JP5889440B2 - ガス注入用チェックバルブ - Google Patents

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Description

本発明は、ガス注入用チェックバルブに関し、より詳細には、ガス注入を円滑に行うことと、分解及び組み立て作業を短時間に効率的に行うことができ生産性向上が図れると共に、主要部品の摩耗を最小化して耐久性を向上することで使用寿命の延長が行われるようにし、未燃焼ガスの逆流を防止することができるガス注入用チェックバルブに関する。
ガスエンジンの予燃焼室には、ガス注入用チェックバルブの作動により予燃焼室内にガスが注入される。
この場合、チェックバルブには、ボール型(ball type)、プレート型(plate type)、ポペット型(poppet type)があって、それぞれの長短所及び与件によって選択適用されている。
このようなチェックバルブが設けられた燃焼室中では理論空燃比付近で空気とガスとの混合濃度が濃厚なガスの燃焼が行われるのでカーボンが発生する。
このとき、カーボンはチェックバルブに固着するのでチェックバルブの開閉が円滑に行われないか、場合によってはチェックバルブの開閉自体が行われないことになる。
そのような理由で、最近ガスエンジンにはカーボンに対する耐性が比較的に強いとされたポペット型チェックバルブが主に適用されている。
このとき、ガスエンジンに適用されるチェックバルブは高温高圧の環境で駆動するのに適する耐久性を維持することが好ましい。
次に、従来のポペット型チェックバルブ100’について詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、従来のポペット型チェックバルブ100’は、本体110’上端に形成された螺旋116によってプリチャンバ300と結合する。
このとき、螺旋嵌合により発生する締結力によってチェックバルブ100’の本体110’下端とプリチャンバ300とが接するチェックバルブ載置部がシーリングされるので、図2に示すように、逆方向に高温の未燃焼ガスが流入されることを防止することができる。
しかし、チェックバルブ載置部は狭くて、チェックバルブ100’が少しずれて設置されても接するチェックバルブ100’の本体110’とスピンドル120’下端周りが接するチェックバルブシート部とに隙間が発生し、この隙間により未燃焼ガスが逆流するという問題があった。
そして、従来のポペット型チェックバルブ100’は、未燃焼ガスの流入で未燃焼ガスから発生するカーボンがスピンドル120’に固着するという問題があった。
また、従来のポペット型チェックバルブ100’は、本体110’及びスピンドル120’が多くの部品で結合され、分解及び組み立て作業に多くの時間が必要とされ、生産性が低下するという問題があった。
そして、従来のポペット型チェックバルブ100’は、スピンドル120’が偏心下向きになっていてスピンドル120’が斜めに本体110’と接触するので、スピンドル120’と本体110’との間のガイド部分とチェックバルブシート部とに摩耗が集中される偏摩耗などが進行されて耐久性が低下されるという問題があった。
本発明の目的は、上記問題に鑑みてなされたものであり、従来のポペット型チェックバルブにおいて未燃焼ガスが逆流される問題と、分解及び組み立て作業に多くの時間が必要とされて生産性が低下する問題と、スピンドルの偏摩耗により耐久性が脆弱である問題を解消するガス注入用チェックバルブを提供することである。
上記目的を達成するための本発明によるガス注入用チェックバルブは、
ガス流動ホール上部の外面に他の部位に比べて直径の小さい凹入部が設けられる一体型の本体と、
前記本体を垂直に貫通し、本体のガス流動ホール下部に位置する外面に他の部位に比べて直径の小さい凹入部が設けられた一体型のスピンドルと、
前記スピンドルの上端部を貫通するスプリングと、
前記スピンドル上端部を貫通するスプリングをスピンドル上に固定し、スピンドルを垂直状態にガイドするスプリングシートと、
前記本体上端に結合し、本体をプリチャンバに固定する結束リングと、
前記本体下端に結合し、スピンドルの周りを覆う本体下端をプリチャンバに固定するスペーサと、
を含むことを特徴とする。
ここで、前記本体上端部及び下端部には段差部が形成されていることを特徴とする。
そして、前記スピンドルの上端部には本体の通孔内面に接するOリングが設けられていることを特徴とする。
そして、前記スプリングシートは、スプリットリング締結によりスピンドルと結合することを特徴とする。
そして、前記結束リングは、外面に螺旋が形成されていることを特徴とする。
そして、前記スペーサ下端は、スピンドル下端に比べて下部に位置することを特徴とする。
本発明によるガス注入用チェックバルブは、本体の外面及びスピンドル外面に凹入部が設けられ、本体外面の凹入部がガス流動空間を提供することができるので、ガス注入が円滑に行われる効果がある。
また、本発明によるガス注入用チェックバルブは、本体とスピンドルがそれぞれ一体型になっていって部品数を最小化することができるので、分解及び組み立て作業を短時間内に簡便に行うことができ、生産性を高めることができる効果がある。
また、本発明によるガス注入用チェックバルブは、スペーサにより本体下端部の変形を防止することができ、本体下端部の変形による未燃焼ガス逆流を防止することができる効果がある。
また、本発明によるガス注入用チェックバルブは、スプリングシート外面と結束リング内面との間に介して支持されて駆動されるので、チェックバルブの各部材との間に摩擦を減少させて耐久性を増加させる効果がある。
従来ポペット型チェックバルブの構造を示す断面図である。 従来ポペット型チェックバルブにおいて未燃焼ガスの逆流を示す例示図である。 本発明によるガス注入用チェックバルブの外形を示す斜視図である。 本発明によるガス注入用チェックバルブの構造を説明するための結合状態断面図である。 本発明によるガス注入用チェックバルブがプリチャンバに適用された形態を示す使用状態図である。 本発明によるガス注入用チェックバルブにおいてスピンドルの下降を説明するための作動状態図である。 本発明によるガス注入用チェックバルブにおいてスピンドルの昇降を説明するための作動状態図である。 本発明によるガス注入用チェックバルブにおいて未燃焼ガス逆流防止を説明するための作動状態図である。 本発明によるガス注入用チェックバルブを駆動する駆動装置の構造を説明するための分離斜視図である。 本発明によるガス注入用チェックバルブを駆動する駆動装置の構造を説明するための結合状態断面図である。
次に、本発明について添付図面を参照して詳細に説明する。
図3及び図4に示すように、本発明によるガス注入用チェックバルブ100は、本体110と、スピンドル120と、スプリング130と、スプリングシート140と、結束リング150と、スペーサ160とを含む。
前記本体110には、ガス流動ホール112上部の外面に他の部位に比べて直径が小さい凹入部113が設けられる。
このような本体110は一体型とすることが好ましい。
本体110を一体型とすることで部品数を最小化することができる。
そして、本体110からガス流動ホール112は四方に広がることが好ましい。
本体110のガス流動ホール112が四方に広がることで、ガス流動ホール112を介するガス流入が方向に関係なく均一に行われる。
そして、本体110外面には、上下に間隔を置いてシーリング114が連続に結合されることが好ましい。
本体110外面に上下間隔を置いてシーリング114が連続に結合されることで、本体110結合部位における気密を保持することができる。
そして、本体110上端部及び下端部に段差部115が形成されることが好ましい。
本体110上端部及び下端部に段差部115を形成することで、結束リング150下端が本体110上端部の段差部115に接することができ、結束リング150がプリチャンバ300に締結されることで、結束リング150下端が本体上端部に形成された段差部115を押してプリチャンバ300内に固定されることができ、本体110下端部の段差部115がスペーサ160上端に接することができ、本体110固定によってスペーサ160が本体110に固定されることができる。
一方、本体110の内側中央には上部から下部につながる通孔111が設けられている。
本体110の内側中央に上部から下部につながる通孔111を設けることで、本体110内側にスピンドル120を挿入することができる。
前記スピンドル120は、本体110を垂直に貫通することで、本体110のガス流動ホール112下部に位置する外面に他の部位に比べて直径が小さい凹入部121が設けられる。
このようなスピンドル120は一体型とすることが好ましい。
スピンドル120を一体型とすることで、部品数を最小化することができる。
一方、スピンドル120の上端部には、本体110の通孔111内面に接するOリング122を設けることが好ましい。
スピンドル120の上端部に本体110の内面に接するOリング122を設けることで、スピンドル120外面と本体110の通孔111内面との間に気密保持を可能とする。
前記スプリング130はスピンドル120の上端部を貫通するものである。
このようなスプリング130は、収縮及び伸張が可能な通常のものであって、スプリング130の構造及び作動に関する詳細な説明は省略する。
前記スプリングシート140は、スピンドル120上端を貫通するスプリング130をスピンドル120上に固定することで、スピンドル120を垂直状態にガイドする。
このようなスプリングシート140は、スプリットリング141締結によりスピンドル120に結合されることが好ましい。
スプリングシート140がスプリットリング141締結によりスピンドル120と結合されるため、スプリングシート140結合が簡便に行われる。
前記結束リング150は本体110上端に結合されるものであって、本体110をプリチャンバ300に固定することができる。
このような結束リング150の外面には螺旋151が形成されることが好ましい。
結束リング150の外面に螺旋151を形成することで、結束リング150が螺旋嵌合を介してプリチャンバ300と結合することができる。
一方、結束リング150の上端部はナット状とすることが好ましい。
結束リング150の上端部をナット状とすることで、結束リング150の回転が容易に行われる。
前記スペーサ160が本体110下端に結合されることで、スピンドル120の周りを覆う本体110下端をプリチャンバ300に固定することができる。
このようなスペーサ160は本体110とプリチャンバ300との間に位置する。
次に、本発明によるガス注入用チェックバルブ100の組み立てについて詳細に説明する。
本発明による本体110内側中央には垂直につながる通孔111が設けられ、通孔111下端を通してスピンドル120上端を嵌め込むことで、スピンドル120が本体110を貫通することができる。
このとき、本体110を貫通したスピンドル120上端にはスプリング130が貫通する。
ここで、スピンドル120上端を貫通するスプリング130は、スピンドル120上で遊動可能な状態であるが、スピンドル120上端にはスプリング130貫通の後にスプリングシート140が結合されるため、スピンドル120を貫通したスプリング130の固定が可能となる。
このとき、スプリングシート140とスピンドル120との結合は、スプリットリング141の締結で行われる。
そして、本体110下端にスペーサ160が結合される。
このとき、スペーサ160はプリチャンバ300内に先に挿入され、スペーサ160がプリチャンバ300内に挿入された後にプリチャンバ300内にスピンドル120が結合された本体110が挿入され、本体110下端にスペーサ160が結合されることができる。
そして、本体110上端に結束リング150が結合される。
結束リング150の外面には螺旋151が形成されており、本体110上端に結束リング150を嵌め込み、結束リング150を回転させると、結束リング150外面の螺旋151がプリチャンバ300と螺旋嵌合し、次第に下部に向けて本体110上端に結合されることができる。
このとき、結束リング150の下端は本体110上端部の段差部115を押圧することで、プリチャンバ300内に位置する本体110は結束リング150が結合することでプリチャンバ300内に固定されることができ、結束リング150下端が本体110上端部の段差部115を押圧することで本体110下端部の段差部115はスペーサ160の上端を押圧することができ、本体110下端にスペーサ160が固定される。
上述のように、本発明によるガス注入用チェックバルブ100は、本体110と、スピンドル120と、スプリング130と、スプリングシート140と、結束リング150と、スペーサ160からなる比較的に少ない部品の結合であるので、分解及び組み立て作業を短時間内に簡便に行うことができる。
一方、前記の過程により組み立てられた本発明によるガス注入用チェックバルブ100は、図5に示すように、プリチャンバ300内部においてガスを注入することになる。
プリチャンバ300上部には、カム(図示せず)の駆動により上昇下降を繰り返すヨーク400と結合して上下に動作する駆動装置200が設けられる。
次に、駆動装置200について詳細に説明する。
図9及び図10に示すように、チェックバルブ100の駆動装置200は、上部固定ブロック210と、下部固定ブロック220と、ローラ230と、ガイド240と、作動片250と、押棒260とを含む。
前記上部固定ブロック210は、カム(図示せず)駆動により上昇下降を繰り返すヨーク400上に結合して上下に動作する。
このような上部固定ブロック210の前面両側には、後方につながるボルト締結孔211を設けることが好ましい。
上部固定ブロック210の前面両側に後方につながるボルト締結孔211を設けることで、上部固定ブロック210のボルト締結孔211とヨーク400に形成されるボルト締結孔410とが同一線上に位置する状態においてボルト締結孔211を通してボルト212が締結されることによりヨーク400上に上部固定ブロック210が結合されることができる。
そして、上部固定ブロック210側面には横につながる通孔213を設けることが好ましい。
上部固定ブロック210側面に横につながる通孔213を設けることで、通孔213を通るピン214挿入により上部固定ブロック210上にローラ230が回転可能に結合されることができる。
前記下部固定ブロック220は、上部固定ブロック210が結合するヨーク400下部のプリチャンバ300に結合するものである。
このような下部固定ブロック220上面両側には、下部につながるボルト締結孔221を設けることが好ましい。
下部固定ブロック220上面両側に下部につながるボルト締結孔221を設けることで、下部固定ブロック220のボルト締結孔221とプリチャンバ300上面に形成されるボルト締結孔310とが同一線上に位置する状態においてボルト締結孔221を通してボルト222が締結されることによりプリチャンバ300上に下部固定ブロック220が結合されることができる。
そして、下部固定ブロック220側面には横につながる通孔223を設けることが好ましい。
下部固定ブロック220側面に横につながる通孔223を設けることで、通孔223を通るピン224挿入により下部固定ブロック220上にガイド240及び作動片250が回転可能に結合されることができる。
前記ローラ230は、上部固定ブロック210上に回転可能に結合するものであって、中央部の直径が両側端部の直径に比べて大きくなっている。
このようなローラ230において中央部の直径を両側端部に比べて大きくすることは、ローラ230とガイド240が接触する際に接触面を最小化するためのものであって、ローラ230中央部の直径を両側端部に比べて大きくするによりローラ230とガイド240は点接触するので、ローラ230とガイド240との摩耗を最小化することができる。
一方、ローラ230の側面には横につながる貫通孔231を設けることが好ましい。
ローラ230の側面に横につながる貫通孔231を設けることで、貫通孔231を通して上部固定ブロック210に結合するピン214の貫通が行われるので、ローラ230が上部固定ブロック210上で回転することができる。
前記ガイド240は、下部固定ブロック220上で回転可能に結合されるものであって、一側の屈曲面241が上昇下降するローラ230と接触することで回転する。
このようなガイド240の屈曲面241には傾斜部241aを設けることが好ましい。
ガイド240の屈曲面241に傾斜部241aを設けることで、傾斜部241aに沿ってローラ230が進行する過程においてガイド240の回転が漸進的に行われる。
一方、ガイド240側面には横につながる貫通孔242を設けることが好ましい。
ガイド240側面に横につながる貫通孔242を設けることで、貫通孔242を通して下部固定ブロック220に結合するピン224の貫通が行われるので、ガイド240が下部固定ブロック220上で回転することができる。
前記作動片250は、下部固定ブロック220上に回転可能に結合されたものであって、ガイド240回転により前方先端が上昇下降する。
このような作動片250の後方には下部につながる凹溝251を設けることが好ましい。
作動片250の後方に、下部につながる凹溝251を設けることで、凹溝251を通して作動片250内側にガイド240を挿入することができる。
そして、作動片250の側面には、横につながる貫通孔252を設けることが好ましい。
作動片250の側面に、横につながる貫通孔252を設けることで、貫通孔252を通して下部固定ブロック220に結合するピン224の貫通が行われるので、作動片250が下部固定ブロック220上で回転することができる。
そして、作動片250の前方先端には、内周面が螺旋からなるホール253を設けることが好ましい。
作動片250の前方先端に、内周面が螺旋からなるホール253を設けることで、ホール253を通して押棒260が螺旋嵌合して作動片250に結合されることができる。
前記押棒260は作動片250前方先端に結合されるものであって、作動片250前方先端の下降に伴って下降し、ガス注入用チェックバルブ100のスピンドル120上端を押圧する。
このような押棒260の外面には螺旋が形成されることが好ましい。
押棒260の外面に螺旋を形成することで、押棒260と作動片250のホール253とが螺旋嵌合することができるため作動片250上に押棒260が結合されることができる。
そして、押棒260の上端には二重ナット261が締結されることが好ましい。
押棒260の上端に二重ナット261が締結されることで、作動片250上における押棒260遊動を防止することができ、二重ナット261締結高さ調節により作動片260からの押棒260の突出程度を調節することができる。
このとき、押棒260の下端部は、前後左右に遊動可能な形態とすることが好ましい。
押棒260の下端部が前後左右に遊動可能な形態とすることで、押棒260下端部がチェックバルブ100のスピンドル120上端を押圧する際に押棒260下端部の遊動により押棒260とスピンドル120とが密接することができるため押棒260によるスピンドル120押圧が円滑に行われる。
このとき、押棒260下端部の前後左右遊動は、押棒260下端が半球状になっていて、半球状の押棒260下端に半球状に対応する収容ホーム262aが形成された押圧部材262の結合により行われる。
上記のような駆動装置200は、スピンドル120上端と接することができるので、駆動装置200の上昇下降繰り返しによって本体110上でスピンドル120の上昇下降繰り返しが行われる。
すなわち、駆動装置200先端が下降すると、本体110を貫通するスピンドル120の上端を押すようになるので、スピンドル120上端のスプリング130が押圧されてスピンドル120が下降し、駆動装置200先端が昇降すると、以前の下降過程で押圧されたスプリング130が伸張してスピンドル120の昇降が行われる。
上記のような駆動装置200によるスピンドル120が上昇下降繰り返し過程においてスピンドル120が下降時にプリチャンバ300の燃焼室320にガス注入が行われる。
本体110には、ガス流動ホール112が設けられているので、スピンドル120が下降すると、図6に示すように、通孔111内側につながるガス流動ホール112が開放され、本体110内部にガス流入が行われる。
そして、本体110内部に流入されたガスは、スピンドル120外面に設けられた凹入部121に沿って下部に進行することができる。
このとき、スピンドル120の下端は、本体110下端に突出された状態において本体110下端の通孔111が開放されるので、開放された本体110下端の通孔111を通してガス流出が行われることができて燃焼室320にガスが注入される。
ここで、本体110のガス流動ホール112上部外面に設けられる凹入部113は、本体110の他の部位に比べて直径が小さく、凹入部113周辺に空間が確保されるので、ガス流動ホール112周辺にガス流動が活性化されるため、ガスの注入がさらに円滑に行われる。
そして、スピンドル120の凹入部121はスピンドル120の他の部位に比べて直径が小さいために凹入部121外面と本体110の通孔111内面との間に空間が確保され、その確保された空間に圧縮されたガスが待機していてスピンドル120が下降する際にガスの注入がさらに円滑に行われる。
前記のようなガス注入過程において本発明によるガス注入用チェックバルブ100は未燃焼ガスの逆流を防止することができる。
次に、これについて詳細に説明する。
駆動装置200の昇降が行われると、スピンドル120は、図7に示すように、収縮されていたスプリング130の伸張により下降以前の状態に昇降が行われる。
そこで、スピンドル120の昇降が行われると、スピンドル120下端部は本体110下端の通孔111周りに密接して通孔111の開放を遮断するので、通孔111を通して未燃焼ガスが逆流することを防止することができる。
このとき、本体110の下端部には、図8に示すように、段差部115が形成され、段差部115周りにスペーサ160が設けられていて、スペーサ160が本体110下端を支持するので、本体110がねじれることを防止させてスピンドル120の下端部(チェックバルブシート部)に変形がないため、変形した場合の本体110下端部の隙間から未燃焼ガスが逆流することを防止することができる。
さらに、本発明では、スピンドル120がスプリットリング141の締結によりスプリングシート140と結合することで、スプリングシート140外面周りは結束リング150の内面に接しており、チェックバルブ100を駆動する駆動装置200が偏軸に上昇下降してもスピンドル120と結合したスプリングシート140外面と結束リング150内面の接触部により支持されてスピンドル120が垂直に昇降下降するので、スピンドル120ガイド面の偏摩耗を防止することができ、チェックバルブ100の耐久性能を向上することだけでなく、本体110の通孔111下端と接するスピンドル120の下端部チェックバルブシート部の偏摩耗を防止することができ、スピンドル120下端部の偏摩耗した場合に隙間から未燃焼ガスが逆流することを防止することができる。
上述のように、本発明によるガス注入用チェックバルブ100は、本体110の外面及びスピンドル120外面に凹入部113、121が設けられたので、本体110外面の凹入部113がガス流動空間を提供するので、ガスの注入を円滑に行うことができる。
そして、本発明によるガス注入用チェックバルブ100は、本体110とスピンドル120がそれぞれ一体型になっていて、部品数を最小化することができるので、分解及び組み立て作業が短時間内に簡便に行うことができて生産性を高めることができる。
そして、本発明によるガス注入用チェックバルブ100は、スペーサ160により本体110下端部の変形(ねじれ)を防止することができ、本体110下端部の変形による未燃焼ガス逆流を防止することができる。
そして、本発明によるガス注入用チェックバルブ100は、駆動装置200が偏軸に上昇下降してもスピンドル120と結合したスプリングシート140外面と結束リング150内面の接触部によって支持されてスピンドル120が垂直に昇降下降し、スピンドル120ガイド面の偏摩耗を防止することができてチェックバルブ100の耐久性能を向上させることができる。
以上説明した本発明は、上述の実施例に限定されず、請求範囲において請求する本発明の要旨を脱しない範囲内で変更可能なものであって、そのような変更は、記載された請求範囲内にあるものとする。
本発明によるガス注入用チェックバルブは、耐久性の向上、生産性の向上と共に、ガス注入が円滑に行うことができるものであって、未燃焼ガスの逆流を防止することができて燃料ガスを供給するエンジンなどの装置に適用可能である。
100 チェックバルブ
110、110’ 本体
112 ガス流動ホール
113 凹入部
114 シーリング
115 段差部
116 螺旋
120、120’ スピンドル
121 凹入部
122 Oリング
130 スプリング
140 スプリングシート
141 スプリットリング
150 結束リング
151 螺旋
160 スペーサ
200 駆動装置
210 上部固定ブロック
211 ボルト締結孔
213 通孔
214 ピン
220 下部固定ブロック
221 ボルト締結孔
222 ボルト
223 通孔
224 ピン
230 ローラ
231 貫通孔
240 ガイド
241 屈曲面
242 貫通孔
250 作動片
251 凹溝
252 貫通孔
253 ホール
260 押棒
261 ナット
262 押圧部材
262a 収容ホーム
300 プリチャンバ
310 ボルト締結孔
320 予燃焼室
400 ヨーク
410 ボルト締結孔

Claims (8)

  1. ガス流動ホール上部の外面に他の部位に比べて直径の小さい凹入部が設けられた一体型の本体と、
    前記本体を垂直に貫通し、本体のガス流動ホール下部に位置する外面に他の部位に比べて直径の小さい凹入部が設けられた一体型のスピンドルと、
    前記スピンドルの上端部を貫通するスプリングと、
    前記スピンドル上端部を貫通するスプリングをスピンドル上に固定し、スピンドルを垂直状態にガイドするスプリングシートと、
    前記本体上端に結合し、本体をプリチャンバに固定する結束リングと、
    前記本体下端に結合し、スピンドルの周りを覆う本体下端をプリチャンバに固定するスペーサと、
    を含むことを特徴とするガス注入用チェックバルブ。
  2. 前記本体上端部及び下端部外面に段差部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のガス注入用チェックバルブ。
  3. 前記スピンドルの上端部に本体の通孔内面に接するOリングが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のガス注入用チェックバルブ。
  4. 前記スプリングシートは、スプリットリング締結によりスピンドルと結合することを特徴とする請求項1に記載のガス注入用チェックバルブ。
  5. 前記結束リングの外面に螺旋が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のガス注入用チェックバルブ。
  6. 前記結束リングの上端部は、ナット状となることを特徴とする請求項5に記載のガス注入用チェックバルブ。
  7. 前記結束リングの内径にスプリングシートの外径がガイドされることを特徴とする請求項1に記載のガス注入用チェックバルブ。
  8. 前記スペーサ下端はスピンドル下端に比べて下部に位置することを特徴とする請求項1に記載のガス注入用チェックバルブ。
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