KR100640270B1 - 상이한 압력의 두 캐비티간 기밀장치 - Google Patents

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Abstract

본 분사기(11)는 노즐을 갖는 중공본체(12)와, 중공본체(12)의 원통형 시트(21)에 수용된 밸브본체(26)를 갖는 계량밸브(24)를 가진다. 밸브본체(26)는 고압 연료를 밸브(24)의 조절실(38)로 분배하기 위한 분배캐비티(39)를 가지고 있고, 상기 시트(21)는 대기압의 캐비티(13)와 연통하며, 제어봉(14)은 캐비티(13) 내에서 활주한다. 본 기밀장치는, 상기 시트(21)의 표면(22)과 밸브본체(26)의 일 부분(59)의 외측표면(58)에 마련된 두 쇼울더(53,54) 사이에서 압축되는 환상기밀재(52)를 가짐으로써, 두 개의 표면(22, 58) 사이의 기밀이 충분하도록 한다.

Description

상이한 압력의 두 캐비티간 기밀장치
본 발명은 상이한 압력의 두 캐비티간 기밀장치에 관한 것으로, 예를 들면 내연기관 연료분사기에 사용된다.
공지된 분사기는 일반적으로 노즐을 갖는 중공본체와, 그 내부에서 노즐을 제어하기 위한 제어봉이 활주하는 대기압 상태의 캐비티를 포함한다. 봉은 압력을 받는 연료를 공급하는 조절실을 가진 밸브본체를 포함하는 계량밸브에 의해 유압적으로 제어된다.
공지된 분사기의 밸브본체는, 실질적으로 원통형이고, 중공본체의 원통형 시트 내부에 수용되어 있으며, 조절실로 연료를 분배하기 위한 환상캐비티를 가지고 있고, 또한 고압을 받으므로, 환상캐비티와 대기압의 캐비티 사이의 기밀장치에 의하여 중공본체에 결합되어야만 한다.
이러한 목적에서 밸브본체의 원통형 벽과 중공본체의 시트 사이에 적어도 하나의 환상기밀재가 예비로 만들어져 있어서, 보통은 상기 시트의 쇼울더상에 놓여져 있고, 밸브본체에 결합될 때 밸브본체의 표면을 효과적으로 기밀하기 위하여 약간 늘여지게 만들어져 있다. 기술적인 이유에서, 밸브본체는 상기 시트에 대해 5 내지 35미크론의 원주방향 간극을 가진다.
분사기의 작동중에, 분배캐비티내의 약 1,350바아의 고압연료는 밸브본체와 시트 사이의 간극내로 기밀재를 밀어내는 경향이 있다. 즉 기밀재가 간극내로 밀려나오므로, 압출링을 형성해야하고 기밀재의 열화를 가져온다. 그 결과 고압연료는 더욱 더 압출링을 통하여 누출되어서, 압력차이가 줄어들고 누출마찰로 열을 생성하게 된다. 이 열로 기밀재의 저항력이 더 저감하여서, 기밀재는 닳기 시작하고, 빈번하게 교환해야만 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 공지된 기밀장치에 관련된 전형적인 상기의 문제점을 해소하기 위하여, 조립하기 용이하고 긴 작동 수명을 가지는 상기 종류의 분사기용 기밀장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 상이한 압력의 두 캐비티 사이에 개재되며, 상기 캐비티를 분리하는 두 개의 동심 표면들 사이의 환상기밀재를 포함하는 기밀장치에 있어서; 상기 기밀재는 그 축선과 평행한 방향으로 상기 표면들에 마련된 두 쇼울더 사이에서 압축되어, 상기 표면들과 상기 쇼울더를 기밀하는 것을 특징으로 하는 기밀장치에 의하여 달성된다.
상기 장치는, 노즐을 갖는 중공본체와 상기 노즐을 개방하기 위한 계량밸브를 포함하는 내연기관 연료분사기 내부에 삽입되는 것이 바람직하고, 상기 계량밸브는 상기 중공본체의 원통형 시트내에 수용되는 밸브본체를 가지며; 상기 쇼울더는 상기 원통형 시트의 표면과 상기 밸브본체 일 부분의 외측표면에 마련되는 것을 특징으로 한다.
이하에서 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직하고 비한정적인 두 개의 실현 태양을 구체적으로 설명한다.
도1의 부호 (11)은 연료분사기 전체로서, 예를 들면 내연기관용 연료분사기를 나타낸다. 분사기(11)는, 하나 이상의 분사 오리피스와 기저부에서 경계를 이루고 있는 노즐(미도시)을 갖는 중공본체(12)를 포함한다. 본체(12)는 그 내부에서 분사 오리피스를 폐쇄하기 위한 핀에 결합된 제어봉(14)이 여유있게 활주하는 축방향 캐비티(13)를 가진다. 돌출부(15)에는 고압, 즉 1,350바아의 연료를 공급하는 정상적인 연료공급펌프에 결합되는 유입이음부(16)가 삽입되어있다.
본체(12)는 이음부(16)를 노즐의 분사실로 연결하는 도관(17)과, 나사부(19)가 있는 실질적으로 원통형 캐비티(18)를 포함하고, 시트(21)는 쇼울더(23)에 의해 캐비티(18)와 분리된 원통형 표면(22)을 포함하고 있다. 또한 분사기(11)는 부호 (24)로 전체를 나타낸 계량밸브를 포함하고 있으며, 계량밸브(24)는 시트(21) 내부에 수용되고 전자석(미도시)의 전기자의 스템(25)에 의해 제어된다.
계량밸브(24)는 실질적으로 원통형 외측표면(28)(도2 참조)으로 된 일부분(27)을 갖는 밸브본체(26)를 포함한다. 또한 밸브본체(26)는, 캐비티(18)의 나사부(19)에 나사결합되는 숫나사의 링너트(31)에 의해, 일반적으로 중공본체(12)의 쇼울더(23)(도1 참조)에 지지되는 플랜지(29)를 가진다.
링너트(31)와 스템(25) 사이의 간극은 밸브(24)의 토출실(32)을 형성한다. 토출실(32)은 공지된 대로 연료탱크와 결합된 토출이음부(33)와 연통되어, 토출실(32) 내의 연료는 실질적으로 대기압 상태이다. 그리고 중공본체(12)의 캐비티(13)는 본체(12)에 형성된 토출도관(34)을 거쳐서 토출이음부(33)와 연통하므로, 마찬가지로 대기압 상태이다.
밸브본체(26)는 그 내부에서 봉(14)의 상단부분(37)을 안내하는 축공(36)과, 축공(36)과 연통되는 축방향 조절실(38)을 가진다. 그리고 밸브본체(26)의 일 부분(27)은, 조절실(38)의 유입도관을 형성하는 교정된 도관(41)을 거쳐 축공(36)의 말단부와 연통하는 환상홈(39)을 가진다.
중공본체(12)는 이음부(16)를 환상홈(39)과 연결하는 추가의 도관(42)을 가지며, 환상홈(39)은 도관(42)으로부터 조절실(38)로 연료를 분배하기 위한 분배캐비티로 작용하므로 일반적으로 고압의 연료를 담고있다.
조절실(38)은 토출실(32)와 연통하는 교정된 토출도관(44)을 가진다. 봉(14)의 상단부(37)에는 유입도관(41)을 폐쇄하지 않고서 축공(36)과 조절실(38)의 연통을 차단하는 돌출부(46)를 가진다. 그리고 봉(14)의 일 부분(37)은 조절실(38)로부터 축방향 캐비티(13)로 연료의 통과를 막기 위한 두 개의 환상기밀재(47)를 가진다.
축공(36)내의 연료압력으로 인해, 일반적으로 분사기(11)의 노즐을 폐쇄하는 봉(14)은 하측부에 유지된다. 조절실(38)의 토출도관(44)은 볼(48) 형태인 개폐기에 의해 보통은 폐쇄된 상태로 유지되며, 볼(48)은 도관(44)이 있는 접촉표면에 의해 형성된 원추형 시트(50)(도2 참조)상에 놓여있다. 그리고 볼(48)(도1 참조)은 전기자 스템(25)의 플랜지(51)를 따라 작동하는 안내판(49)에 의해 안내된다.
분배캐비티(39)는 정상적으로 고압 연료를 담고 있으나, 캐비티(13)와 토출실(32)은 대기압의 연료를 담고 있으므로, 캐비티(39) 구역은 효과적인 기밀장치에 의하여 캐비티(13)와 토출실(32) 양쪽으로부터 유압적으로 고립되어야만 한다. 캐비티(39)와 토출실(32) 사이의 기밀은, 공지된 대로 쇼울더(23)에 접촉하는 플랜지(29)와 플랜지(29)에 접촉하는 링너트(31)에 의하여 보장된다.
본 발명에 따라, 고압 캐비티(39)와 대기압 캐비티(13) 사이의 기밀장치는, 예를 들면 유리 또는 청동 섬유를 첨가한 테프론 같은 탄성중합체로 만들어진, 원형 또는 타원형 단면의 환상기밀재(52)를 포함하고, 두 개의 쇼울더(53, 54)사이에서 원통형 시트의 축선과 평행한 방향으로 압축된다.
좀 더 구체적으로, 쇼울더(53)(도2 참조)는 밸브본체(26)의 시트(21)상에 마련되어, 원통형 표면(22)과 시트의 일 부분(57)으로서 표면(22)보다 직경이 더 작은 원통형 표면(56)을 분리한다. 다른 쇼울더(54)는 부분(27)의 외측 표면(28)상에 마련되어, 표면(28)보다 직경이 더 작은 밸브본체(26)의 다른 부분(59)의 표면(58)과 표면(28)을 분리한다.
따라서 두 개의 쇼울더(53, 54)는 환상이고, 동축상이며 서로 평행한다. 쇼울더(54)는 캐비티(39) 아래에 위치하며, 링너트(31)가 플랜지(29)를 본체(12)의 쇼울더(23)와 접촉하게 할 때, 쇼울더(54)는 기밀재(52)를 축방향으로 변형되도록 압축하고; 기밀재(52)는 쇼울더(53, 54)외에 중공본체(12)의 시트(21) 표면(22)과 밸브본체(26)의 부분(59)의 표면(58)과도 기밀접촉을 하게 되어, 시트(21)와 밸브본체(26) 양쪽에 최상의 기밀을 마련한다.
기밀재(52)를 밸브본체(26)에 간단히 삽입하기 위하여, 부분(59)은 원통형 부분(61)(도2 참조)과 약간 절두원추형 부분(62)을 포함한다. 좀 더 구체적으로, 원통형 부분(61)의 높이는 대략 부분(59)의 높이의 1/4에 상당하며, 절두원추형 부분(62)의 높이는 대략 부분(59)의 높이의 3/4에 상당한다.
분사기(11)의 계량밸브(24)는 다음과 같이 조립된다.
먼저, 기밀재(52)는 부분(59)에 삽입되어 쇼울더(54)에 접촉한다. 밸브(24)의 본체(24)는 기밀재(52)와 함께 중공본체(12)의 시트(21)내에 삽입되고, 봉(14)은 축공(36)내에 삽입된다. 링너트(31)는 나사부(19)에 나사결합되어 쇼울더(23)에 대해 플랜지(29)를 압박하고 기밀재(52)를 변형시켜서, 기밀재(52)는 두 개의 쇼울더(53, 54) 사이의 환상 간극을 채우기 위해서 실질적으로 직사각형 단면으로 나타나게 된다.
분사기(11)의 작동과정은 공지된 바와 같이 간략히 기술한다.
전자석이 자화되면, 전기자의 스템(25)은 끌어올려진다. 조절실(38)내 연료압력에 의해 계량밸브(24)가 개방되면, 봉(14)은 분사기(11)의 노즐을 개방하기 위해서 끌어올려진다. 조절실(38)내 연료는 이음부(33)의 토출실(32)를 거쳐 연료탱크로 토출된다.
전자석이 소자되면, 스프링(미도시)이 스템(25)을 내려가게 하고, 볼(48)을 원추형시트(50)(도2 참조)에 마주하게 밀어서 밸브(24)를 폐쇄한 다. 조절실(38)내 연료압력이 급속히 증가하여 봉(14)을 내려가게 하므로, 분사기(11)의 노즐은 폐쇄된다.
다만 청구범위를 벗어나지 않는다면 본 명세서에서 기술되고 설명된 분사기의 변경도 분명히 가능할 것이다. 예를 들면, 기밀재(52)는 상이한 탄성중합체의 재질로 만들어질 수 있고, 본 기밀장치는 하나 이상의 환상기밀재를 포함할 수도 있다.
공지된 장치와 비교하면, 본 발명에 따른 기밀장치의 장점은 상기의 설명으로부터 명백할 것이다. 두 개의 쇼울더(53, 54) 사이에서 기밀재(52)를 압축함으로써, 중공본체(12)의 시트(21)와 밸브본체(26)의 부분(59) 사이의 기밀이 충분하게 되어, 기밀재(52)의 재질로 형성된 압출링이 불필요해진다. 더욱이, 기밀재(52)의 효율 개선에 의해 연료 누출과 마찰열 발생을 줄임으로써 기밀재(52)의 작동 수명이 증가한다.
도1은 본 발명에 따른 기밀장치와 일체화한 연료분사기의 부분 단면도,
도2는 도1의 부분 확대도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 분사기 12 : 중공본체
13 : 캐비티 14 : 제어봉
21 : 원통형시트 22 : 시트표면
24 : 계량밸브 26 : 밸브본체
38 : 조절실 39 : 분배캐비티
52 : 환상기밀재 53 : 쇼울더
54 : 쇼울더 58 : 외측표면

Claims (4)

  1. 내연기관용 연료분사기 내에서 상이한 압력의 두 캐비티(39, 13) 사이에 개재되며; 상기 연료분사기는 노즐 및 상기 노즐을 개방하기 위한 계량밸브(24)를 구비한 중공본체(12)를 가지며, 상기 계량밸브(24)는 상기 중공본체(12)의 시트(21) 내부에 수용되는 밸브본체(26)를 가지며, 상기 밸브본체(26)와 상기 시트(21)는 상기 캐비티(39, 13)를 분리하는 상응하는 쇼울더(53, 54)를 구비한 두 개의 원통형 표면(22, 58)을 가지며; 상기 두 개의 원통형 표면(22, 58)의 축에 평행한 방향으로 상기 쇼울더(53, 54) 사이에 압축되는 환상기밀재(52)를 포함하는 기밀장치에 있어서,
    상기 기밀재(52)는 탄성재(52)로 제조되며, 실질적으로 원형 단면을 가지며, 상기 밸브본체(26)는 상기 중공본체(12)에 결합하여 상기 환상기밀재(52)의 단면을 탄성적으로 변형시켜 상기 기밀재(52)가 상기 두 개의 원통형 표면(22, 58)과 기밀 접촉함으로써, 상기 두 쇼울더(53, 54)상의 상기 캐비티(39, 13)와 상기 두 개의 원통형 표면(22, 58) 사이에 충분한 기밀을 제공하는 것을 특징으로 하는 기밀장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기밀재(52)는 실질적으로 원형 단면을 가지고, 상기 밸브본체(26)는 숫나사 링너트(31)에 의해 상기 중공본체(12)와 결합되며; 상기 링너트(31)는 상기 중공본체(12)의 나사부(19) 내로 나사결합되어서, 상기 원통형 시트(21)의 표면과 상기 외측 표면(58)을 기밀하도록 상기 단면을 변형시키는 것을 특징으로 하는 기밀장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브본체(26)는 상기 링너트(31)에 대해서 작용하는 플랜지(29)를 가지고, 상기 플랜지(29)는 상기 중공본체(12)의 추가의 쇼울더(23)를 압박하며; 상기 밸브본체(26)의 단부(62)는 상기 원통형시트(21) 내부로 상기 밸브본체(26)의 삽입을 돕도록 약간 절두원추형인 것을 특징으로 하는 기밀장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밸브본체(26)는, 토출도관(44)을 거쳐 토출실(32)과 연통하는 압축실(38)과 분사기(11)를 제어하는 봉(14)에 작용하는 고압연료 유입도관(41)을 가지고, 상기 토출도관(44)은 전자기적으로 제어된 개폐기(48)에 의해 제어되고, 상기 유입도관(41)은 상기 환상캐비티(39)에 대해 원주방향으로 위치하며; 상기 밸브본체(26)의 쇼울더(54)는 상기 환상캐비티(39)와 상기 절두원추형 부분(62)의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 기밀장치.
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