KR101872558B1 - 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치 - Google Patents

선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력 차단시 엔진으로의 안정적인 윤활유 공급이 가능하도록 하여 엔진의 물리적 손상을 방지할 수 있는 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치는 엔진 회전수가 기준회전수 미만인 경우에 동작되어, 엔진에 윤활유를 공급하는 전기모터 연동펌프와, 엔진 회전수가 기준회전수 이상인 경우에 정상 동작되어, 엔진에 윤활유를 공급하는 엔진 연동펌프 및 상기 전기모터 연동펌프의 동작이 정지된 상태에서 엔진 회전수가 기준회전수 미만인 경우에, 엔진에 윤활유를 공급하는 중력탱크를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치{emergency lubricating oil supplying device for engine}
본 발명은 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력 차단시 엔진으로의 안정적인 윤활유 공급이 가능하도록 하여 엔진의 물리적 손상을 방지할 수 있는 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치에 관한 것이다.
선박 엔진의 일측에는 엔진에 윤활유를 공급하는 윤활유 공급시스템이 구비되며(한국공개특허 제2013-98645호 참조), 갑작스런 엔진 구동시에도 엔진 손상을 방지하기 위해 엔진 내에는 윤활유가 지속적으로 공급된다.
윤활유 공급시스템에는 순환되는 윤활유를 저장하는 저장탱크(sump tank), 저장탱크의 윤활유를 펌핑하는 윤활유 공급펌프가 구비되는데, 윤활유 공급펌프는 사용되는 동력원에 따라 엔진 연동펌프, 전기모터 연동펌프 등으로 구분된다. 엔진 연동펌프는 엔진 구동시 연동되어 동작되며, 전기모터 연동펌프는 전기모터에 의해 동작된다.
엔진 연동펌프의 경우, 엔진 구동에 연동됨에 따라 엔진이 낮은 회전수로 구동되는 경우 충분한 윤활유 공급압력을 확보하지 못하는 특성이 있으며, 이를 보상하기 위해 엔진 연동펌프와 전기모터 연동펌프를 함께 적용하기도 한다. 엔진 연동펌프와 전기모터 연동펌프가 함께 적용되는 경우, 엔진 회전수가 낮은 경우에는 전기모터 연동펌프에 의해 윤활유가 공급되고 엔진 회전수가 높은 경우에는 엔진 연동펌프에 의해 윤활유가 공급되는 방식이다.
한편, 엔진 연동펌프 및 전기모터 연동펌프에 의해 윤활유가 공급되는 방식에 있어서, 발전기의 동작 정지 등으로 인해 전기모터 연동펌프로의 전력 공급이 차단되면, 윤활유 공급이 원활하게 이루어지지 않는다. 전술한 바와 같이, 엔진 연동펌프는 엔진의 회전수가 기준값 이상인 경우 정상적인 윤활유 공급이 가능하고, 엔진의 회전수가 기준값 이하인 경우에는 전기모터 연동펌프에 의한 윤활유 공급이 진행되는데, 전력 차단에 의해 엔진의 회전수가 서서히 감소하여 기준값 이하로 떨어지게 되면 전기모터 연동펌프가 동작해야 되나 전력 차단에 의해 전기모터 연동펌프가 동작하지 않음에 따라 기준값 이하의 회전수에서는 윤활유 공급이 원활하게 진행되지 않는다. 이에, 엔진의 손상이 유발된다.
한국공개특허 제2013-98645호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 전력 차단시 엔진으로의 안정적인 윤활유 공급이 가능하도록 하여 엔진의 물리적 손상을 방지할 수 있는 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치는 엔진 회전수가 기준회전수 미만인 경우에 동작되어, 엔진에 윤활유를 공급하는 전기모터 연동펌프와, 엔진 회전수가 기준회전수 이상인 경우에 정상 동작되어, 엔진에 윤활유를 공급하는 엔진 연동펌프 및 상기 전기모터 연동펌프의 동작이 정지된 상태에서 엔진 회전수가 기준회전수 미만인 경우에, 엔진에 윤활유를 공급하는 중력탱크를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 기준회전수는 엔진 연동펌프의 윤활유 공급압력이 엔진으로의 윤활유 공급이 가능한 기준압력을 이루는 시점에서의 엔진 회전수이다. 또한, 상기 중력탱크 내의 윤활유는 자연낙하의 형태로 엔진에 공급되며, 중력탱크로부터 낙하하는 윤활유의 압력이 기준압력과 같거나 높도록, 상기 중력탱크가 엔진으로부터 수직 이격된 위치에 구비된다.
이와 함께, 엔진 연동펌프의 윤활유는 제 1 배관을 통해 공급되고, 전기모터 연동펌프의 윤활유는 제 2 배관을 통해 공급되며, 제 1 배관 및 제 2 배관은 일 지점에서 공통배관과 합류되며, 공통배관을 통해 엔진 연동펌프의 윤활유 또는 전기모터 연동펌프의 윤활유가 엔진에 공급되며, 상기 공통배관의 일 지점에서 제 3 배관이 분기된 형태로 구비되며, 제 3 배관의 일단에는 중력탱크가 구비되며, 중력탱크 내의 윤활유는 제 3 배관을 거쳐 공통배관을 통해 엔진에 공급되며, 공통배관의 윤활유는 제 3 배관을 통해 중력탱크에 저장될 수 있다. 이 때, 상기 공통배관의 윤활유는 엔진으로 공급됨과 동시에 상기 제 3 배관을 통해 상기 중력탱크로 공급되며, 상기 중력탱크 내에 일정량 이상의 윤활유가 채워지게 되면 중력탱크 내의 잉여 윤활유는 제 3 배관 및 공통배관을 거쳐 역류순환배관을 통해 윤활유 저장탱크로 반송된다.
본 발명에 따른 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치는 다음과 같은 효과가 있다.
전력 차단에 의해 전기모터 연동펌프의 동작이 정지되더라도 엔진에 정상적인 유압으로 윤활유를 공급할 수 있어, 윤활유 공급 차단으로 인해 엔진이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치의 구성도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치에서의 윤활유 공급흐름을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 엔진 회전수와 윤활유 공급압력의 상관관계를 나타낸 참고도.
본 발명은 엔진 연동펌프(engine driven pump)와 전기모터 연동펌프(motor driven pump)를 통해 엔진에 윤활유를 공급함에 있어서, 전력 차단(black out)으로 인해 전기모터 연동펌프에 의한 윤활유 공급이 가능하지 않게 되더라도 중력탱크를 통해 안정적으로 윤활유를 공급할 수 있는 기술을 제시한다. 전력 차단이라 함은 정전 등으로 인해 전기모터 연동펌프의 동작이 정지되는 상태를 의미한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치는 엔진 연동펌프(110), 전기모터 연동펌프(120), 윤활유 저장탱크(140) 및 중력탱크(130)를 포함하여 이루어진다.
상기 엔진 연동펌프(110) 및 전기모터 연동펌프(120)는 모두 엔진(10)에 윤활유를 공급하는 역할을 한다. 상기 엔진 연동펌프(110)는 엔진(10)의 구동에 연동되어 동작되며, 상기 전기모터 연동펌프(120)는 전기모터의 구동에 연동되어 동작된다. 즉, 엔진 연동펌프(110)는 엔진(10) 구동시 함께 동작되며, 전기모터 연동펌프(120)는 전기모터 구동시 함께 동작된다. 상기 엔진 연동펌프(110) 및 전기모터 연동펌프(120)에 의해 엔진(10)에 공급된 윤활유는 엔진(10) 외부로 배출되어 상기 윤활유 저장탱크(140)에 저장되며, 윤활유 저장탱크(140)의 윤활유는 엔진 연동펌프(110) 및 전기모터 연동펌프(120)에 의해 순환되어 재차 엔진(10)에 공급된다.
한편, 상기 엔진 연동펌프(110)와 전기모터 연동펌프(120)는 엔진(10)의 회전수(rpm, round per minute)에 따라 선택적으로 동작된다. 엔진 회전수가 기준회전수보다 낮은 상태에서는 엔진 연동펌프(110)가 동작되기는 하나 윤활유 공급압력이 낮아 요구되는 윤활유의 양을 공급할 수 없다. 즉, 엔진 회전수가 기준회전수 이상인 경우에 충분한 윤활유 공급압력을 통해 정상적인 윤활유 공급이 가능하게 된다. 엔진 연동펌프(110)가 엔진 회전수가 기준회전수 이상인 경우에만 정상적인 동작이 가능함에 따라, 엔진 회전수가 기준회전수 이하인 상태에서는 전기모터 연동펌프(120)에 의한 윤활유 공급이 진행된다. 따라서, 엔진 회전수가 기준회전수에 도달할 때까지는 전기모터 연동펌프(120)에 의한 윤활유 공급이 진행되고, 엔진 회전수가 기준회전수를 넘어서게 되면 엔진 연동펌프(110)에 의한 윤활유 공급이 진행된다. 이 때, 갑작스런 엔진(10) 구동에 대응하기 위해 엔진(10)의 정지시에도 전기모터 연동펌프(120)에 의한 윤활유 공급이 이루어질 수도 있다.
엔진 회전수와 윤활유 공급압력의 상관관계를 살펴보면(도 3 참조), 엔진 회전수가 기준회전수에 도달할 시점까지는 전기모터 연동펌프(120)에 의해 윤활유가 공급된다(도 2a 참조). 엔진 회전수가 기준회전수에 도달하면 엔진 연동펌프(110)의 윤활유 공급압력이 정상적인 윤활유 공급이 가능한 상태의 압력('기준압력'이라 함)을 이루게 되어, 엔진 회전수가 기준회전수 이후인 경우에는 전기모터 연동펌프(120)에 의한 윤활유 공급은 정지되고 엔진 연동펌프(110)에 의한 윤활유 공급이 진행된다(도 2b 참조). 엔진 회전수가 기준회전수를 초과하게 되면 엔진 연동펌프(110)의 윤활유 공급압력은 엔진 회전수 상승에 따라 함께 증가되며, 엔진 회전수가 최대회전수에 이르게 되면 엔진 연동펌프(110)의 윤활유 공급압력은 일정 수준으로 유지된다. 여기서, 기준회전수라 함은 엔진 연동펌프(110)의 윤활유 공급압력이 정상적인 윤활유 공급이 가능한 상태의 압력 즉, 기준압력을 이루는 시점에서의 엔진 회전수를 의미한다.
도 2의 엔진 회전수와 윤활유 공급압력의 상관관계는 엔진 회전수 증가시뿐만 아니라 엔진 회전수 감소시에도 동일하게 적용된다. 엔진 회전수가 최대회전수를 이루고 엔진 연동펌프(110)의 윤활유 공급압력이 일정 수준으로 유지되는 상태에서, 엔진 회전수가 감소되면 엔진 연동펌프(110)의 윤활유 공급압력 또한 서서히 감소되며, 엔진 회전수가 기준회전수까지 감소할 때까지 이와 같은 경향이 유지된다. 엔진 회전수가 기준회전수 미만으로 떨어지게 되면 엔진 연동펌프(110)의 윤활유 공급압력이 기준압력보다 낮게 되어 정상적인 윤활유 공급이 불가능함에 따라 전기모터 연동펌프(120)에 의한 윤활유 공급이 진행된다.
한편, 엔진 회전수의 감소시 엔진 회전수가 기준회전수 미만으로 떨어져 전기모터 연동펌프(120)에 의한 윤활유 공급이 진행되어야 할 시점에, 전기모터 연동펌프(120)가 동작하지 않게 되면 엔진(10)이 정지될 때까지 윤활유 공급이 이루어지지 않게 된다. 전술한 바와 같이, 전기모터 연동펌프(120)는 전기모터에 연동되어 동작되고, 전기모터는 발전기로부터 전력을 공급받는데, 정전 등으로 인해 발전기의 동작이 정지되면 전기모터 연동펌프(120)의 동작 역시 정지된다.
전력 차단에 의해 전기모터 연동펌프(120)의 동작이 정지되는 경우에 있어서, 엔진 회전수가 기준회전수 미만으로 떨어지는 상황에서 안정적인 윤활유 공급을 위해 상기 중력탱크(130)가 구비된다. 상기 중력탱크(130)는 전기모터 연동펌프(120)의 동작이 정지된 상태에서 엔진 회전수가 기준회전수 미만으로 떨어지면 엔진(10)에 윤활유를 공급하는 역할을 한다(도 2c 참조).
엔진 연동펌프(110), 전기모터 연동펌프(120) 및 중력탱크(130)의 유압회로 구성은 다음과 같다.
윤활유 저장탱크(140)의 윤활유는 엔진 연동펌프(110) 및 전기모터 연동펌프(120)에 의해 토출되어 공통의 유압배관을 통해 엔진(10)에 공급된다. 정확히는, 엔진 연동펌프(110)의 윤활유는 제 1 배관(111)을 통해 공급되고, 전기모터 연동펌프(120)의 윤활유는 제 2 배관(121)을 통해 공급되며, 제 1 배관(111) 및 제 2 배관(121)은 일 지점에서 공통배관(150)과 합류되며, 공통배관(150)을 통해 엔진 연동펌프(110)의 윤활유 또는 전기모터 연동펌프(120)의 윤활유가 엔진(10)에 공급된다.
상기 공통배관(150)의 일 지점에서 제 3 배관(131)이 분기된 형태로 구비되며, 제 3 배관(131)의 일단에는 중력탱크(130)가 구비된다. 즉, 중력탱크(130) 내의 윤활유는 제 3 배관(131)을 거쳐 공통배관(150)을 통해 엔진(10)에 공급될 수 있으며, 반대로 공통배관(150)의 윤활유는 제 3 배관(131)을 통해 중력탱크(130)에 저장된다.
상기 공통배관(150)의 윤활유는 엔진(10)으로 공급됨과 동시에 상기 제 3 배관(131)을 통해 상기 중력탱크(130)로 공급되며, 상기 중력탱크(130) 내에 일정량 이상의 윤활유가 채워지게 되면 중력탱크(130) 내의 잉여 윤활유는 제 3 배관(131) 및 공통배관(150)을 거쳐 역류순환배관(160)을 통해 윤활유 저장탱크(140)로 반송된다. 상기 역류순환배관(160)은 윤활유 저장탱크(140)와 공통배관(150) 사이에 구비되어 중력탱크(130)로부터 반송되는 잉여 윤활유를 이송하는 역할을 한다.
한편, 중력탱크(130) 내의 윤활유는 자연낙하의 형태로 엔진(10)에 공급되며, 이에 따라 일정 수준의 윤활유 공급압력 확보를 위해 중력탱크(130)는 엔진(10)으로부터 일정 높이 이상인 지점에 위치해야 한다. 바람직하게는, 중력탱크(130)로부터 낙하하는 윤활유의 압력이 기준압력에 상응하도록 중력탱크(130)의 위치가 설계되어야 한다. 상기 기준압력은 전술한 바와 같이 정상적인 윤활유 공급이 가능한 엔진 연동펌프(110)의 최소 윤활유 공급압력을 의미한다.
또한, 상기 제 1 배관(111), 제 2 배관(121), 제 3 배관(131) 및 역류순환배관(160) 각각에는 엔진 연동펌프(110), 전기모터 연동펌프(120), 중력탱크(130)로부터 배출되는 윤활유의 공급을 선택적으로 차단하는 개폐밸브가 구비된다.
10 : 엔진 110 : 엔진 연동펌프
111 : 제 1 배관 120 : 전기모터 연동펌프
121 : 제 2 배관 130 : 중력탱크
131 : 제 3 배관 140 : 윤활유 저장탱크
150 : 공통배관 160 : 역류순환배관

Claims (5)

  1. 엔진 회전수가 기준회전수 미만인 경우에 동작되어, 엔진에 윤활유를 공급하는 전기모터 연동펌프;
    엔진 회전수가 기준회전수 이상인 경우에 정상 동작되어, 엔진에 윤활유를 공급하는 엔진 연동펌프; 및
    상기 전기모터 연동펌프의 동작이 정지된 상태에서 엔진 회전수가 기준회전수 미만인 경우에, 엔진에 윤활유를 공급하는 중력탱크를 포함하여 이루어지며,
    상기 기준회전수는 엔진 연동펌프의 윤활유 공급압력이 엔진으로의 윤활유 공급이 가능한 기준압력을 이루는 시점에서의 엔진 회전수이며,
    엔진 연동펌프의 윤활유는 제 1 배관을 통해 공급되고, 전기모터 연동펌프의 윤활유는 제 2 배관을 통해 공급되며, 제 1 배관 및 제 2 배관은 일 지점에서 공통배관과 합류되며, 공통배관을 통해 엔진 연동펌프의 윤활유 또는 전기모터 연동펌프의 윤활유가 엔진에 공급되며,
    상기 공통배관의 일 지점에서 제 3 배관이 분기된 형태로 구비되며, 제 3 배관의 일단에는 중력탱크가 구비되며, 중력탱크 내의 윤활유는 제 3 배관을 거쳐 공통배관을 통해 엔진에 공급되며, 공통배관의 윤활유는 제 3 배관을 통해 중력탱크에 저장될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 중력탱크 내의 윤활유는 자연낙하의 형태로 엔진에 공급되며,
    중력탱크로부터 낙하하는 윤활유의 압력이 기준압력과 같거나 높도록, 상기 중력탱크가 엔진으로부터 수직 이격된 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 공통배관의 윤활유는 엔진으로 공급됨과 동시에 상기 제 3 배관을 통해 상기 중력탱크로 공급되며, 상기 중력탱크 내에 일정량 이상의 윤활유가 채워지게 되면 중력탱크 내의 잉여 윤활유는 제 3 배관 및 공통배관을 거쳐 역류순환배관을 통해 윤활유 저장탱크로 반송되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진에 대한 비상 윤활유공급장치.
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