KR101856244B1 - 선박 엔진의 응축수 제거 장치 - Google Patents

Abstract

선박 엔진의 응축수 제거 장치는 터보 과급기, 에어 챔버 및 에어 챔버 상에 구비된 가이드 플레이트를 포함한다. 에어 챔버는 내부에 복수의 실린더들이 장착되는 인입공간들이 정렬되어 있는 실린더 배치영역을 가진 박스 형태로 구성되며, 실린더 배치영역의 일측면에 형성된 순환라인을 구비하여, 터보 과급기로부터 유입되는 과급 공기를 순환라인을 통해 실린더들의 내부로 공급한다. 가이드 플레이트는 순환라인을 지나는 과급 공기에 포함된 수분이 응축될 수 있도록, 순환라인의 길이 방향을 따라 설치된다. 이 가이드 플레이트는 에어 챔버의 순환라인 내 공간을 상하 2단으로 분리하도록 설치될 수 있다.
이에 따라, 공기가 에어 챔버를 통과하여 실린더로 공급되는 과정에서 응축수를 수집하여 제거할 수 있으며, 응축수의 발생으로 인해 엔진 블록의 성능이 저하되는 것을 막을 수 있다.

Description

선박 엔진의 응축수 제거 장치{Apparatus for removing condensation water of vessel engine}

본 발명은 선박 엔진에 관한 것으로, 특히 선박 엔진의 응축수 제거 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박의 엔진 블록(engine block)에는 박스 형태의 에어 챔버(air chamber) 공간이 형성되며, 이러한 에어 챔버는 엔진 실린더들 전체를 통하도록 구성되어 각 실린더 내에 공기를 유입시킨다.

에어 챔버로 유입되는 공기는 에어 쿨러(air cooler)에 구비된 워터 미스트 캐처(water mist catcher)를 통과하여 에어 챔버로 공급되며, 이 과정에서 워터 미스트 캐처는 공기 중의 수분을 제거하는 역할을 하게 된다.

그런데, 워터 미스트 캐처를 통과한 공기의 수분이 충분히 제거되지 않는 경우, 수분을 포함한 공기가 에어 챔버와 실린더 내부로 유입되는 현상이 발생한다.

공기와 달리 비압축성 유체인 물이 실린더 내부로 유입될 경우, 실린더 헤드, 밸브 등의 구성품에 악영향을 끼치고, 결국 엔진 블록의 성능을 저하시키게 되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1132379호

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 공기가 에어 챔버를 통과하여 실린더로 공급되는 과정에서 응축수를 수집하여 제거할 수 있도록 하는 선박 엔진의 응축수 제거 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 선박 엔진의 응축수 제거 장치는, 흡입되는 공기를 가압하여 내보내는 터보 과급기; 내부에 복수의 실린더들이 장착되는 인입공간들이 정렬되어 있는 실린더 배치영역을 가진 박스 형태로 구성되며, 상기 실린더 배치영역의 일측면에 형성된 순환라인을 구비하여, 상기 터보 과급기로부터 유입되는 과급 공기를 상기 순환라인을 통해 상기 실린더들의 내부로 공급하는 에어 챔버; 및 상기 순환라인을 지나는 과급 공기에 포함된 수분이 응축될 수 있도록, 상기 순환라인의 길이 방향을 따라 설치된 가이드 플레이트를 포함한다.

상기 가이드 플레이트는, 상기 에어 챔버의 순환라인 내 공간을 상하 2단으로 분리하도록 설치될 수 있다.

상기 순환라인은, 과급 공기가 유입되는 상기 실린더 배치영역 일단의 유입구로부터 상기 실린더 배치영역의 타단까지 연결된 하측 순환라인; 상기 실린더 배치영역의 타단에서 상기 하측 순환라인과 이어지는 상측 순환라인; 및 상기 하측 순환라인의 일단에 있는 유입구로부터 상기 하측 순환라인을 지나 상기 상측 순환라인으로 돌아나온 과급 공기를 각 실린더에 공급할 수 있도록, 상기 상측 순환라인에서 분기된 복수의 홈부를 포함할 수 있다.

본 발명의 선박 엔진의 응축수 제거 장치에 따르면, 공기가 에어 챔버를 통과하여 실린더로 공급되는 과정에서 응축수를 수집하여 제거할 수 있으며, 응축수의 발생으로 인해 엔진 블록의 성능이 저하되는 것을 막을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 엔진의 응축수 제거 장치에 포함되는 터보 과급기의 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 엔진의 응축수 제거 장치에 포함되는 에어 챔버의 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 엔진의 응축수 제거 장치에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 엔진의 응축수 제거 장치에 포함되는 터보 과급기의 블록도이다.

엔진 블록(200)에는 실린더(210)로부터 흡입되는 공기를 가압하여 다시 내보내는 터보 과급기(turbo charger, 100)가 구비된다.

엔진 블록(200)에 공기를 공급하는 터보 과급기(100)는, 배기 가스의 에너지(온도, 압력)를 이용해 터빈 휠(turbine wheel, 110)을 고속 회전시켜, 그 회전력으로 컴프레셔 휠(compressor wheel, 120)을 구동하여 압축한 공기를 엔진 블록(200)의 내부로 다시 유입시켜 엔진 블록(200)의 출력을 높이는 구조로 되어 있다.

구체적으로, 엔진 블록(200)의 각 실린더(210)에서 배출된 배기 가스가 터빈 휠(110)을 회전시키고, 이에 따라 샤프트(shaft)로 연결된 컴프레셔 휠(120)도 같이 회전하며, 소음기(silencer, 130)를 통해 고온 압축된 공기를 빨아들인다.

이어서, 고온 압축 공기의 온도를 낮추기 위하여 에어 쿨러(140)를 통과시키게 되는데, 이때, 에어 쿨러(140)에 구비된 워터 미스트 캐처(150)가 공기 중의 수분을 제거하는 역할을 한다.

에어 쿨러(140) 및 워터 미스트 캐처(150)를 통과한 공기는 도 2에 도시한 에어 챔버(220)의 공간으로 이동하게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 엔진의 응축수 제거 장치에 포함되는 에어 챔버의 사시도이다.

전술한 바와 같이, 터보 과급기(100)는 엔진 블록(200)의 각 실린더(210)에서 배출된 배기 가스를 이용해 터빈 휠(110)을 돌려 고온 압축된 공기를 발생시키고, 에어 쿨러(140) 및 워터 미스트 캐처(150)에 의해 이를 저온 공기로 전환하여 수분을 제거한 후, 엔진 블록(200)의 내부로 유입시킨다.

이와 같이, 터보 과급기(100)가 엔진 블록(200)의 실린더(210)로부터 흡입되는 공기를 가압하여 엔진 블록(200) 내부로 다시 내보내면, 엔진 블록(200) 내의 실린더(210)들 전체를 통하도록 구성되어 있는 에어 챔버(220) 공간을 통해 각 실린더(210) 내에 압축 공기가 유입된다.

에어 챔버(220)는 도 2에 도시한 바와 같이, 내부에 복수의 실린더(210)들이 장착되는 인입공간(231)들이 정렬되어 있는 실린더 배치영역(230)을 가진 박스 형태로 구성된다. 이러한 에어 챔버(220)는 실린더 배치영역(230)의 일측면에 형성된 순환라인(240)을 구비하여, 터보 과급기(100)로부터 유입되는 과급 공기(charge air)를 순환라인(240)을 통해 실린더(210)들의 내부로 공급한다.

에어 챔버(220)의 순환 라인(240) 상에는, 순환라인(240)을 지나는 과급 공기에 포함된 수분이 응축될 수 있도록, 순환라인(240)의 길이 방향을 따라 가이드 플레이트(250)가 설치된다.

일 실시예에서, 가이드 플레이트(250)는 에어 챔버(220)의 순환라인(240) 내 공간을 상하 2단으로 분리하도록 설치될 수 있다.

가이드 플레이트(250)에 의해 상하 2단으로 구분되는 순환라인(240)은 하측 순환라인(241), 상측 순환라인(242) 및 복수의 홈부(243)를 포함할 수 있다.

하측 순환라인(241)은 워터 미스트 캐처(150)를 통과한 과급 공기가 유입되는 실린더 배치영역(230) 일단의 유입구(260)로부터 실린더 배치영역(230)의 타단까지 연결된다.

상측 순환라인(242)은 실린더 배치영역(230)의 타단 위치에서 하측 순환라인(241)과 이어지도록 구성된다.

각 홈부(243)는 하측 순환라인(241)의 일단에 있는 유입구(260)로부터 하측 순환라인(241)을 지나 상측 순환라인(242)으로 돌아나온 과급 공기를 인입공간(231)에 장착된 각 실린더(210)에 공급할 수 있도록, 상측 순환라인(242)으로부터 수직 상향 방향으로 분기된다.

도 2에서, DA는 워터 미시트 캐처(150)에서 유입구(260)로 유입되는 과급 공기의 방향, DB는 과급 공기가 하측 순환라인(241)에서 상측 순환라인(242)으로 돌아나오는 방향, DC는 과급 공기가 순환라인(240)을 지나는 과정에서 가이드 플레이트(250)의 표면을 따라 생성된 응축수가 떨어져나가는 상태를 나타낸 것이다.

가이드 플레이트(250)는 도 2에 도시한 바와 같이, 순환라인(240)을 지나는 과급 공기와의 접촉면적을 넓혀 과급 공기에 포함된 수분이 쉽게 응축될 수 있도록, 길게, 넓은 표면적을 가지도록 형성한다.

또한, 순환라인(240)이 가이드 플레이트(250)에 의해 상하 2단으로 분리 구성되므로, 과급 공기가 하측 순환라인(241)과 상측 순환라인(242)을 통과하면서 2번에 걸쳐 가이드 플레이트(250)의 표면을 지나게 된다. 이에 따라, 과급 공기가 실린더(210)의 내부로 유입되기 전에 공기 중의 물이 가이드 플레이트(250)의 표면에 붙어 대부분 응축된 후 떨어져 제거될 수 있다.

이와 같이, 워터 미스트 캐처(150)의 통과 후에도 공기 중에 남은 수분을 가이드 플레이트(250)의 구성을 통해 대부분 제거함으로써, 실린더(210) 내부로 물이 유입되어 문제의 원인으로 작용하는 것을 막을 수 있다.

본 발명에 따른 선박 엔진의 응축수 제거 장치의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

100: 터보 과급기
220: 에어 챔버
230: 실린더 배치영역
240: 순환라인
250: 가이드 플레이트

Claims (3)

1. 흡입되는 공기를 가압하여 내보내는 터보 과급기;
   내부에 복수의 실린더들이 장착되는 인입공간들이 정렬되어 있는 실린더 배치영역을 가진 박스 형태로 구성되며, 상기 실린더 배치영역의 일측면에 형성된 순환라인을 구비하여, 상기 터보 과급기로부터 유입되는 과급 공기를 상기 순환라인을 통해 상기 실린더들의 내부로 공급하는 에어 챔버; 및
   상기 순환라인을 지나는 과급 공기에 포함된 수분이 응축될 수 있도록, 상기 순환라인의 길이 방향을 따라 설치된 가이드 플레이트를 포함하며,
   상기 순환라인은,
   과급 공기가 유입되는 상기 실린더 배치영역 일단의 유입구로부터 상기 실린더 배치영역의 타단까지 연결된 하측 순환라인;
   상기 실린더 배치영역의 타단에서 상기 하측 순환라인과 이어지는 상측 순환라인; 및
   상기 하측 순환라인의 일단에 있는 유입구로부터 상기 하측 순환라인을 지나 상기 상측 순환라인으로 돌아나온 과급 공기를 각 실린더에 공급할 수 있도록, 상기 상측 순환라인에서 분기된 복수의 홈부를 포함하는 선박 엔진의 응축수 제거 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 가이드 플레이트는,
   상기 에어 챔버의 순환라인 내 공간을 상하 2단으로 분리하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 응축수 제거 장치.
   
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