KR100745149B1 - 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터 및 그구동방법 - Google Patents

구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터 및 그구동방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100745149B1
KR100745149B1 KR1020050123260A KR20050123260A KR100745149B1 KR 100745149 B1 KR100745149 B1 KR 100745149B1 KR 1020050123260 A KR1020050123260 A KR 1020050123260A KR 20050123260 A KR20050123260 A KR 20050123260A KR 100745149 B1 KR100745149 B1 KR 100745149B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
driving
suction
ejector
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020050123260A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070063235A (ko
Inventor
권세진
박근홍
김세훈
진정근
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020050123260A priority Critical patent/KR100745149B1/ko
Publication of KR20070063235A publication Critical patent/KR20070063235A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100745149B1 publication Critical patent/KR100745149B1/ko
Assigned to (재)연구개발특구진흥재단 reassignment (재)연구개발특구진흥재단 권리의 전부이전등록 Assignors: 한국과학기술원
Assigned to 한국과학기술원 reassignment 한국과학기술원 권리의 전부이전등록 Assignors: (재)연구개발특구진흥재단
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F04F5/16—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids
    • F04F5/20—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids for evacuating
    • F04F5/22—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids for evacuating of multi-stage type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/54—Installations characterised by use of jet pumps, e.g. combinations of two or more jet pumps of different type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

본 발명은 초음속 이젝터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터 및 그 구동방법에 관한 것이다. 이를 위해, 구동유체를 공급하기 위한 구동유체 공급수단; 구동유체 공급수단에 의해 공급되는 구동유체의 유량을 제어하기 위한 제 1 밸브수단(72); 제 1 밸브수단(72)과 연결되고, 환형의 입구를 갖는 구동유체부(32), 구동유체부(32)의 중심영역에 형성되어 흡입유체가 유입되는 흡입유체부(30), 구동유체부(32)와 흡입유체부(30)를 통해 유입된 유체가 혼합되는 혼합부(34) 및 혼합부(34)의 일단과 일체로 형성된 2차목부(36)와 확산부로 구성되는 이젝터(100); 흡입유체부(30)에 연결되어 흡입유체의 유량을 제어하는 제 2 밸브수단(90)이 제공된다.
이젝터, 초음속, 작동압력, 확장목, 노즐, 2차목, 혼합, 흡입유체, 구동유체

Description

구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터 및 그 구동방법{Superonic ejector having minimum pressure load and driving method thereof}
도 1은 종래의 초음속 이젝터의 개략적인 측단면도,
도 2는 도 1에 도시된 종래의 초음속 이젝터의 성능곡선을 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명에 따라 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터의 개략적인 측단면도,
도 4는 도 3에 도시된 초음속 이젝터를 이용한 구동시스템의 개략적인 블럭도,
도 5는 도 3과 도 4에 도시된 초음속 이젝터에서 축선방향의 압력변화를 측정하기 위한 압력센서의 설치위치를 나타내는 구성도,
도 6은 도 3과 도 4에 도시된 초음속 이젝터에서 흡입유체의 입구조건 변화에 따른 이젝터 내부 유동을 특성을 알아보기 위한 압력선도 그래프,
도 7은 도 3과 도 4에 도시된 초음속 이젝터에 대해 종래의 구동방법과 본 발명의 구동방법을 각각 적용하여 흡입유체부에서 음압이 발생하는지 여부를 알아보기 위한 실험의 그래프,
도 8은 도 3과 도 4에 도시된 초음속 이젝터에 대해 구동유체의 압력을 변화시켜가며 종래의 구동방법을 적용하였을 때 작동압력을 알아보기 위한 실험의 그래 프,
도 9는 도 3과 도 4에 도시된 초음속 이젝터에 대해 작동압력 이하에서 본 발명의 구동방법을 적용하였을 때 초음속 이젝터로서 작동하는지 확인하기 위한 실험 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 구동유체부,
20 : 흡입유체부,
23 : 혼합부,
24 : 2차목부,
26 : 확산부,
30 : 흡입유체부,
32 : 구동유체부,
33 : 1차목부,
34 : 혼합부,
36 : 2차목부,
40 : 확산부,
50 : 제 1 압축기,
52 : 제 1 건조기,
54 : 메인 공기탱크,
60 : 제 2 압축기,
62 : 제 2 건조기,
64 : 서비스 공기탱크,
70 : 설정 챔버,
72 : 제 1 밸브,
80 : 측정 컴퓨터,
82 : 데이터 획득장치,
90 : 제 2 밸브,
100 : 초음속 이젝터.
본 발명은 초음속 이젝터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터 및 그 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이젝터(ejector)는 높은 유속과 고압의 유체 즉, 구동유체(primary flow)를 노즐로 분사시켜 그 운동에너지를 이용하여 주변의 저압기체와 운동량 교환을 통하여 저에너지의 유체를 흡입, 흡입유체(secondary flow)의 유동을 얻는 일종의 펌프이다. 이젝터는 구동유체의 속도에 따라 아음속, 음속 그리고 초음속 이젝터로 분류되고, 구동유체의 종류에 따라 공기, 증기 그리고 물 이젝터로 나뉜다. 또한 축대칭 이젝터에서 구동유체의 분사 방법에 따라 중앙분사 방법과 환형분사 방법으로 나뉜다.
이러한 이젝터는 기체역학에만 의존하는 장치이므로 외부의 어떠한 파워소스도 필요하지 않고, 시스템 전체에 어떠한 회전부분이나 활동 부분을 가지지 않기 때문에 소형으로 대용량의 흡입유체를 얻을 수 있으며, 고장요소가 적고 간단한 구조와 운전 성능이 일정하며 수명이 길고 유지보수가 용이한 장점을 가지고 있다.
이러한 장점을 이용하여 오래전부터 진공건조, 농축, 증류, 탈취, 결정, 배기, 함침, 혼합, 냉각, 이송, V/STOL 항공기의 추력증강, 연소시험, 소음저감 그리고 각종 화학공업 등에서 널리 활용되었고, 최근에는 고출력 화학레이저의 압력회복(pressure recovery system)장치와 고공 비행환경 모사장치, 차세대 추진개념인 RBCC(Rocket Based Combined Cycle) 엔진 등에 응용되고 있다.
도 1은 이와 같은 종래의 초음속 이젝터의 개략적인 측단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 초음속 이젝터는 일단으로 구동유체가 분사되는 구동유체부(10)가 형성되어 있다. 이러한 구동유체부(10)는 단면이 원형이며, 끝부분에 노즐(또는 1차목부)이 형성되어 있다.
그리고, 흡입유체는 이젝터의 측면에서 유입되고, 혼합부(23)는 구동유체부(10)의 노즐 끝부분으로서, 구동유체와 흡입유체가 섞이기 시작하는 부분이다.
2차목부(24)는 혼합부(23)에 비해 단면적이 좁으며, 이로 인해 유속이 빠르고 압력이 낮아지는 영역이다. 그리고, 확산부(26)는 2차목부(24) 다음에 연속적으로 형성되며, 대기중으로 노출되도록 구성된다.
도 2는 도 1에 도시된 종래의 초음속 이젝터의 성능곡선(performance curve)을 나타낸 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 성능 곡선은 구동유체의 압력을 변화시켜 초음속 이젝터를 구동하였을 때 얻어지는 구동유체-흡입유체의 압력 변화의 곡선으로 초음속 이젝터의 성능을 한번에 확인할 수 있다는 장점이 있다.
도 2에서 a영역에서 아음속 이젝터로 작동하기 시작한 후 구동유체 압력이 더 증가하면 흡입유체 압력이 b영역처럼 갑자기 감소하며 수직 충격파가 확산부(26)에 놓이게 된다. 이때의 구동유체 압력을 작동 압력(starting pressure)이라 한다. 초음속 이젝터가 작동된 후 구동유체 압력을 감소시켜도 c영역처럼 초음속 이젝터는 작동을 유지한다.
만약, 구동유체의 압력이 더욱 감소하면 임의의 압력에서 d영역과 같이 이젝터의 작동이 중단되며 아음속 이젝터의 성능을 보인다. 이때의 구동유체 압력을 작동 멈춤 압력(unstarting pressure)이라 한다.
초음속 이젝터를 구동하기 위해서는 초기에 구동유체가 작동압력 보다 높은 압력으로 공급되어 분사되어야 한다. 그러나 실제 작동 영역에서는 이보다 낮은 압력으로도 작동을 유지할 수 있으나 작동 멈춤 압력보다는 높아야 하는 히스테리시스가 존재한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 이와 같은 히스테리시스를 이용하여 구동유체가 작동압력 이하에서도 초음속 이젝터가 구동을 개시할 수 있도록 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 구동유체를 공급하기 위한 구동유체 공급수단;
구동유체 공급수단에 의해 공급되는 구동유체의 유량을 제어하기 위한 제 1 밸브수단(72);
제 1 밸브수단(72)과 연결되고, 환형의 입구를 갖는 구동유체부(32), 구동유체부(32)의 중심영역에 형성되어 흡입유체가 유입되는 흡입유체부(30), 구동유체부(32)와 흡입유체부(30)를 통해 유입된 유체가 혼합되는 혼합부(34) 및 혼합부(34)의 일단과 일체로 형성된 2차목부(36)와 확산부로 구성되는 이젝터(100);
흡입유체부(30)에 연결되어 흡입유체의 유량을 제어하는 제 2 밸브수단(90)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터에 의해 달성될 수 있다.
그리고, 환형의 구동유체부(32) 내면에는 1차목부(33)가 더 형성되어 있는 것이 바람직하다.
아울러, 구동유체는 공기, 물, 스팀중 어느 하나인 것이 바람직하다.
뿐만 아니라, 구동유체 공급수단은,
대기중으로부터 공기를 흡입하여 압축하는 제 1 압축기(50);
제 1 압축기(50)와 연결된 메인 공기탱크(54);
메인 공기탱크(54)와 연결되어 토출압력을 일정하게 유지하도록 하는 설정챔버(70);를 더 포함하는 것이 적합할 수 있다.
그리고, 구동유체 공급수단은,
대기중으로부터 공기를 흡입하여 압축하는 제 2 압축기(60);
제 2 압축기(60)와 연결된 서비스 공기탱크(64);를 더 포함하여,
서비스 공기탱크(64)의 압력으로 제 1 밸브수단(72)을 구동하는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 메인 공기탱크(54)는 최고압력이 30 bar 일 수 있고, 서비스 공기탱크(64)는 최고압력이 5 bar 일 수 있다.
또한, 제 1 압축기(50)와 제 2 압축기(60)는 각각 제 1 건조기(52)와 제 2 건조기(62)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 본 발명의 또 다른 카테고리로서, 환형의 입구를 갖는 구동유체부(32), 구동유체부(32)의 중심영역에 형성되어 흡입유체가 유입되는 흡입유체부(30), 구동유체부(32)와 흡입유체부(30)를 통해 유입된 유체가 혼합되는 혼합부(34) 및 혼합부(34)의 일단과 일체로 형성된 2차목부(36)와 확산부로 구성되는 이젝터(100)의 구동방법에 있어서,
흡입유체부(30)를 폐쇄하는 단계(S10);
구동유체부(32)를 통해 구동유체를 분사하여 흡입유체부(30) 영역에 소정의 음압을 형성하는 단계(S20);
흡입유체부(30)를 개방하여 흡입유체를 공급하는 단계(S30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터의 구동방법에 의해서도 달성될 수 있다.
그리고, 흡입유체부(30)의 폐쇄단계(S10)는 흡입유체부(30)에 연결된 제 2 밸브(90)를 폐쇄하는 단계를 포함하고,
흡입유체부(30)의 개방단계(S30)는 제 2 밸브(90)를 개방하는 단계를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 음압 형성단계(S20)는 흡입유체부(30) 영역에서 50 torr 미만의 음압이 형성되도록 하는 것이 적합하다.
그리고, 음압 형성단계(S20)에서 구동유체는 작동압력 이하로 분사되는 것이 가장 바람직하다.
이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명에 따라 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터(100)의 개략적인 측단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 초음속 이젝터(100)의 일측으로는 흡입유체부(30)가 형성되어 있고, 흡입유체부(30)의 둘레에는 환형의 구동유체부(32)가 형성되어 있다. 그리고, 구동유체부(32)의 내부에는 노즐 역할을 하는 1차목부(33)가 형성되어 있다.
혼합부(34)에서는 흡입유체와 구동유체가 상호 혼합되고, 축선 방향으로 진행됨에 따라 단면적이 줄어드는 테이퍼 형상이다.
그리고, 2차목부(36)는 혼합부(34)에 연결되어 있으며, 혼합부(34)에서의 최소 단면적과 같은 좁은 단면을 갖고 있다.
확산부(40)는 2차목부(36)의 일단에 일체로 연결되어 있으며, 축선 방향을 따라 단면이 점차 커지는 형상이고, 끝단은 대기에 노출되어 있다.
본 발명에서 일예로서 제작하여 실험한 초음속 이젝터(100)의 구체적인 치수가 [표 1]에 기재되어 있다.
부호 치수(mm) 부호 치수(mm)
RS 56.57 Rthroat 68.19
Rmax 68.94 R2 41.72
Rexit 72.34 Rp 12.37
Lm 389.26 L2 666.0
Ld 350.0 Ls 100.0
H 54.44 h 61.24
도 3과 [표 1]에 기재되어 있는 바와 같이, 본원의 초음속 이젝터(100)는 환형 이젝터로서, 구동유체가 혼합부(34)의 벽면을 따라 분사되어 흡입유체와 혼합되며 혼합유체는 2차목부(36)와 확산부(40)를 통해 대기중으로 방출된다. 여기서 D는 2차목부(36)의 지름이고, d는 흡입유체부(30)의 지름이다.
도 4는 도 3에 도시된 초음속 이젝터를 이용한 구동시스템의 개략적인 블럭도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 압축기(50)와 공기중의 습기(또는 수분)를 제거하기 위한 제 1 건조기(52) 및 메인 공기탱크(54)가 직렬로 연결되어 있다. 메인 공기탱크(54)는 최대 30 bar 정도의 토출압력을 갖는다.
그리고, 제 2 압축기(60)와 공기중의 습기(또는 수분)를 제거하기 위한 제 2 건조기(62) 및 서비스 공기탱크(64)가 직렬로 연결되어 있다. 서비스 공기탱크(64)는 최대 5 bar 정도의 토출압력을 갖고, 제 1 밸브(72)를 구동하기 위한 것이다.
메인 공기탱크(54)와 서비스 공기탱크(64)는 설정챔버(70)와 연결되어 있고, 설정챔버(70)는 사용자에 의해 압력 목표치를 설정할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 설정 챔버(70)에 의해 압력이 변동하지 않은 일정한 압축공기가 토출된다. 즉 설정챔버(70)는 압력조절기의 기능을 한다. 본 발명에서 개시하고 있는 압축기, 건조기, 공기탱크 및 설정챔버는 공압기술분야에서 널리 사용되는 기계구성 부품이므로 그 구성은 당업자에게 용이하고 이하에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
설정챔버(70)에서 토출되는 일정압력의 압축공기는 구동유체가 되어 제 1 밸브(72)를 통해 초음속 이젝터(100)의 구동유체부(32)로 분사된다. 이 때, 분사량은 제 1 밸브(72)의 개폐 정도에 따라 조절될 수 있다.
초음속 이젝터(100)의 흡입유체부(30)에는 제 2 밸브(90)가 연결되어 있다. 이러한 제 2 밸브(90)는 개폐 정도에 따라 흡입유체의 유량을 제어할 수 있다.
실제로 제작된 본 발명의 초음속 이젝터(100)의 경우, 메인 공기탱크(54)는 부피가 11 m3이고 최고 압력이 30 bar 이며, 서비스 공기탱크(64)는 부피가 1 m3, 최고 압력 5bar인 작은 압축공기 탱크이다.
제 1 밸브(70)는 공압 자동 밸브를 사용하였고 이를 위해 5 bar의 서비스 공기탱크(64)를 사용하였다. 구동유체 노즐의 면적비는 15이고 설계 마하수는 약 4.39, 설계유량은 1.35 kg/s이다.
도 5는 도 3과 도 4에 도시된 초음속 이젝터에서 축선방향의 압력변화를 측정하기 위한 압력센서의 설치위치를 나타내는 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 혼합부(34)에 3개, 2차목부(36)에 6개, 확산부(40)에서 3개 그리고 구동유체부(32)와 흡입유체부(30)의 입구에 각각 한 개씩 총 14군데에서 압력을 측정하였다.
우선, 도 6은 도 3과 도 4에 도시된 초음속 이젝터에서 흡입유체의 입구조건 변화에 따른 이젝터 내부 유동을 특성을 알아보기 위한 압력선도 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 흡입유체부(30)가 대기압에 노출되어 있는 '폐쇄' 이전의 압력을 보면 흡입유체부(30)의 압력이 50 torr 미만으로 떨어지지 않고 진동하는 것으로 보아 초음속 이젝터(100)로 작동하지 않는 상태임을 알 수 있다.
그리고, 대기압에 노출시킨 상태로 우선 실험을 시작한 후 흡입유체부(30)를 막은 결과 '폐쇄' 이후 흡입유체부(30) 압력이 50 torr 미만으로 떨어져 일정한 압력을 유지하며 이젝터(100)는 초음속 이젝터로서 작동을 하였다. 흡입유체부(30)를 막게 되면 어떠한 직경비에 대하여도 같은 형상이 되므로 이와 관계없이 이젝터(100)는 무조건 작동한다. 이 상태에서 다시 흡입유체부(30)를 대기압에 노출시킨다. 그러나, 이젝터(100)는 계속 초음속 이젝터(100)의 상태를 유지하는 것을 알 수 있다. 이러한 흡입유체부(30)의 폐쇄-개방모드에서의 실험에서 히스테리시스 현상이 일어나는 것은 2차목부(36)의 영향이다.
전술한 바와 같이, 이젝터(100)가 작동하게 되면 2차목부(36) 끝단에 수직 충격파가 형성되며 일정한 유량을 흡입하게 되는데 이때 흡입유체부(30)를 막게되면 P0p/Ps가 증가하게 되어 도 6과 같은 결과를 보인다. 대기압 조건에서 작동하지 않는 이젝터(100)의 경우라도 흡입유체부(30)를 막게되면 같은 원리로서 작동하게 되는 것이다. 이 때 흡입유체부(30)를 다시 대기압에 노출시키면 반대로 P0p/Ps가 줄어들게 되어 상대적으로 구동유체의 압력을 낮추는 영향으로 작용하는데 일단 작동 상태에서 구동유체의 압력을 낮춰도 작동하는 2차목부(36)를 가진 이젝터의 특징처럼 2차목부(36) 끝단에 형성된 수직 충격파는 사라지지 않고 있다가 어느 한계 이상으로 압력저하가 발생하게 된 후에야 작동을 멈추게 된다.
도 7은 도 3과 도 4에 도시된 초음속 이젝터에 대해 종래의 구동방법과 본 발명의 구동방법을 각각 적용하여 흡입유체부에서 음압이 발생하는지 여부를 알아보기 위한 실험의 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, ③번의 실험은 종래의 구동방법과 마찬가지로 흡입유체부(30)가 대기압에 노출된 상태에서의 이젝터의 작동을 보여주고 있다.
①번 부분은 흡입유체부(30)가 대기압에 노출된 상태에서 구동유체 압력이 작동 압력에 미치지 못하는 상태이다. 결과에서 보듯이 설계요구조건인 50 torr 미만으로 내려가지 못하고 진동하며 실험에서 충격파 소음이 나타나지 않는 영역이다.
하지만 본 발명에 따른 구동방법을 적용하여, 흡입유체부(30)를 차단하였다가 다시 대기압에 노출시키게 되면 ②번과 같이 50 torr 미만의 압력을 일정하게 유지함을 알 수 있다. 이때 실험에서는 충격파 소음을 동반하게 되는데 이것으로 이젝터(100)가 초음속 이젝터로서 작동함을 알 수 있다. 이러한 폐쇄-개방모드 히스테리시스 현상을 이용한다면 이젝터(100)를 작동시킬 때 작동 압력을 작동 멈춤 압력보다 크게 높이지 않아도 되며 이젝터(100)의 작동 압력을 낮출 수 있어 여러 응용 분야에 큰 잇점이 있다.
도 8은 도 3과 도 4에 도시된 초음속 이젝터에 대해 구동유체의 압력을 변화시켜가며 종래의 구동방법을 적용하였을 때 작동압력을 알아보기 위한 실험의 그래프이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 구동유체의 압력이 19 기압일 때 작동하기 시작하며 19기압보다 조금이라도 낮은 압력에서는 작동하지 않는 것을 알 수 있다. 즉 본 이젝터(100)의 작동압력은 19 기압임을 알 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 폐쇄-개방 모드 히스테리시스를 이용하여 실제 작동 압력 보다 낮은 구동유체 압력으로 이젝터를 작동시킬 수 있음을 확인하기 위하여 같은 흡입유체부(30)의 직경비에 대하여 구동유체의 압력을 변화 시켜가며 실험을 수행하였다. 즉, 도 9는 도 3과 도 4에 도시된 초음속 이젝터에 대해 작동압력 이하에서 본 발명의 구동방법을 적용하였을 때 초음속 이젝터로서 작동하는지 확인하기 위한 실험 그래프이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 작동 압력인 19기압 보다 낮은 4가지 구동유체 압력에서 폐쇄-개방모드 히스테리시스를 이용하여 작동시켰을 때의 성능곡선을 알 수 있다. 4가지 경우 모두 흡입유체부(30)를 막은 채로 구동유체 노즐을 개방한 후, 이젝터(100)의 작동상태가 확인되면 바로 흡입유체부(30)를 대기압에 노출시켰다. 작동압력 보다 낮은 4가지 경우 모두 초음속 이젝터(100)로 작동을 시작하며, 작동 멈춤 압력수준의 압력에서도 이젝터(100)를 초음속으로 작동시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 기존의 초음속 이젝터의 시동에서 일단 '작동압력'까지 구동유체의 압력을 높여야 했던 것과는 달리 흡입유체의 입구를 차단하는 간단한 작동만으로 구동유체의 압력을 이젝터 형 상이 갖는 최소 압력으로 작동시킬 수 있다.
기존의 이젝터를 사용하는 공정이나 신제품의 개발에 있어 흡입유체 입구에 간단한 장치의 부착만으로 시동을 위한 작동 유체의 손실을 줄일 수 있어 그 효과가 클 것으로 예상된다.
이러한 본 발명의 일실시예에 따른 초음속 이젝터는 기계, 항공, 화학 공정 등에 널리 사용될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 구동방법과 같이 흡입 유체의 입구를 차단하였다가 시동 후에 입구를 노출 시키는 방법을 이용하면 구동 유체의 압력을 작동 압력이상으로 높이지 않아도 되며, 흡입 유량의 한계가 증가하게 되어 비용을 절감하는 효과가 있다. 따라서, 초음속 이젝터 뿐만 아니라 산업현장에서 사용되는 모든 이젝터 응용분야에 많은 도움을 줄 수 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 구동유체를 공급하기 위한 구동유체 공급수단;
    상기 구동유체 공급수단에 의해 공급되는 구동유체의 유량을 제어하기 위한 제 1 밸브수단(72);
    상기 제 1 밸브수단(72)과 연결되고, 환형의 입구를 갖는 구동유체부(32), 상기 구동유체부(32)의 중심영역에 형성되어 흡입유체가 유입되는 흡입유체부(30), 상기 구동유체부(32)와 흡입유체부(30)를 통해 유입된 유체가 혼합되는 혼합부(34) 및 상기 혼합부(34)의 일단과 일체로 형성된 2차목부(36)와 확산부로 구성되는 이젝터(100);
    상기 흡입유체부(30)에 연결되어 상기 흡입유체의 유량을 제어하는 제 2 밸브수단(90)으로 구성되고,
    상기 구동유체 공급수단은,
    대기중으로부터 공기를 흡입하여 압축하는 제 1 압축기(50);
    상기 제 1 압축기(50)와 연결된 메인 공기탱크(54);
    상기 메인 공기탱크(54)와 연결되어 토출압력을 일정하게 유지하도록 하는 설정챔버(70)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 구동유체 공급수단은,
    대기중으로부터 공기를 흡입하여 압축하는 제 2 압축기(60);
    상기 제 2 압축기(60)와 연결된 서비스 공기탱크(64);를 더 포함하여,
    상기 서비스 공기탱크(64)의 압력으로 상기 제 1 밸브수단(72)을 구동하는 것을 특징으로 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 메인 공기탱크(54)는 최고압력이 30 bar 인 것을 특징으로 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 서비스 공기탱크(64)는 최고압력이 5 bar 인 것을 특징으로 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 압축기(50)와 상기 제 2 압축기(60)는 각각 제 1 건조기(52)와 제 2 건조기(62)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터.
  9. 환형의 입구를 갖는 구동유체부(32), 상기 구동유체부(32)의 중심영역에 형성되어 흡입유체가 유입되는 흡입유체부(30), 상기 구동유체부(32)와 흡입유체부(30)를 통해 유입된 유체가 혼합되는 혼합부(34) 및 상기 혼합부(34)의 일단과 일체로 형성된 2차목부(36)와 확산부로 구성되는 이젝터(100)의 구동방법에 있어서,
    상기 흡입유체부(30)를 폐쇄하는 단계(S10);
    상기 구동유체부(32)를 통해 구동유체를 분사하여 상기 흡입유체부(30) 영역에 소정의 음압을 형성하는 단계(S20);
    상기 흡입유체부(30)를 개방하여 흡입유체를 공급하는 단계(S30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터의 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 흡입유체부(30)의 폐쇄단계(S10)는 상기 흡입유체부(30)에 연결된 제 2 밸브(90)를 폐쇄하는 단계를 포함하고,
    상기 흡입유체부(30)의 개방단계(S30)는 상기 제 2 밸브(90)를 개방하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝 터의 구동방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 음압 형성단계(S20)는 상기 흡입유체부(30) 영역에서 50 torr 미만의 음압이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터의 구동방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 음압 형성단계(S20)에서 상기 구동유체는 작동압력 이하로 분사되는 것을 특징으로 하는 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터의 구동방법.
KR1020050123260A 2005-12-14 2005-12-14 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터 및 그구동방법 Expired - Fee Related KR100745149B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050123260A KR100745149B1 (ko) 2005-12-14 2005-12-14 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터 및 그구동방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050123260A KR100745149B1 (ko) 2005-12-14 2005-12-14 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터 및 그구동방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070063235A KR20070063235A (ko) 2007-06-19
KR100745149B1 true KR100745149B1 (ko) 2007-08-01

Family

ID=38363307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050123260A Expired - Fee Related KR100745149B1 (ko) 2005-12-14 2005-12-14 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터 및 그구동방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100745149B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0636860B2 (ja) * 1988-08-22 1994-05-18 東京瓦斯株式会社 エゼクタ群装置
JP2713814B2 (ja) * 1990-11-15 1998-02-16 三井造船株式会社 圧縮性流体用エジェクタ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0636860B2 (ja) * 1988-08-22 1994-05-18 東京瓦斯株式会社 エゼクタ群装置
JP2713814B2 (ja) * 1990-11-15 1998-02-16 三井造船株式会社 圧縮性流体用エジェクタ

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070063235A (ko) 2007-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6877960B1 (en) Lobed convergent/divergent supersonic nozzle ejector system
US6523991B1 (en) Method and device for increasing the pressure or enthalpy of a fluid flowing at supersonic speed
US4940392A (en) Jet pump with stabilized mixing of primary and secondary flows
CA1243848A (en) Gas compressor for jet engine
CA2372295A1 (en) Passively driven acoustic jet controlling boundary layers
JP2001355515A5 (ko)
US20080240904A1 (en) Method of Pumping Gaseous Matter via a Supersonic Centrifugal Pump
CN213392904U (zh) 一种高模试验超声速空气引射器
KR100801658B1 (ko) 연료전지용 양방향 가변노즐 이젝터
CN108131336A (zh) 一种混合室切向补气的超音速气体引射器
US6666016B2 (en) Mixing enhancement using axial flow
KR102649754B1 (ko) 제트 펌프
KR20070063235A (ko) 구동유체가 최소 압력부하를 갖는 초음속 이젝터 및 그구동방법
Zou et al. Experimental investigation on starting process of supersonic single-stage air ejector
Kim et al. Experimental investigation of an annular injection supersonic ejector
RU2151920C1 (ru) Газовый эжектор
CN109781427B (zh) 液体姿控发动机高模试验逆向稀薄来流模拟装置
US20230287903A1 (en) Nozzle Appliance for a Jet Pump and Jet Pump
CN216714841U (zh) 一种新型流体喷射器
US20020107293A1 (en) Method and device for generating an aerosol
KR101200284B1 (ko) 충격파 발생기를 이용한 진공 이젝터 성능개선 장치
CN111120422B (zh) 一种抽真空引射器及发动机抽真空方法
RU2256810C1 (ru) Система суфлирования масляной опоры ротора газотурбинного двигателя
CN112901565B (zh) 一种新型流体喷射器
RU2468234C1 (ru) Турборазгонное устройство

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
PG1701 Publication of correction

St.27 status event code: A-5-5-P10-P19-oth-PG1701

Patent document republication publication date: 20080418

Republication note text: Request for Correction Notice (Document Request)

Gazette number: 1007451490000

Gazette reference publication date: 20070801

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110711

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120111

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 6

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R14-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R14-asn-PN2301

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20140727

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20140727

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000