KR101136857B1 - 피스톤?실린더 방식의 가스터빈엔진 시험용 모래 및 먼지 주입장치 - Google Patents
피스톤?실린더 방식의 가스터빈엔진 시험용 모래 및 먼지 주입장치 Download PDFInfo
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Abstract
가스터빈은 운영 환경에 따라 엔진 입구로 공기뿐만 아니라 모래 또는 먼지가 유입될 수 있으므로 개발단계에서는 가스터빈의 입구에 인위적으로 모래 및 먼지를 일정시간 동안 일정량을 주입하여 이것이 엔진에 미치는 영향을 시험한다.
본 발명은 가스터빈 개발 또는 인증 시험의 일부로서 수행되는 모래 및 먼지 흡입 시험시 사용되는 기구에 관한 것으로, 더욱 상세히는 가스터빈엔진에 모래 또는 먼지를 주입할 수 있는 장치에 관한 것으로, 가스터빈 엔진의 입구 배관에 연결되어 고압공기를 분사하는 분사기 및 상기 분사기에 연결되어 모래 및 먼지를 공급하는 주입기를 포함하여 구성되어,
상기 주입기에서 상기 분사기로 공급된 모래 및 먼지가 고압공기와 섞여 가스터빈 엔진 입구로 분사되는 것을 특징으로 하는 피스톤?실린더 방식의 가스터빈엔진 시험용 모래 및 먼지 주입장치를 제공한다.
본 발명은 실린더에 분사하고자 하는 모래 및 먼지를 넣고 모터 및 웜기어, 웜 등으로 구성되는 구동장치를 통하여 피스톤을 밀어서 모래 및 먼지를 일정량 배출하며 배출한 모래 및 먼지는 고압공기의 흐름에 섞여서 엔진의 입구 배관으로 흘러들어가서 엔진 입구 공기와 섞여서 엔진으로 주입되게 하여 가스터빈 엔진의 오작동 여부를 시험하는 장치이다.
가스터빈엔진, 주입장치, 모래 및 먼지
Description
본 발명은 가스터빈 개발 또는 인증 시험의 일부로서 수행되는 모래 및 먼지 흡입 시험시 사용되는 기구에 관한 것으로, 더욱 상세히는 가스터빈엔진에 모래 또는 먼지를 주입할 수 있는 장치인 피스톤?실린더 방식의 가스터빈엔진 시험용 모래 및 먼지 주입장치에 관한 것이다.
가스터빈은 운영 환경에 따라 엔진 입구로 공기뿐만 아니라 모래 또는 먼지가 유입될 수 있다. 엔진의 내부로 모래 또는 먼지가 들어가는 것을 최소화하기 위하여 엔진의 입구에 필터 또는 입자분리기 등을 설치하여 모래 또는 먼지의 유입을 최소화하려고 노력하지만 엔진 내부로 들어가는 모래 또는 먼지를 완전히 제거할 수 없으므로 이런 경우에 대비하여 엔진의 개발 단계에서 가스터빈 내부로 일정량의 모래 또는 먼지가 들어갈 경우에 엔진에 미치는 영향을 시험하게 된다. 이 시험은 많은 경우에 엔진 인증시험의 일부이므로 개발단계에서 반드시 수행해야 하는 시험의 하나로 분류된다. 이 시험을 위해서는 가스터빈 엔진의 입구로 들어가는 공기에 인위적으로 모래 또는 먼지를 시험의 목적에 맞는 일정량을 주입해야 한다. 본 발명은 이 시험을 위하여 엔진의 입구에 일정량의 모래 및 먼지를 주입하는 기구에 관한 것이다.
모래 및 먼지가 가스터빈 엔진에 유입되면 엔진의 수명이 짧아지거나 손상이 있으므로 엔진 내부로 모래 또는 먼지의 유입을 최소화하기 위한 발명들이 필터 또는 입자분리기 등 다양한 형태로 개발되어왔다. 그렇지만 엔진의 개발시험을 위하여 인위적으로 가스터빈 엔진에 모래 또는 먼지를 분사(주입)하는 발명은 없는 실정이며, 엔진에 주입되는 모래 및 먼지를 완벽하게 제거하는 것은 실질적으로 불가능하다. 이에 미리 엔진에 모래 및 먼지가 주입되는 경우 엔진에 미치는 영향을 시험하는 장비가 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가스터빈 엔진의 입구에 일정시간 동안 일정 양의 모래 또는 먼지를 인위적으로 주입(분사)하기 위한 장치를 제공하여 미연에 엔진의 성능을 테스트할 수 있도록 한다.
본 발명은, 가스터빈 엔진(10)의 입구 배관(12)에 연결되어 고압공기(103)를 분사하는 분사기(100); 및 상기 분사기(100)에 연결되어 모래 및 먼지(30)를 공급하는 주입기(200);를 포함하여 구성되어, 상기 주입기(200)에서 상기 분사기(100)로 공급된 모래 및 먼지(30)가 고압공기(103)와 섞여 가스터빈 엔진 입구(11)로 분사되는 것을 특징으로 하는 피스톤?실린더 방식의 가스터빈엔진 시험용 모래 및 먼지 주입장치를 제공한다.
여기서, 상기 분사기(100)는, 상기 입구 배관(12)에 연결되는 분사노즐(101); 및 내부에 고압공기(103)를 저장하고 상기 분사노즐(101)과 연결되어 분사노즐(101)로 고압공기(103)를 분사하는 압력용기(104);로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사노즐(101)과 상기 압력용기(104)의 연결부에는 압력조절밸브(102)를 추가로 구비하여 고압공기(103)의 분사를 조절하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 주입기(200)는, 상기 분사노즐(101)과 연통되어 내부의 모래 및 먼지(30)를 분사노즐(101)에 공급하는 실린더(201);와 상기 실린더(201)의 내부 에 구비되어 상기 모래 및 먼지(30)를 밀어주는 피스톤(202); 및 상기 피스톤(202)에 연결되어 피스톤(202)을 밀어주는 동력을 전달하는 피스톤암(203);으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피스톤암(203)의 일측에 길이방향으로 구비되는 피니언(204);과 상기 피니언(204)에 치합되어 회전하여 상기 피니언(204)을 밀어주는 웜기어(205); 및 상기 웜기어(205)에 치합되어 모터(207)의 회전력을 상기 웜기어(205)의 회전력으로 변환하는 웜(206);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터(207)와 연결되어 모터(207)의 회전속도를 제어함으로써 상기 피스톤암(203)의 미는 속도를 제어하는 모터제어기(208)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피스톤(202)에는 피스톤링(202a)이 구비되어 상기 피스톤(202)과 상기 실린더(201)와의 간극을 채워 상기 모래 및 먼지(30)가 새지 않고 밀리는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피스톤링(202a)은 텅스텐 카바이드 등 경도가 1500 이상(브리넬 경도 기준)인 금속 재질로 2개가 나란히 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 이용하면, 가스터빈 엔진의 입구에 인위적으로 일정시간 동안 일정 양의 모래 또는 먼지를 분사하는 것이 가능하므로, 본 장치를 사용하며 가스터빈 엔진 개발 단계에서 필요한 모래 및 먼지 분사시험을 수행할 수 있으며, 모래 또는 먼지가 엔진으로 유입되는 상황에서 엔진의 성능이나 내구성 등을 검증할 수 있는 시험을 수행할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 구성요소인 실린더 부분의 확대도이다.
도 1에서 보듯이 본 발명은, 가스터빈 엔진(10)의 입구 배관(12)에 연결되어 고압공기(103)를 분사하는 분사기(100); 및 상기 분사기(100)에 연결되어 모래 및 먼지(30)를 공급하는 주입기(200);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이렇게 구성된 본 발명은 상기 주입기(200)에서 상기 분사기(100)로 공급된 모래 및 먼지(30)가 고압공기(103)와 섞여 가스터빈 엔진 입구(11)로 분사되는 방식에 의해 본 발명을 이용하여 가스터빈 엔진에 모래 및 먼지가 주입되는 경우를 상정하여 시험을 하게 된다.
여기서, 상기 분사기(100)는 상기 입구 배관(12)에 연결되는 분사노즐(101);과 내부에 고압공기(103)를 저장하고 상기 분사노즐(101)과 연결되어 분사노즐(101)로 고압공기(103)를 분사하는 압력용기(104);로 구성된다.
분사기(100)는, 분사기(100)에 주입되는 모래 및 먼지(30)를 고압공기(103)를 이용하여 분사시키는 장치이다.
또한, 분사기(100)는 상기 분사노즐(101)과 상기 압력용기(104)의 연결부에는 압력조절밸브(102)를 추가로 구비하여 고압공기(103)의 분사를 조절하는 것이 바람직하다. 즉, 주입되는 모래 및 먼지(30)의 양은 물론 모래 및 먼지(30)를 날려주는 고압공기(103)의 양도 조절되는 것이 바람직하므로 압력조절밸브(102)를 구비하여 이를 조절하는 것이 바람직하다.
상기 주입기(200)는 상기 분사기(100)에 모래 및 먼지(30)를 분사하는 장치로 내부에 모래 및 먼지(30)를 가지고 있다가 필요시에 상기 분사기(100)에 주입하는 장치이다.
상기 주입기(200)는, 상기 분사노즐(101)과 연통되어 내부의 모래 및 먼지(30)를 분사노즐(101)에 공급하는 실린더(201);와 상기 실린더(201)의 내부에 구비되어 상기 모래 및 먼지(30)를 밀어주는 피스톤(202); 및 상기 피스톤(202)에 연 결되어 피스톤(202)을 밀어주는 동력을 전달하는 피스톤암(203);으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 기본적으로 상기 주입(200)기는 모래 및 먼지(30)를 담는 용기와, 용기 내부에서 모래 및 먼지(30)를 밀어서 상기 분사기(100)에 공급하는 장치가 필요하게 된다. 여기서 용기의 역할을 하는 것이 실린더(201)이고, 실린더(210) 내부의 모래 및 먼지(30)를 밀어내는 역할을 하는 것이 피스톤(202) 및 피스톤암(203)에 해당하게 된다.
또한, 본 장치에서는 상기 피스톤암(203)을 밀어주는 동력이 요구된다. 이에, 상기 피스톤암(203)의 일측에 길이방향으로 구비되는 피니언(204);과 상기 피니언(204)에 치합되어 회전하여 상기 피니언(204)을 밀어주는 웜기어(205); 및 상기 웜기어(205)에 치합되어 모터(207)의 회전력을 상기 웜기어(205)의 회전력으로 변환하는 웜(206);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 피스톤암(203)에 동력의 제공은, 모터(207)와 연결된 웜(206)의 회전에 의해 상기 웜(206)과 치합된 웜기어(206)가 회전하고, 이 회전력은 상기 웜기어(206)와 치합된 상기 피스톤암(203)의 일단에 구비된 피니언(204)를 밀어줌으로써 피스톤암(203)이 밀리게 하여 실린더(201) 내부의 모래 및 먼지(30)를 밀어서 상기 분사노즐(101)에 공급하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 모터(207)와 연결되어 모터(207)의 회전속도를 제어함으로써 상기 피스톤암(203)의 미는 속도를 제어하는 모터제어기(208)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 피스톤암(203)의 제어가 가능해야 엔진의 크기 등의 기타 여 건에 따라 본 발명의 활용을 다양하게 하는 것이 가능하기 때문이다.
여기서, 상기 모터(207)는 스텝모터 또는 서보모터인 것이 바람직하다.
아울러, 상기 피스톤(202)에는 피스톤링(202a)이 구비되어 상기 피스톤(202)과 상기 실린더(201)와의 간극을 채워 상기 모래 및 먼지(30)가 새지 않고 밀리게하는 것이 바람직하며, 이를 위해 상기 피스톤링(202a)은 텅스텐 카바이드 등 경도가 1500 이상(브리넬 경도 기준)인 강한 금속 재질로 2개가 나란히 구비되는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 구성요소인 실린더 부분의 확대도이다.
<도면의 주요부분에 대한 기호의 설명>
10 : 가스터빈 엔진 11 : 엔진 입구
12 : 입구 배관 20 : 엔진유입공기
30 : 모래 및 먼지
100 : 분사기 101 : 분사노즐
102 : 압력조절밸브 103 : 고압공기
104 : 압력용기 200 : 주입기
201 : 실린더 202 : 피스톤
202a : 피스톤링 203 : 피스톤암
204 : 피니언 205 : 웜기어
206 : 웜 207 : 모터
208 : 모터제어기
Claims (8)
- 가스터빈 엔진(10)의 입구 배관(12)에 연결되어 고압공기(103)를 분사하는 분사기(100); 및 상기 분사기(100)에 연결되어 모래 및 먼지(30)를 공급하는 주입기(200);를 포함하여 구성되어,상기 주입기(200)에서 상기 분사기(100)로 공급된 모래 및 먼지(30)가 고압공기(103)와 섞여 가스터빈 엔진 입구(11)로 분사되되,상기 분사기(100)는,상기 입구 배관(12)에 연결되는 분사노즐(101);내부에 고압공기(103)를 저장하고 상기 분사노즐(101)과 연결되어 분사노즐(101)로 고압공기(103)를 분사하는 압력용기(104);로 구성되고,상기 주입기(200)는,상기 분사노즐(101)과 연통되어 내부의 모래 및 먼지(30)를 분사노즐(101)에 공급하는 실린더(201);상기 실린더(201)의 내부에 구비되어 상기 모래 및 먼지(30)를 밀어주는 피스톤(202); 및상기 피스톤(202)에 연결되어 피스톤(202)을 밀어주는 동력을 전달하는 피스톤암(203);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤?실린더 방식의 가스터빈엔진 시험용 모래 및 먼지 주입장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 분사노즐(101)과 상기 압력용기(104)의 연결부에는 압력조절밸브(102)를 추가로 구비하여 고압공기(103)의 분사를 조절하는 것을 특징으로 하는 피스톤?실린더 방식의 가스터빈엔진 시험용 모래 및 먼지 주입장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 피스톤암(203)의 일측에 길이방향으로 구비되는 피니언(204);상기 피니언(204)에 치합되어 회전하여 상기 피니언(204)을 밀어주는 웜기어(205); 및상기 웜기어(205)에 치합되어 모터(207)의 회전력을 상기 웜기어(205)의 회전력으로 변환하는 웜(206);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤?실린더 방식의 가스터빈엔진 시험용 모래 및 먼지 주입장치.
- 제5항에 있어서,상기 모터(207)와 연결되어 모터(207)의 회전속도를 제어함으로써 상기 피스톤암(203)의 미는 속도를 제어하는 모터제어기(208)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤?실린더 방식의 가스터빈엔진 시험용 모래 및 먼지 주입장치.
- 제1항에 있어서,상기 피스톤(202)에는 피스톤링(202a)이 구비되어 상기 피스톤(202)과 상기 실린더(201)와의 간극을 채워 상기 모래 및 먼지(30)가 새지 않고 밀리는 것을 특징으로 하는 피스톤?실린더 방식의 가스터빈엔진 시험용 모래 및 먼지 주입장치.
- 제7항에 있어서,상기 피스톤링(202a)은 경도가 1500 이상(브리넬 경도 기준)인 금속 재질로 2개가 나란히 구비되는 것을 특징으로 하는 피스톤?실린더 방식의 가스터빈엔진 시험용 모래 및 먼지 주입장치.
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