로서 선택된 거리를 통하여 후퇴시킨다. 취부플랜지(26)상에서 수행되는 모든 연속 용접은 상기 언급된 단계를 거쳐 완성된다.

증기발생기관에 있어서 각 용접간격은 약 1/32인치이어야 하므로, 조작을 용이하게 하기 위하여 나선피치(78)는 너트(도시하지 않았음)의 1회전시마다 1/32인치씩 장치(30)를 전진 또는 후퇴시킬 수 있도록 선택되어야 한다.

취부플랜지(26)가 관(42)에 견고히 용접된 후, 장치(30)를 용접슬로트(44)가 제1도선고정체(28)에 아주 접근할 때까지 후퇴시킨다. 또 전극(80)이 180도로 회전되어 전극 팁(84)이 슬로트(44)와 정합하도록 하는 것을 제외하고는 상기 언급된 용접과정이 되풀이된다(제3a도 참조). 부가적인 도선고정체가 동일 방법에 따라 용접된다.

전극(80)은 관(42)에 취부플랜지(26)를 용접시 스트레인 관(22)의 양측 및 관(42)에 도선고정체(28)를 용접시 외피(24)의 양측에 동시에 두개의 점용접이 이루어지도록 고안되어 있으므로 회동되어야만 한다. 전극 팁(82)은 스트레인 관(22)을 협차도록 고안되어 있는 반면에 전극 팁(84)은 외피(24)를 협차하도록 고안되어 있다. 따라서 양 전극 팁은 상호대향되어 일측의 팁쌍이 게이지(20)의 적당한 부분과 접촉토록 되어있다. 이러한 구조에 의하여, 전극 팁(84)을 구성하는 팁은 전극 팁(82)보다 넓은 간격을 유지하고 있다. 따라서 채널(88)은 보다 두꺼운 외피(24)를 수용할 수 있는 크기로 되어 있다(제7도 참조).

게이지(20)가 관(42)에 견고하게 용접된 후, 장치(30)를 후퇴시켜 필요한 경우 제2의 게이지를 다시 적재한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 장치(30)는 단일 관벽에 인접 게이지와 90도 간격을 유지하여 4개의 게이지를 용접하는데 사용될 수 있다. 그러나, 본발명의 장치는 그 이상 또는 그 이하의 게이지를 수용할 수 있도록 변형되거나 또는 상이한 각도배향 및 깊이로 게이지를 수용할 수도 있도록 변형될 수도 있다.

비록 증기발생기관의 내벽에 스트레인 게이지를 설비하는 것에 대하여 상술하였지만, 다른 형태의 기구를 설비하는데 본 발명의 장치가 이용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를들어 본 발명의 장치는 증기발생기관내에 열전대(thermocouple)를 설치하는데도 이용될 수 있다. 또한 본 발명의 장치는 증기발생기관의 방면에만 이용이 제한되지 아니하고 다른 형태의 관에도 기구를 설치하는데 성공적으로 이용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 관(tube)의 내면에 측정기구를 용접연결하기 위한 설비장치에 있어서, 원통형 용접부의 외면 둘레에 다수의 종방향 홈을 형성하고 상기 용접부를 통하여 내부통로를 형성시키되, 용접 슬로트를 상기 홈중 하나의 홈내에 형성시켜 상기 용접부의 일측단 가까이에 배치하고, 전기적으로 절연된 경사면을 상기 통로내에서 상기 슬로트와 정합관계로 배열하며, 세장된 다수의 팁이 형성된 용접용 전극을 상기 통로내에서 등축으로 활주가능하게 설치하고, 다수의 파지용 슴베를 상기 용접부에 부착시키며, 측정기구를 취부하기 위한 수단을 설치하여서 됨을 특징으로 하는 설비장치.

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