KR101823327B1 - 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 등의 디젤 발전기의 실린더 유닛을 보다 정밀하게 조립할 수 있도록 하면서 하나의 모듈로서 제공될 때 안정적으로 운송 및 보관이 가능하도록 하는 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법에 관한 기술로서, 쿨링 자켓의 내부로 실린더 라이너를 삽입되게 하는 실린더 라이너 조립단계; 상기 쿨링 자켓과 결합될 실린더 헤드에 흡,배기밸브를 장착하는 실린더 헤드 준비단계; 상기 실린더 라이너의 상단에 피스톤 가이드 부시를 안착시키도록 하는 피스톤 가이드 부시 안착단계; 피스톤에 피스톤 로드를 결합한 후 상기 피스톤 로드의 하단에 아이볼트를 결합되게 하는 피스톤 어셈블리 조립단계; 상기 피스톤을 들어올려 상기 피스톤 가이드 부시 내부를 통해 상기 실린더 라이너 내부로 상기 피스톤 로드과 상기 피스톤이 삽입되게 하는 피스톤 어셈블리 삽입단계; 상기 실린더 헤드를 상기 쿨링 자켓 상단에 체결하도록 하는 실린더 헤드 결합단계; 상기 실린더 라이너의 하단을 감싸면서 체결되되, 상기 피스톤 로드의 하단과 구속되도록 하는 락킹 디바이스 장착단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법{Assembly method of cylinder unit for a diesel generator}

본 발명은 선박이나 각종 해양(offshore)용 디젤 발전기와 관련되는 것으로서, 보다 구체적으로는 디젤 발전기의 실린더 유닛을 보다 정밀하게 조립할 수 있도록 하면서 하나의 모듈로서 제공될 때 안정적으로 운송 및 보관이 가능하도록 하는 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법에 관한 기술이다.

디젤 발전기 엔진(Diesel Generator Engine, DGE)은 빌딩, 아파트 등 주거공간은 물론 공장과 발전소 등 각종 산업설비와 선박 및 해양 설비의 주전원 혹은 보조전원으로 사용되고 있다.

특히, 선박 및 해양용 디젤 발전기의 경우 제한 가동시간 32,000 시간 후에는 부품의 교체 및 정비가 요구된다. 특히 장시간의 지속적 가동으로 인해 마모가 발생될 가능성이 높은 실린더 유닛의 경우는 교체 및 일부 부품 수리가 예정된다.

실린더 유닛은 디젤 발전기의 핵심적인 부분이라 할 수 있으며, 대략 60여 가지의 부품들로 이루어지기 때문에 부품들의 가공 및 조립 그리고 취급에 있어 신중함이 요구된다 할 것이다.

실린더 유닛이 최종 조립된 후 전체적인 조립 오차는 최소화 되어야 하며, 운반이나 보관 중 진동이나 충격에 의해 내부 부품들은 손상되지 않아야 한다.

디젤 발전기에 있어 실린더 유닛에 대한 교체 또는 수리에 대한 수요가 증가하고 있으며, 납기 단축 및 비용절감을 위해서는 보다 체계적인 조립방법이 요구되고, 특히 해상, 항공 혹은 육상을 통한 조립된 실린더 유닛의 운송시의 안전성을 확보할 필요성이 있다.

도 1은 일반적인 선박용 실린더 유닛의 구성을 보여주는 단면도이다.

도시된 바와 같이 피스톤(1)과 피스톤 로드(2)가 실린더 라이너(3) 내부에 설치되며, 실린더 라이너(3) 상단은 쿨링 자켓(4)에 의해 감싸여지고, 실린더 헤드(5)가 상부에 결합된다.

피스톤이 고속으로 승하강 운동하면서 마찰을 받게되는 실린더 라이너는 작은 스크래치에도 영향을 받게 되므로 취급 및 조립, 운송이 중요하다.

본 발명과 관련한 종래 기술로 대한민국 등록특허 제10-0306924호의 "디젤엔진과 같은 내연기관의 실린더 라이너, 피스톤, 피스톤스커트 또는 피스톤링과 같은 실린더 요소 및 그러한 엔진용 피스톤링"이 있었다.

도 2는 종래 기술에 의한 실린더 라이너의 종단면도이다.

전부하에서 100바를 넘는 최대 연소 압력을 지니며, 피스톤에는 복수개의 피스톤 링들이 제공되고 적어도 600 mm의 행정으로 실린더 라이너에서 왕복운동하며, 상기 피스톤 링은 링 높이를 넘는 축방향의 높이를 갖는 환형의 홈에 장착된 상태에서 적어도 150 mm의 외경을 가지고, 각각의 피스톤 링은 라이너의 내측면(13)을 따라 슬라이드되는 반경방향 외측면을 가지며, 상기 실린더 요소에는 그 측면의 적어도 일부에 적어도 하나의 가열 스프레이되어 형성된 층이 제공된, 디젤형 내연기관, 특히 2행정 크로스헤드 엔진에 사용하기 위한 실린더 라이너(1), 피스톤(5), 피스톤 스커트(41) 또는 피스톤 링(19)과 같은 실린더 요소에 있어서, 최대 330 HV20의 평균 경도를 갖는 작동층(37)인 가장 외측의 층과, 상기 작동층 보다 높은 평균 경도를 가지며 적어도 130 HV20인 마모층으로 되는 하측의 층(36)으로 된 적어도 2개의 알루미늄- 브론즈 층들로 스프레이된 것을 특징으로 한다.

이처럼 내마모성이 우수하도록 피스톤 및 실린더 라이너를 정밀, 고비용으로 제작하더라도 조립상 혹은 운반상 이들 부위가 손상된다면 아무런 의미가 없게 될 것이다.

대한민국 등록특허 제10-0306924호

따라서 본 발명은 실린더 유닛의 핵심 요소들을 최소한의 오차로 신속하게 조립 가능하도록 할 수 있고, 또한 조립된 실린더 유닛이 운송 중 진동이나 흔들림에 의해 손상되지 않도록 하기 위한 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법을 제공하고자 한다.

그리고 본 발명은 경쟁력 강화를 달성하도록 고품질이면서도 가격 경쟁력이 우수하도록 함으로써 기업의 경쟁력을 제고할 수 있도록 하는 기술을 제공하고자 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법은, 쿨링 자켓의 내부로 실린더 라이너를 삽입되게 하는 실린더 라이너 조립단계; 상기 쿨링 자켓과 결합될 실린더 헤드에 흡,배기밸브를 장착하는 실린더 헤드 준비단계; 상기 실린더 라이너의 상단에 피스톤 가이드 부시를 안착시키도록 하는 피스톤 가이드 부시 안착단계; 피스톤에 피스톤 로드를 결합한 후 상기 피스톤 로드의 하단에 아이볼트를 결합되게 하는 피스톤 어셈블리 조립단계; 상기 피스톤을 들어올려 상기 피스톤 가이드 부시 내부를 통해 상기 실린더 라이너 내부로 상기 피스톤 로드과 상기 피스톤이 삽입되게 하는 피스톤 어셈블리 삽입단계; 상기 실린더 헤드를 상기 쿨링 자켓 상단에 체결하도록 하는 실린더 헤드 결합단계; 상기 실린더 라이너의 하단을 감싸면서 체결되되, 상기 피스톤 로드의 하단과 구속되도록 하는 락킹 디바이스 장착단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 락킹 디바이스는, 좌우 두 개로 분리된 락홀더와 상기 각 락홀더에 형성되는 하나 이상의 볼트홀을 포함하고 상기 피스톤 로드의 하단 양 측면에 상기 볼트홀을 통해 삽입될 볼트가 체결되는 탭이 형성됨으로써 상기 피스톤 로드를 고정시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 피스톤 어셈블리 삽입단계는, 상기 피스톤이 상기 실린더 라이너에 안착되도록 한 다음 상기 아이볼트에 풀링수단을 연결하여 상기 피스톤 어셈블리를 당기도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법에 의하면 조립 공정을 보다 체계화시켜서 작업효율을 높일 수 있으며, 조립오차를 줄여 품질 확보가 가능하다는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 실린더 유닛 조립 후 피스톤 로드를 고정시킬 수 있도록 함으로써 운송이나 보관 중 진동 및 충격에 의한 손상을 방지할 수 있다는 효과도 있다.

도 1은 일반적인 선박용 실린더 유닛의 구성을 보여주는 단면도.
도 2는 종래 기술에 의한 실린더 라이너의 종단면도.
도 3은 본 발명에 의한 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법의 공정도.
도 4는 실린더 라이너 조립단계에 관련한 사진.
도 5는 실린더 헤드 준비단계에 관련한 사진.
도 6은 피스톤 가이드 부시 안착단계, 피스톤 어셈블리 조립단계, 피스톤 어셈블리 삽입단계가 이루어지는 사진.
도 7은 실린더 헤드 결합단계를 보여주는 사진.
도 8은 락킹 디바이스 장착단계를 보여주는 사진.
도 9는 락홀더에 관한 사진.
도 10은 락홀더에 의해 피스톤 로드가 고정되는 것을 보여주는 예시도.
도 11은 아이볼트를 이용하여 피스톤 로드를 고정시키는 것을 보여주는 예시도.
도 12는 연결봉의 사시도.

이하 본 발명에 의한 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법은 선박이나 각종 해양 설비에 요구되는 디젤 발전기의 실린더 유닛의 조립 또는 교체를 위해 정비 후 재조립할 때 유용하게 활용될 수 있는 기술이다.

도 3은 본 발명에 의한 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법의 공정도이며, 도 4는 실린더 라이너 조립단계에 관련한 사진이며, 도 5는 실린더 헤드 준비단계에 관련한 사진이며, 도 6은 피스톤 가이드 부시 안착단계, 피스톤 어셈블리 조립단계, 피스톤 어셈블리 삽입단계가 이루어지는 사진이며, 도 7은 실린더 헤드 결합단계를 보여주는 사진이며, 도 8은 락킹 디바이스 장착단계를 보여주는 사진이며, 도 9는 락홀더에 관한 사진이며, 도 10은 락홀더에 의해 피스톤 로드가 고정되는 것을 보여주는 예시도이며, 도 11은 아이볼트를 이용하여 피스톤 로드를 고정시키는 것을 보여주는 예시도이고 도 12는 연결봉의 사시도이다.

구체적으로 본 발명은 실린더 라이너 조립단계(S100), 실린더 헤드 준비단계(S200), 피스톤 가이드 부시 안착단계(S300), 피스톤 어셈블리 조립단계(S400), 피스톤 어셈블리 삽입단계(S500), 실린더 헤드 결합단계(S600), 락킹 디바이스 장착단계(S700)를 포함하여 이루어질 수 있다.

실린더 라이너 조립단계(S100)는 준비된 쿨링자켓(100)의 내부로 실린더 라이너(200)를 삽입되게 하는 공정이다. 쿨링자켓(100)은 실린더 라이너(200)에 비해 그 길이가 짧으며, 실린더 라이너(200)를 삽입하면 실린더 라이너(200)의 하부는 쿨링자켓(100) 하방으로 길게 돌출되게 결합된다.

실린더 헤드 준비단계(S200)에서는 실린더 헤드(300)에 흡,배기밸브를 장착하도록 한다. 실린더 헤드(300)는 이후 공정에서 쿨링 자켓(100)에 결합시키도록 한다.

다음으로 피스톤 가이드 부시 안착단계(S300)가 뒤따르며, 실린더 라이너(200)의 상단에 피스톤 가이드 부시(400)를 정확한 위치에 안착되게 한다. 피스톤 가이드 부시(400)는 피스톤(500)의 설치시 정확하게 피스톤을 삽입시키도록 안내하는 기능을 한다.

피스톤 어셈블리 조립단계(S400)에서는 피스톤(500)에 피스톤 로드(600)를 결합시켜 일체화되게 하며, 피스톤 로드(600) 하단에 아이볼트(610)를 결합시켜두도록 한다. 피스톤(500)에 연결되는 피스톤 로드(600)는 일정범위에서 회동 동작될 수 있다.

피스톤 로드(600)의 하단에 아이볼트(610)를 연결함에 있어서는 피스톤 로드(600) 하단면 중앙에 아이볼트(610) 체결을 위한 탭(T)을 형성시켜 두도록 한다.

이어서 피스톤 어셈블리 삽입단계(S500)가 뒤따르게 되는데, 준비된 피스톤 어셈블리를 들어올리게 되는데, 피스톤(500) 상단을 상부로 향하게 들어올린 후, 피스톤 가이드 부시(400)의 내부를 통해 실린더 라이너(200) 내부로 피스톤 로드(600)부터 삽입시키도록 한다.

피스톤 어셈블리를 이루는 피스톤(500)의 상단이 실린더 라이너(200) 내부로 끼워질 수 있도록 삽입시키도록 한다.

피스톤(500)은 실린더 라이너(200) 내경에 타이트하게 삽입되므로 피스톤(500)이 실린더 라이너(200)에 안착되게 한 다음 피스톤 로드(600)의 하단에 체결한 아이볼트(610)에 소정의 풀링수단(미도시)을 연결하여 피스톤 어셈블리를 당겨서 피스톤(500)을 실린더 라이너(200)에 끼워지도록 한다.

여기서 풀링수단은 유압실린더와 같은 것이 사용될 수 있으며, 와이어를 아이볼트와 풀링수단에 연결하여 소정의 힘으로 천천히 당겨서 삽입이 이루어지도록 하면 된다.

이어서 실린더 헤드 결합단계(S600)로 피스톤 어셈블리의 조립이 완료되면 준비해둔 실린더 헤드(300)를 쿨링 자켓(100) 상단에 체결시키도록 한다. 실린더 헤드(300)를 쿨링 자켓(100) 상단에 연결하면 실린더 라이너(200) 상측은 밀폐된다.

실린더 헤드(300)를 쿨링자켓(100)과 연결하면 실린더 유닛의 조립은 사실상 끝난다고 할 수 있다. 하지만 조립된 실린더 유닛은 수요처로 운송되거나 재고 창고에 소정기간 보관해 두어야 한다.

실린더 헤드(300) 장착 후 별다른 조치없이 그대로 운송을 하게 되면 피스톤(500)에 연결된 피스톤 로드(600)가 실린더 라이너(200) 내부에서 움직이게 되므로 실린더 라이너(200) 내벽을 훼손시키게 되는 문제점이 발생하게 된다.

실린더 라이너(200) 내부에 스크래치나 찍힘 등의 손상이 발생하게 되면 피스톤(500)의 작동시에 많은 문제점을 야기할 수 있다. 엔진의 힘이 떨어지게 되며, 엔진오일이 유입되어 소착하기도 하고 실린더 라이너(200)에 크랙을 유발하기도 한다.

따라서 조립된 실린더 유닛의 안정적인 보관 및 운송을 위해 피스톤 로드(600)를 고정시킬 필요성이 있으며, 이를 위해 본 발명에서는 락킹 디바이스 장착단계(S700)를 두도록 한다.

락킹 디바이스 장착단계(S700)는 실린더 라이너(200)의 하단을 감싸면서 피스톤 로드(600)의 하단을 구속되게 하는 공정이다.

보다 구체적으로는 락킹 디바이스는 좌우 두 개로 분할된 락홀더(700)와 각각의 락홀더(700)에는 하나 이상의 볼트홀(710)이 형성될 수 있다.

즉, 락홀더(700)는 반원형을 이루고 실린더 라이너(200)의 하단측 외면을 감싸는 형태로 피스톤 로드(600)와 체결된다.

피스톤 로드(600)의 하단 양 측면에는 볼트 체결이 이루어질 수 있도록 하기 위한 탭(T)이 형성되도록 한다.

두 개의 락홀더(700)를 이용하여 실린더 라이너(200) 하단을 감싸도록 하되, 각 락홀더(700)의 볼트홀(710)을 피스톤 로드(600)의 탭(T)에 맞춘 후 볼트(B)를 채워 결합되게 한다.

볼트 체결에 의해 피스톤 로드(600)의 하단측이 고정될 수 있으므로 운송 중의 흔들림이나 충격 발생시에도 피스톤 로드는 흔들리지 않게 된다.

한편, 락킹 디바이스 장착단계(S700)에 있어 또 다른 실시예로 두 개의 락홀더(700)와 연결봉(720) 및 아이볼트(610)를 이용할 수 있다.

피스톤 로드(600)의 하단에 아이볼트(610)를 체결해 둠으로써 이 아이볼트를 이용할 수 있다.

구체적으로 락홀더(700)는 실린더 라이너(200)의 하단을 감싸도록 배치되며, 길다란 연결봉(720)의 양단면에는 볼트(B) 체결을 위한 탭(T)이 형성된다. 연결봉(720)은 아이볼트(610)를 관통하는 형태로 끼워진 후 락홀더(700)에 형성된 볼트홀(710)을 통해 볼트(B)로 연결봉(720)의 탭(T)에 체결되게 하면 피스톤 로드(600)의 흔들림을 잡아줄 수 있다.

바람직하게 연결봉(720)의 중앙, 즉 아이볼트(610)에 끼워져 아이볼트 내면과 접촉되는 지지부(721)는 아이볼트(610)의 내경과 동일한 정도의 직경을 갖도록 하되, 탄성이 있는 소재로 한다. 즉 연결봉(720)의 중앙부는 우레탄과 같은 소재로 감싸서 아이볼트(610)와 긴밀한 밀착을 이룰 수 있도록 함으로써 피스톤 로드(600)의 움직임을 효과적으로 방지하고 손상이 발생되지 않도록 한다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법은 신규 혹은 재생이 필요한 실린더 유닛의 조립시 보다 간편하면서 조립 정밀도를 높일 수 있도록 함은 물론이고 조립 후 운송이나 보관시에 진동이나 충격이 발생하더라도 피스톤 로드의 흔들림을 잡아줄 수 있어 실린더 라이너의 손상을 효과적으로 방지하게 된다.

본 발명은 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립시에 활용될 수 있는 기술이다.

S100 : 실린더 라이너 조립단계
S200 : 실린더 헤드 준비단계
S300 : 피스톤 가이드 부시 안착단계
S400 : 피스톤 어셈블리 조립단계
S500 : 피스톤 어셈블리 삽입단계
S600 : 실린더 헤드 결합단계
S700 : 락킹 디바이스 장착단계
100 : 쿨링 자켓
200 : 실린더 라이너
300 : 실린더 헤드
400 : 피스톤 가이드 부시
500 : 피스톤
600 : 피스톤 로드
610 : 아이볼트
700 : 락홀더
710 : 볼트홀
720 : 연결봉
721 : 지지부
T : 탭

Claims (3)

1. 선박 및 해양용 디젤 발전기의 실린더 유닛의 조립방법으로서,
   쿨링 자켓의 내부로 실린더 라이너를 삽입되게 하는 실린더 라이너 조립단계;
   상기 쿨링 자켓과 결합될 실린더 헤드에 흡,배기밸브를 장착하는 실린더 헤드 준비단계;
   상기 실린더 라이너의 상단에 피스톤 가이드 부시를 안착시키도록 하는 피스톤 가이드 부시 안착단계;
   피스톤에 피스톤 로드를 결합한 후 상기 피스톤 로드의 하단에 아이볼트를 결합되게 하는 피스톤 어셈블리 조립단계;
   상기 피스톤을 들어올려 상기 피스톤 가이드 부시 내부를 통해 상기 실린더 라이너 내부로 상기 피스톤 로드과 상기 피스톤이 삽입되게 하는 피스톤 어셈블리 삽입단계;
   상기 실린더 헤드를 상기 쿨링 자켓 상단에 체결하도록 하는 실린더 헤드 결합단계;
   상기 실린더 라이너의 하단을 감싸면서 체결되되, 상기 피스톤 로드의 하단과 구속되도록 하는 락킹 디바이스 장착단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 락킹 디바이스는,
   좌우 두 개로 분리된 락홀더와 상기 각 락홀더에 형성되는 하나 이상의 볼트홀을 포함하고 상기 피스톤 로드의 하단 양 측면에 상기 볼트홀을 통해 삽입될 볼트가 체결되는 탭이 형성됨으로써 상기 피스톤 로드를 고정시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 피스톤 어셈블리 삽입단계는,
   상기 피스톤이 상기 실린더 라이너에 안착되도록 한 다음 상기 아이볼트에 풀링수단을 연결하여 상기 피스톤 어셈블리를 당기도록 하는 것을 특징으로 하는 디젤 발전기의 실린더 유닛 조립방법.
   
   

Images