KR101692084B1 - 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조 - Google Patents

해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조에 관한 것으로서, 엔진으로부터 발생되는 배기가스를 배출시키기 위해 메인관(10) 및 상기 메인관(10)과 복수의 실린더(20)들을 연결시키는 복수의 실린더연결관(30)들을 포함하고, 상기 메인관(10)의 직관(11)들 및 복수의 실린더연결관(30)으로 된 배기관 상에 고온의 배기가스에 의해 상기 배기관이 가열되는 것을 냉각시키기 위한 냉각수단이 마련된 구조로 되어 있다.
따라서, 배기관 중 메인관의 직관 및 전체 실린더연결관들의 외주면과 방사상으로 일정간격 이격된 상태로 외부와 밀폐되는 냉각관을 덮어씌우고 이 냉각관과 직관 및 실린더연결관 사이의 공간으로 냉각수를 투입시켜 이들 메인관의 직관들 및 실린더연결관들을 냉각시키며 우회관을 마련하여 냉각수가 벨로우즈는 우회할 수 있도록 함으로써, 벨로우즈의 부식을 방지하고 기존의 배기관 발열 차단을 위한 단열재가 삭제되면서 이에 따른 기존의 단열재 설치 및 단열재 교체 등에 따른 비용 부담 등을 삭감할 수 있게 됨은 물론 배기관의 유지 보수가 용이하게 되는 등의 효과를 얻는다.

Description

해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조{Exhaust gas pipe structure of medium speed engine for maine and stationary}
본 발명은 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기관 중 메인관의 직관 및 전체 실린더연결관들의 외주면과 방사상으로 일정간격 이격된 상태로 외부와 밀폐되는 냉각관을 덮어씌우고 이 냉각관과 직관 및 실린더연결관 사이의 공간으로 냉각수를 투입시켜 이들 메인관의 직관들 및 실린더연결관들을 냉각시키며 우회관(bypass pipe)을 마련하여 냉각수가 벨로우즈는 우회할 수 있도록 함으로써, 벨로우즈의 부식을 방지하고 기존의 배기관 발열 차단을 위한 단열재가 삭제되면서 이에 따른 기존의 단열재 설치 및 단열재 교체 등에 따른 비용 부담 등을 삭감할 수 있게 됨은 물론 배기관의 유지 보수가 용이하게 되는 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조에 관한 것이다.
일반적으로 엔진이 탑재되어 있는 운송수단 중 특히 선박은 사람이나 화물을 수상 운송하기 위한 운송수단으로서, 이러한 선박에는 추진용(2행정/저속) 엔진과 발전용(4행정/중속) 엔진 및 비상용(4행정) 엔진 등 다양한 엔진이 탑재되어 있다.
그리고, 이러한 엔진들은 각각 개별적으로 설치되어 선박을 추진시키거나 상시 전기 공급 및 비상용 전원 공급 등을 위한 에너지를 공급하게 된다.
한편, 상기 엔진들은 구동되는 동안 발생되는 배기가스를 엔진 외부로 배출시키기 위한 별도의 배기관이 마련된다.
일례로 종래 기술의 선박용 엔진의 배기관 구조를 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서 나타낸 것과 같이, 종래 기술의 선박용 엔진의 배기관 구조는 배기가스가 흐르도록 중앙이 관통된 직관 형상의 메인관(5)과, 이 메인관(5)과 복수의 실린더(미도시)들을 연결시켜 각각의 실린더에서 발생되는 배기가스를 메인관(5)으로 안내하기 위한 복수의 실린더연결관(8)들로 이루어져 있다.
상기 메인관(5)은 일정길이 직관(5a)이 연장되다가 벨로우즈(주름관)(5b)가 연결되고 다시 직관(5a)이 연장되는 구조가 반복되는 이른바 직관(5a)/벨로우즈(5b) 반복 관체 구조로 되어 있다.
여기서, 상기 벨로우즈(5b)는 고온의 배기가스에 의해 메인관(5) 자체가 길이방향으로 팽창되는 등의 열변형에 적절하게 대응할 수 있도록 길이방향으로 신축되는 기능을 수행한다.
상기 실린더연결관(8)은 그 일단부가 실린더와 연결되고 그 타단부가 상기 메인관(5)과 연결되는 절곡 구조의 엘보관 형상으로 되어 있다.
그리고, 상기 종래 기술의 메인관(5)과 실린더연결관(8)으로 이루어진 배기관 외주면에는 고온의 배기가스에 의해 배기관이 외부로 발열되는 것을 차단하기 위한 단열재(9)가 구비되어 있다.
이러한 구조에 의한 종래 기술의 선박용 엔진의 배기관 구조는 엔진의 각 실린더에서 발생되는 배기가스가 각각의 실린더연결관(8)을 통해 메인관(5)으로 안내되어 이 메인관(5)을 통해 외부로 배출되는 것이다.
그러나, 이러한 종래 기술의 배기관 구조는 자체적으로 배기관을 냉각시키기 위한 냉각수단이 마련되어 있지 않은 상태에서 단열재만을 통해 고열의 배기관을 단열시키도록 하고 있기 때문에, 기본적으로 단열재 설치 및 단열재 교체 등에 의한 유지보수의 어려움은 물론 비용 부담의 문제점들을 갖고 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 배기관 중 메인관의 직관 및 전체 실린더연결관들의 외주면과 방사상으로 일정간격 이격된 상태로 외부와 밀폐되는 냉각관을 덮어씌우고 이 냉각관과 직관 및 실린더연결관 사이의 공간으로 냉각수를 투입시켜 이들 메인관의 직관들 및 실린더연결관들을 냉각시키며 우회관을 마련하여 냉각수가 벨로우즈는 우회할 수 있도록 함으로써, 벨로우즈의 부식을 방지하고 기존의 배기관 발열 차단을 위한 단열재가 삭제되면서 이에 따른 기존의 단열재 설치 및 단열재 교체 등에 따른 비용 부담 등을 삭감할 수 있게 됨은 물론 배기관의 유지 보수가 용이하게 되는 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조는 복수의 직관과 복수의 벨로우즈가 반복 배열되는 구조로 된 메인관 및 상기 메인관과 복수의 실린더들을 연결시키는 복수의 실린더연결관들을 포함하는 선박용 엔진의 배기관 구조에 있어서, 상기 메인관의 복수의 직관 및 복수의 실린더연결관 상에 고온의 배기가스에 의해 상기 직관 및 실린더연결관이 가열되는 것을 냉각시키기 위한 냉각수단이 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조에 있어서, 상기 냉각수단은, 상기 복수의 직관 및 복수의 실린더연결관의 외주면으로 냉각유체를 공급하여 이들 직관 및 실린더연결관들이 냉각되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조에 있어서, 상기 냉각수단은, 상기 메인관의 직관들 및 복수의 실린더연결관 전체의 외주면과 방사상으로 일정간격 이격된 상태로 덮어씌워지는 냉각관이 마련되고, 상기 직관들의 냉각관 인접부에 이 냉각관과는 연통되고 벨로우즈는 우회될 수 있도록 하여 벨로우즈 부식을 방지할 수 있는 우회관이 더 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조에 있어서, 상기 벨로우즈의 외주면에 단열재가 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조에 있어서, 상기 냉각관 후단부에 메인관의 직관과 실린더연결관들을 냉각시키고 나서 상기 냉각관 후단부로 안내되어 온 냉각유체를 외부로 배출시키기 위한 유체배출구가 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조에 있어서, 상기 냉각유체는 실린더에서 배출되는 냉각수(일반적 엔진구동용 청수)를 재사용할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조는 배기관 중 메인관의 직관 및 전체 실린더연결관들의 외주면과 방사상으로 일정간격 이격된 상태로 외부와 밀폐되는 냉각관을 덮어씌우고 이 냉각관과 직관 및 실린더연결관 사이의 공간으로 냉각수를 투입시켜 이들 메인관의 직관들 및 실린더연결관들을 냉각시키며 우회관을 마련하여 냉각수가 벨로우즈는 우회할 수 있도록 함으로써, 벨로우즈의 부식을 방지하고 기존의 배기관 발열 차단을 위한 단열재가 삭제되면서 이에 따른 기존의 단열재 설치 및 단열재 교체 등에 따른 비용 부담 등을 삭감할 수 있게 됨은 물론 배기관의 유지 보수가 용이하게 되는 등의 효과를 얻는다.
도 1은 종래 기술에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조를 나타낸 개략 정면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조를 나타낸 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조를 나타낸 요부 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조의 요부를 나타낸 개략 종단면도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 3 내지 도 5에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조는 엔진으로부터 발생되는 배기가스를 배출시키기 위해 메인관(10) 및 상기 메인관(10)과 복수의 실린더(20)들을 연결시키는 복수의 실린더연결관(30)들을 포함하고, 상기 메인관(10)의 직관(11)들 및 복수의 실린더연결관(30)으로 된 배기관 상에 고온의 배기가스에 의해 상기 배기관이 가열되는 것을 냉각시키기 위한 냉각수단이 마련된 구조로 되어 있다.
여기서, 상기 메인관(10)은 종래 기술과 같이 일정길이 직관(11)이 연장되다가 벨로우즈(주름관)(12)가 연결되고 다시 직관(11)이 연장되는 구조가 반복되는 이른바 복수의 직관(11)/벨로우즈(12) 연속 반복 관체 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 벨로우즈(12)는 고온의 배기가스에 의해 메인관(10) 자체가 길이방향으로 팽창되는 등의 열변형에 적절하게 대응할 수 있도록 길이방향으로 신축되는 기능을 수행한다.
상기 냉각수단은 상기 복수의 직관(11) 및 복수의 실린더연결관(30)의 외주면으로 냉각유체를 공급하여 이들 직관(11) 및 실린더연결관(30)들이 냉각되도록 하되, 상기 냉각수단은, 상기 메인관(10)의 직관(11)들 및 복수의 실린더연결관(30) 전체의 외주면과 방사상으로 일정간격 이격된 상태로 덮어씌워지는 냉각관(40)이 마련되고, 상기 직관(11)들의 냉각관(40) 인접부에 이 냉각관(40)과는 연통되고 벨로우즈(12)는 우회될 수 있도록 하는 우회관(50)이 구비되어 있다.
그리고, 상기 벨로우즈(12)의 외주면에는 단열재(60)가 마련될 수 있고, 이 단열재(60)와 인접 냉각관(40) 사이에 밀봉을 위한 실링(70)이 구비될 수 있다.
이러한 상기 냉각관(40)은 상기 직관(11)과 동심원을 이루는 원관 형상으로, 상기 직관(11)과의 사이 공간(즉, 방사상 간격)이 원호 방향 외주면 전체에 걸쳐 등 간격을 이루는 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 냉각관(40) 후단부에는 메인관(10)의 직관(11)과 실린더연결관(30)들을 냉각시키고 나서 상기 냉각관(40) 후단부로 안내되어 온 냉각유체를 외부로 배출시키기 위한 유체배출구(41)가 마련되어 있다.
상기 냉각유체는 냉각수로서 물을 사용할 수 있으며, 특히, 상기 실린더(20)에서 배출되는 냉각수(일반적인 엔진구동용 청수)를 재사용 하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예인 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조는 엔진의 실린더(20)에서 발생되는 배기가스가 각각의 실린더연결관(30)을 통해 메인관(10)으로 보내진 후 이 메인관(10)을 통해 외부로 배출되는 것이다.
이때, 상기 배기가스가 배출되는 동안 각각의 냉각관(40)을 통해서는 냉각수가 공급되면서 결과적으로 배기관을 냉각시키게 된다.
여기서, 상기 냉각수의 흐름은 실린더연결관(30)의 외부를 감싸는 냉각관(40)을 통해 메인관(10)의 직관(11) 외부를 감싸는 냉각관(40)으로 보내져서 직관(11)을 냉각시킨 후 인접 배치되어 있는 우회관(50)을 거쳐 유체배출구(41)로 안내된다.
그리고, 그 다음 직관(11)들로 상기와 같은 방법으로 해당 실린더연결관(30)을 거쳐 공급되는 냉각수에 의해 냉각된 후 배출되는 과정을 순차적으로 반복하게 된다.
그리고, 상기 배기관 전체를 냉각시키고 난 냉각수는 최종적으로 냉각관(40) 후단부의 직관(11)에 마련되어 있는 유체배출구(41)를 통해 외부로 배출된다.
이렇게 냉각관(40) 외부로 배출되는 냉각수는 배기관과의 열교환을 통해 가열된 고열 온수이므로 필요로 하는 다양한 장소로 공급될 수 있을 것이다.
위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조는 배기관 중 메인관의 직관 및 전체 실린더연결관들의 외주면과 방사상으로 일정간격 이격된 상태로 외부와 밀폐되는 냉각관을 덮어씌우고 이 냉각관과 직관 및 실린더연결관 사이의 공간으로 냉각수를 투입시켜 이들 메인관의 직관들 및 실린더연결관들을 냉각시키며 우회관을 마련하여 냉각수가 벨로우즈는 우회할 수 있도록 함으로써, 벨로우즈의 부식을 방지하고 기존의 배기관 발열 차단을 위한 단열재가 삭제되면서 이에 따른 기존의 단열재 설치 및 단열재 교체 등에 따른 비용 부담 등을 삭감할 수 있게 됨은 물론 배기관의 유지 보수가 용이하게 되는 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예를 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 변형예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 용이하게 변경하여 이용할 수 있는 모든 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
5 : 메인관 5a : 직관
5b : 벨로우즈 8 : 실린더연결관
9 : 단열재 10 : 메인관
11 : 직관 12 : 벨로우즈
20 : 실린더 30 : 실린더연결관
40 : 냉각관 41 : 유체배출구
50 : 우회관 60 : 단열재
70 : 실링

Claims (6)

  1. 복수의 직관과 복수의 벨로우즈가 반복 배열되는 구조로 된 메인관 및 상기 메인관과 복수의 실린더들을 연결시키는 복수의 실린더연결관들을 포함하는 엔진의 배기관 구조에 있어서,
    상기 메인관의 복수의 직관 및 복수의 실린더연결관 상에 고온의 배기가스에 의해 상기 직관 및 실린더연결관이 가열되는 것을 냉각시키기 위해 상기 복수의 직관 및 복수의 실린더연결관의 외주면으로 냉각유체를 공급하는 냉각수단이 마련되고,
    상기 냉각수단은,
    상기 메인관의 직관들 및 복수의 실린더연결관 전체의 외주면과 방사상으로 일정간격 이격된 상태로 덮어씌워지는 냉각관이 마련되고, 상기 직관들의 냉각관 인접부에 이 냉각관과는 연통되고 벨로우즈는 우회될 수 있도록 하는 우회관이 더 구비된 것을 특징으로 하는 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 벨로우즈의 외주면에 단열재가 마련된 것을 특징으로 하는 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각관 후단부에 메인관의 직관과 실린더연결관들을 냉각시키고 나서 상기 냉각관 후단부로 안내되어 온 냉각유체를 외부로 배출시키기 위한 유체배출구가 마련된 것을 특징으로 하는 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각유체는 엔진구동용 청수를 재사용하는 것을 특징으로 하는 해상 및 육상용 중속엔진의 배기관 구조.
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