KR100867646B1

KR100867646B1 - 크로스헤드 엔진용 피스톤

Info

Publication number: KR100867646B1
Application number: KR1020060099895A
Authority: KR
Inventors: 에릭 크로네
Original assignee: 맨 디젤 에이/에스
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-11-10
Also published as: CN1948740A; DE102005048981A1; JP2007107525A; CN100513762C; KR20070041399A; DE102005048981B4

Abstract

피스톤 로드(1)의 상부 플랜지(9)에 수용되는 피스톤 상부(2)를 포함하고, 피스톤 상부는 회전하는 피스톤 스커트(4)에 연결되는 피스톤 헤드(3)를 구비하고, 피스톤 헤드는 중앙 냉각실(8)을 덮고, 냉각실은 피스톤 로드(1)에 배열되는 공급 도관(10)을 통해 냉각제의 진입이 가능하고, 냉각제는 공급 도관(10) 외부에 반경 방향으로 설치되는 리턴 파이프(11)를 통해 유도될 수 있는, 크로스헤드 엔진, 특히 2행정 대형 디젤용 피스톤에서는, 피스톤 헤드(3)가 위로 높아지는 경우에도, 피스톤 로드(1)의 상단부에 중앙부가 올라간 냉각실(8)에 설치되는 인서트 보디(insert body; 17)가 배열됨으로써 양호한 냉각 효과가 달성될 수 있는데, 여기에서 인서트 보디는 피스톤 헤드(3)의 맞은편 내면을 향하고 공급 도관(10)과 통하는 노즐(21)을 지지하고, 환형 챔버(22)로 둘러싸이며, 환형 챔버는 냉각제 수집실을 형성한다.

피스톤 로드, 피스톤 상부, 피스톤 스커트, 피스톤 헤드, 냉각실, 공급 도관, 리턴 파이프, 인서트 보디, 노즐, 환형 챔버, 냉각제 수집실.

Description

크로스헤드 엔진용 피스톤{PISTON FOR THE CROSSHEAD ENGINE}

도 1은 냉각제가 없는 본 발명에 따른 피스톤을 반경 방향으로 절단한 도면이다.

도 2는 냉각제를 갖는 도 1의 피스톤이 하사점(bottom dead center)에 도달할 때의 모습을 보여준다.

도 3은 냉각제를 갖는 도 1의 피스톤이 상사점(top dead center)에 도달할 때의 모습을 보여준다.

* 도면의 주요부에 대한 부호의 설명 *

1: 피스톤 로드 2: 피스톤 상부

3: 피스톤 헤드 4: 피스톤 스커트

5: 피스톤 하부 6: 플랜지

7: 프레임 8: 냉각실

9: 태핏 10: 공급 도관

11: 리턴 파이프 12: 파이프

13: 냉각 구멍 14: 연결 구멍

15: 링 채널 16: 천공 구멍

17: 인서트 보디 18: 링 태핏

19: 보어 20: 분배기 챔버

21: 노즐 22: 환형 챔버

23: 배수 도관 24: 밀봉장치

DE 199 62 325 C2

DE 198 15 919 B4

EP 07 47 591 B1

본 발명은 피스톤 로드의 상단부 영역에 수용되는 피스톤 상부를 포함하는 크로스헤드 엔진, 특히 2행정 대형 디젤용 피스톤에 관한 것으로, 피스톤 상부는 피스톤 스커트에 연결되는 상부 피스톤 헤드를 구비하고, 피스톤 헤드는 중앙 냉각실을 덮고, 냉각실은 피스톤 로드에 배열되는 공급 도관을 통해 냉각제의 유입이 가능하며, 냉각제는 공급 도관 외부에 반경 방향으로 배치되는 리턴 파이프를 통해 유도될 수 있다.

이러한 종류의 장치는 DE 199 62 325 C2에 기재되어 있다. 잘 알려져 있는 이러한 장치의 경우, 피스톤 로드의 중앙 보어(bore)에 의해 형성되는 공급 도관의 상단부로부터 냉각제 분사 줄기(coolant jet)가 나오고, 냉각제 분사 줄기는 피스톤 헤드의 내면 중간 영역에 나타난다. 여기에서 피스톤 헤드는 중앙부가 오목하 게 들어간다. 따라서 냉각실 상부 경계의 윤곽이 중간에서 반경 외부로 올라가게 된다. 이때 피스톤 헤드의 중앙에 부닥치는 냉각제는 피스톤의 상승 운동이 지체되는 경우에 반경 외부로 균등하게 나뉘어져 피스톤 헤드 전체가 냉각된다.

그러나 예를 들면 DE 198 15 919 B4가 보여주듯이, 중앙부가 올라간 피스톤 헤드를 갖는 피스톤들도 이미 잘 알려져 있다. 피스톤 헤드의 중앙부가 상승되었기 때문에, 여기에서는 냉각실 상부 경계의 윤곽이 반경 방향 외부로 기울어지게 된다. 이때 위에서와 같은 방법으로 냉각되는 한, 냉각제는 피스톤의 상승 운동이 지체되는 경우 반경 외부로 균등하게 분산되지 않고, 중앙부가 올라간 피스톤 헤드에 의해 형성되는 돔)의 중앙 영역에 모인다. 따라서 이런 경우에는 피스톤 헤드의 반경 외부 영역들이 신뢰성 있게 냉각되지 않을 위험성이 있다.

EP 07 47 591 B1은 피스톤 헤드 아래쪽에 위치하는 냉각실을 갖는 피스톤을 보여주는데, 냉각실의 상부 경계는 마찬가지로 중앙부가 올라가게, 즉 돔 모양으로 형성된다. 여기에서 냉각실을 덮는 피스톤 헤드는, 표면상에 분포되고 냉각실로부터 시작되어 피스톤 축에 대해 비스듬히 기운 냉각 구멍들을 구비한다. 냉각실에 제공되는 인서트 보디(insert body)는 공급 도관과 통하는 분배기 챔버와 경계를 이루고, 분배기 챔버로부터 분기하고 각각 대응되는 냉각 구멍 안으로 돌출하는 노즐을 지지하며, 노즐은 냉각제를 각각 배열되는 냉각 구멍 안에 주입한다. 이러한 경우에, 피스톤의 하강 운동 때에 냉각제가 냉각 구멍 안으로 밀려 들어가고 그곳에서 실제로 고정되는 라이닝을 형성하는데, 노즐에 의해 방출되는 분사 줄기가 라이닝에 의해 제동이 걸려 스며들 수 없어서, 냉각 작용에 바람직하지 않다는 단점 이 있다. 이러한 점을 제외하더라도, 여기에서는 노즐이 보어 축에 대해 동축으로 배열되지 않고 그 반대로 비스듬하게 기울어져서, 노즐로부터 방출되는 분사 줄기가 각각 배치되는 보어의 측벽에 부닥치므로, 보어 바닥의 냉각이 방해받을 수 있다.

본 발명의 목적은, 이러한 문제점들을 감안하여, 중앙부가 올라간 피스톤 헤드 내지 돔 모양으로 형성되는 냉각실을 갖는 피스톤의 경우에도, 피스톤 헤드의 냉각을 신뢰성 있게 실행하도록 서두에 언급한 종류의 장치를 간단하고도 저렴한 비용으로 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 중앙부가 올라간 냉각실에 설치되는 인서트 보디가 피스톤 로드의 상단부에 배열되고, 인서트 보디는 피스톤 헤드의 맞은편 내면을 향하고 공급 도관과 통하는 노즐을 지지하고 환형 챔버로 둘러싸이며, 환형 챔버는 냉각제 수집실을 형성함으로써 달성된다.

냉각될 피스톤 헤드 내면 구역에 각각 대응되는 노즐들로 인하여 피스톤 헤드의 내면 전체에 냉각제의 진입이 집중적으로 이루어질 수 있다. 피스톤 헤드의 내면에 부딪치는 분사 줄기는, 먼저 진입한 냉각제가 내면에 잔류하여 형성되는 냉각제 막이 제거되고 신선한 냉각제가 냉각될 피스톤 헤드 내면과 집중적으로 접촉할 수 있을 정도로 강한 것이 바람직하다. 따라서 냉각제의 냉각 용량이 전부 활용된다. 피스톤 헤드의 내면에 부딪치는 분사 줄기는 내면에서 분사 줄기 축에 대 해 반경 방향으로 연장되는 냉각 막을 형성하고, 냉각 막은 구역의 경계에서 인접 냉각 막에 충돌한다. 그 결과 냉각제에 난류가 생겨 열 전달이 활발히 이루어지고, 따라서 층류 외란(laminar disturbance)에 비해 냉각 효과가 상승한다. 노즐에 의해 진입되는 표면으로부터 흘러나오는 냉각제는 인서트 보디를 둘러싸는 수집실에 모이고, 피스톤의 상승 운동이 지연될 때마다 효과적인 관성력으로 인해 상사점 영역에서 위쪽으로 내몰린다. 따라서 추가 급기 및 이와 함께 피스톤 헤드의 추가 냉각이 이루어진다.

상기 방안들의 바람직한 형태 및 개선 형태들은 종속항에 제시된다.

이와 같이 노즐들에 의해 진입되는 피스톤 헤드의 내면은 매끄럽고 분할되지 않는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 경우에, 반경 방향으로 확대되는 냉각 막의 형성 및 이와 함께 냉각제에서 난류의 발생에 도움이 된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 방안에서는, 피스톤 헤드 내면의 단위 면적당 배치되는 노즐들의 수가 각각의 경우의 열 부하에 따라 선택된다. 따라서 열 부하가 비교적 높은 영역들, 예를 들면 분사 영역에는 열 부하가 비교적 낮은 영역들보다 노즐이 더 많이 배열될 수 있다. 따라서 바람직하게는 비교적 큰 국부 온도차의 균형을 이룰 수 있다.

상기 방안들의 다른 개선 형태의 경우, 노즐의 축은 피스톤 헤드 내면에 각각 대응되는 표면에 대해 대체로 직각으로 연장될 수 있다. 따라서 냉각 막이 반경 방향으로 균등하게 확대되는 데 도움이 되고, 또한 피스톤 헤드 내면 전체의 신뢰성 있는 진입에 도움이 된다.

노즐과 각각 대응되는 피스톤 헤드 내면 사이의 간격은 노즐 직경의 4배 내지 7배인 것이 바람직하다. 이 경우에, 신뢰성 있는 분사 줄기 원뿔(jet cone)의 형성이 가능해져서 반경 방향으로 확산되는 냉각 막의 형성에 더욱 도움이 된다.

상기 방안들의 또 다른 개선 형태에 따르면, 피스톤 스커트가 축에 대해 평행한 냉각 구멍들을 구비할 수 있고, 냉각 구멍들은 냉각제 수집실로부터 시작되고 비스듬히 위쪽을 향하는 연결 구멍들을 통해 냉각제의 진입이 가능하다. 인서트 보디를 둘러싸는 수집실은 바람직하게는 냉각실의 상부 경계에서 냉각제를 추가 진입시킬 수 있을 뿐만 아니라, 냉각실 상부 경계가 에지 쪽으로 경사지면서 연장됨에도 불구하고 냉각 구멍에 냉각제의 신뢰성 있는 진입이 가능하고, 냉각제는 이어서 리턴 파이프를 통해 흘러갈 수 있다.

상기 방안들의 기타 바람직한 형태 및 개선 형태들은 나머지 종속항들에서 제시되고, 아래에서 도면에 의거한 실시예의 설명을 통해 더욱 상세히 알 수 있다.

본 발명의 주요 적용 분야는 선박 구동 등에 사용되는 크로스헤드 구조로 된 2행정 대형 디젤 엔진이다. 이러한 엔진들의 구조 및 작용 방식은 잘 알려져 있다.

도 1에 도시된 피스톤은 피스톤 로드(1)를 통해 크로스헤드(상세히 도시되지 않음)와 연결된다. 피스톤은 연소실 쪽 피스톤 헤드(3) 및 피스톤 헤드(3)의 외부 에지를 수용하는 피스톤 스커트(4)를 갖는 피스톤 상부(2)를 포함하고, 피스톤 스커트에 피스톤 하부(5)가 설치된다. 피스톤 상부(2)는 피스톤 로드(1)의 상단부 영역에 구비되는 플랜지(6) 상에 수용된다. 또한 회전 피스톤 스커트(4)는, 밀봉 수단(24)이 직렬형 배열(in-line arrangement)로 된 상태에서 플랜지(6) 상에 놓여있는 반경방향 안쪽의 회전 프레임(7)을 구비하고, 프레임은 피스톤 헤드(3)와 함께 피스톤 헤드(3)에 배치되는 피스톤 상부(2)의 중앙 냉각실(8)과 경계를 이룬다. 피스톤 로드는 플랜지(6) 위로 돌출하는 태핏(tappet; 9)을 포함하고, 태핏은 냉각실(8)과 맞물리며, 냉각실의 하부 말단(termination)을 형성한다.

냉각실(8) 영역에 대략 동일한 두께를 갖는 피스톤 헤드(3)는 중앙부가 올라가므로, 돔 모양의 형태가 생긴다. 따라서 이것은 피스톤 헤드(3)의 내면에 의해 형성되는 냉각실(8)의 상부 경계에도 적용된다.

냉각실(8)에는 냉각제의 진입이 가능하다. 또한 피스톤 로드(1)는, 냉각실(8)에 배치되고 냉각제의 진입이 가능한 공급 도관(10), 및 공급 도관 외부에 배열되는 리턴 파이프(11)를 구비한다. 공급 도관(10)은 피스톤 로드(1)의 중앙 보어 내에 삽입되는 파이프(12)에 의해 형성되고, 파이프는 리턴 파이프(11)를 형성하는 링 채널에 의해 둘러싸인다. 공급 도관(10)에 공급되는 냉각제는 특정한 압력 하에 놓일 수 있다. 리턴 파이프(11)에는 압력이 없다.

피스톤 스커트(4)의 외부 영역에, 원주 상에 균등하게 분포되고 주로 축에 대해 평행한 냉각 구멍(13)이 구비되고, 냉각 구멍은 각각 대응되는 연결 구멍(14)을 통해 냉각제의 진입이 가능한 냉각실(8)과 연결된다. 각각의 냉각 구멍(13)마다 연결 구멍(14)이 적어도 하나씩 배열된다. 축에 대해 평행한 냉각 구멍(13)들은, 냉각 구멍들을 연결하고 피스톤 하부(5)에 의해 하향 폐쇄되는 링 채널(15)로부터 분기하고, 링 채널은 플랜지(6)에 있는 관통 구멍(16)을 통해 리턴 파이 프(11)와 통한다. 관통 구멍(16)은 링 채널(15)의 바닥 약간 위쪽에 배열된다.

피스톤 로드(1)의 상단부, 즉 여기에서는 냉각실(8)의 아래쪽을 경계 짓는 피스톤 로드(1)의 태핏(9) 상단부에 냉각실(8)에 설치되는 인서트 보디(17)가 장착되고, 인서트 보디는 리턴 파이프(11)를 형성하는 링 채널을 링 채널과 맞물리는 링 태핏(ring tappet; 18)으로 폐쇄하고, 링 태핏의 중앙 보어(19)에 공급 도관(10)을 포함하는 파이프(12)가 맞물린다. 보어(19)는 인서트 보디(17)에 구비되는 분배기 챔버(20)와 연통하고, 인서트 보디(17) 상에 배열되는 노즐(21)이 분배기 챔버와 연결되고, 노즐은 냉각실(8) 내로 돌출한다. 노즐(21)은 인서트 보디(17) 상에 수용되는 파이프 섹션(pipe section)으로서 쉽게 형성될 수 있다.

노즐(21)을 형성하는 파이프 섹션의 단부는 피스톤 헤드의 내면, 즉 냉각실(8)의 상부 경계 쪽을 향하고, 이때 노즐 축은 각각 대응되는 충돌 표면에 대해 대체로 직각이다. 노즐(21)이 각각 대응되는 충돌 표면에 대해 갖는 간격은 20mm 내지 30mm에 달한다. 이것은 대체로 노즐 직경, 즉 노즐(21)을 형성하는 파이프 섹션 내경의 4배 내지 7배이다.

인서트 보디(17)의 직경은 냉각실(8)의 내부 폭보다 작다. 이런 방법을 통해, 인서트 보디(17)를 둘러싸는 환형 챔버(22)가 생겨난다. 환형 챔버는 냉각실(8)의 벽들로부터 흘러나가는 냉각제를 위한 수집실로서 작용한다. 연결 구멍들(14)은 환형 챔버(22)로부터 분기하고, 환형 챔버로부터 비스듬히 위로 향한다. 환형 챔버(22)를 완전히 비울 수 있도록, 환형 챔버는 바닥 레벨로 분기하고 횡단면이 비교적 작은 배수 도관(23)을 통해 리턴 파이프(11)와 연결된다. 배수 도 관(23)의 횡단면은 매우 작을 수 있어서, 정상 구동 중에 배수 도관 상에 비교적 큰 단락 흐름(short-circuit flow)이 발생하지 않고, 따라서 냉각제의 심각한 손실도 생기지 않는다. 이것은 비교적 긴 시간 동안 정지하고 있는 엔진의 경우 환형 챔버(22)가 한 시간 내에 비워질 수 있으면 된다. 따라서 배수 도관의 내부 폭이 4mm 내지 7mm이면 충분하다. 상기 방안들을 통해, 정비 작업 때 냉각제를 환형 챔버(22)로부터 제거하지 않고도 피스톤 상부(2)를 해체할 수 있다는 이점이 보장된다.

공급 도관(10)에 냉각제가 들어가면, 냉각제가 노즐(21)들에서 냉각제 분사 줄기(도 2 및 도 3에 화살표로 암시됨)의 형태로 나오고, 냉각제 분사 줄기는 피스톤 헤드(3) 내면의 각각 맞은편 벽 영역에 부닥치면서 피스톤 헤드를 냉각시킨다. 이때 노즐(21)들은 각각의 노즐(21)이 피스톤 헤드(3) 내면에 대응되는 구역을 갖도록 배열된다. 이 경우 노즐(21)의 분포는 피스톤 헤드(3) 내면의 전체 표면에 냉각제가 신뢰성 있게 진입되도록 선택된다. 피스톤 헤드(3) 내에서의 온도차를 가능한 한 제한하거나 방지하기 위해, 노즐(21)의 분포는, 온도 부하가 비교적 큰 표면 영역에 비교적 다수의 노즐(21)이 배열되도록 선택될 수 있다. 따라서 예를 들면 연료의 주입 때 충돌하는 피스톤 헤드(3) 영역에, 크기가 동일한 다른 영역들보다 많은 수의 노즐(21)이 배열될 수 있다.

이미 언급했듯이, 노즐(21)들의 축은 피스톤 헤드(3) 내면에 각각 형성되는 충돌 표면에 대해 거의 직각으로, 즉 90도 +/- 10도의 각도로 배열된다. 피스톤 헤드(3)의 내면에 부닥치는 분사 줄기들은 내면에 아직 남아있는 냉각제 막을 제거하고, 이와 함께 냉각될 표면 쪽으로 진입된다. 분사 줄기들은 냉각될 표면상에서 반경 방향으로 확대되는 냉각 막을 형성한다. 냉각 막이 반경 방향으로 균등하게 확산하는 데 도움이 되기 위해, 피스톤 헤드(3)의 내면은 가능한 한 매끄럽고 분할되지 않은 형태를 구비한다. 반경 방향으로 연장되는 냉각 막이 서로 부딪치는 곳에서 난류가 발생하여, 피스톤 헤드(3)로부터 냉각제로의 열 전달에는 물론이고 냉각 효과에도 도움이 된다. 바람직한 분무 원뿔(atomizing cone)의 형성을 가능하게 하는 노즐 간격(위에서 언급됨)에도 이와 같은 것이 적용된다.

잘 알려져 있는 것처럼 물 또는 주로 오일 형태의 냉각액이 냉각제로 사용된다. 노즐(21)을 갖는 인서트 보디(17)는 냉각되는 표면으로부터 되돌아오는 냉각제가 공급 도관(12)으로 다시 흐르지 못하게 한다. 따라서 항상 신선한 냉각제를 확실히 사용할 수 있게 된다. 냉각되는 표면으로부터 되돌아오는 냉각제는 인서트 보디(17)를 둘러싸는 환형 챔버(22)에 모이고, 환형 챔버는 따라서 냉각제 수집실을 형성한다.

냉각실(8)에 있는 냉각제는 피스톤의 운동 때문에 발생하는 관성력의 지배를 받는다. 따라서 상향 내지 하향 관성력이 냉각제에 작용하고, 관성력은 피스톤의 방향 전환 때 내지 방향 전환에 앞서 피스톤의 지연 때 피스톤에 대한 냉각제의 상대 이동을 발생시킨다.

피스톤이 복귀 행정 때 하사점 영역에서 정지되면, 냉각실(8)에 포함되는 냉각제가 도 2에서 검은색 면으로 암시되는 것처럼 환형 챔버(22)에 의해 형성되는 수집실 내로 밀려들어 간다. 링 채널(15)의 바닥에도 냉각제가 모인다. 이것은, 여기에서 피스톤의 상향 포지티브(positive) 가속이 발생하는 한, 상향 행정에도 적용된다. 수집실 내로 밀려들어 가는 냉각제는 연결 구멍(14)을 통해 흘러나올 수 있다. 수집실로부터 위로 비스듬히 올라가는 연결 구멍들(14)은 여기에서 실제로 노즐들을 형성하고, 도 2에서 화살표로 암시되는 것처럼 대응되는 냉각 구멍(13) 내로 들어가는 냉각제 분사 줄기가 노즐마다 각각 생겨난다. 이 경우 연결 구멍(14)은, 축 및 대응되는 냉각 구멍(13)의 상부 보어 단부 근처에서 생성되는 냉각제 분사 줄기 또한 맞은편 벽에 부닥치게 배열됨으로써, 냉각 구멍(13)의 상단부 영역에서 냉각제의 운동이 이루어지는 것은 물론이고 양호한 냉각 효과도 얻어진다. 냉각 구멍(14)에 남아있는 냉각제는 피스톤의 상승 운동이 지연되면 마찬가지로 아래쪽으로 움직이고, 따라서 링 채널(15)은 관통 구멍(16)의 오버플로 에지(overflow edge)에 이를 때까지 냉각제로 채워진다.

상향 행정이 진행 중인 피스톤이 상사점에 근접할 때 정지되면, 환형 챔버(22)에 포함되는 냉각제는 냉각실로부터 밖으로 배출되고, 냉각실(8)의 맞은편 상부 경계로 향해 유출된다. 이것이 도 3의 기초가 된다. 이런 방법을 통해, 냉각실(8)의 상부 경계에서, 도 3에서 마찬가지로 검은색 면으로 암시되는 추가 냉각제 진입 및 이와 동시에 추가 냉각이 이루어진다. 도 3에서 계속 검은색 면으로 암시되는 것처럼, 냉각 구멍(13)에서도 냉각제가 위로 올려져 상부 보어 벽에 부딪친다. 연결 구멍(14)에 포함되는 냉각제는 위로 향한 힘에 의해 연결 구멍(14)으로부터 위로 밀려나고, 따라서 강력한 분사 줄기가 생겨난다. 이때 냉각 구멍(13)들 및 냉각 구멍들을 연결하는 링 채널(15)에 포함되는 냉각제는 마찬가지로 위로 배 출되고, 따라서 연소실에 가까운 냉각 구멍(13)의 단부 영역은 추가 냉각된다. 냉각제에 작용하는 위로 향하는 힘은, 피스톤의 포지티브 하향 가속이 이루어지는 한 또한 피스톤의 복귀 행정 때에도 효과적이다.

피스톤의 운동 전환 및 상이한 가속도 때문에, 냉각실(8) 및 냉각 구멍(13)에 포함되는 냉각제는, 전술한 바와 같이, 상하로 배출되는 동시에 이동을 유지한다. 따라서 냉각 효과가 강화된다. 이와 동시에 소정의 펌핑 효과(pumping effect)가 생겨남으로써 냉각제는 연결 구멍(4)을 통해 환형 챔버(22)로부터 냉각 구멍(13)들에 공급되고, 냉각 구멍들로부터 링 채널(15) 및 천공 구멍(16)들을 지나 리턴 파이프(11)로 흘러갈 수 있다. 따라서 상기 언급된 힘은 냉각제를 신뢰성 있게 순환시킨다.

본 발명의 피스톤에 의하면, 중앙부가 올라간 피스톤 헤드 내지 돔 모양으로 형성되는 냉각실을 갖는 피스톤의 경우에도, 피스톤 헤드의 냉각을 신뢰성 있게 실행하도록 서두에 언급한 종류의 장치가 간단하고도 저렴한 비용으로 생산된다.

Claims

피스톤 로드(1)의 상단부 영역에 수용된 피스톤 상부(2)를 포함하고, 상기 피스톤 상부는 피스톤 스커트(4)에 연결된 피스톤 헤드(3)를 구비하고, 상기 피스톤 헤드는 중앙 냉각실(8)을 덮고 있고, 상기 냉각실은 상기 피스톤 로드(1)에 배열된 공급 도관(10)을 통해 냉각제의 진입이 가능하고, 상기 냉각제는 상기 공급 도관(10) 외부에 반경 방향으로 설치된 리턴 파이프(11)에 의해 유도될 수 있는, 크로스헤드 엔진용 피스톤에 있어서,

상기 피스톤 로드(1)의 상단부에는 중앙부가 올라간 냉각실(8)에 설치된 인서트 보디(insert body; 17)가 배치되어 있고,

상기 인서트 보디는, 상기 공급 도관(10)과 연통하고 상기 피스톤 헤드(3)의 내면을 향하며 각각 상기 피스톤 헤드의 냉각될 내면 구역에 대응되는 노즐(21)을 지지하고, 냉각제 수집실을 형성하는 환형 챔버(22)로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서,

상기 피스톤 헤드(3) 내면의 모든 영역에 상기 노즐(21)이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 피스톤 헤드(3) 내면의 단위 면적당 배치되는 상기 노즐(21)의 수가 각 각의 경우의 열 부하(heat load)에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제3항에 있어서,

상기 피스톤 헤드(3) 중 외부로부터 주입된 연료에 노출되는 영역에는, 그 밖의 영역보다 노즐이 집중되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서,

상기 노즐(21)들에 의해 분사가 이루어지는 상기 피스톤 헤드(3)의 내면은, 매끄럽고 분할되지 않은 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
삭제
제1항에 있어서,

상기 노즐(21)들의 축은, 대면하는 상기 피스톤 헤드(3)의 내면에 대해 90도 ± 10도의 각도로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서,

상기 노즐(21)들은 대면하는 상기 피스톤 헤드(3)의 내면에 대해 직경의 4배 내지 7배의 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제8항에 있어서,

상기 노즐이 대면하는 상기 피스톤 헤드(3)의 내면에 대해 갖는 간격은 20mm 내지 30mm인 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서,

상기 피스톤 스커트(4)에는 냉각 구멍(13)들이 구비되고,

냉각제 수집실을 형성하는 환형 챔버(22)로부터 비스듬히 위로 향하는 연결 구멍(14)을 통해 상기 냉각 구멍으로 냉각제의 진입이 가능한 것을 특징으로 하는 피스톤.
제10항에 있어서,

상기 냉각 구멍(13)의 각각에는 적어도 하나의 연결 구멍(14)이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 냉각 구멍들(13)은 상기 냉각 구멍들을 연결하는 링 채널(15)로부터 위로 분기하고, 상기 링 채널은 리턴 파이프(11)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서,

상기 피스톤은 2행정 대형 디젤엔진용인 것을 특징으로 하는 피스톤.
제10항에 있어서,

상기 냉각 구멍(13)들은 상기 피스톤 로드(1)의 축에 대해 평행인 것을 특징으로 하는 피스톤.