KR20110057997A - Combustion gas treatment device for hot-firing test of gas generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wake gas treatment apparatus for a gas generator combustion test.
가스발생기는 액체로켓엔진의 주요 구성요소 중 하나로서, 추진제를 연소기로 공급하는 터보펌프의 터빈을 구동시키는 역할을 수행한다. 이를 위해 가스발생기는 케로신과 액체산소를 추진제로 사용하여 연소된 가스를 터빈에 공급한다. 고온으로 인한 터빈의 열적 손상을 막기 위해 가스발생기는 연료과농 조건에서 작동하여 후류가스(연소가스)의 온도를 조금이라도 낮춘다. 이러한 고온의 후류가스는 CO2, H2O 뿐 아니라 많은 부분 기화된 케로신으로 구성된다. The gas generator is one of the main components of the liquid rocket engine, and serves to drive a turbine of a turbopump which supplies propellant to the combustor. To this end, the gas generator uses kerosene and liquid oxygen as propellants to supply the burned gas to the turbine. To prevent thermal damage to the turbine due to high temperatures, the gas generator operates in fuel-rich conditions to lower the temperature of the wake gas (combustion gas) even slightly. This hot wake gas consists of many partially vaporized kerosines as well as CO 2 and H 2 O.
가스발생기 지상 연소시험 장치도 연소기와 마찬가지로 후류가스로 인한 소음을 줄이기 위해 소음저감장치가 사용된다. 소음저감장치는 대부분 후류가스에 물을 공급하여 고속, 고온인 후류가스의 속도를 줄이고 온도를 낮추어 대기로 방출한다. The gas generator ground combustion tester, like the combustor, is used to reduce the noise caused by the wake gas. Most noise reduction devices supply water to the wake gas, reducing the speed of the high speed and high temperature wake gas and lowering the temperature to release it to the atmosphere.
종래기술에 따른 소음저감장치는 가스발생기의 후류가스에 물을 공급하여 후 류가스의 속도 및 온도를 낮추는 역할을 수행한다. 다만 종래기술에 따른 가스발생기와 소음저감장치의 경우 다음과 같은 문제점이 있다.The noise reduction device according to the prior art serves to lower the speed and temperature of the wake gas by supplying water to the wake gas of the gas generator. However, the gas generator and the noise reduction device according to the prior art have the following problems.
도 1은 기존 가스발생기 연소시험 시의 가스발생기 및 소음저감장치가 배치된 모습을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a state in which the gas generator and the noise reduction device is disposed in the existing gas generator combustion test.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 가스발생기와 소음저감장치는 서로 어느 정도의 간격을 두고 떨어져 있어서 가스발생기의 연소시험에서 발생하는 후류가스와 소음저감장치에서 분사되는 물에 의해 대기 중의 공기가 소음저감장치로 함께 빨려 들어가게 된다. 소음저감장치로 빨려 들어가는 공기 중의 산소와 후류가스가 혼합되고 여기에 적당한 점화 조건이 형성되면 소음저감장치 내부에서 폭발이 일어날 수 있다. 후류가스가 소음저감장치 내부에서 폭발하게 될 경우 가스발생기나 지상 연소시험 설비의 손상 뿐 아니라 인명의 상해로 이어질 수 있는 위험성이 있다.As shown in FIG. 1, the gas generator and the noise reduction device according to the prior art are separated from each other by a certain distance so that the wake gas generated in the combustion test of the gas generator and the water injected from the noise reduction device in the air Air is sucked into the noise reduction device together. If oxygen and wake gas in the air drawn into the noise reduction device are mixed and suitable ignition conditions are established, an explosion may occur inside the noise reduction device. If the wake gas explodes inside the noise suppression system, there is a risk of injury to humans as well as damage to the gas generator or the ground combustion test equipment.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액체로켓엔진에 사용되는 가스발생기의 지상 연소시험이 높은 안정성을 갖고 수행되도록 하는 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치를 제공하는 것이다. 보다 상세하게는, 소음저감장치 내부로 흡입되는 공기를 막고 비활성인 액체질소를 공급함으로써 후류가스의 재점화 가능성을 낮춰 가스발생기 연소시험의 안정성을 증가시키는 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems as described above, the problem to be solved by the present invention is a gas generator combustion test to ensure that the ground combustion test of the gas generator used in the liquid rocket engine is performed with high stability It is to provide a wake gas treatment apparatus. More specifically, the wake gas treatment apparatus for the gas generator combustion test which prevents the air sucked into the noise reduction device and supplies the inert liquid nitrogen lowers the possibility of reignition of the wake gas, thereby increasing the stability of the gas generator combustion test. To provide.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 벨로우즈 장치를 이용하여 가스발생기와 소음저감장치의 연결 및 분리를 용이하게 해 주는 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a wake gas treatment apparatus for a gas generator combustion test that facilitates the connection and separation of the gas generator and the noise reduction device using a bellows device.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치는 연결치구, 액체질소 공급 장치를 포함한다. 연결치구는 가스발생기와 소음저감장치 사이에 설치되어 외부 기체 유입을 차단한다. 액체질소 공급 장치는 상기 연결치구의 내부로 액체질소를 공급한다.The wake gas treatment apparatus for a gas generator combustion test according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a connecting jig, a liquid nitrogen supply device. The connecting jig is installed between the gas generator and the noise reduction device to block external gas inflow. The liquid nitrogen supply device supplies liquid nitrogen into the connection jig.
상기 액체질소 공급 장치는 상기 연결치구의 내부로 물을 액체질소와 함께 공급할 수 있다.The liquid nitrogen supply device may supply water together with liquid nitrogen into the connection jig.
상기 액체질소 공급 장치는 상기 연결치구의 일단에 설치되는 액체질소 공급 용 플랜지, 상기 연결치구의 내부로 관통되도록 상기 액체질소 공급용 플랜지에 형성되는 복수의 액체질소 분사홀을 포함할 수 있다.The liquid nitrogen supply device may include a liquid nitrogen supplying flange installed at one end of the connection jig, and a plurality of liquid nitrogen injection holes formed in the liquid nitrogen supplying flange so as to penetrate into the connection jig.
상기 액체질소 공급 장치는 상기 복수의 액체질소 분사홀을 감싸도록 상기 액체질소 공급용 플랜지에 설치되는 액체질소 매니폴드를 포함할 수 있다.The liquid nitrogen supply device may include a liquid nitrogen manifold installed on the liquid nitrogen supply flange to surround the plurality of liquid nitrogen injection holes.
상기 연결치구는 벨로우즈를 더 포함할 수 있다.The connecting jig may further include a bellows.
상기 연결치구는 상기 벨로우즈와의 연결부 내측에 캔틸레버의 형태로 고정하여 상기 벨로우즈를 내측에서 둘러싸도록 설치된 내부 플레이트를 더 포함할 수 있다.The connecting jig may further include an inner plate installed to surround the bellows by fixing the cantilever in the form of a cantilever inside the connection part with the bellows.
본 발명의 한 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치는 상기 가스발생기, 상기 액체질소 공급 장치, 상기 연결치구, 상기 벨로우즈, 그리고 상기 소음저감장치의 연결부에 맞대어 설치되는 적어도 한 쌍의 플랜지, 복수의 조립용 볼트 및 너트를 포함할 수 있다.At least one pair of wake gas treatment apparatuses for a gas generator combustion test according to an embodiment of the present invention is provided to be coupled to a connection portion of the gas generator, the liquid nitrogen supply device, the connection jig, the bellows, and the noise reduction device. It may include a flange, a plurality of assembly bolts and nuts.
본 발명에 의하면, 가스발생기와 소음저감장치 사이에 외부 기체 유입을 차단하는 연결치구를 설치함으로써, 가스발생기 연소시험 시 소음저감장치 내부로 흡입되는 공기를 막아 공기 중의 산소가 소음저감장치 내부에서 미연의 후류가스와 혼합되어 폭발이 일어나는 위험을 방지한다.According to the present invention, by installing a connecting jig to block the inflow of external gas between the gas generator and the noise reduction device, to prevent the air sucked into the noise reduction device during the gas generator combustion test, oxygen in the air is unburned in the noise reduction device It is mixed with the fumes of the gas to prevent the risk of explosion.
또한, 연결치구에 액체질소 공급 장치를 포함하도록 형성되어 이를 통해 연결치구의 내부로 비활성인 액체질소 및 물을 공급함으로써, 비활성인 액체질소가 기체질소로 기화, 혼합되어 후류가스의 재점화 가능성을 줄이고 액체질소와 물이 소음저감장치 내부 온도를 낮추어 가스발생기 연소시험의 안정성을 증가시켜 준다.In addition, it is formed to include a liquid nitrogen supply device in the connecting jig to supply the inert liquid nitrogen and water through the inside of the connecting jig, the inert liquid nitrogen is vaporized and mixed with gaseous nitrogen to reduce the possibility of re-ignition of the wake gas And liquid nitrogen and water lower the temperature inside the noise suppressor, increasing the stability of the gas generator combustion test.
또한, 연결치구가 벨로우즈를 더 포함하도록 형성됨으로써, 가스발생기와 소음저감장치의 연결, 분리가 용이해진다.In addition, the connection jig is formed to further include a bellows, it is easy to connect and disconnect the gas generator and the noise reduction device.
그리고 연결치구가 벨로우즈와의 연결부 내측에 캔틸레버의 형태로 고정하여 벨로우즈를 내측에서 둘러싸도록 설치된 내부 플레이트를 더 포함하도록 함으로써, 고온의 후류가스가 직접적으로 벨로우즈에 접촉하게 되는 것으로부터 벨로우즈를 보호하여 벨로우즈의 열적 손상을 방지할 수 있다.In addition, the connecting jig is fixed in the form of a cantilever inside the connection portion with the bellows, and further includes an inner plate installed to surround the bellows, thereby protecting the bellows from being brought into direct contact with the bellows by the hot wake gas. Can prevent thermal damage.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치는 가스발생기 연소시험에서 발생하는 후류가스의 처리를 위해 가스발생기와 소음저감장치 사이에 설치되는 장치이다.The wake gas treatment apparatus for the gas generator combustion test according to the embodiment of the present invention is a device installed between the gas generator and the noise reduction device for the treatment of the wake gas generated in the gas generator combustion test.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치와 가스발생기, 소음저감장치가 결합된 모습을 나타낸 구성도이고, 도 3은 도 2의 액체질소 공급 장치(220)가 포함된 점선 표시 부분의 확대도이며, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절개한 단면도이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a combined state of a wake gas treatment device, a gas generator, and a noise reduction device for a gas generator combustion test according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a liquid
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치(200)는 연결치구(210), 액체질소 공급 장치(220)를 포함한다. 연결치구(210)는 가스발생기(110)와 소음저감장치(120) 사이에 설치되어 외부 기체 유입을 차단한다. 액체질소 공급 장치(220)는 연결치구(210)의 내부로 액체질소를 공급한다.As shown in FIG. 2, the wake gas treatment apparatus 200 for a gas generator combustion test according to an exemplary embodiment of the present invention includes a connection jig 210 and a liquid
그리고 본 발명의 한 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치(200)를 소음저감장치(120)에 탈, 부착시키는 기능을 하는 플랜지(213-1)가 소음저감장치(120)에 용접으로 부착될 수 있다. 이 플랜지(213-1)와 연결치구(210)의 끝단에 설치된 플랜지(213-2)를 조립용 볼트 및 너트(215)에 의해 체결함으로써 본 발명의 한 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치(200)를 소음저감장치(120)에 부착시킬 수 있다.And the flange 213-1 for removing and attaching the wake gas treatment apparatus 200 for the gas generator combustion test according to an embodiment of the present invention to the
가스발생기(110)와 소음저감장치(120) 사이에 외부 기체 유입을 차단하는 연결치구(210)를 설치함으로써, 가스발생기 연소시험 시 소음저감장치(120) 내부로 흡입되는 공기를 막아 공기 중의 산소가 소음저감장치(120) 내부에서 미연의 후류가스와 혼합되어 폭발이 일어나는 위험을 방지할 수 있다.By installing a connecting jig 210 to block external gas inflow between the
또한, 액체질소 공급 장치(220)는 연결치구(210)의 내부로 물을 액체질소와 함께 공급할 수 있다. In addition, the liquid
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 액체질소 공급 장치(220)는 연결치구(210)의 일단에 설치되는 액체질소 공급용 플랜지(223), 연결치구(210)의 내부로 관통되도록 액체질소 공급용 플랜지(223)에 형성되는 복수의 액체질소 분사홀(221)을 포함할 수 있다. 2 and 3, the liquid
또한, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 액체질소 공급 장치(220)는 복수의 액체질소 분사홀(221)을 감싸도록 액체질소 공급용 플랜지(223)에 설치되는 액체질소 매니폴드(225)를 포함할 수 있다.2 and 3, the liquid
도 4에 도시한 바와 같이, 액체질소 분사홀(221)은 액체질소 공급용 플랜지(223)에 원형으로 일정한 간격을 두고 형성되어 액체질소 분사홀(221)을 통해 공급되는 액체질소가 후류가스 주위에 원형 형태로 분사되도록 할 수 있다. As shown in FIG. 4, the liquid
액체질소 공급용 플랜지(223)는 맞대어지는 플랜지(213-5)와 조립용 볼트 및 너트(215)에 의해 체결될 수 있다. 액체질소 매니폴드(225)는 벤딩 파이프를 가공 용접하여 형성될 수 있다. The liquid
액체질소 공급 장치(220)에 연결된 튜빙(227)을 따라 유입되는 액체질소는 액체질소 매니폴드(225)로 들어가 복수의 액체질소 분사홀(221)을 통해 본 발명의 한 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치(200) 내부로 유입되어 가스발생기(110)에서 발생하는 후류가스 주위로 분사될 수 있다. 또한, 액체질소 공급장치(220)의 액체질소 공급용 플랜지(223)를 통해 가스발생기(110)는 본 발명의 한 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치(200)와 연결될 수 있다. The liquid nitrogen flowing along the tubing 227 connected to the liquid
연결치구(210)에 액체질소 공급 장치(220)를 포함하도록 형성되어 이를 통해 연결치구(210)의 내부로 비활성인 액체질소 및 물을 공급함으로써, 비활성인 액체질소가 기체질소로 기화, 혼합되어 후류가스의 재점화 가능성을 줄이고 액체질소와 물이 소음저감장치 내부 온도를 낮추어 가스발생기 연소시험의 안정성을 증가시킬 수 있다. It is formed to include a liquid
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 연결치구(210)는 벨로우즈(211)를 더 포함하도록 형성될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치(200)에 있어서는 벨로우즈(211)가 연결치구(210)의 중간부에 위치하도록 하였으나 본 발명의 한 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치(200)의 구조에 따라 어디에든 위치할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the connection jig 210 may be formed to further include a
연결치구(210)가 벨로우즈(220)를 더 포함하도록 형성됨으로써, 가스발생기(110)와 소음저감장치(120)의 연결, 분리가 용이해진다.Since the connection jig 210 is formed to further include the
도 5는 도 2의 내부 플레이트(219)가 포함된 점선 표시 부분의 확대도이다.FIG. 5 is an enlarged view of a dotted line portion including the
도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 연결치구(210)는 벨로우즈(211)와의 연결부 내측에 캔틸레버의 형태로 고정하여 벨로우즈(211)를 내측에서 둘러싸도록 설치된 내부 플레이트(219)를 더 포함할 수 있다. 내부 플레이트(219)는 연결치구(210)와 벨로우즈(211)의 연결부 내측에 용접되어 설치될 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 5, the connection jig 210 further includes an
연결치구(210)가 벨로우즈(220)와의 연결부 내측에 캔틸레버의 형태로 고정하여 벨로우즈를 내측에서 둘러싸도록 설치된 내부 플레이트(219)를 더 포함하도록 함으로써, 고온의 후류가스가 직접적으로 벨로우즈(211)에 접촉하게 되는 것으로부터 벨로우즈(211)를 보호하여 벨로우즈(211)의 열적 손상을 방지할 수 있다.The connecting fixture 210 is fixed in the form of a cantilever inside the connection portion with the
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스발생기(110), 액체질소 공급 장치(220), 연결치구(210), 벨로우즈(211), 그리고 소음저감장치(120)의 연결부에 맞대어 설치되는 적어도 한 쌍의 플랜지(213-1, 213-2, 213-3, 213-4, 213-5, 223), 복수의 조립용 볼트 및 너트(215)를 포함할 수 있다. 액체질소 공급 장치(220)와 연결치구(210)의 연결부, 연결치구(210)와 연결치구(210)에 포함될 수 있는 벨로우즈(211)의 연결부, 연결치구(210)와 소음저감장치(120)의 연결부가 적어도 한 쌍의 플랜지(213-1, 213-2, 213-3, 213-4, 213-5, 223), 복수의 조립용 볼트 및 너트(215)에 의해 설치되는 연결부가 될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2, at least one of the
예시적으로 벨로우즈(211)가 포함되지 않는 플랜지(213-2)와 플랜지(213-3) 사이를 제1 덕트부(231), 벨로우즈(211)가 포함되는 플랜지(213-4)와 플랜지(213-5) 사이를 제2 덕트부(233)라 하면, 제1 덕트부(231)와 제2 덕트부(233) 사이에 있는 플랜지(213-3)와 플랜지(213-4)가 조립용 볼트 및 너트(215)에 의해 체결됨으로써 연결치구(210)와 벨로우즈(220)는 서로 연결될 수 있다. For example, the flange 213-2 without the
또한, 외부와의 기밀을 위해 메탈 가스켓(217)이 사용될 수 있다.In addition, the
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and it is recognized that the present invention is easily changed and equivalent by those skilled in the art to which the present invention pertains. Includes all changes and modifications to the scope of the matter.
도 1은 기존 가스발생기 연소시험 시의 가스발생기 및 소음저감장치가 배치된 모습을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a state in which the gas generator and the noise reduction device is disposed in the existing gas generator combustion test.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 가스발생기 연소시험을 위한 후류가스 처리 장치와 가스발생기, 소음저감장치가 결합된 모습을 나타낸 구성도이다.Figure 2 is a configuration diagram showing a state in which the wake gas treatment apparatus and the gas generator, the noise reduction device for the gas generator combustion test according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 액체질소 공급 장치가 포함된 점선 표시 부분의 확대도이다.FIG. 3 is an enlarged view of a dotted line portion including the liquid nitrogen supply device of FIG. 2.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절개한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2.
도 5는 도 2의 내부 플레이트가 포함된 점선 표시 부분의 확대도이다.FIG. 5 is an enlarged view of a dotted line including the inner plate of FIG. 2.
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