KR102270759B1 - 인젝터 일체형 파이어 플레이트 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체로켓엔진의 혼합기에 포함되는 인젝터가 파이어 플레이트와 일체로 형성되는 파이어 플레이트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 제작공정을 단순화하기 위하여 판형태이며, 연료가 유통되는 연료 공급홀과, 산화제 공급홀이 다수개 형성되며, 상기 산화제 공급홀이 형성된 부위에는 상측으로 인젝터가 일체로 형성되어, 상기 인젝터에서 공급되는 산화제를 산화제 공급홀을 통해 하측으로 유통시키는 것을 특징으로 하는 인젝터 일체형 파이어 플레이트가 개시된다.

Description

인젝터 일체형 파이어 플레이트 및 이의 제조방법{A Fireplate Integrated With Injecter And Method For Manufacturing Thereof}

본 발명은 파이어 플레이트에 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체로켓엔진의 혼합기에 포함되는 인젝터가 파이어 플레이트와 일체로 형성되는 파이어 플레이트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

액체로켓엔진은 도1에 도시된 바와 같이, 혼합기 내부로 산화제와 연료가 공급되고, 일측에 점화장치(15)가 마련된 형태이다.

로켓의 추진력은 점화장치에서 발생된 불꽃이 산화제 및 연료와 반응하여 연소(19)가 일어남으로써 발생한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 인젝터(18) 하측에는 판 형상이며, 인젝터에 대응되는 위치에 산화제 공급홀이 형성된 파이어 플레이트(16)가 결합되는데, 파이어 플레이트의 이웃한 인젝터들 사이 구간에는 연소반응 시 발생되는 열이 갇혀 재순환(20) 되는 바, 재순환된 열이 파이어 플레이트(16)의 이웃하게 배치된 인젝터(18)들 사이 구간을 융해시키는 문제가 있었다.

이를 해결하기 위해 종래에는 도 2 내지 도 3에 나타난 바와 같이, 열 전도성이 높은 재질로 이루어진 파이어 플레이트(16)를 인젝터(18) 하측에 부착함으로써, 재순환된 열을 파이어 플레이트를 통하여 혼합기 상측으로 전도시켜 빠르게 냉각시키거나, 이웃하게 배치된 인젝터(18)들 사이 구간에 연료 공급홀(17)을 형성하여, 연료가 배출되며 재순환된 열이 파이어 플레이트(16)와 직접적으로 접촉하지 못하도록 함으로써 파이어 플레이트(16)의 융해를 방지해왔다.

그런데, 앞서 설명한 방법 모두는 제조 과정에서 인젝터(18)를 제조하고, 파이어 플레이트(16)를 별도로 형성하여 용접 등을 통해 인젝터(18)와 파이어 플레이트(16)를 서로 결합해야 하므로, 제작과정이 번거로운 문제가 있었다.

또한, 파이어 플레이트(16)의 각 부분에 집중되는 열량이 다름에도, 연료 공급홀(17)을 통해 배출되는 연료의 양은 일정하여, 효과적인 융해예방이 어려운 문제가 있었다.

3D 프린팅 또는 적층제조(Additive Manufacturing)를 이용할 경우 여러 개의 홀을 가진 파이어 플레이트와 인젝터를 하나의 형태로 용이하게 제작할 수 있어 고온으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.

1. 한국등록특허공보 제10-0499797호("로켓 엔진") 2. 한국공개특허공보 제10-2003-0084366호("액체로켓엔진용 혼합기") 3. 한국등록특허공보 제10-0499805호("로켓엔진의 혼합기")

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 인젝터가 일체로 형성되어 제작공정을 단순화 할 수 있는 인젝터 일체형 파이어 플레이트를 제공함에 있다.

또한, 파이어 플레이트의 냉각이 보다 효과적으로 이루어질 수 있는 인젝터 일체형 파이어 플레이트를 제공함에 있다.

또한, 인젝터의 제조 시 불량률을 최소화 할 수 있는 인젝터 일체형 파이어 플레이트를 제공함에 있다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 인젝터 일체형 파이어 플레이트는 액체로켓엔진의 혼합기에 포함되는 것으로, 판형태이며, 연료가 유통되는 연료 공급홀과, 산화제 공급홀이 다수개 형성되며, 상기 산화제 공급홀이 형성된 부위에는 상측으로 인젝터가 일체로 형성되어, 상기 인젝터에서 공급되는 산화제를 산화제 공급홀을 통해 하측으로 유통시키되, 상기 연료 공급홀은, 상기 연료 공급홀 상부를 이루며, 상측에서 하측으로 진행할수록 내경이 점차 좁아지도록 형성된 내경 변화부와, 상기 연료 공급홀 하부를 이루며, 내경이 일정하게 형성된 내경 유지부를 포함하고, 상기 연료 공급홀 전체 높이에서 상기 내경 유지부의 높이가 차지하는 비율은 15% 이상 35% 이하의 비율로 형성되며, 상기 내경 변화부 상단의 직경은 내경 변화부 하단 직경의 3배 이상 6배 이하의 길이로 형성되는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 연료 공급홀의 상하측 전체 구간 중, 적어도 일부 구간은, 상기 파이어 플레이트의 수평방향으로 자른 단면 형상이 다각형 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

정확하게는, 상기 연료 공급홀의 상하측 전체 구간 중, 적어도 일부 구간은, 상기 파이어 플레이트의 수평방향으로 자른 단면 형상이 육각형 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법은,a) 컴퓨터를 통해 서로 수직한 세 개의 축 x, y, z로 이루어진 가상공간에서 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 삼차원 모델링 정보를 입력받는 단계; 및 b) 3D프린터기를 통해 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 하면을 프린팅 시작면으로 상기 인젝터 일체형 파이어 플레이트를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 인젝터는, 상기 산화제 공급홀의 외주연과 동일한 내경을 가지고, 산화제 공급홀의 상측으로 연장 형성되는 중공축 형태의 외부 실린더와, 외부 실린더보다 작은 직경으로 형성되며, 상기 외부 실린더 내부에서 상기 외부 실린더와 동심으로 배치되되, 하단이 상기 파이어 플레이트의 하면으로부터 상측으로 소정간격 이격되어 배치되는 내부 실린더를 포함하고, 상기 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법은, 상기 a)단계 이후에, a2) 상기 a)단계에서 입력받은 삼차원 모델링의 내부 실린더 하측으로 서포터를 추가 하는 단계;를 더 포함하고, 상기 b)단계 이후에, c) 상기 b)단계를 통해 프린팅된 프린팅물에서 서포터를 제거하여, 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조를 완성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 a)단계와 a2)단계 사이에는, a1) 상기 가상의 공간에서 컴퓨터의 제어부에 의해 가상의 바닥면이 설정되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 a2)단계 이후에는, a3) z축을 따라 일정 간격으로 상기 삼차원 모델링이 분할되어 레이어가 생성되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 구조는 및 이의 제조방법은, 내경 변화부의 구성을 통해 열량이 집중되는 부위는 융해되며 그 직경이 자동으로 넓어짐으로써, 많은 양의 연료를 공급해주어 파이어 플레이트의 특정 부위로 열이 집중되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 연료 공급홀의 수평단면 형상이 다각형으로 형성되어, 내구성을 높이는 효과가 있다.

또한, 3D프린터기를 이용하여 인젝터와 파이어 플레이트를 일체로 형성하므로 제조공정이 간단한 효과가 있다.

또한, 상광하협의 연료 공급홀의 형상적 특징으로 인하여, 3D프린터기를 통한 레이어의 적층 시 각 레이어의 적층 위치 오차로 인한 연료 공급홀의 막힘 현상을 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 액체로켓엔진의 연소실을 도시한 측단면도이다.
도 2는 종래의 인젝터와 파이어 플레이트의 모습을 부분적으로 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 2의 인젝터와 파이어 플레이트의 분해 측면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 일부분이 융해된 모습을 도시한 부분 측단면도이다.
도 8은 도 6의 일부분을 도시한 확대도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법에 따라 인젝터 일체형 파이어 플레이트가 프린팅되는 과정을 도시한 측단면도이다.

본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

[인젝터 일체형 파이어 플레이트]

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 사시도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트(1000)는 연소실의 상단에 결합되어, 연소실 상단을 일부 폐구함과 동시에 연소실 내부로 연료와 산화제를 공급하는 역할을 하는 것이다.

이러한 인젝터 일체형 파이어 플레이트(1000)는 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 플레이트부(100)와, 인젝터(300)로 이루어진다.

플레이트부(100)는 연소실 상단을 폐구하기 위한 구성으로, 원판형태이며, 산화제가 유통되는 산화제 공급홀(110)과, 연료가 공급되는 연료 공급홀(130)이 다수개 분포된 형태이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 측단면도이다.

도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 인젝터(300)는 산화제를 공급하는 구성으로, 외부 실린더(310)와, 내부 실린더(330)로 구성된다.

외부 실린더(310)는 상기 산화제 공급홀(110)이 형성된 부위 상측으로 연장 형성되는 중공축 형태의 것으로, 외부 실린더(310)의 내경은 산화제 공급홀(110)의 외주연과 동일한 내경을 가지며, 산화제 공급홀(110)과 외부 실린더(310)는 동심을 이루도록 배치된다.

내부 실린더(330)는 실질적으로 산화제가 배출되는 구성으로, 중공축 형태로 형성되며, 외부 실린더(310) 내부에 외부 실린더(310)와 동심을 이루도록 배치된다. 이때, 내부 실린더(330)의 하단은 플레이트부(100)의 하단보다 상측에 위치됨이 바람직하다.

참고로 내부 실린더(330)와 외부 실린더(310) 사이 공간을 통해서는 경우에 따라 연료가 배출되어, 파이어 플레이트(100) 하측에서 발생되는 연소열이 내부 실린더(300)측으로 공급되는 것을 예방할 수도 있다.

한편, 상기 연료 공급홀(130)은 연료 공급홀(130)의 상부를 이루는 내경 변화부(131)와, 연료 공급홀(130)의 하부를 이루는 내경 유지부(133)로 이루어진다. 내경 유지부(133)는 그 단면이 원형으로 형성되며, 내경 변화부(131)의 내경보다 작은 직경을 가지며 일정한 크기의 직경으로 형성된다.

내경 변화부(131)는 플레이트부(100)의 수평방향으로 잘랐을 때의 단면 형상이 다각형 형상, 바람직하게는 육각형 형상으로 형성된다. 그리고 상측에서 하측으로 진행할수록 그 내경이 점차 좁게 형성되어, 내경 변화부(131)를 이루는 홈의 형상이 마치 정육각뿔을 거꾸로 세워놓은 형태로 형성된다.

또한, 각각의 연료 공급홀(130)은 도 5와 같이 서로 일정한 간격으로 이격 배치되며, 각 변이 서로 수평하도록 배치되는데, 이러한 배치구조와, 내경 변화부(131)의 단면 형상적 특징에 의해 경량이면서도 내구성을 더욱 향상시키는 효과와 더불어, 단면적을 넓혀주는 효과를 발휘하여, 단면 형상을 원형으로 형성할 경우 보다 냉각이 더욱 효과적으로 일어날 수 있다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 일부분이 용해된 모습을 도시한 부분 측단면도이다.

액체로켓엔진의 구동 시, 연소가 일어나는 과정에서 인젝터 일체형 파이어 플레이트(1000)의 특정 부위에 열이 집중되면, 파이어 플레이트(1000) 하면은 용해된다.

열의 집중이 일시적인 경우라면, 열의 집중으로 인해 파이어 플레이트(1000)의 특정 부위가 용해된다고 하더라도, 파이어 플레이트(1000)의 하부 일부만 용해되므로 직경이 일정한 내경 유지부(133)의 형상적 특징으로 인하여, 연료 공급홀(130)을 통해 공급되는 연료는 일정한 양으로 공급된다.

반면, 열의 집중이 지속적으로 일어나는 경우라면, 열이 집중되는 부위(m)는 내경 변화부(131)가 형성된 구간까지 용해되는데, 내경 변화부(131)가 형성된 구간은 용해가 진행될수록 용해가 일어난 연료 공급홀(130)의 하단 직경이 점차 넓어짐에 따라, 해당 연료 공급홀(130)을 통해 연소실로 공급되는 연료의 양은 용해가 일어나지 않은 타 연료 공급홀(130)을 통해 공급되는 연료의 양 보다 많은 양의 연료가 공급되는 바, 해당 부위에 재순환 되는 열을 파이어 플레이트(1000)의 하면으로부터 더욱 이격시키는 역할을 하여, 파이어 플레이트(1000)의 용해의 진행을 저지시키는 효과를 발휘한다.

도 8은 도 6의 일부분을 도시한 확대도이다.

한편, 연료 공급홀(130) 전체 높이 즉, 플레이트부의 두께를 H라고 할 때, 내경 유지부(133)의 높이 h가 차지하는 비율은 연료 공급홀 전체 높이 H의 5% 이상 50% 이하, 바람직하게는 15% 이상 35% 이하, 가장 바람직하게는 17% 이상 20%이하로 형성됨이 좋다.

이는 내경 유지부(133)가 차지하는 비율이 지나치게 높은 경우, 열의 집중 시 용해가 일어나는 깊이가 구조적인 손상이 발생할 수 있고, 직경이 좁게 형성된 내경 유지부(133)의 비율이 높을수록 제조과정에서의 불량률이 증가하는 문제가 있고, 반대로 내경 유지부(133)의 비율이 지나치게 적은 경우, 일시적인 열의 집중 현상에도 직경이 변화되는 문제를 방지하기 위함이다.

또한, 내경 변화부(131)의 상단 최대 직경 D는 내경 변화부(131) 하단의 최대 직경 d의 2배 이상 8배 이하의 길이, 바람직하게는 3배 이상 6배 이하의 길이, 가장 바람직하게는 4배 이상 5배 이하의 길이로 형성됨이 바람직하다.

내경 변화부(131)의 상단 최대 직경 D가 하단의 최대 직경 d보다 지나치게 큰 경우에는 조금만 용해가 되더라도 배출되는 연료의 양의 변화가 큰 문제가 있고, 반대로 내경 변화부(131)의 상단 최대직경 D와 하단의 최대 직경 d의 크기 차이가 크지 않을 경우, 용해되는 깊이가 지나치게 깊어져 내구성에 문제가 발생하기 쉽기 때문이다.

상기에서는 인젝터 일체형 파이어플레이트에 관하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 인젝터가 없되, 유체가 공급되는 유체 공급홀이 형성된 다공판에 대해서도 적용가능하다.

일예로, 다공판은 플레이트부에 대응되고, 다공판에 형성된 유체 공급홀은 플레이트부에 형성된 연료 공급홀에 대응될 수 있다. 즉, 다공판에 형성된 유체 공급홀 또한 플레이트부에 형성된 연료 공급홀과 동일한 형상을 가진다.

[인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법]

이하, 상술한 인젝터 일체형 파이어 플레이트(1000)의 제조방법에 대하여 설명하도록 한다. 참고로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법은 앞서 설명한 인젝터 일체형 파이어 플레이트(1000)의 제조방법에 관한 것 이므로 동일한 명칭을 가진 구성은 동일한 형태와 특징을 가지므로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법에 기재된 인젝터 일체형 파이어 플레이트(1000)에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법은 컴퓨터와 3D프린터를 이용한다. 본 발명에서 사용되는 3D프린터는 적층식 3D프린터로, 스테이지를 포함하는 적층식 3D프린터라면 어떤 것이든 무관하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법은 먼저, 컴퓨터를 통해 인젝터 일체형 파이어 플레이트를 삼차원 모델링 정보를 입력받는 a)단계가 수행된다.

여기서 상기 삼차원 모델링은 서로 수직한 세 개의 축 x, y, z로 이루어진 가상의 공간상에서 출력된다. 그리고 여기서, 상기 가상공간의 z방향이 스테이지의 높이방향에 대응되며, 상기 삼차원 모델링을 z축 방향으로 적층되는 다수개의 xy평면으로 나누었을 때, 가장 하부에 위치하는 xy평면(z값이 가장 낮은 xy평면)은 후술한 b)단계에서의 스테이지에 형성된다.

다음, 상기 가상의 공간에서 컴퓨터의 제어부에 의해 가상의 바닥면이 설정되는 a1)단계가 수행된다.

여기서 상기 제어부는 상기 삼차원 모델링이 포함된 xy평면 중 z축의 값이 가장 낮은 xy평면의 바로 아래에 위치한 xy평면을 바닥면으로 설정한다.

다음, 상기 가상의 공간상에서 a)단계를 통해 입력받은 삼차원 모델링의 내부 실린더 하측으로 서포터가 추가 형성되는 a2)단계가 수행된다.

가상의 공간상에는 중력이 존재하지 않으므로 내부 실린더(330) 하측으로 별도의지지 장치가 없더라도 z축의 값이 가장 낮은 xy평면인 상기 바닥면으로부터 이격된 상태를 유지할 수 있지만, 3D프린터를 이용하여 파이어 플레이트가 프린팅되는 실제 공간상에서는 내부 실린더(330)의 하단과 스테이지 사이에 별도의 지지구가 있어야만 내부 실린더(330)와 각 부위에 대한 상대적 위치를 유지할 수 있다.

이에 따라, a2)단계에서 컴퓨터의 제어부는 삼차원 모델링의 내부 실린더(330) 하단과 바닥면으로 설정된 xy평면 사이에 서포터를 추가적으로 형성한다. 서포터는 다양한 형상이 가능하나, 본 실시예에서는 막대 바 형태의 서포터가 추가된 것으로 도시하였다.

다음, z축을 따라 일정 간격으로 상기 삼차원 모델링이 분할되어 레이어가 생성되는 a3)단계가 수행된다.

상기 삼차원 모델링은 컴퓨터의 제어부에 의하여 a3)단계를 통해 x축과 y축으로 이루어진 평면과 평행하며, z축을 따라 일정 간격으로 배치되는 다수의 평면으로 분할된다. 이때, z축 방향을 따라 서로 이웃하게 배치되는 두 평면 사이에 배치되는 삼차원 모델링의 일부분은 레이어라 명명되는데, 이는 3D프린트를 통하여 한번에 프린팅 되어 적층되는 각 층에 해당한다. 즉, a3) 단계에서 분할수를 높이면, 3D프린트를 통해 제작되는 인젝터 일체형 파이어 플레이트(1000)는 높은 가공정밀도로 형성될 수 있고, 반대로 분할수를 작게 하면 낮은 가공정밀도 형성된 파이어 플레이트(1000)를 얻을 수 있다.

다음, 3D프린터기를 통해 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 하면을 프린팅 시작면으로 상기 인젝터 일체형 파이어 플레이트를 제조하는 b)단계가 수행된다.

컴퓨터의 제어부는 도 9에 도시된 바와 같이, 3D프린터기를 제어하여 상기 a3)단계를 통해 생성된 레이어들 중 z축 값이 작은 레이어들부터 3D프린터기의 스테이지 상에 차례대로 적층되어 프린팅된다. 이때 z축 값이 가장 작은 레이어는 스테이지 상면에 접하도록 프린팅 됨은 물론이며, 상기 a1)단계에서 설정된 바닥면은 스테이지에 대응된다.

프린팅 시 앞서 설명한 a2)단계에서 추가 형성된 서포터(s) 또한 함께 프린팅되므로 내부 실린더(330)의 하면은 스테이지로부터 이격되어 프린팅 될 수 있다.

한편, 종래의 파이어 플레이트의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료 공급홀(17)의 직경이 좁게 형성되며 일정 직경으로 형성되어, 3D프린터기를 통해 파이어 플레이트를 제조할 경우, 3D프린터기의 기계적 프린팅 오차로 인해, 각 레이어별 프린팅 기준점이 상이해져 연료 공급홀이 막히는 문제가 발생하였다. 따라서 3D프린터기를 통한 파이어 플레이트의 제조는 높은 불량률로 인하여 제조가 어려운 문제가 있었다.

그러나 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파이어 플레이트의 제조방법의 경우 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 인젝터 일체형 파이어 플레이트(1000)의 연료 공급홀은 내경 유지부(133)와 내경 변화부(131)로 이루어지며, 연료 공급홀(130) 대부분은 내경 변화부(131)로 이루어진다.

이때, 내경 변화부(131)를 포함하는 레이어들은, 상측에 위치한 레이어일수록 연료 공급홀(130)(내경 변화부(131))의 직경이 크게 형성되는 바, 상광 하협 형상의 내경 변화부(131)의 형상적 특징으로 인해, 3D프린터기의 기계적 프린팅 오차가 발생한다고 하더라도 연료 공급홀이 막히지 않고 프린팅 할 수 있는 장점이 있다.

다음, 상기 b)단계를 통해 프린팅된 프린팅물에서 서포터를 제거하여, 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조를 완성하는 c)단계를 수행함으로써 마무리 한다.

위에서도 설명했듯이, 본 발명은 인젝터 일체형 파이어 플레이트에 한정되지 않고, 유체 공급홀이 형성된 다공판도 포함하기 때문에, 상술한 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법 또한 다공판의 제조방법에 적용될 수 있다.

다공판의 제조방법은 상술한 a)단계, a1)단계, b)단계만 적용될 수 있으며, a)단계와 a1)단계와, b)단계에서의 인젝터 일체형 파이어 플레이트를 다공판으로 대체함으로써 적용가능하다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

100: 플레이트부
110: 산화제 공급홀
130: 연료 공급홀
131: 내경 변화부
133: 내경 유지부
300: 인젝터
310: 외부 실린더
330 내부 실린더
1000: 인젝터 일체형 파이어 플레이트
s: 서포터

Claims (11)

1. 액체로켓엔진의 혼합기에 포함되는 것으로,
   판형태이며, 연료가 유통되는 연료 공급홀과, 산화제 공급홀이 다수개 형성되며, 상기 산화제 공급홀이 형성된 부위에는 상측으로 인젝터가 일체로 형성되어, 상기 인젝터에서 공급되는 산화제를 산화제 공급홀을 통해 하측으로 유통시키되,
   상기 연료 공급홀은,
   상기 연료 공급홀 상부를 이루며, 상측에서 하측으로 진행할수록 내경이 점차 좁아지도록 형성된 내경 변화부와,
   상기 연료 공급홀 하부를 이루며, 내경이 일정하게 형성된 내경 유지부를 포함하고,
   상기 연료 공급홀 전체 높이에서 상기 내경 유지부의 높이가 차지하는 비율은 15% 이상 35% 이하의 비율로 형성되며,
   상기 내경 변화부 상단의 직경은 내경 변화부 하단 직경의 3배 이상 6배 이하의 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 인젝터 일체형 파이어 플레이트.
   
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5. 제1항에 있어서,
   상기 연료 공급홀의 상하측 전체 구간 중, 적어도 일부 구간은,
   상기 파이어 플레이트의 수평방향으로 자른 단면 형상이 다각형 형상인 것을 특징으로 하는 인젝터 일체형 파이어 플레이트.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 연료 공급홀의 상하측 전체 구간 중, 적어도 일부 구간은,
   상기 파이어 플레이트의 수평방향으로 자른 단면 형상이 육각형 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 인젝터 일체형 파이어 플레이트.
   
   
7. 제1항, 5항, 6항 중 어느 한 항에 따른 인젝터 일체형 파이어 플레이트를 제조하기 위한 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법에 있어서,
   a) 컴퓨터를 통해 서로 수직한 세 개의 축 x, y, z로 이루어진 가상공간에서 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 삼차원 모델링 정보를 입력받는 단계; 및
   b) 3D프린터기를 통해 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 하면을 프린팅 시작면으로 상기 인젝터 일체형 파이어 플레이트를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 인젝터는,
   상기 산화제 공급홀의 외주연과 동일한 내경을 가지고, 산화제 공급홀의 상측으로 연장 형성되는 중공축 형태의 외부 실린더와, 외부 실린더보다 작은 직경으로 형성되며, 상기 외부 실린더 내부에서 상기 외부 실린더와 동심으로 배치되되, 하단이 상기 파이어 플레이트의 하면으로부터 상측으로 소정간격 이격되어 배치되는 내부 실린더를 포함하고,
   상기 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법은,
   상기 a)단계 이후에,
   a2) 상기 a)단계에서 입력받은 삼차원 모델링의 내부 실린더 하측으로 서포터를 추가 하는 단계;를 더 포함하고,
   상기 b)단계 이후에,
   c) 상기 b)단계를 통해 프린팅된 프린팅물에서 서포터를 제거하여, 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조를 완성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 a)단계와 a2)단계 사이에는,
   a1) 상기 가상의 공간에서 컴퓨터의 제어부에 의해 가상의 바닥면이 설정되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조방법.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 a2)단계 이후에는,
    a3) z축을 따라 일정 간격으로 상기 삼차원 모델링이 분할되어 레이어가 생성되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 일체형 파이어 플레이트의 제조 방법.
    
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