KR200180586Y1 - 선박 엔진용 배기 메니폴드 - Google Patents

Abstract

본 고안은 선박 엔진용 배기 매니폴드에 관한 것이다. 냉각수 순환관 내부 중앙에 배기가스관을 구성하여 냉각효율을 극대화함은 물론, 엔진진동에 의한 균열 및 안정성을 확보할 수 있도록 한다. 배기가스 입구 및 출구가 형성된 배기가스관과, 냉각수 입구 및 출구가 형성된 냉각수 순환관이 구분 형성된 통상의 선박 엔진용 배기 매니폴드에 있어서, 상기 냉각수 순환관(2)의 내부 중앙에 배기가스관(4)을 구성하고, 배기가스관(4)은 이와 연통된 입,출구(4a)(4b)의 일단을 냉각수 순환관(2)의 외주연에 용착하여 냉각수 순환관(2)의 내부 중앙에 위치하도록 하는 한편, 주강의 주물성형에 의해 이들이 일체형의 몸체로 구성하여 이루어진다. 이와 같이 엔진의 고열의 가스가 공급되는 고열의 배기가스관의 외주연을 감싸는 구조로 냉각수 순환관을 구성하여 엔진의 열교환 효율성이 극대화함은 물론, 무게가 경량화되어 안정성 확보 및 설치작업이 용이하며, 특히 해상에서 선박을 보다 안정적으로 운항할 수 있고, 제품의 신뢰성이 확보되어 시장경제력을 높이는 효과가 있다.

Description

선박 엔진용 배기 메니폴드 {Manifold for engine of ship}

본 고안은 선박 엔진용 배기 매니폴드에 관한 것이다. 주강(FC25)의 동일재질로 냉각수 순환관의 내부 중앙에 배기가스관을 구성하고, 이들을 일체형의 몸체로 구성하여 엔진의 열교환 효율성을 극대화함은 물론, 무게를 경량화하여 용이한 설치작업의 수행과 안정성을 확보하며, 제품의 신뢰성을 높여 시장경쟁력을 향상시키는데 주안점을 두고 있다.

매니폴드는 다기관 다실린더 기관에서 각 실린더에 흡기 또는 배기를 인도하기 위한 관을 여러개씩 또는 전부를 집합시킨 것으로서 흡기매니폴드와 배기매니폴드로 나누어진다.

이와 같은 매니폴드는 엔진에서 발생되는 고온(400℃ ∼ 600℃)의 배기가스를 기관실내에서 배출시키지 못하고 이를 계속 유지하였을 경우 엔진의 과열로 인한 화재 및 요소기능의 중단 등으로 말미암아 결과적으로 엔진의 수명을 단축시키게 되는 요인이 되고 있다. 특히, 해양 선박용 매니폴드는 해수(바닷물)을 냉각수로 사용하기 때문에 배기가스관과 냉각수 순환부 그리고 몸체의 각 용접부위가 해수에 의해서 쉽게 부식되며 용접으로 인하여 그 내부의 용착부위가 매끄럽지 못하기 때문에 냉각수의 원할한 공급에 지장을 주게 된다. 이러한 문제점을 개선하고자 본원인은 선출원한 특허출원번호(1999-0002587호)에서 개선한 바 있다. 이는 배기매니폴드를 내부에 배기가스관과 냉각수 순환관을 상하로 구분하고 이를 일체형의 몸체로 구성하여 생산성 향상은 물론, 용접결함으로 인한 기관의 고장을 방지하고자 용접작업에 따르는 불필요한 제반공정을 배제하였다. 또한 주물성형이 우수한 것으로 알려진 쉘주조형 공법을 채택하여 제작함으로써 견고성, 내구성 그리고 기밀성 등 기계적성질이 양호한 배기매니폴더를 제공하였다.

그러나 이와 같이 배기 매니폴드를 쉘주조공법을 통하여 일체로 제작하였으나 냉각수 순환관과 배기가스관이 상하로 구분되어 있어 고열의 배기가스관 외주연 전체에 냉각수가 접하지 못한 관계로 고른 냉각을 수행하지 못하기 때문에 결과적으로 냉각효율이 비효율적이다. 또한 매니폴드의 중량은 제품의 원가절감면에서 큰비중을 차지하는 부분으로서 시장경쟁력을 좌우하는 중요한 해결과제다. 그러나 제품의 중량을 경량화하는 문제는 매우 시급을 다투는 과제로 대두되고 있음에도 불구하고 이를 해결하는데는 미흡하다.

본 고안은 이러한 문제점을 개선하고자 동일재질의 주강(FC25)을 주물성형하여 일체된 몸체를 이루도록 냉각수 순환관 내부 중앙에 배기가스관을 구성하고 상기 배기가스관의 출구가 냉각수 순환관을 일체로 지지하면서 외부로 연통된 구조로 단일의 몸체를 구성함으로서 고열의 배기가스관의 외주면을 효율적으로 냉각시킴은 물론 무게가 경량화됨으로서 설치시 안정성을 갖도록 한다. 또한 냉각수 순환관의 내측 입출구의 절곡부위에 곡면부를 형성하여 냉각수의 공급이 원할하게 이루어져 냉각효율성이 양호한 선박 엔진용 배기 매니폴드를 제공하고자 한다.

도 1은 본 고안의 사시도

도 2는 내부 구조를 보인 정단면도

도 3은 냉각수 순환 입,출구를 보인 평단면도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 냉각수 순환관 4 : 배기가스관

2a,2b : 냉각수 순환 입,출구 4a,4b, : 배기가스 입,출구

6 : 곡면부 8 : 플랜지

배기가스 입구 및 출구가 형성된 배기가스관과, 냉각수 입구 및 출구가 형성된 냉각수 순환관이 구분 형성된 통상의 선박 엔진용 배기 매니폴드에 있어서, 상기 냉각수 순환관(2)의 내부 중앙에 배기가스관(4)을 구성하고, 배기가스관(4)은 이와 연통된 배기가스 출구(4b)의 일단을 냉각수 순환관(2)의 외주연에 용착하여 냉각수 순환관(2)의 중앙에 위치하도록 하는 한편, 주강의 주물성형에 의해 이들이 일체형의 몸체로 구성하여 이루어진다.

또한, 냉각수 순환관(2)의 내측 입,출구(2a)(2b)의 절곡부위는 곡면부(6)로 형성한다. 이는 냉각수의 원할한 공급을 통하여 냉각수 흐름에 따른 배기가스관(4)과 냉각수 순환관(2)의 상호 열교환량이 극대화하기 위함이며, 냉각수의 유속은 냉각효율과 비례하는 밀접한 관계를 이루기 때문이다.

이와 같이 구성된 본 고안의 내부구조는 도 2에서 나타낸 바와 같이, 냉각수 순환관(2) 내부 중앙에 배기가스관(4)을 구성할 수 있도록 배기가스관(4)의 일측에 형성된 배기가스관 출구(4b)에 의해서 냉각수 순환관(2)을 일체로 지지하면서 외부로 연통된 구조로 일체형을 이루고 있음을 나타내고 있다. 본 고안의 배기 매니폴드는 엔진에서 발생되는 고온의 배기가스를 견디기 위한 내열성 및 내구성 그리고 주물성형이 양호한 주강 (FC25)을 채택하여 배기가스관(4)과 냉각수 순환관(2) 그리고 각 배기가스 입, 출구(4a)(4b) 및 냉각수 입,출구(2a)(2b)에 공급관 및 배출관을 결합시켜주기 위한 플랜지(8)를 일체형으로 구성하고 있다. 그리고 냉각수 순환관(2) 내부 중앙에 구성된 배기가스관(4)에 엔진에서 발생되는 고온의 배기가스가 공급관을 통해 유입되면 냉각수 순환관(2) 양측으로 형성된 냉각수 입구(2a)를 통해 냉각수가 일정한 유속으로 유입되어 배기가스관(4)의 외주연 전둘레를 감싸면서 반대방향의 냉각수 출구(2b)로 배출되는 연속적인 순환을 통하여 배기가스의 온도를 신속하게 식혀주게 된다. 즉 냉각수 순환관(2) 내부 중앙에 배기가스관(4)을 구성함으로서 배기가스관(4)의 외주면을 감싸듯이 냉각수가 순환되어 효과적이면서도 신속한 열교환이 이루어진다. 이때, 냉각수 순환관(2)의 입,출구(2a)(2b)는 전면과 후면의 각각 양측으로 형성되어 있어 냉각수의 순환시에는 도 3에서 도시한 바와 같이, 대각선방향으로 서로 대칭되도록 입,출구(2a)(2b)를 개방하는 반면에 상호 반대되게 대칭된 입,출구(2a)(2b)는 플랜지(8)에 의해서 결합된 밀폐상태를 이루도록 한다. 이렇게 냉각수 순환관(2)의 입,출구(2a)(2b)를 상호 반대되는 대칭방향으로 개폐가 가능하도록 위치함으로서 설치시에 냉각수의 공급방향과 설치방향에 따라 선택적으로 개폐가 가능하다. 이러한 냉각수 입,출구(2a)(2b)를 대칭되는 방향으로 개폐되도록 함은 냉각수의 흐름을 자연스럽게 유도하면서 냉각효율을 극대화하기 위함이다. 특히, 냉각수가 원할한 순환을 이룰 수 있도록 상기 냉각수 순환관(2)의 내측 입,출구(2a)(2b)의 절곡부위를 곡면부(6)로 형성하여 냉각수의 공급이 원할하게 이루어지도록 함으로서 냉각수 흐름에 따른 배기가스관(4)과 냉각수 순환관(2)의 상호 열교환량이 극대화된다.

이와 같이 본 고안은 동일재질의 주강(FC25) 으로 주물성형하여 냉각수 순환관(2)의 내부 중앙에 배기가스관(4)을 구성하는 구조로 제조함으로써 냉각효율을 극대화함은 물론, 무게가 가볍게 되어 설치작업이 용이하며 안전성을 확보할 수 있다. 더불어, 냉각수 순환관(2)의 내측 입,출구(2a)(2b)의 절곡부위를 곡면부(6)로 형성하여 원할한 냉각수의 흐름을 유도하여 냉각효율성을 높이도록 하였다.

본 고안은 선박엔진은 물론, 자동차 건설장비, 농업기계의 엔진등 산업분야 전반에 걸쳐 다양하게 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 고열의 가스가 공급되는 고열의 배기가스관의 외주연을 감싸는 구조로 냉각수 순환관을 구성하여 엔진의 열교환 효율성이 극대화함은 물론, 무게가 경량화되어 안정성 확보 및 설치작업이 용이하며, 특히 해상에서 선박을 보다 안정적으로 운항할 수 있고, 제품의 신뢰성이 확보되어 시장경제력을 높이는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 배기가스 입구 및 출구가 형성된 배기가스관과, 냉각수 입구 및 출구가 형성된 냉각수 순환관이 구분 형성된 통상의 선박용 배기매니폴드에 있어서, 상기 냉각수 순환관(2)의 내부 중앙에 배기가스관(4)을 구성하고, 배기가스관(4)은 이와 연통된 출구(4b)의 일단을 냉각수 순환관(2)의 외주연에 용착하여 냉각수 순환관(2)의 내부 중앙에 위치하도록 하는 한편, 주강의 주물성형에 의해 이들이 일체형의 몸체로 구성하여 됨을 특징으로 하는 선박 엔진용 배기 매니폴드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각수 순환관(2)의 내측 입,출구(2a)(2b)의 절곡부위는 곡면부(6)로 형성하여 됨을 특징으로 하는 선박 엔진용 배기 매니폴드.