KR100718807B1 - Arc-shaped checker brick for a storage air heater and checker built up of the same - Google Patents

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이양지
박부민
강상훈
양수석
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한국항공우주연구원
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Abstract

본 발명은 고속 추진기관의 성능시험에 사용되는, 고온 및 고압 환경 모사용 축열식 가열기의 내부에 적층되는 축열재에 관한 것이다. 본 발명에 의한 축열식 가열기용 호상 축열재 브릭은 고속 추진기관의 성능시험에 사용되는, 고온 및 고압 환경 모사용 축열식 가열기의 내부에 적층되는 축열재 브릭으로서, 호상이며, 다수의 관통공이 형성되어 있고, 상면의 중앙부에 소정 형상의 홈이 형성되어 있으며, 하면의 양단부에 각각 상기 홈의 절반에 해당하는 돌기가 형성되어 있다. 본 발명을 통하여 적층 및 구축된 축열식 가열기는 기존에 사용되어 온 페블 타입 축열식 가열기에 비하여 분진 및 부상의 위험을 최소화할 수 있기 때문에, 고속 추진기관의 성능 시험설비로 공급되는 시험기류를 안전하고 깨끗하게 공급할 수 있게 된다. The present invention relates to a heat storage material laminated in a heat storage heater for high temperature and high pressure environment simulation, which is used for performance testing of a high speed propulsion engine. The heat storage material brick for heat storage heater according to the present invention is a heat storage material brick laminated in the heat storage heater for high temperature and high pressure environment, which is used for performance test of high speed propulsion engine, arc shape, and a plurality of through holes are formed. A groove having a predetermined shape is formed at the center of the upper surface, and protrusions corresponding to half of the groove are formed at both ends of the lower surface, respectively. The heat accumulator which is laminated and constructed through the present invention can minimize the risk of dust and injury compared to the pebble type heat accumulator that has been used in the past, and safely and cleanly test air supplied to a performance test facility of a high-speed propulsion engine. I can supply it.

축열식 가열기, 호상, 축열재, 브릭, 적층 Regenerative heater, arc, heat storage material, brick, lamination

Description

축열식 가열기용 호상 축열재 브릭 및 이를 이용한 적층물{ARC-SHAPED CHECKER BRICK FOR A STORAGE AIR HEATER AND CHECKER BUILT UP OF THE SAME}Arc-type heat accumulator brick for heat storage type heater and laminate using same {ARC-SHAPED CHECKER BRICK FOR A STORAGE AIR HEATER AND CHECKER BUILT UP OF THE SAME}

도 1은 종래의 축열식 가열기의 종단면도1 is a longitudinal cross-sectional view of a conventional heat storage heater.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 호상(弧狀) 축열재 브릭(brick)의 사시도2 is a perspective view of an arc heat storage material brick according to a preferred embodiment of the present invention;

도 3은 도 2의 호상 축열재 브릭을 뒤집어 놓은 것에 대한 사시도3 is a perspective view of upside down the arc heat storage material brick of FIG.

도 4는 도 2의 A-A 단면도4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 축열재 브릭 적층물에 사용되는 원기둥상 축열재 브릭을 상부 및 하부에서 본 사시도5 and 6 are respectively a perspective view from above and below of a cylindrical heat storage material brick used in a heat storage material brick laminate according to a preferred embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 축열재 브릭 적층물의 사시도7 is a perspective view of a heat storage brick stack according to a preferred embodiment of the present invention

도 8은 도 7의 평면도8 is a plan view of FIG.

도 9는 도 7의 축열재 브릭 적층물이 내장된 축열식 가열기의 종단면도9 is a longitudinal cross-sectional view of a heat storage heater in which the heat storage brick stack of FIG. 7 is incorporated;

도 10은 도 9의 B-B 단면도10 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1, 2: 축열식 가열기 30: 축열재 브릭 적층물 1, 2: heat storage heater 30: heat storage brick laminate

32: 호상 축열재 브릭 34, 44: 관통공 32: arc heat storage material brick 34, 44: through-hole

36, 46: 홈 38, 48: 돌기 36, 46: groove 38, 48: projection

42: 원기둥상 축열재 브릭 42: cylindrical heat accumulator brick

본 발명은 고속 추진기관의 성능시험에 사용되는, 고온 및 고압 환경 모사용 축열식 가열기의 내부에 적층되는 축열재에 관한 것이다. The present invention relates to a heat storage material laminated in a heat storage heater for high temperature and high pressure environment simulation, which is used for performance testing of a high speed propulsion engine.

램젯이나 스크램젯 엔진과 같은 초음속이나 극초음속 엔진의 성능 시험설비의 주요 구성요소로서 축열식 가열기가 있다. 축열식 가열기는 고공시험 환경과 지상의 시험 환경의 엔탈피 모사가 목적인 장비이다. A regenerative heater is a major component of the performance testing facility for supersonic or hypersonic engines, such as ramjet or scramjet engines. Regenerative heaters are intended for enthalpy simulation of high altitude test and ground test environments.

보다 구체적으로 설명하면, 마하 5, 고도 25km의 고고도, 고마하수 환경의 정체온도는 1330K, 정체압력은 1.33MPa에 달하는데, 이러한 환경을 지상에서 모사하기 위해서는 고온, 고압 환경을 모사할 수 있는 시험설비가 필요하다. 이러한 시험설비로는 전술한 축열식 가열기 외에 오염공기 가열기, 전기 가열기 등이 있다. 그 중 축열식 가열기는 대용량의 청정 공기를 장시간 동안 공급할 수 있다는 장점이 있다. More specifically, Mach 5, a high altitude of 25km, high Machage environment, the stagnation temperature is 1330K, the stagnation pressure is 1.33MPa, in order to simulate the above ground, the test to simulate the high temperature, high pressure environment Equipment is needed. Such test facilities include polluted air heaters and electric heaters in addition to the above-described heat storage heaters. Among them, the regenerative heater has an advantage of supplying a large amount of clean air for a long time.

도 1은 종래의 축열식 가열기의 종단면도이다. 1 is a longitudinal sectional view of a conventional heat storage heater.

도 1을 참조하면, 종래의 축열식 가열기(1)는 외피(10), 단열재(12, 14), 페블 타입 축열재(pebble type checker; 20), 버너 등으로 구성되어 있다. 축열식 가열기(1)의 성능에서 가장 중요한 영향을 미치는 구성품은 축열재인데, 이러한 축열재의 한 예로서 도 1에 페블(pebble) 타입 축열재(20)를 도시하였다. Referring to FIG. 1, the conventional heat storage type heater 1 includes an outer shell 10, heat insulating materials 12 and 14, a pebble type checker 20, a burner, and the like. The most important component in the performance of the regenerative heater 1 is the heat storage material, which is shown in FIG. 1 as a pebble type heat storage material 20 as an example of such heat storage material.

페블 타입 축열재(20)에서 가장 보편적인 형태는 자갈층 형태이다. 열에너지는 가열과정에 의하여 서서히 내화성 자갈에 저장되며 통풍 기간 동안 자갈로부터 공기로 에너지를 공급하는 형태를 취하나, 고압 환경에서의 통풍시 자갈의 부상(浮上) 및 마찰로 인하여 발생하는 분진에 의해서 시험실로 공급되는 공기가 오염될 수 있다는 단점이 있다. The most common form of the pebble type heat storage material 20 is in the form of a gravel layer. Thermal energy is slowly stored in refractory gravel by heating and takes the form of supplying energy from the gravel to the air during the ventilation period.However, in the high pressure environment, the thermal energy flows into the laboratory due to the dust generated by the gravel and friction. The disadvantage is that the air supplied can be contaminated.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고압 환경에 노출될 경우 발생할 수 있는 축열재의 부상 및 마찰로 인하여 발생하는 분진을 방지하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to prevent dust generated due to the injury and friction of the heat storage material that may occur when exposed to high pressure environment.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 축열식 가열기용 호상 축열재 브릭은 고속 추진기관의 성능시험에 사용되는, 고온 및 고압 환경 모사용 축열식 가열기의 내부에 적층되는 축열재 브릭으로서, 호상이며, 다수의 관통공이 형성되어 있고, 상면의 중앙부에 소정 형상의 홈이 형성되어 있으며, 하면의 양단부에 각각 상기 홈의 절반에 해당하는 돌기가 형성되어 있다.In order to achieve the above object, the heat storage material brick for heat storage heater according to the present invention is a heat storage material brick laminated in the heat storage heater for high temperature and high pressure environment, which is used for performance test of high speed propulsion engine, and is arc-shaped. Through holes are formed, grooves having a predetermined shape are formed in the center of the upper surface, and projections corresponding to half of the grooves are formed at both ends of the lower surface, respectively.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 축열식 가열기용 축열재 브릭 적층물은 고속 추진기관의 성능시험에 사용되는, 고온 및 고압 환경 모사용 축열식 가열기의 내부에 형성되는 축열재 브릭 적층물로서, 전술한 호상 축열재 브릭들이 소정 간격 이격되어 원주방향으로 배열되고, 이러한 원주방향 배열이 여러 개 인접, 결합되어 동심원을 이루며, 이 동심원의 중심부에는, 상면의 중앙부에 소 정 형상의 홈이 형성되어 있고 하면의 중앙부에 상기 홈에 대응하는 돌기가 형성되어 있는 원기둥상 축열재 브릭이 위치하며, 상기 호상 축열재 브릭들이 그 홈과 돌기가 상하로 끼워맞춰지고 서로 엇갈리면서 여러 층으로 적층되며, 상기 원기둥상 축열재 브릭들이 그 홈과 돌기가 상하로 끼워맞춰지면서 여러 층으로 적층되고, 전체적으로 원기둥 형상을 이룬다. In addition, in order to achieve the above object, the heat storage brick stack for a heat storage heater according to the present invention is used as a heat storage brick stack formed inside a heat storage heater for high temperature and high pressure environment, which is used for performance test of a high-speed propulsion engine. The arc heat accumulator bricks are spaced apart at predetermined intervals and arranged in the circumferential direction, and a plurality of such circumferential arrays are adjacent to each other and are combined to form concentric circles. In the center of the concentric circles, a predetermined groove is formed at the center of the upper surface. And a cylindrical heat storage material brick having projections corresponding to the grooves at a central portion of the lower surface thereof, wherein the arc heat storage material bricks are stacked in multiple layers while the grooves and the projections are fitted up and down, and are staggered from each other. The cylindrical heat accumulator bricks are laminated in multiple layers as their grooves and protrusions are fitted up and down, and the whole Form a shape.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 축열식 가열기용 호상 축열재 브릭의 사시도이고, 도 3은 도 2의 축열재 브릭을 뒤집어 놓은 것에 대한 사시도이며, 도 4는 도 2의 A-A 단면도이다.2 is a perspective view of an arc heat storage material brick for a heat storage heater according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of the heat storage material brick of FIG. 2 upside down, and FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 호상 축열재 브릭(32)은 호상(弧狀), 즉 부채꼴에서 하부가 제거된 형상을 하고 있으며, 다수의 관통공(34)이 형성되어 있다. 2 to 4, the arc heat storage material brick 32 according to the present invention has an arc shape, that is, a shape in which a lower portion is removed from a fan shape, and a plurality of through holes 34 are formed. .

또한, 상면의 중앙부에 소정 형상의 홈(36)이 형성되어 있으며, 하면의 양단부 각각에 상기 홈(36)의 절반에 해당하는 돌기(38)가 형성되어 있다. 이러한 홈(36)의 형상으로는 육각형이 바람직하다. 홈(36)이 육각형인 경우 돌기(38)는 이 육각형을 반으로 자른 형상(도 3 참조)을 하게 되며, 이러한 홈(36)과 돌기(38)를 가지는 호상 축열재 브릭(32)들이 상하로 적층하게 된다. Moreover, the groove | channel 36 of a predetermined shape is formed in the center part of the upper surface, The protrusion 38 corresponding to half of the said groove | channel 36 is formed in each of the both ends of the lower surface. The shape of the grooves 36 is preferably hexagonal. When the groove 36 is a hexagon, the projection 38 has a shape in which the hexagon is cut in half (see FIG. 3), and the arc heat storage material bricks 32 having the groove 36 and the projection 38 are vertically up and down. To be laminated.

다시 말하면, 하나의 호상 축열재 브릭(32)이 놓여 있으면 그 상면의 육각형 홈(36)에, 다른 하나의 호상 축열재 브릭(32)의 우측단에 위치한 육각형을 반으로 자른 형상의 돌기(38)와, 또 다른 하나의 호상 축열재 브릭(32)의 좌측단에 위치한 같은 형상의 돌기(38)가 함께 삽입된다. 이때 호상 축열재 브릭(32)의 돌기(38)가 홈(36)에 쉽게 착탈될 수 있도록 홈(36)의 상부의 폭이 하부의 폭보다 넓게 형성되고(도 4 참조), 이에 삽입되는 돌기(38)의 상부의 폭이 하부의 폭보다 넓게 형성되도록 하면 좋다. 한편, 호상 축열재 브릭(32)의 열팽창으로 인한 파괴와 적층의 흐트러짐을 방지하기 위해서 홈(36)에 돌기(38) 삽입시 홈(36)과 돌기(38) 간에 1mm 정도의 간격을 두는 것이 바람직하다. In other words, when one arc heat accumulator brick 32 is placed, the projection 38 of the shape which cut | disconnected the hexagon located at the right end of the other arc heat accumulator brick 32 in half in the hexagon groove 36 of the upper surface. ) And another projection 38 of the same shape located at the left end of another arc heat storage material brick 32 is inserted together. At this time, the width of the upper portion of the groove 36 is formed wider than the width of the lower portion so that the projection 38 of the arc heat storage material brick 32 can be easily attached to the groove 36 (see Fig. 4), the projection inserted therein What is necessary is just to make it the width | variety of the upper part of (38) wider than the width of a lower part. On the other hand, in order to prevent breakage due to thermal expansion of the arc heat storage material brick 32 and disturbance of lamination, a space of about 1 mm is provided between the groove 36 and the protrusion 38 when the protrusion 38 is inserted into the groove 36. desirable.

한편, 이러한 호상 축열재 브릭(32)의 재질은 고밀도 알루미나가 바람직하다.On the other hand, the material of the arc heat storage material brick 32 is preferably high density alumina.

도 5 및 도 6은 각각 본 발명에 의한 축열식 가열기용 축열재 브릭 적층물에 사용되는 원기둥상 축열재 브릭을 상부 및 하부에서 본 사시도이다. 5 and 6 are respectively a perspective view of the cylindrical heat storage material brick used in the heat storage material brick laminate for the heat storage heater according to the present invention seen from the top and bottom.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 원기둥상 축열재 브릭(42)은 원기둥 형상을 하고 있고, 다수의 관통공(44)이 형성되어 있으며, 상면에는 소정 형상의 홈(46)이, 하면에는 상기 홈(46)에 대응하는 돌기(48)가 형성되어 있다. 5 and 6, the cylindrical heat storage material brick 42 has a cylindrical shape, and a plurality of through holes 44 are formed, and a groove 46 having a predetermined shape is formed on a lower surface thereof. A projection 48 corresponding to the groove 46 is formed.

한편, 이러한 원기둥상 축열재 브릭(32)의 재질은 고밀도 알루미나가 바람직하다.On the other hand, the material of the cylindrical heat storage material brick 32 is preferably high density alumina.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 축열식 가열기용 축열재 브릭 적층물의 사시도이고, 도 8은 도 7의 평면도이다.7 is a perspective view of a heat storage brick stack for a heat storage heater according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a plan view of FIG.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 의한 축열식 가열기용 축열재 브릭 적층물(30)은 전술한 호상 축열재 브릭(32)들이 소정 간격 이격되어 원주방향으로 배열된다. 이렇게 이격시키는 이유는 열팽창으로 인한 브릭(32)의 파괴와 적층의 흐 트러짐을 방지하기 위해서이며, 그 간격(d)은 1mm 정도가 바람직하다. Referring to FIGS. 7 and 8, in the heat storage material brick stack 30 for a heat storage heater according to the present invention, the arc heat storage material bricks 32 described above are arranged in a circumferential direction at predetermined intervals. The reason for this separation is to prevent breakage of the brick 32 due to thermal expansion and disturbance of lamination, and the distance d is preferably about 1 mm.

이렇게 원주방향 배열이 여러 개 인접, 결합되어 동심원을 이루도록 하고, 이 동심원의 중심부에는 전술한 원기둥상 축열재 브릭(42)이 위치한다. Thus, several circumferential arrangements are adjacent to each other and are combined to form a concentric circle, and the above-described cylindrical heat storage material brick 42 is located at the center of the concentric circle.

호상 축열재 브릭(32)들이 그 홈(36)과 돌기(38)가 상하로 끼워맞춰지고 서로 엇갈리면서 여러 층으로 적층되며, 상기 원기둥상 축열재 브릭(42)들이 그 홈(46)과 돌기(48)가 상하로 끼워맞춰지면서 여러 층으로 적층된다. The arc heat accumulator bricks 32 are stacked in a plurality of layers while the grooves 36 and the protrusions 38 are fitted up and down alternately, and the cylindrical heat accumulator bricks 42 are formed with the grooves 46 and the protrusions. 48 is stacked in multiple layers while being fitted up and down.

이렇게 하여 전체적으로 원기둥 형상을 이루는 축열재 브릭 적층물(30)이 형성된다. In this way, the heat accumulator brick laminate 30 having a cylindrical shape as a whole is formed.

도 9는 본 발명에 의한 축열재 브릭 적층물이 내장된 축열식 가열기의 종단면도이고, 도 10은 도 9의 B-B 단면도이다. 9 is a longitudinal cross-sectional view of a heat storage type heater in which a heat storage material brick laminate according to the present invention is incorporated, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 의한 축열재 브릭 적층물(30)이 내장된 축열식 가열기(2)는 외피(10), 단열재(12, 14), 및 축열재 브릭 적층물(30)을 포함한다. 9 and 10, the heat storage heater 2 in which the heat storage brick stack 30 according to the present invention is incorporated includes an outer shell 10, a heat insulating material 12 and 14, and a heat storage brick stack 30. ).

상기 축열재 브릭 적층물(30)은 호상 축열재 브릭(32)들 사이가 소정간격 이격되어 있고, 홈(36, 46)과 돌기(38, 48)가 상하로 끼워맞춰지고, 호상 축열재 브릭(32)들이 서로 엇갈려서 적층되어 있으므로, 통풍시 고온 환경에서 열팽창으로 인하여 적층이 흐트러지거나 브릭이 파괴되지 않고 고압 환경에서 브릭의 부상으로 인한 적층이 흐트러짐을 방지할 수 있게 된다. The heat accumulator brick laminate 30 is spaced apart between the arc heat accumulator brick 32, the grooves 36, 46 and the projections 38, 48 are vertically fitted, the arc heat accumulator brick Since the 32 are stacked alternately, it is possible to prevent the lamination due to thermal expansion in a high temperature environment during ventilation and the lamination due to the rise of the brick in the high pressure environment without disturbing the lamination.

본 발명을 통하여 적층 및 구축된 축열식 가열기는 기존에 사용되어 온 페블 타입 축열식 가열기에 비하여 분진 및 부상의 위험을 최소화할 수 있기 때문에, 고속 추진기관의 성능 시험설비로 공급되는 시험기류를 안전하고 깨끗하게 공급할 수 있게 된다. The heat accumulator which is laminated and constructed through the present invention can minimize the risk of dust and injury compared to the pebble type heat accumulator that has been used in the past, and safely and cleanly test air supplied to a performance test facility of a high-speed propulsion engine. I can supply it.

이상에서 살펴본 본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention described above has been described in detail only with respect to the specific examples described, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims. will be.

Claims (2)

고속 추진기관의 성능시험에 사용되는, 고온 및 고압 환경 모사용 축열식 가열기의 내부에 적층되는 축열재 브릭으로서, A heat storage brick stacked inside a heat storage heater for high temperature and high pressure environment, which is used for performance test of a high speed propulsion engine, 호상이며, Arc 다수의 관통공이 형성되어 있고, A number of through holes are formed, 상면의 중앙부에 소정 형상의 홈이 형성되어 있으며, 하면의 양단부에 각각 상기 홈의 절반에 해당하는 돌기가 형성되어 있는 축열식 가열기용 호상 축열재 브릭.An arc heat storage material brick for a heat storage heater, wherein grooves having a predetermined shape are formed in a central portion of the upper surface, and projections corresponding to half of the grooves are formed at both ends of the lower surface, respectively. 고속 추진기관의 성능시험에 사용되는, 고온 및 고압 환경 모사용 축열식 가열기의 내부에 형성되는 축열재 브릭 적층물로서, A heat accumulator brick laminate formed inside a regenerative heater for high temperature and high pressure environment, which is used for performance test of a high speed propulsion engine, 제1항의 호상 축열재 브릭들이 소정 간격 이격되어 원주방향으로 배열되고, 이러한 원주방향 배열이 여러 개 인접, 결합되어 동심원을 이루며, 이 동심원의 중심부에는, 상면의 중앙부에 소정 형상의 홈이 형성되어 있고 하면의 중앙부에 상기 홈에 대응하는 돌기가 형성되어 있는 원기둥상 축열재 브릭이 위치하며,The arc heat accumulator bricks of claim 1 are arranged in a circumferential direction spaced apart by a predetermined interval, and a plurality of such circumferential arrangements are adjacent to each other and are combined to form concentric circles. In the center of the concentric circles, grooves having a predetermined shape are formed in the center of the upper surface. And a cylindrical heat storage material brick having protrusions corresponding to the grooves at a central portion of the lower surface thereof. 제1항의 호상 축열재 브릭들이 그 홈과 돌기가 상하로 끼워맞춰지고 서로 엇갈리면서 여러 층으로 적층되며, 상기 원기둥상 축열재 브릭들이 그 홈과 돌기가 상하로 끼워맞춰지면서 여러 층으로 적층되고, The arc heat accumulator bricks of claim 1 are stacked in multiple layers while the grooves and the protrusions are fitted up and down alternately, and the cylindrical heat storage material bricks are laminated in the multiple layers as the grooves and the protrusions are fitted up and down, 전체적으로 원기둥 형상을 이루는 축열식 가열기용 축열재 브릭 적층물.A heat accumulator brick laminate for a heat storage heater having a cylindrical shape as a whole.
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