KR102569254B1 - 벤트 밸브를 구비한 축 방향 유체 분사 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다음을 포함하는 분사 노즐에 관한 것이다.
- 덕트(21)를 포함하는 바디(20),
- 제1단부(21a)에 배열되고, 유입구(22a)를 형성하는 개구부(31)를 포함하는 시트(30),
- 관형 재킷(50) 및 유지부재(60)를 포함하는 가이드(40)로서, 유지부재(60)가 덕트(21) 내에서 재킷(50)을 유지하는 가이드(40),
- 재킷(50)의 채널(51) 내에서 슬라이딩하도록 장착되는 플러그(70)를 포함하며,
상기 플러그(70)는 스프링(80)에 의해 개구(31)에 대해 후방으로 밀리고, 재킷(50)의 바닥부(53)에 맞닿아 있으며, 상기 가이드(40)는 방사상 벤트(90)를 포함하며, 상기 방사상 벤트(90)가, 유체 유동으로부터 격리되고 가이드 자켓(50)의 내부를 분사 노즐(20)의 바디 내에 형성된 관통구(92)에 연결하는 벤트 채널(91)을 포함하는 분사 노즐(20).

Description

벤트 밸브를 구비한 축 방향 유체 분사 노즐

본 발명은 유체 분배 시스템, 특히 벤트 밸브를 구비한 축 방향 오일 분사 노즐에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 자동차 분야의 유압 또는 공압 회로(hydraulic or pneumatic circuit), 예를 들어 내연 기관의 유압 회로, 및 더욱 구체적으로 내연 기관 피스톤의 냉각을 위해 설계된, 벤트 밸브를 구비한 축 방향 오일 분사 노즐에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 공지되어 있고 문서 FR 2827009에 기재된 축 방향 오일 분사 노즐을 나타낸다.
이 축 방향 오일 분사 노즐은 아래 구성요소를 포함한다.
-연장 축(XX')을 따라 연장되며 제1단부(2a) 및 제2단부(2b)를 포함하는 내부 도관(2)을 포함하는 노즐 바디(1)로서, 상기 내부 도관(2)은 노즐 바디(1)의 내면(2c)에 의해 규정되는 노즐 바디(1),
-내부 도관(2)의 제2단부(2b)에 위치하며, 오일 분사 노즐로의 오일 유입구를 형성하는 포트(4a)를 포함하는 밸브 시트(4);
-분사 노즐 바디의 내부 도관(2)에 수용되며, 내부 도관(2)에 설치된 정지부와 접촉하여 지지되는 압축 스프링(6)에 의해 밸브 시트(4) 내의 포트에 접촉되도록 눌리는 플러그(5).
플러그, 예를 들어 (도 1a 및 1b에 도시된 바와 같은) 피스톤은 내부 도관(2)에 수용되고 밸브 시트(4)와 협동한다. 특히 플러그는, 오일 압력이 미리 결정된 압력 미만이 되면 바로 밸브 시트(4)의 포트를 폐쇄하도록 압축 스프링(6)에 의해 밀린다.
플러그가 닫힌 위치에 있는 오일 분사 노즐이 도 1a에 도시되어 있다. 플러그는 시트 위에 놓여, 분사 노즐로의 유입구를 막아 오일 순환을 방지한다.
분사 노즐 유입구의 오일 압력이, 압축 스프링에 의해 플러그에 가해지는 힘을 극복하기에 충분해지면 바로 플러그는 분사 노즐 안쪽으로 밀려들어가고, 이어서 분사 노즐로의 유입구를 해제한다(도 1b 참조). 도 1b에 화살표로 표시된 분사 노즐 유입구에서 유출구로의 오일 유동이 그 결과이다.
그러나 종래 기술에 공지된 축 방향 오일 분사 노즐은 만족스럽지 않다.
특히 이 유형의 분사 노즐은 불안정하고 예측할 수 없는 거동을 한다.
특히 오일이 내부 도관(2)으로 흐를 때 플러그의 유동 방향과 반대의 배압이 플러그에 가해져서 플러그의 거동이, 플러그와 협력하는 요소, 특히 압축 스프링(6), 밸브 시트 및 가이드의 수명에 손상을 준다.
이 배압은 유체가 유동하는 동안 밸브의 점진적인 개방을 유도하여 중대한 헤드 손실도 발생시킨다. 이 헤드 손실로 분사 노즐의 유동이 제한되기 때문에 분사 노즐의 성능에 악영향을 준다.
또한 이러한 구성에 따르면, 압축 스프링이 오일 유동 경로 상에 직접 존재하여, 오일 분사 노즐이 개방될 때 오일이 이 통로를 통과하도록 한다.
스프링의 이 오일 통로는 작동을 방해하고 기계적 반응성을 감소시키며 변형이나 회전을 일으켜 마모를 가속화한다.
방사상 오일 분사 노즐이라고 불라는 다른 유형의 오일 분사 노즐도 있는데, 이 구조에서는 내부 도관이 급격한 Y- 분기(Y-branch)를 포함한다.
방사상 오일 분사 노즐은 방사 방향의 규격이 크다.
결과적으로 오일 분사 노즐의 방사상 규격이 작아야 할 경우에는 이러한 방사상 구성을 사용할 수 없다.

본 발명의 한 가지 목적은 종래 기술에 공지된 축 방향 유체 분사 노즐보다 우수한 반응성을 가지는 축 방향 유체 분사 노즐을 개시하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 헤드 손실이 감소되어 동일 압력에서 더 높은 유체 분사 속도가 가능한 축 방향 유체 분사 노즐을 개시하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 플러그의 진동 거동을 감소시키거나 심지어 완전히 없앨 수 있는 보다 안정된 축 방향 유체 분사 노즐을 제안하는 것이다.
마지막으로, 본 발명의 마지막 목적은 컴팩트하게 이루어질 수 있는 밸브를 가지는 축 방향 유체 분사 노즐을 개시하는 것이다.

이상 언급된 목적은 다음을 포함하는 벤트 밸브(vent valve)를 가지는 축 방향 유체 분사 노즐에 의해 적어도 일부가 달성된다.
-연장 축(elongation axis, XX')을 따라 연장되는 내부 도관(internal conduit)을 포함하는 분사 노즐 바디(spray nozzle body)로서, 상기 도관은 연장 축(XX')에 대해 회전 대칭을 가지며 제1단부 및 제2단부를 포함하며 분사 노즐 바디의 내면(internal surface)에 의해 규정되며, 상기 제2단부가 유체 유출구(fluid outlet)를 형성하는 분사 노즐 바디,
-상기 내부 도관의 제1단부에 위치하며, 분사 노즐로의 유체 유입구((fluid inlet))를 형성하는 포트를 포함하는 밸브 시트,
-관형 슬리브(tubular sleeve) 및 유지 요소(retaining element)를 포함하는 밸브 가이드로서, 상기 슬리브는 채널을 형성하고 제1단부에서 개방되고 제2단부에서 바닥부에 의해 폐쇄되며, 상기 유지 요소는 상기 슬리브를 내부 도관 내에서 상기 도관과 동축으로 지지하며, 상기 제1단부는 밸브 시트 내 포트와 대향하여 놓이며, 상기 슬리브는 그 둘레면(peripheral surface)과 분사 노즐 바디의 내면 사이에 공간을 남겨 유체 유입구와 유체 유출구 사이에서 유체 유동 방향을 따라 유체 유동을 가능하게 하는 밸브 가이드,
-슬리브의 채널에서 축 방향으로 자유롭게 슬라이딩되도록 장착되며 압축 스프링에 의해 밸브 시트의 포트와 접촉하며, 상기 슬리브에 수용되고 슬리브의 바닥에 접하여 정지하여 있어 밸브 시트의 포트를 폐쇄하는 플러그.
또 밸브 가이드는 방사상 벤트(radial vent)를 포함하며, 상기 방사상 벤트는 기밀하게(leak tight manner) 유체 유동으로부터 격리된 벤트 채널을 포함하며, 예비부(reserve section)에서 관형 가이드 슬리브의 내부를 분사 노즐 바디에 형성된 관통 방사상 천공(through radial drilling)에 연결한다.
일 실시예에 따르면, 유지 요소의 외부 관형면과 내부 도관의 내면 사이에는 원주방향 공간(circumferential space)이 형성되며, 원주방향 공간은 유체 유동으로부터 기밀하게 격리되어, 벤트 채널과 관통형 천공 사이를 연통되게 한다.
일 실시예에 따르면, 환상 세그먼트(annular segment)와 슬리브 사이의 기계적 연결은 둘레면과 환상 세그먼트의 내부 관형면 사이에 방사상으로 연장되는 적어도 하나의 스포크(spoke)를 포함하여 이루어진다.
일 실시예에 따르면 플러그의 축 방향 슬라이딩은, 슬리브의 제1단부에서 개방된 슬리브의 슬라이딩부에 위치한 밸브 정지부(valve stop)에 의해 제한되고, 슬라이딩부(sliding section)는 슬리브의 바닥부에 의해 종결되는 슬리브의 예비부에 인접하며, 벤트 채널은 예비부에서 슬리브의 채널 내에서 개방되는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따르면, 유지 요소는 슬리브에 기계적으로 연결된 환상 세그먼트를 포함하고, 상기 환상 세그먼트에 슬리브가 동축으로 맞물리고, 환상 세그먼트와 슬리브의 동축 맞물림은 상기 환상 세그먼트와 상기 슬리브 사이에 슬라이딩 공간을 형성하며, 환상 세그먼트는 분사 노즐 바디의 내면과 원주방향으로 접촉하는 적어도 하나의 원주면부(circumferential surface section)를 포함하는 외부 관형면을 포함한다.
일 실시예에 따르면 내부 도관은, 제1단부와 일치하는 일단부 및 정지부가 있는 타단부를 가지는 제1관형 도관부(first tubular conduit section)를 포함하고, 환상 세그먼트는 제1도관부에 수용되며 유체 유동 방향으로 상기 정지부와 접촉하여 정지된다.
일 실시예에 따르면, 정지부에 대해 저지된 환상 세그먼트의 배치는 환상 세그먼트의 상단부와 정지부 사이의 접촉에 의해 이루어지며, 상기 접촉은 원주방향으로 따라 기밀하게 이루어지며, 원주면부와 분사 노즐 바디 내면의 접촉도 기밀하게 이루어지며, 상기 정지부는 분사 노즐 바디 내면의 원주방향 쇼울더(circumferential shoulder)에 의해 형성되는 것이 유리하다.
일 실시예에 따르면, 원주면부는 분사 노즐 바디의 연장 축선에 평행하게 환상 세그먼트의 하단부로부터 연장되며, 외부 관형면의 제1분획(first fraction)에 의해 제한되며, 상기 제1분획에 인접하는 외부 관형면의 제2분획(second fraction)은 분사 노즐 바디의 내면으로부터 이격되며, 외부 관형면의 제2분획 및 이와 대향하는 분사 노즐 바디의 내면의 일부는 기밀한 원주방향 공간을 형성하며, 이 공간은 첫째는 둘레면부에 의해 다음으로는 상단과 정지부 사이의 기밀한 원주방향 접촉에 의해 격리된다.
일 실시예에 따르면 방사상 벤트의 벤트 채널은, 스포크의 체적을 통해 방사상으로 통과하여 원주방향 공간에서 개방되는 방사상 채널을 포함하며, 방사상 채널 내에서 관통 방사상 천공도 원주방향 공간에서 분사 노즐 바디의 내면 위에서 개방된다.
일 실시예에 따르면 제1관형 도관부는, 정지부로부터 연장되어 관형면의 제2분획 부분과 원주방향으로 기밀하게 접촉하는 협소부(narrowed section)을 포함한다.
일 실시예에 따르면 밸브 가이드는, 슬리브의 둘레면에 반경 방향으로 연장되며 분사 노즐 바디의 내면과 접촉하는 중심 핀(centering fins)을 구비하며, 중심 핀은 적어도 하나의 스포크를 연장시키는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따르면, 핀은 슬리브의 제1단부를 넘어 연장되고 시트와 접촉하여 지지하여, 분사 노즐 바디의 연장 축을 따른 밸브 가이드의 변위를 방지한다.
일 실시예에 따르면, 밸브 정지부는 슬리브 내면 상의 원주방향 쇼울더에 의해 형성된다.
일 실시예에 따르면, 슬리브의 슬라이딩부의 지름은 예비부의 지름보다 커서 원주방향 쇼울더를 형성한다.
일 실시예에 따르면, 원주방향 쇼울더의 위치가 조정되어, 플러그가 밸브 정지부과 접촉하여 정지될 때 압축 스프링이 인접하는 회전(adjacent turns)을 갖지 않도록 방지한다.
일 실시예에 따르면 밸브 가이드는 열가소성 재료를 포함한다.
일 실시예에 따르면 밸브 시트는 분사 노즐 바디에 압착(crimping)된다.
일 실시예에 따르면 플러그는, 피스톤 헤드라 불리는 피스톤 단부를 가지며 밸브 시트 내의 포트를 차단하고 상기 포트에 상보적인 형상을 가지는 피스톤일 수 있다.
일 실시예에 따르면 피스톤 헤드에는 모따기가 제공된다.
일 실시예에 따르면 플러그는 볼(ball)이다.
일 실시예에 따르면 분사 노즐은 또한 수축 피팅(shrink fitting), 브레이징, 용접 또는 유체 분사 노즐의 유출구에서 압착에 의해 바디에 조립되고 그 위에 고정되는 유체 분배 튜브(fluid distribution tube)도 포함한다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 유체 분사 노즐을 포함하는 유압 또는 공압 면(hydraulic or pneumatic surface), 바람직하게는 내연 기관의 회로인 유압 또는 공압 회로에 관한 것이다.

본 발명은 아래 설명 및 첨부 도면에 의해 보다 잘 이해될 것이다.
도 1a는 밸브가 폐쇄 위치에 있는, 종래 기술에 공지된 축 방향 오일 분사 노즐의 길이방향 단면에 대해 도식적으로 나타내는 도면이다.
도 1b는 밸브가 개방 위치에 있고 화살표가 오일 순환 방향을 나타내며, 도 1a에 도시된 것과 동일한 밸브를 구비한 축 방향 오일 분사 노즐의 길이방향 단면에 대해 도식적으로 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브를 구비한 축 방향 오일 분사 노즐의 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브를 구비한 축 방향 오일 분사 노즐의 길이방향 (연장 축 XX'에 평행한 방향) 단면을 도식적으로 나타내는 도면으로서, 밸브는 개방 위치에 있고 화살표는 상기 분사 노즐에서의 오일 유동을 도식적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 특정 실시예에 따른 분사 노즐 바디의 길이방향 단면(길이방향 축 XX'에 평행)을 도식적으로 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명에 따른 오일 분사 노즐에 사용될 수 있는 밸브 시트의 사시도이다.
도 5b는 밸브 시트의 지름 방향 단면을 도식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 오일 분사 노즐에 사용될 수 있는 밸브 가이드를 아래쪽으로부터 도시한 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 밸브 가이드를 XX'축을 따른 단면에 대해 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 6c는 도 6a의 밸브 가이드를 아래쪽으로부터 도시한 사시도이다.

이하 상세히 설명되는 본 발명은 방사상으로 벤팅되는 밸브(radially vented valve)를 포함하는 축 방향 오일 분사 노즐을 사용한다.
도 2 내지 도 6c는 본 발명에 따른 벤팅되는 밸브를 구비한 축 방향 오일 분사 노즐(10)의 실시예를 나타낸다. 이러한 유형의 분사 노즐은 피스톤을 냉각하거나 내연 기관의 체인을 윤활하는데 특히 적합하다.
도 2 내지 도 4에는, 내부 도관(21)을 포함하는 분사 노즐 바디(20)가 도시되어 있다(도 4).
내부 도관(21)은 연장 축(XX')을 따라 연장되고, 상기 연장 축(XX')에 대해 회전 대칭을 가진다. 또 내부 도관(21)은 제1단부(21a) 및 제2단부(21b)를 포함하고, 분사 노즐 바디(20)의 내면(21c)에 의해 규정되며, 제2단부(21b)는 유체 유출구(22b)를 형성한다.
본 명세서에서, 연장 축 XX'에 대해 회전 대칭을 가지는 부품(element) 또는 부분(section)은 가변 지름을 가질 수 있다. 즉 내부 도관(21)은 지름이 다른 부분을 가질 수 있다.
분사 노즐 바디는 내연 기관의 작동에 의해 부과되는 응력에 저항할 수 있는 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 분사 노즐 바디는 금속 재료로 만들어 질 수 있다.
예를 들어, 분사 노즐 바디는 스틸, 알루미늄 합금, 구리 합금, 열가소성 물질 중에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
또한 오일 스프레이 노즐(10)은 내부 도관(21)의 제1단부(21a)에 배치되는 밸브 시트(30)(도 2, 도 3, 도 5a 및 5b)를 포함한다.
밸브 시트는 오일 분사 노즐(10)에 오일 유입구(22a)를 형성하는 포트(31)(도 5a 및 도 5b)를 포함한다.
밸브 시트(30)는, 명시할 필요도 없이 일반적으로 디스크 형태이며, 분사 노즐 바디(20)의 내부 도관(21) 내로 조정되어 삽입될 수 있는 외형(contour)을 가진다.
또한 포트(31)는 밸브 시트(30)에 형성된 관통 드릴 구멍(through drilling)을 말하며, 일반적으로 분사 노즐 바디의 연장 축(XX')에 대해 회전 대칭된다.
밸브 시트(30)는 강철, 알루미늄 합금, 구리 합금, 열가소성 재료 중에서 선택된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다.
밸브 시트(30)는 분사 노즐 바디(20)에 압착될 수 있다.
오일 분사 노즐(10)은 밸브 가이드(40)도 포함한다.
밸브 가이드(도 2, 도 3, 도 6a 내지 도 6c)는 관형 슬리브(50) 및 유지 요소(60)(도 3, 도 6a 및 도 6b)를 포함한다.
관형 슬리브(50)는 채널(51)을 형성하며, 제1단부(52a)는 개방되어 있고, 제2단부(52b)는 바닥부(53)에 의해 폐쇄되어 있다(도 6b).
유지 요소(60)는 관형 슬리브(50)를 내부 도관(21) 내에, 그리고 내부 도관(21)과 동축으로 유지하도록 구성된다.
다시 말해서, 유지 요소(60)는 관형 슬리브(50)를 내부 도관(21) 내에 유지하고 중심을 맞춘다.
또한 내부 도관(21)에 유지된 관형 슬리브(50)는 그 둘레면(50a)과 분사 노즐 바디(20)의 내면(21c) 사이에 공간(24)을 두어서, 오일 유입구와 유출구 사이에서 유체 유동이 가능하게 된다(도 3).
더욱이, 관형 슬리브(50)는 유지 요소(60)에 의해 유지되어, 관형 슬리브(50)의 제1단부(52a)가 밸브 시트(30)의 포트(31)를 향하고 그 뒤에 놓이도록 위치하게 된다.
유지 요소(60) 역시 유체 통로(fluid passage)를 포함하며, 예를 들어 천공되어 있음은 물론이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 오일 분사 노즐(10)은, 관형 슬리브(50)의 채널(51)에서 축 방향으로 자유롭게 슬라이딩되도록 장착되는 플러그(70)를 또한 포함한다.
축 방향 슬라이딩이라 함은 플러그(70)가 관형 슬리브(50)의 채널(51) 내에서 슬라이딩에 의해 조절되도록 장착됨을 의미한다. 슬라이딩 조절은 기밀하게 수백분의 몇 밀리미터로 이루어질 수 있다.
또한 관형 슬리브(50)의 채널(51) 내에서 플러그(70)의 축 방향 슬라이딩은, 제1단부(52a)에서 개방되어 있는 관형 슬리브(50)의 제2슬라이딩부(55a)(도 6b)에 위치한 밸브 정지부(54)에 의해 제한될 수 있다.
슬라이딩부(55a)는, 관형 슬리브(50)의 바닥부(53)에서 종결되는 관형 슬리브(50)의 예비부(reserve section, 55b)과 인접해 있다(도 6b).
또 압축 스프링(80)은 관형 슬리브(50)의 채널(51)에 수용된다.
압축 스프링(80)은 관형 슬리브(50)의 바닥부(53)에 대항하여 지지되며, 밸브 시트(30)의 포트(31)와 접하고 있는 플러그(70)를 밀어서 상기 포트(31)를 저지한다(도 2 및 도 3).
작동 시, 분사 노즐(10)의 공간(24)에서의 오일 유동은, 유입구(22a)에서 분사 노즐(10)로의 유압이 소정 유압에 도달할 때 준비가 된다.
소정 오일 압력은 압축 스프링(80)에 의해 플러그(70)에 가해지는 힘을 극복하여, 이 플러그가 관형 슬리브(50)의 채널(51) 내에서 슬라이딩되어, 밸브 시트에서 포트(31)를 해제하기 위해 필요한 압력이다.
밸브 정지부(54)는 관형 슬리브(50)의 내면 상에 원주방향 쇼울더(54)에 의해 형성되는 것이 유리하다(도 3 및 도 6b).
관형 슬리브(50)의 슬라이딩부(55a)의 내경이 예비부(55b)의 내경보다 큼에 의해 원주방향 쇼울더(54)가 형성되는 것이 특히 바람직하다.
또 원주방향 쇼울더의 위치가 조절될 수 있어, 밸브 정지부(54)와 접하여 플러그(70)가 정지할 때, 압축 스프링이 접하여 회전하는 것을 방지되도록 조정되는 것이 바람직하다.
밸브 가이드(40)는 열가소성 재료를 포함할 수 있으며, 플라스틱 사출에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
플러그(70)는, 피스톤 헤드라고 하는 피스톤 단부를 가지며 밸브 시트 내의 포트를 차단하며 상기 포트와 상보적인 형상을 가지는 피스톤일 수 있다.
이와 달리, 플러그(70)는 볼일 수 있다.
밸브 가이드(40)는 벤트 채널(91)을 포함하는 방사상 벤트(90)도 포함하며, 벤트 채널(91)은 예비부(55b)에서 관형 슬리브(50)의 내부를 분사 노즐 바디(20)에 형성된 관통 방사상 천공(92)에 기밀하게 연결한다(도 3). 벤트 채널(91)은 관형 슬리브의 내부를 방사상 천공(92)에 연결하는 파이프를 포함할 수 있다.
"기밀하게(leak-tight) 연결함"은 공간(24)을 통해 유동하는 오일이 예비부(55b) 또는 방사상 벤트(90)로 들어갈 수 없음을 의미한다.
원주방향 공간(66)은 유지 요소(60)의 외부 관형면(tubular surface, 62a)과 내부 도관(21)의 내면 사이에 형성될 수 있으며, 이 원주방향 공간(66)은 유체 유동으로부터 기밀하게 격리되어, 벤트 채널(91) 및 관통 방사상 천공(92) 사이가 연통될 수 있게 한다.
이 구성에 따르면, 관형 슬리브의 체적 내에 위치한 압축 스프링(80)도 기밀하게 유체 유동으로부터 격리된다. 따라서 압축 스프링(80)의 작동이 오일 유동에 의해 방해받지 않으므로, 보다 우수한 품질의 오일 제트가 유체 유출구(22b)에서 얻어질 수 있다.
또한 이와 같이 압축 스프링(80)을 오일 유동으로부터 격리함으로써 마모가 제한된다.
더욱이, 방사상 벤트(90)는 압축 스프링(80)을 훨씬 더 안정적으로 만들어서, 오일 분사 노즐의 개방 메커니즘이 벤트가 없는 오일 분사 노즐에서보다 더 예측 가능하게 한다.
마지막으로, 본 발명에 따른 플러그(70)는 어떤 종류의 배압(back pressure)의 영향을 받지 않아, 압력이 상승할 때 그 거동이 안정적이고 예측 가능하며 더 빠르다. 또한 플러그(70)가 정지부(54)에 접할 때 어떤 진동 거동도 없기 때문에 대체적으로 압축 스프링(80) 및 밸브의 마모를 줄일 수 있다.
특정한 구조에 따라, 내부 도관(21)은, 제1단부(21a)와 일치하는 일단부 및 정지부(25c)가 있는 타단부를 포함하는 제1관형 도관부(25a)를 포함할 수 있다.
내부 도관(21)은 또한 정지부(25c)에서 제1도관부(25a)에 인접하는 제2원뿔대형부(second truncated cone shaped section, 25b)(도 4)를 포함할 수 있다.
관형 도관부 또는 관형면은 연장 축 XX'에 대해 회전 대칭을 가지는 부분을 의미한다.
원뿔대형부는 원뿔체의 일부를 의미한다. 또한 본 발명에 따르면, 원뿔대형의 베이스는 실린더의 일부에 의해 연장될 수 있으며, 실린더의 지름은 베이스의 지름과 동일하다. 이후의 설명은 베이스를 포함하는 원뿔대형부에 한정될 것이며, 베이스(base)라는 용어는 전술한 바와 같이, 원뿔의 베이스와 실린더의 일부에 의해 연장된 베이스를 동일하게 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2원뿔대형부(25b)는 제1관형 도관부(25a)의 지름보다 더 작은 베이스 지름을 가질 수 있어서, 분사 노즐 바디(20)의 내면(21c) 상에 원주방향 쇼울더를 형성하고, 원주방향 쇼울더는 정지부(25c)를 형성한다.
이 특정 구성에 따를 경우에도, 관통 방사상 천공(92)은 제1관형 도관부 (25a)의 벽을 통해 형성될 수 있다.
유지 요소(60)는 슬리브(50)에 기계적으로 연결된 환상 세그먼트(61)를 포함할 수 있으며, 여기에 슬리브(50)는 동축으로 맞물린다. 환상 세그먼트(61)와 슬리브(50)의 동축 결합에 의해, 상기 환상 세그먼트(61)와 슬리브(50) 사이에 유동 공간을 형성하기에 적합하도록 구성된다.
환상 세그먼트(61)는, 분사 노즐 바디(20)의 내면과 원주면 접촉하는 적어도 하나의 원주면부(65)를 포함하는 외부 관형면(62a)을 포함할 수 있다.
특히 유지 요소(60)는 2개의 관형면, 즉 외부 관형면(62a) 및 동축 내부 관형면(62b)을 포함할 수 있고, 상부면(upper surface, 63a)에 의해 상단부에 그리고 하부면에 의해 하단부에 연결된다(도 6b 및 도 6c). 상부면(63a)은 오일 유동 방향을 따라 정지부(25c)에 대해 정지하는 것이 유리하다.
오일 유동 방향이란 오일 분사 노즐의 유입구에서 유출구로의 오일 유동을 의미한다.
내부 관형면(62b)의 지름은 내부 관형면(62b)을 관형 슬리브(50) 둘레면(50a)으로부터 일정 거리 이격되어 유지하도록 조정된다. 다시 말해서, 유지 요소의 환상 세그먼트(61)는 오일 통로(24)를 방해하지 않는다.
환상 세그먼트(61)는 그 예비부(55b)에서 관형 슬리브(50)를 둘러쌀 수 있다.
환상 세그먼트(61)가 오일이 흐르는 공간을 감소시키는 것이 중요하다. 이 효과를 보충하기 위해, 예비부(55b)의 외부 지름은 슬라이딩부(55a)의 외부 지름보다 작을 수 있다. 다시 말해서, 관형 슬리브(50)의 둘레면(50a)은 지름이 상이한 2개의 인접한 둘레면부를 가진다. 2개의 부분 중 제1둘레면부로 지칭되는 제1부분은 제1단부(52a)로부터 연장되고, 제1둘레면부보다 지름이 작은 제2둘레면부로 불리는 제2부분은 제2단부(52b)에서 종결된다. 따라서 내부 관형면(62b)은 제2둘레면부와 대면하여 이격된다.
더욱이, 환상 세그먼트(61)는 적어도 하나의 스포크(spoke, 64), 예를 들어 2개의 스포크(64) 또는 심지어 3개의 스포크(64)에 의해 관형 슬리브(50)에 기계적으로 연결된다(도 6b 및 도 6c).
스포크(64)는 관형 슬리브(50)의 둘레면(50a)과 내부 관형면(62b) 사이에서 방사상으로 연장된다. 특히 스포크(64)는 예비부(55b)의 둘레면과 내부 관형면(62a) 사이에 방사상의 기계적 연결을 만든다.
또한 상부면(63a)은 내면(21c)의 정지부(25c)와 원주방향 접촉(circumferential contact)을 하고 있다.
외부 관형면(62a)은 분사 노즐 바디(20)의 내면과 원주방향 접촉하는 적어도 하나의 원주면부(65)을 포함할 수 있다. 특히 원주방향 접촉은 누출을 방지할 수 있다.
원주면부(65)는, 분사 노즐 바디(20)의 연장 축(XX')에 평행하게 환상 세그먼트(61)의 하단부로부터 연장될 수 있다. 또한 원주면부(65)는 외부 관형면(62a)의 제1분획(62a1)를 따라 연장된다(도 6a 및 도 6b).
외부 관형면(62a)은, 분사 노즐 바디(20)의 내면(21c)으로부터 일정 거리에 제2분획(62a2)도 포함하며, 제2분획(62a2)은 제1분획(62a1)에 인접한다.
따라서 외부 관형면(62a)의 제2분획(62a2)과 이를 마주하는 분사 노즐 바디 내면의 일부는 원주방향 공간(66)을 형성하는데, 이 공간은 첫째로는 원주면부(65)에 의해, 그리고 둘째로는 내면(2)의 정지부(25c)와 상부면(63a) 사이의 기밀한 접촉에 의해, 기밀하게 격리된다(도 3).
"기밀하게 격리된다"는 의미는 오일 유동 및 이 오일 유동이 생성할 수 있는 압력으로부터 격리됨을 의미한다.
방사상 벤트 채널(91) 및 천공(92)은 원주방향 공간(66) 내에서 개방되는 것이 유리하다. 이 구성은 천공(92)에 대한 반경 방향 벤트 채널(91)의 조정에 대한 제약 및/또는 정렬에 따른 제약(alignment constraints)을 완화할 수 있기 때문에 특히 유리하다. 따라서 분사 노즐 바디의 일부를 형성하는 부품을 제조하고 조립하는 방법이 단순화된다.
한정되지 않지만 매우 바람직한 예로서 방사상 벤트 채널(91)은, 예비부(55b)로부터 시작하여 스포크(64)의 체적을 통해 방사상으로 통과하여 원주방향 공간(66)에서 개방되는 방사상 채널을 포함할 수 있다(도 3 및 도 6b).
이와 달리, 벤트 채널은 밀봉된 방식으로 오일 분사 노즐의 오일 유동으로부터 격리된다.
제1도관부(25a)는 정지부(25c)로부터 연장 축(XX')에 평행하게 연장되는 협소부(25a1)를 포함한다. 또한 협소부(25a1)는 외부 관형면(62a)의 제2분획(62a2)의 일부분(67)과 기밀하게 원주방향 접촉을 하며, 상기 일부분(67)은 분사 노즐 바디(20)의 연장 축에 평행한 상부면(63a)으로부터 시작하여 연장된다(도 3).
또한 협소부(25a1)는 원주방향 공간을 유지하도록 조금만(conservatively) 조정되는 것으로 이해된다. 다시 말하면, 원주면부(65)과 협소부(25a1) 사이에는 접촉이 없다.
밸브 가이드(40)에는, 관형 슬리브(50)의 둘레면(50a)으로부터 방사상으로 연장되며 분사 노즐 바디(20)의 내면(21c)과 접하는 중심 핀(100)이 구비되는 것이 유리하다.
중심 핀(100)의 범위는 분사 노즐 바디(20) 내부 관형 슬리브(50)의 동축 방향 유지(coaxial retention)를 미세 조정하도록 조절된다(도 3, 도 6a 및 도 6b).
각 중심 핀(100)은 바람직하게는 적어도 하나의 스포크(64) 중에서 선택된 스포크를 연장시키고, 2개의 중심 핀(100) 사이의 공간이 유동 채널을 한정하는 것이 유리하다.
중심 핀(100)은 또한 분사 노즐 바디의 연장 축을 따른 밸브 가이드의 임의의 변위를 방지하기 위해 밸브 시트(30)에 지지되는 것이 바람직하다.
이와 같은 중심 핀(100)의 지지는 상기 중심 핀(100)을 제1단부(52a)를 넘어 연장시킴으로써 이루어진다.
보다 구체적으로, 밸브 시트(30)에 대한 중심 핀(100)의 지지는 포트(31)를 방해하지 않도록 이루어진다.
밸브 시트에 대한 중심 핀(100)의 지지는 연장 축(XX')을 따라 밸브 가이드(40)의 이동을 방지한다.
분사 노즐은 또한 오일 분배 튜브(oil distribution tube)를 포함할 수 있는데, 오일 분배 튜브는 수축 피팅, 브레이징, 용접 또는 오일 분사 노즐 유출구에서의 압착에 의해 바디에 조립되고 바디 상에서 제자리에 유지된다.
작동 시 오일 분사 노즐은, 오일 유입구에서 오일 압력의 작용 하에 연장 축 XX'를 따라 플러그(70)를 변위시킴으로써 개방된다.
변위 시 플러그(70)는 압축 스프링(80)을 압축하여 압축 스프링(80)이 위치하는 공간을 감소시킨다. 방사상 벤트(90)는, 스프링의 작동을 방해할 수 있는 과압(overpressure)이 체적 내에 생성되는 것을 방지한다. 따라서 플러그 변위의 반응성이 높아지고, 이러한 구성에 따른 장치는 오일 유동을 빠르게 증가시킬 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같이, 벤트 밸브가 구비된 적어도 하나의 분사 노즐을 포함하며, 예를 들어 자동차 산업에서 유압 또는 공압 회로에 사용될 수 있는 벤트 밸브가 구비되는 축 방향 오일 분사 노즐에 관한 것이다.
예를 들어 벤트 밸브가 있는 오일 분사 노즐은, 내연 기관의 유압 회로, 특히 내연 기관의 피스톤을 냉각시키기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 분사 노즐은 또한, 예를 들어 공조 시스템에서와 같이 공기 제트에 의한 냉각에도 사용될 수 있다.

Claims (20)

1. 삭제
2. 배기 밸브(vented valve)가 구비된, 자동차 또는 내연 기관 엔진을 위한, 축 방향 분사 노즐(10)로서,
   -연장 축(XX')을 따라 연장되는 내부 도관(21)을 포함하는 분사 노즐 바디(20)를 포함하며, 상기 도관(21)은, 연장 축(XX')에 대해 회전 대칭을 가지며, 제1단부(21a) 및 제2단부(21b)를 가지며, 분사 노즐 바디(20)의 내면에 의해 규정되며, 상기 제2단부(21b)가 유체 유출구(22b)를 형성하는 분사 노즐 바디(20),
   -상기 내부 도관(21)의 제1단부(21a)에 위치하며, 상기 분사 노즐에 유체 유입구(22)를 형성하는 포트(31)를 포함하는 밸브 시트(30),
   -관형 슬리브(50) 및 유지 요소(60)를 포함하는 밸브 가이드(40)로서, 상기 슬리브(50)는, 채널(51)을 형성하고, 제1단부(52a)에서 개방되고 제2단부(52b)에서 바닥부(53)에 의해 폐쇄되며, 상기 유지 요소(60)는 상기 슬리브(50)를 내부 도관(21) 내에서 상기 도관과 동축으로 지지하며, 상기 제1단부(52a)는 밸브 시트(30) 내 포트(31)와 대향하여 놓이며, 상기 슬리브(50)는 그 둘레면(50a)과 분사 노즐 바디(20)의 내면 사이에 공간(24)을 남겨, 유체 유입구와 유출구 사이에서 유체 유동 방향을 따라 유체 유동을 가능하게 하는 밸브 가이드,
   -슬리브(50)의 채널(51) 내에서 축 방향으로 자유롭게 슬라이딩되도록 장착되는 플러그(70)로서, 상기 플러그(70)는 밸브 시트(30)의 포트(31)와 접촉하도록 압축 스프링에 의해 가압되며, 슬리브(50)에 수용되고 슬리브(50)의 바닥부(53)와의 접촉에 의해 정지되어 밸브 시트(30)의 포트(31)를 폐쇄하는 플러그(70)를 포함하며,
   상기 밸브 가이드(40)가 방사상 벤트(90)도 포함하고, 상기 방사상 벤트(90)는 유체 유동으로부터 기밀하게 격리된 벤트 채널(91)을 포함하며, 예비부(55b)에서 상기 슬리브(50)의 내부를 분사 노즐 바디(20)에 형성된 관통 방사상 천공(92)에 연결하며,
   상기 유지 요소(60)의 외부 관형면(62a)과 내부 도관(21)의 내면 사이에 원주방향 공간(66)이 형성되며, 상기 원주방향 공간(66)은 유체 유동으로부터 기밀하게 격리되며, 상기 벤트 채널(91)과 관통 방사상 천공(92) 사이를 연통시키는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
   
3. 배기 밸브(vented valve)가 구비된, 자동차 또는 내연 기관 엔진을 위한, 축 방향 분사 노즐(10)로서,
   -연장 축(XX')을 따라 연장되는 내부 도관(21)을 포함하는 분사 노즐 바디(20)를 포함하며, 상기 도관(21)은, 연장 축(XX')에 대해 회전 대칭을 가지며, 제1단부(21a) 및 제2단부(21b)를 가지며, 분사 노즐 바디(20)의 내면에 의해 규정되며, 상기 제2단부(21b)가 유체 유출구(22b)를 형성하는 분사 노즐 바디(20),
   -상기 내부 도관(21)의 제1단부(21a)에 위치하며, 상기 분사 노즐에 유체 유입구(22)를 형성하는 포트(31)를 포함하는 밸브 시트(30),
   -관형 슬리브(50) 및 유지 요소(60)를 포함하는 밸브 가이드(40)로서, 상기 슬리브(50)는, 채널(51)을 형성하고, 제1단부(52a)에서 개방되고 제2단부(52b)에서 바닥부(53)에 의해 폐쇄되며, 상기 유지 요소(60)는 상기 슬리브(50)를 내부 도관(21) 내에서 상기 도관과 동축으로 지지하며, 상기 제1단부(52a)는 밸브 시트(30) 내 포트(31)와 대향하여 놓이며, 상기 슬리브(50)는 그 둘레면(50a)과 분사 노즐 바디(20)의 내면 사이에 공간(24)을 남겨, 유체 유입구와 유출구 사이에서 유체 유동 방향을 따라 유체 유동을 가능하게 하는 밸브 가이드,
   -슬리브(50)의 채널(51) 내에서 축 방향으로 자유롭게 슬라이딩되도록 장착되는 플러그(70)로서, 상기 플러그(70)는 밸브 시트(30)의 포트(31)와 접촉하도록 압축 스프링에 의해 가압되며, 슬리브(50)에 수용되고 슬리브(50)의 바닥부(53)와의 접촉에 의해 정지되어 밸브 시트(30)의 포트(31)를 폐쇄하는 플러그(70)를 포함하며,
   상기 밸브 가이드(40)가 방사상 벤트(90)도 포함하고, 상기 방사상 벤트(90)는 유체 유동으로부터 기밀하게 격리된 벤트 채널(91)을 포함하며, 예비부(55b)에서 상기 슬리브(50)의 내부를 분사 노즐 바디(20)에 형성된 관통 방사상 천공(92)에 연결하며,
   상기 플러그(70)의 축 방향 슬라이딩은, 슬리브(50)의 제1단부(52a)에서 개방되고 상기 슬리브(50)의 상기 예비부(55b)에 인접한 슬리브(50)의 슬라이딩부(55a)에 있는 밸브 정지부(54)에 의해 제한되며, 상기 예비부(55b)는 상기 연장축(XX')을 따라 상기 밸브 정지부(54) 및 슬리브(50)의 바닥부(53) 사이에서 연장되며, 상기 벤트 채널(91)은 상기 예비부(55b)에서 상기 슬리브(50)의 채널(51) 내로 개방되는 분사 노즐(10).
   
4. 배기 밸브(vented valve)가 구비된, 자동차 또는 내연 기관 엔진을 위한, 축 방향 분사 노즐(10)로서,
   -연장 축(XX')을 따라 연장되는 내부 도관(21)을 포함하는 분사 노즐 바디(20)를 포함하며, 상기 도관(21)은, 연장 축(XX')에 대해 회전 대칭을 가지며, 제1단부(21a) 및 제2단부(21b)를 가지며, 분사 노즐 바디(20)의 내면에 의해 규정되며, 상기 제2단부(21b)가 유체 유출구(22b)를 형성하는 분사 노즐 바디(20),
   -상기 내부 도관(21)의 제1단부(21a)에 위치하며, 상기 분사 노즐에 유체 유입구(22)를 형성하는 포트(31)를 포함하는 밸브 시트(30),
   -관형 슬리브(50) 및 유지 요소(60)를 포함하는 밸브 가이드(40)로서, 상기 슬리브(50)는, 채널(51)을 형성하고, 제1단부(52a)에서 개방되고 제2단부(52b)에서 바닥부(53)에 의해 폐쇄되며, 상기 유지 요소(60)는 상기 슬리브(50)를 내부 도관(21) 내에서 상기 도관과 동축으로 지지하며, 상기 제1단부(52a)는 밸브 시트(30) 내 포트(31)와 대향하여 놓이며, 상기 슬리브(50)는 그 둘레면(50a)과 분사 노즐 바디(20)의 내면 사이에 공간(24)을 남겨, 유체 유입구와 유출구 사이에서 유체 유동 방향을 따라 유체 유동을 가능하게 하는 밸브 가이드,
   -슬리브(50)의 채널(51) 내에서 축 방향으로 자유롭게 슬라이딩되도록 장착되는 플러그(70)로서, 상기 플러그(70)는 밸브 시트(30)의 포트(31)와 접촉하도록 압축 스프링에 의해 가압되며, 슬리브(50)에 수용되고 슬리브(50)의 바닥부(53)와의 접촉에 의해 정지되어 밸브 시트(30)의 포트(31)를 폐쇄하는 플러그(70)를 포함하며,
   상기 밸브 가이드(40)가 방사상 벤트(90)도 포함하고, 상기 방사상 벤트(90)는 유체 유동으로부터 기밀하게 격리된 벤트 채널(91)을 포함하며, 예비부(55b)에서 상기 슬리브(50)의 내부를 분사 노즐 바디(20)에 형성된 관통 방사상 천공(92)에 연결하며,
   상기 유지 요소(60)는 슬리브(50)에 기계적으로 연결된 환상 세그먼트(61)를 포함하고, 상기 환상 세그먼트(61)에 슬리브(50)는 동축으로 맞물리며, 환상 세그먼트(61) 내에 슬리브(50)의 동축 결합은 환상 세그먼트(61)와 상기 슬리브(50) 사이에 슬라이딩 공간을 형성하며, 외부 관형면(62a)은 분사 노즐 바디(20)의 내면과 원주방향으로 접촉하는 적어도 하나의 원주면부(65)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 환상 세그먼트(61)와 슬리브(50) 사이의 기계적 연결은, 둘레면(50a)과 환상 세그먼트(61)의 내부 관형면(62b) 사이에서 방사상으로 연장되는 적어도 하나의 스포크(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 내부 도관(21)은 내부 도관의 제1단부(21a)와 일치하는 일단부와 정지부가 있는 타단부를 포함하는 제1관형 도관부(25a)를 포함하고, 상기 환상 세그먼트(61)는 제1도관부(25a)에 수용되고 유체 유동 방향으로 상기 정지부(25c)와 접촉하여 정지되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 정지부(25c)에 대해 차단된 환상 세그먼트(61)의 배치는 환상 세그먼트(61)의 상단부(63a)와 정지부(25c) 사이의 접촉에 의해 이루어지며, 상기 접촉은 원주방향으로 기밀하게 이루어지며, 원주면부와 분사 노즐 바디(20) 내면 사이의 접촉도 기밀하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 원주면부(65)는, 분사 노즐 바디(20)의 연장 축선에 평행하게 환상 세그먼트(61)의 하단부로부터 연장되며, 외부 관형면(62a)의 제1분획(62a1)에 의해 제한되며, 상기 제1분획(62a1)에 인접한 외부 관형면(62a)의 제2분획(62a2)은 분사 노즐 바디(20)의 내면으로부터 이격되어 있으며, 외부 관형면(62a)의 제2분획(62a2) 및 이와 대향하는 분사 노즐 바디(20)의 내면의 일부는, 첫째는 원주면부(65)에 의해 다음으로는 상단부(63a)와 정지부(25c) 사이의 기밀한 원주방향 접촉에 의해 격리되는 기밀한 원주방향 공간(66)을 형성하는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 방사상 벤트(90)의 벤트 채널(91)은, 상기 스포크(64)의 체적을 통해 방사상으로 통과하는 상기 예비부(55b)으로부터 형성되며 원주방향 공간(66)에서 개방되는 방사상 채널을 포함하며, 방사상 채널 내에서 관통 방사상 천공(92)은 원주방향 공간(66)에서 분사 노즐 바디(20)의 내면에서 개방되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1관형 도관부(25a)는, 상기 정지부(25c)로부터 연장되어 관형면의 상기 제2분획(62a2)의 일부분과 원주방향으로 기밀하게 접촉하는 협소부(25a1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 밸브 가이드(40)에는 슬리브(50)의 둘레면(50a)으로 방사상으로 연장되고 분사 노즐 바디(20)의 내면과 접촉하는 중심 핀(100)이 또한 장착되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 중심 핀(100)은 슬리브의 제1단부(52a)를 넘어 연장되고 시트와 접촉하여 지지하여 분사 노즐 바디의 연장 축을 따라 밸브 가이드(40)의 변위를 방지하는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
    
13. 청구항 3에 있어서,
    상기 밸브 정지부(54)가 슬리브(50) 내면 상의 원주방향 쇼울더에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
    
14. 청구항 13에 있어서,
    슬리브(50)의 슬라이딩부(55a)의 지름이 예비부(55b)의 지름보다 커서 원주방향 쇼울더를 형성하는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
    
15. 청구항 13에 있어서,
    원주방향 쇼울더의 위치가 조정되어, 플러그(70)가 밸브 정지부과 접촉하여 정지될 때 압축 스프링(80)이 인접하여 회전하지 않도록 방지하는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
    
16. 청구항 13에 있어서,
    상기 밸브 가이드(40)가 열가소성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
    
17. 청구항 2 또는 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 밸브 시트(30)가 분사 노즐 바디(20)에 압착되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
    
18. 청구항 2 또는 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 플러그(70)는, 피스톤 헤드로 불리는 피스톤 단부를 가지며, 밸브 시트(30)에서 포트(31)를 막고 상기 포트(31)에 상보적인 형상을 가지는 피스톤인 것을 특징으로 하는 분사 노즐(10).
    
19. 청구항 2 또는 청구항 3 또는 청구항 4에 따른 적어도 하나의 분사 노즐(10)을 포함하는 유압 회로.
    
20. 청구항 2 또는 청구항 3 또는 청구항 4에 따른 적어도 하나의 분사 노즐(10)을 포함하는 공압 회로.

Images