KR101911670B1 - 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법 - Google Patents

일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박엔진에 사용되는 연료분사노즐의 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내열성이 상대적으로 높은 금속인 인코넬을 이용해 일체형의 노즐바디로 구성하고, 상기 노즐바디 내에 내열성이 상대적으로 낮은 금속으로 노즐바디결합홀을 가지는 홀더와 크롭샤프트결합홈과 어댑터결합홈을 가지는 스토퍼를 구성하여 노즐바디를 스토퍼에 의해 홀더와 고정 결합하여 고온의 연소실에는 노즐바디만 직접 노출되도록 함으로써, 선박엔진의 실린더에서 발생하는 열에 의한 노즐의 열손상을 최소화하고 크롭샤프트의 왕복운동에 의한 마모를 최소화하여 노즐의 제작비용을 절감함과 동시에 수명을 향상시킨 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법이다.

Description

일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법{Method of making fuel injection nozzle with integral nozzle body}
본 발명은 선박엔진에 사용되는 연료분사노즐의 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내열성이 상대적으로 높은 금속인 인코넬을 이용해 일체형의 노즐바디로 구성하고, 상기 노즐바디 내에 내열성이 상대적으로 낮은 금속으로 노즐바디결합홀을 가지는 홀더와 크롭샤프트결합홈과 어댑터결합홈을 가지는 스토퍼를 구성하여 노즐바디를 스토퍼에 의해 홀더와 고정 결합하여 고온의 연소실에는 노즐바디만 직접 노출되도록 함으로써, 선박엔진의 실린더에서 발생하는 열에 의한 노즐의 열손상을 최소화하고 크롭샤프트의 왕복운동에 의한 마모를 최소화하여 노즐의 제작비용을 절감함과 동시에 수명을 향상시킨 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법이다.
일반적으로 디젤엔진에 사용되는 연료분사노즐은 엔진의 연소실 안에서 고온 고압으로 압축된 연료를 분무하기 위해 사용된다.
도 1은 종래 연료분사노즐의 분리구성도이고, 도 2는 종래 연료분사노즐의 구성도로써, 노즐바디(1)의 중심에는 니들결합홈(3)이 구성되어 니들(도시하지 않음)이 결합되고, 일측에는 연료가 유입되는 연료유입구(4)가 형성되며, 노즐바디(1)와 그 주위의 냉각을 위해 냉각수통로(5)가 형성되며, 상기 노즐바디(1)에는 인코넬 소재로 만들어진 캡(2)이 부착된다.
상기 캡(2)은 통상 인코넬 소재를 이용해 HIP(Hot Isostatic Pressing : 열간등압압축성형)방식 또는 CIP(Cold Isostatic Pressing : 냉간등압압축성형)방식을 통해 결합되는데, 이러한 결합방식은 노즐의 사용기간이 길어질수록 열에 의해 노즐바디(1)와 캡(2) 사이의 용접부(7)에 틈이 생기게 되고 이로써 고압으로 분사되는 연료에 의해 캡(2)이 노즐바디(1)에서 떨어지는 등 노즐의 내구성이 저하되는 주된 원인이 된다.
또한, 노즐바디(1)를 만들고 상기 노즐바디(1)를 인코넬 분말이 일정량 들어가 있는 금형 내에 넣어 HIP 또는 CIP 방식에 의해 서로 접합시킨 뒤 성형된 인코넬의 외면을 절삭 가공하여 캡(2)의 형상으로 만들고 연료분사구(6)를 뚫어야 하므로 제작비용과 제작시간이 상승되는 문제를 가지게 된다.
이러한 연료분사노즐에 관한 선행기술로서는 등록특허공보 제10-0273587호에 제안되어 있는 디젤엔진용 연료분사노즐이 있다.
상기 특허에는 분사펌프로부터 고압의 연료가 압송되는 연료 공급로와, 상기 연료 공급로의 타단과 연결되어 고압의 연료가 압입되어 일시적으로 저장되는 유압 챔버가 내측에 형성되어 있는 노즐바디와; 상기 노즐바디의 내측에 삽입되어 상단 일측에 나사선이 형성되어 상기 노즐 바디와 나사 체결로서 길이를 조정하는 작동로드와; 상기 작동로드의 하단에 일체로 연결되어서, 하단측으로 방사상으로 연료를 분사하기 위한 연료 분사수단; 을 포함하고, 상기 연료 분사수단은, 상기 작동로드의 하단에서 연장되어 노즐 밸브를 탄성 압축하기 위해 그 재질이 탄성체로 형성되어 있는 밸브 스템부와, 상기 밸브 스템부의 하단에 일체로 연장되어서, 그 직경이 일정 경사를 가지고 넓어지는 원추상의 밸브 페이스가 형성되어 있고 하단에서 상측으로 일정각을 지닌 체결용홈이 형성되어 있는 밸브 헤드부와, 상기 밸브 헤드부와 접촉하여 개폐 작용을 하고 입구의 직경이 일정 경사를 가지고 넓어지는 구조이고 상기 노즐바디의 하단에 형성되어 있는 밸브 시이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 연료 분사노즐이 제안되어 있는데, 밸브 헤드부가 엔진의 연소실에 바로 노출되어 있어 엔진에서 발생하는 고열로 인한 열손상이 발생하고 이로써 그 수명 또한 급격히 단축되게 된다.
따라서, 상기 특허에 제안된 연료분사노즐은 차량의 엔진에 사용될 수는 있으나 상대적으로 보다 고온이 발생되는 선박용 엔진에 적용하기에는 열손상의 문제로 인해 제한이 있다. 즉, 선박용 엔진의 경우 노즐헤드가 엔진의 연소실에 노출되므로 고열에 대한 내열성, 기계적 부식 및 화학적 부식을 견뎌야 하며, 이로 인해 차량용 디젤엔진에 사용되는 노즐을 선박용 엔진에 사용하기에는 부적합하다.
이러한 문제를 해결하고자 제안된 종래기술로서는 등록특허공보 제10-1073494호에 제안되어 있는 디젤엔진의 연료밸브용 노즐 제조방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 노즐이 있다.
상기 특허에는 내부식성 제1합금의 제1성분은 노즐 보어 주위의 노즐의 외측면을 이루는 외측 영역의 몰드에 배치되는 디젤 엔진의 연료 밸브용 노즐 제조방법에 있어서, 제2합금의 제2성분은 내측 영역의 몰드에 배치되며, 배치된 상기 성분들은, 제1합금과 제2합금 사이의 경계 영역에서 크랙 없이 노즐 블랭크로 강화되도록 등압 압축 성형되어 처리되는 것을 특징으로 하는 노즐 제조방법이 제안되어 있고, 노즐의 외측면에서 개방되는 다수의 노즐 보어와 연통하는 중앙의 길이방향 채널을 구비하며, 상기 노즐 보어 주위의 외측 영역에서는 내부식성 제1합금으로 이루어지고 상기 외측 영역과 다른 영역에서는 제2합금으로 이루어지며, 제1항의 노즐 제조방법으로 형성되는 디젤엔진의 연료 밸브용 노즐에 있어서, 제1합금과 제 2 합금 사이의 경계 영역의 성분은 크랙이 없는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 연료 밸브용 노즐이 제안되어 있는데, 제1합금과 제2합금의 결합은 등압압축성형 중 HIP(Hot Isostatic Pressing : 열간등압압축성형) 또는 CIP(Cold Isostatic Pressing : 냉간등압압축성형)를 통해 결합한 뒤 외경가공을 통해 노즐을 만드는 방식이나, 제1합금과 제2합금의 결합력이 노즐의 사용기간이 길어질수록 약해질 수밖에 없고 이는 곧 노즐의 수명저하로 직결된다.
또 다른 종래기술로서는 공개실용신안 제20-2007-0001180호에 제안되어 있는 엔진용 연료분사노즐이 있다.
상기 실용신안에는 일측은 연료가 유입되는 유입구가 형성되고, 타측은 유입된 연료의 일정량이 배출되는 토출구가 형성된 엔진용 연료 분사 노즐에 있어서, 상기 연료 분사 노즐의 토출구측 주변에 상기 노즐에 비해 강도가 높은 인코넬 분말을 HIP 공법으로 소결하여 연료 분사 노즐과 일체로 접합되게 구성함을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 노즐이 제안되어 있는데, 이 역시 상술한 특허와 마찬가지로 연료분사노즐의 공구강과 상기 공구강에 소결되어 접합된 인코넬 분말 사이에 HIP 공법의 특성상 완벽한 접착이 이루어질 수 없어 사용기간이 지날수록 접착면에 틈이 생길 수밖에 없고, 특히 최초 접합이 완벽히 되었다고 하더라도 선박엔진의 연소실에서 발생하는 높은 열에 의해 접합부의 접착력이 떨어지게 되어 결국 노즐의 사용수명이 짧아질 수밖에 없다.
또 다른 종래기술로서는 공개특허공보 제10-2010-0079776호에 제안되어 있는 선박 엔진용 연료분사노즐 및 그 제조방법과, 공개특허공보 제10-2013-0107758호에 제안되어 있는 고유량 디젤엔진의 연료분사노즐 역시 상기 공개실용신안과 마찬가지로 노즐바디를 구성하는 일반적인 공구강에 내열성이 상대적으로 높은 인코넬 분말을 이용한 캡(커버)을 부착시킨 방식으로써 상술한 문제점을 해결하는데 한계가 있을수 밖에 없다.
대한민국 등록특허공보 제10-0273587호 대한민국 등록특허공보 제10-1073494호 대한민국 공개실용신안 제20-2007-0001180호
따라서 본 발명은 선박 엔진의 연소실에 노출되는 노즐바디 자체를 내열성이 높은 금속인 인코넬을 이용해 제작하고, 상기 노즐바디를 홀더 내에 끼우되 스토퍼에 의해 고정결합하고 크롭샤프트는 스토퍼에 의해 가이드되면서 이동되도록 하여 크롭샤프트의 왕복운동에 대한 마찰을 최소화하여 기계적 마찰을 줄이고 내열성이 높은 노즐바디에 의해 스토퍼와 홀더 및 크롭샤프트의 열손상을 최소화함으로써 노즐의 내구성을 높인 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 노즐바디를 인코넬 소재를 이용해 제작하고, 홀더와 스토퍼 및 크롭샤프트를 같은 공구강 소재로 제작하고 크롭샤프트를 스토퍼에 의해 가이드되면서 움직이도록 하여 선박엔진에 노출되는 노즐헤드의 열손상을 최소화함과 동시에 빠른 속도로 왕복 운동하는 크롭샤프트의 기계적 마모를 줄여 수명을 향상시킨일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 노즐바디와 홀더의 결합을 나사와 같은 별도의 체결수단 없이 스토퍼에 의한 억지끼움방식으로 체결하여 제작공정을 간편하게 함과 동시에 밀폐성을 향상시킨 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법은 노즐바디(10), 스토퍼(20) 및 홀더(30)를 준비하는 원재료준비단계(S 10)와, 홀더(30)에 노즐바디(10)을 압입방식으로 고정하는 노즐바디 압입고정단계(S 20)와, 홀더(30)에 스토퍼(20)를 압입방식으로 고정하는 스토퍼 압입고정단계(S 30)와, 스토퍼(20)와 홀더(30)의 단면을 연마하는 단면연마단계(S 40)와, 압입고정된 연마면을 검사하는 검사단계(S 50)로 구성된다.
본 발명에 의한 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법은 선박 엔진의 연소실에 노출되는 노즐바디 자체를 내열성이 높은 금속인 인코넬을 이용해 제작하고, 상기 노즐바디를 홀더 내에 끼우되 스토퍼에 의해 고정결합하고 크롭샤프트는 스토퍼에 의해 가이드되면서 이동되도록 하여 크롭샤프트의 왕복운동에 대한 마찰을 최소화하여 기계적 마찰을 줄이고 내열성이 높은 노즐바디에 의해 스토퍼와 홀더 및 크롭샤프트의 열손상을 최소화함으로써 노즐의 내구성을 높인 현저한 효과가 있으며, 상기 노즐바디를 인코넬 소재를 이용해 제작하고, 홀더와 스토퍼 및 크롭샤프트를 같은 공구강 소재로 제작하고 크롭샤프트를 스토퍼에 의해 가이드되면서 움직이도록 하여 선박엔진에 노출되는 노즐헤드의 열손상을 최소화함과 동시에 빠른 속도로 왕복 운동하는 크롭샤프트의 기계적 마모를 줄여 수명을 향상시킨 현저한 효과와 함께, 노즐바디와 홀더의 결합을 나사와 같은 별도의 체결수단 없이 스토퍼에 의한 억지끼움방식으로 체결하여 제작공정을 간편하게 함과 동시에 기밀성을 향상시킨 현저한 효과가 있다.
도 1은 종래 연료분사노즐의 분리구성도
도 2는 종래 연료분사노즐의 구성도
도 3은 본 발명에 의한 연료분사노즐의 분리구성사시도
도 4는 본 발명에 의한 연료분사노즐의 구성사시도
도 5는 본 발명에 의한 연료분사노즐의 분리구성도
도 6은 본 발명에 의한 연료분사노즐의 구성도
도 7은 본 발명에 의한 연료분사노즐의 제작방법 블록도
도 8은 본 발명에 의한 노즐바디의 제작방법 블록도
본 발명은 선박엔진에 사용되는 연료분사노즐의 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내열성이 상대적으로 높은 금속인 인코넬을 이용해 일체형의 노즐바디로 구성하고, 상기 노즐바디 내에 내열성이 상대적으로 낮은 금속으로 노즐바디결합홀을 가지는 홀더와 크롭샤프트결합홈과 어댑터결합홈을 가지는 스토퍼를 구성하여 노즐바디를 스토퍼에 의해 홀더와 고정 결합하여 고온의 연소실에는 노즐바디만 직접 노출되도록 함으로써, 선박엔진의 실린더에서 발생하는 열에 의한 노즐의 열손상을 최소화하고 크롭샤프트의 왕복운동에 의한 마모를 최소화하여 노즐의 제작비용을 절감함과 동시에 수명을 향상시킨 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법이다.
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명에 의해 만들어질 수 있는 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 연료분사노즐의 분리구성사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 연료분사노즐의 구성사시도이며, 도 5는 본 발명에 의한 연료분사노즐의 분리구성도이고, 도 6은 본 발명에 의한 연료분사노즐의 구성도로써, 본 발명에 의한 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐은 선박엔진에 사용되는 연료분사용 노즐에 있어서, 상기 노즐은 내부에 크롭샤프트결합홈(11)이 형성되고 끝부분에는 연료분사구(12)가 형성된 노즐바디(10)와, 상기 노즐바디(10)에 형성된 크롭샤프트결합홈(11)과 연통된 크롭샤프트결합홈(21)을 가지며 어댑터(50)가 고정되는 어댑터결합홈(22)이 형성되며 노즐바디(10)의 단면에 밀착 고정되는 스토퍼(20)와, 상기 노즐바디(10)의 일부분이 내부에 끼워져 고정되며 상기 스토퍼(20)를 노즐바디(10) 쪽으로 밀어서 고정해주는 홀더(30)로 구성된 것이 특징이다.
먼저, 노즐바디(10)는 노즐의 몸체를 이루는 부분으로써 내부 중심부에는 크롭샤프트결합홈(11)이 형성되고, 크롭샤프트(40)와 어댑터(50) 사이의 틈으로 유입된 연료가 크롭샤프트(40)에 형성된 홀(41)을 통해 노즐바디(10) 내부로 들어오게 되며, 일단에는 연료분사구(12)가 다수 형성된다. 상기 연료분사구(12)는 통상 8~13개가 형성되며, 연료분사구(12)의 갯수는 노즐의 크기와 한번에 분사하고자 하는 연료의 분사량에 따라 가변적이며 그 직경은 대략 0.1~1.0mm 정도이다.
도시된 실시예에서 상기 노즐바디(10)는 반경방향의 단면이 원형을 이루게 되고 이로써 상기 노즐바디(10)의 단면에 밀착 결합되는 스토퍼(20) 역시 반경방향의 단면이 원형을 이루게 된다.
상기 스토퍼(20)의 일측에는 어댑터결합홈(22)이 형성되어 어댑터(50)가 고정 결합되며, 상기 어댑터(50) 내에는 크롭샤프트(40)가 삽입되고, 상기 크롭샤프트(40)의 일부분은 노즐바디(10) 내에 삽입되어 설치된다.
상기 노즐바디(10)에 형성된 크롭샤프트결합홈(11)과 스토퍼(20)에 형성된 크롭샤프트결합홈(21)은 서로 연통되어 있으며, 이로써 크롭샤프트(40)가 노즐바디(10)와 스토퍼(20)의 축방향을 따라 왕복 운동되면서 크롭샤프트(40)와 어댑터(50) 사이의 틈을 통해 들어온 연료를 크롭샤프트(40)의 홀(41)을 통해 받아서 연료분사구(12) 쪽으로 배출시키게 된다.
상기 홀더(30)는 노즐바디(10)의 일부분을 둘러싸는 방식으로 고정되며, 홀더(30)에 내부에는 스토퍼(20)가 억지끼움 방식으로 결합되어 노즐바디(10)를 홀더(30)에 완전히 고정해주게 된다.
도시된 실시예는 상기 노즐바디(10)의 끝부분에는 노즐바디(10)의 반경방향으로 돌출된 돌출부(13)가 형성되고, 상기 홀더(30)에는 돌출부(13)가 걸릴 수 있도록 단턱(31)이 형성되어 스토퍼(20)에 의해 노즐바디(10)를 밀어주면 상기 단턱(31)에 돌출부(13)가 걸려 노즐바디(10)가 홀더(30) 외부로 밀려나지 않음으로써 서로 고정되는 방식이다.
물론, 상기 단턱이 없는 경우 노즐바디(10)의 외경을 홀더(30) 내부에 형성된 노즐바디결합홀(32)의 직경보다 (+)공차를 가지도록 형성하여 억지끼움 방식에 의해 노즐바디(10)를 홀더(30)에 고정해줄 수 있으며, 상기 스토퍼(20)의 외경은 홀더(30)에 형성된 노즐바디결합홀(32)의 직경보다 (+)공차를 가짐으로써 스토퍼(20)는 홀더(30)에 억지끼움방식에 의해 고정되고 기밀성이 유지되도록 구성할 수 있다.
이러한 (+)공차방식 이외에, 상기 홀더(30)에 형성된 노즐바디결합홀(32)의 직경은 일정하게 유지되고, 노즐바디(10)나 스토퍼(20)의 외경은 일부 구간 또는 전체 구간이 일정하게 경사져있어 노즐바디(10)나 스토퍼(20)는 홀더(30)에 억지끼움방식으로 고정되도록 구성할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 노즐바디(10)는 선박 엔진의 연소실에 직접 노출되므로 내열성이 상대적으로 높은 소재가 바람직하다.
따라서, 상기 노즐바디(10)는 봉 형태의 인코넬 소재를 이용하여 외면 가공과 내부에 크롭샤프트결합홈(11)과 연료분사구(12)를 뚫고 난 이후 열처리를 함으로써 절삭가공에 대한 가공성을 높이고 이후 열처리를 통해 고강도로 제작하는 것이 바람직하다.
이러한 봉 형태의 인코넬 소재는 노즐의 형상 자체가 대략 원통형이므로 외면가공 및 내부에 홀을 뚫는 가공으로 노즐바디(10)의 형상을 만들 수 있어 제작시간과 비용을 줄이고 다양한 형상을 가지는 노즐에 즉각 대응할 수 있으며, 상기 스토퍼(20)와 홀더(30) 및 크롭샤프트(40)는 인코넬 소재에 비해 저렴한 일반적인 공구강을 이용해 만듦으로써 자재비용을 줄일 수 있고, 스토퍼(20)와 크롭샤프트(40)를 같은 소재로 만들어 스토퍼(20)의 크롭샤프트결합홈(21)을 따라 왕복운동을 하는 크롭샤프트(40)의 기계적 마모를 줄일 수 있으며, 이러한 구성 즉, 인코넬 소재의 노즐바디(10)에 의해 스토퍼(20)와 홀더(30) 및 크롭샤프트(40)가 연소실의 열에 직접적으로 노출되지 않음으로써 열손상을 줄여 결국 노즐의 수명을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 의한 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법 블록도로써, 본 발명에 의한 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법은 노즐바디(10), 스토퍼(20) 및 홀더(30)를 준비하는 원재료준비단계(S 10)와, 홀더(30)에 노즐바디(10)을 압입방식으로 고정하는 노즐바디 압입고정단계(S 20)와, 홀더(30)에 스토퍼(20)를 압입방식으로 고정하는 스토퍼 압입고정단계(S 30)와, 스토퍼(20)와 홀더(30)의 단면을 연마하는 단면연마단계(S 40)와, 압입고정된 연마면을 검사하는 검사단계(S 50)로 구성된다.
먼저, 원재료준비단계(S 10)는 연료분사노즐의 구성을 이루는 노즐바디(10), 스토퍼(20) 및 홀더(30)를 각각 준비하는 단계이며, 노즐바디 압입고정단계(S 20)는 홀더(30)에 형성된 노즐바디결합홀(32)에 노즐바디(10)를 억지끼움방식 즉, 압입방식으로 고정하는 단계이며, 스토퍼 압입고정단계(S 30)는 노즐바디가 끼워져 있는 홀더(30)의 노즐바디결합홀(32)에 스토퍼(20)를 압입방식으로 고정하는 단계로써, 스토퍼(20)를 최대한 깊게 압입하여 노즐바디(10)의 돌출부(13)와 홀더(30)의 단턱(31)이 완전히 밀착되도록 고정하여야 한다.
여기서, 상기 노즐바디(10)는 돌출부(13)에 의해 단턱(31)에 걸리도록 형성할 수 있으나, 이러한 경우에도 노즐바디(10)와 스토퍼(20)를 홀더(30)에 각각 압입고정하는 것이 바람직하다. 즉, 노즐바디(10)를 통해 배출되는 연료의 폭발로 인해 스토퍼(20)가 파손된다고 하더라도 노즐바디(10)는 압입된 상태로 홀더(30)에 의해 그 위치가 유지될 수 있으므로, 선박엔진의 연소실로 파편의 유입을 방지함으로써 피해를 방지할 수 있다.
상기 단면연마단계(S 40)는 홀더(30)의 단면과 압입고정된 스토퍼(20)의 단면에 높이차가 생기지 않도록 단면을 연마하는 단계이고, 검사단계(S 50)는 압입고정된 연마면을 검사하여 제품의 불량 여부를 판단하는 단계로써 연마를 통해 스토퍼(20)와 홀더(30)의 접합면 사이에 틈이 있는지를 육안으로 쉽게 확인할 수 있다.
또한, 상기 단면연마단계(S 40)는 스토퍼(20)의 단면과 홀더(30)의 단면을 동시에 연마함으로 인해 접합면 사이에 미세한 틈이 있을 경우 연마공정으로 절삭된 고온의 입자가 그 틈으로 들어가 자리를 잡게 되고 이로 인해 틈을 막아주는 효과를 볼 수 있다.
도 8은 본 발명에 의한 노즐바디의 제작방법 블록도로써로써, 상기 원재료준비단계(S 10)에서 노즐바디(10)의 제작방법은 봉 형태의 인코넬 소재를 준비하는 소재준비단계(S 11)와, 상기 소재에 드릴을 이용해 크롭샤프트결합홈을 뚫는 크롭샤프트결합홈 드릴링단계(S 12)와, 외면을 가공하는 외면가공단계(S 13)와, 드릴을 이용해 연료분사구를 뚫는 연료분사구 드릴링단계(S 14)와, 가공이 끝난 노즐바디를 검사하는 검사단계(S 15)로 제작된다.
먼저, 소재준비단계(S 11)는 내열성이 높은 인코넬 소재를 준비하되 만들고자 하는 노즐바디의 직경과 같거나 조금 큰 봉 형태의 소재를 준비하는 단계이고, 크롭샤프트결합홈 드릴링단계(S 12)는 상기 인코넬 소재에 드릴을 이용해 크롭샤프트결합홈을 뚫는 단계로써 바람직하게는 드릴을 이용해 크롭샤프트결합홈을 뚫은 뒤 보링바이트를 이용해 보링가공을 행함으로써 절삭면의 조도를 높이고 치수정밀도를 향상시키며, 상기 외면가공단계(S 13)는 봉 형태의 인코넬 소재 외면을 바이트를 이용해 절삭가공하여 만들고자 하는 노즐바디의 형상대로 외면을 만드는 단계이며, 연료분사구 드릴링단계(S 14)는 드릴을 이용해 노즐바디의 끝부분에 다수의 연료분사구(12)를 뚫는 단계이며, 검사단계(S 15)는 가공이 끝난 노즐바디의 이상유무를 검사하는 단계이다.
상술한 단계의 설명에서는 외면가공단계(S 13)를 크롭샤프트결합홈 드릴링단계(S 12) 이후에 수행하는 것으로 명시되어 있으나, 경우에 따라서는 소재준비단계(S 11)와 드릴링단계(S 12) 사이에 수행할 수도 있다.
다음, 원재료준비단계(S 10)에서 스토퍼(20)의 제작방법은 봉 형태의 공구강 소재를 준비하는 소재준비단계와, 상기 소재에 드릴을 이용해 어댑터결합홈(22)과 크롭샤프트 결합홈(11)을 형성하는 결합홈 형성단계와, 외면을 가공하는 외면가공단계와, 가공이 끝난 스토퍼의 이상 유무를 검사하는 검사단계로 이루어지며, 상기 결합홈 형성단계는 드릴을 이용해 어댑터결합홈(22)을 먼저 뚫은 다음 노즐바디(10)의 크롭샤프트결합홈(11)과 연통되도록 크롭샤프트결합홈(21)을 뚫고 보링바이트를 이용해 결합홈들(21, 22)의 보링가공을 행함으로써 절삭면의 조도를 높이고 치수정밀도를 향상시켜 어댑터(50)와의 결합시 밀폐성을 높이고 크롭샤프트의 이동시 마찰에 대한 손상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 검사단계 이전이나 이후에는 가공이 끝난 반제품의 경도향상을 위해 열처리를 행할 수 있으며, 이러한 열처리는 외면의 경도를 높여 크롭샤프트의 왕복운동에 대한 마모를 최소화함으로써 결국 연료분사노즐의 수명을 향상시킬 수 있다.
결국, 본 발명에 의한 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법은 선박 엔진의 연소실에 노출되는 노즐바디 자체를 내열성이 높은 금속인 인코넬을 이용해 제작하고, 상기 노즐바디를 홀더 내에 끼우되 스토퍼에 의해 고정결합하고 크롭샤프트는 스토퍼에 의해 가이드되면서 이동되도록 하여 크롭샤프트의 왕복운동에 대한 마찰을 최소화하여 기계적 마찰을 줄이고 내열성이 높은 노즐바디에 의해 스토퍼와 홀더 및 크롭샤프트의 열손상을 최소화함으로써 노즐의 내구성을 높인 현저한 효과가 있으며, 상기 노즐바디를 인코넬 소재를 이용해 제작하고, 홀더와 스토퍼 및 크롭샤프트를 같은 공구강 소재로 제작하고 크롭샤프트를 스토퍼에 의해 가이드되면서 움직이도록 하여 선박엔진에 노출되는 노즐헤드의 열손상을 최소화함과 동시에 빠른 속도로 왕복 운동하는 크롭샤프트의 기계적 마모를 줄여 수명을 향상시킨 현저한 효과와 함께, 노즐바디와 홀더의 결합을 나사와 같은 별도의 체결수단 없이 스토퍼에 의한 억지끼움방식으로 체결하여 제작공정을 간편하게 함과 동시에 기밀성을 향상시킨 현저한 효과가 있다.
1. 노즐바디 2. 캡
3. 크롭샤프트결합홈 4. 어댑터결합홈
5. 연료분사구 6. 용접부
10; 노즐바디
11. 크롭샤프트결합홈 12. 연료분사구
13. 돌출부
20; 스토퍼
21. 크롭샤프트결합홈 22. 어댑터결합홈
30; 홀더
31. 단턱 32. 노즐바디결합홀
40. 크롭샤프트 41. 홀
50. 어댑터
C. 이동중심축

Claims (4)

  1. 선박엔진에 사용되는 연료분사용 노즐의 제작방법에 있어서,
    노즐바디(10), 스토퍼(20) 및 홀더(30)를 준비하는 원재료준비단계(S 10)와, 홀더(30)에 노즐바디(10)을 압입방식으로 고정하는 노즐바디 압입고정단계(S 20)와, 홀더(30)에 스토퍼(20)를 압입방식으로 고정하는 스토퍼 압입고정단계(S 30)와, 스토퍼(20)와 홀더(30)의 단면을 연마하는 단면연마단계(S 40)와, 압입고정된 연마면을 검사하는 검사단계(S 50)로 구성되고,
    상기 원재료준비단계(S 10)에서 노즐바디(10)의 제작방법은 봉 형태의 인코넬 소재를 준비하는 소재준비단계(S 11)와, 상기 소재에 드릴을 이용해 크롭샤프트결합홈을 뚫는 크롭샤프트결합홈 드릴링단계(S 12)와, 외면을 가공하는 외면가공단계(S 13)와, 드릴을 이용해 연료분사구를 뚫는 연료분사구 드릴링단계(S 14)와, 가공이 끝난 노즐바디를 검사하는 검사단계(S 15)로 제작되며, 봉 형태의 인코넬 소재는 노즐의 형상 자체가 원통형이므로 외면가공 및 내부에 홀을 뚫는 가공으로 노즐바디(10)의 형상을 만들 수 있어 제작시간과 비용을 줄이고 다양한 형상을 가지는 노즐에 즉각 대응할 수 있으며,
    상기 원재료준비단계(S 10)에서 스토퍼(20)의 제작방법은 봉 형태의 공구강 소재를 준비하는 소재준비단계와, 상기 소재에 드릴을 이용해 어댑터결합홈(22)과 크롭샤프트 결합홈(11)을 형성하는 결합홈 형성단계와, 외면을 가공하는 외면가공단계와, 가공이 끝난 스토퍼의 이상 유무를 검사하는 검사단계로 이루어지며, 상기 결합홈 형성단계는 드릴을 이용해 어댑터결합홈(22)을 먼저 뚫은 다음 노즐바디(10)의 크롭샤프트결합홈(11)과 연통되도록 크롭샤프트결합홈(21)을 뚫고 보링바이트를 이용해 결합홈들(21, 22)의 보링가공을 행함으로써 절삭면의 조도를 높이고 치수정밀도를 향상시켜 어댑터(50)와의 결합시 밀폐성을 높이고 크롭샤프트의 이동시 마찰에 대한 손상을 방지할 수 있으며,
    상기 단면연마단계(S 40)는 홀더(30)의 단면과 압입고정된 스토퍼(20)의 단면에 높이차가 생기지 않도록 단면을 연마하는 단계로써, 스토퍼(20)의 단면과 홀더(30)의 단면을 동시에 연마함으로 인해 접합면 사이에 미세한 틈이 있을 경우 연마공정으로 절삭된 고온의 입자가 그 틈으로 들어가 자리를 잡게 되고 이로 인해 틈을 막아주는 효과를 볼 수 있으며,
    상기 검사단계(S 50)는 압입고정된 연마면을 검사하여 제품의 불량 여부를 판단하는 단계로써 연마를 통해 스토퍼(20)와 홀더(30)의 접합면 사이에 틈이 있는지를 확인하는 것이 특징인 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노즐바디(10)의 직경과 스토퍼(20)의 직경은 홀더(30)에 형성된 노즐바디결합홀(32)의 직경보다 (+)공차를 가짐으로써 노즐바디(10)와 스토퍼(20)는 홀더(30)에 억지끼움방식에 의해 고정되고 기밀성이 유지되는 것이 특징인 일체형 노즐바디가 구성된 연료분사노즐의 제작방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004019491A (ja) * 2002-06-13 2004-01-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料噴射弁のノズル製造方法
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