KR101312947B1 - 대형 엔진 - Google Patents

Abstract

기체 형태의 매체가 통과할 수 있으며 해당 플랩(23)을 통해 닫을 수 있는 적어도 하나의 흐름 통로(22)를 갖는 채널 시스템에서, 플랩의 개방 동작 진행 시 위로 올려지는 자체적 플랩(23)을 각 흐름 통로(22)에 할당함으로써 높은 신뢰성이 달성된다.

2행정 대형 디젤엔진, 플랩, 액적 제거기

Description

대형 엔진{LARGE ENGINE}

도 1은 측면에 배치된 배기가스 터보차저 및 후속 배치된 처리 장치 및 2개의 보조팬을 구비한 2행정 대형 디젤엔진으로서 형성된 대형 엔진의 측면도이다.

도 2는 일측면에 배치된 보조팬을 구비한, 본 발명의 다른 실시예에 대한 수평 단면도이다.

도 3은 도 3의 차단 장치로서 형성된 플랩에 대한 도면이다.

본 발명은 기체 형태의 매체가 통과할 수 있으며 해당 플랩을 통해 닫을 수 있는 적어도 하나의 흐름 통로를 갖는 채널 시스템을 구비한 대형 엔진, 특히 2행정 대형 디젤엔진에 관한 것이다.

이런 유형의 알려진 장치는 미국특허 US 6 079 211 A에 공개되어 있다. 이 특허에서 채널 시스템은 실린더에 할당된 차지 에어 공급장치에 속하며, 이 차지 에어 공급장치는 배기가스 터보차저 및 이에 대안적으로 작동시킬 수 있고 전동 모터를 통해 구동 가능한 보조팬을 포함한다. 이 보조팬의 압력 연결관은 에어 필터에서 배출되는 방향의 배기가스 터보차저 흡입 연결관에 연결된다. 입구에는 플랩 이 배치되는데, 이 플랩은 2개의 최종 위치에서 선회가 가능하며, 여기에서 보조팬과 배기가스 터보차저 사이 또는 에어 필터와 배기가스 터보차저 사이의 연결부가 차단되거나 또는 개방된다. 보조팬의 작동 시 보조팬에 의해 발생된 유동 압력에 의해 플랩이 보조팬의 압력 연결관 입구로부터 위로 올려지고 에어 필터로부터 오는 흐름 분기를 닫는 최종 위치로 이동한다. 배기가스 터보차저 작동 시 배기가스 터보차저에 의해 발생된 흡입력에 의해 플랩이 다른 최종 위치로 이동하며, 이 최종 위치에서는 보조팬으로부터 오는 흐름 분기가 닫힌다. 따라서 교차적으로 개방되거나 또는 닫히는 2개의 흐름 분기에 할당된 플랩은 오로지 유동 압력 또는 흡입력에 의해 작동된다. 이는 잘못된 위치를 발생시킬 수 있다. 또한 엔진이 꺼질 때 플랩이 그 현재 위치에서 그대로 유지된다. 따라서 이러한 종래의 기술은 충분한 신뢰성을 갖지 못한다.

따라서 본 발명의 목적은 서문에 설명한 유형의 장치를 간단하게 하고 비용을 줄일 수 있도록 개선함으로써 각 플랩이 신뢰성 있게 닫히도록 하는 것이다.

이 목적은 본 발명에 따라서 수직 방향과는 다른 진행을 갖는 가장자리측 선회축을 포함하는 자체적 플랩을 각 흐름 통로에 할당하여 플랩이 그 개방 동작 진행 시 위로 올려지도록 함으로써 달성된다.

이런 조치를 통해 각 플랩이 그 중량에 의해 자동적으로 개방 위치에서 그 흐름 통로를 닫는 차단 위치로 복구되는 것이 보장된다. 이로서 해당 흐름 통로가 신뢰성 있게 닫히는 것이 달성된다.

다른 조치의 바람직한 형태 및 목적에 부합하는 개선된 형태는 종속항에서 명시된다. 바람직하게도 흐름 통로가 세워져 있는 바람직하게는 수직인 측벽의 구역에 제공될 수 있는데, 이 측벽에 대해 플랩의 측면 선회축이 약간 경사지게 기울어지므로, 플랩의 개방 시 필요한 플랩 중점의 행정(stroke)이 발생한다. 이로써 매우 저렴한 비용에 의한 실시가 가능하다. 이와 동시에 이를 통해 비교적 낮은 개방압 조건에서도 충분히 플랩을 개방할 수 있다.

본 발명에 따른 조치의 특히 바람직한 사용은 대형 엔진의 차지 에어 공급장치 구역인데, 이런 대형 엔진의 차지 에어 탱크는 선택적으로 배기가스 터보차저 및 적어도 하나의 보조팬을 통해 차지 에어로 과급될 수 있다. 또한 바람직하게도 배기가스 터보차저 및 각 보조팬에서 오는, 분리된 흐름 분기가 자체 플랩을 갖는 각각의 통로를 통해 차지 에어 라인과 결합된 후단의 챔버와 연결되며, 전술한 통로가 각각 세워져 있는 측벽에 배치되며 플랩의 선회축이 이 측벽에 대해 기울어져 있다. 본 발명에 따른 조치를 통해, 누설 공기가 흡입되지 않는 것이 보장된다.

이런 조치의 다른 바람직한 형태 및 목적에 부합하는 개선된 형태는 다른 종속항에 설명되며 도면을 근거로 하기 실시예를 통해 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 대형 엔진을 나타낸다. 이 엔진은 2행정 대형 디젤엔진이다. 예를 들어 선박용 구동장치 또는 제너레이터 구동장치로서 사용될 수 있는 이런 유형의 엔진의 작동 방식 및 기본적 구조는 이미 알려져 있다.

도 1에 도시한 엔진에는 배기가스 터보차저(1)가 탑재되며, 이 배기가스 터보차저 의 터빈(2)은 엔진 실린더에서의 연소 시 발생하는 배기가스를 통해 가동되며 이 배기가스 터보차저의 압축기(3)는 에어 필터(4)를 통해 흡입된 공기를 압축하는데, 이 공기는 차지 에어(charge air)로서 실린더에 공급된다. 터빈(2)은 각각의 실린더와 연결된 배기 매니폴드(5)와 공급 라인을 통해 연결되며, 해당 실린더의 배기가스 출구가 이 배기 매니폴드에 연결된다. 도시한 예시에서는 배기 매니폴드가 직렬로 나란히 배치된 엔진 실린더 위를 통과한다. 압축기(3)에 의해 압축된 공기는 차지 에어 탱크(6)를 에 공급되며, 적어도 하나의 그룹에 할당된 실린더가 이 차지 에어 탱크에 연결된다. 도시한 예시에서는 엔진의 모든 실린더가 엔진 길이 전체를 통과하는 튜브로서 형성된 동일한 차지 에어 탱크(6)에 연결된다.

압축기(3)의 출구는 확산기(diffuser)(7)를 거쳐 후단에 배치된 차지 에어 냉각기와 연결되며, 이 차지 에어 냉각기는 압축의 결과로 가열된 공기를 냉각시킨다. 이때 형성되는 응축수는 차지 에어 냉각기와 함께 조립된 액적 제거기(droplet eliminator)에서 제거된다. 이런 유형의 요건은 이미 공개되어 있다(예: 독일특허 DE 199 11 252 C1). 액적 제거기의 출구는 차지 에어 탱크(6)에 연결된다. 차지 에어 냉각기와 액적 제거기는 실질적으로 처리 장치를 형성한다. 이 처리 장치는 공동의 처리장치 하우징(8) 내에 배치되며, 이 처리장치 하우징은 배기가스 터보차저(1) 아래에서 엔진 종방향 측면에 배치되며, 도 2에 도시한 바와 같이 적어도 하나의 차지 에어 냉각기 및 적어도 하나의 액적 제거기를 위해 구획(compartment)(19) 또는 구획(11)을 갖는다. 물론 배기가스 터보차저(1) 및 처리 장치를 엔진의 정면에 배치하는 것도 가능하다.

시동 단계 및 공회전 또는 최저 부하 구역에서 배기가스 터보차저(1)에 의해 제공되는 공기는 차지 에어로서 충분하지 않다. 이런 운전 단계에서 충분한 차지 에어를 공급하기 위해, 전동 모터(9)를 통해 구동할 수 있는 적어도 하나의 보조팬(10)이 제공되며, 이 보조팬을 통해 배기가스 터보차저(1)에 대해 추가적으로 또는 대안적으로 압축된 차지 에어가 차지 에어 탱크(6)에 과급될 수 있다. 도시한 예시에서는 각각의 전동 모터(9)에 의해 구동될 수 있으며, 처리장치 하우징(8)의 대형측에 배치되는 2개의 보조팬(10)이 제공된다. 보조팬(10)이 작동하면 그 출구가 차지 에어 탱크(6)와 연결된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 각각의 보조팬(10)은 하나의 액적 제거기에 할당된 처리장치 하우징(8)의 해당 구획(11) 바로 옆에 배치되며 이 구획과 흡입측으로 연결된다. 또한 보조팬을 처리장치 하우징(8)으로부터 이격시키고 흡기 매니폴드 등을 여기에 연결하는 것도 생각할 수 있다.

예시에서는 보조팬(10)이 레이디얼 팬(radial fan)으로 형성되며, 레이디얼 팬은 나선형 하우징에 의해 한정되는 팬 공간(12) 내에 배치된 각각 하나의 임펠러(impeller)(13)를 포함하고, 동축성의 흡입 노즐(14)이 이 임펠러에 할당된다. 구획(11) 및 바로 인접한 팬 공간(12)의 공동의 측벽이 팬 공간(12)의 입구를 포함하며 이에 상응하게 흡입 노즐(14)에 의해 관통되고, 한편으로 이 흡입 노즐은 구획(11) 내부로 돌출되며 다른 한편으로는 해당 임펠러(13)에까지 도달한다. 흡입 노즐(14)은 플랜지(20)를 포함하며 이 플랜지를 통해 공동 측벽(15)의 해당 홈 가장자리에 고정된다. 공동의 측벽(15)에 대향 배치된 팬 하우징 측벽(18)에도 홈이 형성되는데, 임펠러(13)가 이 홈을 통해 팬 공간(12)으로 삽입될 수 있다. 이 홈은 커버(21)를 통해 밀폐되는데, 이 커버는 해당 홈의 가장자리에 고정되며, 각각의 인접한 임펠러(13)에 할당된 전동 모터(9)가 이 커버에 플랜지로 연결된다.

액적 제거기에 할당된 각 구획(11) 및 각 팬 공간(12)은 차지 에어 냉각기(6)로 안내되는 각각 적어도 하나의 출구(22)를 갖는다. 압력 손실 등을 방지하기 위해 출구(22)에는 각각 하나의 압력 제어식 자체 차단 장치가 배치된다. 이 차단 장치는 단엽(single leaf) 플랩(23)으로서 형성된다. 출구(22)는 둘레로 진행하는 각각의 프레임에 의해 한정되며, 해당 플랩(23)이 닫힌 위치에서 이 프레임에 접하고, 접촉 구역에는 둘레로 진행하는 실링이 부착될 수 있다. 팬 공간(12) 및 그 옆에 있는 구획(11)의 출구(22)는 공동 하우징 블록의 공동 배기실(24)에 연결되는데, 이 배기실은 구획(11) 및 그 옆에 있는 팬 공간(12)와 접하며 차지 에어 탱크(6)와 연결된다.

배기실(24)은 세워져 있는, 바람직하게는 수직인 측벽(25)을 통해 구획(11) 및 팬 공간(12)과 접하며, 이 측벽은 출구(22)를 포함한다. 출구(22)에 속하며 차단 장치로서 기능하는 플랩(23)은 가장자리 구역에서 세워져 있는 축(26)을 중심으로 선회 가능한 형태로 지지된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 플랩(23)의 축(26)은 플랩(23)의 선회점이 개방 동작 시 약간 위로 상승하도록 수직 방향에 대해 약간 경사져 있다. 축(26)의 경사는 해당 플랩(23)에 할당된 공동의 프레임측 접촉 구역에 대해 유효하므로, 닫힌 상태에서는 플랩(23) 전체가 수직면 및 이에 상응하게 수직 측벽(25)에 대해 경사지게 조절된다. 몇 도정도의 경사로도 충분하다. 도시한 예시에 서는 10°의 경사가 제공된다. 축(26)의 경사로 인해 그 하단 단부가 그 상단 단부의 수직부에 대해 약간 외측으로 배치된다. 이로서 내측으로부터, 즉 구획(11) 또는 팬 공간(12)에서부터 플랩(23)을 개방 위치로 이동시키는 충분한 역압이 존재하지 않는 경우에, 플랩(23)이 그 중력으로 인해 자체적으로 닫히는 것이 보장된다. 따라서 보조팬(10)이 가동되거나 또는 가동되지 않을 때, 팬 공간(12)에 할당된 플랩(23)이 자동적으로 개방되고 인접한 구획(11)에 할당된 플랩(23)이 자동적으로 닫히는 것이 달성된다.

간단한 경우에는 하나의 보조팬으로 충분하다. 도시한 예시에서는 각각 2개의 보조팬(10)이 제공된다. 도 1에 도시한 실시예에서는 배기가스 터보차저(1) 및 처리장치 하우징(8)이 엔진 종방향 측면 구역에 배치된다. 이 실시예에서 양측 보조팬(10)은 처리장치 하우징(8)의 서로 대향측에 배치된다. 이때 임펠러(13)는 튜브 형태의 차지 에어 탱크(6)의 축에 대해 평행하게 배치된다. 도 2에 따른 실시에서 차지 에어 탱크(6)는 일측 단부를 통해 처리장치 하우징(8)의 배기실(24)에 연결된다. 이런 유형의 구성은 엔진 정면 구역에 제공되는 처리장치 하우징 및 배기가스 터보차저의 배치에서 나타난다. 도 2에 도시한 유형의 실시에서는 양측 보조팬(10)이 액적 제거기에 할당된 구획(11)의 동일면에서 서로 축에 대해 평행하게 배치될 수 있다.

도시한 예시에서는 보조팬(10)의 하우징이 처리장차 하우징(8)에 통합되며 이로서 공동의 하우징 블록을 형성한다. 또한 전술한 바와 같이 보조팬의 분리된 모델로 생각할 수 있다. 이런 경우에서는 보조팬이 흡입측 및 압력측에서 연결 플 랜지를 구비한 연결관을 가지며 이 연결관을 통해 처리장치 하우징에 플랜지로 연결될 수 있다. 압력측 연결관의 입구에 의해 형성된 흐름 통로에 본 발명에 따른 플랩이 할당될 수 있는데, 이 플랩은 액적 제거기의 출구에 할당된 플랩에 대해 대안적으로 개방되고 차단된다.

본 발명에 따르면, 기체 형태의 매체가 통과할 수 있으며 해당 플랩을 통해 닫을 수 있는 적어도 하나의 흐름 통로를 갖는 채널 시스템에서, 플랩의 개방 동작 진행 시 위로 올려지는 자체적 플랩을 각 흐름 통로에 할당함으로써 높은 신뢰성이 달성된다.

Claims (5)

1. 기체 형태의 매체가 통과할 수 있으며 해당 플랩(23)을 통해 닫을 수 있는 적어도 하나의 흐름 통로(22)를 갖는 채널 시스템을 구비한 대형 엔진에 있어서,

   수직 방향과는 다른 방향을 갖는 가장자리측 선회축을 포함하는 자체적 플랩(23)을 각 흐름 통로(22)에 할당하여 플랩(23)이 그 개방 동작 진행 시 위로 올려지고, 상기 선회축의 경사에 의해 상기 플랩(23)이 닫힌 위치에서는 상기 플랩(23)이 수직면과 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 대형 엔진.
2. 제1항에 있어서, 각 흐름 통로(22)가 세워져 있는 측벽(25)에 제공되며 각 해당 플랩(23)의 선회축이 측벽(25)에 대해 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 대형 엔진.
3. 제2항에 있어서, 플랩(23) 선회축의 경사가 수직 방향에 대해 10°- 5°이상이며 10°+5°이하 범위에 있는 것을 특징으로 하는 대형 엔진.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 차지 에어 공급장치가 실린더의 적어도 하나의 그룹에 할당된 차지 에어 탱크(6)를 포함하며, 이 차지 에어 탱크는 배기가스 터보차저(1)와 전동 모터(9) 가운데 적어도 하나에 의해 구동될 수 있는 적어도 하나의 보조팬(10)을 통해 차지 에어로 과급될 수 있고, 배기가스 터보차저(1) 및 적어도 하나의 보조팬(10)에서 오는, 분리된 흐름 분기가 각각 하나의 자체 플랩(23)을 갖는 각각의 흐름 통로(22)를 통해 차지 에어 라인(6)과 결합된 후단의 챔버(24)와 연결되며, 각 흐름 통로(22)가 세워져 있는 측벽(25)에 배치되고 플랩의 선회축이 이 측벽에 대해 기울어진 것을 특징으로 하는 대형 엔진.
5. 제1항에 있어서,

   상기 대형 엔진은 2행정 대형 디젤엔진인 것을 특징으로 하는 대형 엔진.

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