KR101522063B1 - 커먼 레일 시스템에서의 분사기 홀더로의 고압 연료 연결 장치 - Google Patents

커먼 레일 시스템에서의 분사기 홀더로의 고압 연료 연결 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대형 내연기관을 위한 커먼 레일 시스템에서의 분사기 홀더 (2) 로의 고압 연료 연결 장치에 관한 것으로서, 커먼 레일 시스템에 의해 제공되는 고압 연료를 엔진의 실린더 헤드 (1) 안으로 공급하기 위한 제 1 파이프 수단 (3) 및 실린더 헤드 (1) 의 더 안쪽의 고압 연료를 엔진의 실린더 안으로 분사되도록 분사기 홀더 (2) 에 공급하기 위한 제 2 파이프 수단 (4) 을 포함한다. 제 2 파이프 수단 (4) 의 제 1 단부 (4a) 는 제 1 파이프 수단 (3) 과 연결되고 제 2 파이프 수단 (4) 의 제 2 단부 (4b) 는 상기 분사기 홀더 (2) 와 직접 연결된다. 장치는 분사기 홀더 (2) 에 제 2 파이프 수단 (4) 을 긴밀하게 고정하기 위해 실린더 헤드의 챔버 (5, 6) 의 제 1 부분 (5) 과 쓰레드 연결로 배치되는 고정 수단 (7) 을 포함하고, 고정 수단 (7) 은 제 2 파이프 수단 (4) 에 배치되는 적절한 카운터 표면 (4d) 을 갖는 확대된 부분 (4c) 을 통하여 고정력을 가한다. 상기 챔버 (5, 6) 는 챔버 (5, 6) 의 제 2 부분 (6) 을 통하여 분사기 홀더 (2) 와 연통하여 배치되고, 제 2 파이프 수단 (4) 은 고정 수단 (7) 과 분사기 홀더 (2) 사이에 상기 챔버 (5, 6) 로부터 상당한 길이가 이격된다.

Description

커먼 레일 시스템에서의 분사기 홀더로의 고압 연료 연결 장치{A HIGH PRESSURE FUEL CONNECTION ARRANGEMENT TO AN INJECTOR HOLDER IN A COMMON RAIL SYSTEM}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전문에 따른 대형 내연기관을 위한 커먼 레일 시스템에서의 분사기 홀더로의 고압 연료 연결 장치에 관한 것이다.
이 명세서에서 "대형 내연기관" 은, 예컨대 열 및/또는 전기의 생산을 위한 발전소 또는 선박의 보조 엔진 또는 메인 추진 엔진으로서 사용되는 엔진을 나타낸다.
공지된 장치에서 커먼 레일 시스템으로부터 고압 연료를 분사기로 이송하기 위한 파이프가 분사기 홀더에 쓰레드 (threads) 에 의해 직접 연결된다. 쓰레드 연결의 상당히 제한된 길이 때문에 파이프가 제한된 변형을 가지며 이는 1800 바 이상의 고압 커먼 레일 시스템을 밀봉하기 위한 불충분한 유지력 (retaining force) 을 초래하기 때문에 이는 신뢰할 수 없는 해결책인 것으로 드러났다. 또한 분사기 홀더의 상당히 좁은 벽 구역에 쓰레드를 제공하는 것은 쉽지 않고 구성 요소의 단축된 수명 주기를 초래할 수 있다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 그리고 종래 기술의 다른 문제를 해결하는 새로운 연결 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 또한 복잡하지 않은 구조를 갖는 신뢰할 수 있는 연결 장치를 제공하는 것이다. 다른 목적은 분사기 홀더의 외측으로부터 배출되는 누수를 제어 및 처리하고, 따라서 분사 장비의 상태를 제어하는 것을 가능하게 하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 실질적으로는 청구항 제 1 항에 기재된 것과 같이 충족될 수 있고, 다른 청구항은 본 발명의 상이한 특성을 더 상세하게 나타낸다.
본 발명에 따르면 장치는 분사기 홀더에 제 2 파이프 수단을 긴밀하게 고정하기 위해 실린더 헤드의 챔버의 제 1 부분과 쓰레드 연결로 배치되는 고정 수단을 포함하고, 이 고정 수단은 제 2 파이프 수단에 배치되는 적절한 카운터 표면 (counter surface) 을 갖는 확대된 부분을 통하여 고정력 (fixing force) 을 가한다. 상기 챔버는 챔버의 제 2 부분을 통하여 분사기 홀더와 연통하여 배치되고, 제 2 파이프 수단은 고정 수단과 분사기 홀더 사이에서 상기 챔버의 내벽으로부터 이격되며, 상기 챔버 내에서 고정 수단으로부터 분사기 홀더까지 연장되어 있다.
이에 의해 분사기 홀더에 대한 쓰레드에 의한 파이프 수단의 직접 연결은 엔진에 이용되는 연료 및 상이한 작동 상태에 따라 분사기 홀더에 대한 파이프 수단을 충분히 긴밀하게 하지 않아도 될 수 있다. 챔버가 파이프 수단을 통한 고압 연료의 공급과 독립적으로 분사기 홀더와 연통하기 때문에 유리하게는 분사기 홀더의 외측으로부터 누수를 수집하는데 이용될 수 있다.
분사기 홀더와 고정 수단 사이의 제 2 파이프 수단의 길이 및 챔버의 직경은 고정 수단에 의해 야기되는 특정한 변형 하에 챔버 안에 위치된 제 2 파이프 수단의 미세한 굽힘을 가능하게 하도록 선택된다. 길게 로드되는 길이를 갖는 파이프 수단의 사용은 열 부하 (thermal loading) 가 변경되는 것에 의해 파이프 작업 길이가 변경될 때 더 양호하게 유지되는 변형을 제공한다.
제 2 파이프 수단의 과도한 굽힘의 위험이 있는 경우 제 2 파이프 수단에는 챔버의 제 2 부분을 따라 실린더 헤드에 대하여 이 파이프 수단을 지지하기 위한 지지 요소가 제공될 수 있다.
실제로 제 2 단부와 확대된 부분 사이의 제 2 파이프 수단의 길이는 유리하게는 그의 직경의 약 10 ~ 20 배이다. 챔버의 직경은 그 안에 위치되는 제 2 파이프 수단보다 각각 약 40 % ~ 100 % 더 크다. 이러한 치수에 의해 엔진의 상이한 작동 상태에서 초래되는 파이프 수단의 변형의 변동을 처리하기가 더 용이해진다.
챔버가 분사기 홀더의 외부 표면으로부터 배출되는 소위 더러운 누수를 수집하도록 구성될 때 이러한 챔버는 실제로 상압 (pressureless) 인데 이는 해당 문제가 단지 흘러내리는 밀봉 혼합물에 관한 것이기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 실린더 헤드에는 이러한 경우 유리하게는 실린더 헤드 및 챔버로부터 멀어지도록 수집된 누수를 유도하는 덕트 등이 제공된다. 이는 누수의 용적의 제어 및 어떠한 더 큰 누수의 탐지를 가능하게 한다.
바람직한 실시형태에서 챔버의 제 1 부분은 유리하게는 실린더 헤드, 고정 수단 및 확대된 부분을 포함하는 제 2 파이프 수단에 의해 한정된다. 챔버의 제 1 부분의 직경은 유리하게는 챔버의 제 2 부분의 직경보다 실질적으로 더 크고 상기 누수를 수집하기 위한 상당한 자유 공간을 포함한다.
고정 수단은 바람직하게는 제 2 파이프 수단이 끼워지는 슬리프 형상 볼트 요소이다. 따라서 이는 보통의 공구에 의해 용이하게 조여질 수 있고 이는 파이프 수단을 통하여 공급되는 고압 연료와 직접 연결되지 않는다.
파이프 수단을 통한 고압 연료의 공급을 효과적으로 밀봉하기 위한 관점으로부터 고정 수단의 접촉 표면은 콘 형상이고 확대된 부분에서의 그 접촉 표면의 카운터 표면은 볼 형상 또는 콘 형상이다. 대응적으로는, 제 2 파이프 수단의 제 2 단부의 헤드는 바람직하게는 볼 형상이고 분사기 홀더 내에서의 그 헤드의 카운터 표면은 콘 형상이다. 제 2 파이프 수단의 제 2 단부의 헤드의 볼 형상은 파이프 수단이 조립체에서 실린더 헤드 안으로 구부러지는 것과 같은 있을 수 있는 어긋남을 따르는데 이상적이다.
이후에 본 발명은 첨부된 개략도를 참조하여 설명될 것이다.
도면은 본 발명에 따른 장치의 실시형태를 단면도로 나타내는 도면이다.
도면에서 참조 번호 1 은 고압 연료가 알려진 방식으로 엔진 (도시되지 않음) 의 실린더 안으로 주입되게 하는 분사기 홀더 (2) 를 지지하는 내연기관의 실린더 헤드를 나타낸다. 커먼 레일 시스템 (도시되지 않음) 에 의해 제공되는 고압 연료는 제 1 파이프 수단 (3) 을 통하여 실린더 헤드 (1) 안으로 전달되고 제 2 파이프 수단 (4) 은 실린더 헤드 (1) 의 더 안쪽의 고압 연료를 분사기 홀더 (2) 안으로 공급하기 위해 제공된다. 제 2 파이프 수단 (4) 의 제 1 단부 (4a) 는 제 1 파이프 수단 (3) 과 긴밀하게 연결된다. 어떠한 적절한 고정 수단 (10), 예컨대 파이프 단부 (4a) 와 쓰레드 연결되는 슬리브가 제 1 및 제 2 파이프 수단 (3 및 4) 사이의 긴밀한 연결을 보장하기 위해 제공될 수 있다. 제 2 파이프 수단 (4) 의 제 2 단부 (4b) 는 각각 상호 접촉 표면 (4e 및 2a) 에 의해 분사기 홀더 (2) 와 직접 연결된다. 신뢰할 수 있고 긴밀한 연결을 제공하기 위해 표면 (4e) 은 바람직하게는 볼 형상이고 표면 (2a) 은 콘 형상일 수 있다.
실린더 헤드 (1) 에는 실린더 헤드 (1) 와 분사기 홀더 (2) 사이의 간극 (11) 과 연통하고 제 2 파이프 수단 (4) 의 상당한 부분이 위치되는 챔버 (5, 6) 가 제공된다. 장치는, 예컨대 슬리브 등의 볼트 요소인 고정 수단 (7) 을 더 포함하며, 이를 통하여 제 2 파이프 수단 (4) 이 유도되고 실린더 헤드 (1) 의 챔버 (5, 6) 의 제 1 부분 (5) 과 쓰레드 (8) 에 의해 연결된다. 제 2 파이프 수단 (4) 에는 고정 수단 (7) 에서 표면 (7a) 과 상호 작용하여 배치되는 카운터 표면 (4d) 을 갖는 확대된 부분 (4c) 이 제공된다. 이러한 표면 (4d 및 7a) 은 콘 형상이다. 대안적으로는, 표면 (4e) 에서 유추하면 표면 (4d) 은 유리하게는 볼 형상을 가져서 이하에 논의되는 것과 같은 제 2 파이프 수단의 있을 수 있는 굽힘을 더 양호하게 따를 수 있다. 이에 의해 제 2 파이프 수단 (4) 은 고정 수단 (7) 의 카운터 표면 (7a) 에 긴밀하게 밀봉될 수 있다. 확대된 부분 (4c) 은 제 2 파이프 수단 (4) 의 일체형 부분일 필요는 없지만 바람직하다면 이는 또한 예컨대 별개의 쓰레드 연결 슬리브로서 이행될 수 있다.
도면으로부터 볼 수 있듯이 분사기 홀더 (2) 와 확대된 부분 사이의 제 2 파이프 수단 (4) 의 부분은 특별히 그의 직경의 관점에서 상당한 길이이다. 챔버 (6) 의 제 2 부분 내의 제 2 파이프 수단 (4) 의 이러한 종류의 레이아웃의 이점은 중유 (heavy fuel oil) 의 40℃ 에서 최대 150℃ 의 극심한 연료 온도 작업에도 불구하고 로드의 보유를 가능하게 하는 긴 변형 길이이다. 필요하다면 챔버 (5, 6) 의 제 2 부분 (6) 이 제 2 파이프 수단 (4) 의 어느 정도의 굽힘을 가능하게 하여 로드의 충분한 보유가 상이한 상태 하에서 유지될 수 있다. 다른 한편 제 2 파이프 수단 (4) 의 이러한 부분에는 이러한 종류의 굽힘에 대한 제한을 제공하기 위해 어떠한 안내부가 제공될 수 있다. 도면에서 이는 단지 지지 요소 (13) 에 의해 간단하게 나타난다. 자연스럽게는 이러한 지지 요소는 이를 통한 누수를 허용하도록 디자인되어서 이하에 설명되는 것과 같이 챔버 부분 (5 및 6) 을 통하여 누수를 수집하는 것을 가능하게 한다. 이러한 목적을 위해 그리고 상기 벤딩의 관점에서 제 2 부분 (6) 은 유리하게는 챔버 (5, 6) 의 제 1 부분 (5) 보다 더 직경이 작다.
도면으로부터 명백한 것과 같이 챔버 (5, 6) 의 제 1 부분 (5) 은 챔버 (5, 6) 의 제 2 부분 (6) 을 통하여 간극 (11) 과 연통하고 흘러 내리는 밀봉 혼합물은 분사기 홀더로부터 그의 외부 표면으로 배출된다. 따라서 이러한 챔버 부분 (5 및 6) 은 유리하게는 이러한 소위 더러운 누수를 수집하는데 이용될 수 있고, 이는 덕트 (12) 에 의해 실린더 헤드 (1) 로부터 멀어지게 유도할 수 있다. 이러한 누수는 그 이후에 연달아 일어날 수 있고 가능하게는 장비의 어떠한 손상을 피하기 위해 관리되는 대량 누수를 나타내는 갑작스런 그리고 충분한 증가가 검출될 수 있다.
본 발명은 상기 언급된 실시예로 제한되지 않지만 이는 본 발명의 아이디어 및 첨부된 청구항의 범위 내에서 많은 다른 상이한 실시형태로 이행될 수 있다는 것이 명백하다.
본 발명은 상기 설명된 실시형태로 제한되지 않지만 첨부된 청구항의 범위 내에서 많은 다른 상이한 실시형태로 실시될 수 있다.

Claims (11)

  1. 대형 내연기관을 위한 커먼 레일 시스템에서의 분사기 홀더 (2) 로의 고압 연료 연결 장치로서, 커먼 레일 시스템에 의해 제공되는 고압 연료를 엔진의 실린더 헤드 (1) 안으로 공급하기 위한 제 1 파이프 수단 (3) 및 실린더 헤드 (1) 의 더 안쪽의 고압 연료를 엔진의 실린더 안으로 분사되도록 분사기 홀더 (2) 에 공급하기 위한 제 2 파이프 수단 (4) 을 포함하고, 상기 제 2 파이프 수단 (4) 의 제 1 단부 (4a) 는 제 1 파이프 수단 (3) 과 연결되고 제 2 파이프 수단 (4) 의 제 2 단부 (4b) 는 상기 분사기 홀더 (2) 와 직접 연결되고, 이 장치는 분사기 홀더 (2) 에 제 2 파이프 수단 (4) 을 긴밀하게 고정하기 위해 실린더 헤드의 챔버 (5, 6) 의 제 1 부분 (5) 과 쓰레드 연결로 배치되는 고정 수단 (7) 을 더 포함하고, 상기 고정 수단 (7) 은 제 2 파이프 수단 (4) 에 배치되는 카운터 표면 (4d) 을 갖는 확대된 부분 (4c) 을 통하여 고정력을 가하고, 상기 챔버 (5, 6) 는 챔버 (5, 6) 의 제 2 부분 (6) 을 통하여 분사기 홀더 (2) 와 연통하여 배치되고, 제 2 파이프 수단 (4) 은 그의 길이 일부분에 걸쳐 상기 챔버 (5, 6) 내에서 고정 수단 (7) 과 분사기 홀더 (2) 사이에 연장되는 고압 연료 연결 장치에 있어서,
    변하는 열적 부하 하에 챔버 (5, 6) 에 위치되는 제 2 파이프 수단 (4) 에 대하여 더 양호하게 유지되는 변형을 제공하기 위해 고정 수단 (7) 에 의해 야기되는 특정한 변형은 확대된 부분 (4c) 과 제 2 단부 (4b) 사이의 제 2 파이프 수단 (4) 의 길이를 그의 직경의 10 ~ 20 배가 되도록 선택함으로써, 그리고 챔버 (5, 6) 의 직경을 그 안에 위치되는 제 2 파이프 수단 (4) 보다 40 % ~ 100 % 더 크도록 선택함으로써 제 2 파이프 수단 (4) 의 약간의 굽힘을 발생하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 연료 연결 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 파이프 수단 (4) 에는 챔버 (5, 6) 의 제 2 부분 (6) 을 따라 실린더 헤드 (1) 에 상기 제 2 파이프 수단을 지지하기 위한 지지 요소 (13) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 연결 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버 (5, 6) 는 분사기 홀더 (2) 의 외부 표면으로부터 배출되는 소위 더러운 누수를 수집하기 위해 배치되고 상기 실린더 헤드 (1) 에는 실린더 헤드 (1) 및 상기 챔버 (5, 6) 로부터 멀어지도록 수집되는 누수를 유도하는 덕트 (12) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 연결 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 챔버 (5, 6) 의 제 1 부분 (5) 은 실린더 헤드 (1), 고정 수단 (7) 및 확대된 부분 (4c) 을 포함하는 제 2 파이프 수단 (4) 에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 연결 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 챔버 (5, 6) 의 제 1 부분 (5) 의 직경은 챔버 (5, 6) 의 제 2 부분 (6) 의 직경보다 더 크고 상기 누수를 수집하기 위한 자유 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 연결 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 수단 (7) 은 제 2 파이프 수단 (4) 이 끼워지는 슬리브 형상 볼트 요소인 것을 특징으로 하는 고압 연료 연결 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 수단 (7) 의 접촉 표면 (7a) 은 콘 형상이고 확대된 부분 (4c) 에서의 상기 접촉 표면의 카운터 표면 (4d) 은 볼 형상이거나 또는 콘 형상인 것을 특징으로 하는 고압 연료 연결 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 파이프 수단 (4) 의 제 2 단부 (4b) 의 헤드 (4e) 는 볼 형상이고 분사기 홀더 (2) 에서의 상기 헤드의 카운터 표면 (2a) 은 콘 형상인 것을 특징으로 하는 고압 연료 연결 장치.
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