KR101944054B1 - 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브 - Google Patents

선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브 Download PDF

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김철
성한샘
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Abstract

본 발명은 선박 엔진의 과급기 전단에 설치되어 과급기로 일정한 압력의 공기가 공급될 수 있도록 하는 안전밸브로서, 상기 과급기로 연결되는 관로상에 연결되는 밸브바디; 상기 밸브바디의 유입구측에 마련되되, 테프론 소재로 성형되는 밸브시트; 상기 밸브시트 상면에 접촉되게 마련되여 설정압 이상의 공기압이 작용하면 상승하도록 탄성체로 지지되는 밸브디스크; 상기 밸브바디 상면 일측에 연결되는 릴리프밸브; 상기 유입구와 상기 릴리프밸브를 연결되게 하여 상기 릴리프밸브 동작을 위한 공기압을 제공하게 되는 파일럿라인; 상기 밸브바디의 상면 타측에 연결되는 소음감소기; 상기 밸브디스크가 연결되게 상기 밸브바디 중앙부에 설치되는 샤프트; 하부가 개구되며, 상기 밸브디스크의 외면이 내접되게 결합되고, 상단 외면을 따라 플랜지가 형성되어 상기 밸브바디 내부에 고정 설치되되, 상기 플랜지의 어느 한 곳에 유로가 형성되고, 상기 유로는 상기 릴리프밸브와 연결되는 배기유로와 연결되는 디스크가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하여 설정압 이상의 공기압이 작용하는 경우 1차적으로 상기 파일럿라인을 통해 공급되는 공기압에 의해 상기 릴리프밸브가 열리게 되고, 2차적으로 상기 밸브디스크가 상승하여 공기압을 해소시키도록 동작되는 것을 특징으로 하는 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브이다.

Description

선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브{air pressure valve for diesel engine}
본 발명은 선박의 디젤엔진 구동을 위해 요구되는 유입공기의 압력을 조절할 수 있도록 하는 압력조절밸브에 관한 기술이다.
일반적으로 선박의 엔진구동 및 회전수 제어 시스템에 사용되는 공기압 제어밸브는 전기신호를 이용하여 선박엔진의 실린더로 공급되는 공기의 압력 또는 유량을 목표로 하는 공기의 압력 또는 유량과 일치하도록 제어하는 장치이다.
선박 엔진 압력 조절장치가 제기능을 할 수 없는 경우에는 선박 운항에 막대한 지장을 초래하게 되므로, 엔진 이상에 의하여 엔진 압력을 제어하는 밸브의 성능이 저하되거나, 장시간 동안의 사용에 의해 노후 되는 것을 방지하기 위하여 내구성 부분이 요구된다.
엔진 내부로 공급되는 공기의 양을 조절하는 전기적인 컨트롤러가 제대로 작동하지 않는 경우에 대비하여 공기 공급라인에는 안전밸브가 설치될 필요성이 있다.
본 발명과 관련한 종래기술로 대한민국 등록특허 제10-0768874호의 "압력 조절용 컨트롤밸브"가 알려져 있으며, 도 1은 종래기술에 따른 압력 조절용 컨트롤밸브의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 압력 조절용 컨트롤 밸브는, 선박 엔진 내부에서 발생하는 오버 압력을 컨트롤할 수 있도록 밸브 몸체를 형성시키되, 상기 밸브 몸체 내부는 유체의 압력과 실린더의 작동으로 동작하는 피스톤이 각각으로 형성되며, 상기 피스톤은 목표 압력의 유지와 함께 오버 압력을 제어할 수 있음과 아울러 상기 피스톤은 카인드 스크루에 설정된 목표 압력 이상의 오버 압력이 발생되면 작동되게 구성하고, 상기 카인드 스크루는 잠그거나 풀면서 스프링의 장력을 조절함으로 목표압력을 설정할 수 있으며, 오버 압력 발생시 슬라이드 밸브가 스프링의 장력이상의 힘이 발생하여 상승함과 동시에 피스톤이 상승하여 밸브팁과 밸브시트 사이의 공간이 발생하여 공간 사이로 압력이 떨어짐으로 목표압력을 유지하면서 상기 카인드 스크루와 일체로 연결된 슬라이드 밸브는 매숴얼 실린더의 작동핀 부분이 압력을 받으면서 상기 피스톤을 작동시킬 수 있도록 구성함을 특징으로 한다.
즉, 종래기술의 압력 조절용 컨트롤밸브는 엔진 내부와 연결되어 엔진 내부의 압력 변화에 따라 오버 압력이 형성되면 압력이 배출되게 하여 압력 해소를 통해 일정한 압력을 유지할 수 있도록 하는 기술이다.
하지만, 엔진 내부 압력 자체를 제어하는 것은 고온의 기체 압력을 조절해야 하기 때문에 그만큼 어려움이 동반되고 불필요한 연료 손실이 많게 된다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0768874호
이에 본 발명에서는 엔진의 동작을 위해 공급되는 공기의 유입량을 정확하게 제어하여 엔진의 내부 압력이 일정하게 유지될 수 있도록 하는 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브를 제공하고자 한다.
특히, 본 발명은 필요에 따라 개폐 동작되는 압력조절밸브의 내구성을 높일 수 있고, 작동에 따른 소음을 줄일 수 있도록 하는 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브를 제공하고자 한다.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브는, 선박 엔진의 과급기 전단에 설치되어 과급기로 일정한 압력의 공기가 공급될 수 있도록 하는 안전밸브로서, 상기 과급기로 연결되는 관로상에 연결되는 밸브바디; 상기 밸브바디의 유입구측에 마련되되, 테프론 소재로 성형되는 밸브시트; 상기 밸브시트 상면에 접촉되게 마련되여 설정압 이상의 공기압이 작용하면 상승하도록 탄성체로 지지되는 밸브디스크; 상기 밸브바디 상면 일측에 연결되는 릴리프밸브; 상기 유입구와 상기 릴리프밸브를 연결되게 하여 상기 릴리프밸브 동작을 위한 공기압을 제공하게 되는 파일럿라인; 상기 밸브바디의 상면 타측에 연결되는 소음감소기; 상기 밸브디스크가 연결되게 상기 밸브바디 중앙부에 설치되는 샤프트; 하부가 개구되며, 상기 밸브디스크의 외면이 내접되게 결합되고, 상단 외면을 따라 플랜지가 형성되어 상기 밸브바디 내부에 고정 설치되되, 상기 플랜지의 어느 한 곳에 유로가 형성되고, 상기 유로는 상기 릴리프밸브와 연결되는 배기유로와 연결되는 디스크가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하여 설정압 이상의 공기압이 작용하는 경우 1차적으로 상기 파일럿라인을 통해 공급되는 공기압에 의해 상기 릴리프밸브가 열리게 되고, 2차적으로 상기 밸브디스크가 상승하여 공기압을 해소시키도록 동작되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 디스크가이드의 플랜지 중 상기 소음감소기 직하에 해당되는 부위에는 상하 관통되는 배기홀이 형성되고, 상기 밸브바디는 상부바디와 하부바디 두 파트로 구분되어 조립되되, 상기 상부바디와 하부바디의 연결면에 상기 디스크가이드의 플랜지가 끼워져 함께 조립되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 밸브바디는 알루미늄 소재로 제작되며, 상기 밸브디스크는 금속 소재로 제작되고, 상기 디스크가이드의 플랜지에 형성되는 유로와 상기 릴리프유로의 연결이 이루어지도록 상기 플랜지의 상면에 연결홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브에 의하면 밸브시트가 테프론 소재로 이루어짐으로써 공기의 누설을 확실히 방지할 수 있게 되며, 공기압이 과도하게 높을 때 1차적으로 릴리프밸브에 의한 압력해소가 이루어지므로 급격하게 밸브디스크가 개방됨에 따른 소음이나 충격과 같은 문제점을 해결할 수 있다는 효과가 있다.
그리고 본 발명의 경우 밸브바디를 알루미늄 소재로 제작하도록 함으로써 경량화를 달성할 수 있다는 효과도 있다.
도 1은 종래기술에 따른 압력 조절용 컨트롤밸브의 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브의 사용 예시도.
도 3은 본 발명에서 사용되는 테프론 밸브시트와 금속재의 밸브디스크의 적용시 공기누설방지가 이루어지는 비교 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브의 구성을 보여주는 단면도.
도 5는 도 4에서 밸브디스크가 열리는 경우의 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브의 동작 예시도.
이하 본 발명에 의한 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브에 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.
도 2는 본 발명에 의한 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브의 사용 예시도이며, 도 3은 본 발명에서 사용되는 테프론 밸브시트와 금속재의 밸브디스크의 적용시 공기누설방지가 이루어지는 비교 예시도이며, 도 4는 본 발명에 의한 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브의 구성을 보여주는 단면도이며, 도 5는 도 4에서 밸브디스크가 열리는 경우의 예시도이며, 도 6은 본 발명에 의한 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브의 동작 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브는 주요한 구성요소로, 밸브바디(100), 밸브시트(200), 밸브디스크(300), 릴리프밸브(400), 파일럿라인(500), 소음감소기(600), 샤프트(700), 디스크가이드(800)를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브(이하, 압력조절밸브라 한다)는 선박 엔진의 과급기 전단에 설치되어 과급기로 일정한 압력의 공기가 공급될 수 있도록 함으로써 선박 엔진의 안정적인 가동이 가능하도록 한다.
밸브바디(100)는 과급기(10)로 연결되는 관로(20)상에 연결되는데, 본 실시예의 경우 밸브바디(100)는 상부바디(110)와 하부바디(120)로 이루어지며, 상부바디(110)와 하부바디(120)가 결합되어 하나의 밸브바디(100)를 형성하며, 내부에 빈 공간이 구비된다.
밸브바디(100)의 하면 중앙에 유입구(130)가 마련되어 관로를 따라 흐르는 공기압이 작용하게 되며, 밸브바디(100)의 유입구(130)측에 밸브시트(200)가 설치된다. 밸브시트(200)는 테프론 소재를 이용하여 제작되도록 한다.
밸브시트(200) 상면에 접촉되는 밸브디스크(300)가 마련되며, 밸브디스크(300)는 밸브바디(100) 내부의 공간상에서 상하 움직일 수 있으며, 밸브디스크(300)는 코일스프링과 같은 탄성체(310)로 지지된다.
밸브디스크(300)는 관로를 따라 공급되는 공기압이 정상적일 때는 밸브시트(200)와 접촉되어 공기가 누설되지 않도록 하나, 설정압 이상의 공기압이 작용하게 되면 압력 해소를 위해 상승동작하게 된다.
밸브디스크(300)는 밸브바디(100) 중앙부에 설치되는 샤프트(700)의 하단에 연결된다.
밸브바디(100)의 상면 일측에는 릴리프밸브(400)가 설치되며, 밸브바디(100)의 상면 타측에는 소음감소기(600)가 설치된다.
그리고 유입구(130)와 릴리프밸브(400)를 연결하는 파일럿라인(500)이 구비되는데, 파일럿라인(500)을 통해 유입구(130)에 작용하는 공기압이 릴리프밸브(400)로 제공될 수 있다.
유입구(130)측에 작용하는 공기의 압력이 설정치 이상이 되면 파일럿라인(500)을 통해 공기압이 작용하여 릴리프밸브(400)가 개방 동작되도록 작용하게 된다.
그리고 밸브바디(100) 내부에 디스크가이드(800)가 설치되며, 디스크가이드(800)는 전체적으로 원형을 이루되, 하부는 개구되어 있고, 디스크가이드(800)의 하부에 밸브디스크(300)의 외면이 내접되게 결합되고, 디스크가이드(800)의 상단 외면으로는 돌출되는 플랜지(810)가 형성되고, 플랜지(810) 부위가 밸브바디(100)에 고정 연결된다.
언급한 바와 같이 밸브바디(100)는 상부바디(110)와 하부바디(120)로 이루어지는데, 상부바디(110)와 하부바디(120)의 결합면 사이에 디스크가이드(800)의 플랜지(810)가 끼워져 일체로 연결 조립됨으로써 밸브바디(100) 내부에 들뜬 상태로 디스크가이드(800)가 설치된다. 디스크가이드(800)의 중심부를 관통하여 샤프트(700)가 설치되고 샤프트(700)의 하단에 밸브디스크(300)가 연결되는 구조가 된다.
그리고 디스크가이드(800)의 플랜지(810)의 어느 한 곳에는 유로(820)가 형성되며, 유로(820)는 릴리프밸브(400)와 연결되는 배기유로(140)와 연결된다. 배기유로(140)는 릴리프밸브(400)의 직하방으로 형성되는 유로로서 플랜지(810)에 형성되는 유로(820)와 연통된다.
플랜지(810)에 형성되는 유로(820)와 밸브바디(100)에 형성된 배기유로(140)가 연통될 수 있도록 플랜지(810) 상면에는 유로(820)와 이어지는 연결홀(830)이 가공되게 한다.
한편, 디스크가이드(800)에는 소음감소기(600)의 직하부에 개구되는 배기홀(840)이 형성된다. 밸브디스크(300)가 밸브시트(200)로부터 떨어지게 되면 공기는 밸브바디(100) 내부로 유동하게 되는데, 밸브바디(100) 내부로 유동된 공기는 배기홀(840)을 통해 상승되어 소음감소기(600)로 향하게 된다.
고속으로 배출되는 공기는 소음감소기(600)를 거치면서 배출소음이 저감되며, 동시에 빠르게 상승된 압력을 해소시킬 수 있게 된다.
바람직하게 밸브바디(100)는 알루미늄 소재로 제작함으로써 밸브를 경량화할 수 있도록 하며, 밸브디스크(300)는 금속 소재로 제작하도록 한다.
특히, 밸브시트(200)는 테프론 소재로 제작하도록 하고, 밸브시트(200)와 접촉되는 밸브디스크(300)는 금속 소재를 사용함으로써, 밸브디스크(300)와 밸브시트(200)간 접촉시 기밀이 이루어지도록 할 수 있고, 밸브디스크(300)의 상하 이동시에 발생되는 접촉 소음을 줄일 수 있게 된다.
기존의 밸브디스크와 밸브시트는 보통 금속소재로 이루어지기 때문에 아무리 정밀한 가공을 하더라도 접촉면을 통해 공기가 누설되는 경우가 많았고, 밸브디스크가 급격하게 동작하는 경우에는 심한 소음이 발생되는 경우가 많았다.
도 6을 참조하면서 본 발명에 의한 압력조절밸브의 전체적인 작동예에 대해 설명하도록 한다.
과급기(10)로 공급되는 공기의 압력이 정상적일 경우는 도 6의 에이(a)와 같이 밸브디스크(300)는 닫혀있는 상태가 되며, 이때 밸브디스크(300)는 밸브시트(200)와 긴밀하게 접촉을 이루게 되고, 밸브시트(200)의 소재가 테프론으로 이루어지기 때문에 밸브시트(200)에 밸브디스크(300)가 확실하게 밀착됨으로써 공기의 누설이 방지된다.
비(b)와 같이 밸브바디(100)의 유입구(130)측을 통한 공기압이 비정상적으로 상승되는 경우에는 1차적으로 파일럿라인(500)을 통해 공기압이 작용하여 릴리프밸브(400)가 열리게 되고, 이에 따라 씨(c)와 같이 밸브디스크(300)를 통과한 공기는 개방된 릴리프밸브(400)를 통해 배출이 이루어지게 되고, 릴리프밸브(400)의 개방에도 불구하고 공기압이 정상치로 떨어지지 않고 계속 상승되는 경우에는 디(d)와 같이 공기압에 의한 밸브바디(100)의 밸브디스크(300)가 상승동작하게 되고, 이에 따라 밸브디스크(300)와 밸브시트(200)간 틈새가 형성되어 공기는 밸브바디(100) 내부 공간으로 유입된 후 이(e)와 같이 배기홀(840)을 통과하여 소음감소기(600)를 통해 공기가 배출된다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 압력조절밸브의 구성 및 작동관계를 통해 살펴본 바와 같이, 본 발명의 압력조절밸브는 선박 엔진으로 공기를 공급하는 과급기의 전단에 장착되어 공기압이 비정상적으로 상승되는 경우에 1차적으로 릴리프밸브의 작동에 의한 감압이 이루어진 후, 2차적으로 밸브바디의 밸브디스크가 열리도록 함으로써 밸브디스크가 지나치게 급격하게 동작되는 문제점을 해결하도록 하며, 밸브디스크와 밸브시트의 긴밀한 연결구조로 공기의 누설을 방지하면서 밸브디스크의 반복적인 승하강 동작시의 충격 및 소음을 감소시킬 수 있도록 하고, 소음감소기를 거쳐서 공기가 배출되게 하여 소음을 줄일 수 있도록 할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 선박 엔진으로 공급되는 공기의 압력을 일정하게 유지시켜줄 수 있기 때문에 선박 엔진의 안정적인 운용을 위한 목적으로 사용되기에 적합하다.
100 : 밸브바디
110 : 상부바디 120 : 하부바디
130 : 유입구 140 : 배기유로
200 : 밸브시트
300 : 밸브디스크 310 : 탄성체
400 : 릴리프밸브
500 : 파일럿라인
600 : 소음감소기
700 : 샤프트
800 : 디스크가이드
810 : 플랜지 820 : 유로
830 : 연결홀 840 : 배기홀

Claims (3)

  1. 선박 엔진의 과급기 전단에 설치되어 과급기로 일정한 압력의 공기가 공급될 수 있도록 하는 안전밸브로서,
    상기 과급기로 연결되는 관로상에 연결되는 밸브바디;
    상기 밸브바디의 유입구측에 마련되되, 테프론 소재로 성형되는 밸브시트;
    상기 밸브시트 상면에 접촉되게 마련되여 설정압 이상의 공기압이 작용하면 상승하도록 탄성체로 지지되는 밸브디스크;
    상기 밸브바디 상면 일측에 연결되는 릴리프밸브;
    상기 유입구와 상기 릴리프밸브를 연결되게 하여 상기 릴리프밸브 동작을 위한 공기압을 제공하게 되는 파일럿라인;
    상기 밸브바디의 상면 타측에 연결되는 소음감소기;
    상기 밸브디스크가 연결되게 상기 밸브바디 중앙부에 설치되는 샤프트;
    하부가 개구되며, 상기 밸브디스크의 외면이 내접되게 결합되고, 상단 외면을 따라 플랜지가 형성되어 상기 밸브바디 내부에 고정 설치되되, 상기 플랜지의 어느 한 곳에 유로가 형성되고, 상기 유로는 상기 릴리프밸브와 연결되는 배기유로와 연결되는 디스크가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하여 설정압 이상의 공기압이 작용하는 경우 1차적으로 상기 파일럿라인을 통해 공급되는 공기압에 의해 상기 릴리프밸브가 열리게 되고, 2차적으로 상기 밸브디스크가 상승하여 공기압을 해소시키도록 동작되는 것을 특징으로 하는 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스크가이드의 플랜지 중 상기 소음감소기 직하에 해당되는 부위에는 상하 관통되는 배기홀이 형성되고, 상기 밸브바디는 상부바디와 하부바디 두 파트로 구분되어 조립되되, 상기 상부바디와 하부바디의 연결면에 상기 디스크가이드의 플랜지가 끼워져 함께 조립되는 것을 특징으로 하는 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브바디는 알루미늄 소재로 제작되며, 상기 밸브디스크는 금속 소재로 제작되고, 상기 디스크가이드의 플랜지에 형성되는 유로와 상기 배기유로의 연결이 이루어지도록 상기 플랜지의 상면에 연결홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 디젤엔진 터보차저용 유입공기 압력조절밸브.



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