KR101018010B1 - 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로 및 그 가열 방법 - Google Patents

화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로 및 그 가열 방법 Download PDF

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Abstract

가열로 내부에서 일정한 화염 분사각으로 화염을 순환시켜 시험체를 가열함으로써 시험체를 일정한 온도로 균일하게 가열할 수 있고, 이에 따라 일정한 시간내에 화염에 노출된 시험체의 물성을 신뢰성 있게 측정할 수 있는, 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로 및 그 가열 방법이 제공된다. 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로는, 시험체의 가열 및 가압 시험을 위해 시험체가 안착되는 가열로 본체; 가열로 본체의 내부 하부에 시험체를 지지할 수 있도록 설치된 재하지그; 시험체를 수직 방향으로 가력하는 가력장치; 및 가열로 본체 외부로부터 내부를 각각 관통하여 장착되고, 시험체를 직접 가열하는 화염의 분사각이 각각 일정하게 형성된 적어도 하나 이상의 화염 순환용 가열장치를 포함하되, 화염 순환용 가열장치에서 분사된 화염은 시험체가 일정 온도로 가열되도록 가열로 본체 내부에서 순환된다.

Description

화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로 및 그 가열 방법 {Test furnace having heating device for circulating fire flame, and heating method for the same}
본 발명은 시험체 가열로에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 콘크리트와 같은 건축구조물의 내화 성능을 시험할 수 있는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로 및 그 가열 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물은 안전한 보호 장소를 제공하는 기능을 갖지만, 어떤 경우에는 건물 자체가 큰 위험이 되기도 한다. 그 중에서 화재로 인한 위험은 매우 빈번하고 보편적으로 발생한다. 특히, 산업발달과 인구 집중 및 도시화 현상으로 인하여 건축물의 고층화 및 대형화가 요즘 추세이고, 그에 따라서 화재가 발생하면 대형 화재로 유도되어 그에 따른 물질적 피해와 인명피해가 급증하게 된다. 예를 들면, 통상적으로 건축물 화재에 대한 연구는 건물 자체의 내화성을 확보하기 위하여 내화 재료의 연구와 방화 성능에 대한 공간 기능적인 연구가 주로 수행되어 왔으나, 화재로 인하여 고열을 받는 건축물의 구조부재에 대한 구조 성능을 평가하여 최적의 구조설계를 하기 위한 연구는 활발하지 못한 실정이다.
이와 같이 건축구조물에서 화재시 고열을 받는 구조부재는 이를 구성하고 있는 재료의 물리적 및 열적특성 뿐만 아니라, 지지조건, 하중상태, 화재노출면에 따라서 사용성능의 한계 또는 구조적 파괴를 판단하게 되므로, 위의 영향을 고려하여 구조물의 내화설계를 하는 것이 중요하다.
한편, 종래의 기술에 따른 시험체의 폭열시험과 같은 시험용 가열로의 가열방법은 간접 가열방법 및 직접 가열방법으로 구분되며, 간접 가열방법으로는 가열로 내부에 히터(Heater)를 설치하여 복사열을 이용하여 가열하며, 또한, 직접 가열방법으로는 화염을 가열로 내부에 직접 분사하게 된다.
한편, 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-0432335호에는 "콘크리트 고온특성 실험용 이동식 가열로"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 콘크리트 고온특성 실험용 이동식 가열로를 예시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 콘크리트 고온특성 실험용 이동식 가열로(10)는, 소정 크기의 프레스다이(11); 프레스다이(11)의 상부에 설치되며, 내부 공간이 형성되어 있는 가열로 본체(12); 가열로 본체(12)의 내부 공간에 위치되는 공시체(13); 가열로 본체(12)의 내주면에 설치되어 소정의 가열온도를 제공하는 히터(14); 가열로 본체(12)의 상부 및 하부에 설치되며, 공시체(13)를 지지하면서 그에 소정 크기의 하중을 가하는 재하용 치구(15); 및 히터(14)의 가열온도를 소정 온도 범위에서 조절하는 온도 조절 콘트롤러(16)를 포함한다.
종래의 기술에 따른 콘크리트 고온특성 실험용 이동식 가열로(10)는, 기존의 콘크리트 고온 열적 특성시험 장비에 탈착이 가능하도록 제작되어 콘크리트 관련 시험장비의 설치 장소에 구애받지 않고, 콘크리트의 고온 압축강도, 고온 크리프, 고온 탄성계수, 고온변형 등과 같은 다양한 시험을 수행할 수 있는 이동식 소형 가열로에 관한 것이다.
그런데, 종래의 기술에 따른 콘크리트 고온특성 실험용 이동식 가열로(10)는, 다수의 세그먼트로 상하 2개로 제작하여 적층하는 방식이지만, 이러한 가열로 설치 및 제작방식은 단열에 문제가 발생할 수 있고, 또한, 소형 가열로일 때 적용할 수 있지만, 대형 가열로인 경우에 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
한편, 시험체 가열로에 있어서, 가열에 의한 효율성이 커야 운영 효율성을 높일 수 있으나 히터 방식은 복사열을 이용하기 때문에, 가열로의 높이 및 크기가 커질 경우에는 순환 유지가 어렵고, 이에 따라 가열로 내의 온도를 일정하게 맞추기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 직접 화염을 분사하는 방식을 사용할 경우, 다수의 분사노즐이 가열로 내부로 향하도록 배치되지만 이러한 분사노즐은 대부분 내부 방향으로만 향하기 때문에 효율성일 떨어지고, 화염이 가열로 내부에서 순환하는 구조가 되기 어려워 일정한 가열로 내의 온도를 맞추기가 사실상 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-0972785호에는 "콘크리트 고온특성 시험장치 및 콘크리트 고온특성 평가방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 콘크리트 고온특성 시험장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 콘크리트 고온특성 시험장치(20)는 콘크리트 시험체의 재하, 가열시험을 위한 장치로서, 소정 크기의 프레스다이(21); 반원통형의 제1 및 제2 본체(22a, 22b)가 결합된 원통형으로서, 프레스다이(21) 상부에 설치되며, 그 내부에 시험체(30)가 배치되고, 내주면에는 가열장치(23)가 구비된 가열로(22); 가열로(22) 내부에서 시험체(30)를 둘러싸도록 설치되고, 상부로 돌출된 수직 방향의 유격스프링이 다수개 삽입된 열 전달판; 가열로(22) 상부에 관입되도록 배치되고, 가력장치로부터 하중을 받아 시험체에 전달하는 상부 재하지그(24a); 가열로(22) 하부에 관입되도록 배치되고, 시험체(30)를 지지하는 하부 재하지그(24b); 및 가열로(22)의 가열온도를 조절하는 온도조절 장치를 포함한다.
종래의 기술에 따른 콘크리트 고온특성 시험장치(20)는 시험체 전 부위에 걸친 균일한 열전달이 이루어질 수 있으므로 콘크리트의 고온특성을 평가할 수 있다.
하지만, 종래의 기술에 따른 콘크리트 고온특성 시험장치(20)의 경우, 시험체(30)를 둘러싸는 열 전달판을 사용하여 상하부 재하지그(24a, 24b)와 열 전달판을 통해 시험체(30)의 전체 표면으로 열이 전달되도록 구성되기 때문에, 높은 온도를 효율적으로 발생시킬 수 없고, 마찬가지로 가열로 내부의 열 순환에 한계가 있을 수밖에 없다는 문제점이 있다.
1) 대한민국 등록특허번호 제10-0432335호(출원일: 2002년 05월 28일), 발명의 명칭: "콘크리트 고온특성 실험용 이동식 가열로" 2) 대한민국 등록특허번호 제10-0972785호(출원일: 2008년 01월 11일), 발명의 명칭: "콘크리트 고온특성 시험장치 및 콘크리트 고온특성 평가방법" 3) 일본 공개특허번호 제2009-168528호(공개일: 2009년 7월 30일), 발명의 명칭: "콘크리트 시험체 재하 가열 장치" 4) 대한민국 등록특허번호 제10-0704937호(출원일: 2005년 06월 16일), 발명의 명칭: "콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로" 5) 대한민국 등록특허번호 제10-0941442호(출원일: 2008년 04월 29일), 발명의 명칭: "재하조건 콘크리트 폭렬실험장비"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 가열로 내부에서 일정한 화염 분사각으로 화염을 순환시켜 시험체를 가열함으로써 시험체를 일정한 온도로 균일하게 가열할 수 있는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로 및 그 가열 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로는, 시험체의 가열 및 가압 시험을 위해 시험체가 안착되는 가열로 본체; 상기 가열로 본체의 내부 하부에 상기 시험체를 지지할 수 있도록 설치된 재하지그; 상기 시험체를 수직 방향으로 가력하는 가력장치; 및 상기 가열로 본체 외부로부터 내부를 각각 관통하여 장착되고, 상기 시험체를 직접 가열하는 화염의 분사각이 각각 일정하게 형성된 적어도 하나 이상의 화염 순환용 가열장치를 포함하되, 상기 화염 순환용 가열장치에서 분사된 화염은 상기 시험체가 일정 온도로 가열되도록 상기 가열로 본체 내부에서 순환되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 화염 순환용 가열장치는 상기 가열로 본체 내부에서 화염이 순환되도록 각각 서로 일정한 각도로 배치된 복수의 버너일 수 있고, 상기 버너는 각각 상하로 서로 나선 형태로 설치될 수 있다.
여기서, 상기 버너에 공급되는 연료는 외부에 설치된 컨트롤러에 의하여 자동 조절될 수 있다.
여기서, 상기 가열로 본체는 실린더 형상의 대형 가열로일 수 있다.
본 발명에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로는, 상기 가열로 본체의 전면을 원주 방향을 따라 회전 개폐되는 회전개폐 장치를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회전개폐 장치는 수직 방향에 대해 상기 적어도 하나 이상의 화염 순환용 가열장치가 지그재그 식으로 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로는, 상기 가열장치에 의해 발생되어 순환되는 화염이 상기 가력장치에 전달되지 않도록 차폐하는 열차단 브라켓 형태의 워터 잭(Water Jack)을 추가로 포함할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 장치으로서, 본 발명에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로의 가열 방법은, 시험체를 가열 또는 가압 시험하는 시험체 가열로에서 시험체를 가열하는 방법에 있어서, a) 시험체 가열로의 회전개폐 장치를 오픈하는 단계; b) 가열로 본체 내부로 시험체를 반입하는 단계; c) 상기 가열로 본체 내부에서 상기 시험체를 재하지그 상에 설치하는 단계; d) 상기 시험체 가열로의 회전개폐 장치를 닫는 단계; e) 가력장치에 의해 상기 시험체를 가력하고, 상기 시험체를 시험하기 위한 시험 조건들을 설정하는 단계; 및 f) 화염 분사각이 각각 일정하게 형성된 적어도 하나 이상의 화염 순환용 가열장치에 의해 상기 가열로 본체 내의 시험체를 일정 온도로 가열하는 단계를 포함하되, 상기 f) 단계의 화염은 상기 가열로 본체 내부에서 순환되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 f) 단계의 화염 순환용 가열장치에 의해 발생되어 순환되는 화염은 열차단 브라켓 형태의 워터 잭에 의해 상기 가력장치에 전달되지 않고 차폐될 수 있다.
본 발명에 따르면, 가열로 내부에서 일정한 화염 분사각으로 화염을 순환시켜 시험체를 가열함으로써 시험체를 일정한 온도로 균일하게 가열할 수 있고, 이에 따라 일정한 시간내에 화염에 노출된 시험체의 물성을 신뢰성 있게 측정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 화염에 의한 폭열 여부 등의 대형 시험체를 가력장치를 이용하여 시험할 때 대형 가력장치를 용이하게 설치할 수 있다.
본 발명에 따르면, 워터 잭에 의하여 열 순환에 의한 화염이 가력장치로 전달되는 것을 방지함으로써 가열로의 내구성을 확보하고, 유지관리가 용이해진다.
도 1은 종래의 기술에 따른 콘크리트 고온특성 실험용 이동식 가열로를 예시하는 단면도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 콘크리트 고온특성 시험장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로를 예시하는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로에서 화염 순환용 가열장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로에서 화염 차단용 워터 잭을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시험체 가열로를 운전실 및 가열로 제어반을 통해 제어하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시험체 가열로를 운전실에서 제어하는 화면을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시험체 가열로에서 실시간 측정되는 가열로 내부의 온도를 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로의 가열 방법의 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로를 예시하는 사진이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로에서 화염 순환용 가열장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로(100)는, 재하지그(200) 상에 설치된 시험체(400)를 가열하기 위한 가열로 본체(110)를 포함하며, 상기 가열로 본체(110) 내에 회전개폐 장치(120), 버너(130), 로드 셀(Load Cell: 140), 유압 실린더(150) 및 워터 잭(160) 등이 설치될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
가열로 본체(110)는 시험체(400)의 가열 및 가압 시험을 위해 시험체(400)가 안착된다.
재하지그(200)는 상기 가열로 본체(110)의 내부 하부에 상기 시험체(400)를 지지할 수 있도록 설치된다.
로드 셀(140)은 상기 재하지그(200) 하부에 설치되어 상기 시험체(400)의 중량을 측정한다.
가력장치는 상기 시험체(400)를 수직 방향으로 가력하며, 이때, 상기 가력장치는 유압 실린더(150)로 구동되는 액츄에이터일 수 있다.
화염 순환용 가열장치는 상기 가열로 본체(110) 외부로부터 내부를 각각 관통하여 장착되도록 적어도 하나 이상 설치되며, 상기 시험체(400)를 직접 가열하는 화염의 분사각이 각각 일정하게 형성된다. 이때, 상기 가열장치는 버너(130)일 수 있고, 상기 화염 순환용 가열장치에서 분사된 화염은 상기 시험체(400)가 일정 온도로 가열되도록 상기 가열로 본체(110) 내부에서 순환된다.
상기 가열로(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 실린더 형상의 대형 가열로일 수 있고, 상기 가열로(100)의 회전개폐 장치(120)는 상기 가열로 본체(110)의 전면을 원주 방향을 따라 회전 개폐된다.
또한, 상기 가열로(100)는 기존의 직접 가열방식을 채택하여 상기 시험체(400)를 직접 가열하고, 이때, 가열로(100)가, 예를 들면, 5m 이상의 대형이므로, 화염을 발생시키는 버너(130)에 의한 화염이 가열로(100) 내부에서 순환시키는 것이 바람직하며, 상기 버너(130)로부터 분사되는 화염의 순환을 통해 상기 시험체(400)를 일정한 온도로 가열할 수 있다.
도 5를 참조하면, 이러한 화염의 순환을 위하여 평면도 상에서 각 버너(130)는 서로 상하로 나선 형태로 다수가 설치되고, 가열로(100) 내부에 화염 분사각을 일정하게 형성시킴으로써 가열로(100) 내부에서 화염이 순환된다.
본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 가열로는, 종래 직접 가열방식을 채택하되, 가열로(100)의 크기가 5m 이상 되는 대형 가열로이므로, 가열로 본체(110)를 원주 방향을 따라 전면에서 개폐할 수 있는 회전개폐장치(120)를 장착하고 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 가열로(100)는 상하로 높이가 매우 크고, 그 내부로 반입되는 시험체(400)가 5m 이상의 매우 큰 구조물이기 때문에, 상기 가열로(100)는 이러한 시험체(400)를 반입할 수 있도록 전면에 회전에 의한 개폐되는 개폐문(Door)인 회전개폐장치(120)가 설치된다.
이때, 회전개폐 장치(120)에도, 도 5에 도시된 바와 같이, 버너(130)가 용이하게 설치될 수 있도록 각 버너(130)는 5개의 버너가 서로 일정한 각도로 배치되도록 하고, 상하로도 서로 지그재그로 설치된다.
또한, 상기 가열로(100)는 상기 버너(130)에 의해 발생되어 순환되는 화염이 상기 가력장치인 유압 실린더(150)에 전달되지 않도록 차폐하는 워터 잭(160)을 추가로 포함할 수 있는데, 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
따라서 이러한 화염이 순환되도록 할 경우, 화염이 가열로(100)의 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있기 때문에 열효율이 매우 높아지게 되고, 폭열 등에 의한 시험체(400)의 센싱값 측정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 버너(130)는 가열로(100) 외부에 장착되어 LNG 등의 연료가 공급될 수 있고, 이러한 연료 공급은 가열로 제어반 내의 컨트롤러에 의하여 자동 조절되므로 운영 및 유지관리가 매우 용이해진다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 가열로에서 화염 차단용 워터 잭을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 가열로(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가열로 본체(110) 내에 상기 버너(130)에 의해 발생되어 순환되는 화염이 상기 가력장치인 유압 실린더(150)에 전달되지 않도록 차폐하는 열차단 브라켓 형태의 워터 잭(160)을 구비한다. 즉, 로드 셀(140)과 가력장치인 유압실린더(150) 사이에 워터 잭(160)이 설치됨으로써, 상기 버너(130)에 의해 발생되어 순환되는 화염이 상기 유압 실린더(150)에 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 가열로(100)의 내구성을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 가열로, 예를 들면, 도 4에 도시된 1,000ton 기둥재하 가열로(Loading Column Furnace)는 가열 및 가력 시험을 수행하기 위한 것으로, 한국산업규격(KS), ISO, ASTM, UL, BS, JIS, FTP-Code, "H"Class, UL1709 등 국내외 화재 및 재하시험 규격 등 국내외 화재시험규격에서 요구하는 성능조건을 적용하여 제작, 설치 및 시운전된다.
이때, 가열로 본체(110)는 시험을 효율적으로 수행하기 위하여 실린더 형상의 원형으로 설계하고, 유압실린더 방식의 가력장치 및 재하지그(200)를 구비한다.
구체적으로, 가열로 본체(110)는 연강판 및 형강의 용접 구조로 되어 있으며, 열응력을 고려하여 설계되고, 가열로 본체(110)는 시험체(400)의 장입(長入) 및 장출(長出)을 위하여 분할하여 오픈할 수 있다.
또한, 연소장치인 버너(130)는 화염이 시험체(400)에 직화하지 않고, 가열로(100) 내부를 순환할 수 있고, 이때, 버너(130)는 가열로 본체(110)의 4면에 설치하고, 연도(煙道)는 각각의 제어 영역(Control zone)마다 배출할 수 있다. 특히, 버너(130)는 화염의 길이가 300mm 이하로 되어 직화에 의한 시험체(400)의 열 손상을 방지하고, 가열로의 표면적에 예를 들면, 30대의 버너(130)를 균등하게 배치하여 가열로 내부 온도를 균일하게 유지하고, 이때, 상기 버너(130)의 설치 각도를 엇각으로 설치하여 열 순환이 원활하게 이루어지게 한다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 가열로(100)는 가열로 본체(110) 내부의 온도에 따른 열손실을 최소화하고 가열로 내부의 온도조건에 따라 제어되는 배기댐퍼 및 배기 덕트(Duct)를 구비할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시험체 가열로를 운전실 및 가열로 제어반을 통해 제어하는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시험체 가열로를 운전실에서 제어하는 화면을 예시하는 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시험체 가열로에서 실시간 측정되는 가열로 내부의 온도를 예시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시험체 가열로는 운전실(600) 및 가열로 제어반(500)을 통해 제어될 수 있으며, 예를 들면, TCP/IP 통신을 통해 시험체 가열로가 제어될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시험체 가열로를 운전실(600)에서 운영프로그램에 의해 간단한 작동으로 현재 시스템의 완전한 상태가 모니터링 될 수 있고, 모든 데이터가 운전실(600) 내 PC의 기억장치에 저장되어 데이터베이스로 분석될 수 있다.
예를 들면, 작동자가, 도 8에 도시된 바와 같이, CRT 스크린 상에 그래프 혹은 테이블로 테스트 스케줄을 계획할 수도 있고, 이때, 시험의 FULL 상태, 알람 기능, 데이터획득 간격, 그래프 색상, 데이터저장 방식, 데이터 모니터링 방식을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시험체 가열로는, 도 9에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 가열로 내부의 온도를 실시간 측정할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 시험체 가열로는, 가열로 내부 온도 제어 및 가열로 내부 압력 제어를 제어대상으로 하며, 이때, 가열로 내부 온도 데이터 및 그래프, 가열로 내부 압력 데이터 및 그래프, 시험체 온도 데이터 및 그래프, 변형량 데이터 및 그래프, 복사열 데이터 및 그래프, 시험체 내부 습도 데이터 및 그래프, 각 가열로별 공급 Gas 및 공기 압력 데이터 및 그래프, 및 배기온도 등에 대한 데이터를 수집할 수 있다.
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로의 가열 방법의 동작흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로(100)의 가열 방법은, 먼저, 시험체 가열로(100)의 회전개폐 장치(120)를 오픈하고(S110), 가열로 본체(110) 내부로 시험체(400)를 반입한다(S120).
다음으로, 가열로 본체(110) 내부에서 상기 시험체(400)를 재하지그(200) 상에 설치하고(S130), 시험체 가열로의 회전개폐 장치(120)를 Close한다(S140).
다음으로, 시험체를 가력하고 시험 조건들을 설정한다(S150). 즉, 시험체 가열로의 가력장치, 예를 들면, 유압실린더(150)로 구동되는 액츄에이터에 의해 상기 시험체(400)를 가압한다.
다음으로, 화염 분사각이 각각 일정하게 형성되어 상기 시험체를 직접 가열하는 적어도 하나 이상의 화염 순환용 가열장치에 의해 상기 가열로 본체(110) 내의 시험체(400)를 일정 온도로 가열한다(S160). 이때, 상기 화염은 상기 가열로 본체 내부에서 순환되지만, 상기 화염 순환용 가열장치에 의해 발생되어 순환되는 화염은 열차단 브라켓 형태의 워터 잭에 의해 상기 가력장치에 전달되지 않고 차폐된다.
후속적으로, 시험체 가열로(100)는 가열로 제어반(500)에 의해 제어되며, 시험체 가열로(100)의 시험 상태는 운전실(600)에서 모니터링 될 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 분사되는 화염의 순환을 통해서 가열로가 일정한 온도로 가열되게 함으로써 일정한 시간내에 화염에 노출된 시험체의 물성을 신뢰성 있게 측정할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야한다.
100: 가열로 본체
200: 재하지그
400: 시험체
500: 가열로 제어반
600: 운전실(제어실)
110: 가열로 본체
120: 회전개폐 장치
130: 버너
140: 로드 셀(Load Cell)
150: 가력 장치(유압 실린더)
160: 워터 잭(Water Jack)

Claims (10)

  1. 시험체의 가열 및 가압 시험을 위해 시험체가 안착되는 가열로 본체;
    상기 가열로 본체의 내부 하부에 상기 시험체를 지지할 수 있도록 설치된 재하지그;
    상기 시험체를 수직 방향으로 가력하는 가력장치; 및
    상기 가열로 본체 외부로부터 내부를 각각 관통하여 장착되고, 상기 시험체를 직접 가열하는 화염의 분사각이 각각 일정하게 형성된 적어도 하나 이상의 화염 순환용 가열장치
    를 포함하되,
    상기 화염 순환용 가열장치에서 분사된 화염은 상기 시험체가 일정 온도로 가열되도록 상기 가열로 본체 내부에서 순환되는 것을 특징으로 하는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화염 순환용 가열장치는 상기 가열로 본체 내부에서 화염이 순환되도록 각각 서로 일정한 각도로 배치된 복수의 버너인 것을 특징으로 하는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버너는 각각 상하로 서로 나선 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 버너에 공급되는 연료는 외부에 설치된 컨트롤러에 의하여 자동 조절되는 것을 특징으로 하는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가열로 본체는 실린더 형상의 대형 가열로인 것을 특징으로 하는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가열로 본체의 전면을 원주 방향을 따라 회전 개폐되는 회전개폐 장치를 추가로 포함하는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전개폐 장치는 수직 방향에 대해 상기 적어도 하나 이상의 화염 순환용 가열장치가 지그재그 식으로 설치된 것을 특징으로 하는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가열장치에 의해 발생되어 순환되는 화염이 상기 가력장치에 전달되지 않도록 차폐하는 열차단 브라켓 형태의 워터 잭(Water Jack)을 추가로 포함하는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로.
  9. 시험체를 가열 또는 가압 시험하는 시험체 가열로에서 시험체를 가열하는 방법에 있어서,
    a) 시험체 가열로의 회전개폐 장치를 오픈하는 단계;
    b) 가열로 본체 내부로 시험체를 반입하는 단계;
    c) 상기 가열로 본체 내부에서 상기 시험체를 재하지그 상에 설치하는 단계;
    d) 상기 시험체 가열로의 회전개폐 장치를 닫는 단계;
    e) 가력장치에 의해 상기 시험체를 가력하고, 상기 시험체를 시험하기 위한 시험 조건들을 설정하는 단계; 및
    f) 화염 분사각이 각각 일정하게 형성되어 상기 시험체를 직접 가열하는 적어도 하나 이상의 화염 순환용 가열장치에 의해 상기 가열로 본체 내의 시험체를 일정 온도로 가열하는 단계
    를 포함하되,
    상기 f) 단계의 화염은 상기 가열로 본체 내부에서 순환되는 것을 특징으로 하는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로 가열 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 f) 단계의 화염 순환용 가열장치에 의해 발생되어 순환되는 화염은 열차단 브라켓 형태의 워터 잭에 의해 상기 가력장치에 전달되지 않고 차폐되는 것을 특징으로 하는 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로 가열 방법.
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