KR102244025B1 - Ablation test apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 삭마 시험 장치에 관한 것으로, 노즐목이 형성되어 고압으로 유체를 유동시키는 고온고압 발생장치와, 상기 노즐목의 하류에 배치되는 시편을 지지하고, 상기 시편에 동일한 압력이 작용하도록 상기 시편을 이동시키는 압력 조절부와, 상기 압력 조절부의 일단에 공급되는 오일의 양을 제어하는 오일 공급부 및 상기 압력 조절부의 타단에 공급되는 공기의 양을 조절하는 공기 공급부를 포함하는 삭마 시험 장치가 제공된다. The present invention relates to an ablation test apparatus, wherein a nozzle neck is formed and a high temperature and high pressure generator for flowing fluid at high pressure, and a specimen disposed downstream of the nozzle neck are supported, and the specimen is subjected to the same pressure. There is provided an ablation test apparatus including a pressure control unit that moves, an oil supply unit that controls an amount of oil supplied to one end of the pressure control unit, and an air supply unit that controls the amount of air supplied to the other end of the pressure control unit.

Description

삭마 시험 장치{ABLATION TEST APPARATUS}Ablation test device {ABLATION TEST APPARATUS}

본 발명은 삭마 시험 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 힘평형 장치를 이용하여 시편을 삭마하는 시험 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ablation test apparatus, and more particularly, to a test apparatus for ablation of a specimen using a force balance apparatus.

일반적으로 고온 고압에 사용되는 재료의 내삭마 특성을 시험하기 위해서는 동일한 압력이 유지되는 환경에서 시험해야 한다. In general, in order to test the abrasion resistance properties of materials used for high temperature and high pressure, it should be tested in an environment where the same pressure is maintained.

도 1은 종래의 삭마 시험 장치 사용시의 시편 위치에 따른 노즐 압력의 변화를 도시한 그래프인데, 종래와 같이 서보밸브와 제어기를 이용하는 경우에는 압력 섭동의 진폭이 크고, 시편의 위치도 부드럽게 이동하지 못하고 불규칙적으로 이동하게 된다.1 is a graph showing a change in nozzle pressure according to the position of a specimen when using a conventional ablation test apparatus.When using a servo valve and a controller as in the prior art, the amplitude of pressure perturbation is large, and the position of the specimen cannot be smoothly moved. It moves irregularly.

따라서 서보 밸브 및 제어기 등의 전자적 구성품을 사용하여 삭마 시험을 하는 경우에는 압력을 일정하게 유지하지 못하는 문제가 있었다.Therefore, when the ablation test is performed using electronic components such as servo valves and controllers, there is a problem in that the pressure cannot be kept constant.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고온고압 발생장치에서의 압력을 일정하게 유지하도록 하여 보다 정확한 실험 결과를 얻고자 하는데 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain more accurate experimental results by maintaining a constant pressure in a high-temperature high-pressure generator.

또한, 시편에 작용하는 힘과 압력 조절부의 공기압에 의한 힘이 균형을 이루도록 하는 삭마 시험 장치를 제공하고자 한다. In addition, it is intended to provide an ablation test apparatus in which the force acting on the specimen and the force caused by the pneumatic pressure of the pressure control unit are balanced.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 삭마 시험 장치는 노즐목이 형성되어 고온고압으로 유체를 유동시키는 고온고압 발생장치와, 상기 노즐목의 하류에 배치되는 시편을 지지하고, 상기 시편에 동일한 압력이 작용하도록 상기 시편을 이동시키는 압력 조절부와, 상기 압력 조절부의 일단에 공급되는 오일의 양을 제어하는 오일 공급부 및 상기 압력 조절부의 타단에 공급되는 공기의 양을 조절하는 공기 공급부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ablation test apparatus includes a high-temperature and high-pressure generator for flowing fluid at high temperature and high pressure by forming a nozzle neck, and supports a specimen disposed downstream of the nozzle neck, and the same pressure acts on the specimen. It may include a pressure control unit for moving the specimen so as to be, an oil supply unit for controlling an amount of oil supplied to one end of the pressure control unit, and an air supply unit for adjusting the amount of air supplied to the other end of the pressure control unit.

상기 오일 공급부는, 오일 공급 라인을 따라 형성되어 공급되는 오일의 양을 제어하는 오일 공급 밸브와, 상기 오일 공급 밸브의 일측에 배치되어 오일의 역류를 방지하는 체크 밸브 및 배출되는 오일의 양을 제어하는 니들 밸브를 포함할 수 있다.The oil supply unit includes an oil supply valve formed along an oil supply line to control the amount of oil supplied, a check valve disposed on one side of the oil supply valve to prevent backflow of oil, and control the amount of oil discharged. It may include a needle valve.

상기 오일 공급 라인의 일부에는 바이패스 라인(by pass line)이 형성되고, 상기 바이패스 라인에는 상기 압력 조절부에 공급되는 오일의 양을 미세하게 조절하는 제2 오일 공급 밸브가 배치될 수 있다.A bypass line may be formed in a part of the oil supply line, and a second oil supply valve may be disposed in the bypass line to finely adjust the amount of oil supplied to the pressure control unit.

상기 공기 공급부는, 공기 공급 라인 상에 배치되는 공기 공급 밸브를 포함할 수 있으며, 상기 공기 공급 밸브의 일측에 배치되어 공급되는 공기의 양을 미세 조정하는 실린더를 더 포함할 수 있다.The air supply unit may include an air supply valve disposed on the air supply line, and may further include a cylinder disposed at one side of the air supply valve to finely adjust the amount of supplied air.

상기 압력 조절부는, 원통형의 실린더와, 상기 실린더 내부를 양분하는 피스톤 및 상기 피스톤과 시편을 연결하는 로드를 포함할 수 있다.The pressure control unit may include a cylindrical cylinder, a piston bisecting the inside of the cylinder, and a rod connecting the piston and the specimen.

상기 시편이 고온고압 발생장치 내부의 유체로부터 받는 힘(Fc)과 상기 피스톤이 공기로부터 받는 힘(Fa)이 동일하도록 상기 피스톤이 움직이는 것을 특징으로 한다. It is characterized in that the piston moves so that the force (Fc) received from the fluid inside the high temperature and high pressure generator of the specimen and the force (Fa) received from the air by the piston are the same.

본 발명의 적어도 일 실시예에 의하면, 고온 고압에 사용되는 재료의 내삭마 시험을 수행할 수 있으며, 전기/기계적 부품을 사용하지 않음으로써 쉽고 안전하게 시험 평가를 수행할 수 있다.According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to perform an abrasion resistance test of a material used for high temperature and high pressure, and it is possible to easily and safely perform test evaluation by not using electrical/mechanical parts.

또한, 공기를 공급함으로써 고온고압 발생장치 및 시편의 충격을 흡수할 수 있다.In addition, by supplying air, the shock of the high-temperature and high-pressure generator and the specimen can be absorbed.

나아가, 플러그 타입(plug type)을 이용한 압력제어 장치에 응용할 수 있다.Furthermore, it can be applied to a pressure control device using a plug type.

도 1은 종래의 삭마 시험 장치 사용시의 시편 위치에 따른 노즐 압력의 변화를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온고압 발생장치의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 경과에 따른 시편 위치 및 노즐 압력의 변화를 나타내는 그래프.1 is a graph showing a change in nozzle pressure according to a specimen position when a conventional ablation test apparatus is used.
2 is a schematic configuration diagram of an apparatus for generating high temperature and high pressure according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the change in the specimen position and nozzle pressure over time according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but identical or similar elements are denoted by the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments disclosed in the present specification, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the embodiments disclosed in the present specification, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include equivalents or substitutes.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 고압에 사용되는 재료의 내삭마 특성 시험을 하는 시험장치의 개략적인 구성도인데, 상기 시험장치는 시편(50)의 삭마에 의한 시편(50)의 단면적 감소에도 불구하고 일정하게 시험조건(압력)을 유지하는 장치에 관한 것이다. 자연적인 힘평형 상태를 이용함으로써 안정적인 시험 조건을 연속적으로 유지할 수 있는 특징이 있다. 2 is a schematic configuration diagram of a test apparatus for abrasion resistance test of a material used for high temperature and high pressure according to an embodiment of the present invention. It relates to a device that maintains a constant test condition (pressure) despite a decrease in cross-sectional area. It has the feature of continuously maintaining stable test conditions by using a natural force equilibrium state.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 삭마 시험 장치에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, an ablation test apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 삭마 시험 장치는 노즐목(15)이 형성되어 고압으로 유체를 유동시키는 고온고압 발생장치(10)와, 상기 고온고압 발생장치(10)의 노즐목(15)에 인접하여 배치되는 시편(50)을 지지하고, 상기 시편(50)에 일정한 압력이 작용하도록 상기 시편(50)을 이동시키는 압력 조절부(20)와, 상기 압력 조절부(20)의 전단(21a)에 공급되는 오일의 양을 조절하는 오일 공급부(30), 및 상기 압력 조절부(20)의 후단(21b)에 공급되는 공기의 양을 조절하는 공기 공급부(40)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the ablation test apparatus according to an embodiment of the present invention includes a high temperature and high pressure generator 10 having a nozzle neck 15 formed to flow a fluid at a high pressure, and the high temperature and high pressure generator 10. A pressure adjusting unit 20 for supporting the specimen 50 disposed adjacent to the nozzle neck 15 and moving the specimen 50 so that a constant pressure acts on the specimen 50, and the pressure adjusting unit ( An oil supply unit 30 for adjusting the amount of oil supplied to the front end 21a of 20), and an air supply unit 40 for adjusting the amount of air supplied to the rear end 21b of the pressure control unit 20. Includes.

또한, 상기 압력 조절부(20)는 고온 고압의 유동에 노출되는 삭마 시험대상체인 시편(50)을 잡는 기능을 하고, 상기 오일 공급부(30)는 오일 공급 라인(32)을 따라 형성되어 압력제어를 시작하는 오일 배출 밸브(31)와, 상기 오일 배출 밸브(31)의 일측에 배치되는 오일의 역류를 방지하는 체크 밸브(35) 및 배출되는 오일의 양을 제어하는 니들 밸브(33)를 포함하여 이루어진다. In addition, the pressure control unit 20 functions to hold the specimen 50 which is an ablation test subject exposed to high temperature and high pressure flow, and the oil supply unit 30 is formed along the oil supply line 32 to control pressure. Including an oil discharge valve (31) to start, a check valve (35) for preventing reverse flow of oil disposed on one side of the oil discharge valve (31), and a needle valve (33) for controlling the amount of oil discharged. It is done by doing.

나아가, 상기 오일 공급 라인(32)의 일부에는 바이패스 라인(39)(by-pass line)이 형성되고, 상기 바이패스 라인(39)에는 상기 압력 조절부(20)에 오일을 공급하는 오일 공급 밸브(37)가 배치되어 있다.Further, a by-pass line 39 is formed in a part of the oil supply line 32, and an oil supply for supplying oil to the pressure control unit 20 in the bypass line 39 The valve 37 is arranged.

한편, 상기 공기 공급부(40)는 공기 공급 라인(42) 상에 배치되는 공기 공급 밸브(41)와, 상기 공기 공급 밸브(41)의 일측에 배치되어 공급되는 공기의 압력을 미세 조정하는 실린더(45)를 포함하여 이루어진다. Meanwhile, the air supply unit 40 includes an air supply valve 41 disposed on the air supply line 42 and a cylinder disposed at one side of the air supply valve 41 to finely adjust the pressure of the supplied air ( 45).

상기 압력 조절부(20)는 원통형의 실린더(21)와, 상기 실린더(21) 내부를 양분하는 피스톤(22) 및 상기 피스톤(22)과 시편(50)을 연결하는 로드(23)를 포함하는데, 상기 피스톤(22)은 시편(50)과 피스톤(22)에 가해지는 힘의 차이에 의해 이동하게 된다. 즉, 상기 시편(50)이 고온고압 발생장치(10) 내부의 유체로부터 받는 힘(Fc)과 상기 피스톤(22)이 공기로부터 받는 힘(Fa)이 동일하도록 상기 피스톤(22)이 움직이게 된다. The pressure control unit 20 includes a cylindrical cylinder 21, a piston 22 bisecting the inside of the cylinder 21, and a rod 23 connecting the piston 22 and the specimen 50. , The piston 22 is moved by a difference between the force applied to the specimen 50 and the piston 22. That is, the piston 22 moves so that the force Fc received by the specimen 50 from the fluid inside the high temperature and high pressure generator 10 and the force Fa received by the piston 22 from the air are the same.

상기에서 실린더(21)의 전단(21a)에 비압축성 유체 예를 들면, 오일을 채움으로써 피스톤(22)의 밀림을 방지하고 니들 밸브(33)의 개도 조절을 통해 최대 속도를 제한할 수 있다.In the above, by filling the front end 21a of the cylinder 21 with an incompressible fluid, such as oil, the piston 22 may be prevented from being pushed, and the maximum speed may be limited by adjusting the opening degree of the needle valve 33.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 삭마 시험 장치의 작동 과정에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation process of the ablation test apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 피스톤(22)의 위쪽에 설치되어 있는 오일 탱크(미도시)를 이용하여 피스톤(22)을 원하는 위치로 이동시킨 후 오일 공급 밸브(31)를 잠근다. 이때, 고온고압 발생장치(10)의 정상상태에서 시편(50)이 받는 힘에 해당하는 압력을 미리 계산하여 피스톤(22)의 후방 실린더(21)에 공기 공급 밸브(41)를 통해 공기를 공급한 후 상기 공기 공급 밸브(41)를 잠근다. 상기 고온고압 발생장치(10)가 정상상태 출력을 발생하면 시험 동기 구동 밸브인 오일 공급 밸브(31)를 개방한다. 오일 공급 밸브(31)를 개방하면 오일이 오일 공급 라인(32)을 따라 오일이 배출되면서 실린더 전단(21a)에서의 압력이 낮아지면서 피스톤(22)이 전진하게 된다. First, the piston 22 is moved to a desired position using an oil tank (not shown) installed above the piston 22 and then the oil supply valve 31 is closed. At this time, the pressure corresponding to the force received by the specimen 50 in the normal state of the high temperature and high pressure generator 10 is calculated in advance and air is supplied to the rear cylinder 21 of the piston 22 through the air supply valve 41 After that, the air supply valve 41 is closed. When the high-temperature and high-pressure generator 10 generates a steady state output, the oil supply valve 31, which is a test synchronous driving valve, is opened. When the oil supply valve 31 is opened, the oil is discharged along the oil supply line 32 and the pressure at the front end 21a of the cylinder decreases, and the piston 22 moves forward.

즉, 정상상태(steady state)에서 시간이 지남에 따라 고온고압 가스에 의해 삭마 시험대상체인 시편(50)의 면적(Sc)는 작아지고 시편(50)과 노즐목(15)간의 거리가 멀어지므로 고온고압 발생장치(10)의 압력이 감소하게 된다. 이로 인하여 피스톤(22)에 작용하는 힘이 상대적으로 커지게 되어 피스톤(22)은 노즐 안쪽으로 이동하게 된다. 피스톤(22)은 상기 Fc와 Fa의 힘이 같아져서 힘의 평형이 이루어지는 위치까지 이동하게 되어 고온고압 발생장치(10)의 압력을 일정하게 유지하게 된다. That is, as time passes in a steady state, the area (Sc) of the specimen 50, which is the ablation test object, decreases due to the high-temperature and high-pressure gas, and the distance between the specimen 50 and the nozzle neck 15 increases. The pressure of the high-temperature and high-pressure generator 10 is reduced. As a result, the force acting on the piston 22 becomes relatively large, so that the piston 22 moves inside the nozzle. The piston 22 moves to a position where the force of the Fc and Fa are equal to the position where the force is balanced, so that the pressure of the high-temperature and high-pressure generator 10 is kept constant.

상기에서는 오일 공급부(30)는 압력 조절부(20)의 전단(21a)에 공급되는 오일의 양을 제어하고, 공기 공급부(40)는 압력 조절부(20)의 후단에 공급되는 공기의 양을 제어하는 것으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정할 것은 아니고, 압력 조절부(20)의 전단에 공기를 공급하고, 압력 조절부(20)의 후단에 오일과 같은 비압축성 유체를 공급할 수도 있다.In the above, the oil supply unit 30 controls the amount of oil supplied to the front end 21a of the pressure control unit 20, and the air supply unit 40 controls the amount of air supplied to the rear end of the pressure control unit 20. Although it has been described as controlling, the present invention is not limited thereto, and air may be supplied to the front end of the pressure adjusting unit 20 and an incompressible fluid such as oil may be supplied to the rear end of the pressure adjusting unit 20.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 힘평형을 이용한 삭마 시험 장치에 의해 시험한 시간 경과에 따른 노즐 압력과 시편 위치를 도시한 그래프인데, 도 3을 참조하면, 시간 경과에 따라 노즐 압력의 변화가 크지 않음을 알 수 있다. 뿐만 아니라, 시편의 위치도 완만하게 변화되는 것을 알 수 있다. 이는 고온고압 발생장치(10)에서의 압력을 일정하게 유지하기 위하여 압력 조절부(20)에 의해 시편(50)이 노즐목(15)을 향하여 전진하였기 때문이다.FIG. 3 is a graph showing the nozzle pressure and the specimen position over time tested by the ablation test apparatus using force balance according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the nozzle pressure over time It can be seen that the change is not large. In addition, it can be seen that the position of the specimen also changes gently. This is because the specimen 50 is advanced toward the nozzle neck 15 by the pressure control unit 20 in order to maintain a constant pressure in the high temperature and high pressure generator 10.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as limiting in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (7)

노즐목이 형성되어 고온고압으로 유체를 유동시켜, 시편을 삭마하는 고온고압 발생장치;
상기 노즐목의 하류에 배치되는 상기 시편을 지지하고, 상기 시편에 동일한 압력이 작용하도록 상기 시편이 삭마됨에 따라 상기 고온고압 발생장치가 상기 시편에 가하는 압력의 변화를 보상하기 위해 상기 시편을 이동시키는 압력 조절부;
상기 압력 조절부의 일단에 공급되는 오일의 양을 제어하는 오일 공급부; 및
상기 압력 조절부의 타단에 공급되는 공기의 양을 조절하는 공기 공급부를 포함하는 삭마 시험 장치.A high-temperature and high-pressure generator that has a nozzle neck and flows a fluid at high temperature and high pressure to ablate the specimen;
Supports the specimen disposed downstream of the nozzle neck, and moves the specimen to compensate for a change in pressure applied to the specimen by the high-temperature and high-pressure generator as the specimen is ablated so that the same pressure acts on the specimen. Pressure regulator;
An oil supply unit controlling an amount of oil supplied to one end of the pressure adjustment unit; And
Ablation test apparatus comprising an air supply unit for adjusting the amount of air supplied to the other end of the pressure control unit. 제1항에 있어서,
상기 오일 공급부는,
오일 라인을 따라 형성되어 오일의 배출 시점을 제어하는 오일 배출 밸브;
상기 오일 배출 밸브의 일측에 배치되어 오일의 역류를 방지하는 체크 밸브; 및
배출되는 오일의 양을 제어하는 니들 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 삭마 시험 장치.The method of claim 1,
The oil supply unit,
An oil discharge valve formed along the oil line to control an oil discharge timing;
A check valve disposed on one side of the oil discharge valve to prevent backflow of oil; And
Ablation test apparatus comprising a needle valve for controlling the amount of oil discharged. 제2항에 있어서,
상기 오일 라인의 일부에는 바이패스 라인(by pass line)이 형성되고, 상기 바이패스 라인에는 상기 압력 조절부에 오일을 공급하는 오일 공급 밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 삭마 시험 장치.The method of claim 2,
An ablation test apparatus, wherein a bypass line is formed in a part of the oil line, and an oil supply valve for supplying oil to the pressure regulating unit is disposed in the bypass line. 제1항에 있어서,
상기 공기 공급부는,
공기 공급 라인 상에 배치되는 공기 공급 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 삭마 시험 장치.The method of claim 1,
The air supply unit,
Ablation test apparatus comprising an air supply valve disposed on the air supply line. 제4항에 있어서,
상기 공기 공급부는,
상기 공기 공급 밸브의 일측에 배치되어 공급되는 공기의 압력을 미세 조정하는 실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삭마 시험 장치.The method of claim 4,
The air supply unit,
An ablation test apparatus, further comprising a cylinder disposed on one side of the air supply valve to finely adjust the pressure of the supplied air. 제1항에 있어서,
상기 압력 조절부는,
원통형의 실린더;
상기 실린더 내부를 양분하는 피스톤; 및
상기 피스톤과 시편을 연결하는 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 삭마 시험 장치.The method of claim 1,
The pressure control unit,
Cylindrical cylinders;
A piston bisecting the inside of the cylinder; And
Ablation test apparatus comprising a rod connecting the piston and the specimen. 제6항에 있어서,
상기 시편이 고온고압 발생장치 내부의 유체로부터 받는 힘(Fc)과 상기 피스톤이 공기로부터 받는 힘(Fa)이 동일하도록 상기 피스톤이 움직이는 것을 특징으로 하는 삭마 시험 장치.The method of claim 6,
The ablation test apparatus, characterized in that the piston moves so that the force (Fc) received by the specimen from the fluid inside the high temperature and high pressure generator and the force (Fa) received from the air by the piston are the same.
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