KR101445751B1 - Using a cryogenic fluid heat exchanger valve leakage measuring device - Google Patents

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KR101445751B1
KR101445751B1 KR1020130092181A KR20130092181A KR101445751B1 KR 101445751 B1 KR101445751 B1 KR 101445751B1 KR 1020130092181 A KR1020130092181 A KR 1020130092181A KR 20130092181 A KR20130092181 A KR 20130092181A KR 101445751 B1 KR101445751 B1 KR 101445751B1
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이중엽
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한국항공우주연구원
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Abstract

An apparatus for measuring a leakage amount of a fluid of a cryogenic valve using thermal exchange is disclosed. The apparatus includes: a run tank coupled to an entrance of a cryogenic valve for testing by an opened inlet pipe as a medium to supply a cryogenic fluid into the cryogenic valve for testing through the inlet pipe; a leakage amount measuring device coupled to an exit of the cryogenic valve for testing by an outlet pipe as a medium to measure the leakage amount of the fluid leaked through the exit when the cryogenic valve for testing is closed; an open/close valve installed at a predetermined part of the inlet pipe to selectively open and close a flow path of the inlet pipe; a gas tank, in which a high pressure is filled; a thermal exchange unit coupled to the gas tank to thermal exchange the high pressure gas supplied from the gas tank to a cryogenic temperature; and a bypass pipe to mutually couple the entrance of the cryogenic valve for testing of the inlet pipe, a region between the open/close valve and the exit of the thermal exchange unit to supply the cryogenic fluid to the gas tank.

Description

열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치{Using a cryogenic fluid heat exchanger valve leakage measuring device}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryogenic fluid heat exchanger valve leakage measuring device,

본 발명은 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus for measuring the leakage amount of a cryogenic valve using heat exchange.

더 상세하게는 실제 발사체에 설치하였을 때와 같은 조건을 갖춘 상태에서 유체의 누설량을 측정함에 따라 측정의 신뢰도를 높일 수 있는 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치에 관한 것이다.
And more particularly, to a device for measuring the leakage amount of a cryogenic valve using heat exchange, which can increase the reliability of measurement by measuring the leakage amount of the fluid under the same conditions as when installed in an actual launch vehicle.

액체로켓 등의 발사체들에는 극저온(cryogenic) 추진제가 많이 사용되고 있다. 이러한 극저온 추진제로는 수소, 메탄, 산소, 질소 등이 있고, 이들 극저온 추진제는 극저온 추진제 저장용기에 보관된다. 지상에서 연소 시험을 할 때, 극저온 추진제가 극저온 추진제 저장용기로부터 연소실에 공급됨으로써 추력을 발생시키게 된다.Cryogenic propellants have been used extensively in projectiles such as liquid rockets. These cryogenic propellants include hydrogen, methane, oxygen, and nitrogen, and these cryogenic propellants are stored in cryogenic propellant storage vessels. When testing on the ground, the cryogenic propellant is supplied from the cryogenic propellant storage vessel to the combustion chamber, resulting in thrust.

여기서, 상기 극저온 추진제 저장용기로부터 연소실로 공급되는 공급라인 상에는 극저온 추진제의 공급을 단속하기 위한 극저온 유체밸브가 설치된다. 상기 극저온 유체밸브는 제작과정에서 유체의 누출이 발생하는지를 측정하기 위한 측정과정을 거치게 되는데, 일반적인 밸브와는 달리 극저온용 유체밸브인 관계로 극저온 환경이 조성된 측정장치가 필요하다.Here, a cryogenic fluid valve is provided on the supply line supplied from the cryogenic propellant storage vessel to the combustion chamber for interrupting the supply of the cryogenic propellant. The cryogenic fluid valve is subjected to a measurement process to measure whether a fluid leaks during the manufacturing process. Unlike a conventional valve, a cryogenic temperature measuring device is required because it is a cryogenic fluid valve.

도 1은 종래 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치를 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing a device for measuring a fluid leakage amount of a conventional cryogenic valve.

도 1에 따르면, 종래의 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치(10)는, 비점이 -196℃인 액체질소(LN2)가 채워져 있으며, 액체질소 내에 테스트용 극저온 밸브(1)가 침수되는 용기(11)와; 상기 용기(11)의 외부 일측에 배치된 채 상기 테스트용 극저온 밸브(1)의 입구로 고압의 헬륨(He)을 공급하는 헬륨 공급통(12)과; 상기 용기(11)의 외부 타측에 배치된 채 상기 테스트용 극저온 밸브(1)의 출구와 연결되어 출구에서의 누설량을 측정하는 누설량 측정기(13)로 구성되어 있다.1, a conventional liquid leakage measurement device 10 of a cryogenic valve is provided with a liquid nitrogen (LN 2 ) boasting a boiling point of -196 ° C and being filled with a test liquid cryogenic valve 1 11); A helium supply cylinder (12) arranged at an outer side of the vessel (11) and supplying high pressure helium (He) to the inlet of the cryogenic test valve (1); And a leakage amount measuring device 13 connected to the outlet of the test cryogenic valve 1 while being disposed on the other side of the container 11 to measure the leakage amount at the outlet.

이러한 구성으로부터, 헬륨 공급통(12)으로부터 상기 테스트용 극저온 밸브(1)의 내부로 헬륨을 공급하게 되면 극저온의 액체 질소와 열교환되면서 극저온의 헬륨가스로 상 변화가 일어나게 되므로 테스트용 극저온 밸브(1)의 내부를 통과하는 유체가 극저온 조건으로 바뀌게 된다.From this configuration, when helium is supplied from the helium supply cylinder 12 to the inside of the test cryogenic valve 1, heat exchange with cryogenic liquid nitrogen causes a phase change to cryogenic helium gas. Therefore, the test cryogenic valve 1 ) Is changed to a cryogenic condition.

이 과정에서 테스트용 극저온 밸브(1)를 닫고 출구에서의 헬륨 누설량을 누설량 측정기(13)로 측정하여, 누설량 측정값이 설정값 이상이면 불량이고, 누설량 측정값이 설정값이 이내이면 정상으로 판정하게 된다.In this process, the test cryogenic valve (1) is closed and the helium leakage amount at the outlet is measured by the leakage amount measuring device (13). If the leakage amount measurement value is over the set value, it is defective. .

그러나, 실제 발사체에 적용되는 극저온 밸브는 외부가 상온에 노출되어 있고, 극저온 밸브의 내부로는 비점이 -183℃인 액체산소가 유입되는 조건인 반면, 상기 종래 유체 누설량 측정장치(10)에 의한 조건은 테스트용 극저온 밸브(1)의 외부는 액체질소에 의한 극저온 조건이어서 실제 환경과는 차이가 있고, 테스트용 극저온 밸브(1) 내부를 통과하는 유체의 종류도 상이하므로 측정의 결과를 신뢰하기 어렵다.
However, the cryogenic valve applied to the actual projectile is a condition in which the outside is exposed to normal temperature and liquid oxygen having a boiling point of -183 DEG C is introduced into the cryogenic valve, whereas the conventional liquid leakage measurement device 10 The condition differs from the actual environment since the outside of the test cryogenic valve 1 is a cryogenic condition due to liquid nitrogen and the kinds of fluids passing through the inside of the test cryogenic valve 1 are also different. it's difficult.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 실제 발사체에 설치하였을 때와 같은 조건을 갖춘 상태에서 유체 누설량을 측정함에 따라 측정의 신뢰도를 높일 수 있는 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a cryogenic temperature leak measuring method using a heat exchange, Device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

인입배관을 매개로 테스트용 극저온 밸브의 입구와 연결되어, 상기 인입배관을 통해 상기 테스트용 극저온 밸브의 내부로 극저온 유체를 공급하는 런 탱크; 인출배관을 매개로 상기 테스트용 극저온 밸브의 출구와 연결되어, 상기 테스트용 극저온 밸브를 닫았을 때 이의 출구를 통해 누출되는 유체의 누설량을 측정하는 누출량 측정기; 상기 인입배관의 소정부위에 설치되어, 인입배관의 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐밸브; 고압가스가 충진된 가스탱크; 상기 가스탱크와 연결된 채 상기 가스탱크로부터 공급되는 고압가스를 극저온으로 열교환하는 열교환유닛; 및 상기 인입배관의 테스트용 극저온 밸브의 입구와 개폐밸브 사이구간과 열교환유닛의 출구를 상호 연결하여, 상기 가스탱크의 극저온 유체를 인입배관으로 공급하는 바이패스 배관을 포함하는 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치를 제공하는 것이다.A run tank connected to the inlet of the test cryogenic valve through the inlet piping and supplying the cryogenic fluid to the inside of the test cryogenic valve through the inlet pipe; A leak amount measuring device connected to an outlet of the test cryogenic valve through a drawing pipe to measure a leakage amount of the fluid leaking through the outlet when the test cryogenic valve is closed; An on-off valve installed on a predetermined portion of the inlet pipe for selectively opening and closing the inlet pipe; A gas tank filled with a high-pressure gas; A heat exchange unit connected to the gas tank for heat-exchanging the high-pressure gas supplied from the gas tank to a cryogenic temperature; And a bypass pipe connecting the inlet of the test cryogenic valve of the inlet pipe to the outlet of the heat exchanging unit and supplying the cryogenic fluid of the gas tank to the inlet pipe, And to provide a fluid leakage measurement device.

또한, 본 발명의 상기 열교환유닛은, 극저온의 액체 질소가 수용된 용기; 및Further, the heat exchange unit of the present invention comprises: a container containing cryogenic liquid nitrogen; And

상기 가스탱크의 출구와 상기 바이패스 배관의 입구를 연결한 채 상기 액체 질소에 침수되게 설치되는 열교환관을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a heat exchange pipe connected to an outlet of the gas tank and an inlet of the bypass pipe so as to be submerged in the liquid nitrogen.

또한, 본 발명의 상기 런 탱크 내의 극저온 유체는 액체 질소 또는 액체 산소이고, 상기 가스탱크 내의 고압가스는 헬륨, 질소, 산소 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
Further, the cryogenic fluid in the run tank of the present invention is liquid nitrogen or liquid oxygen, and the high-pressure gas in the gas tank is any one of helium, nitrogen, and oxygen.

이상의 본 발명은, 실제 발사체에 설치하였을 때와 같은 조건을 갖도록 한 상태에서 극저온 밸브의 유체 누설량을 측정함에 따라 실제 환경에서의 내용물 누출량을 적확하게 측정할 수 있어서 제품의 신뢰도를 높일 수 있다.
According to the present invention, by measuring the amount of leakage of the fluid in the cryogenic valve in a state in which the condition is the same as that in the case where it is installed in an actual launch vehicle, it is possible to accurately measure the leakage amount of the contents in the actual environment, thereby enhancing the reliability of the product.

도 1은 종래 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치의 구성도로서, 런 탱크를 이용한 누설량 측정방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치의 구성도로서, 가스탱크를 이용한 누설량 측정방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a configuration diagram of an apparatus for measuring a fluid leakage amount of a conventional cryogenic valve.
FIG. 2 is a block diagram of an apparatus for measuring a fluid leakage amount of a cryogenic valve using heat exchange according to the present invention, and is a view for explaining a leakage measurement method using a run tank.
FIG. 3 is a block diagram of an apparatus for measuring a fluid leakage amount of a cryogenic valve using heat exchange according to the present invention, and is a view for explaining a leakage amount measurement method using a gas tank.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는 "의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 2는 본 발명에 따른 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치의 구성도로서, 런 탱크를 이용한 누설량 측정방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치의 구성도로서, 가스탱크를 이용한 누설량 측정방법을 설명하기 위한 도면이다.The present invention relates to a method for measuring a leakage amount of a cryogenic valve using heat exchange, and more particularly, to a method for measuring a leakage amount using a run tank, Fig. 5 is a diagram showing the configuration of a leakage amount measuring apparatus, and is a view for explaining a leakage amount measuring method using a gas tank. Fig.

도 2에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치(100)는, 런 탱크(110), 누출량 측정기(120), 개폐밸브(130), 가스탱크(140), 열교환유닛(150) 및 바이패스 배관(160)을 포함한다.
2, an apparatus 100 for measuring a leakage amount of a cryogenic valve using heat exchange according to the present invention includes a run tank 110, a leakage amount measuring device 120, an on-off valve 130, a gas tank 140, A heat exchange unit 150 and a bypass pipe 160. [

런 탱크(110)는 테스트용 극저온 밸브(이하 '테스트 밸브'라 약칭함:1)의 입구와 인입배관(170)을 매개로 연결되어, 런 탱크(110) 내부에 수용된 극저온의 유체를 인입배관(170)을 통해 테스트 밸브(1)로 공급해 주는 역할을 한다. 여기서, 상기 런 탱크(110)의 내부에는 실제 추진제로 사용되는 극저온의 액체 질소 또는 액체 산소가 고압 상태로 충진될 수 있다.
The run tank 110 is connected to an inlet of a test cryogenic valve (hereinafter, abbreviated as 'test valve') 1 through an inlet pipe 170 so that the cryogenic fluid contained in the run tank 110 is introduced into the inlet pipe To the test valve (1) through the valve (170). Herein, cryogenic liquid nitrogen or liquid oxygen used as an actual propellant may be filled in the run tank 110 at a high pressure.

누출량 측정기(120)는 테스트 밸브(1)의 출구와 인출배관(180)을 매개로 연결되어, 테스트 밸브(1)를 닫았을 때 그 출구를 통해 누출되는 유체의 누출량을 측정하는 기능을 하게 된다. 여기서, 누출량이 설정값 이상이 되면 테스트 밸브(1)는 불량이고, 누출량이 설정값 이하인 경우에는 양품이다.
The leak amount measuring instrument 120 is connected to the outlet of the test valve 1 via the outlet pipe 180 and functions to measure the leakage amount of the fluid leaking through the outlet when the test valve 1 is closed . Here, the test valve 1 is defective when the leakage amount is equal to or greater than the set value, and is good when the leakage amount is equal to or less than the set value.

개폐밸브(130)는 상기 인입배관(170) 상의 소정부위에 설치되어, 상기 인입배관(70)의 유로를 선택적으로 개폐하는 역할을 한다. 즉, 상기 런 탱크(110)를 사용할 때는 개(開)하고, 상기 가스탱크(140)를 사용할 때는 폐(閉)한다.The opening / closing valve 130 is installed at a predetermined position on the inlet pipe 170, and selectively opens and closes the flow pipe of the inlet pipe 70. That is, it opens when the run tank 110 is used and closes when the gas tank 140 is used.

개폐밸브(130)에 의해 인입배관(170)의 유로를 차단하게 되면 상기 런 탱크(110)와 테스트 밸브(1)의 사이가 차단되므로 런 탱크(110)로부터 테스트 밸브(1)로의 유체의 흐름이 차단되고, 반대로 유로를 개방하게 되면 상기 런 탱크(110)로부터 테스트 밸브(1)로의 유체 흐름이 연결된다.When the flow path of the inlet pipe 170 is blocked by the opening / closing valve 130, the space between the run tank 110 and the test valve 1 is shut off. Therefore, the flow of the fluid from the run tank 110 to the test valve 1 The flow of the fluid from the run tank 110 to the test valve 1 is connected.

상기한 개폐밸브(130) 수동밸브를 적용할 수도 있지만, 개폐를 자동으로 제어하는 자동제어밸브 또는 원격으로 개폐가 제어되는 원격제어밸브를 적용하는 것이 보다 바람직하다.
Although it is possible to apply the above-described manual valve of the on-off valve 130, it is more preferable to apply an automatic control valve for automatically controlling opening or closing or a remote control valve for controlling opening and closing remotely.

가스탱크(140)는 실제 추진제로 사용되고 있는 헬륨가스(GHe), 질소가스(GN2), 산소가스(GO2) 중 어느 하나가 고압으로 충진될 수 있고, 이와는 달리 각 가스가 개별적으로 충진된 복수의 가스탱크를 구비하고, 필요에 따라 각 가스탱크를 선별적으로 상기 누설량 측정장치(100)에 연결하여 사용할 수도 있다.
The gas tank 140 can be filled with any one of helium gas (GHe), nitrogen gas (GN 2 ), and oxygen gas (GO 2 ) which are actually used as propellants at high pressure. Alternatively, It is also possible to use a plurality of gas tanks and selectively connect each of the gas tanks to the leakage measurement device 100 as needed.

열교환유닛(150)은 상기 가스탱크(140)와 연결된 채 상기 가스탱크로부터 공급되는 고압가스를 실제 추진제와 동등한 조건을 갖도록 극저온으로 열교환하는 역할을 하는 것으로, 용기(151) 및 열교환관(153)을 포함한다.The heat exchanging unit 150 exchanges the high pressure gas supplied from the gas tank with the gas tank 140 at a cryogenic temperature so as to have a condition equivalent to that of the actual propellant. The container 151 and the heat exchange pipe 153, .

상기 용기(151)에는 극저온(비점 -196℃)의 열매체인 액체 질소(LN2)가 수용되어 있다. 상기 액체 질소는 상기 열교환관(153)의 내부를 통과하는 헬륨가스(GHe), 질소가스(GN2), 산소가스(GO2)를 실제 추진제와 같이 극저온으로 열교환해 주는 역할을 한다.The container 151 contains liquid nitrogen (LN 2 ) which is a cryogenic temperature (boiling point: -196 ° C) as a heating medium. The liquid nitrogen heats the helium gas (GHe), the nitrogen gas (GN 2 ), and the oxygen gas (GO 2 ) passing through the inside of the heat exchange pipe 153 at a cryogenic temperature like an actual propellant.

상기 열교환관(153)은 상기 가스탱크(140)의 출구와 상기 바이패스 배관(160)의 입구를 연결한 채 상기 액체 질소에 침수되게 설치된다. 따라서, 상기 열교환관(153)을 통과하는 가스가 열매체인 액체 질소에 의해 극저온으로 열교환된다.The heat exchange pipe 153 is installed so as to be submerged in the liquid nitrogen while connecting the outlet of the gas tank 140 and the inlet of the bypass pipe 160. Therefore, the gas passing through the heat exchange tube 153 is heat-exchanged to the cryogenic temperature by the liquid nitrogen which is the heat medium.

여기서, 상기 열교환관(153)의 형태는 열교환 효율 향상을 위해 도면에 도시된 바와 같이 코일형태 또는 지그재그로 밴딩한 사(巳)형태 등을 적용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
Here, the shape of the heat exchange tube 153 may be a coil shape or a zigzag shape, as shown in the figure for improving the heat exchange efficiency, but the present invention is not limited thereto.

바이패스 배관(160)은 상기 가스탱크(110) 내의 고압가스를 상기 테스트 밸브(1)로 공급되도록 하는 유로 역할을 하는 것으로, 상기 인입배관(170)의 테스트 밸브(1) 입구와 개폐밸브 사이 구간과 열교환유닛(150)의 출구를 상호 연결하고 있다.The bypass pipe 160 serves as a flow path for supplying the high pressure gas in the gas tank 110 to the test valve 1. The bypass pipe 160 is provided between the inlet of the test valve 1 of the inlet pipe 170 and the opening / Section and the outlet of the heat exchange unit 150 are interconnected.

따라서, 상기 가스탱크(110)의 극저온 고압유체는 열교환관(153) 및 인입배관(170)을 통해 테스트 밸브(1)로 유입된다.
Therefore, the cryogenic high-pressure fluid of the gas tank 110 flows into the test valve 1 through the heat exchange pipe 153 and the inlet pipe 170.

이하, 본 발명의 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

먼저, 런 탱크(110)의 사용시에는 도 2에서와 같이, 개폐밸브(130)를 열어서 테스트 밸브(1)와 런 탱크(110) 사이의 인입배관(170)을 개방시키면, 런 탱크(110) 내에 충진되어 있던 액체 질소 또는 액체 산소가 인입배관(170)을 통해서 테스트 밸브(1)로 유입된다.2, when the open / close valve 130 is opened to open the inlet pipe 170 between the test valve 1 and the run tank 110 at the time of using the run tank 110, Liquid nitrogen or liquid oxygen that has been charged into the test valve 1 flows into the test valve 1 through the inlet pipe 170.

이 과정에서 테스트 밸브(1)를 닫은 후, 테스트 밸브(1)의 출구 측에 인출배관(180)을 매개로 연결된 누출량 측정기(120)에 의해 테스트 밸브(1) 출구 측의 유체 누설량을 측정하게 된다.In this process, after the test valve 1 is closed, the leakage amount of the fluid at the outlet side of the test valve 1 is measured by the leakage amount measuring device 120 connected to the outlet side of the test valve 1 via the withdrawal pipe 180 do.

이와 같은 런 탱크(110)에 의한 누설량 측정은 런 탱크(110)로 다량의 유체를 채움과 동시에 고압으로 가압해야하므로 유체의 낭비가 많다는 난점은 있으나, 종래와는 달리 테스트 밸브(1)의 외부 환경이 실온이고, 그 내부를 흐르는 유체는 극저온의 유체이며, 실제의 추진제와 동일하게 산소를 적용할 수 있으므로, 테스트 밸브(1)가 실제 발사체에 설치하였을 때와 같은 조건을 가지게 되어 누설량 측정의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.The leakage amount measurement by the run tank 110 requires a large amount of fluid to be filled into the run tank 110 at the same time as it needs to be pressurized to a high pressure. However, unlike the prior art, Since the environment is at room temperature and the fluid flowing in the environment is a cryogenic fluid and oxygen can be applied in the same manner as the actual propellant, the condition is the same as when the test valve 1 is installed in the actual launch vehicle, Reliability can be improved.

다음, 가스탱크(140)의 사용시에는 도 3에서와 같이, 개폐밸브(130)를 닫아서 테스트 밸브(1)와 런 탱크(110) 사이의 인입배관(170)을 차단하게 되면, 가스탱크(140)의 유체는 열교환유닛(150)의 열교환관(153)을 통과하면서 용기(151) 내의 극저온 매체인 액체 질소와의 열교환 작용으로 극저온의 유체가 된다.3, when the gas tank 140 is closed, the shutoff valve 130 is closed to shut off the inlet pipe 170 between the test valve 1 and the run tank 110, the gas tank 140 Passes through the heat exchange pipe 153 of the heat exchange unit 150 and becomes a cryogenic fluid due to heat exchange action with liquid nitrogen which is a cryogenic medium in the container 151.

이러한 극저온 유체는 상기 바이패스 배관(160) 및 인입배관(170)을 통해 테스트 밸브(1)로 유입된다. 이 과정에서 테스트 밸브(1)를 닫은 후, 테스트 밸브(1)의 출구 측에 인출배관(170)을 매개로 연결된 누출량 측정기(120)에 의해 테스트 밸브(1) 출구 측의 유체 누설량을 측정하게 된다.This cryogenic fluid flows into the test valve 1 through the bypass piping 160 and the inlet piping 170. In this process, after the test valve 1 is closed, the leakage amount of the fluid at the outlet side of the test valve 1 is measured by the leakage amount measuring device 120 connected to the outlet side of the test valve 1 via the withdrawal pipe 170 do.

이러한 가스탱크(110)에 의한 누설량 측정은 별도의 가압과정을 거치지 않고 열교환을 통해 유체를 실제 발사체에 설치하였을 때와 동일 조건으로 극저온화 시킬 수 있다는 장점이 있고, 아울러 인입배관(170)의 전 구간에 유체가 유입되지 않고 개폐밸브(130)를 기준으로 테스트 밸브(1) 쪽에만 유입되므 로 불필요한 유체의 낭비를 줄여서 경제적인 측정이 가능하다는 장점을 갖는다. 물론 측정의 신뢰도도 전자에 설명된 런 탱크에 의한 측정방법과 동일하게 향상시킬 수 있다.
The leakage amount measurement by the gas tank 110 is advantageous in that it can be cryogenic under the same conditions as when the fluid is installed in an actual projectile through heat exchange without a separate pressurization process. Since the fluid flows into the test valve 1 only on the basis of the opening / closing valve 130, it is possible to reduce the waste of unnecessary fluid, thereby enabling economical measurement. Of course, the reliability of the measurement can be improved in the same way as the measurement by the run tank described in the former.

1 : 테스트 밸브 100 : 유체 누설량 측정장치
110 : 런 탱크 120 : 누출량 측정기
130 : 개폐밸브 140 : 가스탱크
150 : 열교환유닛 151 : 용기
153 : 열교환관 160 : 바이패스 배관
170 : 인입배관 180 : 인출배관
1: Test valve 100: Fluid leakage measurement device
110: Run tank 120: Leakage meter
130: opening / closing valve 140: gas tank
150: heat exchange unit 151: container
153: Heat exchange tube 160: Bypass piping
170: inlet pipe 180: outlet pipe

Claims (3)

인입배관(170)을 매개로 테스트용 극저온 밸브(1)의 입구와 연결되어, 상기 인입배관(170)을 통해 상기 테스트용 극저온 밸브(1)의 내부로 극저온 유체를 공급하는 런 탱크(110);
인출배관(180)을 매개로 상기 테스트용 극저온 밸브(1)의 출구와 연결되어, 상기 테스트용 극저온 밸브(1)를 닫았을 때 이의 출구를 통해 누출되는 유체의 누설량을 측정하는 누출량 측정기(120);
상기 인입배관(170)의 소정부위에 설치되어, 인입배관(170)의 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐밸브(130);
고압가스가 충진된 가스탱크(140);
상기 가스탱크(140)와 연결된 채 상기 가스탱크(140)로부터 공급되는 고압가스를 극저온으로 열교환하는 열교환유닛(150); 및
상기 인입배관(170)의 테스트용 극저온 밸브(1)의 입구와 개폐밸브(130) 사이구간과 열교환유닛(150)의 출구를 상호 연결하여, 상기 가스탱크(140)의 극저온 유체를 인입배관(170)으로 공급하는 바이패스 배관(160);
을 포함하는 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치.
A run tank 110 connected to the inlet of the test cryogenic valve 1 via an inlet pipe 170 and supplying cryogenic fluid to the inside of the test cryogenic valve 1 through the inlet pipe 170, ;
A leakage meter (120) is connected to the outlet of the test cryogenic valve (1) via a withdrawal pipe (180) to measure the amount of fluid leaking through the outlet when the test cryogenic valve (1) );
An on-off valve (130) installed on a predetermined portion of the inlet pipe (170) for selectively opening and closing a flow path of the inlet pipe (170);
A gas tank 140 filled with a high-pressure gas;
A heat exchange unit 150 connected to the gas tank 140 to exchange heat of the high pressure gas supplied from the gas tank 140 at a cryogenic temperature; And
The section between the inlet of the test cryogenic valve 1 of the inlet pipe 170 and the opening and closing valve 130 and the outlet of the heat exchange unit 150 are interconnected to connect the cryogenic fluid of the gas tank 140 to the inlet pipe 170 to the bypass pipe 160;
Wherein the cryogenic temperature of the cryogenic valve is measured by a temperature sensor.
제1항에 있어서,
상기 열교환유닛(150)은, 극저온의 액체 질소가 수용된 용기(151); 및
상기 가스탱크(140)의 출구와 상기 바이패스 배관(160)의 입구를 연결한 채 상기 액체 질소에 침수되게 설치되는 열교환관(153);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치.
The method according to claim 1,
The heat exchange unit (150) includes a container (151) containing cryogenic liquid nitrogen; And
A heat exchange pipe 153 installed so as to be submerged in the liquid nitrogen while connecting an outlet of the gas tank 140 and an inlet of the bypass pipe 160;
Wherein the fluid leakage amount measuring unit measures the fluid leakage amount of the cryogenic valve using heat exchange.
제2항에 있어서,
상기 런 탱크(110) 내의 극저온 유체는 액체 질소 또는 액체 산소이고,
상기 가스탱크(140) 내의 고압가스는 헬륨, 질소, 산소 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열교환을 이용한 극저온 밸브의 유체 누설량 측정장치.
3. The method of claim 2,
The cryogenic fluid in the run tank 110 is liquid nitrogen or liquid oxygen,
Wherein the high-pressure gas in the gas tank (140) is any one of helium, nitrogen, and oxygen.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105758598A (en) * 2016-04-22 2016-07-13 上海市特种设备监督检验技术研究院 Low temperature test device of valve performance
CN107907321A (en) * 2017-12-15 2018-04-13 江苏克劳特低温技术有限公司 One kind leakage heat test device and its application method
CN108562343A (en) * 2018-03-15 2018-09-21 核工业理化工程研究院 A kind of dynamic running device discharge quantity test device and test method
CN110261099A (en) * 2019-06-20 2019-09-20 江苏亿阀股份有限公司 A kind of Subzero valve intercooling cycle experimental system
CN112729722A (en) * 2020-12-29 2021-04-30 江苏容大材料腐蚀检验有限公司 Low-leakage low-temperature valve test detection device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028491A (en) * 1998-07-13 2000-01-28 Tabai Espec Corp Environment test apparatus with oil cooler
KR200301509Y1 (en) * 2002-07-26 2003-01-24 주식회사서흥금속 Test device of cryogenic calve

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028491A (en) * 1998-07-13 2000-01-28 Tabai Espec Corp Environment test apparatus with oil cooler
KR200301509Y1 (en) * 2002-07-26 2003-01-24 주식회사서흥금속 Test device of cryogenic calve

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105758598A (en) * 2016-04-22 2016-07-13 上海市特种设备监督检验技术研究院 Low temperature test device of valve performance
CN107907321A (en) * 2017-12-15 2018-04-13 江苏克劳特低温技术有限公司 One kind leakage heat test device and its application method
CN107907321B (en) * 2017-12-15 2024-02-02 江苏克劳特低温技术有限公司 Heat leakage testing device and using method thereof
CN108562343A (en) * 2018-03-15 2018-09-21 核工业理化工程研究院 A kind of dynamic running device discharge quantity test device and test method
CN108562343B (en) * 2018-03-15 2024-01-26 核工业理化工程研究院 Device and method for testing ventilation capacity of dynamic operation equipment
CN110261099A (en) * 2019-06-20 2019-09-20 江苏亿阀股份有限公司 A kind of Subzero valve intercooling cycle experimental system
CN112729722A (en) * 2020-12-29 2021-04-30 江苏容大材料腐蚀检验有限公司 Low-leakage low-temperature valve test detection device

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