KR101415425B1 - 가스 주입용 체크밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 주입용 체크밸브에 관한 것으로, 카본에 대한 내성이 강한 포핏형 체크밸브(Poppet check valve)를 이용하고, 예연소실(Pre-chamber) 내부의 압력이 가스공급 압력보다 낮아도 스핀들이 하강하지 않도록 2단 스프링을 장착하였으며, 가스주입구에 의해 들어온 가스가 별도의 장치를 사용하지 않고 프리챔버에 형성된 체크밸브 삽입홀과 체크밸브 외각 사이의 공간만으로 가스가 통과하고 머무를 수 있게 하는 가스 주입용 체크밸브를 제공하는 것을 그 기술적 요지로 한다.

가스 주입용, 체크밸브, 카본, 2단 스프링, 날개, 홈, 유동성, 이론 공연비

Description

가스 주입용 체크밸브{Check Valve for gas injection}

본 발명은 가스 주입용 체크밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프리챔버 내부의 연소 가스의 역류를 방지 및 불필요한 연료 소비를 막을 수 있도록 하며, 체크밸브 스핀들 하부의 날개 및 체크밸브 스핀들의 하부에 형성되는 4개의 홈을 사용하여 가스가 원활하게 홈을 통과해 유동할 수 있도록 하며, 프리챔버로 내부의 이론 공연비에 의한 연소로 발생된 카본의 축척을 방지함으로써 체크밸브의 수명을 연장시키며, 유지 보수해야하는 시기 또한 연장할 수 있도록 하는 가스 주입용 체크밸브에 관한 것이다.

일반적으로 체크밸브는 희박연소 가스엔진에서의 안정적인 연소를 위해 설치되어진 예연소실에 농후한 가스 주입을 하기 위한 것으로, 프리챔버의 연료 주입구를 통과한 농후한 가스가 체크밸브 스핀들 위에 머물러 있으면 가스주입구를 통해 공급되는 가스와 프리챔버 내부의 압력차이로 인해 스핀들이 하강하면 가스가 주입되며, 가스주입이 끝나고 스핀들이 상승하여 예연소실 안의 연소가스가 역류하는 것을 막도록 하는 것이다.

체크밸브에는 ball type, plate type, poppet type 등이 있지만, 성능, 내구성, 가격 등에 각기 장단점이 있다. 예연소실 안에서는 이론 공연비 부근에서 공기와 가스가 혼합되고, 실린더 내의 희박 연소(Lean burn) 시의 가스 보다 가스의 농도가 농후한 상태로 연소하기 때문에 카본(Carbon)이 발생하기 쉽다. 그리고 카본의 부착에 의하여 체크밸브가 고착되거나 닫히지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 카본에 대한 내성이 강한 포핏형 체크밸브를 이용하고, 예연소실 내부의 압력이 가스공급 압력보다 낮아도 스핀들이 하강하지 않도록 2단 스프링을 장착하였으며, 가스주입구에 의해 들어온 가스가 별도의 장치를 사용하지 않고 프리챔버에 형성된 체크밸브 삽입홀과 체크밸브 외각 사이의 공간만으로 가스가 통과하고 머무를 수 있게 하는 가스 주입용 체크밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 체크밸브의 몸체를 형성하는 체크밸브 하우징; 상기 체크밸브 하우징의 하단에 결합되며 가스 공급홀이 형성되어 있는 체크밸브 몸체부; 상기 체크밸브 하우징 내부에 결합되며 타이밍 디바이스와 연동되는 타이밍 바; 상기 타이밍 바의 하강시 타이밍 바를 원위치로 복원시키는 복원력을 축적하도록 타이밍 바의 상단에 설치된 제 1 스프링; 상기 체크밸브 몸체부 내부에 형성되는 체크밸브 스핀들; 상기 체크밸브 스핀들의 하강시 체크밸브 스핀들을 원위치로 복원시키는 복원력을 축적하도록 체크밸브 스핀들의 상단에 설치된 제 2 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 체크밸브 스핀들 하부에 회전 가능한 날개를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체크밸브 스핀들 하단면에 십자모양으로 4개의 홈을 형성하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가스 공급홀은 밸브 몸체부 하단 외부에서 내부로 연통되며, 상하로 경사지게 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 포핏 형상의 구조의 밸브 스핀들을 형성하여 프리챔버에서 이론 공연비에 의한 연소로 생긴 카본의 축적을 방지 할 수 있으며, 연소 시에는 스핀들이 상승하여 프리챔버 내부의 연소 가스가 역류하는 것을 막을 수 있다.

또한, 엔진의 흡배기 행정 시 프리챔버의 압력이 체크밸브 내부의 가스 공급 압력보다 적어도 스핀들이 하강하여 가스가 유입되지 않도록 2개의 스프링을 설치하여 가스가 유입되지 않아도 되는 시기에 가스가 프리챔버로 분사되는 것을 막는다. 그러므로 불필요한 연료 소비를 막을 수 있으며 잔류하고 있는 연소가스가 역류할 수 있는 가능성을 방지한다.

또한, 체크밸브 스핀들 하부의 날개가 회전함으로써 주입 가스의 유동성이 증가하며, 체크밸브 스핀들의 하부에 형성되는 4개의 홈은 스핀들 하강으로 인해 가스가 통과할 공간이 협소하게 되어도 가스가 원활하게 홈을 통과해 유동할 수 있도록 한다.

또한 이론 공연비에 의한 연소로 인한 카본의 축척을 방지 할 수 있기 때문에 체크밸브의 수명을 연장시키며, 유지 보수해야하는 시기 또한 연장할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명인 가스 주입용 체크밸브의 내부 단면도를 나타낸 것이다.

상기 도면에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 주입용 체크밸브는 체크밸브 하우징(100)과, 가스공급홀(210)이 형성되어 있는 체크밸브 몸체부(200)와, 타이밍 디바이스(300)와 연동되는 타이밍 바(110)와, 상기 타이밍 바(110)의 하강시 타이밍 바(110)를 원위치로 복원시키는 복원력을 축적하도록 타이밍 바(110)의 상단에 설치된 제 1 스프링(120)과, 상기 체크밸브 몸체부(200) 내부에 형성되는 체크밸브 스핀들(220)과, 상기 체크밸브 스핀들(220)의 하강시 체크밸브 스핀들(220)을 원위치로 복원시키는 복원력을 축적하도록 체크밸브 스핀들(220)의 상단에 설치된 제 2 스프링(230)을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 가스 주입용 체크밸브는 크게 체크밸브 몸체부(200)와 체크밸브 하우징(100) 두 개의 파트로 나뉘는데, 체크밸브 몸체부(200)와 체크밸브 하우징(100)의 하단부가 프리챔버 삽입 홀의 직경보다 작기 때문에 공급되어진 가스가 스핀들이 열릴 때까지 가스를 일시 머무를 수 있는 공간을 형성했다.

체크밸브 하우징(100)은 체크밸브의 외부를 형성하고 있는 것으로, 내부에 타이밍 바(110)가 설치된다.

상기 타이밍 바(110)는 타이밍 디바이스(300)에 의하여 상하로 움직일 수 있도록 하고, 타이밍 바(110) 상단에는 조절 볼트와 맞닿은 부위를 오목하게 만들어 접촉부분의 마찰을 최소화 할 수 있게 하였다.

또한, 타이밍 바(110) 상단에는 제 1 스프링(120)을 설치하여 타이밍 디바이스(300)의 압력에 의해 내려간 타이밍 바(110)의 복원력을 증가시킬 수 있도록 하였다.

체크밸브 몸체부(200)는 체크밸브 하우징(100)의 하단에 결합되며, 내부에는 체크밸브 스핀들(220)이 결합되어 있고 하단부에는 가스 공급홀(210)이 형성되어 있다.

체크밸브 스핀들(220)은 체크밸브 몸체부(220)의 내부에 상하 이동 가능하도록 형성되어 있으며, 상기 체크밸브 스핀들(220) 하부에 회전 가능한 날개(221)가 형성되어 있다.

상기 날개(221)는 체크밸브 스핀들(220) 하부에 형성되어 체크밸브 스핀들(220)이 하강하고 가스가 공급될 때, 날개(221)가 회전하여 가스 유동성 증가를 도모하였다.

또한, 상기 체크밸브 스핀들(220) 하단면에 십자모양으로 4개의 홈(222)을 형성하도록 한다.

상기 체크밸브 스핀들(220)이 하강하여 밸브내부에 있던 가스가 분사할 때 체크밸브 스핀들(220) 하단면의 4개의 홈(222)은 체크밸브 스핀들(220) 하강으로 인해 가스가 통과할 공간이 협소하게 되어도 가스가 원활하게 홈(222)을 통과해 유동할 수 있게 하였다.

또한, 상기 가스 공급홀(210)은 체크밸브 몸체부(200) 하단 외부에서 내부로 연통되며, 상하로 경사지게 형성되도록 한다. 이는 비교적 간단한 구조로 원활한 가스 공급을 도모하기 위함이다.

또한, 체크밸브 스핀들(220)이 하강할 때, 체크밸브 스핀들(220)을 원위치로 복원시키는 반발력을 가진 제 2 스프링(230)이 체크밸브 스핀들(220) 상단에 형성되었고, 타이밍 바(110) 상단에도 설치되어 있는 제 1 스프링(120)과 함께 복원력을 증가시킨다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 작동상태를 살펴보면, 흡기 캠의 양정과 연동되어 타이밍 디바이스(300)의 조절볼트 하단부가 타이밍 바(110)를 아래로 밀어내는 힘과 체크밸브 내 가스공급압력이 더해져 체크밸브 스핀들(220)이 하강하게 되고 가스가 분사하게 된다. 타이밍 디바이스(300)에서 더 이상 힘을 가하지 않고, 2단 스프링(120,230)의 반발력으로 인해 체크밸브 스핀들(220)이 상승되면 가스공급이 중단된다.

이와 같은 구성 및 단계로 이루어진 된 본 발명의 특징은 포핏 형상의 구조의 밸브 스핀들을 형성하여 프리챔버에서 이론 공연비에 의한 연소로 생긴 카본의 축적을 방지 할 수 있으며, 가스 주입 후에는 체크밸브 스핀들이 상승하여 프리챔버 내부의 연소 가스가 역류하는 것을 막을 수 있다.

또한, 엔진의 흡배기 행정 시 프리챔버의 압력이 체크밸브 내부의 가스 공급 압력보다 적은 경우에도 스핀들의 하강으로 인한 가스의 주입이 발생되지 않도록 스프링으로 스핀들을 지지하였으며, 이것은 가스가 유입되지 않아도 되는 시기에 가스가 프리챔버로 분사되는 것을 막는다. 그러므로 불필요한 연료 소비를 막을 수 있으며 스핀들이 하강하여 잔류하고 있는 연소가스가 역류할 수 있는 가능성을 방지한다.

또한, 체크밸브 스핀들 하부의 날개가 회전함으로써 가스 유동성이 증가되며, 체크밸브 스핀들의 하부에 형성되는 4개의 홈은 스핀들 하강으로 인해 가스가 통과할 공간이 협소하게 되어도 가스가 원활하게 홈을 통과해 유동할 수 있도록 한다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1 은 본 발명인 가스 주입용 체크밸브의 구성을 나타낸 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 체크밸브 하우징

110: 타이밍 바

120: 제 1 스프링

200: 체크밸브 몸체부

210: 가스공급홀

220: 체크밸브 스핀들

221: 날개

222: 홈

230: 제 2 스프링

300: 타이밍 디바이스

Claims (4)

1. 체크밸브의 몸체를 형성하는 체크밸브 하우징;

   상기 체크밸브 하우징의 하단에 결합되며 가스 공급홀이 형성되어 있는 체크밸브 몸체부;

   상기 체크밸브 하우징 내부에 결합되며 타이밍 디바이스와 결합되는 타이밍 바;

   상기 타이밍 바의 하강시 타이밍 바를 원위치로 복원시키는 복원력을 축적하도록 타이밍 바의 상단에 설치된 제 1 스프링;

   상기 체크밸브 몸체부 내부에 형성되는 체크밸브 스핀들;

   상기 체크밸브 스핀들의 하강시 체크밸브 스핀들을 원위치로 복원시키는 복원력을 축적하도록 체크밸브 스핀들의 상단에 설치된 제 2 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 주입용 체크밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 체크밸브 스핀들 하부에 회전 가능한 날개를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 주입용 체크밸브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 체크밸브 스핀들 하단면에 십자모양으로 4개의 홈을 형성한 것을 특징으로 하는 가스 주입용 체크밸브.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 가스 공급홀은 밸브 몸체부 하단 외부에서 내부로 연통되며, 상하로 경사지게 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 가스 주입용 체크밸브.

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