KR102473022B1 - 건설 기계의 배기 가스 안내 장치 - Google Patents

건설 기계의 배기 가스 안내 장치 Download PDF

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Abstract

건설 기계의 배기 가스 안내 장치는 배기 통로, 배기 파이프 및 배기 커버를 포함할 수 있다. 상기 배기 통로는 건설 기계의 본네트에 형성되어 상기 건설기계의 엔진룸 내부와 상기 건설기계의 외부를 연결시킬 수 있다. 상기 배기 파이프는 상기 배기 통로에 연결되어 엔진의 배기 가스를 상기 건설 기계 외부로 배출할 수 있다. 상기 배기 커버는 상기 본네트 외측에 돌출되도록 상기 배기 통로에 설치되어 상기 배기 파이프로부터 배출되는 상기 배기 가스를 상기 건설 기계의 외부로 안내할 수 있다. 상기 배기 커버는 상기 배기 커버는 상기 배기 통로에 연결되는 통 형상의 커버 몸체, 및 상기 커버 몸체의 상단에 경사지게 연결되어 기 설정된 연장 방향을 향해 상기 배기 가스를 안내하는 배출부를 포함할 수 있다. 상기 배기 파이프는 상기 커버 몸체의 일측 내측면에 근접되게 설치되어 상기 배기 파이프의 중심축이 상기 배기 커버의 몸체의 중심축과 이격되게 배치될 수 있다. 따라서, 다른 위치보다 비교적 늦게 배기 커버의 배출부의 경사진 면에 배기 가스를 집중시켜 배출할 수 있어 배기 가스의 추진력을 향상시킬 수 있다.

Description

건설 기계의 배기 가스 안내 장치{EXHAUST GAS GUIDING DEVICE FOR A CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은 건설 기계의 배기 가스 안내 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 엔진에서 발생된 배기 가스를 배출하는 배기 파이프, 및 이러한 배기 파이프를 포함하는 배기 가스 안내 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 건설 기계의 엔진에서 발생된 배기 가스는 배기 파이프를 통해서 배출될 수 있다. 배기 파이프는 엔진과 연결되며, 본네트(bonnet)에 건설 기계의 내부와 외부가 연결되게 형성된 배기 통로와 연결될 수 있다. 배기 커버는 배기 파이프와 연결될 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 배기 커버는 배기 파이프를 통해 배출되는 배기 가스의 유동 방향을 본네트의 수직 방향에 대해 예각 방향으로 굴절시키는 배출부를 포함할 수 있다. 배기 파이프를 통해 분출된 배기 가스는 배기 커버에 의해 굴절되며, 이에 따라 배기 커버의 내부 공간에서 배기 가스의 일부가 배기 커버의 출구로 향하지 못하고 역류하는 정체 지점(stagnation point)이 형성될 수 있다. 이렇게 정체 지점에서 역류된 배기 가스는 건설 기계의 내부, 예를 들면 엔진 룸 등으로 역류하여 여러 가지 문제들을 발생시킬 수 있다.
본 발명은 배기 가스의 역류를 방지할 수 있는 건설 기계의 배기 가스 안내 장치를 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 건설 기계의 배기 가스 안내 장치는 배기 통로, 배기 파이프 및 배기 커버를 포함할 수 있다. 상기 배기 통로는 건설 기계의 본네트에 형성되어 상기 건설기계의 엔진룸 내부와 상기 건설기계의 외부를 연결시킬 수 있다. 상기 배기 파이프는 상기 배기 통로에 연결되어 엔진의 배기 가스를 상기 건설 기계 외부로 배출할 수 있다. 상기 배기 커버는 상기 본네트 외측에 돌출되도록 상기 배기 통로에 설치되어 상기 배기 파이프로부터 배출되는 상기 배기 가스를 상기 건설 기계의 외부로 안내할 수 있다. 상기 배기 커버는 상기 배기 커버는 상기 배기 통로에 연결되는 통 형상의 커버 몸체, 및 상기 커버 몸체의 상단에 경사지게 연결되어 기 설정된 연장 방향을 향해 상기 배기 가스를 안내하는 배출부를 포함할 수 있다. 상기 배기 파이프는 상기 커버 몸체의 일측 내측면에 근접되게 설치되어 상기 배기 파이프의 중심축이 상기 배기 커버의 몸체의 중심축과 이격되게 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 배기 파이프가 근접된 상기 커버 몸체의 일측 내측면은 상기 연장 방향을 따르는 상기 배기 가스의 배출 방향으로부터 먼 쪽에 배치되는 내측면일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 배기 가스 안내 장치는 상기 배기 파이프에서 배출되는 상기 배기 가스의 흐름을 간섭하도록 상기 배기 파이프의 몸체 내측면에 돌출되게 설치되는 적어도 하나의 역류 방지부재를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 적어도 하나의 역류 방지 부재는 상기 배기 파이프 내측면 일측에 상기 배기 파이프의 내부 중심을 향해 돌출되게 배치된 제 1 탭, 및 상기 제 1 탭과 대향하는 상기 배기 파이프의 내측면 타측에 상기 배기 파이프 내부 중심을 향해 돌출되게 배치된 제 2 탭을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 탭과 상기 제 2 탭은 상기 배기 파이프의 내부 지름선들 중에서 상기 커버의 연장 방향과 직교하는 지름선 상에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 역류방지부재는 상기 배기 파이프의 상기 배기 통로와 연결되는 측 최상단에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 배기 파이프는 상기 배기 통로보다 작은 직경을 가질 수 있다. 상기 본네트 내부에 유입되어 상기 엔진을 냉각시키는 냉각 공기는 상기 배기 통로와 상기 배기 파이프의 사이를 통해 상기 배기 커버 내부로 배출될 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 건설 기계의 배기 가스 안내 장치는 배기 파이프 및 적어도 하나의 역류 방지 부재를 포함할 수 있다. 상기 배기 파이프는 건설 기계의 본네트(bonnet)에 형성된 배기 통로와 연결되어 엔진의 배기 가스를 상기 건설 기계의 외부로 배출할 수 있다. 상기 역류 방지 부재는 상기 배기 파이프를 통해 배출되는 상기 배기 가스를 간섭하여 상기 배기 가스의 역류를 방지하도록 상기 배기 파이프 몸체의 내측면에 돌출되게 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 배기 가스 안내 장치는 상기 배기 파이프로부터 배출되는 상기 배기 가스를 기 설정된 연장 방향을 따라 절곡되게 안내하도록 상기 배기 통로에 설치되어 상기 본네트 외부에 돌출되는 배기 커버를 더 포함할 수 있다. 상기 배기 커버는 상기 배기 통로를 통해 상기 배기 파이프의 상단과 연결되는 커버 몸체, 및 상기 배기 가스의 유동 방향에 대해 예각을 이루는 상기 연장 방향을 따라 상기 배기 가스를 안내하도록 상기 배기 커버 몸체의 상단과 경사지게 연결되는 배출부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 적어도 하나의 역류 방지 부재는 상기 배기 파이프의 내측면 일측에 배치된 제 1 탭, 및 상기 제 1 탭과 대향하는 상기 테일 파이프 몸체의 내측면 타측에 배치된 제 2 탭을 포함할 수 있다. 상기 제 1 탭과 상기 제 2 탭은 상기 배기 파이프의 지름선들 중에서 상기 배기 커버의 연장 방향과 직교하는 지름선 상에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 탭과 상기 제 2 탭은 상기 배기 파이프 몸체의 최상단에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 역류 방지 부재는 상기 배기 파이프의 축 방향을 따른 길이가 상기 배기 파이프의 반경 방향을 따른 길이보다 작은 판상형 부재로 형성될 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 배기 파이프가 배기 커버에 의해 굴절된 배기 가스의 배출 방향과 반대 방향으로 배기 커버의 중심축에 대해 편심되게 배치된다. 이 경우 다른 위치보다 비교적 늦게 배기 커버의 배출부의 경사진 면에 배기 가스를 집중시켜 배출할 수 있어 배기 가스의 추진력을 향상시킬 수 있게 된다. 배기 커버의 출구를 통해 외부 공기가 배기 커버 내부로 역류하더라도 배기 가스를 배기 커버 외부로 용이하게 배출시킬 수 있다.
또한, 배기 파이프의 내측면에 배치된 역류 방지 부재에 의해서 배기 가스 내에 축 방향 와류가 발생될 수 있다. 이러한 와류는 배기 가스의 큰 변형을 유발하여, 배기 가스가 건설 기계의 내부로 역류하는 것이 억제될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설 기계의 배기 가스 안내 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배기 가스 안내 장치의 배기 파이프를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 배기 가스 안내 장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 배기 파이프를 나타낸 평면도이다.
도 5 및 도 6은 역류 방지 부재를 포함하지 않는 배기 가스 안내 장치 내에서 배기 가스의 유동을 나타낸 측면 사진과 평면 사진이다.
도 7 및 도 8은 역류 방지 부재를 포함하는 배기 가스 안내 장치 내에서 배기 가스의 유동을 나타낸 측면 사진과 평면 사진이다.
도 9는 배기 파이프의 높이들에 대한 냉각 공기의 유도량을 나타낸 그래프이다.
도 10은 배기 파이프의 높이들에 대한 배기 가스의 역류량을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설 기계의 배기 가스 안내 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배기 가스 안내 장치의 배기 파이프를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 배기 가스 안내 장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 배기 파이프를 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 건설 기계의 배기 가스 안내 장치는 배기 파이프(110) 및 배기 커버(140)를 포함할 수 있다. 배기 파이프(110)와 배기 커버(140)는 건설 기계의 본네트(150)에 배치될 수 있다. 본네트(150)는 건설 기계의 내부에 형성된 엔진 룸과 연결된 배기 통로(152)를 가질 수 있다. 배기 통로(152)는 본네트(150)에 수직 방향을 따라 형성되어, 건설 기계의 내부와 외부를 연결시킬 수 있다.
배기 파이프(110)는 배기 통로(152)의 내부에 배치될 수 있다. 엔진에서 발생된 배기 가스가 배기 파이프(110)를 통해서 배출될 수 있다. 배기 파이프(110)는 배기 통로(152)의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다. 따라서, 배기 파이프(110)와 배기 통로(152) 사이에 링 형상의 공간이 형성될 수 있다. 엔진룸 내부에는 각종 쿨러, 라디에이터 또는 엔진 외부를 냉각시키는 냉각 공기가 외부로부터 유입되며, 이러한 냉각 공기는 상술한 배기 파이프(110)와 배기 통로(152)의 사이에 형성된 링 형상의 공간을 통해 건설기계의 외부로 배출될 수 있다. 이러한 냉각 공기의 배출은 배기 파이프(110)를 통해 배출되는 배기 가스의 유동에 의해 보다 원활하게 이루어 질 수 있다.
배기 커버(140)는 본네트(150)의 상부면에 배기 통로(152)의 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 배기 커버(140)는 배기 통로(152)와 연결될 수 있다. 배기 커버(140)는 배기 통로(152)의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가질 수 있다. 배기 가스와 냉각 공기는 배기 커버(140)를 통해서 외부로 배출될 수 있다.
배기 커버(140)는 커버 몸체(142) 및 배출부(144)를 포함할 수 있다. 커버 몸체(142)는 통 형상을 가질 수 있다. 커버 몸체(142)는 본네트(150)의 상부면에 배기 통로(152)를 덮도록 설치되어, 배기 통로(152)와 연결될 수 있다. 배출부(144)는 커버 몸체(142)의 상단에 연결될 수 있다. 배출부(144)는 커버 몸체(142)의 상단으로부터 수직축, 즉 배기 가스의 유동 방향(배기 통로의 축 방향)과 예각을 이루는 방향을 따라 연장될 수 있다. 즉, 배기 커버(140)는 커버 몸체(142)와 배출부(144)가 상호 경사지게 연결되어, 배기 가스의 유동을 도 1의 연장 방향으로 굴절시킬 수 있다. 또한, 배출부(144)는 커버 몸체(142)의 내부에 위치하는 배기 파이프(110)를 덮어서 건설 기계의 상부에서 배기 파이프(110) 및 배기 통로(152)가 보이지 않도록 할 수 있다. 이러한 형상의 배기 커버(140)는 빗방울과 같이 수직으로 낙하하는 이물질이 배기 파이프(110)로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
커버 몸체(142)와 배출부(144)를 경사지게 연결하는 연결 부위가 배기 가스가 정체되는 지점이 될 수 있다. 즉, 배기 파이프(110) 내부에서 수직 방향을 따라 배출되던 배기 가스는 커버 몸체(142)와 배출부(144) 사이의 구부러진 부위와 충돌하게 되어, 이러한 구부러진 부위에서 부분적으로 정체될 수 있다. 이러한 배기 가스의 정체는 배기 파이프(110)에서 배출된 배기 가스의 흐름을 방해할 뿐만 아니라 배기 가스의 일부를 다시 배기 통로(152)와 배기 파이프(110) 사이의 링 형상의 공간을 통해 건설 기계의 내부로 역류시킬 수 있다.
배기 파이프(110)는 배기 파이프 몸체(120) 및 역류 방지 부재(130)를 포함할 수 있다. 배기 파이프 몸체(120)는 배기 통로(152)의 내부에 배치될 수 있다. 배기 파이프 몸체(120)는 엔진의 배기 매니폴드와 연결되어, 엔진에서 발생된 배기 가스가 배기 파이프 몸체(120)를 통해 배출될 수 있다. 배기 파이프 몸체(120)의 상단은 본네트(150)의 상부면보다 약간 위로 돌출되어 있을 수 있다. 배기 파이프 몸체(120)는 배기 커버(140)의 커버 몸체(142) 내측벽 일측에 근접하도록 배기 커버(140)의 중심축에서 일정 간격(Dc, 도 3 참조)만큼 편심되게 배치될 수 있다. 배기 커버(140)의 내측면은 상기 배기 가스 배출을 위해 배출부(144)에 형성된 배기구로부터 상술한 배출부(144)의 연장 방향을 따라 먼 쪽에 위치한 일측면과 상기 배기구에 상대적으로 근접한 타측면을 구비할 수 있다. 한편, 배기 파이프(140)는 배기 커버(140)의 내측면 중 상기 일측면에 인접하게 상술한 바와 같이 배기 커버(140) 내부에 편심 배치될 수 있다.
이때, 배기 파이프(110)는 배기 커버(140)의 내측면과는 접촉되지 않도록 배치함으로써 배기 파이프(110)의 진동 유격 및 그로 인한 영향을 추가로 고려할 수 있다. 또한, 배기 파이프(110)의 끝단은 배기 통로(152)를 관통하여 일정 높이로 커버 몸체(142) 내부에 돌출되게 배치될 수 있다. 이때, 배기 파이프(110)의 상단 끝은 커버 몸체(142)와 배출부(144)의 연결 부위 중 제일 낮은 부위와 일정 간격(Dh)만큼 떨어지게 형성되는 것이 좋은데, 본 실시예에서는 배기 파이프(110)의 직경보다 큰 거리로 이격되게 배치될 수 있다.
역류 방지 부재(130)는 배기 파이프(110)에서 배출된 배기 가스 내에 와류를 형성하여 배기 가스의 역류를 방지할 수 있다. 역류 방지 부재(130)는 배기 파이프 몸체(120)의 내측면에 돌출되게 적어도 하나가 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 역류 방지 부재(130)는 제 1 탭(132) 및 제 2 탭(134)을 포함할 수 있다. 제 1 탭(132)과 제 2 탭(134)은 배기 파이프 몸체(120)의 내측면에 동일한 간격, 즉 180˚간격을 두고 배치될 수 있다. 제 1 탭(132)과 제 2 탭(134)의 배기 파이프 몸체(120)의 내측면 최상단에 위치할 수 있다. 제 1 탭(132)과 제 2 탭(134)이 배기 파이프(120) 내측으로 배치될수록 제 1 탭(132)과 제 2 탭(134)에 의해 발생된 와류가 배기 파이프(120) 내부에서 약해져서, 배기 가스 역류 방지 효과가 저하 될 수 있다. 제 1 탭(132)과 제 2 탭(134)은 배기 파이프 몸체(120)의 중심을 향해 연장될 수 있다. 따라서, 제 1 탭(132)과 제 2 탭(134)은 배기 파이프 몸체(120)의 지름선들 중에서 배기 가스의 유동 방향과 실질적으로 직교를 이루는 중심선 상에 위치할 수 있다. 즉, 제 1 탭(132)과 제 2 탭(134)은 배기 가스의 유동 방향과 직교를 이룰 수 있다.
이러한 제 1 탭(132)과 제 2 탭(134)는 배기 가스 내에 서로 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 와류들을 형성할 수 있다. 한 쌍의 와류들은 배기 가스의 고속 전단층에 깊게 만곡된 영역을 형성시켜서, 배기 가스의 흐름이 크게 변형될 수 있다. 이로 인해서, 배기 가스가 배기 통로(152)를 통해 건설 기계의 내부로 다시 역류하는 것이 억제될 수 있다.
본 실시예에서는, 억류 방지 부재(130)가 2개의 탭(132, 134)들을 포함하는 것으로 예시하였다. 그러나, 역류 방지 부재는 와류를 형성시킬 수 있는 하나의 탭, 또는 3개 이상의 탭들을 포함할 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 역류 방지 부재(130)는 배기 파이프(110)의 축방향 높이(두께)가 배기 파이프(110)의 반경 방향 폭 또는 돌출 길이에 비해 충분히 작은 판상형으로 형성될 수 있다. 이는 두꺼운 두께로 역류 방지 부재(130)가 형성될 경우, 얇은 두께의 역류 방지 부재(130)보다 비교적 배기가스가 일찍 간섭된 후 안정화되기 때문에 배기 커버 내부에 형성되는 와류의 세기가 약해지기 때문일 수 있다. 역류 방지 부재(130)의 형상은 도 3에 도시된 정사각형 형상에 한정되지 않는다. 삼각형 형상 또는 배기 파이프(110)의 중심을 향해 더 돌출되는 직사각형 형상 등 다양한 형상으로 적용도 가능하다.
도 5 및 도 6은 역류 방지 부재를 포함하지 않는 배기 가스 안내 장치 내에서 배기 가스의 유동을 나타낸 측면 사진과 평면 사진이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 배기 가스는 경사진 배출부(144)의 내측면과 부딪쳐서 배기 파이프(110)와 배기 통로(152)의 사이, 특히 배기 파이프(110)과 커버 몸체(142)의 간격이 좁은측을 통해 역류하는 현상이 발생된다. 상술한 바와 같이 배기 파이프(110)와 배기 통로(152) 사이로 역류하는 배기 가스는 큰 방해 없이 배기 파이프(110)의 측면을 통해 건설기계 내부로 유입되는 이른 바 역류 현상의 원인이 된다. 배기 파이프(11)와 배기 통로(152) 사이로 역류하는 배기 가스는 배기 파이프(110)에서 토출된 직후 상승하는 배기 가스 흐름의 폭이 작을수록 상술한 역류 현상은 더 심해 진다. 역류방지부재가 없는 경우의 일례로 도 6에 상승하는 배기 가스 흐름의 폭이 약 100.14mm로 나타나 있다. 이 경우 커버 몸체(142)의 내측면과 배기 가스 상승류의 간격이 크기 때문에 상술한 역류 현상이 보다 용이하게 발생될 수 있다.
도 7 및 도 8은 역류 방지 부재를 포함하는 배기 가스 안내 장치 내에서 배기 가스의 유동을 나타낸 측면 사진과 평면 사진이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 역류 방지 부재가 형성한 와류에 의해서, 상승하는 배기 가스의 흐름이 커졌음을 확인할 수 있다. 도 6에 도시된 일례에 따르면 상승하는 배기 가스 흐름의 폭이 대략 111.94mm로 앞서 설명된 역류 방지 부재가 없는 경우에 비해 대폭적으로 커졌음을 알 수 있다. 이렇게 배기 가스의 흐름 폭이 커진 경우 커버 몸체(142)의 내측벽과 상승하는 배기 가스의 흐름 사이의 간격이 역류 방지 부재가 없는 경우 보다 크게 작아 진다. 이에 따라 배출부(144)의 경사진 내면에 부딪친 후 역류되는 배기가스의 흐름을 최대한 억제됨을 확인할 수 있다.
도 9는 배기 파이프의 높이들에 대한 냉각 공기의 유도량을 나타낸 그래프이다. 도 9에서, 수평축은 배기 파이프의 높이를 나타내고, 수직축은 냉각 공기의 유도량을 나타낸다. 여기서, 배기 파이프의 높이는 배기 통로 상부에 노출되는 배기 파이프의 높이를 의미할 수 있다. 선 a는 역류 방지 부재를 포함하지 않은 배기 파이프에서의 냉각 공기의 유도량을 나타내고, 선 b는 역류 방지 부재를 포함하는 배기 파이프에서의 냉각 공기의 유도량을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 선 a가 나타내는 바와 같이, 역류 방지 부재를 포함하지 않은 배기 파이프에서, 배기 파이프의 높이가 증가하는 것에 비례해서 냉각 공기의 유도량은 비교적 완만하게 감소됨을 알 수 있다. 반면에, 선 b가 나타내는 바와 같이, 역류 방지 부재를 포함하는 배기 파이프에서, 배기 파이프의 높이가 일정 크기 이상일 때 냉각 공기의 유도량이 오히려 증가하였다가 더 높아질 경우 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 배기 파이프의 높이가 일정 크기일 경우 엔진 등의 냉각 공기의 배출 유량을 증가시켜 엔진 등의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있게 된다.
도 10은 배기 파이프의 높이들에 대한 배기 가스의 역류량을 나타낸 그래프이다. 도 10에서, 수평축은 배기 파이프의 높이를 나타내고, 수직축은 배기 가스의 역류량을 나타낸다. 선 c는 역류 방지 부재를 포함하지 않은 배기 파이프에서의 배기 가스의 역류량을 나타내고, 선 d는 역류 방지 부재를 포함하는 배기 파이프에서의 배기 가스의 역류량을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 선 c를 통해서 알 수 있는 바와 같이, 역류 방지 부재를 포함하지 않은 배기 파이프에서, 배기 파이프의 높이를 증가시키는 것에 비례해서 배기 가스의 역류량이 감소됨을 알 수 있다. 따라서, 역류 방지 부재가 없는 배기 파이프에서, 배기 가스의 역류량을 억제하기 위해서는 배기 파이프가 매우 높은 높이를 부여해야만 하는 것을 확인할 수 있다. 하지만 이렇게 배기 파이프의 높이를 높게 형성시킬 경우 앞선 도 9에 나타난 바와 같이 냉각 공기의 유도량이 줄어 들기 때문에 배기 가스의 역류는 줄일 수 있으나 엔진 냉각 효율 등이 악화될 수 있다.
반면에, 선 d를 통해서 알 수 있는 바와 같이, 역류 방지 부재를 포함하는 배기 파이프에서, 배기 가스의 역류량은 배기 파이프의 높이와는 무관하게 낮다는 것을 확인할 수 있다. 그러므로, 역류 방지 부재를 배기 파이프에 적용한 경우, 배기 가스의 역류 억제를 위해서 배기 파이프의 높이 설계를 고려하지 않고, 냉각 공기의 유도량만 고려하여 배기 안내 장치를 설계하여도 됨을 확인할 수 있다. 도 9와 도 10에 나타난 실시예에 따르면 배기 파이프의 높이는 약 40~70mm 범위로 설정하는 것이 최적임이 확인된다.
상술한 바와 같이 본 실시예들에 따르면, 배기 파이프가 배기 커버에 의해 굴절된 배기 가스의 배출 방향과 반대 방향으로 배기 커버의 중심축에 대해 편심되게 배치된다. 이 경우 다른 위치보다 비교적 늦게 배기 커버의 배출부의 경사진 면에 배기 가스를 집중시켜 배출할 수 있어 배기 가스의 추진력을 향상시킬 수 있게 된다. 배기 커버의 출구를 통해 외부 공기가 배기 커버 내부로 역류하더라도 배기 가스를 배기 커버 외부로 용이하게 배출시킬 수 있다.
또한, 배기 파이프의 내측면에 배치된 역류 방지 부재에 의해서 배기 가스 내에 축 방향 와류가 발생될 수 있다. 이러한 와류는 배기 가스의 큰 변형을 유발하여, 배기 가스가 건설 기계의 내부로 역류하는 것이 억제될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 배기 파이프 120 ; 배기 파이프 몸체
130 ; 역류 방지 부재 132 ; 제 1 탭
134 ; 제 2 탭 140 ; 배기 커버
142 ; 커버 몸체 144 ; 배출부
150 ; 본네트 152 ; 배기 통로

Claims (12)

  1. 건설 기계의 본네트에 형성되어 상기 건설기계의 엔진룸 내부와 상기 건설기계의 외부를 연결시키는 배기 통로;
    상기 배기 통로에 연결되어 엔진의 배기 가스를 상기 건설 기계 외부로 배출하는 배기 파이프;
    상기 본네트 외측에 돌출되도록 상기 배기 통로에 설치되어 상기 배기 파이프로부터 배출되는 상기 배기 가스를 상기 건설 기계의 외부로 안내하는 배기 커버; 및
    상기 배기 파이프에서 배출되는 상기 배기 가스의 흐름을 간섭하도록 상기 배기 파이프의 몸체 내측면에 돌출되게 설치되는 적어도 하나의 역류 방지부재를 포함하고,
    상기 배기 커버는 상기 배기 통로에 연결되는 통 형상의 커버 몸체, 및 상기 커버 몸체의 상단에 경사지게 연결되어 기 설정된 연장 방향을 향해 상기 배기 가스를 안내하는 배출부를 포함하며,
    상기 배기 파이프는 상기 커버 몸체의 일측 내측면에 근접되게 설치되어 상기 배기 파이프의 중심축이 상기 배기 커버의 몸체의 중심축과 이격되게 배치되고,
    상기 배기 파이프의 상단 끝은, 상기 배기 통로를 관통하여 일정 높이로 상기 커버 몸체 내부에 돌출되게 배치되고, 상기 커버 몸체와 상기 배출부의 연결 부위 중 제일 낮은 부위로부터 아래 방향으로 기 설정된 간격만큼 이격되어 배치되고,
    상기 역류방지부재는 상기 배기 파이프의 상기 배기 통로와 연결되는 측 최상단에 위치하는 건설 기계의 배기 가스 안내 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 파이프가 근접된 상기 커버 몸체의 일측 내측면은 상기 연장 방향을 따르는 상기 배기 가스의 배출 방향으로부터 먼 쪽에 배치되는 내측면인 것을 특징으로 하는 건설 기계의 배기 가스 안내 장치.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 역류 방지부재는
    상기 배기 파이프 내측면 일측에 상기 배기 파이프의 내부 중심을 향해 돌출되게 배치된 제 1 탭; 및
    상기 제 1 탭과 대향하는 상기 배기 파이프의 내측면 타측에 상기 배기 파이프 내부 중심을 향해 돌출되게 배치된 제 2 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 배기 가스 안내 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 탭과 상기 제 2 탭은 상기 배기 파이프의 내부 지름선들 중에서 상기 커버의 연장 방향과 직교하는 지름선 상에 위치하는 건설 기계의 배기 가스 안내 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 파이프는 상기 배기 통로보다 작은 직경을 가지며, 상기 본네트 내부에 유입되어 상기 엔진을 냉각시키는 냉각 공기는 상기 배기 통로와 상기 배기 파이프의 사이를 통해 상기 배기 커버 내부로 배출되는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 배기 가스 안내 장치.
  8. 건설 기계의 본네트(bonnet)에 형성된 배기 통로와 연결되어 엔진의 배기 가스를 상기 건설 기계의 외부로 배출하는 배기 파이프;
    상기 배기 파이프를 통해 배출되는 상기 배기 가스를 간섭하여 상기 배기 가스의 역류를 방지하도록 상기 배기 파이프 몸체의 내측면에 돌출되게 형성되는 적어도 하나의 역류 방지부재; 및
    상기 배기 파이프로부터 배출되는 상기 배기 가스를 기 설정된 연장 방향을 따라 절곡되게 안내하도록 상기 배기 통로에 설치되어 상기 본네트 외부에 돌출되는 배기 커버를 포함하고,
    상기 배기 커버는 상기 배기 통로를 통해 상기 배기 파이프의 상단과 연결되는 커버 몸체, 및 상기 배기 가스의 유동 방향에 대해 예각을 이루는 상기 연장 방향을 따라 상기 배기 가스를 안내하도록 상기 배기 커버 몸체의 상단과 경사지게 연결되는 배출부를 포함하고,
    상기 배기 파이프의 상단 끝은, 상기 배기 통로를 관통하여 일정 높이로 상기 커버 몸체 내부에 돌출되게 배치되고, 상기 커버 몸체와 상기 배출부의 연결 부위 중 제일 낮은 부위로부터 아래 방향으로 기 설정된 간격만큼 이격되어 배치되고,
    상기 역류방지부재는 상기 배기 파이프 몸체의 최상단에 위치하는 건설 기계의 배기 가스 안내 장치.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 역류 방지 부재는
    상기 배기 파이프의 내측면 일측에 배치된 제 1 탭; 및
    상기 제 1 탭과 대향하는 상기 배기 파이프 몸체의 내측면 타측에 배치된 제 2 탭을 포함하며,
    상기 제 1 탭과 상기 제 2 탭은 상기 배기 파이프의 지름선들 중에서 상기 배기 커버의 연장 방향과 직교하는 지름선 상에 위치하는 건설 기계의 배기 가스 안내 장치.
  11. 삭제
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 역류 방지 부재는 상기 배기 파이프의 축 방향을 따른 길이가 상기 배기 파이프의 반경 방향을 따른 길이보다 작은 판상형 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 배기 가스 안내 장치.
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