KR20080069590A

KR20080069590A - 통기 컨트롤 장치를 가진 선박 엔진용 연료 증기 분리기

Info

Publication number: KR20080069590A
Application number: KR1020087010460A
Authority: KR
Inventors: 킬 딘 아코르
Original assignee: 페더럴-모걸 코오포레이숀
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-07-28
Also published as: US7503314B2; JP2009515076A; WO2007047276A3; US20070101974A1; WO2007047276A2; EP1934465A2

Abstract

선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템은 엔진(12)이 측면으로 기울어졌을 때 연료 누출을 방지하는 단일 방향의 증기 통기 장치(36)를 가지고 있는 증기 분리기(28)를 포함하고 있다. 상기 증기 분리기(28)는 흡입 펌프에 의해 액체 연료가 채워져있는 폐쇄된 내부 챔버(50)를 포함하고 있다. 독립된, 고압 펌프는 액체 연료를 내부 챔버(50)로부터 엔진(12)의 연료 분사 시스템(32)으로 이동시킨다. 상기 증기 통기 장치(36)는 탈출 통로(84)가 형성되어 있는 폐쇄된 상부 단부를 가지고 있는 대체로 튜브형상의 케이싱과, 탈출 통로(84)와 밀봉되게 맞물리도록 또는 밀봉상태가 해제되도록 이동하기 위해 케이싱(82) 내에 미끄럼이동가능하게 배치된 플로우트(94)를 포함하고 있다. 스프링(98)은 플로우트(94)를 탈출 통로(84)에 대하여 밀봉상태가 되도록 가압하지만, 엔진(12)이 수직으로부터 약 25도보다 큰 각도로 기울어지지 않거나, 내부 챔버(50) 내의 연료의 레벨이 플로우트(94)를 상승시키지 않으면 플로우트(94)의 무게를 이기지 못할 정도로 약한 스프링력을 가지고 있다.

연료 공급 시스템, 증기 통기 장치, 증기 분리기, 흡입 펌프, 내부 챔버, 연료 분사 시스템, 탈출 통로, 플로우트, 스프링

Description

통기 컨트롤 장치를 가진 선박 엔진용 연료 증기 분리기{MARINE FUEL VAPOR SEPARATOR WITH VENT CONTROL DEVICE}

본 발명은 선박 엔진이 비스듬히 기울어졌을 때 연료가 유출되는 것을 방지하기 위하여 선박 엔진의 연료 배급 시스템에 사용되는 연료 증기 분리기에 관한 것이다.

소형의 선외 선박 엔진(outboard marine engine)은 대체로 선박의 고물보(transom)에 탈착가능하게 장착되어 있다. 이러한 엔진은 대체로 선박 내의 통이나 탱크로부터 흡입상태에서 액체 연료를 끌어올리는 일체형 연료 시스템을 포함하고 있다. 연료는 증기 분리기 유닛을 통과하도록 급송되어 증기를 농축시키거나 배출시킨 다음 연료 분사 시스템에 고압으로 공급된다.

연료 증기는 선박 연료 업계에서 오랜 기간에 걸쳐 문제점으로 인식되고 있다. 연료가 부압하에서 탱크로부터 인출되는 사실이 주된 요인이다. 선박 안전 규정은 탱크와 엔진 사이에서 급송된 연료가 부압하에서 흡인될 것을 요하고 있다. 이것은 연료 라인 파열로 인해 연료가 선박으로 유출되는 것을 방지한다. 그러나, 이렇게 낮은 압력하에서는 연료가 쉽게 기화된다. 기화된 연료가 고온 및 다른 상충하는 조건과 결합되면 연료 증기 정체의 상태에 이르게 된다.

증기 분리기는 이러한 과잉의 증기 문제를 해결하기 위해 안출되었다. 진공 흡인 단계로부터 자연적으로 발생하는 증기에 부가하여, 연료 레일(fuel rail)로부터 가열된 연료가 증기 분리기로 복귀하고, 이 증기 분리기에서는 연료가 고압 펌프와 연료 레일로 다시 진입되기 전에 연료 증기가 액체 상태로 다시 응축된다. 필요에 따라, 연료 증기는 대기중으로 배출되거나 부압 라인 연결부를 통하여 엔진 흡입 시스템으로 흡입된다.

대부분의 선박 증기 분리기 내의 증기 통기 시스템(vapor vent system)은 증기 분리기 내의 연료 레벨이 소정의 레벨을 넘어설 때마다 통기 라인을 자동적으로 폐쇄하는 플로우트식 밸브를 포함하고 있다. 이러한 밸브는 진공 라인(vacuum line)을 통하여 액체 연료가 엔진 속으로 흡입되는 것을 방지한다. 부가적으로, 상기 밸브 기구는 액체 연료가 중력에 의해 진공 통기 라인 밖으로 빠져나가지 않도록 엔진이 기울어질 때에는 통기 라인을 폐쇄시키도록 설계되어 있다.

일반적으로 종래 기술의 증기 통기 밸브 장치는 부양성의 플로우트가 증기 통기 라인 바로 아래에 지지되어 있고 증기 분리기 내의 액체 연료가 플로우트를 상승시킬때 폐쇄되는 니들 밸브에 연결되어 있는 플로우트 및 니들 밸브 원리에 따라 구성되어 있다. 전형적인 종래 기술의 통기 밸브 시스템이 도 4에 도시되어 있다. 이러한 플로우트는 일반적으로 피벗 핀 상에 지지되어 있고, 플로우트 피벗의 회전축은 엔진 장착 브래킷(bracket)의 피벗축에 대하여 평행하게 배향되어 있어서 엔진이 경사진 상태(즉, 프로펠러가 물 밖으로 나온 상태)로 회전할 때마다 플로우트가 통기 통로를 폐쇄시킨다. 이것은 엔진이 차단되고 기울어질 때 액체 연료가 엔진으로부터 선박안으로 누출되지 않도록 하기 위해 중요하다.

소형의 선외 선박 엔진은 종종 사용후에 사람의 힘으로 선박으로부터 분리시켜서 트레일러 위에나, 차량 트렁크 또는 픽업 트럭의 화물칸에 실을 수 있을 정도로 가볍다. 선외 선박 엔진이 측면으로 놓여 있으면, 프로펠러 및 방향 제어 장치 암(prop and tiller arm)을 보호하기 위한 직관적인 방법이 될 수 있지만, 통기 밸브 기구의 피벗축이 플로우트 밸브가 폐쇄되는 것을 허용하지 않기 쉽다. 그 결과, 액체 연료가 엔진으로부터 차량으로 누출될 수 있다. 따라서, 통기 컨트롤 장치가 통상적인 상태가 아닌 방향으로 놓인 엔진 경사장치(engine tippage)를 조정할 수 있는 개량된 연료 증기 분리기를 가지는 것이 바람직하다.

선박의 사용예에서 과잉의 증기를 발생시키는 요인이 존재하지 않기 때문에 증기 분리기가 자동차의 사용예에는 사용되지 않았다. 몇 개의 자동차 배출 시스템은 소위 "롤 오버(roll-over)" 통기 밸브를 연료 탱크에 통합하고 있다. 그러나, 이러한 시스템은 단순히 증기 수집 캐니스터로의 개방된 통기 라인을 보호하는자동차 배출 시스템의 선택적인 특징부이다. 자동차 엔진은 이러한 롤 오버 통기 밸브가 작동불능으로 되거나 제거되거나 영향을 받지 않고 중단없이 계속 작동한다. 선박 연료 시스템에서는 이와 다르게, 증기 통기 밸브가 제대로 작동되지 않으면 전체 엔진의 작동이 불가능하게 되는 필수적인 구성요소이다. 증기 통기 밸브에 있어서의 선박의 사용예와 자동차의 사용예의 부가적인 차이점은 보호를 할 대상이 무엇인지에 관한 것이다. 자동차의 롤 오버 증기 통기 밸브는 연료 탱크의 경사장치(tippage)를 보호하는 반면에, 선박의 통기 밸브는 엔진장착식 증기 분리 기의 경사장치를 보호한다.

본 발명은 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템을 제공한다. 이 연료 공급 시스템은 다량의 액체 연료 및 연료 증기를 수집하기 위한 폐쇄된 내부 챔버를 가지고 있는 증기 분리기를 포함하고 있다. 흡입 펌프는 액체 연료를 부압하에서 원격지의 연료 탱크로부터 상기 증기 분리기의 상기 내부 챔버로 이송시킨다. 고압 펌프는 액체 연료를 정압하에서 상기 내부 챔버로부터 엔진의 연료 분사 시스템으로 이송시킨다. 상기 증기 분리기는 상기 내부 챔버 내에 포획된 연료 증기가 누출될 수 있도록 하기 위해 상기 내부 챔버와 연통된 통기 밸브 장치를 포함하고 있다. 상기 통기 밸브 장치는 탈출 통로가 형성되어 있는 폐쇄된 상부 단부를 가지고 있는 대체로 튜브형상의 케이싱을 포함하고 있다. 플로우트는 상기 탈출 통로와 맞물리도록 또는 상기 탈출 통로와의 맞물림상태가 해제되도록 이동하기 위해 상기 케이싱 내에 미끄럼이동가능하게 배치되어 있다. 밀봉 기능부는 상기 플로우트가 상기 탈출 통로와 맞물리도록 가압될 때 상기 플로우트와 상기 탈출 통로 사이에서 유체 및 증기 밀봉 시일 역할을 수행한다. 상기 통기 밸브 장치는 상기 플로우트를 상기 탈출 통로쪽으로 가압하기 위해 상기 케이싱과 상기 플로우트 사이에서 작동가능하게 삽입된 가압 요소를 더 포함하고 있다.

본 발명에 따른 연료 공급 시스템은 선외 선박 엔진의 증기 분리기를 위한 단일 방향의 통기 밸브 장치를 제공함으로써 종래 기술의 단점 및 불편함을 해소한다. 따라서, 통기 밸브 장치의 단일방향 특성은 엔진이 임의의 방향으로 기울어졌을 때 액체 연료가 엔진으로부터 누출되는 것을 방지한다. 따라서, 운송도중에 선외 선박 엔진이 측면으로 놓이더라도, 연료가 누출되지 않는다.

본 발명은 또한 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템을 위한 단일방향의 증기 통기 장치를 포함하는 증기 분리기를 제공한다. 이 증기 분리기는 다량의 액체 연료 및 연료 증기를 수집하기 위한 폐쇄된 내부 챔버를 포함하고 있다. 상부 벽은 상기 내부 챔버를 둘러싸고 있으며 증기 배출구를 포함하고 있다. 통기 밸브 장치는 상기 상부 벽에 배치되어 있으며 상기 증기 배출구를 통하여 상기 내부 챔버 내에 포획된 연료 증기가 누출될 수 있도록 상기 증기 배출구와 연통되어 있다. 상기 통기 밸브 장치는 탈출 통로가 형성되어 있는 폐쇄된 상부 단부를 가지고 있는 대체로 튜브형상의 케이싱을 포함하고 있다. 플로우트는 상기 탈출 통로와 맞물리도록 또는 상기 탈출 통로와의 맞물림상태가 해제되도록 이동하기 위해 상기 케이싱 내에 미끄럼이동가능하게 배치되어 있다. 밀봉 기능부는 상기 플로우트가 상기 탈출 통로와 맞물리도록 가압될 때 상기 플로우트와 상기 탈출 통로 사이에서 유체 및 증기 밀봉 시일 역할을 수행한다. 상기 통기 밸브 장치는 상기 플로우트를 상기 탈출 통로쪽으로 가압하기 위해 상기 케이싱과 상기 플로우트 사이에서 작동가능하게 삽입된 가압 요소를 포함하고 있다.

그리고, 본 발명은 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템에 사용되는 증기 분리기용 상부 벽을 제공한다. 이 상부 벽은 증기 배출구 및 수용 포켓을 포함하고 있다. 증기 통로는 연료 증기의 유동을 인도하기 위해 상기 수용 포켓을 상기 증기 배출구에 연결시킨다. 통기 밸브 장치는 상기 증기 배출구를 통하여 연료 증기 및 액체가 유출되는 것을 선택적으로 차단하기 위해 상기 수용 포켓 내에 배치되어 있다. 상기 통기 밸브 장치는 탈출 통로가 형성되어 있는 폐쇄된 상부 단부를 가지고 있는 대체로 튜브형상의 케이싱을 포함하고 있다. 플로우트는 상기 탈출 통로와 맞물리도록 또는 상기 탈출 통로와의 맞물림상태가 해제되도록 이동하기 위해 상기 케이싱 내에 미끄럼이동가능하게 배치되어 있다. 상기 통기 밸브 장치는 상기 플로우트를 상기 탈출 통로쪽으로 가압하기 위해 상기 케이싱과 상기 플로우트 사이에서 작동가능하게 삽입된 가압 요소를 포함하고 있다.

본 발명의 상기한 특징 및 장점과 본 발명의 그 밖의 특징 및 장점은 아래의 상세한 설명 및 첨부된 도면과 함께 검토하면 보다 용이하게 알 수 있다.

도 1은 전형적인 선외 선박 엔진의 측면도;

도 2는 선외 선박 엔진의 연료 배급 시스템의 개략도;

도 3은 본 발명에 따른 선박 증기 분리기의 단면도;

도 4는 종래 기술의 상부 벽 및 통기 컨트롤 장치의 단면도;

도 5는 통기 컨트롤 장치의 정면도;

도 6은 플로우트가 개방된 상태로 도시되어 있는 본 발명의 통기 컨트롤 장치의 단면 사시도;

도 7은 플로우트가 폐쇄되어 있는 상태로 도시되어 있는 도 6과 유사한 단면 사시도;

도 8은 본 발명의 통기 컨트롤 장치의 구성요소를 도시하고 있는 분해도;

도 9는 플로우트가 개방된 상태에 있을 때 통기 컨트롤 장치를 통하여 연료 증기를 통기시키는 것을 도시하고 있는 단면도;

도 10은 증기 분리기 내의 연료 레벨의 상승의 결과로서 플로우트가 폐쇄된 상태에 있는 것을 도시하고 있는 도 9와 유사한 단면도; 그리고

도 11은 도 9 및 도 10와 유사한 단면도로서, 증기 분리기가 대략 25도 각도로 기울어져 있는 상태에서 스프링의 가압력에 의해 플로우트가 폐쇄된 상태로 이동되어 있어서, 통기 밸브를 통한 액체 연료의 유출이 방지되고 있는 상태를 나타내고 있다.

도면을 참고하면, 유사한 부재번호는 여러 도면에 걸쳐서 유사하거나 상응하는 부분을 나타내고, 선박의 고물보(transom)에 설치된 선외 선박 엔진(12)의 전체적인 모양이 도 1에 도시되어 있다. 이러한 타입의 소형 선외 선박 엔진(12)은 통상적으로 운송 및/또는 보수하는 동안 선박으로부터 신속히 분리될 수 있도록 브래킷(16) 상에 장착되어 있다. 이 브래킷(16)은 경사 기능부(tilting feature)를 포함하고 있고, 이 경사 기능부는 수심이 얕은 조건에서도 선박의 진수 및 조작을 용이하게 하기 위해, 프로펠러(18)가 수면 밖으로 들어올려진 상태에서, 모터 헤드가 선박쪽으로 회전하는 것을 가능하게 한다. 한 가지 예로서, 모터(12)는 사용위치와 비사용위치 사이에서, 또한 균형 조절(trim control)을 위해 축(A)을 중심으로 피벗될 수 있다.

도 1에 도시된 타입의 엔진은 일반적으로 가솔린이나 에탄올과 같은 액체 연 료로 작동한다. 액체 연료는 도 2에 부재번호 22로 표시된 엔진장착식 선박 연료 시스템에 의해 연료 탱크(20)로부터 공급된다. 연료 탱크(20)와 공급 라인(24)을 제외하고, 연료 시스템(22)의 나머지 부분은 완전히 엔진(12)에 통합되어 있어서 이들 구성요소는 엔진(12)과 함께 선박으로부터 분리된다. 저압 연료 공급 펌프(26)는 공급 라인(24)을 통하여 탱크(20)로부터 연료를 흡입한다. 이 연료는 부재번호 28로 표시된 증기 분리기로 이송된다. 이 증기 분리기(28)는 엔진(12)으로 유입되는 낮은 압력의 연료와 엔진(12)으로부터 되돌아오는 고온의 난류성 연료로부터 발산된 증기를 수집하여 배출한다. 고압 펌프(30)는 엔진에 의해 소비될 연료를 고압하에서 연료 분사 시스템(32)으로 이송한다. 사용되지 않은 연료는 복귀 라인(34)을 통하여 증기 분리기(28)로 되돌아 온다. 부재 번호 36으로 표시된 통기 밸브 장치는 엔진 흡입 진공 시스템과 연결하기 위한 진공 연결부(vacuum fitting)(38)를 구비하고 있다. 진공(vacuum)은 연료 증기가 엔진(12) 전체를 순환할 수 있도록 통기 라인(40)에 부압(negative pressure)을 발생시킨다.

도 3을 참고하면, 예시적인 목적으로 대표적인 증기 분리기(28)가 도시되어 있다. 당업자는 증기 분리기(28)의 특정한 구성이 다양한 형태를 취할 수 있다는 것을 알고 있다. 본 실시예에서는, 고압 연료 펌프(30)가 바닥 단부에 연료 흡입구(42)를 그리고 연료 분사 시스템(32)으로 바로 통하는 상부 단부에 배출구(44)를 포함하고 있다. 전력은 와이어(46)를 통하여 고압 펌프(30)로 공급된다. 배출구 압력의 압력 테스트를 할 수 있도록 슈레더(schrader) 밸브(76)가 펌프(30)의 상부에 설치되어 있다. 분리기 조립체(28)는 중공의 내부 챔버(50)를 형성하는 중공의 대체로 원통형인 하우징(48)을 포함하고 있다. 이 하우징(48)의 상부 단부에는 상부 벽(52)이 장착되어 있다. O-링(54)이 하우징(48)의 상부 가장자리에 대하여 상부 벽(52)의 둘레를 밀봉하여 액체 및 증기-밀봉 시일을 형성한다. 소켓형상의 수용 포켓(55)이 통기 밸브 장치(36)를 수용하기 위해 상부 벽(52)의 아래쪽에 형성되어 있다.

하우징(48)의 바닥 단부에는 바닥 벽(56)이 위치되어 있다. O-링 시일(58)은 액체 및 증기 누출을 방지하기 위해 하우징(48)과 바닥 벽(56) 사이의 연결부를 밀봉한다. 분리기 조립체(28)는 또한 엔진(12) 내부에 부착하기 위해 관통형성된 개구(62)를 가지고 있는 장착 플랜지를 포함하고 있다. 개구(62) 내에 설치된 고무 그로밋(grommet)(64)은 진동을 차단한다.

증기 통로(66)는 진공 연결부(38)의 일부분으로서 상부 벽(52)을 관통하여 형성된 증기 배출구(68)에서 종결되어 있다. 수용 포켓(55)은 증기 통로(66)와 연통되어 있다. 증기 배출구(68)는 통기 라인(40)에 의해 엔진의 흡입 매니폴드와 연결되어 있다. 증기 통로(66)의 하부 단부에는 통기 밸브 장치(36)가 위치되어 있다. 이 통기 밸브 장치(36)는, 예를 들면, 니들 밸브 플런저 및 니들 밸브 시트를 가지고 있는 니들 밸브를 특징적으로 포함하는 도 4에 도시된 바와 같은 종래 기술의 구성과 상이하다. 플로우트 조립체가 니들 밸브 조립체에 장착되어 있으며 지지 암(support arm)과 플로우트 암(float arm)의 한 쪽 단부에 부착된 플로우트를 포함하고 있다. 플로우트 암의 다른 쪽 단부는 피벗 핀에 의해 지지 암에 피벗가능하게 장착되어 있으므로 플로우트가 상하로 피벗할 수 있다. 따라서, 니들 밸 브 플런저는 플로우트 암 위에 장착되어 있으므로 플로우트가 위쪽으로 피벗될 때, 니들 밸브 플런저가 니들 밸브를 밀봉하는 니들 밸브 시트에 대해 폐쇄된다. 그러나, 플로우트가 아래쪽으로 피벗될 때에서는, 니들 밸브 플런저가 니들 밸브 시트로부터 이탈되어, 밸브를 개방하고 상기 챔버로부터 나온 증기 및 공기가 증기 통로를 지나서 증기 배출구 밖으로 빠져나갈 수 있게 된다. 니들 밸브 조립체는 대체로 피벗 핀과 모터 경사 축(A) 사이에 놓여 있고, 피벗 핀의 회전축은 모터 경사 축(A)과 대체로 평행하게 배향되어 있으므로, 프로펠러가 수면 밖으로 나온 경사 상태로 모터가 회전할 때 니들 밸브 조립체는 폐쇄된다.

도 3에 도시된 본 발명을 다시 참고하면, 상부 벽 조립체(52)는 통로(72)를 통하여 증기 통로(66)와 연통되어 있는 압력 릴리프 밸브(70)를 포함하고 있는 것으로 도시되어 있다. 압력 릴리프 밸브(70)는 챔버(50) 내의 압력이 소정의 한계값을 넘어서면 개방되어 내부 공기 및 증기가 통로(72) 및 배출구(68)를 통하여 빠져나갈 수 있게 해준다.

연료 레일(32)로부터 과잉의 연료가 증기 분리기 조립체(28)의 챔버(50)로 복귀할 수 있도록 바닥 벽(56)은 엔진(12)의 연료 레일(32)로부터 연료 복귀 라인(34)(도 2 참고)으로 연결된 연료 복귀 유입구를 가지고 있다. 바닥 벽 조립체(56)는 또한 내측 챔버(50)와 연통되어 있는 중공의 내측 부분(74)을 포함하고 있다. 슈레더 밸브(76)는 배출 및 압력 경감(pressure release)을 위해서 연료 유입 채널의 단부에 위치되어 있다. 연료 유입구(78)는 저압 펌프(26)로부터 바닥 벽 조립체(56)를 관통하여 형성되어 있고 바닥 벽 조립체(56)의 중공의 내측 부 분(74)과 연통되어 있다. 증기화를 최소화하기 위해 선택적인 냉각 코일(80)이 챔버(50) 내에 위치되어 냉각 유체를 순환시켜서 챔버(50) 내에 포함된 연료를 냉각시키는 열교환기로서의 역할을 수행한다.

도 4에 도시된 피벗식 플로우트 조립체와 같은 종래 기술의 통기 제어 구성에 내재된 문제점은 엔진(12)이 측면으로 놓일 때 발생한다. 엔진이 측면으로 놓이면, 니들 밸브가 밸브 시트에 대해 폐쇄될 수 있도록 플로우트 핀이 정상적으로 배향될 수 없다. 결과적으로, 액체 연료가 증기 통로를 통하여 빠져나와 위험한 누출을 야기할 수 있다.

도 5 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 통기 밸브 장치(36)는 개방된 바닥 단부와 폐쇄된 상부 단부를 가지고 있는 대체로 튜브형 컵형상의 케이싱(82)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 탈출 통로(84)는 케이싱(82)의 상부로부터 증기 배출구(68)로 연료 증기를 배출시키는 통로를 형성하고 있다. 자체 잠금형(self-locking) 캡(86)이 케이싱(82)의 최상단부에 부착되어 있고 수용 포켓(55) 내에서 유체 및 증기 밀봉 시일을 전개시키기 위한 가요성 스커트(88)를 포함하고 있다. 도 5 및 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 수용 포켓(55) 속으로 삽입된 통기 컨트롤 장치(36)가 분리되는 것을 저지하기 위해서 선택적인 자체 잠금형 리테이너 링(90)이 설치될 수 있다. 케이싱(82) 상의 돌출부(91)는 캡(86)이 수용 포켓(55) 속으로 삽입될 수 있는 깊이를 제한한다.

케이싱(82)의 개방된 바닥 단부는 액체 연료 및 연료 증기가 자유롭게 통과할 수 있는 천공된 플러그(92)로 덮혀 있다. 플로우트(94)는 케이싱(82) 내에서 탈출 통로(84)와 플러그(92) 사이를 축방향으로 자유롭게 미끄럼이동한다. 플로우트(94)는, 예시된 실시예에서 탈출 통로(84)의 입구부(mouth)에 대하여 밀봉되게 접촉하도록 가압되는 탄성 시일링 패드(96)를 포함하는 밀봉 기능부를 포함하고 있다. 도 8에서, 탄성 시일링 패드(96)와 탈출 통로(84)의 입구부는 플로우트(94)의 길이방향의 미끄럼이동 방향에 대해 약간의 각도를 이루도록 형성되어 있는 것으로 도시되어 있고, 면과 면이 서로 완전히 접촉되게 결합하도록 구성되어 있다. 플로우트(94)는 특정 방향으로만 케이싱(82) 내에 설치될 수 있고 상하로 미끄럼이동할 때 회전할 수는 없도록 케이싱(82)의 내부에 끼워맞추어질 수 있다. 이렇게 플로우트(94)를 케이싱(82) 내에 끼워맞추면 탄성 시일링 패드(96)가 탈출 통로(84)의 입구부에 도 8에 도시된 각을 이룬 형태와 같은 특정한 방향으로 놓일 필요가 있는 경우에 특히 유리하다. 플로우트(94)의 측면부와 케이싱(82)의 내부 벽 사이에는 넓은 클리어런스 공간이 있으므로 증기가 자유롭게 유동할 수 있다.

바람직하게는 압축 코일 스프링이지만 반드시 압축 코일 스프링일 필요는 없는, 약한 가압 요소(98)가 플로우트(94)를 탈출 통로(84)의 입구부쪽으로 가압하기 위해 플러그(92)와 플로우트(94) 사이에 삽입되어 있다. 그러나, 이 스프링(98)은 연료와 같은 액체가 없을 때에는 플로우트(94)의 통상적인 무게를 이길 수 없을 정도로 약하다. 따라서, 연료 레벨이 증기 분리기 조립체(28) 내의 통기 컨트롤 장치(36)의 레벨보다 낮으면, 스프링(98)의 탄성력이 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같은 완전 개방 위치로부터 플로우트(94)를 들어올릴 정도로 충분히 강하지 않다.

도 9 내지 도 11을 참고하면, 본 발명의 통기 컨트롤 장치(36)는 증기 분리 기 조립체(28)의 상부 부분에 배치된 것으로 도시되어 있다. 도 9는 연료 레벨(100)이 통기 컨트롤 장치(36)보다 낮은 상태를 도시하고 있다. 이러한 상태에서는, 라인 102로 표시된 증기가 증기 배출구(68)에 발생된 부압하에서 증기 분리기 조립체(28) 밖으로 빠져나온다. 증기(102)는 다공성 플러그(92)를 통과하여, 플로우트(94)의 리브붙이 측면(ribbed side)을 지나서, 탈출 통로(84)를 통과하여, 캡(86)을 통하여 증기 통로(66)로 진입한다.

도 10은 연료 레벨(100)이 증기 분리기 조립체(38) 내에서 상승하여, 플로우트(94)를 케이싱(82) 내에서 들어올린 상태를 도시하고 있다. 연료 레벨(100)이 충분한 높이로 상승하면, 플로우트(94)의 상부에 있는 탄성 시일링 패드(96)가 탈출 통로(84)의 입구부에 맞닿게 되어 증기 통로(66)를 폐쇄시킨다. 이러한 상태에서, 과잉의 증기 압력이 증기 분리기 조립체(28) 내에 축적되면, 압력 릴리프 밸브(70)가 파괴가 일어나기 전에 과잉의 압력상태를 해소시킨다.

도 11은 엔진(12)이 통상적이지 않은 방향으로 보관되거나 기울어진 경우와 같이 증기 분리기 조립체(28)가 기울어진 상태를 도시하고 있다. 이 상태에서, 연료 레벨(100)은 플로우트(94)가 부력을 받지 않도록 통기 밸브 장치(36)에 아래에 있는 것으로 도시되어 있다. 이러한 상태에서는, 약한 스프링(98)의 작용이 중요하게 된다. 도시된 바와 같이, 플로우트(94)의 무게는 x 벡터와 y 벡터로 분리되고, y 벡터는 수직방향 성분을 나타낸다. 스프링(98)의 상쇄 작용은 소정의 각도(104)에서 충분히 커져서 자동적으로 플로우트(94)를 폐쇄 상태로 이동시키고, 탄성 시일링 패드(96)는 탈출 통로(84)의 입구부에 대하여 가압된다. 따라서, 연 료 레벨(100)이 증기 분리기 조립체(28) 내에서 비교적 낮더라도, 통기 컨트롤 장치(36)가 폐쇄되고, 그 결과 증기 배출구(68)를 통하는 액체 연료의 누출 경로를 차단한다. 상기 각도(104)는, 다른 각도로 될 수도 있지만, 수직으로부터 대체로 25도로 되어 있고, 스프링(98)의 스프링 상수에 따라서 미리 결정될 수 있다.

따라서, 종래 기술은 플로우트 및 힌지 핀(도 4 참고)을 이용하는데, 이것은 엔진이 통상적인 정도의 기울진 상태로 있는 동안 플로우트가 연료의 누출을 허용하지 않도록 플로우트에 대한 이동 축이 엔진의 경사/균형 축에 가능한 한 평행한 상태로 근접하게 배치될 필요가 있다는 것을 의미한다. 그러나, 엔진이 자동차의 트렁크 속에 놓여있는 경우와 같이 엔진이 옆으로 기울어져 있으면, 통기 라인의 폐쇄를 보장할 수 있어서 연료가 누출될 수 있다. 그러나, 본 발명의 통기 밸브 장치(36)는 엔진(12)이 옆으로 놓여 있더라도 액체 연료가 증기 분리기 조립체(78)로부터 누출되는 것이 방지되도록 임의의 경사 각도에서도 차단 밸브로서의 기능을 수행한다. 본 발명의 통기 컨트롤 장치(36)는 플로우트 작동을 위한 고정 축에 의존하지 않는 자체 제어식 장치를 포함하고 있다.

상기의 내용에 기초하여 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 자명하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위의 범위내에서, 본 발명은 상기한 내용과 다르게 실시될 수 있다.

Claims

선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템으로서,

다량의 액체 연료 및 연료 증기를 수집하기 위한 폐쇄된 내부 챔버를 가지고 있는 증기 분리기;

액체 연료를 부압하에서 원격지의 연료 탱크로부터 상기 증기 분리기의 상기 내부 챔버로 이송시키는 흡입 펌프; 및

액체 연료를 정압하에서 상기 내부 챔버로부터 엔진의 연료 분사 시스템으로 이송시키는 고압 펌프를 포함하고 있고;

상기 증기 분리기는 상기 내부 챔버 내에 포획된 연료 증기가 누출될 수 있도록 하기 위해 상기 내부 챔버와 연통된 통기 밸브 장치를 포함하고 있고;

상기 통기 밸브 장치는 탈출 통로가 형성되어 있는 폐쇄된 상부 단부를 가지고 있는 대체로 튜브형상의 케이싱과, 상기 탈출 통로와 맞물리도록 또는 상기 탈출 통로와의 맞물림상태가 해제되도록 이동하기 위해 상기 케이싱 내에 미끄럼이동가능하게 배치된 플로우트와, 상기 플로우트가 상기 탈출 통로와 맞물리도록 가압될 때 상기 플로우트와 상기 탈출 통로 사이에서 유체 및 증기 밀봉 시일 역할을 수행하는 밀봉 기능부를 포함하고 있고; 그리고

상기 통기 밸브 장치는 상기 플로우트를 상기 탈출 통로쪽으로 가압하기 위해 상기 케이싱과 상기 플로우트 사이에서 작동가능하게 삽입된 가압 요소를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 플로우트는 웨이트를 가지고 있고 상기 가압 요소는 수직 상태하에서는 상기 플로우트의 상기 웨이트의 무게를 이기기에는 불충분한 반작용력을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템.
제 2 항에 있어서, 수직으로부터 약 25도보다 큰 각도로 배치되어 있는 경사진 상태하에서는 상기 가압 요소의 상기 반작용력이 상기 플로우트의 상기 웨이트의 무게를 이길 정도로 충분히 큰 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 가압 요소는 압축 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 증기 분리기 조립체는 상기 내부 챔버를 덮는 상부 벽을 포함하고 있고, 상기 통기 밸브 장치는 상기 상부 벽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 통기 밸브 장치는 상기 케이싱과 상기 상부 벽 사이에서 유체 밀봉 시일 역할을 수행하는 탄성 밀봉 스커트를 포함하는 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 통기 밸브 장치는 상기 상부 벽으로부터 상기 통기 밸브 장치가 제거되는 것을 저지하는 리테이너 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템.
선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템을 위한 단일방향의 증기 통기 장치를 포함하는 증기 분리기로서,

다량의 액체 연료 및 연료 증기를 수집하기 위한 폐쇄된 내부 챔버;

상기 내부 챔버를 덮고 있으며, 증기 배출구를 포함하고 있는 상부 벽; 및

상기 상부 벽에 배치되어 있으며 상기 증기 배출구를 통하여 상기 내부 챔버 내에 포획된 연료 증기가 누출될 수 있도록 상기 증기 배출구와 연통되어 있는 통기 밸브 장치를 포함하고 있고;

상기 통기 밸브 장치는 탈출 통로가 형성되어 있는 폐쇄된 상부 단부를 가지고 있는 대체로 튜브형상의 케이싱과, 상기 탈출 통로와 맞물리도록 또는 상기 탈출 통로와의 맞물림상태가 해제되도록 이동하기 위해 상기 케이싱 내에 미끄럼이동가능하게 배치된 플로우트와, 상기 플로우트가 상기 탈출 통로와 맞물리도록 가압될 때 상기 플로우트와 상기 탈출 통로 사이에서 유체 및 증기 밀봉 시일 역할을 수행하는 밀봉 기능부를 포함하고 있고; 그리고

상기 통기 밸브 장치는 상기 플로우트를 상기 탈출 통로쪽으로 가압하기 위해 상기 케이싱과 상기 플로우트 사이에서 작동가능하게 삽입된 가압 요소를 포함 하고 있는 것을 특징으로 하는 증기 분리기.
제 8 항에 있어서, 상기 플로우트는 웨이트를 가지고 있고 상기 가압 요소는 수직 상태하에서는 상기 플로우트의 상기 웨이트의 무게를 이기기에는 불충분한 반작용력을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 증기 분리기.
제 9 항에 있어서, 수직으로부터 약 25도보다 큰 각도로 배치되어 있는 경사진 상태하에서는 상기 가압 요소의 상기 반작용력이 상기 플로우트의 상기 웨이트의 무게를 이길 정도로 충분히 큰 것을 특징으로 하는 증기 분리기.
제 9 항에 있어서, 상기 가압 요소는 압축 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 분리기.
제 9 항에 있어서, 상기 통기 밸브 장치는 상기 케이싱과 상기 상부 벽 사이에서 유체 밀봉 시일 역할을 수행하는 탄성 밀봉 스커트를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 분리기.
제 12 항에 있어서, 상기 통기 밸브 장치는 상기 상부 벽으로부터 상기 통기 밸브 장치가 제거되는 것을 저지하는 리테이너 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 분리기.
선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템에 사용되는 증기 분리기용 상부 벽으로서,

증기 배출구;

수용 포켓;

연료 증기의 유동을 인도하기 위해 상기 수용 포켓을 상기 증기 배출구에 연결시키는 증기 통로; 및

상기 증기 배출구를 통하여 연료 증기 및 액체가 유출되는 것을 선택적으로 차단하기 위해 상기 수용 포켓 내에 배치된 통기 밸브 장치를 포함하고 있고;

상기 통기 밸브 장치는 탈출 통로가 형성되어 있는 폐쇄된 상부 단부를 가지고 있는 대체로 튜브형상의 케이싱과, 상기 탈출 통로와 맞물리도록 또는 상기 탈출 통로와의 맞물림상태가 해제되도록 이동하기 위해 상기 케이싱 내에 미끄럼이동가능하게 배치된 플로우트와, 상기 플로우트가 상기 탈출 통로와 맞물리도록 가압될 때 상기 플로우트와 상기 탈출 통로 사이에서 유체 및 증기 밀봉 시일 역할을 수행하는 밀봉 기능부를 포함하고 있고; 그리고

상기 통기 밸브 장치는 상기 플로우트를 상기 탈출 통로쪽으로 가압하기 위해 상기 케이싱과 상기 플로우트 사이에서 작동가능하게 삽입된 가압 요소를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템에 사용되는 증기 분리기용 상부 벽.
제 14 항에 있어서, 상기 플로우트는 웨이트를 가지고 있고 상기 가압 요소는 수직 상태하에서는 상기 플로우트의 상기 웨이트의 무게를 이기기에는 불충분한 반작용력을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템에 사용되는 증기 분리기용 상부 벽.
제 15 항에 있어서, 수직으로부터 약 25도보다 큰 각도로 배치되어 있는 경사진 상태하에서는 상기 가압 요소의 상기 반작용력이 상기 플로우트의 상기 웨이트의 무게를 이길 정도로 충분히 큰 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템에 사용되는 증기 분리기용 상부 벽.
제 15 항에 있어서, 상기 가압 요소는 압축 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템에 사용되는 증기 분리기용 상부 벽.
제 15 항에 있어서, 상기 통기 밸브 장치는 상기 케이싱과 상기 수용 포켓 사이에서 유체 밀봉 시일 역할을 수행하는 탄성 밀봉 스커트를 포함하는 것을 특징으로 하는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템에 사용되는 증기 분리기용 상부 벽.
제 15 항에 있어서, 상기 통기 밸브 장치는 상기 수용 포켓으로부터 상기 통기 밸브 장치가 제거되는 것을 저지하는 리테이너 링을 포함하는 것을 특징으로 하 는 선외 선박 엔진용 연료 공급 시스템에 사용되는 증기 분리기용 상부 벽.