KR200457370Y1 - 내연기관의 화염분출억제용 트랩장치의 하판구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 화염분출억제용 트랩장치의 하판구조에 관한 것으로서, 구체적으로 선박 등의 내연기관의 크랭크 케이스 외벽에 설치되는 화염분출억제용 트랩장치의 하부에 장착되는 하판에 관한 것으로서 내부로부터 전달되는 화염의 폭발압력에 도 잘 변형되지 않고 강도가 매우 우수하도록 설계된 하판의 구조에 관한 것이다.

본 고안에서는, 내연기관의 크랭크 케이스 내부로부터 전달되는 화염의 분출을 억제하기 위한 트랩장치의 하판구조에 있어서, 원형 금속판의 외측 원주단으로부터 내측으로 일정 거리 이격한 지점의 판면을 오목하게 단차지도록 함몰하여 형성되는 스프링 지지 단차면(112a)을 기준으로 내측의 중심부(101)와 외측의 외곽부(102)로 구획되고, 상기 내측의 중심부 판면에는 원주방향을 따라 일정한 폭으로 오목하게 링 형상으로 함몰되도록 형성되는 내측 링홈(114)이 적어도 하나 이상 마련되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 화염분출억제용 트랩장치의 하판구조를 제공한다.

트랩장치,하판, 원형 금속판, 프레임 거치부, 스프링 지지턱, 외측 링홈, 내측 링홈, 방사홈

Description

내연기관의 화염분출억제용 트랩장치의 하판구조{Bottom plate structure of flame arresting trap for internal combustion engine}

본 고안은 내연기관의 화염분출억제용 트랩장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 트랩장치의 하부 베이스 프레임에 장착되어 내부로부터 전달되는 화염을 측면의 트랩으로 유도하기 위한 하판의 구조에 관한 것이며, 종래에 비하여 높은 압력으로 전달되는 화염이나 열충격에 강하여 잘 변형되지 않도록 설계된 트랩장치의 하판구조에 관한 것이다.

통상적으로 자동차나 선박 등 내연기관을 동력원으로 사용하는 기관에서는 화석연료를 기관 내에서 연소 및 폭발시켜 발생하는 고온, 고압의 가스를 이용하여 내연기관의 피스톤 실린더에 동력 연결되는 크랭크축을 회전시키게 된다. 이러한 크랭크부는 크랭크 케이스에 의하여 둘러싸여 있으며, 그 내부는 내연기관의 엔진에 의하여 항시 고온, 고압의 환경에 놓여 있게 된다. 이러한 크랭크 케이스 내부의 온도 및 압력이 너무 지나치게 높으면 주변 기기에 악영향을 미치게 되므로 크랭크 케이스 내부의 압력이 규정 압력 이상으로 상승하지 않도록 하기 위하여 상기 크랭크 케이스에 화염분출 제어장치를 결합하여 사용한다.

상기 화염분출 제어장치는 일종의 릴리프 밸브로서, 통상적으로 일정한 폭을 가지는 금속 스트랩에 화염이 통과할 수 있도록 다수의 화염도출통로를 형성한 후 이를 링 형상으로 벤딩하여 적층함으로써 구성된다.

도 8은 종래의 하판을 장착한 트랩장치의 단면도로서, 특허등록 제881688호, "내연기관의 화염분출방지용 트랩장치"에 개시된 것이다. 도시한 바와 같이 트랩장치(10)는 기본적으로 다수의 화염도출덕트가 형성되는 링 형상의 트랩(15), 상기 트랩을 하부에서 지지하는 베이스 프레임(11), 내부에서 전달되는 화염의 배출통로를 단속하기 위한 하판(13), 상부의 덮개(12), 상기 덮개와 하판 사이에 위치하여 탄성력을 부여하는 스프링(14) 및 상기 트랩의 내측에서 트랩을 지지하는 지지볼트(16)로 구성된다.

여기서, 상기 하판(13)은 도면의 하방에서 전달되는 화염의 폭발압력에 의하여 도시한 바와 같이 스프링의 압력에 저항하여 위로 상승하여 화염의 유로를 측면의 트랩으로 유도하는 역할을 한다. 그리고, 화염이 멈추면 하판은 스프링의 탄성력에 의하여 제자리로 하강하게 되는 것이다. 이러한 하판(13)은 화염이 직접적으로 전달되는 최하부에 위치하여 전달되는 화염의 압력이 판면에 그대로 미치기 때문에 일정 정도의 강도 및 강성을 가져야 한다. 그렇지 않으면 폭발하여 전달되는 고압의 화염에 반복 노출됨으로써 판이 변형되기 때문이다. 그런데, 종래의 하판(13)은 도시한 바와 같이 대부분 단순한 원판 형상의 금속판에 스프링(14)을 장착할 수 있도록 단차를 형성할 뿐이어서 이러한 고압의 화염 및 열충격에 취약하 다는 문제가 있었다. 따라서, 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 열충격이나 고압의 압력에 견딜 수 있는 금속소재를 선택하거나, 하판의 두께를 증가시키는 방법을 선택해야만 하였다. 그러나, 열충격이나 고압에 강한 금속소재를 사용하는 경우 재료비가 증가하게 되며, 판의 두께를 증가시키는 경우 재료의 낭비를 가져오며 중량이 무거워진다는 단점이 있었다.

따라서, 저가의 금속소재를 사용하여 제작비를 증가시키지 않고, 또한 무게를 증가시키지 않으면서도 고온 및 고압의 환경하에서도 변형이 잘 일어나지 않도록 일정한 강도를 보유한 하판의 개발이 요청된다고 하겠다.

본 고안은 전술한 종래의 트랩장치의 하판의 문제점에 착안하여 도출된 것으로서, 본 고안의 목적은 소재의 변경이나 두께 및 중량의 변화없이 고압의 화염이나 열충격에 강하여 변형이 적고 그 제작도 간단하여 생산비용이 저렴하도록 설계된 트랩장치용 하판을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에서는, 내연기관의 크랭크 케이스 내부로부터 전달되는 화염의 분출을 억제하기 위한 트랩장치의 하판구조에 있어서,
원형 금속판의 외측 원주단으로부터 내측으로 일정 거리 이격한 지점의 판면을 오목하게 단차지도록 함몰하여 형성되는 스프링 지지 단차면(112a)을 기준으로 내측의 중심부(101)와 외측의 외곽부(102)로 구획되고, 상기 내측의 중심부 판면에는 원주방향을 따라 일정한 폭으로 오목하게 링 형상으로 함몰되도록 형성되는 내측 링홈(114)이 적어도 하나 이상 마련되고, 상기 내측 링홈의 내측 중심부에는 판면(110)을 오목하게 함몰시켜 형성되는 다수의 직선형 홈이 방사상으로 배치되는 방사홈(116)이 마련되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 화염분출억제용 트랩장치의 하판구조가 제공된다.

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여기서, 상기 외곽부에는 상기 외측 원주단과 상기 스프링 지지 단차면 사이의 판면을 원주방향을 따라 일정한 폭으로 오목하게 함몰시킴으로써 형성되는 외측 링홈(113)이 마련되는 것이 바람직하다.

본 고안의 하판구조는 폭발하는 화염에 의한 고압 및 고온의 환경에 잘 견딜 수 있는 구조이므로 변형이 적고 강도가 우수하다는 장점이 있으며, 종래와 달리 소재의 변경이나 원판의 두께를 증가시킬 필요가 없게 되므로 재료비가 절감되고 생산비용을 낮출 수 있게 된다.

또한, 하판의 변형이 적으며, 스프링을 안정적으로 지지할 수 있게 되므로 고장의 우려가 없고, 유지보수비용이 절약된다는 잇점이 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 기술적 사상에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 하판을 장착한 화염분출억제용 트랩장치의 부분 단면도이다. 본 고안의 하판(100)은 통상적으로 트랩장치(200)의 하부에 장착되는데, 트랩장치(200)는 기본적으로 하부에서 트랩(130)을 지지하고 하판(100)이 얹혀지는 베이스 프레임(120), 상기 베이스 프레임(120)의 외측 상면에 마련되는 것으로 다수의 화염도출통로가 형성되는 링 형상의 트랩(130), 상기 베이스 프레임(120)의 내측 단부에 얹혀지는 하판(100), 상부의 덮개(140), 상기 덮개(140) 및 하판(100) 사이에 장착되는 스프링(150) 및 덮개(140)를 상기 베이스 프레임(120)에 고정하고 트랩(130)을 지지하는 지지볼트(160)로 구성된다. 도면에서 미설명부호 161은 마운트 볼트를 나타낸다.

상기 하판(100)은 도시한 바와 같이, 최하부에 위치하며, 중심부가 개구되도록 링 형상으로 형성되는 베이스 프레임(120)의 내측 단부에 걸쳐지도록 장착되며, 덮개(140)와의 사이에 장착되는 스프링(150)에 의하여 하방으로 탄성지지된다. 크랭크 케이스 내부로부터 고온 및 고압의 폭발하는 화염이 하판(100)에 도달하면 하판(100)의 판면에 작용하는 압력에 의하여 하판(100)이 스프링(150)을 압축하면서 상승하게 되고, 이에 따라 화염의 유로가 개방되어 측면의 트랩(130) 측으로 유도된다.

이때, 상기 하판(100)에는 매우 고온이며 고압의 열충격이 가해지므로 하판에 변형을 가져오게 되는 것이다. 따라서, 이러한 열충격에 잘 견디게 하기 위하여 본 고안의 하판(100)에는 다수의 돌출하거너 오목하게 형성되는 구성요소들이 배치된다.

도 2는 본 고안의 제1 실시예에 따른 하판의 외부 사시도이고, 도 3은 도 2의 절단선 III-III에 따른 단면도이다. 본 고안의 하판(100)은 원형의 금속판으로 이루어지며, 금속판의 판면을 가압함으로써 형성되는 돌출턱과 오목홈들을 구비한다. 이하의 설명에서 외측이라 함은 원형의 금속판의 가장자리 원주단쪽으로 향하는 방향을 의미하며, 내측이라 함은 원형의 금속판의 중심(C)쪽으로 향하는 방향을 의미하는 것으로 정의한다.

상기 하판(100)은 전체적으로 원형의 금속판으로 이루어지며, 내측의 중심부(101)와 외측의 외곽부(102)로 구분된다. 즉, 원형 금속판의 외측 원주단으로부터 내측으로 일정 거리 이격한 지점의 판면을 오목하게 단차지도록 함몰하여 형성되는 스프링 지지 단차면(112a)을 기준으로 내측의 중심부(101)와 외측의 외곽부(102)로 구획된다. 상기 외곽부(102)의 판면은 편평한 판상을 이루는데, 트랩장치(200)의 하부에 위치하여 트랩(130)을 지지하는 베이스 프레임(120)의 단부에 하판(100)을 거치하기 위한 거치부(111)가 되는 부분이다. 상기 중심부(101)는 상기 프레임 거치부(111)의 판면보다 낮은 높이를 가지도록 함몰되게 형성된 것으로서, 도시한 바와 같이 그 테두리부보다 중앙부가 점진적으로 볼록하게 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 상기 중심부(101)의 판면에는 오목한 링 형상의 내측 링홈(114,115)이 적어도 하나 이상 형성된다. 즉, 상기 스프링 지지 단차면(112a)을 기준으로 내측에 위치하는 중심부의 판면(110)을 그 원주방향을 따라 일정한 폭으로 오목하게 함몰시킴으로써 제 1 내측 링홈(114) 및 제2 내측 링홈(115)을 형성하는 것이다.

상기 제1 및 제2 내측 링홈(114,115)은 모두 하판(100)에 가해지는 열충격이나 고압의 화염압에 의한 변형을 방지하고 하판(100)에 강도와 강성을 부여하기 위한 것이다. 상기 내측 링홈(114,115)의 개수는 필요에 따라 적절한 수로 형성할 수 있다.

도 4는 본 고안의 제2 실시예에 따른 하판의 외부 사시도이고, 도 5는 도 4의 절단선 V-V에 따른 단면도이다.

본 실시예에서는 전술한 실시예의 구성에 외측 링홈(113)이 추가되는 형태를 보이고 있다. 즉, 상기 하판(100)의 외곽부(102)의 판면을 일정한 폭으로 그 원주방향을 따라 오목하게 가압하여 함몰시킴으로써 외측 링홈(113)을 형성하는 것이다.

이렇게 하여 형성되는 하판(100)의 구성을 살펴보면, 결과적으로 외측 원주단으로부터 프레임 거치부(111), 외측 링홈(113), 스프링 지지턱(112), 스프링 지지 단차면(112a), 제 1 내측 링홈(114) 및 제2 내측 링홈(115)의 순서로 돌출 또는 오목한 구성요소들이 배치된다.

상기 프레임 거치부(111)는 편평한 판상의 부분으로서 상기 하판(100)을 전술한 베이스 프레임(120)의 내측 단부에 장착하기 위한 것이다. 상기 프레임 거치부(111)에서 내측으로 일정거리 이격한 지점에는 스프링(150)을 장착하여 지지하기 위한 스프링 지지턱(112)이 돌출하여 형성된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 링 형상의 스프링 지지턱(112)의 내측면에 접촉하여 스프링(150)이 장착되어 지지되므로 스프링(150)이 이탈하지 않고 안정적으로 지지될 수 있게 된다. 상기 스프링 지지턱(112)은 종래와 달리 내외측면이 경사지도록 돌출하여 형성되는 구조이므로 종래에 비하여 스프링(150)의 하단부가 미는 힘에 의한 변형이 적다는 장점이 있다. 결국 상기 외측 링홈(113)은 상기 프레임 거치부(111)와 상기 스프링 지지턱(112) 사이에 오목하게 링 형상으로 마련된다. 상기 외측 링홈(113)은 편평한 판상의 금속판(110)에 강성을 부여하기 위하여 링 형상으로 오목하게 홈을 낸 것으로서 원판(100)에 전달되는 화염의 압력에 의한 변형을 방지하기 위한 것이다.

상기 스프링 지지턱(112)의 내측으로는 전술한 실시예와 마찬가지로 중심부의 판면(110)을 오목하게 함몰시켜 원주방향을 따라 형성한 제1 내측 링홈(114) 및 제2 내측 링홈(115)이 위치한다. 본 실시예에서도 두 개의 내측 링홈(114,115)을 형성한 것을 예로 들었으나, 상기 내측 링홈은 적어도 하나 이상 마련될 수 있으며, 필요에 따라서는 두 개 이상을 형성하는 것도 가능하다.

상기 내측 링홈(114,115)이 형성된 부분인 금속판(110)의 중심부(101)는 상기 외측 링홈(113)이 형성되는 외곽부(101)보다 판면의 높이가 낮도록 형성하는 것이 바람직하다.

도 6은 본 고안의 제3 실시예에 따른 하판의 외부 사시도이고, 도 7은 도 6의 절단선 VII-VII에 따른 단면도이다. 본 실시예에서는 제1 내측 링홈(114)과 방사홈(116)을 조합하여 형성한다. 즉, 스프링 지지턱(112)의 내측 판면을 원주방향을 따라 오목하게 함몰시켜 제1 내측 링홈(114)을 형성하고, 상기 제1 내측 링홈(114)의 내측 판면(110)을 오목하게 방사형으로 함몰시켜 방사홈(116)을 형성하는 것이다. 상기 제1 내측 링홈(114)과 방사홈(116)은 모두 하판(100)에 강도와 강성을 부여하여 잘 휘어지거나 변형되지 않도록 하기 위한 것이므로 이들의 배치는 필요에 따라 적절하게 조합하여 구성할 수 있을 것이다. 즉, 내측 링홈을 적어도 하나 이상 설치하고 방사홈을 각 내측 링홈의 사이에 형성하거나 최종의 내측 링홈과 원판(100)의 중심(C) 사이에 형성할 수도 있다.

지금까지 본 고안의 기술적 사상을 몇 가지 실시예에 의거하여 설명하였는 바 본 고안의 기술적 범위가 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니될 것이며, 본 고안의 외측 링홈, 내측 링홈 및 방사홈의 위치, 크기, 개수 및 형상 등은 필요에 따라 적합한 형태로 변형되어 사용될 수 있으며, 이러한 것들은 모두 본 고안의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

도 1은 본 고안의 하판을 장착한 화염분출억제용 트랩장치의 부분 단면도.

도 2는 본 고안의 제1 실시예에 따른 하판의 외부 사시도.

도 3은 도 2의 절단선 III-III에 따른 단면도.

도 4는 본 고안의 제2 실시예에 따른 하판의 외부 사시도.

도 5는 도 4의 절단선 V-V에 따른 단면도.

도 6은 본 고안의 제3 실시예에 따른 하판의 외부 사시도.

도 7은 도 6의 절단선 VII-VII에 따른 단면도.

도 8은 종래의 하판을 장착한 트랩장치의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 하판 101: 중심부

102: 외곽부 111: 프레임 거치부

112: 스프링 지지턱 113: 외측 링홈

114: 제1 내측 링홈 115: 제2 내측 링홈

116: 방사홈 120: 베이스 프레임

130: 트랩 140: 덮개

150: 스프링 160: 지지볼트

200: 트랩장치 C: 금속판의 중심

Claims (3)

1. 내연기관의 크랭크 케이스 내부로부터 전달되는 화염의 분출을 억제하기 위한 트랩장치의 하판구조에 있어서,

   원형 금속판의 외측 원주단으로부터 내측으로 일정 거리 이격한 지점의 판면을 오목하게 단차지도록 함몰하여 형성되는 스프링 지지 단차면(112a)을 기준으로 내측의 중심부(101)와 외측의 외곽부(102)로 구획되고, 상기 내측의 중심부 판면에는 원주방향을 따라 일정한 폭으로 오목하게 링 형상으로 함몰되도록 형성되는 내측 링홈(114)이 적어도 하나 이상 마련되고, 상기 내측 링홈의 내측 중심부에는 판면(110)을 오목하게 함몰시켜 형성되는 다수의 직선형 홈이 방사상으로 배치되는 방사홈(116)이 마련되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 화염분출억제용 트랩장치의 하판구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 외곽부에는 상기 외측 원주단과 상기 스프링 지지 단차면 사이의 판면을 원주방향을 따라 일정한 폭으로 오목하게 함몰시킴으로써 형성되는 외측 링홈(113)이 마련되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 화염분출억제용 트랩장치의 하판구조.
3. 삭제

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