KR101784529B1 - 선박 엔진용 고감쇠 톱 브레이싱의 간극형 축압기 - Google Patents

선박 엔진용 고감쇠 톱 브레이싱의 간극형 축압기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강성부와 감쇠부를 마련하여 강성 및 감쇠가 향상되도록 한 선박 엔진용 고감쇠 톱 브레이싱의 간극형 축압기가 개시된다.
본 발명은 엔진의 진동에 따라 오일이 입,출입되도록 하는 실린더와, 이 실린더의 내부에 왕복운동하도록 구비되면서 피스톤 헤드와 피스톤 로드를 가지는 피스톤과, 상기 피스톤 로드의 외주면에 탄지되는 탄성부재로 이루어지는 강성부와;
감쇠용 오일이 충전되는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 구비되면서 케이싱을 관통하는 상기 피스톤의 피스톤 로드에 결합되는 감쇠부 피스톤 헤드로 이루어지는 감쇠부;를 포함하여 구성되는 것이다.

Description

선박 엔진용 고감쇠 톱 브레이싱의 간극형 축압기{Gap Type Accumulator of High Reduction Top Bracing Apparatus for Ship Engine}
본 발명은 선박 엔진용 고감쇠 톱 브레이싱의 간극형 축압기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강성부와 감쇠부를 마련하여 강성 유지 및 감쇠 기능이 향상되도록 한 것이다.
일반적으로, 선박 엔진은 출력이 크기 때문에, 엔진에서 발생하는 진동이 그대로 선체에 전달되는 경우, 선체 진동이 증대되어 주변 설비의 내구성을 저하시키고, 엔진에도 무리가 가기 때문에, 엔진의 진동을 흡수 및 상쇄시켜 선체에 전달되는 진동량을 줄이기 위한 브레이싱이 설치된다.
이러한 브레이싱의 일례로서, 대한민국 등록특허공보 제 10-903087호(이하 "특허문헌 1"이라 함)에 개시된 "선박 엔진의 진동 감쇄용 쌍방향 작동식 유압 탑 브레이싱"이 있는데, 도면을 통해 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 선체에 일단(一端)이 결합된 실린더(12), 상기 실린더(12)내에 수용된 램(ram; 14), 상기 램(14)의 일단부(一端部)에 결합되는 제 1 피스톤(15), 실린더 내벽과 램(14) 사이에 위치하는 제 2피스톤(16), 실린더 내부 (즉, 실린더의 바닥과 실린더 커버(13) 사이)를 상기 제 1 및 제 2 피스톤(15, 16)에 의해 메인챔버(17)와 보조챔버(18) 및 에어챔버(19)로 구획하고, 메인챔버(17)에는 축압기(20)가 연결되며, 제1 피스톤(15) 내에는 체크밸브(24)를 설치하고, 메인챔버(17)와 보조챔버(18) 및 에어챔버(19)에 유압과 공압을 보충하기 위한 충전밸브(미도시)를 포함하여 구성된다.
또한, 양측에 각각 구면베어링(32, 32')이 삽입된 트랜스퍼 베리어(transfer barrier; 31, 31')를 상기 램(14)과 엔진측 용접패드(11')에 설치된 베어링 커버에 각각 삽입시켜, 상기 2개의 트랜스퍼 베리어(31, 31')에서 구면베어링(32, 32')이 각각 삽입된 타단(他端)끼리를 로크너트(lock nut; 30)로 연결시켜 구성한 것이다.
상기 메인챔버(17)와 보조챔버(18) 사이에는 릴리프밸브(relief valve; 21)가 설치되는데, 릴리프밸브(21)는 설정된 일정 이상의 압력이 작용하게 되면 밸브가 열려서 압력을 낮춰 주는 역할을 하는 것이고, 제1 피스톤(15) 자체에 설치된 체크밸브(24)는 오일(oil)이 한쪽 방향으로만, 즉 보조챔버(18)에서 메인챔버(17) 방향으로만 오일이 이동할 수 있게 작동된다.
또한, 특정 진동값 이상이 선체와 엔진에서 발생되었을 때는 메인챔버(17)와 보조챔버(18) 사이에 설치된 솔레노이드밸브(23)를 작동시켜 탑 브레이싱을 차단시킨다. 이때 상기 솔레노이드밸브(23)는 메인챔버(17)의 높은 압력을 보조챔버(18)로 바이패스시키는 역할을 한다.
축압기(어큐뮬레이터)(20)내의 가스는 메인챔버(17)의 오일 압력이 높아지게 되면, 축압기(20) 내부의 체적이 줄어들면서 오일의 압력을 흡수하고, 반대로 메인챔버(17) 오일 압력이 떨어지게 되면, 오일의 체적이 줄어든 만큼 축압기
(20) 내부의 체적이 늘어나 오일의 압력을 높여주는 역할을 한다. 탑 브레이싱에 선체나 엔진으로부터 축압기(20)와 릴리프밸브(21)의 설정 압력보다 낮은 힘이 가해질 경우에는 메인챔버(17)의 유압이 증가하게 되고, 이 경우에는 축압기(20)가 상기 힘을 흡수하게 된다.
톱 브레이싱에 더 큰 힘이 가해지게 되면, 즉 릴리프밸브(21)에 설정된 압력보다 큰 힘이 가해지게 되면 릴리프 밸브(21)가 열려서 메인챔버(17)에 있는 오일이 보조챔버(18)로 유입되고, 이와 같이 오일이 유입되는 동안 보조챔버(18)와 에어챔버(19)의 압력이 같아질 때까지 제2 피스톤(16)이 에어챔버(19) 쪽으로 후퇴하면서 에어챔버(19)가 이 힘을 흡수하게 된다.
역하중을 받는 경우, 즉 엔진이나 선체가 서로 멀어지는 경우에는 메인챔버(17)의 유압이 감소하게 된다.
이와 동시에, 에어챔버(19) 내부의 압축된 공기가 제2 피스톤(16)을 보조챔버(18) 쪽으로 밀어내고, 보조챔버(18) 내부의 오일이 메인챔버(17)와 보조챔버(18) 및 에어챔버(19)의 압력이 모두 같아질 때까지 제1 피스톤(15)내에 설치된 체크밸브(24)를 통하여 메인챔버(17)로 흘러들어가게 된다.
그러나, 특허문헌 1에 개시된 톱 브레이싱에 있어서, 감쇠작용은 축압기(20)에서 발생하기 때문에, 이를 극대화하기 위해서는 축압기(20)로 가는 오일량을 늘려야 한다.
축압기(20)로 가는 오일량은 저주파수 대역에서는 잘 흘러가기 때문에, 감쇠값이 크게 나오지만, 고주파수 대역에서는 오리피스 효과 때문에, 오일 흐름에 방해물이 생기고 결과적으로 감쇠값이 줄어들게 된다.
따라서, 특허문헌 1에 개시된 톱 브레이싱은 고주파 대역에서 메인 챔버(17)로부터 실린더(11)의 밖으로 나가서 연결배관을 통해 축압기(20)로 공급되는 오일량을 늘리기 위해, 실린더(11)와 연결배관이 연통되도록 실린더(11)에 형성된 오리피스와 연결배관의 직경을 크게 하여 축압기로의 오일 공급양을 늘릴 수 있으나, 그렇게 되면 강성효과가 축압기(20)의 압축 및 팽창에서 나오기 때문에, 오피리스 직경이 작을때보다 강성이 작아지게 되는 문제점이 있게 된다.
대한민국 등록특허공보 제 10-903087호(공고일 : 2009.6.15)
따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 축압기와는 근본적으로 상이한 구조를 구현하여 강성을 유지하면서 소정의 감쇠효과를 발휘할 수 있도록 한 선박 엔진용 고감쇠 톱 브레이싱의 축압기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제 해결 수단은, 엔진의 진동에 따라 오일이 입,출입되도록 하는 실린더와, 이 실린더의 내부에 왕복운동하도록 구비되면서 피스톤 헤드와 피스톤 로드를 가지는 피스톤과, 상기 피스톤 로드의 외주면에 탄지되는 탄성부재로 이루어지는 강성부와;
감쇠용 오일이 충전되는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 구비되면서 케이싱을 관통하는 상기 피스톤의 피스톤 로드에 결합되는 감쇠부 피스톤 헤드로 이루어지는 감쇠부;를 포함하여 구성되는 것이다.
또한, 상기 케이싱안에 구비되는 감쇠부 피스톤 헤드는 케이싱과 간극을 두고 배치되는 것이다.
또한, 케이싱안에 구비되는 감쇠부 피스톤 헤드에는 하나 이상의 통로가 형성되는 구조이다.
이와 같이, 본 발명은 선박 엔진의 톱 브레이싱 장치의 축압기에 있어서, 실린더와 피스톤으로 구성되는 강성부와, 이 강성부의 상부에 점성유체인 오일이 충전되는 케이싱과 상기 실린더안에 구비되는 피스톤의 피스톤 로드와 결합되면서 케이싱과 간극을 두고 배치되는 감쇠부 피스톤 헤드를 구비하여 선박 엔진의 진동에 의해 실린더안으로 압력을 가지는 오일이 유입되는 경우, 강성을 유지하면서, 감쇠부에서 오일 및 감쇠부 피스톤 헤드에 의해 감쇠가 이루어질 수 있는 효과가 있다.
그에 따라 엔진의 소음,진동을 저감시키고, 엔진과 주변의 구조물에 피로파괴 현상 및 관용부재(나사/볼트 등)의 풀림현상을 방지할 수 있는 것이다.
도 1은 종래의 톱 브레이싱을 나타낸 도면이다.
도 2는 선박 엔진용 톱 브레이싱에 설치되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 축압기의 내부 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 상태에서 오일이 공급되어 피스톤이 움직인 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 다른 실시 예를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 톱 브레이싱의 간극형 축압기(100)(어큐뮬레이터)는 강성부(110)와 감쇠부(120)로 이루어진다.
상기 강성부(110)는 실린더(111)의 내부에 왕복운동하는 피스톤(112)이 갖추어지고, 실린더(111)의 하부에는 톱 브레이싱의 메인 챔버로부터 올라오는(공급되는) 오일이 입,출입되도록 출입관(114)이 연결된 구조를 가진다.
상기 피스톤(112)은 실린더(111)내에서 움직이는 피스톤 헤드(112a)와, 감쇠부(120)를 관통하도록 연장되는 피스톤 로드(112b)로 구성되고, 피스톤 로드(112b)에는 탄성부재(113)가 탄지되어 있다.
본 실시 예에 있어서, 상기 탄성부재(113)는 코일 스프링이다.
또한, 상기 강성부(110)의 상부에 위치하는 감쇠부(120)는 케이싱(121)의 내부에 감쇠부 피스톤 헤드(122)가 강성부(110)의 피스톤 로드(112b)와 결합된 구조를 가진다.
또한, 상기 감쇠부(120)의 케이싱(121)안에는 감쇠용 오일(123)이 채워져 있다. 본 실시 예에 있어서, 상기 감쇠용 오일(123)은 실리콘 오일이다.
또한, 상기 감쇠부 피스톤 헤드(122)는 케이싱(121)과 간극(g)을 두고 움직이도록 구비되어 있다.
또한, 상기 피스톤(112)의 피스톤 로드(112b)는 감쇠부(120)의 케이싱(121)을 슬라이딩 이동가능하게 관통되어 있는데, 관통부위(2군데)에 해당하는 피스톤 로드(112b)의 외주면에는 각각 복수의 실링부재를 구비하여 기밀을 유지하면서 피스톤 로드(112b)의 슬라이딩 이동이 가능하도록 한다.
또한, 실린더(111)안에 구비되는 피스톤 헤드(112a)에도 복수의 실링부재가 구비되어 출입관(114)을 통해 유입되는 오일이 탄성부재(113) 영역쪽으로 넘어가지 않도록 한다. 물론, 피스톤 헤드(112a)가 실린더(111)내에서 슬라이딩 이동하는데에는 아무런 지장이 없는 상태이다.
또한, 다른 실시 예로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 감쇠부 피스톤 헤드(122)에는 감쇠용 오일(123)이 통과될 수 있도록 하는 통로(122a)가 형성된 구조를 가진다.
이러한 구성을 가지는 본 발명은 선박의 엔진에서 진동이 발생하면, 톱 브레이싱에 전달되어 오일이 간극형 축압기(100)쪽으로 이동하는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더(111)의 하부에 형성된 출입관(114)을 통해 실린더(111)내로 유입된다. 그러면, 유입되는 오일의 압력에 의해 실린더(111)안의 피스톤(112)이 도면상 상부로 이동하게 된다.
상기 피스톤(112)의 피스톤 헤드(112a)가 상부로 이동함에 따라 피스톤 로드(112b)는 감쇠부(120)의 외부로 더 노출되고, 이때 피스톤 로드(112b)에 탄지된 탄성부재(113)는 압축된다.
이때, 감쇠부(120)의 케이싱(121)안에 구비된 감쇠부 피스톤 헤드(122)는 상기 이동하는 피스톤 로드(112b)와 결합되어 있어, 피스톤 로드(112b)가 이동함에 따라 동시에 이동하는데, 이때 케이싱(121)안에는 점성유체인 오일(123)이 채워져 있어, 이 오일(123)에 의해 감쇠부 피스톤 헤드(122)의 이동시 감쇠작용이 이루어진다.
이동하는 감쇠부 피스톤 헤드(122)에 의해 압력을 받는 감쇠부 피스톤 헤드(122)의 상부에 있는 오일(123)은 감쇠부 피스톤 헤드(122)와 케이싱(121)의 내면과의 간극(g)을 통해 감쇠부 피스톤 헤드(122)의 하부로 이동하게 된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 감쇠부 피스톤 헤드(122)에 통로(122a)가 형성되어 있어, 이 통로(122a)를 통해 이동하는 감쇠부 피스톤 헤드(122)에 의해 압축을 받는 오일이 감쇠부 피스톤 헤드(122)의 하부로 이동하여 감쇠역할이 이루어진다.
한편, 실린더(111)안에 유입되었던 오일이 다시 배출되는 경우에는 압축되어 있던 탄성부재(113)의 탄발력에 의해 피스톤(112)이 이동하고, 이와 동시에 감쇠부(120)안에서 상부로 위치이동하고 있던 감쇠부 피스톤 헤드(122)도 케이싱(121)의 하부로 이동하게 된다.
이와 같이, 본 발명은 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의거 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
g : 간극
100 : 간극형 축압기
110 : 강성부
111 : 실린더
112 : 피스톤
112a : 피스톤 헤드
112b : 피스톤 로드
113 : 탄성부재
114 : 출입관
120 : 감쇠부
121 : 케이싱
122 : 감쇠부 피스톤 헤드
123 : 감쇠용 오일

Claims (3)

  1. 엔진의 진동에 따라 오일이 입,출입되도록 하는 실린더와, 상기 실린더의 내부에 왕복운동하도록 구비되면서 피스톤 헤드와 피스톤 로드를 가지는 피스톤과, 상기 피스톤 로드의 외주면에 탄지되는 탄성부재로 이루어지는 강성부와;
    감쇠용 오일이 충전되는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 구비되면서 케이싱을 관통하는 상기 피스톤의 피스톤 로드에 결합되는 감쇠부 피스톤 헤드로 이루어지는 감쇠부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진용 고감쇠 톱 브레이싱 의 간극형 축압기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이싱안에 구비되는 감쇠부 피스톤 헤드는 케이싱과 간극을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진용 고감쇠 톱 브레이싱의 간극형 축압기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    케이싱안에 구비되는 감쇠부 피스톤 헤드에는 하나 이상의 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진용 고감쇠 톱 브레이싱의 간극형 축압기.
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