KR100661925B1 - 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치에 관한 것으로, 크랭크케이스의 개구부 외측둘레에 설치되며, 다수의 금속선재가 교차되고 겹쳐진 망구조에 의해 상기 크랭크케이스 외부로 유출되는 화염을 흡수 및 분산시키는 화염열흡수망부와; 상기 화염열흡수망부와 같은 망구조로 상기 화염열흡수망부 외측에 인접하게 설치되며, 상기 화염열흡수망부보다 내구성이 강한 소재로 이루어져 상기 화염열흡수망부의 외측으로의 굴곡변형을 외측에서 저지시키는 고강도변형방지부와; 상기 고강도변형방지부 외측에 상기 고강도변형방지부의 소정의 왜곡변형이 이루어질 수 있는 빈 공간부를 제공하는 변형방지공간부와; 판면에 방사형으로 요철이 형성된 다수의 스트랩이 겹쳐진 구조로 상기 변형방지공간부 외측에 설치되어, 상기 변형방지공간부를 통과한 잔여의 화염을 상기 스트랩의 사이에 형성된 도출공을 통과하면서 최종적으로 흡수시키고 산소결핍에 의한 불연소로 미불꽃 상태로 토출시키는 화염도출덕트부;를 포함하여 구성됨을 기술적 요지로 하여, 화염을 흡수 및 감압시키는 성능을 그대로 유지하면서도 금속망 내지 다수의 스트랩이 폭압의 충격에 의해 변형되는 것을 효과적으로 방지시킬 수 있는 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치에 관한 것이다.

내연기관 화염 트랩 망 덕트 변형방지망

Description

내연기관의 화염분출방지용 트랩장치{trap device for preventing flame of internal combustion engine}

도 1 - 본 발명에 따른 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치의 일실시예를 도시한 종단면도.

도 2 - 도 1의 횡단면도.

<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명>

10 : 1차화염열흡수부 11 : 내측지지볼트

12 : 외측지지볼트 20 : 감압확산공간부

30 : 2차화염열흡수부 40 : 고강도변형방지부

50 : 변형방지공간부 60 : 화염도출덕트부

61 : 스트랩 62 : 도출공

70 : 상판덮개 71 : 운반고리

본 발명은 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과열된 내열기관의 오폭 시, 외부로 방출되는 화염을 흡수 및 감압시키는 성 능을 그대로 유지하면서도 폭압의 충격에 따른 내부구성요소의 변형을 최소화시킬 수 있는 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치에 관한 것이다.

통상적으로 선박, 자동차 등에서는 연료를 기관 내에서 연소시켜 발생된 고온, 고압의 가스를 직접 일에너지로 전환시키는 내연기관을 사용하게되며, 보편적인 내연기관의 구조는 다수의 실린더장치를 구비하고 있는 엔진부로부터 동력을 발생시켜 이 동력을 기계적 운동에너지로 전환하는 시스템으로 이루어져 있다.

엔진부에는 전동장치인 크랭크부(crank portion)가 연결되어 있고 크랭크부는 크랭크케이스에 의해 둘러싸여져, 크랭크케이스 내부는 엔진의 고온, 고압가스에 의해 비교적 높은 온도 및 압력을 유지하게 되나, 크랭크케이스 내부의 압력이 규정된 압력(통상적으로 0.03~0.05kg/㎠)이상으로 상승하면, 과도한 압력만큼 내부가스를 외부로 유출시켜 크랭크케이스 내부를 항상 정상압력으로 유지시킬 수 있도록 하고 있다.

크랭크케이스 내부에 오폭에 의해 화염이 발생될 경우에는 화염이 외부로 넓게 유출되어 크랭크케이스 주위의 각종 기계장치 뿐만 아니라 인체에 치명적인 피해를 끼치게 되므로, 이를 방지하기 위해 내연기관의 엔진부 주위에는 폭발 시 화염이 외부로 분출되는 것을 차단할 수 있는 화염분출방지용 트랩장치가 설치된다.

종래의 이러한 화염분출방지용 트랩장치는 외부로 유출되는 화염을 다수의 망 내지 다수의 스트랩이 형성하는 판면 사이로 통과시키면서 흡수 및 감쇄시키도록 하고 있으나, 폭발 시 발생하는 폭압에 의해 금속재 망 내지 스트랩이 외측으로 구부러지는 변형이 발생하게 되어 지속적인 사용 시 화염의 상쇄이동경로가 고르게 유지되지 못해 화염의 열기 및 고압을 효과적으로 상쇄시키지 못하게되는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 화염을 흡수 및 감쇄, 차단시키기 위해 구비되는 금속망 내지 다수의 스트랩이 폭압에 의해 변형되는 것을 효과적으로 방지시킬 수 있는 구조의 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 크랭크케이스의 개구부 외측둘레에 설치되며, 다수의 금속선재가 교차되고 겹쳐진 망구조에 의해 상기 크랭크케이스 외부로 유출되는 화염을 흡수 및 분산시키는 화염열흡수망부와; 상기 화염열흡수망부와 같은 망구조로 상기 화염열흡수망부 외측에 인접하게 설치되며, 상기 화염열흡수망부보다 내구성이 강한 소재로 이루어져 상기 화염열흡수망부의 외측으로의 굴곡변형을 외측에서 저지시키는 고강도변형방지부와; 상기 고강도변형방지부 외측에 상기 고강도변형방지부의 소정의 왜곡변형이 이루어질 수 있는 빈 공간부를 제공하는 변형방지공간부와; 판면에 방사형으로 요철이 형성된 다수의 스트랩이 겹쳐진 구조로 상기 변형방지공간부 외측에 설치되어, 상기 변형방지공간부를 통과한 잔여의 화염을 상기 스트랩의 사이에 형성된 도출공을 통과하면서 최종적으로 흡수시키고 산소결핍에 의한 불연소로 미불꽃 상태로 토출시키는 화염도출덕트부;를 포함하여 구성되는 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치를 기술적 요지로 한다.

여기서, 상기 화염열흡수망부는, 크랭크케이스의 개구부 외측둘레에 설치되며, 다수의 금속선재가 교차되고 겹쳐진 망구조에 의해 상기 크랭크케이스 외부로 유출되는 화염을 1차적으로 흡수 및 분산시키는 1차화염열흡수망부와; 상기 1차화염열흡수망부 외측에 보다 확장된 빈 공간부를 제공하여, 상기 1차화염열흡수망부를 통과하며 분산 및 약화된 화염의 압력을 감소시키는 감압확산공간부와; 상기 감압확산공간부 외측에 상기 1차화염열흡수망부와 같은 망구조로 설치되어, 상기 1차화염열흡수망부와 감압확산공간부에서 1차로 흡수되고 감압된 화염을 2차로 흡수 및 분산시키는 2차화염열흡수망부;를 포함하여 구성되는 실시예를 포함함이 바람직하다.

그리고, 상기 고강도변형방지부는, 스테인리스 강재로 이루어지고, 상기 화염열흡수망부를 구성하는 금속선재의 0.5배이상 2.5배이하에 해당되는 직경을 가진 금속선재로 이루어지는 실시예를 포함함이 바람직하다.

또한, 상기 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치는, 상기 화염열흡수망부, 고강도변형방지부, 화염도출덕트부를 상측에서 구속하는 상판덮개의 상면상에 운반고리가 형성되는 실시예를 포함함이 바람직하다.

따라서, 고강도변형방지부 및 변형방지공간부를 구비하여 화염을 흡수 및 감압시키는 성능을 그대로 유지하면서도 금속망 내지 다수의 스트랩이 폭압의 충격에 의해 변형되는 것을 효과적으로 방지시킬 수 있다는 이점이 있다.

이에 따라, 화염열 및 폭압의 충격이 스트랩의 변형된 부위에 집중됨에 따라 주요하게 발생되던 수명단축 요인을 줄임으로써 수명을 보다 향상시킬 수 있다는 다른 이점이 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명을 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치의 일실시예를 도시한 종단면도이고, 도 2는 도 1의 횡단면도이다.

본 발명에 따른 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치는, 다수의 금속선재가 교차되고 겹쳐진 망구조를 가지는 화염열흡수망부와, 판면에 방사형으로 요철이 형성된 스트랩(61) 다수가 겹쳐진 구조를 가지는 화염도출덕트부(60)를 구비한 기존의 화염분출방지용 트랩장치에 있어서, 상기 화염열흡수망부와 화염도출덕트부(60) 사이에 고강도변형방지부(40)와 변형방지공간부(50)를 추가로 구성시킨 구조를 가진다.

상기 화염열흡수망부는 다수의 금속선재가 교차되고 겹쳐진 망구조를 가지고, 화염의 분출통로가 되는 크랭크케이스의 개구부 외측둘레에 설치되는 구성요소로, 화염은 상기 화염열흡수망부를 통과하면서 다수의 금속선재에 부딪혀 그 공기흐름이 정체되고 금속선재의 틈새마다 분산되면서 에너지를 소모하게 되어 압력이 감소되며, 상기 금속선재와의 접촉에 의해 열기가 냉각되어 불꽃의 힘이 약화된다.

상기 화염열흡수망부를 구성하는 금속선재는 선재나 망형태로의 가공이 용이하고 열전도성이 우수한 일반구조용 압연강재나 기계구조용 탄소강재를 소재로 하여 제작됨이 바람직하나, 화염 및 폭압에 지속적, 반복적으로 노출될 시에는 외측으로 구부러지는 변형이 불가피하게 발생하게 된다.

상기 고강도변형방지부(40)는 상기 화염열흡수망부와 같은 망구조로 상기 화 염열흡수망부 외측에 인접하게 설치되며, 상기 고강도변형방지부(40)를 형성하는 금속선재는 스테인레스 강재와 같이 상기 화염열흡수망부보다 내구성이 강한 소재로 이루어진다.

상기 고강도변형방지부(40)는 망구조로 형성되어 상기 화염열흡수망부를 통과한 화염의 이동경로 및 운동특성을 저해하지 않으면서, 견고하게 상기 화염열흡수망부의 외측부를 지지하게 되어, 상기 화염열흡수망부를 외측으로 왜곡시킬만한 폭압 발생 시에도 상기 화염열흡수망부의 외측으로의 왜곡변형을 저지시키게 된다.

상기 고강도변형방지부(40)는 내구성이 강한 재질 고유의 특성으로 인해 상기 화염열흡수망부를 구성하는 금속선재의 0.5배이상 1배미만에 해당되는 직경으로 구성하여도 상기 화염열흡수망부를 화염 및 폭압으로부터 안정되게 지지할 수 있는 경우가 있으므로, 이러한 경우, 단가를 낮추고 자체하중을 줄일 수 있도록 상기에 해당되는 직경을 가진 금속선재로 구성시키는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 화염열흡수망부보다 굵은 금속선재로 제작하면 재질 고유의 특성뿐만 아니라 구조적으로도 보다 견고한 특성을 추가적으로 부가할 수 있으므로, 화염 및 폭압에 대한 보다 높은 안전성이 요구될 시에는 상기 화염열흡수망부를 구성하는 금속선재보다 굵은 금속선재로 구성시키는 것이 바람직하다.

그러나, 상기 고강도변형방지부(40)를 상기 화염열흡수망부를 구성하는 금속선재에 비해 지나치게 굵은 선재로 구성하면 상기 화염열흡수망부가 형성하는 화염의 이동경로를 저해할 수 있으므로, 직경이 상기 화염열흡수망부보다 2.5배 이내의 굵기를 가진 금속선재로 구성시킴이 바람직하다.

그리고, 상기 고강도변형방지부(40)를 상기 화염열흡수망부보다 굵은 직경의 금속선재로 구성시킬 시에는, 크랭크케이스 외부로 유출되는 화염을 감쇄시키기 위한 기존 장치의 특성을 그대로 유지시키면서 화염의 운동특성을 저해하지 않도록 금속선재 사이의 틈새공간부의 크기 또한 이에 비례하여 확장된 크기로 형성시킴이 바람직하다.

상기 변형방지공간부(50)는 상기 고강도변형방지부(40) 외측에 소정간격의 빈 공간부를 제공하는 구성요소이다.

상기 고강도변형방지부(40)의 내구력을 초과하는 크기의 폭압 충격력이 상기 고강도변형방지부(40)에 가해질 시, 상기 고강도변형방지부(40)가 상기 변형방지공간부(50)가 제공하는 소정폭의 범위내에서 왜곡변형이 발생되어도 상기 변형방지공간부(50) 외측 구성요소에 영향을 끼치지 않게된다.

상기 화염도출덕트부(60)는 판면에 방사형으로 요철이 형성된 다수의 스트랩(61)이 내외측으로의 화염이동경로를 제공하는 다수의 도출공(62)을 형성하도록 겹쳐진 구조로, 상기 고강도변형방지부(40) 외측에 상기 변형방지공간부(50)를 형성하면서 이격설치된다.

상기 화염도출덕트부의 도출공(62)은 상기 스트랩(61)의 요철이 상하측벽을 형성하게 되어 넓은 표면적을 제공할 뿐만 아니라 내부에 차가운 공기와의 접촉면적을 확장시킴으로써 상기 화염도출덕트부(60)를 통과하는 화염이 효과적으로 냉각된다.

그리고, 빠른 유속을 갖는 화염이 각각의 도출공(62)이 형성하는 긴 경로마 다를 통과하면서 순간적으로 산소가 결핍되는 현상이 발생하게 되어 산소결핍에 의해 화염은 더이상 불꽃의 형태가 아닌 연기상태로 변하여 외부로의 토출이 이루어지게 된다.

본 발명의 구성에 따르면 상기 고강도변형방지부(40)에 의해 상기 화염열흡수망부의 왜곡변형을 현격히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 고강도변형방지부(40)의 변형이 발생될 시에도 상기 변형방지공간부(50)에 의해 상기 고강도변형방지부(40)와 화염도출덕트부(60)간의 접속을 방지시키게 된다.

이에 따라, 화염열 및 폭압의 충격에 의해 왜곡변형된 상기 화염열흡수망부와 화염도출덕트부(60) 상호간의 무리한 가압접속에 의해 발생되던 손상과, 손상 내지 변형된 부위가 화염도출경로를 저해함에 따라 화염열 및 폭압이 집중, 부과되어 성능이 저하되던 기존의 주요한 수명단축 요인을 해결하여, 상기 화염열흡수망부와 화염도출덕트부(60)가 제공하는 기존 장치의 특성을 지속적으로 유지시킬 수 있다.

도 1, 2에 도시된 본 발명의 일실시예에서, 상기 화염열흡수망부는 외부로 방출되는 화염을 다중으로 흡수하고 감압시킬 수 있도록, 크랭크케이스의 개구부에 인접한 내측에서부터 차례로 1차화염열흡수망부(10), 감압확산공간부(20), 2차화염열흡수망부(30)로 이루어진 구성을 가진다.

상기 1차화염열흡수망부(10)는 다수의 철선부재가 교차되고 겹쳐진 망구조를 가지고 크랭크케이스의 개구부 외측둘레에 가장 인접하게 설치되어, 화염의 열기 및 압력을 1차적으로 냉각, 감소시키게 된다.

상기 감압확산공간부(20)는 상기 1차화염열흡수망부(10) 외측에 상기 1차화염열흡수망부(10)의 틈새공간부보다 확장된 빈 공간부를 제공하여, 상기 1차화염열흡수망부(10)를 통과한 화염을 갑자기 확장된 공간상에 도입시킴으로써 압력 급감을 유도하고, 상기 감압확산공간부(20) 전체에 고르게 압력을 형성시킨 후 상기 2차화염열흡수망부(30)로 도입되도록 한다.

상기 2차화염열흡수망부(30)는 상기 1차화염열흡수망부(10)와 같이 다수의 철선부재가 교차되고 겹쳐진 망구조를 가지고, 상기 1차화염열흡수망부(10) 외측에 상기 감압확산공간부(20)를 형성하면서 이격설치되며, 상기 감압확산공간부(20)에서 고르게 분산 및 감압된 화염이 다수의 철선부재사이를 2차로 통과하면서 상기 1차화염열흡수망부(10)와 동일한 원리로 화염의 열기를 재흡수, 재냉각시키고 압력을 분산, 저감시킨다.

상기 1, 2차화염열흡수망부(10, 30)는 다수의 내측지지볼트(11)와 외측지지볼트(12) 외주면에 내, 외측부가 인접, 지지되도록 설치되어, 원통형으로 형상유지되고 상호간에 일정한 이격거리를 두면서도 화염의 방출경로가 저해되지 않도록 한다.

상기 일실시예에서 상기 1, 2차화염열흡수망부(10, 30), 고강도변형방지부(40), 화염도출덕트부(60), 내, 외측지지볼트(11, 12)를 상측에서 구속하는 상판덮개(70)는, 기존에 장치의 운반용이성을 위해 고리형태의 운반고리를 상기 상판덮개(70)상에 고정설치시킴에 있어서 상기 화염도출덕트부(60) 외측에서 하향절곡된 외측부상에 설치시킨 것과 달리, 상면상에 운반고리(71)를 설치시키고 하향절곡된 외 측부의 차치면적을 줄임으로써 보다 소형화, 경량화시킨 구조를 가진다.

상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명은, 고강도변형방지부 및 변형방지공간부를 구비하여 화염을 흡수 및 감압시키는 성능을 그대로 유지하면서도 금속망 내지 다수의 스트랩이 폭압의 충격에 의해 변형되는 것을 효과적으로 방지시킬 수 있다는 효과가 있다.

이에 따라, 화염열 및 폭압의 충격이 스트랩의 변형된 부위에 집중됨에 따라 주요하게 발생되던 수명단축 요인을 줄임으로써 수명을 보다 향상시킬 수 있다는 다른 효과가 있다.

Claims (5)

1. 크랭크케이스의 개구부 외측둘레에 설치되며, 다수의 금속선재가 교차되고 겹쳐진 망구조에 의해 상기 크랭크케이스 외부로 유출되는 화염을 흡수 및 분산시키는 화염열흡수망부와;

   상기 화염열흡수망부와 같은 망구조로 상기 화염열흡수망부 외측에 인접하게 설치되며, 상기 화염열흡수망부보다 내구성이 강한 소재로 이루어져 상기 화염열흡수망부의 외측으로의 굴곡변형을 외측에서 저지시키는 고강도변형방지부와;

   상기 고강도변형방지부 외측에 상기 고강도변형방지부가 소정폭 이내의 왜곡변형이 이루어질 수 있는 빈 공간부를 제공하는 변형방지공간부와;

   판면에 방사형으로 요철이 형성된 다수의 스트랩이 겹쳐진 구조로 상기 변형방지공간부 외측에 설치되어, 상기 변형방지공간부를 통과한 잔여의 화염을 상기 스트랩의 사이에 형성된 도출공을 통과하면서 최종적으로 흡수시키고 산소결핍에 의한 불연소로 미불꽃 상태로 토출시키는 화염도출덕트부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 화염열흡수망부는,

   크랭크케이스의 개구부 외측둘레에 설치되며, 다수의 금속선재가 교차되고 겹쳐진 망구조에 의해 상기 크랭크케이스 외부로 유출되는 화염을 1차적으로 흡수 및 분산시키는 1차화염열흡수망부와;

   상기 1차화염열흡수망부 외측에 보다 확장된 빈 공간부를 제공하여, 상기 1차화염열흡수망부를 통과하며 분산 및 약화된 화염의 압력을 감소시키는 감압확산공간부와;

   상기 감압확산공간부 외측에 상기 1차화염열흡수망부와 같은 망구조로 설치되어, 상기 1차화염열흡수망부와 감압확산공간부에서 1차로 흡수되고 감압된 화염을 2차로 흡수 및 분산시키는 2차화염열흡수망부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 고강도변형방지부는,

   스테인리스 강재로 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 고강도변형방지부는,

   상기 화염열흡수망부를 구성하는 금속선재의 0.5배이상 2.5배이하에 해당되는 직경을 가진 금속선재로 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 내연기관의 화염분출방지용 트랩장치는,

   상기 화염열흡수망부, 고강도변형방지부, 화염도출덕트부를 상측에서 구속하는 상판덮개의 상면상에 운반고리가 형성됨을 특징으로 하는 내연기관의 화염분출 방지용 트랩장치.

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