KR102652183B1 - 항공기용 부품의 질화 포텐셜 제어되는 열처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명 항공기용 부품의 질화 포텐셜 제어되는 열처리 장치의 질소공급부(50)는, 액화상태의 질소가 보관되어 장입부(20)로 질소가스를 공급하며, 장입부(20)의 사이에는 질소공급라인(L1)이 구비된 질소탱크(510)와, 질소탱크(510)에서 보관된 질소를 장입부(20)로 공급하며, 질소탱크(510)와 연결된 질소공급라인(L1)에 구비된 공급펌프(P)와, 공급펌프(P) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 공급되는 질소가스량이 적정한 양이 되도록 조절하는 질소레귤레이터(520)와, 질소레귤레이터(520) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 질소공급라인(L1)을 개폐하는 전기식 질소밸브(530)와, 전기식 질소밸브(530) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 질소공급라인(L1)의 개도량을 조절하는 기계식 질소밸브(540)와, 기계식 질소밸브(540) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되고, 질소가스에 포함되어 있는 이물질을 제거하는 이물질 제거장치(550)와, 이물질 제거장치(550) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 이물질 제거장치(550)에서 제거되지 못하고 잔존하는 이물질을 추가로 제거하는 필터(560)와, 필터(560) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비된 유량계(G)와, 유량계(G) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비된 삼방향밸브(570)를 포함하는 것을 요지로 한다.
Description
본 발명은 열처리장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 항공기용 부품의 질화열처리과정에서 질소량을 일정하게 유지시켜 질화 포텔셜을 제어할 수 있는 항공기용 부품의 질화 포텐셜 제어되는 열처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 열처리방법은, 전기로 열처리방법 및 진공로 열처리방법이 있으며, 전기로 열처리방법은 히터가 내장된 용기 내에 소재를 셋팅하고 목표온도로 가열하여 유지시키며 소재의 산화방지를 위해 질소가스를 투입시키고, 열처리된 금형을 공냉 또는 유냉시켜서 담금질 작업을 하며, 다시 약 500℃∼600℃로 가열하는 등의 템퍼링 작업을 2회 이상 실시하여 열처리를 완료하는 열처리 방법이 알려져 있다.
또한, 진공로 열처리방법은, 진공이 유지될 수 있는 용기 내에 열처리할 소재를 셋팅하고 적당한 진공도(10∼10torr)를 유지하도록 진공펌프를 가동한 후, 전원을 탄소히터로 투입하여 저항에 의한 발열로 금형을 목표온도까지 가열시킨 후 적당한 시간을 유지시키고 난 다음, 로내로 가압된(2∼4bar)질소가스를 투입하여 냉각시킴으로서 담금질작업을 완료하고, 다시 약 500℃∼600℃로 가열하는 등의 템퍼링 작업을 2회 이상 실시하여 열처리를 완료하는 열처리 방법이 알려져 있다.
도 1은 종래 진공 열처리로의 측면도이다.
도시된 바와 같이, 진공 열처리로의 챔버(110)는 금속 재질로 된 일종의 탱크(tank)로서 처리대상물이 열처리되는 장소를 형성하며, 챔버(110)의 일측에는 챔버 내의 압력을 감지할 수 있는 압력센서, 챔버 내의 압력을 측정하는 전기 접점식 압력계, 챔버 내의 압력이 설정된 한계치에 도달하기 전에 압력을 온, 오프로 조절할 수 있는 컨트롤밸브 및 챔버 내의 압력이 설정된 한계치 이상일 때 작동하는 릴리프 밸브와 컨트롤 밸브의 작동시, 경고신호를 발생시키는 경고 램프가 구비되어 있다.
열처리 소재는, 챔버(110) 내에서 적당한 온도 및 진공 분위기 하에서 가열 또는 냉각됨으로써 재료의 특성이 향상되며, 챔버(110)의 외측에는 챔버(110)를 냉각시키는 수단으로서 외장형 쿨러(HOTEXHAUST, 161~163)가 마련되고, 외장형 쿨러(161~163)에는 각각 열교환기가 설치되며, 열교환기에는 열교환기용 냉각수 공급유닛을 통하여 냉각수가 공급되는 구성이 공지되어 있다.
그러나 위와 같은 열처리장치는, 특정의 물성치를 요구하는 항공기용 부품을 열처리 할 때, 질화 포텔셜을 일정하게 제어할 수 없어, 열처리 품질이 항공기 부품에서 요구되는 수준의 이하로 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 항공기용 부품의 질화열처리과정에서 질소량을 일정하게 유지시켜 질화 포텔셜을 제어할 수 있는 항공기용 부품의 질화 포텐셜 제어되는 열처리 장치를 제공하고자 함이다.
본 발명 항공기용 부품의 질화 포텐셜 제어되는 열처리 장치는, 항공기용 부품을 설정된 온도로 가열하는 가열부, 가열부에서 가열된 항공기용 부품을 전달받아 질화처리가 이루어지는 장입부, 장입부에 연결되며 장입부의 내측으로 질소를 공급하는 질소공급부, 장입부에 연결되며, 장입부의 내측에 있는 공기를 장입부의 외측으로 배출시키는 진공부, 장입부의 내측이 진공 상태일 때의 압력을 측정하는 제1압력센서와, 장입부에 질소가스가 충전된 상태에서의 압력을 측정하는 제2압력센서를 포함하는 측정부로 이루어지며, 질소공급부는, 액화상태의 질소가 보관되어 장입부로 질소가스를 공급하며, 장입부의 사이에는 질소공급라인이 구비된 질소탱크와, 질소탱크에서 보관된 질소를 장입부로 공급하며, 질소탱크와 연결된 질소공급라인에 구비된 공급펌프와, 공급펌프 다음의 질소공급라인에 구비되며, 공급되는 질소가스량이 적정한 양이 되도록 조절하는 질소레귤레이터와, 질소레귤레이터 다음의 질소공급라인에 구비되며, 질소공급라인을 개폐하는 전기식 질소밸브와, 전기식 질소밸브 다음의 질소공급라인에 구비되며, 질소공급라인의 개도량을 조절하는 기계식 질소밸브와, 기계식 질소밸브 다음의 질소공급라인에 구비되고, 질소가스에 포함되어 있는 이물질을 제거하는 이물질 제거장치와, 이물질 제거장치 다음의 질소공급라인에 구비되며, 이물질 제거장치에서 제거되지 못하고 잔존하는 이물질을 추가로 제거하는 필터와, 필터 다음의 질소공급라인에 구비된 유량계와, 유량계 다음의 질소공급라인에 구비된 삼방향밸브를 포함하여 이루어지고, 제어부는 진공부를 동작시켜 장입부의 내부를 진공 상태로 한 후, 공급펌프를 작동시키면서, 진기식 질소밸브 및 기계식 질소밸브 및 삼방향밸브를 개방하여, 질소탱크로부터 장입부의 내부로 질소가스를 공급하기 시작하고, 제어부는 측정부의 제2압력센서의 측정값 수신하여, 장입부 내의 질소가스의 압력이 제어부에 기 설정되어 내장된 질소가스의 압력에 도달하지 못하면, 계속해서 질소가스를 장입부의 내부로 공급하면서, 유량계에서 측정된 질소가스의 유량치를 수신하여 삼방향밸브 또는 기계식 질소밸브를 제어함으로서, 장입부로 유입되는 질소가스가 너무 급격하게 유입되거나 너무 천천이 유입되지 않도록 조절하며, 제2압력센서의 측정값이 제어부에 기 설정되어 내장된 질소가스의 압력에 도달하면, 전기식 질소밸브 및 기계식 질소밸브를 차단하고, 삼방향밸브를 제어하여, 질소공급라인에 압력이 부여된 상태로 잔존하는 질소가스를 질소리턴라인을 통하여 질소탱크로 리턴시키도록 구성되고, 이물질 제거장치는, 원통형 또는 함체의 형상을 가지며, 내부에는 초순수가 저장되고, 상면에는 질소공급라인이 연결되며, 상면의 일측에는 관통공이 형성되어 있어, 이물질이 제거된 질소가스가 유출되는 초순수 저장탱크와, 초순수 저장탱크와 연결된 질소공급라인의 끝단부에 구비되어 초순수에 잠겨있는 상태로 설치되며, 외면에는 분사공이 형성된 분사부와, 초순수 저장탱크의 내측벽면에 구비된 흡착포를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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또한, 필터는, 내부에 중공부가 형성되고, 좌,우 방향으로 개방된 원통형 구조를 가지는 몸체와, 몸체의 내부를 횡방향으로 다수의 관통공이 형성되도록 차단하며, 다공성 세라믹 재질로 형성되어 있어, 통과하는 질소가스에 포함되어 있는 이물질을 제거하는 차단벽과, 상,하로 형성된 관통공의 입구측과 출구측을 교대로 밀봉하고 있어, 관통공으로 유입된 질소가스는 차단벽을 경유하여 필터링된 후, 유입된 관통공의 상방향 또는 하방향에 구비된 관통공을 통하여 배출되게 하는 밀봉부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 항공기용 부품의 질화 열처리과정에서 질소량을 일정하게 유지시켜 질화 포텔셜을 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 질소가스에 포함되어 있는 이물질을 제거하여 열처리의 효율을 극대화할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 필터는, 기계적 강도가 향상되고, 균일한 기공을 가지면서, 길이가 긴 성형체를 제조할 수 있는 작용,효과가 있으며, 냉각 축소성이 최소화되고, 우수한 냉각충격성을 가진다. 그리고 기공율을 향상시키면서, 내산화성이 향상되어, 필터링의 효과 및 장기내구성을 극대화할 수 있는 작용,효과를 갖는다.
도 1은 종래 진공 열처리로의 측면도.
도 2는 본 발명 열처리장치의 주요 구성 개략도.
도 3은 도 2의 질소공급부의 계통도.
도 4는 도 3의 이물질 제거장치의 단면도.
도 5는 도 3의 필터의 단면도.
도 6은 릴리프밸브의 작동 전/후의 상태 단면도.
도 7은 도 6의 가압수단의 구체적 부분확대도.
도 8은 도 7의 가압력 고정수단의 부분확대도.
도 2는 본 발명 열처리장치의 주요 구성 개략도.
도 3은 도 2의 질소공급부의 계통도.
도 4는 도 3의 이물질 제거장치의 단면도.
도 5는 도 3의 필터의 단면도.
도 6은 릴리프밸브의 작동 전/후의 상태 단면도.
도 7은 도 6의 가압수단의 구체적 부분확대도.
도 8은 도 7의 가압력 고정수단의 부분확대도.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하다.
그리고 본 출원에서, '포함하다', '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특정의 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그러므로, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 구현 예(態樣, aspect)(또는 실시 예)들을 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 본 명세서에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
이하에서 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참고하여 설명한다.
도 2는 본 발명 열처리장치의 주요 구성 개략도이다.
도시된 바와 같이, '항공기용 부품의 질화 포텐셜 제어되는 열처리장치'(1. 이하 '열처리장치'라 한다)는, 항공기용 부품(110)을 설정된 온도로 가열하는 가열부(10)와, 가열부(10)에서 가열된 항공기용 부품(110)을 전달받아 질화처리가 이루어지는 장입부(20)와, 장입부(20)의 입구부(22)와 출구부(24) 중 적어도 어느 한 곳에 설치되며 개폐되는 안전도어(30)를 포함하고 있다.
또한, 열처리장치(1)는, 질소공급부(50)와 진공부(60) 및 측정부(70)와 연결부(90)를 더 포함하고 있다.
가열부(10)는, 장입부(20)로 이동되기 위한 항공기용 부품(110)을 설정된 온도로 가열하며, 가열부(10)에 연이어 연결부(90)와 장입부(20)가 차례로 설치된다.
장입부(20)는, 가열부(10)에서 가열된 항공기용 부품(110)을 전달받아 질화처리가 이루어지며, 장입부(20)의 입구부(22)와 출구부(24)에는 각각 안전도어(30)가 구비되어 있다.
안전도어(30)는, 장입부(20)의 입구부(22)와 출구부(24) 중 적어도 어느
한 곳에 설치되며, 항공기용 부품(110)이 이동되는 통로를 개폐한다.
질소공급부(50)는, 장입부(20)에 연결되며 장입부(20)의 내측
으로 질소를 공급한다. 이러한 장입부(20)과 연결된 질소공급부(50)의 질소공급라인(L1)에는 별도의 제어밸브가 구비되며, 제어부(도시를 생략함)의 제어신호로 제어된다.
진공부(60)는, 장입부(20)에 연결되며, 장입부(20)의 내측에 있는 공기를 장입부(20)의 외측으로 배출시키고, 장입부(20)에 연결된 진공관로에 밸브가 설치되고, 제어부의 제어신호로 동작되는데, 진공관로에 연결된 진공펌프(도시를 생략함)도 제어부의 제어신호로 동작이 제어된다.
측정부(70)는, 장입부(20)의 내측에 있는 기체의 압력을 측정하여 제어부로 측정값을 전달하는데, 장입부(20)의 내측이 진공 상태일 때의 압력을 측정하는 기기인 제1압력센서(S1)와, 장입부(20)에 질소가스가 충전된 상태에서의 압력을 측정하는 기기인 제2압력센서(S2)를 별도로 구비하므로서, 측정의 정확도를 보다 향상시킬 수 있으며, 제어부는 측정부(70)의 측정값을 전달받아 질소공급부(50)와 진공부(60)의 동작을 제어한다.
연결부(90)는, 가열부(10)와 장입부(20)의 양측을 연결하며 항공기용 부품(110)이 이동되는 통로를 형성한다. 그리고 단열도어(95)는 가열부(10)와 마주하는 연결부(90)에 설치되며, 가열부(10)의 출구를 개폐한다.
위와 같은 열처리장치의 작동관계를 살펴보면,
가열부(10)에서 가열된 항공기용 부품(110)은 연결부(90)를 통해 장입부(20)의 내측으로 이동한다. 장입부(20)의 내측에 항공기용 부품(110)이 위치한 상태에서 제어부는 진공부(60)를 동작시켜 장입부(20)의 내측을 진공 상태로 한 후, 질
소공급부(50)를 동작시킨다. 질소공급부(50)의 동작으로 장입부(20)의 내측에 질소가 공급되며, 장입부(20) 내부의 질소가스 압력은 측정부(70)의 제2압력센서(S2)에 의해 측정된다.
장입부(20)에 충진되는 질소가스로 인한 압력이 설정된 범위에 도달됨을 측정부(70)의 제2압력센서(S2)가 측정하여 제어부로 측정값을 전달하면, 제어부는 질소공급부(50)의 밸브 등을 제어하여 질소의 추가 공급을 차단하므로서, 장입부(20)의 내측 압력이 설정된 압력 이상으로 상승되는 것을 방지하여 열처리를 효율적이고 원활하게 진행시킬 수 있는 것이다.
이하에서는 질소공급부의 구체적 구조에 관하여 설명한다.
도 3은 도 2의 질소공급부의 계통도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시 예의 질소공급부(50)는, 장입부(20)와 질소탱크(510) 사이에 구비된 질소공급라인(L1)에 질소탱크(510), 공급펌프(P), 질소레귤레이터(520), 전기식 질소밸브(530), 기계식 질소밸브(540), 이물질 제거장치(550), 필터(560), 유량계(G), 삼방향밸브(570)가 순차적으로 설치된 것을 포함하고 있다.
질소탱크(510)는, 액화상태의 질소가 보관되어 장입부(20)로 질소가스를 공급하는 보관장소가 되며, 질소탱크(510)과 장입부(20)의 사이에는 질소공급라인(L1)이 구비되어 있다.
공급펌프(P)는, 질소탱크(510)에서 보관된 질소를 장입부(20)로 공급하며, 질소탱크(510)와 연결된 질소공급라인(L1)에 구비되어 있다.
질소레귤레이터(520)는, 공급펌프(P) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 질소레귤레이터(520)에 의해 공급되는 질소가스량이 적정한 양이 되도록 조절된다.
전기식 질소밸브(530)는, 질소레귤레이터(520) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 질소공급라인(L1)을 개폐하는 기능을 가진다.
즉, 질소가스의 공급을, 온, 오프하는 기능만을 가지는 것이며, 제어부의 제어에 의하여 구동된다.
기계식 질소밸브(540)는, 전기식 질소밸브(530) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 질소공급라인(L1)의 개도량을 조절하여 공급되는 질소가스의 양을 조절하는 기능을 가진다.
상기 기계식 질소밸브(540)는 제어부의 제어에 의하여 구동될 수도 있고, 작업자에 의하여 수동으로도 구동될 수 있다.
이물질 제거장치(550)는, 기계식 질소밸브(540) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되고, 질소가스에 포함되어 있는 이물질을 제거하는 기능을 가지며, 그 구체적 구성의 연동관계에 관하여서는 후술한다.
필터(560)는, 이물질 제거장치(550) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 이물질 제거장치(550)에서 제거되지 못하고 잔존하는 이물질을 추가로 제거한다.
유량계(G)는, 필터(560) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 질소공급라인(L1)의 유량을 측정하여, 그 측정치를 제어부로 송신한다.
삼방향밸브(570)는, 유량계(G) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 제어부의 제어에 의하여 질소가스를 장입부(20)로 유입시키거나, 질소리턴라인(L2)를 통하여, 질소가스를 질소탱크(510)으로 리턴시킨다.
위와 같은 질소공급부의 작동관계를 살펴보면,
제어부는 진공부(60)를 동작시켜 장입부(20)의 내부를 진공 상태로 한 후, 공급펌프(P)를 작동시키면서, 진기식 질소밸브(530) 및 기계식 질소밸브(540) 및 삼방향밸브(570)를 개방하여, 질소탱크(510)로부터 장입부(20)의 내부로 질소가스를 공급하기 시작한다.
제어부는 측정부(70)의 제2압력센서(S2)의 측정값 수신하여, 장입부(20) 내의 질소가스의 압력이 제어부에 기 설정되어 내장된 질소가스의 압력에 도달하지 못하면, 계속해서 질소가스를 장입부(20)의 내부로 공급하면서, 유량계(G)에서 측정된 질소가스의 유량치를 수신하여 삼방향밸브(570) 또는 기계식 질소밸브(540)를 제어함으로서, 장입부(20)로 유입되는 질소가스가 너무 급격하게 유입되거나 너무 천천이 유입되지 않도록 조절한다.
제2압력센서(S2)의 측정값이 제어부에 기 설정되어 내장된 질소가스의 압력에 도달하면, 전기식 질소밸브(530) 및 기계식 질소밸브(540)를 차단하고, 삼방향밸브(570)를 제어하여, 질소공급라인(L1)에 압력이 부여된 상태로 잔존하는 질소가스를 질소리턴라인(L2)을 통하여 질소탱크(510)로 리턴시킴으로서, 장입부(20) 내의 질소량을 일정하게 유지시켜, 질화 포텔셜을 일정하게 제어할 수 있는 기능을 가지게 되는 것이다.
이하의 실시 예에서는 이물질 제거장치의 구체적 구조에 관하여 설명한다.
도 4는 도 3의 이물질 제거장치의 단면도이다.
도시된 바와 같이 이물질 제거장치(550)는, 초순수 저장탱크(551), 분사부(552), 흡착포(553)를 포함하고 있다.
초순수 저장탱크(551)는, 밀폐된 원통형 또는 함체의 형상을 가지고 있으며, 내부에는 초순수가 저장되어 있고, 상면에는 질소공급라인(L1)이 연결되어 있으며, 상면의 일측에는 관통공이 형성되어 있어, 이물질이 제거된 질소가스가 유출된다.
분사부(552)는, 초순수 저장탱크(551)와 연결된 질소공급라인(L1)의 끝단부에 구비되어 초순수에 잠겨있는 상태로 설치되며, 외면에는 분사공이 형성되어 있어, 질소공급라인(L1)으로부터 유입되는 질소가스를 초순수로 분사시킴으로서, 질소가스에 포함된 이물질이 초순수에 의하여 분리되어 제거되는 작용, 효과를 가지는 것이다.
흡착포(553)는, 초순수 저장탱크(551)의 내측벽면에 구비되어 있어, 초순수에 포함되어 이물질을 흡착하여 제거하는 기능을 가짐으로서, 초순수가 질소가스 내의 이물질을 제거할 수 있는 기능을 지속적으로 유지시키는 작용, 효과를 가진다.
이와 같은 이물질 제거장치의 작동관계를 살펴보면,
질소공급라인(L1)을 통하여 초순수 저장탱크(551)로 유입된 질소가스는 분사부(552)의 분사공에서 분사되면서, 초순수에 의하여 이물질이 제거되고, 이물질이 제거된 질소가스는 초순수 저장탱크(551)의 상면에 구비된 관통공을 경유하여 질소공급라인(L1)으로 재유입되어 필터(560)로 공급됨으로서, 질소가스에 포함되어 있는 이물질이 제거되어 열처리의 효율을 극대화할 수 있는 작용, 효과를 가지는 것이다.
이하의 실시 예서는 필터의 구체적 구조에 관하여 설명한다.
도 5는 도 3의 필터의 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 실시 예의 필터(560)는, 몸체(561), 차단벽(562), 밀봉부(563), 관통공(564)을 포함하고 있다.
몸체(561)는, 내부에 중공부가 형성되고, 좌,우 방향으로 개방된 원통형 구조를 가지고 있다.
차단벽(562)은, 몸체(561)의 내부를 횡방향으로 다수의 관통공(564)이 형성되도록 차단하며, 다공성 세라믹 재질로 형성되어 있어, 통과하는 질소가스에 포함되어 있는 이물질을 제거할 수 있는 작용, 효과가 있다.
밀봉부(563)는, 상,하로 형성된 관통공(564)의 입구측과 출구측을 교대로 밀봉하고 있어, 1개의 관통공(564)으로 유입된 질소가스는 차단벽(562)을 경유하여 필터링된 후, 유입된 관통공(564)의 상방향 또는 하방향에 구비된 관통공(564)을 통하여 배출되게 하는 기능을 가진다.
본 실시 예의 또 다른 특징은 차단벽의 조성물에 있다.
상기 차단벽(562)은, 탄화규소, 알루미나, 실리카, 뮬라이트, 코디어라이트 중 어느 하나의 다공성 세락믹 100 중량부에 대하여, 천연흑연 3 내지 40 중량부, Al2O3, SiO2, MgO, BaO, TiO2, ZrO2, Fe2O3 중 어느 하나의 금속산화물 0.3 내지 7 중량부, 샤모트 10 내지 55.5 중량부, 알루미나 시멘트 8 내지 10 중량부, 메틸 셀룰로오스 1.5 내지 5 중량부, 스트론튬 카보네이트 0.1 내지 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 조성물로 이루어진 차단벽(562)은, 기계적 강도가 향상되고, 균일한 기공을 가지면서, 길이가 긴 성형체를 제조할 수 있는 작용,효과가 있으며, 냉각 축소성이 최소화되고, 우수한 냉각충격성을 가지며, 기공율을 향상시키면서, 내산화성이 향상되어, 필터링의 효과 및 장기내구성을 극대화할 수 있는 작용,효과를 갖는다.
이하에서는 장입부에 과압이 발생한 경우 그 압력을 해소하여 안전성을 확보할 수 있는 구성에 관하여 설명한다.
본 실시 예는 질소공급부에 이상이 발생되어 장입부에 질소가스가 과압의 상태로 계속 유입될 경우, 장입부가 파손되어 안전에 이상이 발생되는 것을 방지하기 위한 릴리 프밸브를 제공하고자 함이다.
도 6은 릴리프밸브의 작동 전/후의 상태 단면도, 도 7은 도 6의 가압수단의 구체적 부분확대도이다.
도시된 바와 같이 릴리프밸브(120)는, 상부하우징(121a), 하부하우징(121b), 디스크(122), 유입공(123), 배출공(124), 가압수단(130)을 포함하고 있다.
하부하우징(121b)은, 상면이 개방되고, 하면에는 유입공(123)이 형성된 원통형 구조를 가지고 있으며, 장입부(20)의 상면에 구비된 통공에 유입공(123)이 연결된 상태로 고정되어 있고, 외주면에는 배출공(124)이 형성되어 있다.
또한, 하부하우징(121b)의 상단부 외주면에는 수나사가 형성되어 있다.
상부하우징(121a)은, 하면이 개방된 원통형 구조를 가지고 있으며, 하단부의 내주면에는 암나사가 형성되어 있어, 하부하우징(121b)이 상단부와 나사체결된다.
디스크(122)는, 원기둥 형상을 가지고 있으며, 후술하는 가압수단(130)과 연동하여, 하부하우징(121b)의 내부를 상,하 방향으로 밀착된 상태에서 슬라이드 이동함으로서 배출공(124)을 밀폐 또는 개방한다.
상기 디스크(122)의 저면에 유입공(123)으로 유입되는 질소가스를 밀봉하기 위하여 고무재질의 패킹이 구비될 수 있음은 물론이다.
가압수단(130)은, 몸체(B), 상부볼트(132a), 하부볼트(132b), 상부나사공(134a), 하부나사공(134b), 탄성부(135), 상부지지판(136a), 하부지지판(136b), 스프링(137), 상부지지구(138a), 하부지지구(138b)로 이루어져 있다.
상기 몸체(B)는, 상단부에는 상부나사공(134a)이 형성되어 있으며, 상부나사공(134a)에는 왼나사가 구비되어 있고, 하단부에는 하부나사공(134b)이 형성되어 있으며, 하부나사공(134b)에는 오른나사가 구비되어 있다.
상기 상부볼트(132a)는, 상부나사공(134a)에 나사 체결되어 있다.
상기 하부볼트(132b)는, 하부나사공(134b)에 나사 체결되어 있다.
상부지지구(138a)는, 상부볼트(132a)와 연결되어 있으며, 상측 끝단부는 상부하우징(121a)의 내면에 고정되어 있다.
탄성부(135)는, 상부지지판(136a), 하부지지판(136b), 스프링(137)을 포함하고 있다.
상기 상부지지판(136a) 및 하부지지판(136b)은, 원판형 판재의 형상을 가지고 있으며, 하부볼트(132b)의 하단부에 일정한 간격을 두고 구비된다.
상기 스프링(137)은, 상부지지판(136a) 및 하부지지판(136b)의 사이에 구비되어 벌어지는 방향으로 탄성력이 부여되어 있다.
하부지지구(138b)는, 상측 끝단부는 하부지지판(136b)의 중앙부를 관통하여 고정되고, 하측 끝단부는 디스크(122)의 상면에 고정된다.
이상과 같은 구조를 가지는 릴리프밸브의 작동관계를 살펴보면,
장입부(20)에 질소가스의 압력이 필요 이상으로 높아져서 과압의 상태가 되면, 질소가스는 가압수단(130)에 구비된 스프링(137)의 탄성력을 극복하고 디스크(122)를 밀어 올림으로서, 배출공(124)이 개방되어 장입부(20) 내부의 질소가스를 배출시킬 수 있어, 장입부(20)가 파손되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
가압수단(130)은, 작업자가 몸체(B)를 필요에 따라서, 좌,우로 회전시키면, 몸체(B)의 상,하부나사공(134a)(134b)에 체결된 상,하부볼트(132a)(132b)는 서로 멀어지는 방향으로 이동하거나, 서로 가까워지는 방향으로 이동하게 된다.
이렇게 이동하는 상부볼트(132a)와 연결된 상부지지구(138a)가 상부하우징(121a)의 저면에 고정되고, 하부볼트(132b)와 탄성부(135)를 매개로 연결된 하부지지구(138b)가 디스크(122)에 고정되어 있는 것이므로, 스프링(137)의 높이를 조절하여 결국 탄성복원력을 조절할 수 있는 것이다.
따라서, 디스크(122)를 밀어올리는 질소가스의 압력에 대응하는 스프링(137)의 탄성력을 조절할 수 있는 것이므로, 장입부(20)에서 필요한 질소가스의 적정압력에 대응되도록 릴리프밸브를 조절할 수 있는 작용, 효과를 가질 수 있는 것이다.
이하의 실시 예에서는 상,하부 볼트의 고정수단에 대하여 설명한다.
도 8은 도 7의 가압력 고정수단의 부분확대도이다.
도시된 바와 같이 본 실시 예는 상부볼트(132a)가 진동 등에 의하여 풀리는 것을 방지하는 수단에 관한 것이며, 구체적 구성으로는 몸체(B)의 일측에 나사공이 형성되고, 그 나사공에 고정스크류(S)가 체결된 점에 있다.
즉, 몸체(B)에 나사체결된 상부볼트(132a)를 나사공에 체결된 고정스크류(S)가 가압함으로써, 상부볼트(132a)는 진동 등의 외력에 의하여서도 풀리지 않고 고정될 수 있는 것이다.
상기 고정스크류(S)가 하부볼트(132b)에도 설치될 수 있음은 물론이다.
이상과 같은 본 발명은, 항공기용 부품의 질화 열처리과정에서 질소량을 일정하게 유지시켜 질화 포텔셜을 일정하게 제어할 수 있는 효과, 질소가스에 포함되어 있는 이물질을 제거하여 열처리의 효율을 극대화할 수 있는 효과, 필터는, 기계적 강도가 향상되고, 균일한 기공을 가지면서, 길이가 긴 성형체를 제조할 수 있는 작용,효과가 있으며, 냉각 축소성이 최소화되고, 우수한 냉각충격성을 가진다. 그리고 기공율을 향상시키면서, 내산화성이 향상되어, 필터링의 효과 및 장기내구성을 극대화할 수 있는 작용,효과를 복합적으로 가진다.
1:열처리장치 10:가열부
20:장입부 22:입구부
24:출구부 30:안전도어
50:질소공급부 60:진공부
70:측정부 90:연결부
95:단열도어 110:항공기부품
120:릴리프밸브 121a:상부하우징
121b:하부하우징 122:디스크
123:유입공 124:배출공
130:가압수단
132a:상부볼트 132b:하부볼트
134a:상부나사공 134b:하부나사공
135:탄성부 136a:상부지지판
136b:하부지지판 137:스프링
138a:상부지지구 138b:하부지지구
510:질소탱크 520:질소레귤레이터
530:전기식 질소밸브 540:기계식 질소밸브
550:이물질 제거장치 551:초순수 저장탱크
552:분사부 553:흡착포
560:필터 561:몸체
562:차단벽 563:밀봉부
564:관통공 570:삼방향밸브
B:몸체 G:유량계
P:공급펌프 L1:질소공급라인
L2:질소리턴라인 S1:제1압력센서
S2:제2압력센서 S:고정스크류
20:장입부 22:입구부
24:출구부 30:안전도어
50:질소공급부 60:진공부
70:측정부 90:연결부
95:단열도어 110:항공기부품
120:릴리프밸브 121a:상부하우징
121b:하부하우징 122:디스크
123:유입공 124:배출공
130:가압수단
132a:상부볼트 132b:하부볼트
134a:상부나사공 134b:하부나사공
135:탄성부 136a:상부지지판
136b:하부지지판 137:스프링
138a:상부지지구 138b:하부지지구
510:질소탱크 520:질소레귤레이터
530:전기식 질소밸브 540:기계식 질소밸브
550:이물질 제거장치 551:초순수 저장탱크
552:분사부 553:흡착포
560:필터 561:몸체
562:차단벽 563:밀봉부
564:관통공 570:삼방향밸브
B:몸체 G:유량계
P:공급펌프 L1:질소공급라인
L2:질소리턴라인 S1:제1압력센서
S2:제2압력센서 S:고정스크류
Claims (4)
- 항공기용 부품(110)을 설정된 온도로 가열하는 가열부(10),
가열부(10)에서 가열된 항공기용 부품(110)을 전달받아 질화처리가 이루어지는 장입부(20),
장입부(20)에 연결되며 장입부(20)의 내측으로 질소를 공급하는 질소공급부(50),
장입부(20)에 연결되며, 장입부(20)의 내측에 있는 공기를 장입부(20)의 외측으로 배출시키는 진공부(60),
장입부(20)의 내측이 진공 상태일 때의 압력을 측정하는 제1압력센서(S1)와, 장입부(20)에 질소가스가 충전된 상태에서의 압력을 측정하는 제2압력센서(S2)를 포함하는 측정부(70)로 이루어지며,
질소공급부(50)는,
액화상태의 질소가 보관되어 장입부(20)로 질소가스를 공급하며, 장입부(20)의 사이에는 질소공급라인(L1)이 구비된 질소탱크(510)와,
질소탱크(510)에서 보관된 질소를 장입부(20)로 공급하며, 질소탱크(510)와 연결된 질소공급라인(L1)에 구비된 공급펌프(P)와,
공급펌프(P) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 공급되는 질소가스량이 적정한 양이 되도록 조절하는 질소레귤레이터(520)와,
질소레귤레이터(520) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 질소공급라인(L1)을 개폐하는 전기식 질소밸브(530)와,
전기식 질소밸브(530) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 질소공급라인(L1)의 개도량을 조절하는 기계식 질소밸브(540)와,
기계식 질소밸브(540) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되고, 질소가스에 포함되어 있는 이물질을 제거하는 이물질 제거장치(550)와,
이물질 제거장치(550) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비되며, 이물질 제거장치(550)에서 제거되지 못하고 잔존하는 이물질을 추가로 제거하는 필터(560)와,
필터(560) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비된 유량계(G)와,
유량계(G) 다음의 질소공급라인(L1)에 구비된 삼방향밸브(570)를 포함하여 이루어지고,
제어부가 더 구비되되;
제어부는 진공부(60)를 동작시켜 장입부(20)의 내부를 진공 상태로 한 후, 공급펌프(P)를 작동시키면서, 진기식 질소밸브(530) 및 기계식 질소밸브(540) 및 삼방향밸브(570)를 개방하여, 질소탱크(510)로부터 장입부(20)의 내부로 질소가스를 공급하기 시작하고,
제어부는 측정부(70)의 제2압력센서(S2)의 측정값 수신하여, 장입부(20) 내의 질소가스의 압력이 제어부에 기 설정되어 내장된 질소가스의 압력에 도달하지 못하면, 계속해서 질소가스를 장입부(20)의 내부로 공급하면서, 유량계(G)에서 측정된 질소가스의 유량치를 수신하여 삼방향밸브(570) 또는 기계식 질소밸브(540)를 제어함으로서, 장입부(20)로 유입되는 질소가스가 너무 급격하게 유입되거나 너무 천천이 유입되지 않도록 조절하며,
제2압력센서(S2)의 측정값이 제어부에 기 설정되어 내장된 질소가스의 압력에 도달하면, 전기식 질소밸브(530) 및 기계식 질소밸브(540)를 차단하고, 삼방향밸브(570)를 제어하여, 질소공급라인(L1)에 압력이 부여된 상태로 잔존하는 질소가스를 질소리턴라인(L2)을 통하여 질소탱크(510)로 리턴시키도록 구성되고,
이물질 제거장치(550)는,
원통형 또는 함체의 형상을 가지며, 내부에는 초순수가 저장되고, 상면에는 질소공급라인(L1)이 연결되며, 상면의 일측에는 관통공이 형성되어 있어, 이물질이 제거된 질소가스가 유출되는 초순수 저장탱크(551)와,
초순수 저장탱크(551)와 연결된 질소공급라인(L1)의 끝단부에 구비되어 초순수에 잠겨있는 상태로 설치되며, 외면에는 분사공이 형성된 분사부(552)와,
초순수 저장탱크(551)의 내측벽면에 구비된 흡착포(553)를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기용 부품의 질화 포텐셜 제어되는 열처리 장치. - 삭제
- 삭제
- 청구항 제1항에 있어서,
필터(560)는,
내부에 중공부가 형성되고, 좌,우 방향으로 개방된 원통형 구조를 가지는 몸체(561)와,
몸체(561)의 내부를 횡방향으로 다수의 관통공(564)이 형성되도록 차단하며, 다공성 세라믹 재질로 형성되어 있어, 통과하는 질소가스에 포함되어 있는 이물질을 제거하는 차단벽(562)과,
상,하로 형성된 관통공(564)의 입구측과 출구측을 교대로 밀봉하고 있어, 관통공(564)으로 유입된 질소가스는 차단벽(562)을 경유하여 필터링된 후, 유입된 관통공(564)의 상방향 또는 하방향에 구비된 관통공(564)을 통하여 배출되게 하는 밀봉부(563)를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기용 부품의 질화 포텐셜 제어되는 열처리 장치.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020220115292A KR102652183B1 (ko) | 2022-09-14 | 2022-09-14 | 항공기용 부품의 질화 포텐셜 제어되는 열처리 장치 |
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