KR101703840B1 - 고압 공기를 이용한 파이로 장치의 성능시험을 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 압축 공기를 생성하는 컴프레서; 상기 컴프레서에서 생성되는 압축 공기를 수용하는 공기 저장 탱크; 상기 컴프레서 및 공기 저장 탱크와 각각 연결되어 상기 압축 공기의 압력을 제어하는 레귤레이터; 상기 레귤레이터와 연결되어 상기 압축 공기를 이동시키는 메인 공급 라인; 상기 메인 공급 라인과 연결되고, 시험 대상체의 양 단에 형성되는 입력 포트 및 출력 포트에 상기 압축 공기를 각각 전달하는 입력 포트 라인과 출력 포트 라인; 및 상기 입력 포트 라인이나 상기 출력 포트 라인에 수용되는 압축 공기를 가압하기 위한 공압 부스터를 포함하며, 상기 시험 대상체의 성능 시험을 위해 상기 입력 포트 및 출력 포트에 상기 가압된 압축 공기를 인가하는 성능 시험 장치에 관한 것이다.

Description

고압 공기를 이용한 파이로 장치의 성능시험을 위한 장치{PERFORMANCE AND RELIABILITY TEST APPARATUS FOR PYROTECHNIC MECHANICAL DEVICE UNDER HIGH GAS PRESSURE}

본 발명은 파이로 장치의 성능과 신뢰도를 테스트하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 파이로 장치는 압력 카트리지 내부의 화약이 연소되면서 발생하는 고온 및 고압의 가스를 피스톤 운동과 같은 역학적 에너지로 변환하는 장치이다.

파이로 장치의 예로는, 파이로 밸브, 파이로 분리장치, 파이로 푸셔 등이 있으며, 파이로 장치는 응답 속도가 빠르면서 가볍고, 간단한 구조로 제작 가능하므로 유도무기 및 항공 우주 분야에서 널리 사용된다.

파이로 장치는 고압에서의 높은 작동 신뢰성이 요구되므로, 반복적인 시험을 통한 신뢰도 평가가 필수적이다. 고압의 가스를 활용하여 역학적 기능을 수행하는 파이로 장치의 성능 및 신뢰도를 검증하기 위해서는 고압 하에서의 기밀 검사가 필요하다. 이러한 성능시험을 수행할 수 있는 시험 장비는, 공압을 생성하는 공압 생성 시스템을 포함하게 되는데, 종래의 공압 생성 시스템은 공압의 크기가 컴프레서 및 공기탱크의 성능에 제한되는 문제점이 있다.

또한, 파이로 장치에 대한 신뢰성 평가를 위하여, 높은 압력의 압축공기를 발생시키기 위해서는 고성능, 고가의 장비의 사용이 요구되는데, 파이로 장치의 신뢰성 평가는 정압(static pressure)을 활용하여 압축 공기를 거의 소모하지 않고 적은 양의 압축 공기만으로도 수행할 수 있으므로, 고가이며 고사양인 컴프레서 및 공기 저장 탱크를 운용하는 것은 비효율적인 문제점이 있다.

이에, 파이로 장치(시험 대상체)의 기밀 점검을 간단하게 수행하는 것이 가능하도록 비교적 간단한 구조를 가져 경제적으로 시험 대상체의 신뢰성을 테스트할 수 있는 장치에 대한 필요성이 있다.

본 발명의 일 목적은, 시험 대상체의 작동 성능을 검증하기 위해 시험 대상체에 높은 압력이 인가되도록 하는 성능 시험 장치의 구조를 제안하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 낮은 압력으로부터 상대적으로 높은 압력을 발생시켜, 시험 대상체에 인가할 수 있는 성능 시험 장치의 구조를 제안하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 밸브 제어를 통해서 높은 압력이 시험 대상체에 인가되도록 하는 성능 시험 장치의 구조를 제안하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 시험 대상체의 신뢰도를 평가하기 위해 다수의 시험 대상체를 반복적으로 시험할 수 있는 시험 장치의 구조를 제안하기 위한 것이다.

상기와 같은 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 성능 시험 장치는, 압축 공기를 생성하는 컴프레서; 상기 컴프레서에서 생성되는 압축 공기를 수용하는 공기 저장 탱크; 상기 컴프레서 및 공기 저장 탱크와 각각 연결되어 상기 압축 공기의 압력을 제어하는 레귤레이터; 상기 레귤레이터와 연결되어 상기 압축 공기를 이동시키는 메인 공급 라인; 상기 메인 공급 라인과 연결되고, 시험 대상체의 양 단에 형성되는 입력 포트 및 출력 포트에 상기 압축 공기를 각각 전달하는 입력 포트 라인과 출력 포트 라인; 및 상기 입력 포트 라인이나 상기 출력 포트 라인에 수용되는 압축 공기를 가압하기 위한 공압 부스터를 포함하며, 상기 시험 대상체의 성능 시험을 위해 상기 입력 포트 및 출력 포트에 상기 가압된 압축 공기를 인가할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 공압 부스터는, 상기 입력 포트 라인에 수용되는 압축 공기를 가압하는 제1 공압 부스터; 및 상기 출력 포트 라인에 수용되는 압축 공기를 가압하는 제2 공압 부스터를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 공압 부스터 및 제2 공압 부스터는 복수개로 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 입력 포트 라인 및 출력 포트 라인과 각각 연결되어, 상기 공압 부스터에 압축 공기를 전달하는 충전 라인; 및 상기 메인 공급 라인과 상기 공압 부스터의 일 단을 연결하여, 상기 공압 부스터에 압축 공기를 전달하기 위한 부스팅 라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 충전 라인은, 상기 입력 포트 라인과 상기 공압 부스터의 일 단을 연결하여 상기 공압 부스터에 압축 공기를 전달하기 위한 제1 충전 라인; 및 상기 출력 포트 라인과 상기 공압 부스터의 일 단을 연결하여 상기 공압 부스터에 압축 공기를 전달하기 위한 제2 충전 라인을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 부스팅 라인은, 상기 메인 공급 라인과 상기 제1 공압 부스터의 일 단을 연결하여, 상기 제2 공압 부스터에 압축 공기를 전달하기 위한 제1 부스팅 라인; 및 상기 메인 공급 라인과 상기 제2 공압 부스터의 일 단을 연결하여, 상기 제2 공압 부스터에 압축 공기를 전달하기 위한 제2 부스팅 라인을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 메인 공급 라인, 입력 포트 라인과 출력 포트 라인, 충전 라인 및 부스팅 라인의 일 측에 각각 설치되어, 상기 압축 공기의 유동을 제어하기 위한 밸브를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 각 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 입력 포트 라인 및 출력 포트 라인의 일 측에는, 상기 입력 포트 및 출력 포트에 형성되는 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 설치될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 압력 센서에 의해 측정되는 압력에 따른 신호를 감지하는 계측 장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 시험 대상체와 연결되어 상기 시험 대상체의 착화를 위한 기폭 장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 공압 부스터는, 외관을 형성하고, 내부 공간에 압축 공기가 수용되는 실린더; 상기 내부 공간에서 왕복 운동하여 상기 압축 공기를 압축시키는 피스톤; 및 상기 실린더의 양 단을 덮는 덮개를 포함하며, 상기 실린더의 일 단은 상기 충전 라인과 연결되고, 다른 일단은 상기 부스팅 라인과 연결되어, 상기 충전 라인으로부터 상기 내부 공간에 유입되는 압축 공기를 상기 피스톤을 통해 압축할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 공압 부스터는, 상기 실린더의 내부에 수용되는 압축 공기의 기밀이 유지되도록 하는 오링을 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 실린더의 일 측에는, 내부 공간과 외부를 연통하여 상기 피스톤과 상기 실린더 사이의 공간에 수용된 압축 공기를 외부로 배출시키는 압축 공기 배출구가 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 높은 압력을 파이로 장치에 인가할 수 있어, 높은 압력 하에서 파이로 장치의 기밀 및 성능을 평가할 수 있다.

또한, 공압 부스터 및 각 밸브들의 제어를 통해서, 고가의 장비를 사용하지 않으면서도 안전하게, 낮은 압력으로부터 상대적으로 높은 압력을 발생시킬 수 있게 된다.

또한, 간단한 밸브 제어를 통해 파이로 장치의 성능을 평가함으로써, 파이로 장치 신뢰도 평가에 필요한 반복적인 시험을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

도 1은, 성능 시험 장치의 구성을 나타내는 개념도.
도 2는, 성능 시험 장치의 다른 실시예를 나타내는 개념도.
도 3은, 성능 시험 장치의 또 다른 실시예를 나타내는 개념도.
도 4a는, 공압 부스터의 내부 구조를 나타내는 단면도.
도 4b는, 공압 부스터를 정면에서 바라본 정면도.

이하, 본 발명에 관련된 파이로 장치의 성능 시험을 위한 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

파이로 장치의 성능 시험을 위한 장치(이하, 본 명세서에서는 성능 시험 장치(1000)라고 칭한다.)는 파이로 장치의 성능 및 신뢰성을 평가하기 위해, 파이로 장치에 생성된 고압의 압축 공기를 인가하여 파이로 장치의 성능 및 신뢰도 시험을 하기 위한 장치이다. 본 명세서에서 성능 시험 장치(1000)는 파이로 장치를 대상으로 하는 것이며, 파이로 장치는 시험 대상체(400)와 동일한 의미를 갖는다.

도 1은, 성능 시험 장치(1000)의 구성을 나타내는 개념도이다.

본 발명에 따르는 성능 시험 장치(1000)는, 컴프레서(100), 공기 저장 탱크(200), 레귤레이터(300), 메인 공급 라인(a), 입력 포트 라인(b), 출력 포트 라인(c), 공압 부스터(510, 520, 530)를 포함한다.

컴프레서(compressor, 100)는, 공기 기타의 기체를 압축하여 그 압력을 높이는 기계를 의미한다. 컴프레서(100)는 압축 공기를 생성하고, 생성된 압축 공기를 공기 저장 탱크(200)에 저장하게 된다. 파이로 장치에 대한 성능 시험은 정압을 활용하여 적은 양의 압축 공기만으로도 수행될 수 있으므로, 컴프레서(100)에서 생성된 압축 공기가 수용되는 공기 저장 탱크(200)의 용량의 선택은 다양하게 이루어질 수 있다. 공기 저장 탱크(200)는 압축 공기가 저장될 수 있는 용기의 형상을 가진다.

레귤레이터(300)는, 압축 공기의 압력을 조절하는 역할을 하는 것으로, 메인 공급 라인(a)으로 전달되는 압축 공기의 압력을 조절할 수 있다. 레귤레이터(300)는, 컴프레서(100) 및 공기 저장 탱크(200)와 각각 연결되어 압축 공기의 압력을 제어하게 된다.

도 1에서 보는 바와 같이, 메인 공급 라인(a), 입력 포트 라인(b), 출력 포트 라인(c), 부스팅 라인(d1, d2, d3) 및 충전 라인(e1, e2, e3)은, 공기의 이동 통로를 형성하는 역할을 하는 것으로, 압축 공기를 시험 대상체(400)(본 명세서에서는 파이로 장치를 의미한다.)로 전달하는 압축 공기의 배관 역할을 한다.

메인 공급 라인(a)은, 레귤레이터(300)와 연결되어, 공기 저장 탱크(200)에 수용된 압축 공기를 이동시키는 역할을 한다. 메인 공급 라인(a)은 압축 공기를 시험 대상체(400)의 방향으로 이동시키게 된다.

입력 포트 라인(b)은 시험 대상체(400)에 일 단에 형성되는 입력 포트에 압축 공기를 전달하는 역할을 한다. 입력 포트 라인(b)은, 메인 공급 라인(a)과 연결되고, 시험 대상체(400)에 형성되는 입력 포트(미도시)에 압축 공기를 전달하게 된다.

출력 포트 라인(c)은, 시험 대상체(400)의 다른 일 단에 형성되는 출력 포트(미도시)에 압축 공기를 전달하는 역할을 한다. 출력 포트 라인(c)은, 메인 공급 라인(a)과 연결되고, 시험 대상체(400)에 형성되는 출력 포트(미도시)에 압축공기를 전달하게 된다.

입력 포트 라인(b)과 출력 포트 라인(c)을 통해, 시험 대상체(400)의 양단에는 각각 압축 공기가 인가될 수 있어, 고압의 압축 공기가 인가된 상태에서 시험대상체(100)의 성능 시험의 수행이 가능하게 된다.

공압 부스터(510, 520, 530)는, 압축 공기를 가압하여 더욱 고압이 되도록 하는 장치이다. 공압 부스터(510, 520, 530)의 양 단에는, 충전 라인(e1, e2, e3)과 부스팅 라인(d1, d2, d3)이 연결되어, 충전 라인(e1, e2, e3)을 통해 유입되는 압축 공기를 압축하여 입력 포트 라인(b)이나 출력 포트 라인(c)을 통해 시험 대상체(400)에 고압의 압축 공기를 인가할 수 있게 된다.

공압 부스터(510, 520, 530)는, 제1 공압 부스터(510, 520)와 제2 공압 부스터(530)를 포함한다.

제1 공압 부스터(510, 520)는 입력 포트 라인(b)에 수용된 압축 공기를 더 압축하여 공압을 높이는 것이고, 제2 공압 부스터(530)는 출력 포트 라인(c)에 수용된 압축 공기를 더 압축하여 공압을 높이는 역할을 한다.

도 1에서 보는 바와 같이, 제1 공압 부스터(510, 520)는 입력 포트 라인(b)에 수용된 압축 공기의 압력을 더욱 높일 수 있도록, 복수 개가 설치될 수 있을 것이다. 도 1은, 제1 공압 부스터(510, 520)가 상하로 두 개가 설치된 모습을 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이다. 제1 공압 부스터(510, 520)는, 도 3에서 보는 바와 같이, 하나만 설치되는 것도 가능하며, 도 1에서와 같이 두 개 혹은 그 이상으로 구성되는 것도 가능하다.

마찬가지로, 제2 공압 부스터(530)는 출력 포트 라인(c)에 수용된 압축 공기의 압력을 더욱 높일 수 있도록, 복수 개로 구성되는 것도 가능할 것이다. 도 1에서는 제2 공압 부스터(530)가 1개 설치된 모습을 도시하고 있으나, 장치 사용자는 시험 대상체(400)에 인가하고자 하는 설정 압력을 고려하여, 제2 공압 부스터(530)를 여러개 설치하는 것도 가능하다.

제1 공압 부스터(510, 520) 및 제2 공압 부스터(530)가 각각 복수개로 이루어지는 경우에는, 공압 부스터의 양단에 위치되는 충전 라인(e1, e2, e3) 및 부스팅 라인(d1, d2, d3)도 그에 따라 배치되어야 할 것이다.

공압 부스터의 구체적인 내부 구조와 그 작동 원리에 대해서는 아래에서 별도로 살펴보기로 한다.

공압 부스터의 양 단에는 충전 라인(e1, e2, e3)과, 부스팅 라인(d1, d2, d3)이 각각 연결되게 된다.

충전 라인(e1, e2, e3)은, 제1 충전 라인(e1, e2)과 제2 충전 라인(e3)으로 이루어진다.

제1 충전 라인(e1, e2)은, 입력 포트 라인(b)과 연결되어, 제1 공압 부스터(510, 520)에 압축 공기를 전달하는 역할을 한다. 압축 공기는 제1 공압 부스터(510, 520)에 수용되고, 제1 공압 부스터(510, 520)의 작용에 의해 더욱 압축되게 된다.

제2 충전 라인(e3)은, 출력 포트 라인(c)과 연결되어, 제2 공압 부스터(530)에 압축 공기를 전달하는 역할을 한다. 제2 공압 부스터(530)에 수용되는 압축 공기는, 제2 공압 부스터(530)의 작용에 의해 더욱 압축되게 된다.

부스팅 라인(d1, d2, d3)은, 메인 공급 라인(a)과 제1 공압 부스터(510, 520) 및 제2 공압 부스터(530)의 일 단에 각각 연결된다. 부스팅 라인(d1, d2, d3)은, 제1 공압 부스터(510, 520)와 제2 공압 부스터(530)에 압축 공기를 전달하여, 공압 부스터에 수용되는 압축 공기를 피스톤(503)으로 압축시킬 수 있게 된다.

부스팅 라인(d1, d2, d3)은, 제1 부스팅 라인(d1, d2) 및 제2 부스팅 라인(d3)으로 이루어진다.

제1 부스팅 라인(d1, d2)은, 메인 공급 라인(a)과 제1 공압 부스터(510, 520)의 일 단을 연결하여, 제1 공압 부스터(510, 520)에 압축 공기를 전달하는 역할을 한다.

제2 부스팅 라인(d3)은, 메인 공급 라인(a)과 제2 공압 부스터(530)의 일 단을 연결하여, 제2 공압 부스터(530)에 압축 공기를 전달하는 역할을 한다.

성능 시험 장치(1000)는 압축 공기의 유동을 제어하기 위한 밸브(701 내지 713)를 포함한다.

도 1에서 보듯이, 밸브는 컴프레서(100) 및 공기 저장 탱크(200)를 제어하는데 사용되며, 압축 공기가 이동하는 메인 공급 라인(a), 입력 포트 라인(b), 출력 포트 라인(c), 부스팅 라인(d1, d2, d3) 및 충전 라인(e1, e2, e3)의 일 측에는 공기의 유동을 개폐하기 하기 위해 설치된다.

밸브는, 컴프레서 밸브(701), 공기 저장 탱크 밸브(702), 메인 밸브(703), 입력 포트 밸브(704), 출력 포트 밸브(705), 부스팅 밸브(706, 707, 708), 충전 밸브(709, 710, 711) 및 벤트 밸브(712, 713)를 포함한다.

각 밸브(701 내지 713)는 가압된 압축 공기가 시험 대상체(400)의 양단에 인가될 수 있도록, 제어부(미도시)에 의하여 각 밸브기 개방 또는 폐쇄되도록 제어될 수 있다. 제어부(미도시)는, 각 밸브(701 내지 713)를 순차적으로 혹은 동시에 개방시키거나 폐쇄시키는 방법을 통해, 가압된 압축 공기가 시험 대상체(400)에 인가 되도록 한다.

밸브는 공기의 흐름을 제어할 수 있도록, 유로의 개방 또는 폐쇄를 형성하는 역할을 한다. 밸브는 유로에 설치가능한 일반적인 밸브의 구조를 가지며, 일 방향으로 유로의 형성이 가능하도록 하는 체크 밸브를 의미할 수 있다.

컴프레서 밸브(701)는, 컴프레서(100)와 인접하게 설치되어 메인 공급 라인(a)과 컴프레서(100) 사이의 공기 흐름을 통제하는 역할을 한다. 컴프레서 밸브(701)는 컴프레서(100)에서 생성된 압축 공기의 이동을 제어할 수 있다.

공기 저장 탱크 밸브(702)는, 공기 저장 탱크(200)에 인접하게 설치되어 메인 공급 라인(a)과 공기 저장 탱크(200) 사이의 공기 흐름을 통제하는 역할을 한다. 공기 저장 탱크 밸브(702)는 개방되어 컴프레서(100)로부터 생성되는 압축 공기를 공기 저장 탱크(200)에 수용되거나, 수용된 압축 공기가 공기 저장 탱크(200)로부터 메인 공급 라인(a)으로 이동할 수 있도록 한다.

메인 밸브(703)는 메인 공급 라인(a)의 일 측에 설치되어 메인 공급 라인(a)을 통해 이동하는 압축 공기의 흐름을 제어할 수 있게 된다. 메인 밸브(703)가 개방되게 되면, 메인 공급 라인(a)과 연결된 출력 포트 라인(c)과 출력 포트 라인(c)에 압축 공기가 이동할 수 있게 된다.

입력 포트 밸브(704)는 시험 대상체(400)의 입력 포트에 압축 공기를 이동시키거나, 이를 제한하는 역할을 한다. 즉, 입력 포트 밸브(704)는, 메인 공급 라인(a)과 입력 포트 라인(b) 사이에 설치되어, 메인 공급 라인(a)에서 입력 포트 라인(b)으로 이동하는 압축 공기의 흐름을 제어할 수 있게 된다.

출력 포트 밸브(705)는 시험 대상체(400)의 출력 포트에 압축 공기를 이동시키거나, 이를 제한하는 역할을 한다. 출력 포트 밸브(705)는, 메인 공급 라인(a)과 출력 포트 라인(c) 사이에 설치되어, 메인 공급 라인(a)에서 출력 포트 라인(c)으로 이동하는 압축 공기의 흐름을 제어할 수 있게 된다.

부스팅 밸브(706, 707, 708)는, 부스팅 라인(d1, d2, d3)에서의 압축 공기의 흐름을 제어하는 역할을 한다. 부스팅 밸브(706, 707, 708)는, 부스팅 라인(d1, d2, d3)의 일 측에 설치되어 공압 부스터(510, 520, 530)의 일 단의 입력부(505)로의 압축 공기를 공급을 제어할 수 있게 된다.

충전 밸브(709, 710, 711)는, 충전 라인(e1, e2, e3)에서 압축 공기의 흐름을 제어하는 역할을 한다. 충전 밸브(709, 710, 711)는, 충전 라인(e1, e2, e3)의 일 측에 설치되어, 공압 부스터의 충전부(504)로의 압축 공기의 공급을 제어할 수 있게 된다.

벤트 밸브(712, 713)는 성능 시험 장치(1000)의 내부 압축 공기를 외부로 배출시키는 역할을 한다. 벤트 밸브(712, 713)를 통해, 압축 공기를 대기 중으로 배출시키는 것이 가능하다. 벤트 밸브(712, 713)는, 출력 포트 라인(c)의 일 측과, 입력 포트 라인(b)의 일 측에 설치되게 된다.

성능 시험 장치(1000)는, 압력을 측정하기 위한 압력 센서(610, 620)를 포함할 수 있다.

압력 센서(610, 620)는, 입력 포트 라인(b)의 압력을 측정하는 입력 포트 압력 센서(610)와, 출력 포트 라인(c)의 압력을 측정하기 위한 출력 포트 압력 센서(620)로 이루어진다.

입력 포트 압력 센서(610)는, 입력 포트 라인(b)의 일 측에 설치되고, 시험 대상체(400)의 입력 포트에 형성되는 압력을 측정하는 역할을 한다. 출력 포트 압력 센서(620)는, 출력 포트 라인(c)의 일 측에 설치되고, 시험 대상체(400)의 출력 포트에 형성되는 압력을 측정하는 역할을 한다.

예를 들어, 상기 압력 센서(610, 620)는, 대기압에 따른 시험 대상체(400)의 기밀 상태의 관찰하기 위하여, 메인 밸브(703)만을 폐쇄하고, 벤트 벨브 및 컴프레서 밸브(701), 공기 저장 탱크 밸브(702), 입력 포트 밸브(704), 출력 포트 밸브(705), 부스팅 밸브(706, 707, 708) 및 충전 밸브(709, 710, 711)를 모두 개방한 상태에서, 입력 포트 압력 센서(610) 및 출력 포트 압력 센서(620)의 영점을 조절한다. 영점을 조절한 후, 각 압력 센서(610, 620) 및 계측 장치(800)로 측정된 입력 포트 및 출력 포트에서의 공압 변화량을 관찰함으로써, 시험 대상체(400)의 기밀 상태의 확인이 가능하다.

도 2는, 성능 시험 장치(1000)의 다른 실시예를 나타내는 개념도이다.

앞서 살펴본 바와 같이, 성능 시험 장치(1000)는 컴프레서(100), 공기 저장 탱크(200), 레귤레이터(300), 메인 공급 라인(a), 입력 포트 라인(b), 출력 포트 라인(c), 공압 부스터(510, 520, 530)를 포함한다. 또한, 압축 공기의 흐름을 제어할 수 있도록 각 밸브(701 내지 713)가 설치되며, 각 밸브(701 내지 713)를 제어하는 제어부(미도시)를 구성으로 포함하게 된다. 이들 구성에 대해서는, 앞서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.

도 2에서 보는 바와 같이, 성능 시험 장치(1000)는 계측 장치(800)를 더 포함할 수 있다.

계측 장치(800)는 각 압력 센서(610, 620)와 전기적으로 연결되게 된다.

입력 포트 압력 센서(610)에 의해 시험 대상체(400)의 입력 포트에 형성된 압력과, 출력 포트 압력 센서(620)에 의해 시험 대상체(400)의 출력 포트에 형성된 압력은, 계측 장치(800)에 의하여 계측될 수 있게 된다. 또한, 계측 장치(800)에 의하여, 시험 대상체(400)의 입력 포트와 출력 포트에 형성되는 압력은 실시간으로 계측되고, 계측 장치(800)에 설치된 디스플레이부(미도시)를 통해 장치 사용자에게 제공될 수 있게 된다.

성능 시험 장치(1000)는, 시험 대상체(400)의 기폭을 위한 기폭 장치(900)를 더 포함할 수 있다. 기폭 장치(900)는, 시험 대상체(400)의 착화를 위한 역할을 하게 되며, 착화에 따른 시험 대상체(400)의 작동 전후의 기밀 유지 상태를 측정할 수 있게 된다.

도 3은, 성능 시험 장치(1000)의 다른 실시예를 나타내는 개념도이다.

앞서 살펴본 바와 같이, 공압 부스터(510, 520, 530)는 제1 공압 부스터(510, 520)와 제2 공압 부스터(530)으로 이루어질 수 있다. 다만, 도 3에서와 같이, 제1 공압 부스터(520)는 하나만 설치되는 것도 가능하다.

제1 공압 부스터(520)는, 입력 포트 라인(b)에 수용된 압축 공기를 더 압축하여 공압을 높이는 것이고, 제2 공압 부스터(530)는, 출력 포트 라인(c)에 수용된 압축 공기를 더 압축하여 공압을 높이는 역할을 하게 된다. 이는 앞서 살펴본 바와 동일하다.

제1 공압 부스터(520)와 제2 공압 부스터(530)는, 압축 공기의 압력을 높이는 역할을 하는 것으로, 복수개가 조합되는 경우 압축 공기의 압력을 더 크게 하는 것이 가능하게 된다.

도 3에서와 같이, 성능 시험 장치(1000)는 제1 공압 부스터(520)와 제2 공압 부스터(530)가 각각 하나만 설치되는 것이 가능하고, 장치 사용자는 압축 공기의 압력을 더욱 높이고자 하는 경우, 도 1 및 도 2에서와 같이, 제1 공압 부스터(520)를 복수개가 되도록 구성하는 것이 가능하다. 또한, 도면으로 도시하지는 않았으나, 출력 포트 라인(c)에 수용되는 압축 공기의 압력을 더 높이고자, 제2 공압 부스터(530)를 복수개 설치되도록 구성하는 것도 가능하다. 다만, 제1 공압 부스터(520)와 제2 공압 부스터(530)를 여러개 설치하는 경우에는, 각 공압 부스터의 양단에 위치되는 충전 라인(e1, e2, e3) 및 부스팅 라인(d1, d2, d3)도 그에 따라 배치되어야 할 것이다.

본 발명은 시험 대상체(400)에 높은 압력을 인가하여 성능 테스트를 하는 장치로서, 본 발명에 따르는 성능 시험 장치(1000)는 각 밸브를 제어할 수 있는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 따른, 각 밸브(701 내지 713)의 제어를 통한, 입력 포트 라인(b)의 압축 공기의 압력을 높이는 과정에 대해 살펴보면,

우선 메인 밸브(703)를 닫고, 나머지 각 밸브(컴프레서 밸브(701), 공기 저장 탱크 밸브(702), 입력 포트 밸브(704), 출력 포트 밸브(705), 부스팅 밸브(706, 707, 708) 및 충전 밸브(709, 710, 711))를 모두 개방하여, 컴프레서(100)를 이용하여 공기 저장 탱크(200)에 압축 공기를 충전한다. 공기 저장 탱크(200)에 압축 공기가 충전되게 되면, 컴프레서 밸브(701)를 닫고, 레귤레이터(300)로 공기의 압력을 조절한다. 그 후, 공기 저장 탱크(200) 밸브(702)를 제외한, 나머지 각 밸브(컴프레서 밸브(701), 메인 밸브(703), 입력 포트 밸브(704), 출력 포트 밸브(705), 부스팅 밸브(706, 707, 708) 및 충전 밸브(709, 710, 711))를 닫은 후, 메인 밸브(703)를 개방한다. 그 후, 시험 대상체(400)의 입력 포트에 압축 공기를 공급하기 위해 입력 포트 밸브(704)를 개방하여 입력 포트 라인(b)을 따라 압축 공기가 이동할 수 있게 된다.

또한, 제1 공압 부스터(510, 520)를 통해, 더 큰 압력을 가지는 압축 공기를 시험 대상체(400)의 입력 포트에 공급할 수 있게 된다.

충전 밸브(709, 710, 711)를 개방하여 제1 공압 부스터(510, 520)의 충전부(504)로 압축 공기가 수용되도록 한 후, 제1 공압 부스터(510, 520)의 작동을 위해 부스팅 밸브(706, 707, 708)를 개방하여 제1 공압 부스터(510, 520)의 입력부(505)로 압축 공기가 유입되게 된다. 제1 공압 부스터(510, 520)의 입력부(505)에 수용된 압축 공기는 제1 공압 부스터(510, 520)의 출력부에 압축 공기가 유입됨으로써 피스톤(503)의 움직임을 형성하게 되고, 입력부(505)의 수용된 압축 공기를 가압할 수 있게 된다. 이 경우, 충전 라인(e1, e2, e3) 및 입력 포트 라인(b)에 수용된 압축 공기의 공기의 압력은 높아지게 된다. 높아진 압력을 가지는 압축 공기는 시험 대상체(400)의 입력 포트로 인가될 수 있게 된다.

마찬 가지로, 밸브의 제어를 통한, 출력 포트 라인(c)의 압축 공기의 압력을 높이는 과정에 대해 살펴보면, 공기 저장 탱크(200)에 수용된 압축 공기를 메인 밸브(703)를 개방하여 입력 포트 라인(b)을 따라 압축 공기가 이동하도록 하는 과정은, 앞서 살펴본 바와 동일한다.

다만, 제2 공압 부스터(530)를 통해, 더 큰 압력을 가지는 압축 공기를 시험 대상체(400)의 출력 포트에 공급하기 위한 과정에 차이가 있다.

충전 밸브(709, 710, 711)를 개방하여 제2 공압 부스터(530)의 충전부(504)로 압축 공기가 수용되도록 한 후, 제2 공압 부스터(530)의 작동을 위해 부스팅 밸브(706, 707, 708)를 개방하여 제2 공압 부스터(530)의 입력부(505)로 압축 공기가 유입되게 된다. 제2 공압 부스터(530)의 입력부(505)에 수용된 압축 공기는, 제2 공압 부스터(530)의 출력부에 압축 공기가 유입됨으로써 피스톤(503)의 움직임을 형성할 수 있어 입력부(505)의 수용된 압축 공기를 가압할 수 있게 된다. 이 경우, 충전 라인(e1, e2, e3) 및 출력 포트 라인(c)에 수용된 압축 공기의 공기의 압력은 높아지게 된다. 높아진 압력을 가지는 압축 공기는 시험 대상체(400)의 출력 포트에 인가될 수 있게 된다.

상기 살펴본 바와 같이, 입력 포트 라인(b)과 출력 포트 라인(c)의 압축 공기의 압력을 높이는 과정은, 제어부에 의해 각 밸브의 제어를 통해 수행될 수 있으며, 제1 공압 부스터(510, 520) 및 제2 공압 부스터(530)를 통한 가압은 동시에 또는 순차적으로 이루어지는 것도 가능하다.

도 4a 공압 부스터의 내부 구조를 나타내는 단면도이고, 도 4b는 공압 부스터를 정면에서 바라본 모습을 나타낸다.

공압 부스터는, 실린더(501), 피스톤(503), 덮개(502) 및 오링(506)을 포함한다.

실린더(501)는 외관을 형성하고, 내부 공간에 압축 공기를 수용하는 역할을 한다.

실린더(501)의 일 측에는 상기 내부 공간과 외부를 연통하도록 이루어져, 내부 공간에 수용된 압축 공기를 외부로 배출시키는 역할을 수행하는 압축 공기 배출구(508)가 형성된다. 오링(506)에 의한 기밀 유지가 불안정하여 실린더(501)의 충전부(504)와 입력부(505) 사이의 공간에 압축 공기가 들어갔을 때, 피스톤(503)이 움직이지 않을 수 있으므로, 압축 공기 배출구(508)를 통해서 새어 들어온 압축 공기가 배출되게 된다.

실린더(501)의 양 단에는 각각 충전 라인(e1, e2, e3)으로부터 압축 공기가 수용되는 충전부(504)와, 부스팅 라인(d1, d2, d3)으로부터 압축 공기가 유입되는 입력부(505)가 각각 형성된다.

피스톤(503)은 실린더(501)의 내부에서 축 방향을 따라 왕복 운동을 하여 내부 공간에 수용된 압축 공기를 가압하는 역할을 한다. 피스톤(503)은 양 단의 단면적이 서로 다르다. 구체적으로, 공압 부스터의 충전부(504)를 향하는 피스톤(503)의 일 단의 단면적과, 공압 부스터의 입력부(505)에 위치되는 피스톤(503)의 단면적은 서로 다르다. 피스톤(503)의 양 단의 단면적 차이에 의하여, 파스칼 원리에 따라 피스톤(503)이 이동할 수 있게 된다.

덮개는, 실린더(501)의 양 단에 각각 결합되어 실린더(501)의 내부 공간을 밀폐시키는 역할을 한다. 도 4b에서 보는 바와 같이, 덮개(502)는 덮개(502)의 중심을 기준으로 일정한 간격으로 볼트가 체결되어 실린더(501)에 고정되게 된다.

덮개(502)는 실린더(501)의 충전부(504)와 충전 라인(e1, e2, e3)이 연통되고, 실린더(501)의 입력부(505)와 부스팅 라인(d1, d2, d3)이 연통되도록 중앙에 NPT 나사 구멍(507)이 형성되게 된다.

덮개(502)와 피스톤(503)에는 오링(506)이 설치된다. 오링(506)은, 공압 부스터가 높은 압력에 대해서도 기밀성이 유지되도록 하는 역할을 한다. 오링(506)은 복수개로 이루어질 수 있다.

공압 부스터의 작동에 대해서 살펴보면, 충전 라인(e1, e2, e3)을 따라 유입되는 압축 공기가 실린더(501)의 충전부(504)에 수용된 후, 부스팅 라인(d1, d2, d3)을 따라 이동하는 압축 공기가 실린더(501)의 입력부(505)에 유입되게 되면, 입력부(505)와 접촉되는 피스톤(503) 일 단의 단면적이 충전부(504)와 접촉되는 피스톤(503) 일 단의 단면적 보다 크므로, 파스칼의 원리에 의해 피스톤(503)은 충전부(504) 방향으로 이동하게 된다. 이에, 충전부(504)에 수용된 압축 공기는 가압되어 충전 라인(e1, e2, e3)으로 이동되게 되고, 충전 라인(e1, e2, e3)에 연겨된 입력 포트 라인(b)이나, 출력 포트 라인(c)에 수용되어 있는 압축 공기는 압축됨으로써, 압력이 더 높아질 수 있게 된다.

공압 부스터를 사용하여 얻을 수 있는 압축 공기의 압력의 증가량은, 충전부(504)의 최대 부피에 비례하고, 입력 포트 라인(b), 출력 포트 라인(c) 및 충전 라인(e1, e2, e3)의 배관의 부피에 반비례하게되므로, 충전부(504)의 부피는 늘리면서, 입력 포트 라인(b), 출력 포트 라인(c) 및 충전 라인(e1, e2, e3)의 배관의 부피는 줄이는 것이 바람직 할 것이다. 또한, 공압 부스터의 원활한 작동을 위해서는, 입력부(505)와 접촉되는 피스톤(503)의 단면적을 크게 하여 공기 저장 탱크(200)에 수용된 압축 공기를 피스톤(503)을 이용하여 충전부(504) 방향으로 용이하게 밀어낼 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 파이로 장치의 성능 시험을 위한 장치(성능 시험 장치)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

100 : 컴프레서 200 : 공기 저장 탱크
300 : 레귤레이터 400 : 시험 대상체
500 : 공압 부스터 501 : 실린더
502 : 덮개 503 : 피스톤
504 : 충전부 505 : 입력부
506 : 오링 507 : NPT 나사구멍
508 : 압축 공기 배출구 509 : 체결 볼트
510, 520 : 제1 공압 부스터 530 : 제2 공압 부스터
610 : 입력 포트 압력 센서 620 : 출력 포트 압력센서
701 : 컴프레서 밸브 702 : 공기 저장 탱크 밸브
703 : 메인 밸브 704 : 입력 포트 밸브
705 : 출력 포트 밸브 706, 707, 708 : 부스팅 밸브
709, 710, 711 : 충전 밸브 712, 713 : 벤트 밸브
800 : 계측 장치 900 : 기폭 장치
a : 메인 공급 라인 b : 입력 포트 라인
c : 출력 포트 라인 d1, d2, d3 : 부스팅 라인
e1, e2, e3 : 충전 라인

Claims (14)

1. 압축 공기를 생성하는 컴프레서;
   상기 컴프레서에서 생성되는 압축 공기를 수용하는 공기 저장 탱크;
   상기 컴프레서 및 공기 저장 탱크와 각각 연결되어 상기 압축 공기의 압력을 제어하는 레귤레이터;
   상기 레귤레이터와 연결되어 상기 압축 공기를 이동시키는 메인 공급 라인;
   상기 메인 공급 라인과 연결되고, 시험 대상체의 양 단에 형성되는 입력 포트 및 출력 포트에 상기 압축 공기를 각각 전달하는 입력 포트 라인과 출력 포트 라인; 및
   상기 입력 포트 라인이나 상기 출력 포트 라인에 수용되는 압축 공기를 가압하기 위한 공압 부스터를 포함하며,
   상기 공압 부스터는,
   상기 입력 포트 라인에 수용되는 압축 공기를 가압하는 제1 공압 부스터; 및
   상기 출력 포트 라인에 수용되는 압축 공기를 가압하는 제2 공압 부스터를 포함하며,
   상기 시험 대상체의 성능 시험을 위해 상기 입력 포트 및 출력 포트에 상기 가압된 압축 공기를 인가하는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 공압 부스터 및 제2 공압 부스터는 복수개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 입력 포트 라인 및 출력 포트 라인과 각각 연결되어, 상기 공압 부스터에 압축 공기를 전달하는 충전 라인; 및
   상기 메인 공급 라인과 상기 공압 부스터의 일 단을 연결하여, 상기 공압 부스터에 압축 공기를 전달하기 위한 부스팅 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 충전 라인은,
   상기 입력 포트 라인과 상기 공압 부스터의 일 단을 연결하여 상기 공압 부스터에 압축 공기를 전달하기 위한 제1 충전 라인; 및
   상기 출력 포트 라인과 상기 공압 부스터의 일 단을 연결하여 상기 공압 부스터에 압축 공기를 전달하기 위한 제2 충전 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 부스팅 라인은,
   상기 메인 공급 라인과 상기 제1 공압 부스터의 일 단을 연결하여, 상기 제2 공압 부스터에 압축 공기를 전달하기 위한 제1 부스팅 라인; 및
   상기 메인 공급 라인과 상기 제2 공압 부스터의 일 단을 연결하여, 상기 제2 공압 부스터에 압축 공기를 전달하기 위한 제2 부스팅 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 메인 공급 라인, 입력 포트 라인과 출력 포트 라인, 충전 라인 및 부스팅 라인의 일 측에 각각 설치되어, 상기 압축 공기의 유동을 제어하기 위한 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
   
9. 제4항에 있어서,
   상기 입력 포트 라인 및 출력 포트 라인의 일 측에는, 상기 입력 포트 및 출력 포트에 형성되는 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 압력 센서에 의해 측정되는 압력에 따른 신호를 감지하는 계측 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
    
11. 제4항에 있어서,
    상기 시험 대상체와 연결되어 상기 시험 대상체의 착화를 위한 기폭 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
    
12. 제4항에 있어서,
    상기 공압 부스터는,
    외관을 형성하고, 내부 공간에 압축 공기가 수용되는 실린더;
    상기 내부 공간에서 왕복 운동하여 상기 압축 공기를 압축시키는 피스톤; 및
    상기 실린더의 양 단을 덮는 덮개를 포함하며,
    상기 실린더의 일 단은 상기 충전 라인과 연결되고, 다른 일단은 상기 부스팅 라인과 연결되어, 상기 충전 라인으로부터 상기 내부 공간에 유입되는 압축 공기를 상기 피스톤을 통해 압축하는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 공압 부스터는, 상기 실린더의 내부에 수용되는 압축 공기의 기밀이 유지되도록 하는 오링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 실린더의 일 측에는, 내부 공간과 외부를 연통하여 상기 피스톤과 상기 실린더 사이의 공간에 수용된 압축 공기를 외부로 배출시키는 압축 공기 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 성능 시험 장치.

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