KR20080021421A - 정-부압 일체형 기밀 시험 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동일한 시험 장치로 용이하게 정압 및 부압 조건에서 피시험체의 기밀 시험을 수행하기 위하여, (ⅰ)내부에 슬라이딩 칸막이를 구비하며, 상기 슬라이딩 칸막이를 중심으로 제1 측에 공기를 저장하고 제2 측에 피시험 유체가 저장되며, 상기 공기의 압력에 따라 상기 슬라이딩 칸막이가 이동하는 공기-유체 저장 수단; (ⅱ)상기 공기-유체 저장 수단의 제1 측에 공기를 공급하거나 빼내는 공기 공급-배출 수단; (ⅲ) 상기 공기 공급-배출 수단과 상기 공기-유체 저장 수단 사이에 유체적으로 연결되며, 상기 공기 공급-배출 수단과 상기 공기-유체 저장 수단 사이에 출입하는 공기의 유량을 조절하는 흐름 조절 수단; 및 (ⅳ) 상기 공기-유체 저장 수단의 제2 측에 유체적으로 연결되는 피시험체에 가해지는 압력을 측정하는 압력 측정 수단;을 포함하는 정-부압 기밀 시험 장치를 개시한다.

Description

정-부압 일체형 기밀 시험 장치{Fluid tightness test apparatus with integrated positive and negative pressurizer}
도 1은 정압 조건에서의 기밀 시험을 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정-부압 일체형 기밀 시험 장치의 구성도이다.
도 2는 부압 조건에서의 기밀 시험을 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정-부압 일체형 기밀 시험 장치의 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
1: 공기 공급 수단 1a: 흡입 포트
1b: 배출 포트 2: 흐름 조절 수단
3: 공기-유체 저장 수단 3a: 슬라이딩 칸막이
4: 압력 측정 수단 5: 피시험체
본 발명은 정-부압 일체형 기밀(fluid tightness) 시험 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기밀이 필요한 밸브류 등에 정압 및 부압이 작용할 때의 기밀 성능 시험을 하나의 장치로 수행가능한 정-부압 일체형 기밀 시험 장치에 관한 것 이다.
가스터빈 엔진이나 산업용 기기의 최종 납품은 패키징 형태로 납품이 되는데, 패키징 형태의 제품은 주로 외부로 노출되는 구조로 제작되어 있다. 패키징 내의 작동기기 내에는 연료 및 오일을 저장하는 용기가 있으며, 이 용기를 통한 공급 시스템에서는 작동시에만 유체가 흐르게 되고 저장시에는 유체가 외부로 누출이 되면 안 된다.
그런데, 환경 변화로 인하여 외부로 노출된 패키징 내부에 급격한 온도 변화가 발생하는 경우 유체를 저장하는 용기 내부에 압력 변화가 발생한다. 즉, 환경 요인에 따라 기밀 특성을 요하는 장치에 정압 및 부압 조건이 수시로 발생하게 된다.
따라서, 이런 조건에서의 기밀 특성이 필요한 장치를 검증 및 제작하기 위해서는 정압 및 부압 조건으로 동시에 기밀 시험을 수행할 수 있는 장치가 필요하다. 또한, 납품 후 고장 탐구 및 제품의 성능 보완을 위해서도 정압 및 부압 조건으로 동시에 기밀 시험을 수행할 수 있는 장치는 필수적으로 요구된다.
이와 같이 기밀이 필요한 장치들의 기밀 시험은 성능 시험 뿐만 아니라 환경 조건에서도 검증이 되어야 한다. 종래는 정압 및 부압 조건을 동시에 구현할 수 없었다. 그러므로 종래에는 정압 시험 리그를 구현한 후에 정압 기밀 시험을 수행하고 동일한 피시험체에 대하여 부압 시험 리그를 구현한 후에 부압 기밀 시험을 수행하여야만 하였다. 따라서, 시험 시간 및 비용이 과다하게 소모되고, 정압 및 부압이 동시에 작용했을 때의 정확한 모사가 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
특히, 여러 환경 조건이 존재하며, 각 환경 조건에서 정압과 부압이 발생될 수 있는 환경 시험의 경우, 동일한 특정 환경 조건들마다 정압과 부합 시험 장치를 연결하여 2번씩 시험을 반복하여야 하였으므로 시험 시간 및 비용이 과다하게 들어가는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 시험 장치를 교체하지 않고서도 정압과 부압 조건으로 각각 기밀 시험이 가능한 정-부압 일체형 기밀 시험 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 (ⅰ)내부에 슬라이딩 칸막이를 구비하며, 상기 슬라이딩 칸막이를 중심으로 제1 측에 공기를 저장하고 제2 측에 피시험 유체가 저장되며, 상기 공기의 압력에 따라 상기 슬라이딩 칸막이가 이동하는 공기-유체 저장 수단; (ⅱ)상기 공기-유체 저장 수단의 제1 측에 공기를 공급하거나 빼내는 공기 공급-배출 수단; (ⅲ) 상기 공기 공급-배출 수단과 상기 공기-유체 저장 수단 사이에 유체적으로 연결되며, 상기 공기 공급-배출 수단과 상기 공기-유체 저장 수단 사이에 출입하는 공기의 유량을 조절하는 흐름 조절 수단; 및 (ⅳ) 상기 공기-유체 저장 수단의 제2 측에 유체적으로 연결되는 피시험체에 가해지는 압력을 측정하는 압력 측정 수단;을 포함하는 정-부압 기밀 시험 장치를 개시한다.
상기 공기 공급-배출 수단은 공기를 흡입하는 흡입 포트와 공기를 배출하는 배출 포트를 구비하는 공기 펌프일 수 있다. 정압 조건하에서 상기 피시험체의 기밀 시험을 할 때에는 상기 공기 펌프의 배출 포트에 상기 흐름 조절 수단이 유체적 으로 연결되며, 부압 조건하에서 상기 피시험체의 기밀 시험을 할 때에는 상기 공기 펌프의 흡입 포트에 상기 흐름 조절 수단이 유체적으로 연결된다.
상기와 같은 구성을 가진 정-부압 일체형 기밀 시험 장치는 시험 장치를 교체하지 않고서도 손쉽게 정압 및 부압 조건에서 기밀 시험이 가능하므로 시험 시간 및 비용을 크게 절감할 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 정압 조건에서의 기밀 시험을 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정-부압 일체형 기밀 시험 장치의 구성도이며, 도 2는 부압 조건에서의 기밀 시험을 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정-부압 일체형 기밀 시험 장치의 구성도이다. 도 1 및 2를 참조하면, 정-부압 일체형 기밀 시험 장치는 공기 공급-배출 수단(1), 흐름 조절 수단(2), 공기-유체 저장 수단(3) 및 압력 측정 수단(4)을 구비한다.
공기 공급-배출 수단(1)은 공기 펌프(1)일 수 있다. 공기 펌프(1)는 흡입 포트(1a)와 배출 포트(1b)를 구비하며, 흡입 포트(1a)로부터 공기를 흡입하여 배출 포트(1b)로 소정 압력의 공기를 공급한다. 도 1을 참조하면, 정압 조건을 만들기 위해서 공기 펌프의 흡입 포트(1a)는 대기에 개방하고, 배출 포트(1b)를 흐름 조절 수단(2)에 유체적으로 연결된다. 따라서, 공기 펌프(1)를 작동하면 공기 펌프(1)에서 공급된 공기가 흐름 조절 수단(2)을 거쳐 공기-유체 저장 수단의 제1 저장 공간(3b)으로 들어간다.
도 2를 참조하면, 부압 조건을 만들기 위해서 공기 펌프의 흡입 포트(1a)는 흐름 조절 수단(2)과 유체적으로 연결되고, 공기 펌프의 배출 포트(1b)는 대기에 개방된다. 따라서, 공기 펌프(1)를 작동하면 공기-유체 저장 수단(3)의 제1 저장 공간(3b)의 공기가 빠져나와 대기로 나간다. 배관 연결시 편의를 위하여 공기 펌프(1)에 부착된 흡입 포트(1b)와 배출 포트(1b)는 동일한 직경을 가진다.
도 1에서는 공기 공급-배출 수단(1)으로서 공기 펌프(1)만을 예시하고 있으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않는다. 공기 공급-배출 수단(1)으로 공기 펌프(1) 및 진공 발생기(미도시)가 함께 사용될 수 있다. 즉, 공기 펌프의 배출 포트(1b)와 진공 발생장치의 포트를 흐름 조절 수단(2)에 연결한 뒤, 정압 조건을 만들기 위해서는 공기 펌프(1)를 구동하고 부압 조건을 만들기 위해서는 진공 발생기를 구동할 수 있다. 이와 같이, 공기 공급-배출 수단(1)은 선택적으로 공기를 공급하거나 배출하는 기능을 갖는 어떠한 장치도 사용될 수 있다.
흐름 조절 수단(2)은 유량 조절 밸브(2)일 수 있다. 유량 조절 밸브(2)는 수동 또는 자동으로 작동할 수 있으며, 닫힘량에 따라 밸브(2)를 통과하는 유량이 제어된다. 흐름 조절 수단(2)은 공기-유체 저장 수단(3)에 유체적으로 연결된다. 즉, 공기 공급-배출 수단(1)과 공기-유체 저장 수단(3)의 사이에 흐름 조절 수단(2)이 설치된다.
공기-유체 저장 수단(3)은 공기-유체 저장 탱크(3)일 수 있다. 공기-유체 저장 탱크(3)는 내부 공간을 제1 공간(3b) 및 제2 공간(3c)으로 나누는 슬라이딩 칸막이(3a)를 구비하며, 슬라이딩 칸막이(3a)는 탱크의 내부에서 기밀을 유지하며 슬라이딩 할 수 있다. 슬라이딩 칸막이(3a)를 중심으로 제1 공간(3b)에는 공기가 저장되며, 제2 공간(3c)에는 시험하고자 하는 유체(피시험 유체)가 저장된다.
슬라이딩 칸막이(3a)는 제1 공간(3b) 및 제2 공간(3c)에 저장된 공기와 피시험 유체의 기밀을 유지하면서 이동하여야 하므로 밀착성이 좋고 탄력성이 좋은 재질로 만들어져야 한다. 따라서, 슬라이딩 칸막이(3a)는 고무를 포함하는 재질로 만들어질 수 있다.
만약 공기 공급-배출 수단(1)에서 흐름 조절 수단(2)을 통과하여 공기가 공급되면 공기-유체 저장 수단의 제1 공간(3b)이 팽창하면서 슬라이딩 칸막이(3a)가 우측으로 이동하며, 제2 공간(3c)의 피시험 유체를 압축한다.
공기-유체 저장 수단의 제2 공간(3c)측 단부는 피시험체(5)와 유체적으로 연결된다. 그리고 제2 공간측 단부와 피시험체(5) 사이에는 압력 측정 수단(4)이 설치된다. 압력 측정 수단(4)은 압력 게이지94)일 수 있으며, 압력을 측정할 수 있는 어떠한 시스템도 사용될 수 있다.
이하에서는 상기한 구성을 가진 정-부압 일체형 기밀 시험 장치로 피시험체(5)에 정압 및 부압 조건하에서 기밀 시험을 수행하는 과정을 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 정압 조건에서 피시험체(5)의 기밀 시험을 수행하는 과정을 설명한다. 공기 펌프(1)를 작동하면, 공기가 흐름 조절 수단(2)을 통하여 공기-유체 저장 수단의 제1 공간(3b)에 들어간다. 공기의 압력이 증가함에 따라 슬라이딩 칸막이(3a)는 오른쪽으로 밀려 제2 공간(3c)의 피시험 유체를 압축한다. 이때, 피시험 유체와 피시험체(5)에 사용되는 유체는 동일한 유체여야 한다. 그러면 피시험 유체는 피시험체(5)의 기밀 공간에 유입되면서 피시험체(5)의 기밀 공간에 정압을 가한다. 측정자는 압력 측정 수단(4)을 보면서 압력값이 피시험체(5)의 기밀 시험 요구 조건에 맞도록 흐름 조절 수단(2)의 개폐량을 조절한다. 압력값이 소정값에 도달하면 흐름 조절 수단(2)을 완전히 닫음으로써 상기 소정의 압력이 유지된 상태로 피시험체(5)에 정압이 가해진다. 이때, 피시험체(5)의 기밀이 요구되는 곳에서 피시험 유체가 새어나오는가를 확인함으로써 기밀 시험이 이루어진다.
이제, 도 2를 참조하여 부압 조건에서 피시험체(5)의 기밀 시험을 수행하는 과정을 설명한다. 공기 펌프(1)를 작동하면, 공기-유체 저장 수단의 제1 공간(3b)에 있던 공기가 흐름 조절 수단(2)을 통하여 대기로 빠져 나간다. 제1 공간(3b)의 압력이 감소함에 따라 슬라이딩 칸막이(3a)는 왼쪽으로 이동하여 제2 공간(3c)이 팽창한다. 그러면 피시험체(5)의 기밀 공간에 있던 피시험 유체들이 공기-유체 저장 수단의 제2 공간(3c)로 들어오면서 피시험체(5)의 기밀 공간에 부압을 가한다. 측정자는 압력 측정 수단(4)을 보면서 압력값이 피시험체(5)의 기밀 시험 요구 조건에 맞도록 흐름 조절 수단(2)의 개폐량을 조절한다. 압력값이 소정값에 도달하면 흐름 조절 수단(2)을 완전히 닫음으로써 상기 적정 압력이 유지된 상태로 피시험체(5)에 부압이 가해진다. 이때, 피시험체(5)의 기밀이 요구되는 곳에서 피시험 유체가 새어나오는가를 확인함으로써 기밀 시험이 이루어진다.
이상과 같이, 동일한 기밀 시험 장치를 사용하여 손쉽게 정압 및 부압 조건에서 피시험체(5)에 대하여 기밀 시험이 가능하므로 시험 시간 및 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한, 환경 조건하에서의 정확한 시험이 가능하다. 그리고 산업용 패키징을 이루는 제품의 기밀 성능을 확보하고 고장 탐구를 위한 원인 분석이 용이해진다.
위에서는 피시험체(5)의 기밀 시험이 측정자에 의하여 수동으로 수행되는 과정을 설명하였으나, 상기한 기밀 시험은 모두 자동화되어 수행될 수 있다. 예를 들면, 공기 공급 수단으로 공기 펌프(1)와 진공 발생기를 흐름 조절 수단(2)에 선택적으로 연결될 수 있도록 구성하고, 흐름 조절 수단(2)으로서 전자 유량 조절 밸브를 사용하며, 압력 측정 수단(4)으로서 압력 센서를 사용하고, 이들을 제어할 수 있는 프로그래머블 컨트롤러를 사용함으로써 정압 및 부압 조건에서의 기밀 시험이 전자적으로도 수행될 수 있다.
본 발명의 정-부압 일체형 기밀 시험 장치는 동일한 기밀 시험 장치를 사용하여 손쉽게 정압 및 부압 조건에서 기밀 시험이 가능하므로 시험 시간 및 비용을 크게 절감할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 내부에 슬라이딩 칸막이를 구비하며, 상기 슬라이딩 칸막이를 중심으로 제1 측에 공기를 저장하고 제2 측에 피시험 유체가 저장되며, 상기 공기의 압력에 따라 상기 슬라이딩 칸막이가 이동하는 공기-유체 저장 수단;
    상기 공기-유체 저장 수단의 제1 측에 공기를 공급하거나 빼내는 공기 공급-배출 수단;
    상기 공기 공급-배출 수단과 상기 공기-유체 저장 수단 사이에 유체적으로 연결되며, 상기 공기 공급-배출 수단과 상기 공기-유체 저장 수단 사이에 출입하는 공기의 유량을 조절하는 흐름 조절 수단; 및
    상기 공기-유체 저장 수단의 제2 측에 유체적으로 연결되는 피시험체에 가해지는 압력을 측정하는 압력 측정 수단;을 포함하는 정-부압 기밀 시험 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 공기 공급-배출 수단은 공기를 흡입하는 흡입 포트와 공기를 배출하는 배출 포트를 구비하는 공기 펌프인 정-부압 일체형 기밀 시험 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    정압 조건하에서 상기 피시험체의 기밀 시험을 할 때에는 상기 공기 펌프의 배출 포트에 상기 흐름 조절 수단이 유체적으로 연결되며, 부압 조건하에서 상기 피시험체의 기밀 시험을 할 때에는 상기 공기 펌프의 흡입 포트에 상기 흐름 조절 수단이 유체적으로 연결되는 정-부압 일체형 기밀 시험 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 칸막이는 고무를 포함하는 재질로 만들어진 정-부압 일체형 기밀 시험 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 압력 측정 수단은 상기 공기-유체 저장 수단과 상기 피시험체 사이에 유체적으로 연결된 정-부압 일체형 기밀 시험 장치.
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