KR101837404B1 - Apparatus for controlling performance of turbopump - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터보펌프의 성능 향상 및 출력을 제어하는 터보펌프 성능 조절장치에 관한 것이다.The present invention relates to a turbo pump performance control apparatus for improving the performance of a turbo pump and controlling an output thereof.
일반적인 터보 기계는 고압 가스를 공급받는 터빈, 액체 유체를 공급받고 상기 터빈에 의해서 구동되는 펌프 및 상기 터빈의 하류에 위치하여 가스를 배출하는 파이프를 포함한다. 특히 터보 기계 중 터보펌프로 불리는 장치는 로켓 엔진의 연소 챔버에 추진제를 공급하기 위해서 주로 이용된다.A typical turbomachine includes a turbine supplied with high-pressure gas, a pump driven by the turbine, and a pipe disposed downstream of the turbine to discharge the gas. Particularly, a device called a turbo pump among turbo machines is mainly used for supplying a propellant to a combustion chamber of a rocket engine.
종래에는 앞서 언급한 터보기계의 경우, 출력 향상 및 그 조절을 위하여 주로 가변 베인(Variable guide Vane)이 이용되었다. 또한, 출력 제어가 필요한 터보펌프의 경우에도 상기 터보펌프에 유입되는 공기 유량을 조절할 수 있는 밸브를 두어 이를 구현하였다.Conventionally, in the case of the above-mentioned turbomachine, a variable guide vane is mainly used for improving the output and adjusting the output. Also, in the case of a turbo pump requiring output control, a valve capable of controlling the amount of air flowing into the turbo pump is provided.
그러나 상기 가변 베인 또는 밸브와 같은 성능 조절 장치는 전자 제어 장치를 필수적으로 구비해야한다. 전자 회로를 구현하기 위한 전력 및 회로 구성, 제어에 필요한 서보 모터 등 각종 부가장치들의 추가로 인해, 전체 시스템이 복잡해지고 이에 따라 고장의 위험성도 높아진다.However, performance control devices such as variable vanes or valves must have an electronic control device. The addition of various additional devices, such as power and circuitry for implementing electronic circuits and servo motors for control, complicates the entire system and increases the risk of failure.
따라서 본 발명은 기계적 장치로 구현되는 터보펌프 성능 조절장치 시스템을 제안하는 것이다. 상기 시스템은 구성이 간단하고 터보펌프 시스템에 적용을 위한 별도의 부가 장치도 적으며 시스템의 부피도 작게 설계할 수 있는 장점이 있다. Therefore, the present invention proposes a turbo pump performance control system implemented as a mechanical device. The system is simple in structure and has a few additional devices for application to the turbo pump system and can be designed with a small system volume.
본 발명의 목적은 터보펌프의 출력 값에 따라 상기 터보펌프로 유입되는 공기량을 조절하여 궁극적으로 상기 터보펌프의 출력을 제어할 수 있는 터보펌프 성능 조절장치를 구현하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a turbo pump performance control apparatus capable of controlling an amount of air flowing into the turbo pump according to an output value of the turbo pump and ultimately controlling the output of the turbo pump.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 터보펌프에 유입되는 공기 유입량을 조절하는 터보 펌프 성능 조절 장치에 있어서, 내부공간을 형성하며, 일 측에 형성된 복수의 관통홀을 통해 공기가 들어오는 공기 유입구 및 타 측에 형성된 유압 분기관을 포함하는 터보펌프 케이싱, 상기 유압 분기관을 통해 들어오는 유압을 수용하도록 형성된 수용공간과, 상기 수용공간의 일측에 장착되고, 상기 유압에 따라 수축 또는 팽창 변형을 하는 스프링을 포함하는 실린더부 및 일 단부가 상기 스프링에 연결되고, 상기 스프링의 탄성 변형에 의해 상기 케이싱에 상대 이동 가능하게 장착된 피스톤부를 포함하고, 상기 피스톤부는 상기 스프링이 수축 변형시 상기 관통홀들의 적어도 일부와 중첩되어 상기 공기 유량을 증가시키고, 상기 스프링이 팽창 변형시 상기 관통홀들과 이격되어 상기 공기 유량을 감소시키도록, 상기 공기 유입구와 인접하게 형성되는 헤더를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보펌프 성능 조절장치를 구현한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a turbo pump performance control apparatus for controlling an inflow amount of air flowing into a turbo pump, the apparatus comprising: a plurality of through holes A turbo pump casing including an air inlet port through which air enters and a hydraulic branch pipe formed at the other side; a housing space formed to receive the hydraulic pressure received through the hydraulic branching section; And a piston portion which is connected to the spring and which is mounted so as to be able to move relative to the casing by elastic deformation of the spring, wherein the piston portion is in contact with the shrunk deformation The air flow rate is increased by overlapping at least a part of the through holes, The spring is spaced apart from said through hole when inflated modified to implement a turbo pump capacity control device comprising a header that is to decrease the air flow, and formed adjacent said air inlet.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 피스톤부는 상기 스프링에 연결되는 일 단부 및 상기 헤더와 일체로 형성되고, 상기 일 단부와 상기 헤더가 서로 마주보도록 그 사이에 배치되는 연결부를 포함하며, 상기 수용공간의 유압과 상기 스프링에 의해 상기 피스톤부의 위치가 결정될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the piston portion includes an end portion connected to the spring and a connecting portion integrally formed with the header, the connecting portion being disposed between the one end portion and the header so as to face each other, The oil pressure of the space and the position of the piston portion can be determined by the spring.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 실린더부는 상기 피스톤부와 상기 스프링을 연결시킬 수 있고, 상기 연결부의 상대 이동을 가이드 또한 할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the cylinder portion may connect the piston portion and the spring, and guide the relative movement of the connection portion.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유압 분기관의 일 영역에 배치되는 레귤레이터를 포함함으로써, 상기 실린더로 전달되는 유압을 조절하여 특정 유압이 상기 피스톤부에 작용되게 구현할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the regulator is disposed in one region of the hydraulic branch pipe, so that the specific hydraulic pressure is applied to the piston by controlling the hydraulic pressure transmitted to the cylinder.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합 및 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by the above-described embodiment, the constitution described below, and the combination and use relationship.
본 발명은 터보펌프의 출력 유압에 따라 탄성 변형되는 스프링 및 상대 이동되는 피스톤부를 구비함으로써, 상기 터보펌프의 입구로 유입되는 공기량을 조절할 수 있고, 궁극적으로 상기 터보펌프의 출력을 제어할 수 있다.The present invention includes a spring elastically deformed according to the output oil pressure of the turbo pump and a relatively moved piston portion so that the amount of air flowing into the inlet of the turbo pump can be controlled and ultimately the output of the turbo pump can be controlled.
본 발명은 터보펌프의 출력 유압이 상기 터보펌프 성능 조절장치에 전달되도록 형성되는 유압 분기관 및 상기 유압 분기관에 배치되는 레귤레이터를 포함함으로써, 터보펌프의 출력 압력을 미리 설정하여 그 이상으로 출력이 발생하는 경우 낮은 출력이 나오도록 할 수 있다. The present invention includes a hydraulic bifurcation formed so that the output oil pressure of the turbo pump is transmitted to the turbo pump performance control device and a regulator disposed in the hydraulic bifurcation, so that the output pressure of the turbo pump is set in advance, If it occurs, it can be made to output low power.
또한, 필요 이상의 터보펌프의 출력으로 인해 발생되는 배관의 손상 및 관련 부품의 파손을 방지할 수 있고, 이로써 시스템의 보호 및 엔진의 성능 향상을 꾀할 수 있다. In addition, it is possible to prevent the piping damage and the related parts from being damaged due to the output of the turbo pump more than necessary, thereby protecting the system and improving the performance of the engine.
또한, 본 발명의 기계적 장치에 의존한 터보펌프 성능 조절장치를 제안하는 것으로서, 구성이 간단하고 터보펌프 시스템에 적용을 위한 별도의 부가 장치도 적으며 시스템의 부피도 작게 설계할 수 있는 장점이 있다. 이렇게 시스템을 고장의 위험성을 낮추고 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다.Further, the present invention proposes a turbo pump performance control device that relies on the mechanical device of the present invention, which has a simple structure and requires only a few additional devices for application to a turbo pump system and can be designed with a small system volume . This reduces the risk of system failure and increases the reliability of the system.
도 1은 종래의 터보펌프 시스템 및 상기 터보펌프 성능 조절을 위한 전자제어장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보펌프 성능 조절장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 개시된 터보펌프 성능 조절장치를 서로 다른 방향에서 바라본 도면이다.1 is a view showing a conventional turbo pump system and an electronic control device for controlling the performance of the turbo pump.
2 is a perspective view of a turbo pump performance control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view of the turbo pump performance adjusting apparatus shown in FIG. 2 viewed from different directions.
이하에서는 본 발명에 따른 터보펌프 성능 조절장치의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments of the turbo pump performance control apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it is understood that the element may include other elements as well as other elements, The terms "part," " module, "and the like denote a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.
도 1은 종래의 터보펌프 시스템 및 상기 터보펌프 성능 조절을 위한 전자제어장치를 나타낸 도면이다. 터보기계 출력을 제어하는 종래 시스템의 경우, 상기 터보기계의 성능 향상 및 출력 제어를 구현하기 위해서 필수적으로 전자제어장치를 구비해야했고, 이로 인해 전자 회로를 구현하기 위한 전력 및 회로 구성, 제어에 필요한 서보 모터 등 각종 부가장치들이 추가되어 전체 시스템이 복잡해지고 고장의 위험성도 높아지는 문제점을 가졌다.1 is a view showing a conventional turbo pump system and an electronic control device for controlling the performance of the turbo pump. In the conventional system for controlling the output of the turbomachine, it is necessary to provide an electronic control device in order to realize performance improvement and output control of the turbomachine. Therefore, the power and circuit configuration for implementing the electronic circuit, Servo motors, and other additional devices have been added to the system to increase the complexity and risk of failure.
본 발명에서는 상기와 같은 전자제어장치, 즉 제어반을 구비할 필요 없이 기계적 장치에만 의존한 터보펌프 성능 조절장치(200)를 제안한 것이다. The present invention proposes a turbo pump performance regulating
터보펌프(미도시)는 크게 로터 및 상기 로터와 동일 축상에 연결된 펌프로 이루어진다. 상기 터보펌프 성능 조절장치(200)는 상기 터보펌프와 인접하게 배치되어 상기 터보펌프의 출력을 제어한다.The turbo pump (not shown) consists largely of a rotor and a pump connected to the same axis as the rotor. The turbo pump
이하, 도 2 및 도3을 각각 참조하면서 상기 터보펌프 성능 조절장치(200)를 구성하는 구성 및 그 구조에 관해 살펴보도록 한다.Hereinafter, the configuration and structure of the turbo pump
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보펌프 성능 조절장치(200)를 나타낸 사시도이며, 도 3은 상기 터보펌프 성능 조절장치(200)를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view of a turbo pump
도 2를 참조하면, 터보펌프 성능 조절장치(200)는 상기 터보펌프 성능 조절장치(200)의 외관을 형성하는 터보펌프 케이싱(210), 상기 터보펌프 케이싱(210)이 형성하는 내부공간에 배치되는 실린더부(220) 및 상기 실린더부(220)에 연결되고, 상기 터보펌프 케이싱(210)에 상대이동 가능하게 장착되는 피스톤부(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the turbo pump
상기 터보펌프 케이싱(210)은 각종 기계 부품들이 배치되는 내부공간이며, 일 측에 형성된 공기 유입구(211) 및 타 측에 형성된 유압 분기관(212)을 포함할 수 있다.The
또한, 상기 내부공간은 일정량의 공기가 외부로부터 유입되어 상기 터보펌프로 유출될 수 있도록 상기 공기의 유동공간이 될 수 있으며, 또한, 상기 터보펌프의 출구로부터 배출되는 유압이 상기 내부공간으로 전달되어 일정 시간 수용될 수 있도록 기 설정된 크기 및 부피를 가질 수 있다.Also, the internal space may be a space for flowing the air so that a predetermined amount of air can flow in from the outside to the turbo pump, and the hydraulic pressure discharged from the outlet of the turbo pump is transmitted to the internal space And can have a predetermined size and volume to be accommodated for a period of time.
상기 공기 유입구(211)는 관통홀(211a)을 포함할 수 있고, 상기 관통홀(211a)을 통하여 외부 공기가 상기 터보펌프 케이싱(210)에 유입된다. The
상기 터보펌프 케이싱(210)에 유입된 공기는 후술되는 노즐(250)을 통하여 가속된다.The air introduced into the
일반적으로, 상기 터보펌프로 들어오는 공기량은 상기 터보펌프의 출력 값과 밀접한 관계가 있다. 상기 공기량이 많을수록 그만큼 상기 터보펌프의 출력 값(출구의 압력상태)도 커지게 되며, 상기 공기량이 적을수록 그만큼 상기 터보펌프의 출력 값도 작아지게 된다. 따라서 본 발명은 상기 터보펌프의 출력을 제어하기 위하여 상기 터보펌프로 들어가는 공기량을 조절하는 터보펌프 성능 조절장치(200)를 제안한 것이다.Generally, the amount of air entering the turbo pump is closely related to the output value of the turbo pump. As the air amount increases, the output value of the turbo pump (the pressure state at the outlet) increases, and the smaller the amount of air, the smaller the output value of the turbo pump. Accordingly, the present invention proposes a turbo pump
상기 유압 분기관(212)은 상기 공기 유입구(211)와 이격되게 상기 터보펌프 케이싱(210)의 타 측에 형성된다. 즉, 상기 유압 분기관(212)은 상기 공기 유입구(211)로부터 들어오는 공기와 공간적으로 분리되도록 형성된다. The hydraulic branch pipe (212) is formed on the other side of the turbo pump casing (210) so as to be spaced apart from the air inlet (211). That is, the
상기 유압 분기관(212)는 상기 공기 유입구(211)와 달리, 상기 터보펌프의 출력 값을 나타내는 출력 유압이 상기 터보펌프 케이싱(210)에 전달되도록 이루어진다. 즉, 상기 유압 분기관(212)은 상기 터보펌프 성능 조절장치(200)와 상기 터보펌프를 직접적으로 연결한다.Unlike the
상기 터보펌프로부터 출구에서 배출되는 유압은 상기 유압 분기관(212)을 통하여 상기 터보펌프 성능 조절장치(200)의 내부공간에 전달된다. 상기 유압은 상기 터보펌프의 출구 압력을 의미하는바, 상기 터보펌프의 출력과 상관관계가 있다. 상기 터보펌프의 출력이 높을수록 유압이 높으며, 상기 터보펌프의 출력이 낮을수록 유압이 낮다. 상기 터보펌프의 출력상태에 따라 상기 터보펌프 성능 조절장치(200)로 전달되는 유압의 높고 낮음이 결정된다.The hydraulic pressure discharged from the outlet of the turbo pump is transmitted to the inner space of the turbo pump
따라서 상기 터보펌프 성능 조절장치(200)는 상기 터보펌프 출력 압력 값이 필요 이상으로 과도한 경우, 후술되는 피스톤부(230)의 이동 메커니즘에 의해 상기 공기 유입구(211)로부터 들어오는 공기량을 줄임으로써 궁극적으로 상기 터보펌프의 출력값이 조절된다.Accordingly, when the output pressure of the turbo pump is excessively excessive, the turbo pump
도2 를 참조하면, 상기 실린더부(220)는 상기 유압 분기관(212)을 통해 들어오는 유압을 수용하도록 형성된 수용공간(221) 및 상기 수용공간에 일 측에 장착되는 스프링(222)을 포함할 수 있다.2, the
상기 실린더부(220)는 상기 터보펌프 케이싱(210)의 내부공간에 배치되는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 실린더부(220)는 상기 내부공간의 중심에 배치된다. The
상기 수용공간(221)은 상기 실린더부(220)의 내부공간 중 적어도 일부를 차지할 수 있다. 상기 스프링(222)은 상기 유압의 정도에 따라 수축 또는 팽창 변형될 수 있으며, 상기 실린더부(220)의 내부공간 중 상기 수용공간(221)이 차지하는 영역 이외에 배치된다.The
앞서 살펴봤듯이, 상기 수용공간(221) 및 상기 스프링(222)은 상기 실린더부(220)의 내부공간을 나누어 차지하는 것인바, 상기 수용공간(221)으로 전달되는 유압이 상기 스프링의 압축력 보다 상대적으로 높으면 상기 수용공간(221)의 부피는 팽창되며, 반면에 상기 스프링(222)은 상기 수용공간(221)에 의해 인가되는 압력에 의해 수축하는 방향으로 탄성 변형된다.The
또한, 상기 수용공간(221)으로 전달되는 유압이 상기 스프링의 압축력 보다 상대적으로 낮으면 상기 수용공간(221)의 부피는 축소되며, 반면에 상기 스프링(222)은 상기 수용공간(221)을 향하여 탄성 변형된다. When the hydraulic pressure transmitted to the
상기 스프링(220)의 강성에는 제한이 없으나, 상기 터보펌프의 출력 조절 범위에 따라 적절한 강성을 가지는 상기 스프링을 선택적으로 사용할 수 있다.There is no limitation on the rigidity of the
도 2를 참조하면, 상기 피스톤부(230)는 상기 스프링(220)의 일 측에 연결되는 일 단부(231), 상기 일 단부(231)에 연장되어 일체로 형성되는 연결부(233) 및 상기 연결부(233)로부터 연장되어 일체로 형성되고, 상기 연결부(233)를 사이에 두고 상기 일 단부(231)와 마주보게 배치되는 헤더(232)를 포함할 수 있다.2, the
상기 피스톤부(230)는 상기 스프링(222)에 연결되어 상기 스프링(222)의 탄성변형에 따라 상기 터보펌프 케이싱(210)에 상대이동 가능하게 장착된다.The
상기 피스톤부(230)가 상기 스프링(222)에 연결되어 함께 이동되려면, 상기 피스톤부(230)의 적어도 일부는 상기 스프링(222)이 배치되는 상기 실린더부(220)의 내부공간에 배치되어야 한다. In order for the
보다 구체적으로, 상기 피스톤부(230)의 일 단부(231)가 상기 스프링(222)의 일 측에 결합되는 것인 바, 상기 일 단부(231) 및 상기 일 단부(231)에 연장되어 형성되는 상기 연결부(233)의 적어도 일부가 상기 수용공간(221)에 배치된다. 또한, 상기 일 단부(231)의 배치로 인하여 상기 실린더부(220)의 내부공간은 상기 수용공간(221)과 상기 스프링(222)이 배치되는 영역으로 실질적으로 구분될 수 있다.More specifically, one
상기 헤더(232)는 상기 공기 유입구(211)에 인접하게 배치되어 상기 공기 유입구(211)로부터 들어오는 공기량을 조절하도록 형성된다.The
이하, 도 2 및 도 3을 각각 참조하면서, 상기 스프링(222)의 탄성변형에 따라 이동되는 상기 피스톤부(230)의 메커니즘을 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2 and 3, the mechanism of the
도 3에 도시된 바와 같이, 진한 화살표(A)는 상기 공기 유입구(211)로부터 들어오는 공기의 이동 방향을 나타내고, 연한 화살표(B)는 상기 유압 분기관(212)을 통해 들어오는 유압유의 이동 방향을 나타낸다.3, the thick arrow A indicates the moving direction of air entering from the
상기 수용공간(221)에 들어오는 유압, 즉 상기 터보펌프의 출력이 높은 경우, 상기 수용공간(221)의 부피는 팽창하고, 상기 스프링(222)은 수축 변형하게 된다. 이에 따라 상기 스프링(222)에 연결되는 상기 피스톤부(230)는 상기 스프링(222)이 축소되는 방향(D1)으로 이동하게 되고, 상기 헤더(232)는 상기 공기 유입구(211)에 형성되는 상기 관통홀(211a)들의 적어도 일부와 중첩되도록 움직이게 된다. When the hydraulic pressure entering the
따라서 상기 관통홀(211a)들의 유로 면적 중 터포펌프 내부 유로와 연결되는 면적이 줄어들어 상기 터보펌프 케이싱(210)으로 들어오는 공기량은 줄어들게 된다. 상기 공기량이 감소함에 따라 상기 터보펌프에 들어가는 공기 유량이 줄어들게 되고, 궁극적으로 상기 터보펌프의 출력 값이 감소한다.Accordingly, the area of the passage area of the through
반면에, 상기 수용공간(221)에 들어오는 유압, 즉 상기 터보펌프의 출력이 낮은 경우, 상기 수용공간(221)의 부피가 축소되고, 상기 스프링(222)은 팽창 변형 된다. 이에 따라 상기 스프링(222)에 연결되는 상기 피스톤부(230)는 상기 스프링(222)이 팽창하는 방향(D2)으로 이동하게 되고, 상기 헤더(232)는 상기 공기 유입구(211)에 형성되는 상기 관통홀(211a)들과 이격되도록 움직이게 된다.On the other hand, when the hydraulic pressure entering the
상기 피스톤부(231)의 위치는 상기 수용공간(221)에 배치되는 상기 피스톤부(230)의 일 단부(231)의 면적에 작용하는 유압에 의한 힘과 상기 스프링(222)의 탄성변형에 따른 힘의 균형을 이루는 지점이다. 즉, 유압과 상기 스프링(222)에 의해 상기 피스톤부(230)의 일 단부(231)의 위치가 결정되고, 상기 일 단부(231)와 I자형 형태로 연결된 상기 피스톤부(230)의 헤더(232)의 위치는 피동적으로 결정된다. The position of the
따라서 상기 관통홀(211a)들은 외부로 노출되는 면적이 증가하면 상기 터보펌프 케이싱(210)으로 들어오는 공기량은 늘어나게 된다. 상기 공기량이 증가함에 따라 상기 터보펌프에 들어가는 공기 유량은 증가하게 되고, 궁극적으로 상기 터보펌프의 출력 값이 높아진다.Accordingly, when the area of the through
반대의 경우, 상기 관통홀(211a)들은 외부로 노출되는 면적이 감소하면 상기 터보펌프 케이싱(210)으로 들어오는 공기량은 줄어들게 된다. 상기 공기량이 감소함에 따라 상기 터보펌프에 들어가는 공기 유량은 감소하게 되고, 궁극적으로 상기 터보펌프의 출력 값이 낮아진다.Conversely, when the area of the through
이러한 구조를 통하여, 본 발명은 상기 스프링(222)의 탄성변형 및 상기 피스톤부(230)의 상대이동에 의해 상기 터보펌프의 입구로 유입되는 공기량을 조절할 수 있고, 궁극적으로 상기 터보펌프의 출력을 제어할 수 있다.According to this structure, the amount of air flowing into the inlet of the turbo pump can be adjusted by the elastic deformation of the
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 터보펌프 성능 조절장치(200)는 상기 터보펌프 케이싱(210)과 함께 상기 공기의 이동을 가이드할 수 있도록 형성되는 가이드부(213) 및 상기 터보펌프 케이싱(210)의 일 단에 인접하게 배치되는 노즐(250)을 더 포함할 수 있다. 2 and 3, the turbo pump
상기 가이드부(213)는 상기 연결부(233)를 중심으로 대칭적으로 형성되는 제1 및 제2 가이드부(미도시)로 구성될 수 있다. 상기 제1 가이드부는 상기 연결부(233)와 인접한 제1 지점으로부터 시작하여 상기 터보펌프 케이싱(210)의 일 단부에 인접한 제2 지점까지 연장되어 형성될 수 있다.The
이러한 상기 가이드부(213)는 상기 터보펌프 케이싱(210)의 구조와 함께 상기 공기 유입구(211)로부터 들어오는 공기가 상기 노즐(250)을 향하여 이동될 수 있도록 상기 공기의 흐름을 가이드 할 수 있다. The
상기 노즐(250)은 상기 가이드부 일 측에 배치되어 상기 공기를 가속시킨다. 상기 노즐(250)은 상기 터보펌프 케이싱(210)의 양 단부와 결합할 수 있으나, 상기 양 단부 중 상기 유압 분기관(212)과 인접한 일 단부에는 시스템의 복잡한 구조를 회피하기 위하여 상기 노즐(250)이 배치되지 않을 수 있다.The
상기 실린더부(220)는 상기 연결부의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 일 영역(223)을 포함할 수 있고, 상기 일 영역(223) 중 상기 연결부(233)가 차지한 영역 이외의 이격공간에 배치되는 복수의 실(224)을 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 실(224)은 상기 이격공간의 형성으로 상기 유압유가 유출되는 것을 방지하기 위함이다.The
또한, 상기 피스톤부(230)의 일 단부(231)에 장착된 제1 실(225)은 상기 유압이 상기 수용공간(221)을 통하여 상기 스프링(222)에 압력에 의한 영향을 주는 것을 방지하기 위한 구성이다. The
또한, 상기 피스톤부(230)의 헤드(232)에 장착된 제2 실(226)은, 상기 터보펌프 케이싱(210)의 외측에 존재하는 외부 공기가 상기 공기 유입구(211)에 형성된 관통홀(211a)을 통해서만 상기 터보펌프 케이싱(210)의 내측으로 유입될 수 있도록, 상기 헤드(232)의 상하부로 공기가 직접 유입되는 것을 방지하기 위한 구성이다. The
상기 복수의 실(224), 상기 제1 실(225) 및 상기 제2 실(226)은 상기 피스톤부(230)의 이동을 구속하는데, 보다 구체적으로, I 자 형태로 형성되는 상기 피스톤부(230)는, 상기 연결부(233)의 축 방향으로만 이동가능하며, 상기 복수의 실(224), 상기 제1 실(225) 및 상기 제2 실(226)에 의해 반경 방향의 이동은 제한된다.The plurality of
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터보펌프 성능 조절장치(200)는 특정 유압이 상기 피스톤부(230)에 작용되도록 형성되는 레귤레이터(240)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the turbo pump
상기 레귤레이터(240)는 상기 유압 분기관(212)의 일 영역에 배치되고, 상기 실린더부(220)로 전달되는 유압을 조절하여 특정 유압이 상기 피스톤부(230)에 작용되도록 한다.The
본 발명은 상기 유압 분기관(212)의 일 영역에 상기 레귤레이터(240)를 배치시킴으로써, 상기 터보펌프의 출력 압력을 미리 설정하여 그 이상으로 출력이 발생하는 경우 낮은 출력이 나오도록 한다.In the present invention, the regulator (240) is disposed in one region of the hydraulic branch pipe (212) so that the output pressure of the turbo pump is set in advance and a low output is produced when the output is generated further.
앞서 언급한 본 발명의 구조를 통하여 필요 이상의 터보펌프의 출력으로 인해 발생되는 배관의 손상 및 관련 부품의 파손을 방지할 수 있고, 이로써 전체적인 시스템의 보호 및 엔진의 성능 향상을 꾀할 수 있다. According to the structure of the present invention described above, it is possible to prevent damage to piping and related parts caused by the output of the turbo pump more than necessary, thereby protecting the entire system and improving the performance of the engine.
또한, 본 발명의 기계적 장치에 의존한 터보펌프 성능 조절장치(200)를 제안하는 것으로서, 구성이 간단하고 터보펌프에 적용을 위한 별도의 부가 장치도 적으며 시스템의 부피도 작게 설계할 수 있는 장점이 있다. Further, the present invention proposes a turbo pump
이렇게 간단한 장치는 고장의 위험성을 낮추고 상기 장치의 신뢰성을 높이는 장점도 있다.This simple device also has the advantage of lowering the risk of failure and enhancing the reliability of the device.
따라서 본 발명은, 공기 유량이 증가하면 터보펌프에 의한 출력 유압의 압력이 증가하여 상기 스프링이 수축하는 방향으로 이동함으로써 공기량을 감소시키고, 반대로 공기 유량이 감소하면 터보펌프에 의한 출력 유압의 압력이 감소하여 상기 스프링이 팽창하는 방향으로 이동함으로써 공기량을 증가시킨다. 즉, 본 발명은, 터보펌프에 의한 출력과 공기량은 항상 균형을 이루도록 하며, 터보펌프의 출력이 일정하도록 기계적으로 제어하는 것을 특징으로 한다. Therefore, when the air flow rate is increased, the pressure of the output oil pressure by the turbo pump is increased and the spring is moved in the contraction direction to reduce the air amount. On the contrary, when the air flow rate is decreased, And moves in a direction in which the spring expands, thereby increasing the amount of air. That is, the present invention is characterized in that the output from the turbo pump and the air amount are always balanced, and the output of the turbo pump is mechanically controlled to be constant.
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Should be interpreted as belonging to the scope.
Claims (3)
내부공간을 형성하며, 일 측에 형성된 복수의 관통홀을 통해 공기가 들어오는 공기 유입구 및 타 측에 형성된 유압 분기관을 포함하는 터보펌프 케이싱;
상기 유압 분기관을 통해 들어오는 유압을 수용하도록 형성된 수용공간과, 상기 수용공간의 일측에 장착되고, 상기 유압에 따라 수축 또는 팽창 변형을 하는 스프링을 포함하는 실린더부; 및
일 단부가 상기 스프링에 연결되고, 상기 스프링의 탄성 변형에 의해 상기 케이싱에 상대 이동 가능하게 장착된 피스톤부를 포함하고,
상기 피스톤부는,
상기 스프링이 수축 변형시 상기 관통홀들의 적어도 일부와 중첩되어 상기 공기 유량을 감소시키고, 상기 스프링이 팽창 변형시 상기 관통홀들과 이격되어 상기 공기 유량을 증가시키도록, 상기 공기 유입구와 인접하게 형성되는 헤더; 및
상기 일 단부 및 상기 헤더와 일체로 형성되어 상기 스프링 및 상기 헤더와 기계적으로 연결시키고, 상기 피스톤부의 균형을 유지시키는 연결부를 포함하며,
상기 스프링과 상기 수용공간의 유압유의 압력에 의해 상기 피스톤부의 위치가 결정되고,
상기 연결부의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되며, 상기 실린더부와 상기 연결부 사이의 이격공간에 배치되는 복수의 실 및 상기 피스톤부의 상기 일 단부에 장착되는 제1실을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보펌프 성능 조절장치.A turbo pump performance control apparatus for controlling an amount of air flowing into a turbo pump,
A turbo pump casing forming an internal space and including an air inlet through which air enters through a plurality of through holes formed on one side and a hydraulic branch formed on the other side;
A cylinder portion including a receiving space formed to receive a hydraulic pressure coming in through the hydraulic branch pipe and a spring mounted on one side of the receiving space and having a contraction or expansion deformation according to the hydraulic pressure; And
And a piston portion which is connected to the spring at one end and which is mounted movably relative to the casing by elastic deformation of the spring,
Wherein the piston portion includes:
The spring is formed adjacent to the air inlet so as to overlap the at least a portion of the through holes when the spring is deformed to reduce the air flow rate and to increase the air flow rate when the spring is distanced from the through holes at the time of the expansion deformation Header; And
And a connection portion formed integrally with the one end portion and the header, mechanically connecting the spring and the header, and maintaining a balance of the piston portion,
The position of the piston is determined by the pressure of the spring and the hydraulic fluid in the accommodation space,
A plurality of chambers formed to surround at least a part of the connecting portion and disposed in a spaced-apart space between the cylinder portion and the connecting portion, and a first chamber mounted on the one end portion of the piston portion. Regulating device.
상기 헤더와 상기 유입구 사이에 배치되며, 상기 헤더에 장착되는 제2 실을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보펌프 성능 조절장치.The method according to claim 1,
And a second chamber disposed between the header and the inlet and mounted to the header.
상기 유압 분기관의 일 영역에 배치되고, 상기 실린더로 전달되는 유압을 조절하여 특정 유압이 상기 피스톤부에 작용되도록 형성되는 레귤레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터보펌프 성능 조절장치.3. The method of claim 2,
Further comprising a regulator disposed in one region of the hydraulic branch pipe and configured to control a hydraulic pressure transmitted to the cylinder so that a specific hydraulic pressure acts on the piston.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020160184411A KR101837404B1 (en) | 2016-12-30 | 2016-12-30 | Apparatus for controlling performance of turbopump |
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