KR20100113776A - 화염 열피로 시험장치 - Google Patents

화염 열피로 시험장치 Download PDF

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백운규
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이재현
조형희
김재현
정성일
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창원대학교 산학협력단
한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 화염 열피로 시험장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 화염 열피로 시험장치는, 시편에 대해서 고온 환경을 반복적으로 제공하여 시편의 열피로 특성을 시험하는 화염 열피로 시험장치에 있어서, 내부에 상, 하 방향으로 개방된 시험공간이 형성되며, 측면에 상기 시편이 상기 시험공간 및 외부로 노출되도록 체결되는 시편홀더가 형성된 열피로 챔버; 상기 열피로 챔버의 하측에서 상기 시험공간으로 화염을 분사하는 화염분사기; 상기 시험공간의 내부에서 상기 시편 고온부의 온도를 측정하는 제1온도센서; 상기 시편의 외부로 노출된 면과 간격을 두고 배치되어 상기 시편으로 냉각가스를 분사하는 냉각가스 분사노즐; 및 상기 시험공간의 외부에서 상기 시편 저온부의 온도를 측정하는 제2온도센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 열피로 시험장치에 따르면, 시편의 일면을 가열시킴과 동시에 냉각가스를 이용하여 타면을 냉각시켜 시편에 온도구배를 형성하고, 시편이 화염에 노출되도록 하여 고온부품이 실제 운전되는 환경과 유사한 조건에서 열피로 특성을 시험할 수 있다. 아울러, 화염분사기에서 배출되는 화염의 강도, 화염분사기의 위치 및 냉각가스의 유량을 조절함으로써 다양한 환경에서 열피로 특성을 시험할 수 있는 장점이 있다.
화염, 열피로, 시편홀더, 냉각가스 분사노즐, 열피로 챔버, 온도센서, 이송장치

Description

화염 열피로 시험장치{APPARATUS FOR TESTING THERMAL FATIGUE PROPERTIES USING FLAME}
본 발명은 시편에 대하여 고온 환경을 반복적으로 제공하여 시편의 열피로 특성을 시험하는 열피로 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화염을 이용하여 구동되는 고온부품의 열피로 특성 시험에 대한 신뢰도를 높일 수 있는 화염 열피로 시험장치에 관한 것이다.
열피로 시험장치는 고온환경 하에 반복적 혹은 장기적으로 노출되는 재료에 대해 열적 특성을 시험하는 장치이다. 예로서 가스터빈의 연소기 부품은 1300도 이상의 고온에서 고압의 연소가스에 노출되게 되며, 따라서 새로운 모재의 개발이나 금속재료의 보호를 위해 열차폐 코팅과 같은 표면처리 및 냉각기술이 개발되어 적용되고 있으나, 개발된 재질 또는 적용되는 표면처리기술이 실제 연소기 부품에 적용되기 위해서는 미리 고온의 실제환경과 유사한 환경에서 시험을 거쳐 신뢰성을 검증하여야 하며, 이를 위한 시험장치가 열피로 시험장치이다.
종래의 열피로 시험장치는 크게 두가지로 분류된다. 첫 번째는 열원으로 레이져 혹은 화염을 직접 시편에 가열하는 직접가열방식에 의한 것이며, 두 번째는 열원으로 전기를 이용하여 간접적으로 가열하는 간접가열방식에 의한 것이다. 직접가열방식은 고가이며, 열원이 직접 시편에 닿으므로 열피로 특성 보다는 열충격 특성 시험에 보다 적합한 방식이기 때문에 일반적으로 열피로 특성 시험을 위해서는 전기를 이용한 간접가열방식이 널리 이용되고 있다.
한편, 일반적으로 간접가열방식에 의한 열피로 시험장치는 시편을 열피로 챔버 내부에 위치시켜 가열하게 되므로, 실제 냉각이 되는 저온부에 대한 구현에 어려움이 있다. 또한 고온부품에 단열 코팅을 할 경우, 표면에 닿는 열의 온도와 아래 금속기지에서의 온도는 금속기지측에 강제냉각 혹은 자연냉각에 따라 온도차이가 나타나게 된다. 종래의 열피로 시험에서는 고온부품 전체에 열이 전달되어 균일한 온도에서 열피로가 수행되게 됨에 따라, 실제 열피로에서 요구되는 고온부와 저온부의 발현이 어렵게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 대한민국 특허출원 10-2009-0026976호에서 간접가열방식임에도 불구하고 고온부(가열부)와 저온부(냉각부)를 갖는 열피로 시험장치를 제시하였으며, 이를 통해 시편 노출면의 고온부와 시편 하부 냉각부의 온도차이를 최대 300도까지 발현시킬 수 있었다. 이처럼 간접가열방식에 의한 시편내의 온도편차를 구현함에 따라 고온환경에서 운전되는 다양한 고온부품에 대해 열피로 특성 시험을 수행할 수 있게 되었다.
그러나, 이와 같은 방식으로 간접가열방식에 의한 열피로 시험에서 시편내부의 온도구배를 구현할 수 있었으나, 실제 화염으로 구동되는 기계 및 장비에서는 반복 혹은 장기적 고온환경 노출에 의한 피로현상 뿐만 아니라 화염에 의해 간접적으로 받게 되는 부식이나 침식과 같은 부가적인 원인으로 표면처리된 부위의 탈락 및 침식, 그리고 모재인 금속의 산화와 같은 현상 등에 대해서는 특성 평가를 할 수 없는 문제가 있다. 따라서 간접가열방식만으로 열피로 시험이 이루어질 경우, 화염으로 구동되는 실제 고온환경에서 개발된 모재나 표면처리기술의 적용에 대한 정확한 평가가 이루어질 수 없으며, 열피로 특성 시험에 대한 신뢰도를 저해하게 된다.
따라서. 고온부품이 운전되는 실제 환경과 유사한 환경에서 열피로 특성을 시험하여 신뢰도를 향상시킬 수 있는 열피로 시험장치의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 시편의 일면을 가열시킴과 동시에 냉각가스를 이용하여 시편의 타면을 냉각시켜 시편에 온도구배를 형성하고, 시편이 화염에 노출되도록 하여 고온부품이 실제 운전되는 환경과 유사한 조건에서 열피로 특성을 시험할 수 있는 열피로 시험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 시편에 대해서 고온 환경을 반복적으로 제공하여 시편의 열피로 특성을 시험하는 화염 열피로 시험장치에 있어서, 내부에 상, 하 방향으로 개방된 시험공간이 형성되며, 측면에 상기 시편이 상기 시험공간 및 외부로 노출되도록 체결되는 시편홀더가 형성된 열피로 챔버; 상기 열피로 챔버의 하측에서 상기 시험공간으로 화염을 분사하는 화염분사기; 상기 시험공간의 내부에서 상기 시편 고온부의 온도를 측정하는 제1온도센서; 상기 시편의 외부로 노출된 면과 간격을 두고 배치되어 상기 시편으로 냉각가스를 분사하는 냉각가스 분사노즐; 및 상기 시험공간의 외부에서 상기 시편 저온부의 온도를 측정하는 제2온도센서를 포함하는 화염 열피로 시험장치를 제공한다.
상기 화염 열피로 시험장치는, 상기 화염분사기를 상하로 이송시켜 상기 시편 고온부의 온도를 제어하는 이송장치가 더 포함할 수 있다.
상기 냉각가스 분사노즐은 분사되는 냉각가스의 유량을 조절하여 상기 시편 하부의 온도를 증감시킬 수 있다.
상기 화염 열피로 시험장치는, 상기 냉각가스 분사노즐 및 제2온도센서를 에워싸는 방식으로 상기 냉각가스 분사노즐 및 제2온도센서를 보호하고, 상기 냉각가스 분사노즐에서 분사된 냉각가스의 배출 통로를 제공하는 보호관을 더 포함할 수 있다.
상기 열피로 시험장치는, 상기 열피로 챔버의 상부에 배치되어 불완전 연소가스 및 이물질을 집진하는 후드를 더 포함할 수 있다.
상기 화염 열피로 시험장치는, 열피로 시험 데이터를 컴퓨터와 연동하여 실 시간 그래프로 관찰할 수 있다.
본 발명의 화염 열피로 시험장치에 따르면, 고온부품용 시편에 대해 연소가스가 평행하게 지나가게 함에 따라 열에 의한 피로와 마찰마모에 의한 부식 및 침식이 될 수 있도록 구성하여, 종래의 간접 열피로 시험장치에서 구현되지 못한 연소가스에 의한 마찰마모에 의한 부식 및 침식이 열피로 특성에 미치는 영향을 고려할 수 있게 되었다.
또한, 시편 노출면의 고온 가열부와 시편 하부 저온 냉각부의 온도구배를 구현하고, 온도구배를 제어할 수 있도록 화염의 크기 및 세기를 제어하고 냉각공기의 유량을 제어할 수 있어, 고온부품이 실제 운전되는 환경과 유사한 조건에서 열피로 시험을 할 수 있도록 하여 고온에서의 용융 특성 평가, 해석을 소규모의 장치에서 모사 시험을 할 수 있다.
아울러, 열원이 전기인 간접 열피로 시험방법과 열원이 직화염 혹은 레이져인 직접 열피로 시험방법의 장점을 모두 취하므로, 다양한 고온부품의 열피로 시험에 확대 응용 및 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의 미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
본 발명의 화염 열피로 시험방법은, 시편의 일면은 열피로 챔버에서 화염을 이용하여 가열하고 시편의 타면은 냉각가스를 분사하여 냉각함으로써, 시편에 온도구배를 형성하고 고온부 시편 표면이 화염에 노출되도록 한다. 종래의 열피로 시험에서는 고온부품 전체에 열이 전달되어 균일한 온도에서 열피로가 수행되고 화염에 의한 영향도 반영하지 못하였다. 그러나, 본 발명의 화염 열피로 시험방법에서는 시편 내부에 온도구배를 형성하고 시편의 고온부 표면이 화염에 노출되도록 함으로써, 고온부품의 실제 운전 환경과 유사한 조건에서 열피로 특성을 시험할 수 있다.
이하, 본 발명의 열피로 시험방법을 구현할 수 있는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열피로 시험장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화염 열피로 시험장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열피로 시험장치는, 내부에 상, 하 방향으로 개방된 시험공간(150)이 형성되며 측면에 시편(10)이 체결되는 시편홀더(120)가 형성된 열피로 챔버(100), 상기 열피로 챔버(100)의 하측에서 상기 시험공간(150)으로 화염을 분사하는 화염분사기(200), 시편(10) 고온부의 온도를 측정하는 제1온도센서(300), 시편(10) 저온부의 온도를 측정하는 제2 온도센서(400) 및 상기 시편(10)으로 냉각가스를 분사하는 냉각가스 분사노즐(500)을 포함한다.
도 2a 본 발명의 일 실시 예에 따른 열피로 챔버(100)의 단면도이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열피로 챔버(100)를 위에서 바라본 구조를 도시한 도면이다.
열피로 챔버(100)는 내부에 상하 방향으로 개방된 시험공간(150)이 형성되며, 측벽에는 시편(10)이 체결되도록 시편홀더(120)가 형성된다. 본 실시 예에서 열피로 챔버(100)는 사각기둥 형태로서 각 측벽에 시편홀더(120)가 형성된 구조를 가지나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 형성될 수 있을 뿐만 아니라 시편홀더(120)의 개수도 필요에 따라 선택될 수 있다.
시편홀더(120)는 시편(10)이 체결되어 지지되는 곳으로 시편(10)이 열피로 챔버(100)의 내부인 시험공간(150) 측과 외부 측으로 모두 노출될 수 있도록 열피로 챔버(100)의 측벽을 관통하며 형성된다. 시편(10)은 열피로 챔버(100)의 외측에서 시편홀더(120)로 체결되며 시편홀더(120)에는 시편(10)이 시험공간(150) 측으로 밀려 들어가는 것을 방지하는 걸림턱(140)이 형성된다.
한편, 시편홀더(120)는 시험공간(150) 측에 화염 유입구(130)가 형성되는데, 화염 유입구(130)는 화염이 용이하게 유입될 수 있도록 시험공간(150) 측에서 안 쪽으로 들어갈수록 단면적이 좁아지는 형태로 형성된다.
화염분사기(200)는 열피로 챔버(100)의 아래에 배치되어 시험공간(150)으로 화염을 분사한다. 또한, 화염분사기(200) 아래에는 이송장치(600)가 배치된다. 이송장치(600)는 화염분사기(200)를 상하로 이송시키며, 이를 통해 시편(10)에 전달되는 화염의 강도 및 시편(10) 고온부의 온도를 조절할 수 있다.
화염분사기(200)에는 산소 공급부(920)와 액화석유가스 공급부(930)가 연결된다. 산소 공급부(920) 및 액화석유가스 공급부(930)는 화염분사기(200)에서 화염을 형성할 수 있도록 각각 산소 및 액화석유가스를 화염분사기(200)에 공급한다. 화염분사기(200)와 산소 공급부(920) 및 액화석유가스 공급부(930) 사이에는 MFC(Mass Flow Controller)(960, 950)가 배치되어 화염분사기(200)로 공급되는 산소 및 액화석유가스의 양을 조절하며, 산소 공급량 및 액화석유가스의 공급량의 조절을 통해 화염의 강도 및 시편(10) 고온부의 온도를 조절할 수 있다.
화염분사기(200)에서 화염이 분사되면 열피로 챔버(100)의 측벽에 위치한 시편홀더(120)에 장입된 시편(10)에 평행하게 화염이 지나가게 되어 실제 환경과 유사하게 시편(10)에 침식 및 부식을 유도할 수 있다.
본 실시 예에서는 산소 및 액화석유가스를 이용하여 화염을 형성하는 예를 제시하였으나, 산소 및 아스틸렌의 혼합가스 등의 다른 가스를 이용하여서 화염을 형성할 수도 있다.
냉각가스 분사노즐(500)은 시편(10)의 일 면으로 냉각가스를 분사하는 장치로서 시편(10)이 시편홀더(120)에 장입된 후 시편(10)과 근접하도록, 바람직하게는 1mm 내의 간격을 갖도록 배치된다. 냉각가스 공급부(910)는 냉각가스 분사노즐(500)에 연결되어 냉각가스를 공급한다. 냉각가스 분사노즐(500)과 냉각가스 공 급부(910) 사이에는 MFC(Mass Flow Controller)(940)가 배치되어 냉각가스 분사노즐(500)로 공급되는 냉각가스의 양을 조절한다.
열피로 챔버(100)의 상측에는 ARM 후드(700)가 배치되어 화염이 분사될 때 미연소 가스를 포집하고 기타 이물질들을 포집한다.
제1 온도센서(300), 제2 온도센서(400) 및 제3 온도센서(미도시)는 각각 시편(10) 고온부, 시편(10) 저온부 및 화염의 온도를 측정하는 센서로서, 제1 온도센서(300)는 시험공간(150)의 내부에서 시편(10)과 근접한 위치에 배치되고, 제2 온도센서(400)는 시편(10)의 외부로 노출된 면(시편 후면)과 근접한 위치에 더욱 바람직하게는 접촉하도록 배치되며, 제3 온도센서(미도시)는 시험공간(150)의 내부에 배치되어, 열피로 챔버(100) 중앙에 위치하여 화염의 온도를 측정한 후, 제거될 수 있도록 한다. 이러한 화염의 온도 측정은 실제 연소기 부품에서 연소되는 가스의 온도에 맞추어 화염의 온도를 제어하기 위함이며, 화염의 온도는 화염의 크기 및 세기에 따라 제어될 수 있으므로 적정한 화염의 온도에 따라 요구되는 시편(10)의 고온부의 온도를 제어할 수 있고, 이에 따라 적정한 온도편차를 달성하기 위한 시편 저온부에서 냉각시 온도에 도달할 수 있도록 제어하기 위함이다.
시편(10) 고온부의 온도 측정을 위한 제1 온도센서(300) 및 화염의 온도 측정을 위한 제3 온도센서로는 고온 온도 측정 기기가 (열전대의 경우 S 타입) 사용되며, 시편(10) 저온부의 온도 측정을 위한 제2 온도센서(400)로는 K, R, S, E, J 타입의 열전대가 사용된다.
한편, 각 온도센서들을 정확한 위치에 용이하게 배치하기 위하여 센서 장입 구가 마련될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화염 열피로 시험장치에서 보호관, 냉각가스 분사노즐(500) 및 제2 온도센서(400)가 결합된 상태를 보인 평면도 및 단면도이다.
보호관(510)은 냉각가스 분사노즐(500)을 에워싸 냉각 가스의 온도가 상승하는 것을 방지하며 냉각가스 분사노즐(500) 및 제2 온도센서(400)를 보호함과 동시에 냉각가스 분사노즐(500)에서 분사된 냉각가스의 배출 통로를 제공한다. 보호관의 일측 끝단은 시편홀더(120)에 밀착되어, 냉각가스 분사노즐(500)에서 시편(10)으로 분사된 냉각가스가 타측 끝단을 통해 배출되도록 한다. 한편, 보호관에는 지지대(520)가 마련되어 냉각가스 분사노즐(500) 및 제2 온도센서(400)가 지지되도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화염 열피로 시험장치에서 열피로 챔버(100), 보호관, 냉각가스 분사노즐(500) 및 제2 온도센서(400)가 결합된 상태를 보인 단면도이다.
제1 온도센서(300)는 열피로 챔버(100)의 상측으로부터 연장되며 시편(10)의 시험공간(150)측 면과 소정 간격을 두고 배치되어 시편(10) 고온부의 온도를 측정한다. 제2 온도센서(400)는 보호관의 내부에 시편(10)의 외측으로 노출된 면과 접촉하도록 배치되어 시편(10) 저온부의 온도를 측정한다.
냉각가스 분사노즐(500)은 보호관의 내부에 시편(10)의 외측으로 노출된 면 과 소정 간격을 두고 배치되어 냉각가스를 시편(10)으로 분사한다. 냉각가스 분사노즐(500)에서 분사된 냉각가스는 시편(10)에 부딪힌 후 보호관을 따라 아래로 전달된 후 외부로 배출된다.
본 발명에 따른 화염 열피로 시험장치에는 제어부(800)가 더 구비되어 냉각가스, 산소, 액화석유가스 등의 공급 유량 조절, 이송장치(600)의 이송, 온도, 시간, 반복 횟수 등을 제어하며, 각 온도센서 등에서 얻어진 정보들이 제공된다.
본 발명에 따른 화염 열피로 시험장치를 통해 얻어진 열피로 시험 데이터는 컴퓨터와 연동하여 실시간 그래프로 관찰할 수 있다.
실제 예에서 가스터빈의 연소기 부분에서는 가스터빈이 1350도의 화염으로 운전 시에는 코팅층의 표면온도가 1,000~1,100도에 도달하게 되며, 고온부품의 냉각부분에서는 850~950도에 도달하게 되어, 온도차이가 150도 가량의 차이를 나타낸다. 본 발명에 따른 화염 열피로 시험장치는 냉각을 조절함으로써 단열층의 표면과 고온 부품이 닿는 온도를 조절할 수 있게 되어 보다 실제 가스터빈 운전과 동일한 조건에서 열피로 시험장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고온부의 온도 및 저온부의 냉각공기 유량제어를 통해 시편(10) 내에서 고온부와 저온부의 온도차이를 줄 수 있는 열피로 시험장치를 제공할 수 있다. 본 발명품은 고온부의 온도를 1500도 이상 승온시킬 수 있으며, 냉각공기 유량은 최대 20ℓ/min 제어가 가능하여 최대 300도까지의 온도구배를 줄 수 있다. 이와 함께, 고온부의 온도의 상승과 냉각공기의 유량은 증가시킴에 따라 구 현가능한 최대 온도구배를 증가시킬 수 있다.
이하, 전체 구성도 도 1을 이용하여 화염 열피로 장치의 구동 실시 예를 기술한다.
먼저, 시편(10) 시편홀더(120)에 시편(10)을 장입한 후, 냉각가스 분사노즐(500) 및 제2 온도센서(400)각 장착된 보호관을 장입하여 시편(10)과 밀착됨을 확인한다.
가스유량제어기를 조절하여 화염의 크기를 제어하고, 이송장치(600)를 이용하여 서서히 열피로 챔버(100) 내로 화염분사기(200)를 장입한다. 이때 열피로 챔버(100) 내 중앙에서 시편(10)과 같은 높이에 위치한 열전대 중심과 화염의 중심을 맞춘 후, 가스유량제어기를 통해 희망하는 온도로 화염온도를 제어한다. 실시 예에서는 1350도급 가스터빈 연소기 내부 표면최대 온도범위인 1000~1100도로 시편(10)의 표면온도가 도달할 때까지 화염온도를 제어한다.
냉각부에 냉각가스 유량제어기를 이용하여 냉각가스 유입량을 제어하고, 시편(10) 고온부 온도와 시편(10) 저온부 온도의 차이가 150도가 될 때까지 화염의 온도를 가스유량제어기를 통해 조절한다.
최종적으로 시편(10) 표면온도 1000도 내지 1100도, 시편(10) 냉각부 온도 850도 내지 950도가 된 후, 일정시간 유지하는 조건으로 반복하여 열피로 시험을 수행한다. 화염이 분사될 때 미연소 가스의 포집과 기타 이물질의 포집은 ARM 후드(700)에서 실시하게 된다.
본 발명의 화염 열피로 시험장치에서는 냉각공기 유량을 최대 20ℓ/min까지 제어할 수 있으며, 아스틸렌 과 산소 혼합가스를 사용할 경우 최대 상승온도가 3000도 이상인 점을 고려할 경우, 냉각공기의 유량 및 화염의 온도를 제어함에 따라 더욱 넓은 범위의 온도편차를 가져올 수 있다. 또한 냉각부 공기유량을 20ℓ/min 이상 제어가 가능한 MFC로 교체할 수 있음에 따라 고온부품 시편(10)의 고온부와 저온부의 온도편차를 한층 더 증대시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이고 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화염 열피로 시험장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열피로 챔버의 단면도이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열피로 챔버를 위에서 바라본 구조를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화염 열피로 시험장치에서 보호관, 냉각가스 분사노즐 및 제2 온도센서가 결합된 상태를 보인 평면도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화염 열피로 시험장치에서 열피로 챔버에 제1 온도센서, 보호관, 냉각가스 분사노즐 및 제2 온도센서가 결합된 상태를 보인 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 시편 100: 열피로 챔버
120: 시편홀더 150: 시험공간
200: 화염분사기 300: 제1 온도센서
400: 제2 온도센서 500: 냉각분사노즐
600: 이송장치 700: 후드
800: 제어부 910: 냉각가스 공급부
920: 산소 공급부 930: 액화석유가스 공급부
940, 950, 960: MFC

Claims (7)

  1. 시편에 대해서 고온 환경을 반복적으로 제공하여 시편의 열피로 특성을 시험하는 화염 열피로 시험장치에 있어서,
    내부에 상, 하 방향으로 개방된 시험공간이 형성되며, 측면에 상기 시편이 상기 시험공간 및 외부로 노출되도록 체결되는 시편홀더가 형성된 열피로 챔버;
    상기 열피로 챔버의 하측에서 상기 시험공간으로 화염을 분사하는 화염분사기;
    상기 시험공간의 내부에서 상기 시편 고온부의 온도를 측정하는 제1온도센서;
    상기 시편의 외부로 노출된 면과 간격을 두고 배치되어 상기 시편으로 냉각가스를 분사하는 냉각가스 분사노즐; 및
    상기 시험공간의 외부에서 상기 시편 저온부의 온도를 측정하는 제2온도센서를 포함하는 화염 열피로 시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화염분사기를 상하로 이송시켜 상기 시편 고온부의 온도를 제어하는 이송장치 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화염 열피로 시험장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화염분사기는 산소 및 액화석유가스의 혼합비 제어를 통해 상기 시편 상부 (고온부)의 온도를 증감시키는 것을 특징으로 하는 화염 열피로 시험장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각가스 분사노즐은 분사되는 냉각가스의 유량을 조절하여 상기 시편 하부의 온도를 증감시키는 것을 특징으로 하는 화염 열피로 시험장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각가스 분사노즐 및 제2온도센서를 에워싸며 상기 냉각가스 분사노즐 및 제2온도센서를 보호하고, 상기 냉각가스 분사노즐에서 분사된 냉각가스의 배출 통로를 제공하는 보호관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화염 열피로 시험장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열피로 챔버의 상부에 배치되어 불완전 연소가스 및 이물질을 집진하는 후드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화염 열피로 시험장치.
  7. 제1항에 있어서,
    열피로 시험 데이터를 컴퓨터와 연동하여 실시간 그래프로 관찰 가능하는 것을 특징으로 하는 화염 열피로 시험장치.
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