KR100444856B1 - 중대형 디젤엔진의 노즐튜브 확관 및 실링 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중대형 디젤엔진의 노즐튜브 확관 및 실링 구조에 관한 것으로, 실린더 헤드의 상,하부 삽입공을 통해 노즐튜브를 장착한 다음 상기 노즐튜브의 노즐 수용부를 확관시키는 것에 있어서, 상기 실린더 헤드에 설치된 노즐튜브 내부로 인젝터를 장착시킬 때 노즐 수용부의 내경보다 조금 큰 외경을 가지는 복수개의 확관용 돌부가 형성된 연료분사노즐이 노즐 수용부로 압입되는 과정에서 상기 확관용 돌기가 노즐 수용부를 내측에서 외측으로 확관시키도록 구성하여 노즐튜브를 보다 기밀성 있게 장착할 수 있으며, 용이하게 해체할 수 있게 하는 특징을 지닌 발명이다.

Description

중대형 디젤엔진의 노즐튜브 확관 및 실링 구조{Nozzle tube expanding and sealing method}

본 발명은 중대형 디젤엔진에 있어 실린더 헤드에 인젝터 노즐을 장착하기 위한 노즐튜브의 확관 및 실링(SEALING) 구조에 관한 것이다.

중대형 디젤엔진에서는 연료분사노즐을 실린더 헤드에 장착시키기 위한 구성으로서 노즐튜브(NOZZLE TUBE)가 사용되고 있으며, 상기의 노즐튜브는 인젝터를 보호하면서 실린더 헤드의 워터자켓에 충전되어 있는 냉각수가 외부로 유출되지 않도록 하는 기능을 담당하고 특히, 냉각수가 연소실로 유입되지 않도록 하는 기능과 함께 인젝터의 연료분사노즐과의 틈 사이로 연소가스가 누출되지 않도록 하는 기능도 담당하는 중요한 부품 중의 하나이다.

상기한 노즐튜브는 통상 프레스 성형이 용이한 청동, 순동 등 동계열 재질로 제작되고 있다.

도 6 및 도 7은 종래 기술에서 실린더 헤드에 노즐튜브를 장착한 다음 확관 및 실링하는 구조를 보인 도면으로서, 노즐튜브(100)는 인젝터(도시 생략)를 수용하는 인젝터 수용부(101)와 노즐(도시 생략)을 수용하기 위한 노즐 수용부(102)로 구성되어 있으며, 상기 노즐 수용부(102) 내면에는 확관여유 덧살(103)이 형성되어 있다.

그리고 실린더 헤드(200)의 상,하부에는 노즐튜브(100)의 인젝터 수용부(101) 및 노즐 수용부(102)의 삽입을 허용하는 상,하부 삽입공(201)(202)이형성되어 있으며, 상기 상부 삽입공(201)의 상단 주연부에는 오링(300)이 설치되고 하부 삽입공(202)에는 암나사(도면 참조)가 가공되어 있다.

상기와 같이 구성된 실린더 헤드(200)에 노즐튜브(100)를 장착하고자 할 때에는 먼저 노즐튜브(100)를 장착하기 전에 그 하면(103)에 밀봉제인 실란트(도시 생략)를 도포한 상태에서 노즐튜브(100)를 실린더 헤드(200)에 장착하게 되면 상기 노즐튜브(100)의 인젝터 수용부(101) 및 노즐 수용부(102)는 실린더 헤드(200)에 형성된 상,하부 삽입공(201)(202)에 삽입되어진다.

상기와 같이 장착된 노즐튜브(100)의 인젝터 수용부(101) 상단은 실린더 헤드의 상부 삽입공(201)에 미리 설치되어 있는 오일(300)에 의해 기밀성이 유지되고 또 하면(103)은 그에 도포된 실린트가 실린더 헤드의 하부 삽입공(202) 상면에 형성된 안착면에 접착되어 어느 정도 기밀성을 유지될 수 있는 반면에 상기 노즐튜브의 노즐 수용부(102)는 그 외경이 실린더 헤드의 하부 삽입공(202)에 형성된 암나사의 나사산 내경과 거의 일치하는 치수를 가지도록 성형되어 있기 때문에 노즐 수용부(102)와 하부 삽입공(202) 사이에는 반드시 틈새가 형성될 수밖에 없다.

따라서 종래 기술에서는 노즐튜브(100)의 노즐 수용부(102)를 실린더 헤드(200)의 하부 삽입공(202)에 기밀하게 장착시키기 위해서 외주면에 복수개의 확관용 돌기(401)가 일정간격으로 형성된 확관봉(400)을 상기 노즐 수용부(102)로 삽입하여 관통시킬 때 확관용 돌기(401)들이 단계적으로 노즐 수용부(102) 내면 및 확관여유 덧살(104)을 외측으로 밀어내는 확관작용으로 노즐 수용부(102)의 외면이 하부 삽입공(202)에 형성된 나사산과 나사골에 채워지도록 하는 수단으로 실린더헤드(200)의 하부 삽입공(202)에 장착된 노즐튜브(100)의 노즐 수용부(102)를 확관시킴과 더불어 실링하고 있다.

그러나, 상기와 같이 확관봉(400)을 사용하여 노즐튜브(100)가 냉각수의 실링성을 충분히 확보하면서 연소압에 견딜 수 있도록 확관작업을 실시하는 종래 기술에는 다음과 같은 점들이 문제점으로 지적되고 있다.

노즐튜브(100)에 삽입되는 확광봉(400)을 붙잡아주는 공구와 확관작업을 실시하는 프레스 장비를 필요로 하고 또한 그 공구 및 프레스 장비를 다룰 수 있는 작업원이 필요하게 된다는 점에서 노즐튜브(100)를 장착시키는데 많은 비용이 소요되며, 또한 프레스 장비로 확관봉(400)을 강제적으로 압입하여 확관작업을 실시하기 때문에 확관여부 덧살(104)가 노즐 수용부(102) 내면에 고르게 확산되지 않고 불규칙하게 퍼지는 현상으로 인하여 확관된 노즐 수용부(102)에는 연소압을 견디지 못하는 취약부분이 발생될 우려가 있고 심한 경우에는 확관작업시 찢어짐 현상이 나타나는 문제점이 있다.

또한 종래 기술의 노즐튜브(100)에는 해체를 용이하게 하는 구성이 없기 때문에 일단 실린더 헤드(200)에 장착된 노즐튜브(100)의 해체작업에 적지 않은 문제점이 발생되고 있다.

일례로서, 오링(300)이 손상되거나 연료분사노즐의 이상 충격으로 노즐튜브에 손상이 생겼을 경우 노즐튜브(100)를 교체하여야 하는 사례가 다반사하게 발생되는데, 이 경우 현장에서는 노즐튜브(100)를 교환하기 위해 엔진을 차량에서 탈거하고 실린더 헤드 내부에 장착된 캠샤프트 등 관련부품을 모두 분해한 후 실린더헤드를 뒤집어서 별도로 준비하고 있는 공구를 사용하여 노즐튜브(100)를 강제로 분리하고 있는 바, 이렇게 노즐튜브(100)를 강제적으로 분리하는 과정에서 노즐튜브(100)의 하면이 안착되는 안착부(실린더 헤드의 내측으로서 하부 삽입공의 상단 주위)가 손상될 경우에는 실린더 헤드 자체를 통채로 교환해야 하는 사례가 발생될 수도 있기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제점을 해결하고자 제안한 것으로, 실린더 헤드에 장착된 노즐튜브 속으로 인젝터를 체결하는 작업으로 확관 및 실링작업이 이루어질 수 있도록 하며, 또한 실린더 헤드에 장착된 노즐튜브를 용이하게 분리 해체시킬 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것으로,

이를 위한 본 발명의 수단은,

실린더 헤드의 상,하부 삽입공을 통해 노즐튜브를 장착한 다음 상기 노즐튜브의 노즐 수용부를 확관시키는 것에 있어서,

상기 실린더 헤드에 설치된 노즐튜브 내부로 인젝터를 장착시킬 때 노즐 수용부의 내경보다 조금 큰 외경을 가지는 복수개의 확관용 돌부가 형성된 연료분사노즐이 노즐 수용부로 압입되는 과정에서 상기 확관용 돌기가 노즐 수용부를 내측에서 외측으로 확관시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 상기 연료분사노즐의 외주면에 형성된 복수개의 확관용 돌부들은 밑에서부터 위로 올라 갈수록 외경이 점차로 커지는 것을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 노즐튜브의 노즐 수용부 상면에는 다각 형상의 소켓홈을 형성한것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 노즐튜브 및 인젝터의 장착상태를 나타낸

단면도.

도 2는 본 발명의 노즐튜브를 실린더 헤드에 장착하기 전 상태의 단면도.

도 3은 도 2의 A-A선 단면도.

도 4는 본 발명의 일요부인 인젝터의 연료분사노즐의 확대도.

도 5는 도 1의 "B"부분 확대도.

도 6 및 도 7은 종래 기술의 노즐튜브 확관 및 실링 구조를 보인 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 노즐튜브 11 : 인젝터 수용부

12 : 노즐 수용부 13 : 소켓홈

2 : 인젝터 3 : 연료분사노즐

31a,31b,31c : 확관용 돌부 4 : 실린더 헤드

41 ; 상부 삽입공 42 : 하부 삽입공

43 : 워터자켓 5 : 오링

6 : 실린트

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 노즐튜브 및 인젝터의 장착상태를 나타낸 단면도이며, 도 2는 본 발명의 노즐튜브를 실린더 헤드에 장착하기 전 상태의 단면도이고, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일요부인 인젝터의 연료분사노즐의 확대도이며, 도 5는 도 1의 "B"부분 확대도를 도시한 것으로,

도면부호 1은 노즐튜브를 나타내는 것으로, 상기 노즐튜브(1)는 인젝터(2)의 장착을 허용할 수 있도록 비교적 큰 직경을 가지는 인젝터 수용부(11)와 인젝터(2)의 하단에 돌출되는 연료분사노즐(3)의 장착을 허용하도록 작은 직경을 가지는 노즐 수용부(12)가 일체로 형성되어 있다.

또한 상기 노즐 수용부(12)의 내저부 즉, 노즐 수용부(12)의 상면에는 소켓홈(13)을 형성하는데, 상기 소켓홈(13)은 평면상으로 볼 때 6각 또는 12각으로 된 다각 형상으로 형성되어 있으며, 이와 같이 소켓홈(13)을 다각 형상으로 한 이유는 기존에 사용되고 있는 6각 또는 12각 소켓공구를 이용하여 나사식으로 해체할 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명의 특징은, 인젝터(2)의 하단에 돌출된 연료분사노즐(3)의 외주면에 복수개의 확관용 돌부(31a,31b,31c)를 형성하는 구조로서, 상기 인젝터(2)를 노즐튜브(1)에 장착시킬 때 연료분사노즐(3)이 노즐 수용부(12)로 압입되는 과정에서 확관작업이 이루어지도록 한 것에 있다.

또한 상기 연료분사노즐(3)의 외주면에 형성되는 복수개의 확관용 돌부들은 밑에서부터 위로 갈수록 외경이 점차로 커지는 구조를 가지고 있다, 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 하측의 확관용 돌부(31a)의 외경(D₁)이 가장 작고 중간측의 확관용 돌부(31b)의 외경(D₂)은 중간이며 상측의 확관용 돌부(31c)의 외경(D₃)이 가장 크다. 그리고 상기 각 확관용 돌부들은 노즐 수용부(12)를 손상시키지 않고 균일하게 확관시킬 수 있는 구형면으로 돌출되어 있다.

한편, 실린더 헤드(4)에는 노즐튜브(1)의 인젝터 수용부(11) 상단이 장착되는 상부 삽입공(41)과 노즐 수용부(12)가 장착되는 하부 삽입공(42)이 각각 형성되어 있으며, 상기 하부 삽입공(42)에는 기존과 같이 암나사가 형성되어 있고, 또 상부 삽입공(41)과 인젝터 수용부(11) 각각의 상단 사이에는 오링(5)이 개재되어 워터자켓(43)의 냉각수가 누출되지 않도록 구성된다.

그리고 상기 노즐튜브(1)의 하면에는 실란트(6)를 도포한 상태에서 실린더 헤드(4)에 장착하므로서 노즐튜브(1)의 하면이 실린더 헤드(4)의 하부 삽입공(42) 상단에 기밀하게 안착될 수 있도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

노즐튜브(1)의 하면에 실린트(6)를 도포한 상태에서 노즐튜브(1)를 실린더 헤드(4)의 상부 삽입공(41)을 통해 삽입하는 작업으로 장착하게 되면 노즐튜브의 인젝터 수용부(11) 상단은 상부 삽입공(41)에 꼭끼이면서 오링(5)에 의하여 기밀하게 장착되며, 노즐튜브의 하면은 실린트(6)에 의해 하부 삽입공(42) 상면에 접착되는 상태로 안착되고, 노즐 수용부(12)는 하부 삽입공(42)에 삽입되는데, 이때 노즐 수용부(12)의 외면은 하부 삽입공(42)에 형성된 암나사의 나사산에 거의 밀착되는 상태로 삽입된다.

상기와 같이 실린더 헤드(4)에 노즐튜브(1)의 장착작업이 완료되면 이어서 인젝터(2)를 노즐튜브(1) 내부로 삽입시킨 다음 인젝터(2)에 형성된 클램프 볼트를 나사조임하게 되면 연료분사노즐(3)이 밑으로 내려가면서 노즐 수용부(12)속으로 삽입되는데, 이때 상기 연료분사노즐(3)의 외주면에 형성된 복수개의 확관용 돌부(31a,31b,31c)가 노즐 수용부(12)의 내면을 강제로 확관시키게 된다.

상기한 복수개의 확관용 돌부(31a,31b,31c) 각각은 노즐 수용부(12)의 내경보다 조금 큰 외경을 가지고 있으며, 또한 노즐 수용부(12)속으로 제일 먼저 진입하는 하측의 확관용 돌부(31a)의 외경은 노즐 수용부(12)의 내경보다 미세하게 큰 외경을 가지고 있으며, 중간측 및 상측의 확관용 돌부(31b,31c)는 하측의 것보다 단계적으로 조금씩 더 큰 외경을 가지고 있으므로 상기 노즐 수용부(12)는 가장 작은 외경을 가지는 하측의 확관용 돌부(31a)에서부터 중간측 및 상측의 확관용 돌부(31b,31c)에 의하여 단계적으로 확관되는 상태가 되므로서 노즐 수용부(12)은 안정되고 균일하게 확관되는 것이며, 이와 같이 확관되는 노즐 수용부(12)의 외면은 하부 삽입공(42)에 형성된 암나사의 나사골에 충전되는 것이다.

그리고 상기와 같이 노즐 수용부(12)의 확관작업을 완료한 상태에서는 중간측의 확관용 돌부(31b) 일부와 상측의 확관용 돌부(31c)는 노즐 수용부(12)를 확관시킨 상태에서 그 내부에 그대로 존재하는 상태가 되므로서 연료분사노즐(3)과 노즐 수용부(12)과의 사이 및 노즐 수용부(12)의 확장된 외면과 하부 삽입공(42)의 암나사와의 사이에는 공차가 없는 기밀성을 확보되는 것이다.

따라서 실린더헤드(4)의 워터자켓(43)에 있는 냉각수의 누출현상과 연소가스의 유출현상을 완벽하게 차단할 수 있게 된다.

한편, 실린더 헤드(4)에 장착된 노즐튜브(1)를 해체하고자 할 때에는 기존과 마찬가지로 클램프 볼트를 나사풀림하여 노즐튜브(1)에서 인젝터(2)를 해체하게 되면 노즐튜브(1)의 인젝터 수용부(11) 상단은 개구된 상태가 되며, 이와 같이 상단이 개구된 인젝터 수용부(11) 속으로 기존에 사용하고 있는 6각 또는 12각으로 된 소켓공구(도시 없음)를 삽입하여 소켓홈(13)에 끼워준 상태에서 하부 삽입공(42)에 형성된 암나사의 나사풀림 방향으로 돌려주게 되면 확관작업시 암나사의 나사골에 충전된 부분이 나사풀림되므로서 확관된 노즐 수용부(12)가 하부 삽입공(42)에서 빠져나오게 되며, 이와 같이 나사풀림작업으로 노즐 튜브(1)를 실린더 헤드(4)에서 안전하게 분리할 수 있으므로 실린더 헤드(4) 및 오링(5)을 손상시키지 않고 노즐튜브(1)를 해체할 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 종래와 같이 별도의 확관봉을 사용하지 않고 노즐튜브을 장착할 수 있으므로 노즐튜브의 장착시키는 작업공수를 줄일 수 있으며, 노즐튜브를 확관시킨 후에도 연료분사노즐의 확관용 돌부가 노즐튜브에 그대로 존재하고 있으므로 보다 나은 기밀성을 확보할 수 있는 효과가 있으며, 또한 노즐튜브를 기존의 소켓공구로 해체할 수 있어 노즐튜브의 해체작업을 용이하게 수행할수 있을 뿐 아니라 튜브 해체작업시 실린더 헤드와 오링을 손상시키지 않고 또한 실린더 헤드의 하부 삽입공에 형성된 암나사도 손상시키지 않고 노즐튜브를 해체할 수 있게 하는 유용한 발명이다.

Claims (4)

1. 실린더 헤드의 상,하부 삽입공을 통해 노즐튜브를 장착한 다음 상기 노즐튜브의 노즐 수용부를 확관시키는 것에 있어서,

   상기 실린더 헤드에 설치된 노즐튜브 내부로 인젝터를 장착시킬 때 노즐 수용부의 내경보다 조금 큰 외경을 가지는 복수개의 확관용 돌부가 형성된 연료분사노즐이 노즐 수용부로 압입되는 과정에서 상기 확관용 돌기가 노즐 수용부를 내측에서 외측으로 확관되어지되,

   상기한 연료분사노즐의 외주면에 형성된 복수개의 확관용 돌부들은 밑에서부터 위로 올라 갈수록 외경이 점차로 커지는 것을 특징으로 하는 중대형 디젤엔진의 노즐튜브 확관 및 실링 구조.
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3. 실린더 헤드의 상,하부 삽입공을 통해 노즐튜브를 장착한 다음 상기 노즐튜브의 노즐 수용부를 확관시키는 것에 있어서,

   상기 실린더 헤드에 설치된 노즐튜브 내부로 인젝터를 장착시킬 때 노즐 수용부의 내경보다 조금 큰 외경을 가지는 복수개의 확관용 돌부가 형성된 연료분사노즐이 노즐 수용부로 압입되는 과정에서 상기 확관용 돌기가 노즐 수용부를 내측에서 외측으로 확관되어지고, 상기 노즐튜브의 노즐 수용부 상면에는 다각 형상의 소켓홈을 형성이 형성되어지되,

   상기한 연료분사노즐의 외주면에 형성된 복수개의 확관용 돌부들은 밑에서부터 위로 올라 갈수록 외경이 점차로 커지는 것을 특징으로 하는 중대형 디젤엔진의 노즐튜브 확관 및 실링 구조.
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