KR20060027079A - 노즐 시험장치 - Google Patents

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KR20060027079A
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Abstract

노즐 압력, 분사량, 분사각 및 분무 입자 및 분포도를 측정할 수 있는 노즐 시험장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 노즐 시험장치는, 챔버; 상기 챔버의 내부 공간에 상하 이동이 가능하게 설치되는 상하 이동대; 상기 상하 이동대를 설치하는 설치부; 상기 상하 이동대에 고정 설치되는 노즐 홀더 및 이 홀더에 설치되는 노즐; 연결관을 통해 상기 노즐에 액체를 공급하는 액체 저장조; 상기 액체 저장조의 액체를 펌핑하는 펌프; 상기 연결관을 통과하는 액체의 압력 및 유량을 측정하는 압력계 및 유량계; 상기 챔버의 저부에 설치되어 상기 노즐에서 분사되는 액체를 집수하는 집수부; 상기 노즐에서 분사되는 액체의 분포도를 측정하는 분포도 측정부; 및 상기 노즐에서 분사되는 액체의 영상을 촬영하는 촬영부;를 포함한다.
노즐, 시험, 압력, 분사량, 분사각, 입경, 입자, 분포도,

Description

노즐 시험장치{APPARATUS FOR TESTING NOZZLE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노즐 시험장치의 전체적인 구성을 나타내는 개략도.
도 2는 도 1의 주요부 구성을 나타내는 사시도.
본 발명은 노즐 시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노즐 압력, 분사량, 분사각 및 분무 입자 및 분포도를 측정할 수 있는 노즐 시험장치에 관한 것이다.
압력을 가진 유체를 고속으로 분사하기 위한 노즐은 연료 분사, 세척수 분사 이외에도 다양한 분야에서 사용되고 있다.
이러한 노즐은 그 형상 및 구조 등에 따라 분사 압력, 분사량, 분사각, 입경(입자 크기) 및 입자 분포도 등의 특성들이 다양하게 나타나는데, 종래에는 상기한 노즐의 특성을 종합적으로 평가할 수 있는 시험장치가 개발되어 있지 않으므로, 노즐의 불량 여부를 판단하는 것이 용이하지 않았으며, 또한 노즐의 종합적인 특성을 평가하는 것이 용이하지 않았다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 분사 압력, 분사량, 분사각, 입경 및 입자 분포도 등의 특성을 종합적으로 측정할 수 있는 노즐 시험장치를 제공함에 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은,
챔버;
상기 챔버의 내부 공간에 상하 이동이 가능하게 설치되는 상하 이동대;
상기 상하 이동대를 설치하는 설치부;
상기 상하 이동대에 고정 설치되는 노즐 홀더 및 이 홀더에 설치되는 노즐;
연결관을 통해 상기 노즐에 액체를 공급하는 액체 저장조;
상기 액체 저장조의 액체를 펌핑하는 펌프;
상기 연결관을 통과하는 액체의 압력 및 유량을 측정하는 압력계 및 유량계;
상기 챔버의 저부에 설치되어 상기 노즐에서 분사되는 액체를 집수하는 집수부;
상기 노즐에서 분사되는 액체의 분포도를 측정하는 분포도 측정부; 및
상기 노즐에서 분사되는 액체의 영상을 촬영하는 촬영부;
를 포함하는 노즐 시험장치에 의해 달성할 수 있다.
상기 설치부는 상하 이동대의 양쪽 단부에 구비되는 이송 너트와, 이송 너트가 나사 결합되는 상하방향 이송 스크류 및 상기 이송 스크류를 회전시키는 모터를 포함하며, 이송 너트는 상하 이동대에 착탈 가능하게 결합된다.
그리고, 상기 분포도 측정부는 상기 노즐 홀더의 직하부에 설치되는 실린더 조립대 및 이 조립대에 고정되는 복수의 매스 실린더들을 포함하며, 촬영부는 상기 노즐에서 분사되는 액체에 레이저를 발사하는 발광부 및 상기 레이저를 수광하는 수광부와, 상기 발광부와 수광부를 설치하는 좌우 이동대와, 상기 발광부 및 수광부와 결합되어 상기 좌우 이동대 상에서 발광부와 수광부를 서로 다른 수평 방향으로 이송하는 제1 수평방향 이송 스크류와, 상기 발광부와 수광부를 동일한 수평 방향으로 이송하는 제2 수평방향 이송 스크류와, 상기 노즐에서 분사되는 액체의 영상을 촬영하는 화상 카메라와 성능 관련 측정 신호의 변환기를 포함한다.
한편, 상기 집수부에는 액체를 상기 저장조로 순환시키기 위한 드레인 배관이 구비되고, 상기 연결관은 고압용, 중압용 및 저압용의 제1 내지 제3 연결 배관으로 이루어지며, 제1 내지 제3 연결 배관에는 펌프와 압력계 및 유량계가 각각 구비되고, 또한, 압력 조정 밸브가 각각 구비된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노즐 시험장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노즐 시험장치의 전체적인 구성을 나타내는 개략도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1의 주요부 구성을 나타내는 사시도를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 노즐 시험장치는 골격을 형성하는 프레임(10a)들 및 상기 프레임들에 고정되는 투명 유리판(10b) 또는 플라스틱판 을 포함하는 챔버(10)를 구비한다.
상기 챔버(10)의 내측에는 한쌍의 상하방향 이송 스크류(12)가 회전 가능하게 각각 설치되어 있고, 이송 스크류(12)의 상측단부에는 이 스크류(12)를 회전시키기 위한 구동력을 제어하는 모터(14)가 설치된다.
상기한 이송 스크류(12)는 상하 이동대(16)를 승하강 가능하게 설치하기 위한 것으로, 상하 이동대(16)의 양쪽 단부에는 이송 너트(16a)가 착탈 가능하게 결합되며, 이 너트(16a)는 상기한 이송 스크류(12)에 나사 결합되어 있다.
따라서, 상기한 이송 스크류(12)를 시계 또는 반시계 방향중 어느 한 방향으로 회전시키면 상하 이동대(16)가 이송 스크류(12)와 이송 너트(16a)의 상호 작용에 의해 상승 또는 하강된다.
상기한 상하 이동대(16)는 성능(압력, 분사량, 분사각, 입경 및 분포도 등)을 시험하고자 하는 노즐(18)을 장착하기 위한 것으로, 이를 위해 상기 상하 이동대(16)에는 노즐 홀더(20)가 설치되며, 노즐(18)은 상기 노즐 홀더(20)에 설치된다.
도 1에는 상하 이동대(16)에 한 개의 노즐 홀더(20)가 설치된 상태를 도시하였지만, 동시에 여러개의 노즐을 시험하고자 할 때에는 노즐 홀더(20)를 복수개 설치할 수 있는 다른 한 개의 상하 이동대를 상기한 상하 이동대와 교환 설치하는 것이 가능하다. 이 경우, 이송 너트(16a)와 상하 이동대(16)를 분리한 후 이동대를 교환하면 된다.
이와 같이, 노즐 홀더(20)에 설치된 노즐(18)은 상하 이동대(16)의 상승 또 는 하강에 따라 승하강된다.
상기한 노즐(18)에 물탱크(22)의 물을 공급하기 위해 고압용, 중압용 및 저압용의 제1 내지 제3 연결 배관(24a,24b,24c)이 구비되고, 각각의 연결 배관들(24a,24b,24c)은 고압 펌프(26a)와 중압 펌프(26b) 및 저압 펌프(26c)에 연결된다.
그리고, 제1 내지 제3의 연결 배관(24a,24b,24c)에는 압력 조정 밸브(28a,28b,28c)와 압력계(P1,P2,P3) 및 유량계(F1,F2,F3)가 각각 설치되며, 제2 및 제3 연결 배관(24b,24c)에는 디지털 압력계(D2,D3)가 한 개씩 각각 설치된다.
따라서, 한 개의 노즐에 대해서만 실험을 실시하는 경우에는 제1 내지 제3 연결 배관 중 어느 한 배관을 노즐에 연결하여 실험을 실시하면 되고, 3개의 노즐에 대해 동시에 실험을 실시하는 경우에는 제1 내지 제3 연결 배관을 각 노즐에 연결하여 실험을 실시하면 된다.
도 1에서, 미설명 도면부호 30a,30b,30c는 안전 밸브를 나타내고, 도면부호 f1,f2,f3는 필터를 나타내며, 도면부호 32는 제2 및 제3 연결 배관이 연결되는 매니폴드를 나타낸다.
노즐 홀더(20)의 직하부에는 노즐(18)에서 분사된 물의 분포도를 측정하기 위한 분포도 측정부(34)가 구비되는데, 상기 분포도 측정부(34)는 챔버(10)의 저부에 구비된 집수함(36)에 직립 설치되는 실린더 조립대(34a)와, 상기 실린더 조립대(34a)에 조립되는 복수의 매스 실린더(34b)들을 포함한다. 따라서, 노즐(18)에서 분사된 물 입자는 상기한 매스 실린더(34b)들로 유입되며, 각 매스 실린더(34b)들에 유입된 물의 양을 측정하면, 노즐(18)에서 분사된 물의 분포도를 확인할 수 있 다.
그리고, 상기 실린더 조립대(34a)가 직립 설치되는 집수함(36)은 내부에 경사면(36a)이 형성되어 있으며, 경사면에 의해 흘러내린 물을 물탱크(22)로 배출하기 위한 드레인 배관(36b)이 집수함(36)에 연결되어 있다. 그리고, 상기 드레인 배관(36b)에는 순환 펌프(38)가 설치된다.
한편, 상하 이동대(16)의 하측으로는 촬영부(40)가 설치된다.
이에 대해 설명하면, 상하 이동대(16)의 하측에는 좌우 이동대(40a)가 설치되며, 이 좌우 이동대(40a)에는 발광부(40b)와 수광부(40c)가 설치된다.
상기 발광부(40b)는 레이저를 발생하여 출력하는 것으로, 상기 레이저는 발광부(40b)와 마주보도록 배치된 수광부(40c)로 입사되며, 이 과정에서 발광부(40b)와 수광부(40c) 사이의 공간으로 분사되는 물 입자를 투과하게 된다.
이때, 상기 레이저가 물 입자를 투과하는 영상은 챔버(10)에 설치된 화상 카메라(40d)에 의해 촬영되며, 촬영된 영상은 도시하지 않은 컴퓨터로 전송되어 분석되고, 분석된 자료에 의해 물 입자의 입경이 측정된다. 또한, 상기한 촬영 영상을 이용하여 분사각을 측정하는 것도 가능하며, 상기한 분사각은 분도기를 이용한 목측에 의해서도 측정이 가능하다.
상기한 발광부(40b) 및 수광부(40c)는 제1 수평방향 이송 스크류(40e)에 의해 좌우 이동대(40a)상에 설치되는데, 상기한 이송 스크류(40e)는 발광부(40b)와 수광부(40c) 사이의 거리 조절을 위해 길이방향 중심부로부터 양쪽 단부에까지 형성되는 나사부가 서로 다른 방향으로 형성된다. 여기에서, 상기 발광부(40b) 및 수광부(40c) 사이의 거리를 조절할 수 있도록 한 이유는 노즐 홀더(20)에 설치되는 노즐(18)의 설치 상태 또는 노즐 분사 각도에 따라 발광부(40b)와 수광부(40c) 사이의 거리를 조절함으로써 보다 정확한 측정이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
따라서, 제1 수평방향 이송 스크류(40e)를 어느 한 방향으로 회전시키는 경우 상기 발광부(40b)와 수광부(40c)는 서로 멀어지는 방향 또는 서로 가까워지는 방향으로 이송된다. 여기에서, 상기 제1 수평방향 이송 스크류(40e)도 상하방향 이송 스크류(12)와 마찬가지로 모터에 의해 구동할 수 있으며, 핸들 등을 이용한 수동 작업에 의해 구동할 수도 있다.
그리고, 상기 발광부(40b) 및 수광부(40c)는 동일한 수평 방향으로 동시에 이동할 수도 있는데, 이를 위해 상기 좌우 이동대(40a)에 고정 설치된 스크류 스핀들(40f)에는 제2 수평방향 이송 스크류(40g)가 나사 결합된다.
따라서, 제2 수평방향 이송 스크류(40g)가 회전되면 이 스크류(40g)에 결합된 스크류 스핀들(40f)이 수평 방향으로 이송되고, 이에 따라 상기 스크류 스핀들(40f)이 고정된 좌우 이동대(40a) 및 이 이동대(40a)에 설치된 발광부(40b)와 수광부(40c)가 수평 방향으로 이송된다.
좌우 이동대(40a)를 상기와 같이 수평방향으로 이송 가능하게 설치하는 이유는 노즐 홀더(20)의 직하부에 설치된 매스 실린더(34b)들을 이용하여 분무 입자 분포도를 측정할 수 있도록 하기 위한 것으로, 분포도를 측정하는 경우 상기 좌우 이동대(40a)는 노즐에서 분사되는 물이 매스 실린더(34b)들에 유입될 수 있도록 챔버 (10)의 외측방향으로 이송된다.
이러한 구성의 노즐 시험장치에 의하면, 노즐 압력과 분사량은 각각 압력계와 유량계에 의해 측정할 수 있고, 분사각은 분도기 또는 화상 카메라(40d)의 영상을 이용하여 측정할 수 있다.
그리고, 상기한 화상 카메라의 영상을 이용하여 입경을 측정하는 것이 가능하고, 매스 실린더를 이용하여 분포도를 측정할 수 있다.
그리고, 각각의 압력계, 유량계, 촬영부의 측정 자료는 아날로그/디지털 신호 변환기가 부착되어 이들 신호를 컴퓨터에 입력하여 별도로 제공되는 성능 분석 프로그램에 의해 성능 분석이 용이하도록 하는 성능 곡선과 측정 자료의 DB화를 가능하게 한다.
이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 압력, 분사량, 분사각, 입경 및 분포도와 같은 노즐 특성을 종합적으로 측정할 수 있으므로, 노즐의 불량 여부를 용이하게 판단할 수 있으며, 노즐 성능 관련 측정 신호를 아날로그/디지털 변환할 경우 컴퓨터를 통하여 노즐의 성능 곡선의 작성 및 측정 자료의 DB화가 가능하며, 노즐의 종합적인 특성을 용이하게 평가하는 것이 가능한 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 챔버;
    상기 챔버의 내부 공간에 상하 이동이 가능하게 설치되는 상하 이동대;
    상기 상하 이동대를 설치하는 설치부;
    상기 상하 이동대에 고정 설치되는 노즐 홀더 및 이 홀더에 설치되는 노즐;
    연결관을 통해 상기 노즐에 액체를 공급하는 액체 저장조;
    상기 액체 저장조의 액체를 펌핑하는 펌프;
    상기 연결관을 통과하는 액체의 압력 및 유량을 측정하는 압력계 및 유량계;
    상기 챔버의 저부에 설치되어 상기 노즐에서 분사되는 액체를 집수하는 집수부;
    상기 노즐에서 분사되는 액체의 분포도를 측정하는 분포도 측정부; 및
    상기 노즐에서 분사되는 액체의 영상을 촬영하는 촬영부;
    를 포함하는 노즐 시험장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 설치부는 상기 상하 이동대의 양쪽 단부에 구비되는 이송 너트와, 상기 이송 너트가 나사 결합되는 상하방향 이송 스크류, 및 상기 이송 스크류를 회전시키는 모터를 포함하는 노즐 시험장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 이송 너트는 상하 이동대에 착탈 가능하게 결합되는 노즐 시험장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 분포도 측정부는 상기 노즐 홀더의 직하부에 설치되는 실린더 조립대 및 이 조립대에 고정되는 복수의 매스 실린더들을 포함하는 노즐 시험장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 촬영부는 상기 노즐에서 분사되는 액체에 레이저를 발사하는 발광부 및 상기 레이저를 수광하는 수광부와, 상기 발광부와 수광부를 설치하는 좌우 이동대와, 상기 발광부 및 수광부와 결합되어 상기 좌우 이동대 상에서 발광부와 수광부를 서로 다른 수평 방향으로 이송하는 제1 수평방향 이송 스크류와, 상기 발광부와 수광부를 동일한 수평 방향으로 이송하는 제2 수평방향 이송 스크류와, 상기 노즐에서 분사되는 액체의 영상을 촬영하는 화상 카메라를 포함하는 노즐 시험장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집수부에는 액체를 상기 저장조로 순환시키기 위한 드레인 배관이 구비되는 노즐 시험장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연결관은 고압용, 중압용 및 저압용의 제1 내지 제3 연결 배관으로 이루어지는 노즐 시험장치.
  8. 제 7항에 있어서, 제1 내지 제3 연결 배관에는 펌프와 압력계 및 유량계가 각각 구비되는 노즐 시험장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 연결 배관에는 압력 조정 밸브가 각각 구비되는 노즐 시험장치.
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