KR100267024B1 - 열진공 챔버의 시편 받침대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지상에서 우주환경을 모사하는 열진공 챔버에서, 열진공 챔버의 열교환을 위한 슈라우드(Shroud)의 온도변화에 따라 위성체의 시편이 요구하는 온도값을 빠르고 균일하게 유지할 수 있도록 하는 시편받침대에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 슈라우드가 설치된 열진공 챔버에 있어서, 슈라우드의 길이방향으로 설치되고 슈라우드의 내면과 곡면으로 접촉되는 접촉봉과, 접촉봉 상부에 고정되는 받침판과, 받침판 하부에서 접촉봉 사이에 설치 고정되는 히트파이프를 구비하므로써 이루어지는 것이다.

Description

열진공 챔버의 시편 받침대

본 발명은 지상에서 우주환경을 모사하는 열진공 챔버에서, 열진공 챔버의 열교환을 위한 슈라우드(Shroud)의 온도변화에 따라 위성체의 시편이 요구하는 온도값을 빠르고 균일하게 유지할 수 있도록 하는 시편받침대에 관한 것이다.

위성체에 들어가는 대부분의 부품들은 열진공 챔버를 이용하여 우주환경을 대표하는 고진공 및 극저온/고온의 열환경을 설정하고 기능시험을 수행하게 된다.

진공상태에서는 대류에 의한 열전도가 없기 때문에 전도 및 복사에 의해서만 열들이 전달되게 되며 대부분의 열진공 시험에서는 복사 열전달에 의한 위성체 또는 그 부품과 심층우주 사이간의 열교환을 모사하게 된다.

일반적으로 복사열전달은 전도나 대류열전도 보다 열전달 능력이 현저히 떨어지므로 열진공 챔버내의 열교환장치인 슈라우드(Shroud)의 온도변화를 복사열전달만을 이용하여 위성부품의 온도를 조절하는데 많은 시간이 필요하게 되고 특히 복사열전달은 열을 교환하는 두물체 절대온도 4승의 차에 비례하기 때문에 극저온 영역에서 시편이 요구 온도값으로 수렴하는데 엄청난 시간을 소요하게 된다.

즉 기존의 열진공 챔버는 도 1 에 도시된 바와 같이 챔버(1)의 내측에 알루미늄 재질의 슈라우드(2)가 설치되고 상기 슈라우드(2)의 외측은 열교환 냉매가 흐르는 파이프(3)가 감겨져 있으며 슈라우드(2)내부에 설치된 받침대(4)는 도 2 와 같이 받침봉(5)에 끼워져 지지되고 받침봉(5)과 받침대(4)사이는 테프론단열(6)이 되어 있다.

따라서 기존의 열진공 챔버는 받침대(4)위에 위성체를 올려 놓은 후 복사에 의한 열평형시험을 하는데는 적합하지만 받침대(4)위에 위성부품을 놓고 우주환경을 시험하는 경우는 열전달이 복사에 의해서만 이루어지게 되므로 시편이 요구하는 온도값으로 수렴하는데 엄청난 시간을 소요하게 되어 위성체 시험용 열진공 챔버로 위성체용 시편을 시험하는 경우 불합리적이다.

이를 해결하고자 도 3 에 도시된 바와 같이 슈라우드의 온도조절이 되지 않은 챔버(1)내부에 받침대(7)를 설치하되 받침대(7)내부에 열교환 파이프(8) 및 히터를 내장시킨 부품시험 전용 열진공 챔버를 사용하고 있다.

그러나 부품시험 전용 열진공 챔버는 받침대(7)의 바닥온도만 조절하여 부품시험이 가능하므로 빠른시간과 적은 비용으로 시편시험이 가능한 반면 복사에 의한 열평형 시험을 하는데는 사용할 수 없어 결국 위성체 시험용 열진공 챔버를 별도로 구비하여야 하는 문제가 따른다.

본 발명은 복사에 의한 열평형 시험을 하는데 사용되는 열진공 챔버에서,

슈라우드와 시편받침대 사이에 전도에 의한 열교환이 이루어지도록 하므로써 복사에 의한 열전달 보다 훨씬 효율적으로 부품의 열진공 시험을 수행할 수 있도록 한 것으로, 시편받침대를 제거하여 복사에 의한 열평행 시험을 수행할 수 있도록 한 것이다.

이러한 본 발명은 슈라우드가 설치된 열진공 챔버에 있어서, 슈라우드의 길이방향으로 설치되고 슈라우드의 내면과 곡면으로 접촉되는 접촉봉과, 접촉봉 상부에 고정되는 받침판과, 받침판 하부에서 접촉봉 사이에 설치 고정되는 히트파이프를 구비하므로써 이루어지는 것으로 상기된 시편받침대는 볼트에 의해 슈라우드 내측에 착탈 가능하게 체결된다.

즉 본 발명은 슈라우드에 접촉봉을 최대한 밀착시켜 열전도가 빠르게 일어나도록 하고 접촉봉 사이에 히트파이프를 고정시켜 받침판의 열전도가 빠르고 균일하게 이루어지도록 하므로써 빠른시간에 부품시험을 행할 수 있으며 또한 시편받침대를 제거시킬 경우 복사에 의한 열평행 시험이 가능한 것이다.

도 1 은 기존 열진공 챔버의 단면도

도 2 는 기존 열진공 챔버의 받침대 고정 단면도

도 3 은 부품 시험전용 열진공 챔버의 단면도

도 4 는 본 발명의 분해사시도

도 5 는 본 발명의 배면사시도

도 6 은 본 발명의 설치상태 단면도

<도면의주요부분에대한부호의설명>

1 : 챔버 2 : 슈라우드

4 : 받침대 8 : 열교환파이프

10 : 시편받침대 11 : 접촉봉

12 : 받침판 13 : 히트파이프

본 발명은 원통형의 슈라우드(2)내측에 종축방향으로 접촉되는 접촉봉(11)을 설치하되 상기 접촉봉(11)하부는 슈라우드(2)의 내부곡면과 같게 곡면으로 가공하여 최대한 슈라우드(2)와 접촉면을 넓히도록 하고, 상기 접촉봉(11)의 상부에는 부품이 놓여지는 받침판(12)을 고정시키며, 상기 받침판(12)의 저면에 접촉봉(11)과 90°방향으로 히트파이프(13)를 설치하여 시편받침대(10)를 구성하되 히트파이프(13)는 고정금구(14)에 의해 고정되게 한다.

여기서 접촉봉(11)과 받침판(12)은 알루미늄 재질로 제작하고, 히트파이프(13)대신 구리막대를 사용하여도 무방하다.

상기된 시편받침대(10)는 볼트(15)에 의해 슈라우드(2)내부에 착탈 가능하게 체결된다.

이러한 본 발명은 평상시 시편받침대(10)를 제거하여 챔버(1)내부에 위성체를 넣은 후 슈라우드(2)의 복사열 전달에 의한 열평형 시험을 하는데 사용하게 되고 부품시험이 필요한 경우에만 시편받침대(10)를 설치한다.

시편받침대(10)를 슈라우드(2)에 설치할 경우 슈라우드(2)는 복사열 전달을 향상시키기 위하여 흑색페인트로 도장되어 있으므로 접촉봉(11)에 의해 페인트가 벗겨지지 않도록 알루미늄 호일을 깔고 그 위에 시편받침대(10)를 올려 놓으면 된다.

이때 슈라우드(2)와 접촉봉(11)이 확실히 접촉되지 못하고 이격되는 경우에는 얇은 구리선이나 부드러운 구리판을 이격된 공간에 삽입하여 열전도에 의한 열전달을 최대한으로 한다.

그러나 시편받침대(10)를 볼트(15)로 슈라우드(2)에 체결시킬 경우 가장 확실한 열전도를 보장하게 된다.

이같이 시편받침대(10)를 설치한 경우 시편받침대(10)와 슈라우드(2)간의 열전도가 빠르게 일어나게 되고 이에 따라 받침판(12)위에 놓여진 부품의 요구 온도값으로 수렴하는데 따른 시간을 크게 단축시키게 된다.

슈라우드(2)에서 접촉봉(11)을 통하여 열전도가 일어날 경우 받침판(12)의 온도 변화를 빠르고 균일하게 유지하기 위하여 히트파이프(13)를 사용한다.

히트파이프(13)는 열전달율이 특정온도범위 내에서는 구리막대에 비해 200배 가량 좋으므로 온도범위가 적당한 경우(암모니아가 작동유체인 경우 -40℃∼70℃)에는 적극추천할 수 있으나, 온도범위가 히트파이프(13)의 드라이아웃(Dry out)이 일어나 작동을 못하게 되는 온도나 혹은 얼게되는 온도를 넘어서게 되는 경우에는 히트파이프(13)를 구리막대로 교체하여 사용할 수 있다.

히트파이프(13)를 구리막대로 교체하기 용이하도록 히트파이프(13)를 고정금구(14)에 끼워 나사로 받침판(12)에 고정시킨다.

따라서 받침판(12)위에 시험용 부품을 올려놓고 열진공시험을 행하는 경우 슈라우드와 받침판의 전도에 의한 열교환이 빠르게 일어나 부품시험을 빠른시간에 끝낼 수 있다.

본 발명은 복사열 전달에 의한 열진공 챔버를 갖고 부품시험전용 열진공 챔버를 이용하는 것과 같이 빠른시간에 부품시험을 끝낼 수 있는 것으로 열진공 챔버와 부품시험 전용 열진공 챔버를 구비하여야 하는 불합리한 면을 없애고, 하나의 열진공 챔버를 이용하여 전도에 의한 부품시험 또는 복사에 의한 열전달시험을 행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 복사열 전달을 위한 슈라우드가 설치된 열진공 챔버에 있어서,

   슈라우드의 내부 바닥에서 종축방향으로 설치되는 접촉봉과,

   접촉봉 상부에 고정되고 시험부품이 놓여지는 받침판과,

   받침판 하부에서 접촉봉에 90°각도를 갖고 설치 고정되는 히트파이프를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 열진공 챔버의 시편받침대.
2. 제 1 항에서, 접촉봉은 하부를 슈라우드의 내부곡면과 동일하게 가공하여 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 열진공 챔버의 시편받침대.
3. 제 1 항에서, 받침판 하부에서 접촉봉 사이에 고정되는 히트파이프는 고정금구로 받침판에 나사결합되는 것을 특징으로 하는 열진공 챔버의 시편받침대.
4. 제 1 항에서, 받침판 하부에서 접촉봉사이에 구리막대를 고정시키는 것을 특징으로 하는 열진공 챔버의 시편받침대.
5. 제 1 항에서, 받침판은 접촉봉의 밀착을 위해 슈라우드에 볼트로 고정시키는 것을 특징으로 하는 열진공 챔버의 시편받침대.