KR200466383Y1 - 제어공급시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 대형 디젤엔진, 예컨대 선박용 엔진에 사용되는 실린더 윤활유용 제어공급시스템에 관한 것이다. 본 시스템은 공급파이프와 각각의 밸브(3,27)에 구비되고 중앙공급펌프에 연결된 환수파이프를 갖춘다. 각 유니트는 분사노즐을 통해 윤활유 제트의 주입이 최대한으로 분무가 일어나지 않도록 병합된 실린더에 실린더면으로 적어도 하나의 조밀화된 윤활유 제트를 분사하는 다수의 분사노즐과, 노즐로드의 후미부에 구비된 피스톤(1) 및, 펌프 스트로크와 피스톤의 위치를 조정하기 위해서 나사부(33)를 매개로 피스톤(1)에 연결된 제어모터(37)로 이루어진다. 추가로, 시스템은 밸브(3,27)를 제어하는 중앙컴퓨터와 모터(37)를 구비하여 오일량의 정확한 제어 및 정확한 시간조절이 이루어진다.

Description

제어공급시스템 {Controlled feeding system}

본 고안은 공급파이프와 각각의 밸브를 구비하고 중앙공급펌프에 연결된 환수파이프를 구비하고, 분사유니트의 갯수는 각 실린더에 윤활지점의 갯수와 상응하고 파이프에 연결되어 있는 대형 디젤엔진, 예컨대 선박용 엔진을 위한 실린더 윤활유용 제어공급시스템에 관한 것으로, 각각의 유니트는,

- 병합된 실린더 내부로 윤활유를 분사할 수 있도록 각 윤활지점마다 구비된 분사노즐과,

- 노즐로드의 후미 단부에 위치된 피스톤 및,

- 펌프 스트로크와 피스톤의 위치를 조절하기 위해서 나사부를 매개로 피스톤에 인접하게 위치된 제어모터;로 이루어지는바, 이 시스템은,

- 밸브와 제어모터를 제어하는 중앙컴퓨터를 구비한다. 이러한 유형의 시스템은 국제특허공보 제 WO 02/35068호에 기재된다.

예컨대, 이러한 유형의 시스템은 국제특허공보 제 WO 00/28194호로 기재된다.

각각의 노즐을 통한 오일공급은 소형 피스톤펌프가 밸브를 통해 노즐 밖으로 오일을 보내는 종래의 시간조절되는 윤활장치로 이루어진다.

하나의 윤활장치는 하나의 엔진실린더 혹은 엔진실린더 그룹을 구비하되, 하나의 윤활장치는 종종 디젤엔진으로 직접 구동되는 동시에 전술된 오일이 엔진주기 중 임의의 시간으로 시간조절하여 실린더면으로 공급한다. 통상적으로, 윤활장치는 개별적인 윤활지점에서 소정의 거리만큼 떨어져 안착된다. 긴 파이프에서, 오일의 압축성이 정밀한 공급에 결정적인 영향을 미친다. 심지어 6~7m 이상의 파이프 길이를 갖는 도시된 시스템에서 정밀한 공급를 위한 커다란 편차가 발생하지 않을지라도, 공급량의 결정과 (실린더벽에) 공급시간과 공급지점 사이에서 가능한 한 파이프의 길이는 짧도록 하는 것이 좋다.

실린더 윤활유가 엔진공전 혹은 일정한 엔진공전횟수 마다 일 부분에 공급되기 때문에, 공급조절은 펌프의 스트로크를 변화시켜 이루어진다. 이러한 목적을 위한 시스템인 덴마크 특허출원 제4998/85호로 기재되는바, 이 시스템은 엔진부하에 종속되어 펌프스트로크를 조절하는 캠 디스크형 기계설비로서 작동된다. 이러한 종속변화는 캠 디스크를 다른 이동함수를 갖는 다른 캠 디스크로 변경되어져 효과를 얻는다.

모든 디젤엔진이 엔진공전과 동시에 윤활장치를 직접적으로 기계구동할 수 있는 것은 아니다. 덧붙여서, 별도의 측정가능한 엔진매개변수에 따라, 즉각적으로 엔진에 실제 필요한 공급될 실린더 윤활유의 양을 유연하고 쉽게 조절할 수 있다. 이는 유동적인 방식으로 실제 작동상태에 따라 연속적으로 시간조절하기에 적합하다. 모든 조절이 중앙제어되는 것이 바람직하다.

엔진공전과 동시에 윤활장치를 구동하는 것이 전자공학적으로 실현가능하나 비용이 많이 든다. 이러한 시스템으로 시간조절이 즉각적으로 변경될 수 있다.

제어모터, 예컨대 스텝모터(step motor)를 사용하여 펌프스트로크를 조절할 수 있도록 제안된다. 이는 윤활지점을 위해 사용된다.

실린더벽 윤활시스템은 종래기술에 관한 것으로, 여기서 윤활유가 미세한 오일방울의 분무상태로 분사된다. 이러한 분사로, 세척공기가 윤활유의 일부와 비말동반되어 불충분한 윤활작용으로 다량의 윤활유를 소모한다.

종래의 실린더벽 윤활에서, 체크밸브에 경사진 스프링을 사용하여 실린더는 내부압력을 견딜 수는 있으나 약간 높은 외부 분사압을 만들어 낸다. 본 고안에 연결되어, 밸브시스템은 매우 높은 오일압력하에서만 개방되어 초기부터 오일분사가 조밀한 오일제트분사되는 특성을 가정할 수 있다. 여기서, 압력은 수 백% 이상의 다른 요소로 언급하는 것이다.

본 고안의 목적은 조밀한 윤활유 제트로 대형 디젤엔진에서 실린더의 윤활시스템을 구비하는 것으로, 펌프 스트로크의 유연한 중앙제어로 성취되며 덧붙여서 시간조절의 정확한 제어와 유량을 제어할 수 있다.

이는 서문에서 언급된 공급시스템을 갖춘 본 고안에 따라서 성취되되, 각각의 윤활지점마다 구비된 상기 분사노즐은 분사노즐을 통해 윤활유 제트의 주입에 있어서 최대한으로 분무가 일어나지 않도록, 병합된 실린더의 실린더면에 적어도 하나의 조밀화된 윤활유 제트를 분사하도록 되어 있다.

이러한 시스템에서, 스트로크는 제어모터를 설정하여 쉽게 조절된다. 모터의 작동매개변수에 대한 수신된 데이터를 컴퓨터로 중앙처리된다. 또한, 밸브의 개폐는 컴퓨터로서 제어된다. 본 고안에 따른 시스템으로, 모터의 작동매개변수는 실린더에 공급될 윤활유의 시간조절 및 양을 변화시키도록 변환된다. 이러한 오일은 모터의 작동주기 중에 바람직한 시간에서 공급된다. 조밀한 제트로 분사되기 때문에, 실린더의 특정한 윤활효과를 성취될 수 있어 세척공기로 안내되는 미세한 물방울의 형태로 오일의 위험성이 없게 된다.

하나의 실린더에서 하나 이상의 분사유니트를 갖추며, 일반적으로 분사유니트의 갯수는 실린더의 갯수의 배수로 될 것이다.

본 고안의 특정한 실시예에 따르면, 시스템에서 노즐은 실린더벽의 구멍을 통해 끼어 넣어지는 원통형상의 노즐로드를 구비하고, 노즐로드는 노즐로드의 노즐배출구에 내부밸브시트를 외부방향으로 밀폐하는 스프링으로 된 바늘밸브본체용 중앙통로와 내부밸브시트를 개방하는 바늘밸브본체의 뒤쪽을 압박하는 압축오일을 앞쪽 압력채임버로 압축오일을 제어공급할 뿐만 아니라 오일압력이 바늘밸브의 밀폐를 효과적으로 낮출 수 있을 때까지 개방될 노즐을 통해 오일의 과도한 압력으로 분사하는 제2통로를 구비하되, 제2통로는 바늘밸브본체의 중앙으로 수용하기 위해 외부관형상의 실린더 노즐로드와 중앙에 위치된 관통파이프 사이에 원통형상의 공간으로 구성된다.

본 고안에 따르면, 대형 디젤엔진 실린더 내로 실린더 윤활유를 분사하는 분사노즐을 제어하는 밸브를 사용한다. 이로 인해서, 본 시스템에서 고압의 분사압으로 작동하기 때문에 원하는 농도와 조밀화된 윤활유 제트를 획득할 수 있고, 윤활유 제트는 시스템의 경우에 비해서 실린더면 상으로 분무되어 윤활유가 실린더의 윤활구멍을 통해 안쪽으로 흐르게 된다.

상응하는 환경하에서 작동하는 몇몇 노즐밸브는 이미 널리 알려져 있는바, 즉 엔진실린더를 위한 다양한 분사유니트로 종래기술에 따른 장치는 실린더 윤활오일의 분사에 관계되지 않고 실린더벽을 관통하여 주입되는 다른 장착상태 하에서 배열되기 때문에 이러한 목적을 위해 적합하지 않고 분사의 전달이 다르게 된다.

한편, 본 고안과 연관되어 종래기술의 연료밸브로 임의의 기본특징에 새로운 밸브를 기초로 하여, 즉 우선적으로 밸브시트와 상호작용하는 앞쪽 밸브바늘와, 밸브본체를 추진하도록 뒤쪽에 위치된 압축스프링 및, 밸브본체의 안쪽 압력실에서 유체를 압축하는 액체덕트에 상호작용하는 앞쪽 밸브바늘을 갖춘 밸브본체를 수용하기 위해서 둥근형상의 로드가 외부노즐개방부를 밀폐하고서, 밸브바늘이 필요한 압력으로 액체를 가압할 때 뒤쪽으로 강제로 밀어 붙여진다. 그럼으로써, 노즐은 고압이 설정될 때 개방될 것이며, 다시 말하자면 제트와 같은 액체분사가 밸브의 개방초기에 즉각적으로 발생하고, 높은 액체압이 상당히 혹은 다소 줄어들 때까지 압력은 전술된 압축스프링의 작용을 더 이상 극복할 수 없게 되어, 예컨대 제트와 같은 액체분사가 그런 다음에 갑작스럽게 중단될 것이며 이와 중에 여전히 액체는 큰 압력상태에 놓인다. 상기 압력실로부터 약간 뒤쪽으로 액체누수가 일어날 것이며, 그런 다음에 상기 중앙통로를 통해 방출된다.

연관된 연료밸브는 원칙적으로 다른 어려움 없이도 상기 밸브로드의 필요한 크기를 갖고서 엔진의 실린더헤드부에 만들어지고 끼어 넣어진다. 여기서 이러한 배열로서 로드를 위한 넉넉한 공간의 단면크기를 갖춰 상기 중앙통로와 이에 평행한 액체공급덕트에 설치되어 연료밸브가 적당한 두께를 갖는다.

실린더벽 윤활을 위한 밸브에 연결되는 크기와 장착상태는 완전히 다르다. 밸브로드의 직경은 특히 현존하는 엔진실린더에서 최소화되어 최초 제시되었던 것보다 큰 "윤활구멍"을 통해 제동되는 것이 방지되고, 이러한 구멍은 실제로 연료밸브를 관통하여 지나가는 실린더헤드부에 구비된 구멍보다 작게 되어 있다.

이러한 배경으로, 실린더벽 윤활을 위한 동일한 기술을 사용할 수 있는 장점을 갖는데, 액체공급덕트는 상당히 협소하여 필요한 액체공급의 결과는 연료흐름의 최소비율로 구성될 것이며, 이는 밸브로드의 작은 직경의 장점이 될 것이다. 한편, 야기되는 문제점은 특히, 이러한 덕트가 로드본체의 통로 외부에 위치될 때, 비교적 길이연장된 로드본체를 관통하는 매우 얇은 덕트를 형성하기 어렵다는 것이다. 상기 종래기술의 직접적인 적용이 로드본체의 허용될 수 없는 상당한 두께 또는 협소한 로드본체를 제작함에 있어서 비현실적으로 비용이 높게 산정된다.

급격한 변화는 중앙내부파이프와 주변의 로드파이프 사이의 영역에서 하나 이상의 축홈처럼 중앙통로 주변에 환형상의 덕트로 배열된 분산된 액체공급덕트로 주변으로 실현된다. 이러한 2개의 파이프로의 분산으로, 어려운 절단작업 없이도 방사상의 방향으로 협소한 덕트가 최소한의 공간을 차지하고 실제로 노즐밸브에 적합하게 작은 두께를 갖추고 전술된 특정한 목적에 완벽하게 적합하게 된다.

본 고안은 첨부도면을 참조로 하여 아래에서 기술될 것이다.

이상 본 고안의 설명에 의하면, 본 고안은 펌프 스트로크의 중앙제어를 매개로 하여 오일량의 정확한 제어 뿐만 아니라 정확한 시간조절이 이루어질 수 있게 하는 윤활시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 하나의 실린더에 3개의 분사유니트를 갖춘 본 고안에 따른 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 분사유니트를 도 1에 Ⅱ-Ⅱ선으로 절취한 확대도이다.
도 3은 공급유니트에 사용될 밸브를 위한 추가 실시예의 부분도이다.

도 1에서 본 고안에 따른 시스템은 3개의 분사윤니트 및 밸브를 갖춘 설비를 도시한 것으로, 갯수는 3개로 국한되지는 않는다. 분사유니트는 각각 단일밸브에 직접적으로 장착된 공급유니트를 구비한다. 엔진에 각각의 실린더는 이에 병합된 대응시스템을 갖춘다.

더욱 상세하게 도 2에 도시된 공급유니트는 도시된 바와 같이 차동 피스톤을 갖춘 피스톤(1)으로 이루어진다. 시스템은 압력이 없을 때, 피스톤이 스프링(1')으로 좌측에 고정된다. 밸브(3)가 개방될 때, 구획실(5)은 도시되지는 않았지만 펌프로부터 압력파이프(17)를 사용하여 가압된 오일을 공급받는바, 피스톤이 오른쪽으로 이동하고 피스톤의 오른쪽 단부로 변위된 오일은 압력밸브(7)를 통해 덕트(9,24,28)를 매개로 하여 노즐바늘(18) 앞에 그리고 추가로 노즐(11)의 노즐덕트(12)를 통해 구획실(30)로 안내된다. 밸브의 기능은 아래에서 더욱 상세히 기술된다.

밸브에서 누수된 오일은 덕트(13,15,21)를 통해 환수파이프(23)까지 안내된다. 스프링(1') 둘레에 구획실(25)은 구멍(19)을 통해 환수파이프(23)로 일정하게 연결되어, 이 구획실(25)에서 변화하는 오일부피가 기능을 방해하지 않는다. 피스톤(1)이 바닥위치에 도달하면, 밸브(27)가 개방되고 밸브(3)는 밀폐된다. 이로 인해서, 구획실(5)은 환수파이프(29)에 연결되고, 스프링(1')은 피스톤(1)을 최대 왼쪽위치로 강제로 밀어붙이고, 구획실(51)은 피스톤(1)에 흡입밸브(31)를 통해 새로운 오일을 공급받는다. 흡입밸브는 피스톤(1)에 안착될 필요는 없다. 펌프 스트로크는 제어모터(37)로 회전되는 나사부(33)로 조절된다.

밸브(3,27)의 개폐 및 모터(37)의 제어는 모터의 작동매개변수를 수신하고 개별적으로 시간조절 및 펌프 스트로크의 변화를 변경하는 컴퓨터(도시되지 않음)로 이루어진다.

전술된 공급유니트는 각각의 단일노즐유니트에 장착될 필요는 없으나 예컨대 실린더용 다른 노즐유니트를 위한 공급유니트에 조립되어 장착되어서, 피스톤/스트로크의 조절이 모든 공급유니트를 위한 하나의 단일모터(37)로 실행된다. 그런 다음에, 공급유니트는 파이프연결을 수단으로 하여 실린더벽에서 밸브에 연결된다. 공급유니트가 종래의 윤활장치에 비해서 소형이기 때문에, 함께 결합된 공급장치가 종래의 커다란 윤활장치에 내포되어 있는 한계치에 미치지 않고 윤활지점에 근접한 임의의 장소에 장착된다. 이로 인해서, 공급유니트와 밸브 사이의 필요한 파이프연결이 더욱 짧게 유지된다.

도 3에 도시된 유니트는 실린더벽에 가로질러 천공된 천공부(4)에 삽입되는 가늘고 긴 얇은 외부파이프(2)로 이루어지되, 실린더벽은 만곡된 점선(6a,6b) 사이로 한정된다. 실린더의 내벽(6a)에서, 파이프는 실린더의 내벽에 큰 접선방향으로 그리고 중앙접근덕트(14)를 관통하여 공급되는 조밀한 윤활유 제트를 배출하도록 외부경사노즐덕트(12)를 구비한 노즐돌출부(10)에 개구부를 구비한 삽입형 노즐플러그(8)로 마감된다.

덕트(14)에서, 밸브바늘(18)의 외부단부(16)가 수용되며, 블록부(20)로 축방향으로 안내되는 바늘(18)은 내부파이프(22)에 연결되되, 내부파이프는 임의의 방사상 거리에서 또는 홈을 구비하여 전체 외부파이프(2)를 관통하여 외부로 뻗어 덕트(24)는 이 파이프들 사이로 한정된다. 덕트(24)는 밸브바늘(18)에 두께부(32) 전면에 구획실(30)을 연결하도록 아래방향과 윗방향으로 압축오일을 안내하는 경사진 덕트(28)를 형성하는 블록부(20)에 모터실린더의 외벽(6b) 바깥쪽으로 연결하우징(26)에서 압축오일을 안내하도록 사용된다. 이로 인해서, 공급된 압축오일은 밸브바늘에 뒤쪽으로 압력을 가한다.

후미부에서, 밸브바늘(18)가 압축스프링(32)에 근접해 있는데, 압축스프링은 내부파이프(22)로 둘러싸이고 내부파이프(22)에서 길이방향으로 미끄러지는 실린더형상의 슬라이더(34)의 전단부에서 지지되며, 블록부(26)의 후미쪽에서 나사부(33)를 매개로 전후로 조정되어, 나사부가 모터(37)로 회전될 수 있다. 슬라이드(34)는 안내부(35)를 사용하여 회전되지 않는다. 블록부(26)에 덕트(24)는 압축오일용 파이프연결(42)에 연결된 방사상 덕트(38)에 연결된다. 내부튜브(22)의 내부면은 연결부(44)를 사용하여 제2파이프연결부(46)에 연결되되, 다시 말하자면 노즐단부의 영역에서 내부파이프를 통해 특별한 누수가 발생하지 않는 후면부를 관통하여 누수오일을 흘려보낸다.

스프링(32)은 밸브바늘을 위한 바람직한 밀폐압력에 상응하는 적당한 부하로 유지되고, 연결부(42)에 오일압력이 개방상태 이상으로 이루어지며, 밸브바늘은 바늘두께부(32) 상에 오일압력을 매개로 약간 뒤쪽으로 밀어 붙여질 것이며, 밸브바늘지점은 협소한 덕트의 단부에서 노즐덕트(12)까지 시트접촉부를 배치하고서 개방부의 시작점에서 오른쪽으로 노즐에서부터 지정된 오일제트(48)의 조밀한 고압제트를 유도하다. 이러한 상황은 공급오일의 압력감소를 개시할 때까지 유지되어 노즐로부터의 분사가 급격하게 종결된다.

전반적인 파이프는 비교적 작은 직경을 갖도록 되어, 압력오일과 누수오일용 공급 및 배출덕트가 외부경사덕트(28)를 제외하고 임의의 특정한 절단작업을 필요로 하지 않아, 스프링(32)은 내부파이프(22)에 잘 위치되고, 블록부(20)는 스프링(32)을 수용하지 않기 때문에 소형으로 형성될 것이다.

도 3에서, 노즐은 실린더벽(6a,6b)을 통과하는 방사상방향으로 도시되어 있다. 선택가능하기로, 노즐은 라디안(radian)으로 된 경사각으로 방위설정된다. 이는 소재 두께 등의 공간상태에 종속된다.

압축오일의 공급은 외부파이프(2) 또는 내부파이프(22)에 하나 이상의 길이방향의 홈을 사용하여 이루어지고, 앞서 기술된 생산품의 동일한 간이화를 이끌것이다.

Claims (8)

1. 공급파이프와 각각의 밸브(3,27)를 구비하고 중앙공급펌프에 연결된 환수파이프를 구비하고, 분사유니트의 갯수는 각 실린더에 윤활지점의 갯수와 상응하고 파이프에 연결되어 있되, 각각의 분사유니트는,
   - 병합된 실린더 내부로 윤활유를 분사할 수 있도록 각 윤활지점마다 구비된 분사노즐과,
   - 노즐로드의 후미 단부에 위치된 피스톤(1) 및,
   - 펌프 스트로크와 피스톤(1)의 위치를 조절하기 위해서 나사부(33)를 매개로 피스톤(1)에 인접하게 위치된 제어모터(37);로 이루어지며,
   - 밸브(3,27)와 제어모터(37)를 제어하는 중앙컴퓨터를 구비하는 시스템에 있어서,
   상기 분사노즐은 각각의 윤활지점마다 구비되어 있고, 병합된 실린더의 실린더면에 적어도 하나의 조밀화된 윤활유 제트를 분사하되, 상기 분사노즐을 통해 윤활유 제트의 주입에 있어서 최대한으로 분무가 일어나지 않도록 된 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진을 위한 실린더 윤활유용 제어공급시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐은 실린더벽의 구멍(4)에 통과하여 끼어맞춰지는 원통형상의 노즐로드(2)를 구비하며, 노즐로드는 이의 노즐배출구에 내부밸브시트를 차단하도록 외부방향에서 부하가 걸리는 스프링으로 되어 있는 바늘밸브본체(18)용 중앙통로(14)와 전면압력채임버(30)에 압축오일을 제어공급하는 제2통로(24)를 구비하며, 압축오일이 바늘밸브의 효과적인 차단으로 낮춰질 때까지, 압축오일이 내부밸브시트를 개방하기 위해 바늘밸브본체의 뒤쪽으로 가압할 뿐만 아니라 개방된 노즐을 통과한 오일의 과도분사되며, 제2통로는 외부관형의 실린더 노즐로드(2)와 바늘밸브본체(18)의 중앙수용을 위한 중앙에 위치된 관통파이프(22) 사이에 채널(24)로 구성되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시스템이 압력을 받지 않을 때에 피스톤(1)은 오일공급구획실(5)을 향해 피스톤을 강제로 밀어붙여 스프링(1')에 부하를 받도록 하는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 노즐(11)은 외부경사 노즐덕트(12)를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 주입노즐과 제어모터는 공동의 축에 대해서 동심축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
6. 제2항에 있어서, 바늘밸브본체에 작용하는 스프링(32)은 길이방향으로 미끄러지는 슬라이더(34)에 인접해 있고, 피스톤의 스트로크와 위치는 제어모터(37)로 결정되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 슬라이드(34)는 안내부(37)로 회전가능하게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
8. 제2항에 있어서, 바늘밸브본체에 작용하는 스프링(32)은 밸브바늘(18)을 위한 바람직한 밀폐력에 상응하게 선부하를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.

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