KR100947109B1 - 초저온 부품 시험기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초저온 상태의 시설장치에 사용하는 부품 및 부품 재료의 안정성과 성능 등을 불연성 액화가스인 액화질소에 침적시킨 후 물성변화 및 필요부위 온도변화 측정과 금속의 저온 취성발생을 확인할 수 있도록 하는 초저온 부품 시험기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초저온 환경이 조성되도록 하는 챔버부, 부품을 지지하는 고정수단, 부품의 내부에 액화가스를 충진하는 액화가스공급수단, 부품의 폐쇄상태에서 밀폐성 확인을 위해 밀폐확인가스를 충진하는 밀폐가스충진수단, 온도를 체크하는 온도체크부, 부품의 물성변화를 체크하는 체크센서부, 각종 데이터를 송신받아 표시하는 데이터 로그로 구성되는 것을 특징으로 하여; 초저온의 상태에서 사용될 부품이나 부품을 제작할 재료를 유사한 환경을 조성한 상태에서 시험을 통해 물성변화 및 안정성을 판단함으로써 부품의 신뢰도를 향상시키도록 하는 효과가 있다.

초저온, 액화질소, 헬륨가스, 지그, 챔버, LNG, 인공위성 발사체, 스테이트볼트

Description

초저온 부품 시험기{Parts tester for an extremely low temperature}

본 발명은 초저온 부품 시험기에 관한 것으로, 특히 초저온 상태의 시설장치에 사용하는 부품 및 부품 재료의 안정성과 성능 등을 불연성 액화가스인 액화질소에 침적시킨 후 물성변화 및 필요부위 온도변화 측정과 금속의 저온 취성발생을 확인할 수 있도록 하는 초저온 부품 시험기에 관한 것이다.

일반적으로 모든 금속은 초(극)저온 상태에서 조직변태가 일어나기 때문에 이 조직변태가 발생해도 특히 초저온 환경에서 사용되는 밸브는 고유기능인 유체의 완전 차단과 유체수송의 고유기능을 발휘할 수 있는 초저온밸브의 필요성이 강조되고 있다.

즉, 초저온계통에 설치되는 초저온밸브는 밸브구조역학, 재료역학, 유체역학, 열역학 등의 4대 역학을 기초로 정밀설계, 설계계산, 설계해석, 설계검증의 설계기술과 생산기술, 자재조달 기술뿐만 아니라 실제 계통에 설치하여 완벽한 실증실험을 거쳐야 하며 이와 같은 배경하에 제작되는 초저온 밸브는 미래형, 환경친화형, 에너지절약형의 최첨단 전략화된 제품이라 할 수 있다.

특히, 이러한 초저온 밸브에서 기밀성을 유지하는 것은 매우 중요한 요소로써, 초저온밸브의 기밀성을 테스트하기 위해서는 초저온 밸브의 주위를 초저온상태로 유지하여 테스트하는 것이 바람직하며, 이를 위해 액화질소를 이용하여 액화질소의 기화온도 이하로 냉각시킬 필요가 있다.

그리고, 이와 같은 초저온 밸브는 최근 액화질소, 액화산소, 천연액화가스(LNG) 등의 초저온 유체에 대한 밸브의 수요가 날로 증가하고 있는 실정이다.

이러한, 초저온의 유체들은 그 온도가 매우 낮기 때문에 밸브에 이용되는 재질이나 구성은 일반 실온에서 이용되는 밸브와는 다르다.

특히, 초저온 밸브의 재질은 초저온 환경에서도 변형이 잘 일어나지 않는 동시에 밸브의 기밀성이 유지될 수 있어야 하는 조건을 만족시켜야 한다.

이와 같은, 종래의 물탱크의 문제점을 해결하기 위하여 초저온 밸브를 시험하는 "초저온 밸브의 테스트 장치"가 출원된 등록(등록번호: 제20-301509호(2003.01.07)) 받은 바 있다.

이와 같은, 종래에는 초저온 밸브의 테스트 장치의 전형적인 일예가 도 1에 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 초저온 밸브의 테스트 장치는 초저온밸브(1)의 볼에 의하여 유체의 흐름이 차단된 상태에서 유체의 누설여부을 측정하기 위하여 노즐(2a)을 통해 초저온밸브(1)에 유체를 공급하는 유체공급부(2); 초저온 상태의 액화기체를 공급하는 액화기체공급부(3)가 노즐(3a)을 통해 연결되어 상기 초저온밸브(1)를 액화기체의 기화에 의하여 초저온 상태로 유지시켜 주기 위해 마련된 초저온실(4); 상기 초저온실(4)의 일측부에 위치하면서 초저온밸브(1)를 상기 노즐(2a)에 연결하거나 분리할 때 초저온밸브(1)를 지지하기 위한 바이스(5a)들이 바닥면에 구비된 밸브착탈실(5); 상기 초저온밸브(1)를 상기 밸브착탈실(5)과, 상기 초저온실(4)에서 수직하게 이동시키며, 상기 초저온밸브(1)를 상기 밸브착탈실(5)로부터 상기 초저온실(4)로, 또는 상기 초저온실(4)로부터 상기 밸브착탈실(5)로 수평이동시키는 운반장치(6); 및 상기 운반장치(6) 및 기타 장치들의 구동을 제어하기 위한 각종 스위치 및 각종 정보가 디스플레이되는 스위치/표시부(7)를 포함하여 테스트장치(8)가 구성된다.

상기와 같은, 종래의 초저온 밸브의 테스트 장치는 초저온밸브(1)를 밸브착탈실(5)의 바닥에 설치된 바이스(5a)들 사이에 위치시킨 후, 스위치/표시부(7)에 있는 바이스 이동장치(미도시)의 스위치를 동작시켜 A방향으로 바이스(5a)들을 이동시키고, 운반장치(6)의 유압실린더를 작동하여 초저온밸브(1)가 클램프에 클램핑되도록 한다.

이후, 초저온밸브(1)의 온도를 측정하기 위하여 온도센서(1a)를 초저온밸브 (1)의 상, 중 및 하 부분에 각각 부착하며, 초저온밸브(1)의 양단에 있는 유체출입구들을 노즐(2a)들의 끝단들과 각각 결합시킨 후 도어(5b)를 닫는다.

다음, 스위치/표시부(7)를 동작시킴으로써, 초저온밸브(1)가 클램핑되어 일정한 높이만큼 상승시키고 스위치/표시부(7)의 자동제어장치를 작동시켜 유압장치의 구동에 의해 운반장치(6)에 클램핑된 초저온밸브(1)를 초저온실(4)의 초저온탱크(4a)에 잠기도록 하강한다.

다음, 유체공급부(2)로부터 유체가 노즐(2a)을 통해 폐쇄된 상태의 초저온밸브(1)로 유입되도록 하고 배출구(2b)는 개방된 상태로 한다.

이후, 액화기체공급부(3)로부터 유입된 액화질소가 배출구(5c)에서 기화시키면, 기화된 질소기체에 의하여 초저온밸브(1)가 잠긴 초저온탱크(4a)의 온도를 -196℃의 상태로 유지하도록 한다.

이 상태에서, 닫힌 상태로 있는 초저온밸브(1)의 기밀성이 유지되지 않는 경우, 헬륨기체가 초저온밸브(1)를 통과하여 배출구(2b)로 통과하게 된다.

이때, 배출구(2b)에 연결된 유량측정기(미도시)를 통해 누설된 유체량을 검사한다.

또한, 이와 같이, 유량측정기를 통해 누설된 유체량을 검사하거나, 배출구 (2b)를 물이 채워진 수조에 잠기게 함으로써 발생된 기포량을 검출하는 방식으로 시험이 이루어지는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 초저온 밸브의 테스트 장치는 초저온 밸브가 폐쇄된 상태에서 밀폐성을 알아보기 위하여 초저온 밸브의 표면에만 액화질소를 기화시켜 초저온 환경에서 시험을 하게되어 초저온 밸브의 내부면으로 액화질소가 유입되면 물성변화를 정확히 알 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 종래의 초저온 밸브의 테스트 장치는 바이스의 작동범위 및 운반수단의 작동범위에 따라 시험을 할 수 있는 초저온 밸브의 크기에 제한받아 대형 크기의 밸브는 측정이 불가능한 문제점이 있었다.

더불어, 상기와 같은 종래의 초저온 밸브의 테스트 장치는 액화질소를 기화 시켜 초저온 밸브를 초저온 상태로 만드는 데 이때 기화된 기체의 유동현상에 의해 분포가 일정하지 않게 되어 초저온 밸브의 표면에서 온도차가 발생되는 문제점이 있었다.

이로 인하여, 시험 대상물의 크기에 제한받지 않아야 하며, 시험 대상물의 외부표면이나 내부면에 대하여 동일한 초저온 환경의 상태에서 물성변화 및 기밀성을 측정하여 정확한 측정결과를 얻을 수 있는 개선된 초저온 시험기가 절실히 요구되는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 초저온의 상태에서 사용될 부품이나 부품을 제작할 재료를 초저온 환경을 조성한 상태에서 시험을 통해 물성변화 및 안정성을 판단함으로써 부품의 신뢰도를 향상시키도록 하는 초저온 부품 시험기를 제공하는데 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 불연성 가스인 액화질소 및 헬륨가스를 이용하여 안정성을 확보하며 부품의 물성변화 및 밀폐성을 확인할 수 있도록 하는 데 있다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 액화가스의 공급수단이나 밀폐확인가스의 충진수단이 이동할 수 있어 챔버의 설치 위치에 따라 유동적으로 설치가능하여 현장성을 증대시키는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 부품의 침적되는 내부 및 외부온도와 부품이 액화가스에 침적된 상태에서 나타내는 물리적 변화나 현상을 체크하는 다양한 기능의 센서로 정확히 측정하여 측정에 대한 신뢰도를 향상시키는 데 있다.

더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 기술력의 부족으로 수입에 의존하는 초저온용 부품 등을 국산화를 이룩하여 수입원가 절감 국산화 공급이 원활히 이루어지도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 초저온의 환경에서 사용되는 부품의 안전성, 강도, 취성, 밀폐성 등의 성능을 시험하기 위하여 초저온 환경이 조성되도록 액화가스가 담겨지는 챔버부와, 챔버 외측 및 내측에 설치되어 부품을 지지, 고정하는 고정수단과, 부품의 내부에 액화가스를 충진하는 액화가스공급수단과, 부품의 연결부위의 밀폐성을 확인하기 위하여 밀폐확인가스를 충진하는 밀폐가스충진수단과, 챔버부의 내부 및 외부의 온도를 체크하는 온도센서로 이루어진 온도체크부와, 액화가스 속에 침적된 부품의 물성변화를 체크하기 위한 체크센서부와, 액화가스공급수단, 밀폐가스충진수단, 온도체크부, 체크센서부에서 체크된 데이터를 송신하여 부품의 상태를 표시하는 데이터 로그로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예로써, 상기 챔버부는 양측면을 지지하는 단열재와, 단열재의 사이에 설치되는 용기형상의 챔버지지틀과, 챔버지지틀의 내부에 설치되어 액화가스가 담겨지는 챔버로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예로써, 상기 고정수단은 챔버부의 상부 양측에 고정되는 고정지그와, 고정지그에 연결되는 간격조절구와, 간격조절구에 연결되어 챔버부의 내부에 설치되며 부품의 크기에 따라 간격이 조절되고 부품의 내부공간으로 연통되어 액화가스 및 밀폐확인가스를 공급받을 수 있도록 액화가스공급수단, 밀폐가스충진수단에 각각 연결되는 브라켓이 설치된 부품지그로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예로써, 상기 액화가스공급수단은 액화가스가 담겨 진 액화가스탱크와, 액화가스의 충진압력을 나타내는 압력계로 고정수단에 연결/해체되며 이동가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예로써, 상기 밀폐가스충진수단는 밀폐확인가스가 담겨진 밀폐가스탱크와, 밀폐확인가스의 압력 및 유량을 제어하는 제어기와, 제어기에 연결되어 밀폐확인가스의 충진압력을 나타내는 압력계로 고정수단에 연결/해체되며 이동가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시 예로써, 상기 체크센서부는 액화가스 내에 침적된 부품에 부착되어 온도변화를 체크하는 가변온도센서와, 부품에 부착되어 압력변화를 체크하는 가변압력센서와, 부품에 부착되어 표면에 형성되는 유량변화를 체크하는 가변유량센서와, 부품에 부착되어 부피변화를 체크하는 가변부피센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 초저온 부품 시험기를 제공한다.

이상에서와 같이 본 발명은 초저온의 상태에서 사용될 부품이나 부품을 제작할 재료를 초저온 환경을 조성한 상태에서 시험을 통해 물성변화 및 안정성을 판단함으로써 부품의 신뢰도를 향상시키도록 하는 효과가 있다.

그리고, 불연성 가스인 액화질소 및 헬륨가스를 이용하여 안정성을 확보하며 부품의 물성변화 및 밀폐성을 확인할 수 있도록 하는 효과가 있다.

아울러, 액화가스의 공급수단이나 밀폐확인가스의 충진수단이 이동할 수 있어 챔버의 설치 위치에 따라 유동적으로 설치가능하여 현장성을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 부품의 침적되는 내부 및 외부온도와 부품이 액화가스에 침적된 상태에서 나타내는 물리적 변화나 현상을 체크하는 다양한 기능의 센서로 정확히 측정하여 측정에 대한 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.

더불어, 기술력의 부족으로 수입에 의존하는 초저온용 부품 등을 국산화를 이룩하여 수입원가 절감 국산화 공급이 원활히 이루어지도록 하는 효과가 있다.

이에 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 초저온 부품 시험기는 초저온 환경이 조성되도록 하는 챔버부(10), 부품(200)을 지지하는 고정수단(20), 부품(200)의 내부에 액화가스를 충진하는 액화가스공급수단(30), 부품(200)의 폐쇄상태에서 밀폐성 확인을 위해 밀폐확인가스를 충진하는 밀폐가스충진수단(40), 온도를 체크하는 온도체크부(50), 부품(200)의 물성변화를 체크하는 체크센서부(60), 각종 데이터를 송신받아 표시하는 데이터 로그(70)로 초저온시험기(100)가 구성된다.

상기 부품(200)은 LNG선박의 초저온용으로 사용되는 밸브, 인공위성 및 항공우주용에 사용되는 위성발사체 추진연료장치의 부품, 농수산물 급속동결장치에 사용되는 부품, 유전자 및 생명의학과학의 급속냉동용 부품을 일컫는 것으로 단일 부품뿐만 아니라 기자재, 부속품, 기기와 이들을 제작하기 위한 재료, 초전도 소재 등을 통칭하여 나타낸다.

상기 챔버부(10)는 초저온의 환경에서 사용되는 부품(200)의 안전성, 강도, 취성, 밀폐성 등의 성능을 시험하기 위하여 초저온 환경이 조성되도록 액화가스가 담겨지도록 구성된 것으로, 바람직한 설치구조로는 콘크리트나 시설물에 상부가 노출되는 노출매입형으로 설치된다.

여기서, 액화가스는 불연성 질소를 액화한 것으로서, 대기 압력 하에서 -196℃에서 액화로 존재한다. 임계온도는 -147.21℃이며, 임계압력은 33.5atm이다. 이러한, 질소는 2원자 분자로서 공기 부피의 80%를 차지하는 기체 원소로서 공업적으로는 공기의 분별액화(分別液化)로 얻을 수 있으며, 화학적으로는 염화암모늄과 아질산나트륨의 혼합액을 70℃로 가열하여 분별증류로 얻어지는 것이다.

상기, 챔버부(10)는 양측면을 지지하는 단열재(11)와, 단열재(11)의 사이에 설치되는 용기형상의 챔버지지틀(12)과, 챔버지지틀(12)의 내부에 설치되어 액화가스가 담겨지는 챔버(13)로 이루어진다.

먼저, 단열재(11)는 챔버부(10)가 설치되는 콘크리트나 시설물에 직접적인 접촉을 방지하는 동시에 온도변화를 예방하기 위하여 구성된다.

그리고, 챔버지지틀(12)은 온도 전도율이 낮은 목재 또는 단열재질로 이루어진다.

아울러, 챔버(13)는 상온에서도 모두 기체로 변하며 상온에서도 기압이 상승하는 액화질소의 특성을 고려하여 상부가 개방되어진 용기형태로 내식성이 뛰어나 여러 분야의 설비뿐만 아니라 일반 내구소비재로 이용되고 있는 오스테나이트 스테인레스강의 재질로 구성된 것이다.

상기 고정수단(20)은 챔버부(10) 외측 및 내측에 설치되며 부품(200)을 지지, 고정하는 것으로, 챔버부(10)의 상부 양측에 고정되는 고정지그(21)와, 고정지그(21)에 연결되는 간격조절구(22)와, 간격조절구(22)에 연결되어 챔버부(10)의 내부에 설치되며 부품(200)의 크기에 따라 간격이 조절되고 부품(200)의 내부공간으로 연통되어 액화가스 및 밀폐확인가스를 공급받을 수 있도록 액화가스공급수단(30), 밀폐가스충진수단(40)에 각각 연결되는 브라켓(23a,24a)이 설치된 부품지그(23,24)로 구성된다.

여기서, 고정지그(21)는 챔버부(10)의 단열재(11)와 챔버지지틀(12)의 상부에 고정하며 챔버(13)의 유동을 방지하도록 챔버(13)의 상부측을 지지하는 것으로, 설치와 해체가능하게 구성된다.

그리고, 간격조절구(22)는 고정지그(21)에 탈부착되도록 설치되며 턴버클, 스테이트볼트 등으로 구성될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 부품지그(23,24)는 간격조절구(22)에 연결된 상태로 챔버(13)의 내부 중앙에 서로 마주보도록 설치되고 부품지그(23,34)의 사이에 위치되어 지지, 고정되는 부품(200)의 크기에 맞게 간격조절구(22)를 이용하여 이동되도록 구성된 것이며, 브라켓(23a,24a)은 중앙에 관통홀(23b,24b)이 형성되어 부품지그(23,24)의 외측면에 밀착설치되며 브라켓(23a,24a)의 관통홀(23b,24b)에 연통되도록 홀이 부품지그(23,24)를 관통하며 형성되어 이 홀을 통해 액화가스 및 밀폐확인가스를 충진하는 것이다.

더불어, 브라켓(23a,24a)에는 액화가스공급수단(30)과 밀폐가스충진수단(40) 에 연결되기 위한 관통홀(23b,24b)에 연결된 연결관(23c,24c)이 각각 형성된다.

상기 액화가스공급수단(30)은 부품(200)의 내부에 액화가스를 충진하는 것으로 액화가스가 담겨진 액화가스탱크(31)와, 액화가스의 충진압력을 나타내는 압력계(32)로 고정수단(20)에 연결/해체되며 이동가능하도록 구성된다.

여기서, 액화가스탱크(31), 압력계(32)와 고정수단(20)의 연결방법은 압력계(32)에 연결된 가스라인을 부품지그(23)에 설치된 브라켓(23a)의 연결관(23c)에 연결/해체 가능하도록 이루어지며, 인력이나 견인수단으로 견인하여 이동가능한 이동수단(33)의 상부에 설치된다.

상기 밀폐가스충진수단(40)은 부품(200)의 연결부위의 밀폐성을 확인하기 위하여 밀폐확인가스를 충진하는 것으로, 밀폐확인가스가 담겨진 밀폐가스탱크(41)와, 밀폐확인가스의 압력 및 유량을 제어하는 제어기(42)와, 제어기(42)에 연결되어 밀폐확인가스의 충진압력을 나타내는 압력계(43)로 고정수단(20)에 연결/해체되며 이동가능하도록 구성된다.

이때, 밀폐가스탱크(41)와 제어기(42)는 연결되어 밀폐확인가스가 제어기(42)를 통해 이동되며, 이동된 밀폐확인가스는 압력계(43)를 거쳐 고정수단(20)으로 이동되는데, 압력계(43)와 고정수단(20)의 연결방법은 압력계(43)에 연결된 가스라인을 부품지그(24)에 설치된 브라켓(24a)의 연결관(24c)에 연결/해체 가능하도록 이루어지며, 인력이나 견인수단으로 견인하여 이동가능한 이동수단(44)의 상부에 설치된다.

그리고, 상기 밀폐확인가스는 불연성 헬륨가스로 구성되며, 다른 예로써 네 온가스로 대체하여 사용가능하다.

상기 온도체크부(50)는 챔버부(10)의 챔버(13)에 담겨진 액화질소의 온도를 체크하는 온도센서(51)와 챔버(13)의 외부의 온도를 체크하는 온도센서(52)로 이루어진다.

상기 체크센서부(60)은 액화가스 속에 침적된 부품(200)의 물성변화를 체크하기 위한 것으로, 액화가스 내에 침적된 부품(200)에 부착되어 온도변화를 체크하는 가변온도센서(61)와, 부품(200)에 부착되어 압력변화를 체크하는 가변압력센서(62)와, 부품(200)에 부착되어 표면에 형성되는 유량변화를 체크하는 가변유량센서(63)와, 부품(200)에 부착되어 부피변화를 체크하는 가변부피센서(64)로 구성된다.

상기 데이터 로그(70)는 액화가스공급수단(30)의 압력계(32)에서 체크되는 압력데이터, 밀폐가스충진수단(40)의 압력계(43)에서 체크되는 압력데이터, 온도체크부(50)의 온도센서(51,52)에서 체크되는 온도데이터, 체크센서부(60)의 가변온도센서(61), 가변압력센서(62), 가변유량센서(63), 가변부피센서(64)에서 각각 체크되는 데이터를 수신받은 후 프로그램을 이용하여 연산하여 부품(200)의 상태를 표시하도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 초저온시험기(100)를 설치하기 위해서는 콘크리트나 시설물을 챔버부(10)가 설치될 면적으로 제작한 후, 단열재(11)를 설치하고 챔 버지지틀(12)을 단열재(11) 사이에 위치시킨 다음 챔버(13)를 챔버지지틀(12) 내부에 안치시켜 챔버부(10)의 설치를 완료한다.

이후, 고정수단(20)의 고정지그(21)를 서로 마주보도록 챔버부(10)의 단열재(11)와 챔버지지틀(12)의 상부에 고정하고 간격조절구(22)를 챔버(13)의 내측을 향하도록 연결한다.

그리고, 부품지그(23,24)를 챔버(13)의 내부에 안치시키고 간격조절구(22)와 연결한 후 시험대상물인 부품(200)을 부품지그(23,24)의 사이에 밀착시켜 고정하는데 부품(200)의 크기에 따라 긴밀한 지지력이 발생되도록 간격조절구(22)를 조절하여 부품지그(23,24)가 부품(200)에 견고하게 밀착되도록 한다.

이후, 액화가스공급수단(30)의 설치방법은 압력계(32)에 연결된 가스라인을 부품지그(23)의 브라켓(23a)에 결합된 연결관(23c)에 연결하며, 액화가스공급수단(30)은 챔버부(10)가 설치된 부분까지 이동수단(33)을 이용하여 간편하게 이동시켜 위치시킬 수 있다.

아울러, 액화가스공급수단(30)의 설치가 완료되면 밀폐가스충진수단(40)의 압력계(43)에 연결된 가스라인을 부품지그(24)의 브라켓(24a)에 결합된 연결관(24c)에 연결하며, 밀폐가스충진수단(40)은 챔버부(10)가 설치된 부분까지 이동수단(44)을 이용하여 간편하게 이동시켜 위치시킬 수 있다.

다음으로, 데이터 로그(70)를 챔버부(10)의 외측으로 설치한 후, 액화가스공급수단(30)의 압력계(32)와 밀폐가스충진수단(40)의 압력계(43)을 연결한다.

더불어, 데이터 로그(70)에 온도센서부(50)를 연결하는데, 온도센서(51)는 챔버(13)의 내부에 설치하고, 온도센서(52)는 챔버(13)의 외부에 연결한다.

또한, 데이터 로그(70)에 체크센서부(60)의 가변온도센서(61), 가변압력센서(62), 가변유량센서(63), 가변부피센서(64)를 부품(200)의 표면에 부착한 후 연결하여 시험을 위한 준비를 완료한다.

이후, 부품(200)의 내부면의 물성변화를 알아보기 위해서는 챔버(13)에 액화가스인 액화질소를 액화가스공급수단(30)을 가동시켜 부품(200)의 내부에 액화가스인 액화질소를 충진한 후 체크센서부(60)에 의해 데이터를 수집하여 데이터 로그(70)로 송신한다.

이렇게, 액화가스가 내부에 충진된 부품(200)에 부착된 가변온도센서(61)에서 부품(200)의 표면온도가 영하 100℃가 될 때 체크센서부(60)의 가변압력센서(62), 가변유량센서(63), 가변부피센서(64)에서 전송되는 데이터를 데이터 로그(70)에서 전달, 연산하여 부품(200)의 물성변화를 확인하게 된다.

한편, 부품(200)의 밀폐성을 확인하기 위해서는 내부의 밀폐볼에 의하여 개/폐되는 밸브와 같은 부품에 적용하는데 먼저, 밸브를 잠금상태로 유지하면서 밀폐확인가스인 헬륨가스를 밀폐가스충진수단(40)을 이용하여 부품(200)의 내부로 충진시킨 후 부품(200)의 온도, 압력, 공급된 밀폐가스의 유량 등의 변화에 따라 변동량을 제어기(42)를 통해 변동량이 없을 경우에는 밀폐성이 우수한 것으로 판단하고, 변화량이 발생되면 밀폐가 이루어지지 않는 것으로 판단하여 시험하게 된다.

이로써, 부품(200)에 대한 시험이 완료되면 액화가스가 완전히 기화될 때 까지 기다린 후 완전 기화상태가 되면 부품(200)의 부품지그(23,24)에서 해체시키고, 다른 부품(200)을 상기와 동일한 방식을 이용하여 재 시험한다.

이로 인하여, 현장의 초저온 환경을 인위적으로 조성하여 부품(200)을 시험함에 따라 부품(200)의 신뢰도를 확인하는 시간이 절약되는 이점이 있다.

그리고, 부품(200)의 물성변화를 시험을 통해 파악할 수 있어 허용기준에 만족하는 부품(200) 및 소재를 사용함으로써 불량률이 제거될 뿐만 아니라 불량률이 발생되지 않게 되어 관리적인 측면에서 비용이 절감되는 장점이 있다.

아울러, 액화가스 및 밀폐확인가스를 불연성 가스로 사용하여 인화 및 발화의 위험성을 근본적으로 차단한 안전한 이점이 있다.

또한, 전량 수입에 의존도가 높은 부품(200)을 시험함으로써 얻어지는 데이터 값을 이용하여 국내 자체생산을 가능한 동시에 대외 경쟁력이 증가되는 한편 국내 자체기술에 의해 공급이 이루어질 수 있어 외화낭비를 절감가능한 장점이 있다.

더불어, 밀폐성 및 기밀성을 요구하는 밸브 등과 같은 부품(200)의 밀폐성을 확인할 수 있어 제품의 완성도를 시험할 수 있는 시험기능을 갖는 이점이 있다.

뿐만 아니라, 영하 100℃ 이하의 초저온 상태에서의 부품(200)에 대한 물성 및 재료의 변화상태, 내구성, 저온금속의 저온상태에서의 취성 등을 측정, 평가, 분석하여 데이터를 구축함으로써 기술력의 확보를 이룩할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 발명의 실시 예에서는 부품(200)의 시험방법은 내부시험방법으로 국한된 듯 보이나, 부품(200)의 외부면의 물성변화를 알아보기 위해 시험하는 경우 에는 압력계(32)에 연결된 가스라인을 부품지그(23)의 브라켓(23a)에 결합된 연결관(23c)에서 해체하여 액화가스가 챔버(13)내로 유입되도록 설치하며, 부품(200)이 챔버(13)에 담겨지는 액화가스인 액화질소에 부품(200)이 완전히 침적될 수 있도록 액화가스공급수단(30)을 가동시켜 액화질소를 충진한 후 체크센서부(60)에 의해 데이터를 수집하여 데이터 로그(70)로 송신하여 시험을 가능한 것으로, 도면은 다만 일 실시 예일 뿐으로 나타낸 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 초저온 밸브의 테스트 장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 초저온 부품 시험기의 구성도,

도 3은 도 2의 A와 B부분의 단면확대도,

도 4는 본 발명에 따른 초저온 부품 시험기의 시험 순서도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 챔버부 11 : 단열재

12 : 챔버지지틀 13 : 챔버

20 : 고정수단 21 : 고정지그

22 : 간격조절구 23,24 : 부품지그

23a,24a : 브라켓 23b,24b : 관통홀

23c : 연결관 24c : 연결관

30 : 액화가스공급수단 31 : 액화가스탱크

32 : 압력계 33 : 이동수단

40 : 밀폐가스충진수단 41 : 밀폐가스탱크

42 : 제어기 43 : 압력계

44 : 이동수단 50 : 온도체크부

51,52 : 온도센서 60 : 체크센서부

61 : 가변온도센서 62 : 가변압력센서

63 : 가변유량센서 64 : 가변부피센서

70 : 데이터 로그 100 : 초저온시험기

Claims (6)

1. 초저온의 환경에서 사용되는 부품(200)의 안전성, 강도, 취성, 밀폐성 등의 성능을 시험하기 위하여 초저온 환경이 조성되도록 액화가스가 담겨지는 부품(200)이 설치되는 챔버부(10)와;

   챔버부(10)의 상부 양측에 각각 고정되는 고정지그(21)들과, 하단이 챔버부(10) 내에 고정되고 부품(200)의 양측에 각각 설치되어서 부품(200)을 지지하는 부품지그(23)(24)들과, 양측의 부품지그(23)(24)들에 각각 설치되고 일측의 하나는 액화가스공급수단(30)의 액화가스탱크(31)에 연결관(23c)으로 연결되어서 액화가스가 부품(200)에 공급되도록 하고 다른 하나는 밀폐가스충진수단(40)의 밀폐가스탱크(41)에 연결관(24c)으로 연결되어서 밀폐확인가스가 부품(200)에 공급되도록 하는 브라켓(23a)(24a)들과, 양단이 고정지그(21)들의 상단 및 부품지그(23)(24)들의 상단에 각각 결합되어서 이들 사이의 간격을 조절하는 간격조절구(22)로 이루어져서, 부품(200)을 지지, 고정하는 고정수단(20)과;

   부품(200)의 내부에 액화가스를 충진하는 액화가스공급수단(30)과;

   부품(200)의 연결부위의 밀폐성을 확인하기 위하여 밀폐확인가스를 충진하는 밀폐가스충진수단(40)과;

   챔버부(10)의 내부 및 외부의 온도를 체크하는 온도센서(51,52)로 이루어진 온도체크부(50)와;

   액화가스 속에 침적된 부품(200)의 물성변화를 체크하기 위한 체크센서부(60)와;

   액화가스공급수단(30), 밀폐가스충진수단(40), 온도체크부(50), 체크센서부(60)에서 체크된 데이터를 송신하여 부품(200)의 상태를 표시하는 데이터 로그(70)로 구성되는 것을 특징으로 하는 초저온 부품 시험기.
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