KR102434306B1 - 3d 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치 - Google Patents

3d 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치 Download PDF

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Abstract

우주 발사체의 엔진으로 연료가 공급되어 초기 점화가 이뤄지도록 하는 연소기 점화장치에 있어서, 내부에 점화제가 충전 및 수용되도록 외관을 형성하는 카트리지와, 상기 카트리지의 후방 단부에 구비되어 연료가 유입되도록 하는 연료 유입구와, 상기 카트리지의 전방 단부에 상시 닫힘 상태로 구비되어 있다가 후술할 착화기의 폭발압력에 의해 착화기의 피스톤이 압력니플의 노치부를 파단 하면 정확한 시점에 개방되어 연료가 점화제와 함께 엔진으로 공급되며 초기 점화가 이뤄지도록 하는 NC 파이로 밸브와, 상기 NC 파이로 밸브에 가로방향으로 구비되고 착화시 폭발압력에 의해 압력니플의 노치부를 때려 노치부가 파단 되도록 하는 피스톤을 갖는 착화기와, 상기 카트리지의 측방에 적어도 하나가 구비되어 상기 카트리지의 내부로 점화제가 충전되도록 점화제의 충전을 단속하는 점화제 충전밸브를 포함하며,
상기 NC 파이로 밸브의 전방에는 내부가 관통된 관체로 형성된 제1 어댑터가 구비되고, 상기 제1 어댑터 및 상기 NC 파이로 밸브의 사이에서 상기 제1 어댑터의 관통 입구 내측에는 상기 노치부의 파단시 발생 되는 분진들이 걸러지도록 하는 제1 세이프티 스크린이 구비되되, 상기 제1 어댑터와 상기 제1 세이프티 스크린은 3D 프린팅의 적층제조방식에 의해 상호 일체형으로 제조되며,
상기 카트리지 및 상기 점화제 충전밸브의 사이에는 내부가 관통된 관체로 형성된 제2 어댑터가 구비되고, 상기 제2 어댑터 및 상기 카트리지의 사이에서 상기 제2 어댑터의 관통 출구 내측에는 점화제의 충전과정 중에 이물질들이 걸러지도록 하는 제2 세이프티 스크린이 구비되되, 상기 제2 어댑터와 상기 제2 세이프티 스크린은 3D 프린팅의 적층제조방식에 의해 상호 일체형으로 제조된 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 우주 발사체의 엔진으로 연료가 공급되어 초기 점화가 이뤄지도록 하는 연소기 점화장치의 어댑터와 세이프티 스크린이 3D 프린팅 방식에 의해 일체형 부품으로 마련되도록 함으로써 제조비용이 절감되고, 설치시 용접 과정이 생략되도록 함으로써 용접시 발생 되는 스케일로 인한 유로 막힘과 용접 변형 등의 문제가 해결되도록 할 수 있으며, 세이프티 스크린이 원뿔이 아닌 원통 형상을 이루도록 마련되게 함으로써 유량 감소의 저하를 최소화하고 필터링 효과가 향상되도록 할 수 있는 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치를 제공할 수 있다.

Description

3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치 {combustor ignitor having one-piece part formed by 3D printing method}
본 발명은 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우주 발사체의 엔진으로 연료가 공급되어 초기 점화가 이뤄지도록 하는 연소기 점화장치의 어댑터와 세이프티 스크린이 3D 프린팅 방식에 의해 일체형 부품으로 마련되도록 하여 제조비용이 절감되고, 설치시 용접 과정이 생략되도록 하여 용접시 발생 되는 스케일로 인한 유로 막힘과 용접 변형 등의 문제가 해결되도록 할 수 있으며, 유량 감소의 저하를 최소화하고 필터링 효과가 향상되도록 할 수 있는 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치에 관한 것이다.
액체로켓엔진은 산화제와 연료(이하, "추진제"라 함)를 공급하고, 적절히 혼합하는 동시에 빠르고 안정된 연소를 위하여 추진제를 미립화 시키는 인젝터를 포함하고, 상기 인젝터에서 혼합 및 분사된 추진제를 연소시키는 연소실 및 상기 연소실에서 연소된 추진제의 열에너지가 압력에너지로 축적되며 상기 축적된 압력에너지를 다시 운동에너지로 바꿔 추력을 얻을 수 있는 노즐을 포함한다.
상기 액체로켓엔진에 공급된 추진제의 연소를 위한 점화방법에는 고체 폭발물 혹은 화학적으로 열을 만들어 내는 재료 같은 강력한 점화제를 사용하는 파이로방법(Pyrotechnic igniters), 수화하이드라진(N2H4.H2O)과 농도 80%의 과산화수소의 조합 등 자발 착화성 연료를 활용한 자발 착화성 점화방법 및 점화 플러그에 의한 전기스파크 점화방법 등이 사용되고 있다.
최근에는 액체로켓엔진 연소실 내부에 공급된 추진제에 레이저를 직접 조사하여 점화시키는 레이저 점화 방법이 대두 되고 있기도 하다.
또한, 상기 파이로 방법 및 자발 착화성 점화방법은 기압 및 기상조건 같은 외부환경요인에 의해 점화의 신뢰성이 낮고, 정확한 점화 시퀀스를 얻기가 힘들다. 특히, 자발 착화성 점화방법에 사용되는 자발 착화성 연료는 국내생산이 불가하여 미국, 러시아, 중국 등 해외에서 수입을 해야 사용이 가능 하지만 상기 나열된 국가에서 자발 착화성 연료 수입 허가를 얻기 어렵고, 수입 허가를 얻어도 높은 비용을 요구하는 문제점이 있다. 상기 문제점은 결과적으로 한국형 우주 발사체(KSLV) 개발에 높은 비용을 요구하게 되기 때문에 한국형 우주 발사체(KSLV) 개발의 큰 장애물로 작용하고 있다.
상기한 점화방법들 중 파이로 방법을 이용하는 연소기 점화장치의 일 예가 대한민국 특허등록번호 제10-0491808호(2005년05월19일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 등에 개시되어 있다.
한편, 종래기술에 따른 연소기 점화장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외관을 형성하는 카트리지(10)와, 카트리지(10)의 전방에 구비된 NC 파이로 밸브(20)와, 카트리지(10)의 측방에 한 쌍으로 구비된 점화제 충전밸브(30)를 포함하고, NC 파이로 밸브(20)의 내측으로는 압력니플(21)의 노치부(23)가 연장되어 있다가 NC 파이로 밸브(20)의 상부에 구비된 착화기의 피스톤(25)이 착화기의 폭발압력에 의해 밀려나게 되면 피스톤(25)이 노치부(23)를 때려 노치부(23)가 파단 되면서 밸브가 개방되도록 구비된다.
도 1의 (a)는 종래기술에 따른 연소기 점화장치의 내부 구성을 도시한 측 단면 구성도이고, 도 1의 (b)는 종래기술에 따른 연소기 점화장치의 NC 파이로 밸브(20) 내에서 피스톤(25)이 노치부(23)를 파단 시키기 전의 상태를 도시한 도면이며, 도 1의 (c)는 종래기술에 따른 연소기 점화장치의 NC 파이로 밸브(20) 내에서 피스톤(25)이 노치부(23)를 때려 파단 시키는 상태를 도시한 도면이다.
이때, NC 파이로 밸브(20)의 전방과 카트리지(10) 및 점화제 충전밸브(30)의 사이에는 어댑터(40)가 구비되고, 어댑터(40)의 내부에는 세이프티 스크린(50)이 별도로 구비된다.
그러나, 종래기술에 따른 연소기 점화장치는 어댑터(40)와 어댑터(40)의 내측에 구비되는 세이프티 스크린(50)이 각각 별도로 제작되어 세이프티 스크린(50)이 어댑터(40)의 내측에 일일이 설치되어야 하므로 제조비용이 상승 될 수 있고, 설치시 용접 과정이 필요하게 되어 용접시 발생 되는 스케일로 인한 유로 막힘과 용접 변형 등의 문제가 발생 될 수 있다.
또한, 종래기술에 따른 연소기 점화장치의 세이프티 스크린(50)은 대략 원뿔 형상을 이루도록 마련되기 때문에 분진 등의 이물질이 쌓이게 되면 유량이 점차 감소하게 될 수 있고, 필터링 효과가 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
대한민국 특허등록번호 제10-0491808호(2005년05월19일자 등록)
본 발명의 목적은, 우주 발사체의 엔진으로 연료가 공급되어 초기 점화가 이뤄지도록 하는 연소기 점화장치의 어댑터와 세이프티 스크린이 3D 프린팅 방식에 의해 일체형 부품으로 마련되도록 하여 제조비용이 절감되고, 설치시 용접 과정이 생략되도록 하여 용접시 발생 되는 스케일로 인한 유로 막힘과 용접 변형 등의 문제가 해결되도록 할 수 있으며, 유량 감소의 저하를 최소화하고 필터링 효과가 향상되도록 할 수 있는 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라, 우주 발사체의 엔진으로 연료가 공급되어 초기 점화가 이뤄지도록 하는 연소기 점화장치에 있어서, 내부에 점화제가 충전 및 수용되도록 외관을 형성하는 카트리지와, 상기 카트리지의 후방 단부에 구비되어 연료가 유입되도록 하는 연료 유입구와, 상기 카트리지의 전방 단부에 상시 닫힘 상태로 구비되어 있다가 후술할 착화기의 폭발압력에 의해 착화기의 피스톤이 압력니플의 노치부를 파단 하면 정확한 시점에 개방되어 연료가 점화제와 함께 엔진으로 공급되며 초기 점화가 이뤄지도록 하는 NC 파이로 밸브와, 상기 NC 파이로 밸브에 가로방향으로 구비되고 착화시 폭발압력에 의해 압력니플의 노치부를 때려 노치부가 파단 되도록 하는 피스톤을 갖는 착화기와, 상기 카트리지의 측방에 적어도 하나가 구비되어 상기 카트리지의 내부로 점화제가 충전되도록 점화제의 충전을 단속하는 점화제 충전밸브를 포함하며,
상기 NC 파이로 밸브의 전방에는 내부가 관통된 관체로 형성된 제1 어댑터가 구비되고, 상기 제1 어댑터 및 상기 NC 파이로 밸브의 사이에서 상기 제1 어댑터의 관통 입구 내측에는 상기 노치부의 파단시 발생 되는 분진들이 걸러지도록 하는 제1 세이프티 스크린이 구비되되, 상기 제1 어댑터와 상기 제1 세이프티 스크린은 3D 프린팅의 적층제조방식에 의해 상호 일체형으로 제조되며,
상기 카트리지 및 상기 점화제 충전밸브의 사이에는 내부가 관통된 관체로 형성된 제2 어댑터가 구비되고, 상기 제2 어댑터 및 상기 카트리지의 사이에서 상기 제2 어댑터의 관통 출구 내측에는 점화제의 충전과정 중에 이물질들이 걸러지도록 하는 제2 세이프티 스크린이 구비되되, 상기 제2 어댑터와 상기 제2 세이프티 스크린은 3D 프린팅의 적층제조방식에 의해 상호 일체형으로 제조된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 세이프티 스크린은 상기 제1 어댑터의 관통 내주로부터 이격된 원통 형상을 이루도록 마련되고, 상기 제2 세이프티 스크린은 상기 제2 어댑터의 관통 내주로부터 이격된 원통 형상을 이루도록 마련된 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따라 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치는 상기 카트리지 및 상기 연료 유입구의 사이에 구비되어 정확한 시점에 연료의 유입이 이중으로 단속되도록 하는 듀얼 파이로 밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 우주 발사체의 엔진으로 연료가 공급되어 초기 점화가 이뤄지도록 하는 연소기 점화장치의 어댑터와 세이프티 스크린이 3D 프린팅 방식에 의해 일체형 부품으로 마련되도록 함으로써 제조비용이 절감되고, 설치시 용접 과정이 생략되도록 함으로써 용접시 발생 되는 스케일로 인한 유로 막힘과 용접 변형 등의 문제가 해결되도록 할 수 있으며, 세이프티 스크린이 원뿔이 아닌 원통 형상을 이루도록 마련되게 함으로써 유량 감소의 저하를 최소화하고 필터링 효과가 향상되도록 할 수 있는 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 연소기 점화장치의 내부 구성을 도시한 측 단면 구성도 및 종래기술에 따른 연소기 점화장치의 NC 파이로 밸브 내에서 피스톤이 노치부를 파단 시키기 전과 후의 상태를 각각 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치의 내부 구성을 도시한 측 단면 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 제1 어댑터 및 제1 세이프티 스크린과 NC 파이로 밸브 내에서 피스톤이 노치부를 때려 파단 시키는 상태를 확대 도시한 측 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 제2 어댑터 및 제2 세이프티 스크린을 확대 도시한 측 단면도,
도 5는 본 발명에 따라 3D 프린팅 방식에 의해 일체형으로 제조된 제1 어댑터 및 제1 세이프티 스크린의 측 단면도 및 정면도,
도 6은 본 발명에 따라 3D 프린팅 방식에 의해 일체형으로 제조된 제2 어댑터 및 제2 세이프티 스크린의 측 단면도 및 정면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 우주 발사체의 엔진으로 연료가 공급되어 초기 점화가 이뤄지도록 하는 것으로서, 내부에 점화제(5)가 충전 및 수용되도록 외관을 형성하는 카트리지(100)와, 카트리지(100)의 후방 단부에 구비되어 연료가 유입되도록 하는 연료 유입구(200)와, 카트리지(100)의 전방 단부에 상시 닫힘 상태로 구비되어 있다가 착화기(400)의 폭발압력에 의해 착화기(400)의 피스톤(410)이 압력니플(310)의 노치부(311)를 파단 하면 정확한 시점에 개방되어 연료가 점화제(5)와 함께 엔진으로 공급되며 초기 점화가 이뤄지도록 하는 NC 파이로 밸브(300)와, NC 파이로 밸브(300)에 가로방향으로 구비되고 착화시 폭발압력에 의해 압력니플(310)의 노치부(311)를 때려 노치부(311)가 파단 되도록 하는 피스톤(410)을 갖는 착화기(400)와, 카트리지(100)의 측방에 적어도 하나가 구비되어 카트리지(100)의 내부로 점화제(5)가 충전되도록 점화제(5)의 충전을 단속하는 점화제 충전밸브(500)를 포함한다.
여기서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 NC 파이로 밸브(300)의 전방에는 내부가 관통된 관체로 형성된 제1 어댑터(320)가 구비되고, 제1 어댑터(320) 및 NC 파이로 밸브(300)의 사이에서 제1 어댑터(320)의 관통 입구 내측에는 노치부(311)의 파단시 발생 되는 분진들이 걸러지도록 하는 제1 세이프티 스크린(330)이 구비되되, 제1 어댑터(320)와 제1 세이프티 스크린(330)은 3D 프린팅의 적층제조방식에 의해 상호 일체형으로 제조된 것이 바람직하다.
이에 따라, 우주 발사체의 엔진으로 연료가 공급되어 초기 점화가 이뤄지도록 하는 연소기 점화장치의 제1 어댑터(320)와 제1 세이프티 스크린(safety screen)(330)이 3D 프린팅 방식에 의해 일체형 부품으로 마련되도록 함으로써, 압력니플(310)의 노치부(311) 파단 시 발생 되는 미세금속조각 등의 분진들을 걸러주며 연소기 점화장치가 엔진 측에 손쉽게 연결되도록 하는 부품의 제조비용이 절감되도록 할 수 있고, 기존에 해외로부터의 수입에만 의존해야 했던 어댑터(40)와 세이프티 스크린(50)을 국산기술로 일체형이 되게 마련된 부품으로 대체하도록 할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지(100) 및 점화제 충전밸브(500)의 사이에는 내부가 관통된 관체로 형성된 제2 어댑터(510)가 구비되고, 제2 어댑터(510) 및 카트리지(100)의 사이에서 제2 어댑터(510)의 관통 출구 내측에는 점화제(5)의 충전과정 중에 이물질들이 걸러지도록 하는 제2 세이프티 스크린(520)이 구비되되, 제2 어댑터(510)와 제2 세이프티 스크린(520)은 3D 프린팅의 적층제조방식에 의해 상호 일체형으로 제조된 것이 바람직하다.
이에 따라, 우주 발사체의 엔진으로 연료가 공급되어 초기 점화가 이뤄지도록 하는 연소기 점화장치의 제2 어댑터(510)와 제2 세이프티 스크린(520)이 3D 프린팅 방식에 의해 일체형 부품으로 마련되도록 함으로써, 카트리지(100)의 내부에 점화제(5) 충전시 이물질을 걸러주며 점화제 충전밸브(500)가 카트리지(100)에 손쉽게 연결되도록 하는 부품의 제조비용이 절감되고, 설치시 기존 어댑터(40)와 세이프티 스크린(50) 간의 용접 과정이 생략되도록 함으로써 용접시 발생 되는 스케일로 인한 유로 막힘과 용접 변형 등의 문제가 해결되도록 할 수 있다.
카트리지(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 길이를 갖는 중간 부분이 전방과 후방보다 확장된 내경을 갖는 원통 형상의 외관을 형성하도록 마련되며, 내부에는 점화제(5)가 충전 및 수용된다.
여기서, 카트리지(100)의 내부에 충전 및 수용되는 점화제(5)는 산소와 결합되면 연소 반응을 일으키며 엔진을 점화시키게 되는 트리에틸알루미늄(TEAL)인 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 따른 카트리지(100)의 내부에 충전 및 수용되는 점화제(5)로 사용되는 트리에틸알루미늄은 공기에 닿게 되면 바로 발화하게 되어 로켓 엔진의 점화에 쓰이는 것으로서, 카트리지(100)의 내부에 충전되어 사용되게 된다.
NC 파이로 밸브(300)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 카트리지(100)와의 사이에 압력니플(310)이 구비되어 압력니플(310)이 후방 내측으로 끼워지도록 구비되고, 압력니플(310)은 전방 단부가 노치부(311)로 상시 가로 막힌 상태가 되게 형성되며, NC 파이로 밸브(300)의 내측으로는 압력니플(310)의 노치부(311)가 연장되어 있다가 NC 파이로 밸브(300)의 상부에 구비된 착화기(400)의 피스톤(410)이 착화기(400)의 폭발압력에 의해 밀려나게 되면 피스톤(410)이 노치부(311)를 때려 노치부(311)가 파단 되면서 NC 파이로 밸브(300)가 필요한 시점에 정확하고 신속하게 개방되도록 NC 파이로 밸브(300)의 내부는 피스톤(410)이 출몰되는 공간이 확보되게 측 단면상 ‘十’자 형태의 비어있는 공간을 이루도록 형성된다.
점화제 충전밸브(500)는 3방향 밸브 구조로 마련된 것이 바람직하다.
제1 세이프티 스크린(330)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 어댑터(320)의 관통 내주로부터 이격된 원통 형상을 이루도록 마련되고, 제2 세이프티 스크린(520)은, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 어댑터(510)의 관통 내주로부터 이격된 원통 형상을 이루도록 마련된 것이 바람직하다.
이에 따라, 연소기 점화장치의 어댑터와 세이프티 스크린이 모두 3D 프린팅 방식에 의해 일체형 부품으로 마련되도록 함으로써 제조비용이 절감되고, 설치시 용접 과정이 생략되도록 함으로써 용접시 발생 되는 스케일로 인한 유로 막힘과 용접 변형 등의 문제가 해결되도록 할 수 있으며, 특히 세이프티 스크린이 모두 원뿔이 아닌 원통 형상을 이루도록 마련되게 함으로써 유량 감소의 저하를 최소화하고 필터링 효과가 향상되도록 할 수 있는 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치를 제공할 수 있다.
여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 세이프티 스크린(330)은 제1 어댑터(320)의 내측으로 제1 어댑터(320) 전체 길이의 0.32 ~ 0.38 배 정도만큼 연장되게 형성된 것이 바람직하다.
이에 따라, 노치부(311)의 파단시 발생 되는 분진들이 제1 세이프티 스크린(330)에 의해 효과적으로 걸러지도록 하면서도 연료와 점화제(5)가 함께 제1 어댑터(320)를 통해 엔진 측으로 원활하게 유동 되며 공급되도록 할 수 있다.
이때, 제1 세이프티 스크린(330)이 제1 어댑터(320)의 내측으로 0.32 배 미만으로 연장되게 형성되면 분진의 필터링 효과가 저하될 수 있고, 제1 세이프티 스크린(330)이 제1 어댑터(320)의 내측으로 0.38 배 초과하여 연장되게 형성되면 오히려 연료와 점화제(5)의 유동에 저항이 발생 될 수 있다.
도 5의 (a)는 본 발명에 따라 3D 프린팅 방식에 의해 일체형으로 제조된 제1 어댑터(320) 및 제1 세이프티 스크린(330)의 측 단면도이고, 도 5의 (b)는 본 발명에 따라 3D 프린팅 방식에 의해 일체형으로 제조된 제1 어댑터(320) 및 제1 세이프티 스크린(330)의 정면도이다.
또한, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 세이프티 스크린(520)은 제2 어댑터(510)의 내측으로 제2 어댑터(510) 전체 길이의 0.22 ~ 0.28 배 정도만큼 연장되게 형성된 것이 바람직하다.
이에 따라, 점화제 충전밸브(500)의 개방시 카트리지(100)의 내부로 유입되는 점화제(5)에 섞여 있던 이물질들이 제2 세이프티 스크린(520)에 의해 효과적으로 걸러지도록 하면서도 점화제(5)가 제2 어댑터(510)를 통해 카트리지(100)의 내부로 원활히 유동 되며 공급되도록 할 수 있다.
이때, 제2 세이프티 스크린(520)이 제2 어댑터(510)의 내측으로 0.22 배 미만으로 연장되게 형성되면 이물질들의 필터링 효과가 저하될 수 있고, 제2 세이프티 스크린(520)이 제2 어댑터(510)의 내측으로 0.28 배 초과하여 연장되게 형성되면 오히려 점화제(5)의 유입에 저항이 발생 될 수 있다.
도 6의 (a)는 본 발명에 따라 3D 프린팅 방식에 의해 일체형으로 제조된 제2 어댑터(510) 및 제2 세이프티 스크린(520)의 측 단면도이고, 도 6의(b)는 본 발명에 따라 3D 프린팅 방식에 의해 일체형으로 제조된 제2 어댑터(510) 및 제2 세이프티 스크린(520)의 정면도이다.
제1 어댑터(320) 및 제1 세이프티 스크린(330)이 상호 일체형으로 제조되도록 하는 3D 프린팅의 적층제조방식과 제2 어댑터(510) 및 제2 세이프티 스크린(520)이 상호 일체형으로 제조되도록 하는 3D 프린팅의 적층제조방식은 금속 분말을 한 층씩 도포하여 열원을 이용한 선택적 용융과 냉각을 반복해 형상을 얻는 금속 적층 공정(Additive Manufacturing)의 일환인 PBF(Powder Bed Fusion) 방식을 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 3D 프린팅 적층제조방식의 주요변수는 열이며, 열원으로는 레이저를 이용하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 따른 제1 어댑터(320) 및 제1 세이프티 스크린(330), 그리고 제2 어댑터(510) 및 제2 세이프티 스크린(520)을 제조하기 위한 3D 프린팅 적층제조방식은 분말 공급 장치에서 일정한 면적을 갖는 분말 베드에 수십 ㎛의 분말 층을 깔고 레이저 또는 전자 빔을 설계 도면에 따라 선택적으로 조사한 후, 한 층씩 용융시켜 쌓아올라 가는 방식으로 이뤄지게 된다.
이에 따라, 비교적 단순한 장비 구조와 사용법으로도 정교한 부품의 성형이 용이하게 이뤄지도록 할 수 있고, 돌출 구조를 갖는 복잡한 형상의 부품도 용이하게 제작되도록 할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치는 카트리지(100) 및 연료 유입구(200)의 사이에 구비되어 정확한 시점에 연료의 유입이 이중으로 단속되도록 하는 듀얼 파이로 밸브(600)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 연료 유입의 단속이 이중으로 중복되는 구조를 갖는 듀얼 파이로 밸브(600)에 의해 이뤄지도록 함으로써, 연료 유입의 단속이 보다 안정되고 연료 유입의 차단시 견고한 차단 상태가 용이하게 유지되도록 할 수 있다.
듀얼 파이로 밸브(600)는 2조의 보어가 병렬로 배치되는 동체를 갖도록 구비된 것이 바람직하다.
상기에 의해 설명되고 첨부된 도면에서 그 기술적인 면이 기술되었으나, 본 발명의 기술적인 사상은 그 설명을 위한 것이고, 그 제한을 두는 것은 아니며 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술적인 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적인 사상을 이하 후술 될 특허청구범위에 기재된 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 카트리지 200 : 연료 유입구
300 : NC 파이로 밸브 310 : 압력니플
311 : 노치부 320 : 제1 어댑터
330 : 제1 세이프티 스크린 400 : 착화기
410 : 피스톤 500 : 점화제 충전밸브
510 : 제2 어댑터 520 : 제2 세이프티 스크린
600 : 듀얼 파이로 밸브

Claims (3)

  1. 우주 발사체의 엔진으로 연료가 공급되어 초기 점화가 이뤄지도록 하는 연소기 점화장치에 있어서,
    내부에 점화제(5)가 충전 및 수용되도록 외관을 형성하는 카트리지(100)와,
    상기 카트리지(100)의 후방 단부에 구비되어 연료가 유입되도록 하는 연료 유입구(200)와,
    상기 카트리지(100)의 전방 단부에 상시 닫힘 상태로 구비되어 있다가 후술할 착화기(400)의 폭발압력에 의해 착화기(400)의 피스톤(410)이 압력니플(310)의 노치부(311)를 파단 하면 정확한 시점에 개방되어 연료가 점화제(5)와 함께 엔진으로 공급되며 초기 점화가 이뤄지도록 하는 NC 파이로 밸브(300)와,
    상기 NC 파이로 밸브(300)에 가로방향으로 구비되고 착화시 폭발압력에 의해 압력니플(310)의 노치부(311)를 때려 노치부(311)가 파단 되도록 하는 피스톤(410)을 갖는 착화기(400)와,
    상기 카트리지(100)의 측방에 적어도 하나가 구비되어 상기 카트리지(100)의 내부로 점화제(5)가 충전되도록 점화제(5)의 충전을 단속하는 점화제 충전밸브(500)를 포함하며,
    상기 NC 파이로 밸브(300)의 전방에는 내부가 관통된 관체로 형성된 제1 어댑터(320)가 구비되고, 상기 제1 어댑터(320) 및 상기 NC 파이로 밸브(300)의 사이에서 상기 제1 어댑터(320)의 관통 입구 내측에는 상기 노치부(311)의 파단시 발생 되는 분진들이 걸러지도록 하는 제1 세이프티 스크린(330)이 구비되되, 상기 제1 어댑터(320)와 상기 제1 세이프티 스크린(330)은 3D 프린팅의 적층제조방식에 의해 상호 일체형으로 제조되며,
    상기 카트리지(100) 및 상기 점화제 충전밸브(500)의 사이에는 내부가 관통된 관체로 형성된 제2 어댑터(510)가 구비되고, 상기 제2 어댑터(510) 및 상기 카트리지(100)의 사이에서 상기 제2 어댑터(510)의 관통 출구 내측에는 점화제(5)의 충전과정 중에 이물질들이 걸러지도록 하는 제2 세이프티 스크린(520)이 구비되되, 상기 제2 어댑터(510)와 상기 제2 세이프티 스크린(520)은 3D 프린팅의 적층제조방식에 의해 상호 일체형으로 제조되며,
    상기 제1 세이프티 스크린(330)은 상기 제1 어댑터(320)의 관통 내주로부터 이격된 원통 형상을 이루도록 마련되고,
    상기 제2 세이프티 스크린(520)은 상기 제2 어댑터(510)의 관통 내주로부터 이격된 원통 형상을 이루도록 마련되며,
    상기 제1 어댑터(320) 및 상기 제1 세이프티 스크린(330)이 상호 일체형으로 제조되도록 하는 3D 프린팅의 적층제조방식과 상기 제2 어댑터(510) 및 상기 제2 세이프티 스크린(520)이 상호 일체형으로 제조되도록 하는 3D 프린팅의 적층제조방식은 금속 분말을 한 층씩 도포하여 열원을 이용한 선택적 용융과 냉각을 반복해 형상을 얻는 PBF(Powder Bed Fusion) 방식의 금속 적층 공정을 포함하고,
    상기 제1 어댑터(320) 및 제1 세이프티 스크린(330), 그리고 상기 제2 어댑터(510) 및 제2 세이프티 스크린(520)을 제조하기 위한 3D 프린팅 적층제조방식은 분말 공급 장치에서 일정한 면적을 갖는 분말 베드에 분말 층을 깔고 레이저 또는 전자 빔을 설계 도면에 따라 선택적으로 조사한 후, 한 층씩 용융시켜 쌓아올라 가는 방식으로 이뤄지게 되며,
    상기 제1 세이프티 스크린(330)은 상기 제1 어댑터(320)의 내측으로 상기 제1 어댑터(320) 전체 길이의 0.32 ~ 0.38 배만큼 연장되게 형성되고,
    상기 제2 세이프티 스크린(520)은 상기 제2 어댑터(510)의 내측으로 상기 제2 어댑터(510) 전체 길이의 0.22 ~ 0.28 배만큼 연장되게 형성된 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지(100) 및 상기 연료 유입구(200)의 사이에 구비되어 정확한 시점에 연료의 유입이 이중으로 단속되도록 하는 듀얼 파이로 밸브(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방식으로 제조된 일체형 부품을 갖는 연소기 점화장치.
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