KR20100071015A

KR20100071015A - 실린더 윤활 장치 및 이를 구비한 왕복 피스톤 연소 기관

Info

Publication number: KR20100071015A
Application number: KR1020090126384A
Authority: KR
Inventors: 리시 아르투로 드; 프란세스코 미칼리; 마티아스 스탈크; 마르쿠스 웨버
Original assignee: 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2010-06-28
Also published as: EP2199549A1; JP2010144718A; CN101749073A

Abstract

본 발명은 왕복동 피스톤 연소 기관, 특히 저속 2행정 대형 디젤 기관의 실린더(4)의 실린더 벽(3)의 주행면(2)을 윤활시키기 위한 실린더 윤활 시스템(1)에 관한 것이다. 피스톤(5)이 축방향(A)으로 하사점(UT)과 상사점(OT) 사이의 실린더(4)의 주행면(2)을 따라 왕복 운동할 수 있게 배치된다. 이와 관련하여, 소기용 슬롯(7)이 실린더(4)의 유입구(6)에 형성되어, 작동 모드 시, 새로운 공기(71)가 상기 소기용 슬롯(7)을 통해 실린더(4)의 연소 공간부(8)로 공급될 수 있다. 본 발명에 따르면, 배출구(9)가 소기용 슬롯(7)과 상사점(OT) 사이의 실린더 벽(3) 영역에 형성되어, 윤활유(10)가 실린더(4)로부터 외부로 안내될 수 있다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 실린더 윤활 시스템(1)을 구비한 왕복동 피스톤 연소 기관에 관한 것이다.

실린더 벽, 주행면, 피스톤, 피스톤 링 패키지, 실린더 라이너, 연소 공간부

Description

실린더 윤활 장치 및 이를 구비한 왕복 피스톤 연소 기관{CYLINDER LUBRICATION SYSTEM AS WELL AS A RECIPROCATING PISTON COMBUSTION ENGINE WITH A CYLINDER LUBRICATION DEVICE}

본 발명은 각 카테고리의 독립청구항의 전제부에 따른 실린더 윤활 장치 및 이를 구비한 왕복 피스톤 연소 기관, 특히 저속 대형 디젤 기관에 관한 것이다.

대형 디젤 기관은 선박용 구동 장치 또는 예컨대 발전용 대형 발전기를 구동시키 위한 고정식 운전에 흔히 사용된다. 대체로 이러한 기관은 상당한 시간 동안 계속 작동되는데, 이는 높은 작동 안정성과 가용도를 필요로 한다. 이러한 이유로, 특히 긴 가동 수명, 낮은 마모율, 연료와 윤활제의 경제적 사용은 조작자들이 기계를 조작함에 있어 중요한 판단기준이 된다. 그 중에서도 특히, 상기 대형 보어 저속 디젤 기관의 피스톤의 주행 거동은 가동 수명 기간, 가동성, 및 윤활제 소비를 통한 직접적인 작동 비용과 이에 따른 경제성을 결정하는 결정 요인이 된다. 이처럼, 대형 디젤 기관의 윤활과 관련된 복합 문제는 더욱 더 중요해지고 있다.

대형 디젤 기관에 있어서, 피스톤 윤활은, 왕복동 피스톤 또는 실린더 벽에 배치되며, 상기 실린더 벽을 통해 실린더 벽의 주행면에 윤활유를 공급시키는, 윤 활 장치에 의해 이루어져, 피스톤과 주행면 사이의 마찰을 감소시키고, 결국 주행면 및 피스톤 링의 마모를 최소화시키지만, 이는 반드시 대형 디젤 기관에만 국한되는 것은 아니다. 이와 같이, 예컨대 Waertsilae's RTA 기관과 같은 최신 기관의 경우, 주행면의 마모는 1000 시간의 작동 시간 동안 0.05㎜ 미만이다. 상기 기관의 윤활유 유동량은 약 1.3g/kWh 이하이지만, 특히 비용 상의 이유로 훨씬 더 감소되어야 하고, 동시에 상기 기관의 마모도 최소화되어야 한다.

윤활 장치 그 자체의 특정 실시예 및 윤활 방법과 관련하여, 많은 상이한 해결 수단이 주행면을 윤활시키기 위한 윤활 시스템으로 공지되어 있다. 요컨대, 실린더 벽의 원주 방향으로 형성되어 있는 다수의 윤활 개구를 통해, 이 윤활 개구를 지나는 주행 피스톤으로 윤활유를 공급하여, 이 윤활제를 피스톤 링에 의해 상기 원주 방향 및 축 방향으로 분배시키는, 윤활 장치가 공지되어 있다. 이러한 방법을 사용하여, 윤활제는 실린더 벽의 주행면 전반에 걸쳐 광범위하게 공급되는 것이 아니라, 피스톤의 측면의 복수의 피스톤 링 사이에 다소 선택적으로 공급된다.

윤활유를 상대 작동부(counter running partner)에 공급하는 방법과는 별도로, 크로스-헤드 대형 디젤 기관의 실린더 윤활과 관련하여, 지금까지도 미해결 상태에 있는 특정 문제점들이 존재한다.

예를 들면, 하나의 문제점으로서, 대체로 항상 발생하는 윤활유로 인한 용기 공간부의 심각한 오염이 그것이다. 이는, 피스톤이 하사점을 향한 방향으로 이동하면서 용기 공간부로 연통하는 소기용 슬롯을 지날 때, 윤활유가 윤활유 구름의 형태로 피스톤 링 패키지에 형성된 정압에 의해 일정한 양의 윤활유가 항상 저장되 어 있는 피스톤 링 그루브 및/또는 피스톤 링 패키지로부터 용기 공간부 안으로 유입되기 때문이다.

당업자에게 알려져 있는 바와 같이, 라비린스 실(labyrinth seal)의 경우처럼, 가스 압력은 피스톤 링 패키지를 통해 연소 공간부 내에 전달되고, 피스톤 링 패키지 내에 위치된 윤활유와 함께 저장되며, 피스톤 링 패키지가 실린더 벽의 피스톤 주행면과 밀봉식으로 접해있는 한, 실질적으로 배출될 수 없다.

피스톤이 하사점(UT)을 향한 방향으로 감압 운동을 하면서 소기용 슬롯을 지날 때, 피스톤 링 패키지 내에 저장된 가스 압력은 피스톤 링 패키지 내에 저장된 윤활유와 함께 윤활유 구름의 형태로 소기용 슬롯을 통해 용기 공간부 안으로 순간 배출되므로, 용기 공간부는 윤활유에 의하여 심각하게 오염될 수 있다.

용기 공간부 자체의 오염 외에도, 이러한 과정은 많은 다른 부정적인 파생효과를 갖는다. 요컨대, 또한 용기 공간부로 유입된 윤활유의 적어도 일부가 당연히 매 흡입 주기시 연소 공간부에 공급되는 새로운 공기와 함께 연소되는 연소 공간부 안으로 전달되어, 계속 사용하게 되면 소실된다.

특히, 비용 및 원자재를 절약하기 위해, 대형 디젤 기관의 작동 비용의 비용 상승에 상당히 기여하는 윤활유의 소실을 가능하면 막거나 적어도 최소화하여야 한다.

또한 추가 문제점으로, 소기용 슬롯의 부근, 즉 소기용 슬롯이나, 소기용 슬롯 위 및 아래에서 불량한 윤활이 종종 이루어진다는 점이다. 여기서는, 특히 윤활유가 상술한 바와 같이 소기용 슬롯을 통해 피스톤 링 패키지로부터 유입되기 때 문에, 상대 작동부 사이에 자주 이용될 수 있는 윤활제는 거의 없다.

따라서, 본 발명은 왕복동 피스톤 연소 기관의 실린더의 주행면의 윤활을 위한 개량된 윤활 장치를 제공하는 바, 본 발명에 의해, 상술한 문제가 방지되고, 특히 윤활유를 포함한 용기(receiver)의 오염이 상당히 감소되며, 바람직하게는 윤활유가 절약될 수 있으며, 소기용 슬롯 영역의 윤활이 개선될 수 있다.

상기 목적을 만족시키는 본 발명의 대상은 독립청구항 제1항의 특징부에 의해 규정되는 것을 특징으로 한다.

종속청구항은 특히 본 발명의 바람직한 실시예와 관련된다.

이와 같이, 본 발명은 왕복동 피스톤 연소 기관, 특히 저속 2행정 대형 디젤 기관의 실린더의 실린더 벽의 주행면 윤활을 위한 실린더 윤활 장치에 관한 것이다. 피스톤이 하사점과 상사점 사이의 주행면을 따라 축방향으로 왕복 운동할 수 있도록 실린더 내에 배치되어 있다. 이와 관련하여, 소기용 슬롯이 실린더의 입구 영역에 형성되어, 작동 모드 시, 상기 소기용 슬롯을 통해 신선한 윤활유가 실린더의 연소 공간부에 공급될 수 있다. 본 발명에 따르면, 소기용 슬롯과 상사점 사이의 실린더 벽 영역에 배출구(outlet opening)가 형성되어, 윤활유가 실린더 밖으로 안내될 수 있다.

우선, 윤활유의 구름 형태로 비교적 고압을 받으며 피스톤 링 패키지로부터 소기용 슬롯을 거쳐 용기 개구 안으로 미리 분무되었던 윤활유에 의해 용기 및/또 는 용기 공간부의 오염을 효과적으로 방지하는 것이 본 발명에 따른 배출구를 통해 가능하다.

실린더로부터 안내된 윤활유는 상기 배출구를 통해 윤활유 저장 공간부 내에 저장될 수 있기 때문에, 윤활유 저장 용기 내에 저장된 윤활유를 재사용할 때, 윤활유가 더욱 절약될 수 있다. 이를 위해, 윤활유는, 예컨대 세정 장치(cleaning device) 및/또는 재순환 장치(recycling device)에 공급되어, 배출구를 통해 실린더로부터 저장된 윤활유는 다시 세정되고, 재처리되며, 예컨대 윤활유를 신선한 윤활유 탱크 안으로 순환시키는 윤활유 회로에 다시 공급될 수 있다.

그러나, 실제로 특히 중요한 실시예에서는, 윤활유 저장 공간부 내에 저장된 윤활유가 유입구를 통해 직접 윤활유 저장 공간부로부터 소기용 슬롯 영역의 실린더 주행면으로 다시 보내져, 처음으로 소기용 슬롯 영역의 주행면에 윤활유가 이상적으로 그리고 추가적으로 공급될 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하여, 윤활유로 인한 용기의 오염이 방지되고, 소기용 슬롯 영역에서의 실린더 주행면의 윤활이 개선되는 동시에, 윤활을 위해 이전에 용기에서 소실된 윤활유가 사용될 수 있기 때문에, 윤활유가 절약된다.

따라서, 바람직한 실시예에서는, 윤활유를 실린더 윤활 장치의 서브 시스템으로 순환시키기 위한 순환 수단이 제공된다. 이와 관련하여, 상기 서브 시스템은, 예컨대 실린더, 실린더의 실린더 주행면, 세정 장치, 및/또는 배출구를 통해 실린더로부터 안내된 윤활유를 윤활유 회로로 순환하여 재처리하는 재순환 장치일 수 있다. 특히, 상기 서브 시스템은, 예컨대 배출구를 통해 배출된 윤활유가 윤활 회로로 재순환될 수 없는 경우 그 윤활유를 처리하는, 처리 용기일 수도 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 실제로 특히 중요한 실시예에서는, 실린더로부터 배출된 윤활유가 윤활유 저장 공간부 내에 공급되면서 저장되도록, 배출구와 연통하는 윤활유 저장 공간부가 제공될 수 있다.

이와 관련하여, 상술한 순환 수단은, 윤활유가 실린더 주행면의 윤활을 위해 윤활유 저장 공간부로부터 실린더로 순환될 수 있도록, 실린더 벽에 형성되어 윤활유 저장 공간부와 연통하는 유입구인 경우에 특히 바람직하다.

특히 공간 절약을 이유로, 공간을 차지하는 추가적인 어떠한 윤활유 저장 공간부도 실린더 라이너의 표면에 형성되지 않도록, 윤활유 저장 공간부는 실린더의 실린더 벽을 구성하는 요소일 수 있고, 대안적으로 또는 추가적으로, 특히 윤활유 저장 공간부는 실린더의 바깥쪽에 당연히 형성될 수도 있다.

바람직하게는, 윤활유 저장 공간부는 실린더의 전부 또는 일부를 자유롭게 주행하는 환형 공간부로 형성된다.

이와 관련하여, 예를 들면 서로에 대해 원주 방향 및/또는 축방향으로 서로 이격되어 있는 2개 이상의 윤활유 저장 공간부가 제공되어, 피스톤의 피스톤 링 패키지로부터 배출된 윤활유를 유활유 저장 환형 공간부에 의해 보다 효과적으로 저장할 수 있는 한편, 저장된 윤활유를 유입구에 의해 주행면의 보다 넓은 영역에 걸쳐 보다 만족스럽게 재순환시킬 수 있다.

이를 위해, 바람직하게는, 복수의 유입구가 형성되면서, 윤활유 저장 공간부도 중간 벽에 의해 서로 분리된 복수의 윤활유 공간 세그먼트로 분할될 수 있기 때 문에, 안내된 윤활유는 개별적으로, 및 가능하다면 중간 벽을 통한 다른 종류의 방식으로 유입구를 거쳐 개별 윤활유 공간 세그먼트로 안내될 수 있으며, 실린더 주행면의 특정 영역에도, 특징 윤활유 공간 세그먼트의 위치에 따라 대응하는 윤활유 공간 세그먼트로부터 배출된 윤활유가 개별적으로 직접 공급될 수 있다.

이를 위해, 바람직하게, 압력 밸브 및/또는 역류 방지 밸브가 윤활유 저장 공간부, 바람직하게는 각각의 윤활유 공간 세그먼트에 설치될 수 있어서, 순환 수단에 의해 서브 시스템에 순환될 수 있는 윤활유의 양, 특히 실린더 주행면에 순환될 수 있는 윤활유의 양은 미리 설정될 수 있는 값 범위로 설정될 수 있거나, 순환 수단에 의해 서브 시스템으로 순환되는 윤활유의 양은 원주 방향 및/또는 축방향을 따라 변동될 수 있다.

특히 바람직하게는, 배출구 및/또는 순환 수단, 특히 유입구는, 윤활유의 유량을 설정할 수 있고, 특히 주행면의 미리 설정가능한 윤활이 이상적이면서, 시간 및 위치에 따라 이루어질 수 있도록, 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은 본 명세서에 기술된 바와 같은 본 발명에 따른 실린더 윤활 장치를 구비한 왕복동 피스톤 연소 기관, 특히 2행정 대형 디젤 기관에 관한 것이다.

이하, 개략적인 도면을 참조로 하여, 본 발명을 더 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 도 1의 실린더 장치는 본 발명에 따른 배출구를 갖는다는 것은 별도로 하고, 길이방향으로 소기되는 2행정 대형 디젤 기관에 대한 종래 기술로 부터 공지된 것과 같은 전형적인 장치이다.

실린더 벽(3)의 주행면(2)의 윤활을 위한 본 발명에 따른 실린더 윤활 장치(1)을 포함한 실린더 장치는 실린더 라이너(cylinder liner)(4)라고도 말하는 실린더(4)를 포함하며, 이 실린더(4) 내에, 피스톤(5)이 축방향(A)으로 실린더(4)의 주행면(2)을 따라 하사점(UT)과 상사점(OT) 사이를 왕복 운동할 수 있도록 배치된다. 상기 피스톤(5)은 피스톤 링 패키지(piston ring package)(50)를 포함하는데, 본 도면에서는 이 피스톤 링 패키지(50)를 단지 2개의 피스톤 링(51, 52), 즉 톱 링(51)이라고도 알려져 있는 연소 공간부(8)에 가장 가까이 위치된 제1 피스톤 링(51)과, 예컨대 EP 1 936 245 A1에 따른 윤활유 저장 링(52)으로 형성될 수 있는 제2 피스톤 링(52)으로 개략적으로만 나타내고 있다.

본 도면에 따르면, 연소 공간부(8)의 상부에는 주입 노즐(801)과, 도 1에서 개방 상태에 있는 배기 밸브(802)를 구비한 실린더 덮개(800)가 있다.

상기 피스톤은 공지된 방법으로 피스톤 로드(53)를 통해 크로스헤드(cross head)(도 1에 도시되지 않음)에 연결되어, 대형 디젤 기관의 작동 모드 시, 피스톤의 왕복 운동이 상기 크로스헤드로부터 상기 기관의 크랭크 샤프트(도 1에 도시되지 않음)에 전달된다. 본 도면에 따르면, 상기 피스톤 로드(53)는 실린더 라이너(4)의 하부에 인접한 용기 공간부(15)와, 상기 용기 공간부(15)와 이보다 더 아래에 위치한 크랭크 샤프트 공간부(16) 사이를 밀봉하는 스터핑 박스(151)를 통해 안내되기 때문에, 과급기(도시되지 않음)가 고압, 예컨대 4 bar의 압력으로 용기 공간부(15)에 공급하는 어떠한 새로운 공기(71)(화살표(17)로 나타냄)도 용기 공간 부(15)로부터 크랭크 샤프트 공간부(16) 안으로 이동할 수 없다.

이와 관련하여, 작동 모드 중에는, 피스톤(5)의 상면이 본 도면에서 처럼 하사점(UT)과 소기용 슬롯의 상단 사이에 있는 한, 새로운 공기(71)는 공지된 방법으로 과급기로부터 연소 공간부(8) 안으로 공급될 수 있다.

본 발명에 따르면, 소기용 슬롯(7)과 상사점(OT) 사이의 실린더 벽(3)의 어느 한 영역에 배출구(9)가 형성되어, 윤활유(10)가 실린더(4)로부터 외부로 배출될 수 있다. 본 도면에 따르면, 도 1의 예의 배출구(9)는 소기용 슬롯 부근의 용기 공간부(15) 위에 형성된다.

도 2는 링형 윤활유 저장 공간부(13)가 실린더(4)의 소기용 슬롯(7) 위에 형성되어 있는 본 발명의 개략적인 특정 실시예를 나타내고 있다. 도 3 및 도 4는 도 2에 따른 예의 또 다른 실시예를 나타내고 있다.

왕복동 피스톤 연소 기관(이하, 저속 2행정 대형 디젤 기관)의 실린더(4)의 실린더 벽(3)의 주행면(2)의 윤활을 위한 실린더 윤활 장치(1)는, 피스톤(5)이 축방향으로 하사점(UT)과 상사점(OT) 사이의 주행면을 따라 왕복 운동할 수 있게 배치되는, 실린더(4)를 포함한다. 쉽게 인식될 수 있듯이, 상기 피스톤(5)은 용기 공간부(15) 내부의 실린더(4)의 유입 영역(6)에 형성되는 소기용 슬롯(7)(도 2에 도시되지 않음) 바로 위에 위치되어, 새로운 공기(71)가 과급기(마찬가지로, 분명하기 때문에 도시되지 않음)에 의해 작동 모드 시 소기용 슬롯(7)을 통해 실린더(4)의 연소 공간부(8)에 공급될 수 있다. 본 발명에 따르면, 배출구(8)가 소기용 슬롯(7)과 상사점(OT) 사이의 실린더 벽(3)의 어느 한 영역에 형성되어, 윤활 유(10)가 실린더(4)의 외부로 배출될 수 있다.

도 2의 단면도로서는 인식될 수 없지만, 도 2의 본 예에서, 복수의 배출구(9)가 원주 방향(U)을 따라 분포되어 있기 때문에, 윤활유(10)는 실린더(4)의 원주 방향(U)으로 일정하게 배출될 수 있다.

피스톤(5)이 하사점(UT) 쪽으로 움직여 복수의 배출구(9)를 지나면, 윤활유(10)는 피스톤 링 그루브 및/또는 피스톤 링 패키지(50)로부터 배출되어, 일정한 양의 윤활유(10)가 피스톤 링 패키지에 형성된 정압에 의해 윤활유 구름의 형태로 유입구 내에 저장된다.

당업자에게 알려져 있는 바와 같이, 라비린스 실(labyrinth seal)의 경우처럼, 가스 압력은 피스톤 링 패키지(50)를 통해 연소 공간부(8) 내에 전달되고, 피스톤 링 패키지(50) 내에 일정량의 윤활유(10)와 함께 저장되며, 피스톤 링 패키지(50)가 실린더 벽(3)의 피스톤 주행면(2)과 밀봉식으로 접해 있는 한, 실질적으로 배출될 수 없다. 하지만, 피스톤(5)이 하사점(UT)을 향한 방향으로 하강 운동하면서 배출구(9)를 지날 때, 피스톤 링 패키지(50) 내에 가스 압력을 받으며 저장된 윤활유는 윤활유 구름의 형태로 배출구(9)로 순식간에 배출될 수 있다.

이에 대해, 역류 방지 밸브(check valve)(17)는 윤활유(10) 및/또는 윤활유 구름이 상기 배출구(9)를 통해 실린더 안으로 유입되는 것을 방지한다. 따라서, 상기 역류 방지 밸브(17)는 윤활유 저장 공간부(13)에서 실린더 안으로의 유체 유동을 차단한다.

그런 다음, 윤활유(10)의 구름은 액상 윤활유(10)의 형태로 윤활유 저장 공 간부(13) 내에 쌓여, 중력의 영향을 받으며 윤활유 공간부(13)의 바닥에 윤활유(10)의 섬프(sump) 및/또는 레이크(lake)를 형성한다. 그러면, 이렇게 윤활유 저장 공간부(13) 내에 저장된 윤활유(10)는 실린더 벽(3)의 주행면(2)의 윤활을 위해 다시 사용될 수 있으며, 이러한 이유로 상기 윤활유(10)는 유입구(111)를 통해 실린더 윤활 장치(1)의 서브 시스템을 형성하는 주행면(2)에 순환된다.

이와 관련하여, 피스톤(5)의 매 팽창 행정마다 윤활유 저장 공간부(13)로 유입되는 윤활유(10)의 구름 때문에, 윤활유 저장 공간부(13) 내부에 일정한 정수압이 형성되는데, 이 정수압에 의해, 윤활유 저장 공간부(13) 내에 저장된 윤활유(10)는 유입구(111)를 통해 실린더 벽(3)의 주행면(2)으로 다시 재순환된다. 이로 인해, 한편으로는, 윤활유(10) 구름이 용기 공간부 안으로 유입되어 용기 공간부를 오염시키는 것이 방지된다. 다른 한편으로는, 실린더(4)의 하부, 특히 소기용 슬롯(7) 부분의 주행면(2)의 윤활이 상당히 개선된다.

또한, 역류 방지 밸브(18)가 유입구(111) 내부에 설치되어, 윤활유, 윤활유 구름의 일부 또는, 예컨대 연소 공간부(8)나 용기 공간부(15)로부터 나온 가압 가스가 유입구(111)를 통해 윤활유 저장 공간부(13) 안으로 이동하지 못하게 한다. 따라서, 역류 방지 밸브(18)는 실린더(4)에서 윤활유 저장 공간부(13) 안으로의 유체 유동을 차단한다.

또한, 윤활유 저장 공간부(13) 내의 미리 설정가능한 정수압을 조절할 수 있는 압력 밸브(pressure valve)(14)가 윤활유 저장 공간부(13)에 설치되어, 순환 수단(11, 111)을 통해 순환될 수 있는 윤활유(10)의 양, 즉 여기서는 유입구(111)를 통해 서브 시스템(12) 안으로 순환될 수 있는 윤활유(10)의 양을 미리 설정가능한 값 범위로 설정할 수 있다.

윤활유(10) 구름이 윤활유 저장 공간부(13) 안에 액상 윤활유(10)의 형태로 쌓이기 전에 다시 윤활유 저장 공간부(13) 밖으로 배출되지 못하도록 하기 위해, 이를 방지할 수 있는 예방 수단으로서 편향 금속박 부품(deflection sheet metal parts)(131, 132)이 설치된다.

이와 관련하여, 도 2a에 따라 개략적으로 도시된 바와 같이, 배출구(9) 및/또는 유입구(111)는 원주 방향(U)으로 전부 또는 일부 연장된 배출 그루브(90) 및/또는 실린더 벽(3)의 유입 그루브(1110) 내에 형성되어 있는 동시에, 상기 배출 그루브(90) 및/또는 상기 유입 그루브(1110)는 주행면(2)의 윤활을 위한 윤활유(10)를 중간에 저장할 수 있는 윤활유 저장소 역할을 할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 배출 그루브(90) 및/또는 유입 그루브(1110)는 물론 도 2a에 도시된 바와 같은 지그재그 선의 형태로 반드시 연장될 필요는 없다. 그러나, 도 2a의 전형적인 지그재그형 모양의 장점은, 복수의 배출구(9) 및/또는 복수의 유입구(111)가 축방향(A)을 따라 높이를 달리하면서 배치되어, 더 많은 윤활유(10)가 피스톤 링 패키지(50)로부터 저장되거나, 예컨대 모든 배출구(9) 및/또는 모든 유입구(111)가 축방향(A)에 대해 동일한 높이에 형성된 경우보다 피스톤이 도 2a의 예의 주행면을 따라 운동하는 중 더 오랜시간 동안 배출구(9) 및/또는 유입구(111)의 유효 영역에 머물기 때문에, 장시간 유입구(111)를 통하여 주행하는 피스톤(5)에 공급될 수 있다는 것이다.

그러나, 이와 관련하여, 상기 배출 그루브(90) 및 상기 유입 그루브(1110)는 실린더 벽(3)의 동일한 그루브에 의해 형성될 수 있거나, 실린더(4)의 실린더 벽(3) 내의 배출 그루브(90) 및 유입 그루브(1110)에 대해 개별 그루브가 형성될 수도 있다.

이와 관련하여, 또 다른 실시예에 있어서, 윤활유 저장 공간부(13)는 실린더(4)의 실린더 벽(3)을 구성하는 요소로서 형성될 수도 있다. 이러한 예가 도 2a에 개략적으로 도시되어 있다. 이와 관련하여, 도 2의 특정 실시예에서는, 복수의 배출구(9) 및 복수의 유입구(111)가 축방향(A)을 따라 주행면(2)에 교대로 배치되어 있다.

물론, 도 2b에 따른 변형예의 특수한 장점으로는, 윤활유 저장 공간부(13)가 실린더 벽(3)을 구성하는 요소이기 때문에, 윤활유 저장 공간부(13)를 위한 어떠한 추가 공간도 요구되지 않는다는 점이다.

도면에 명확히 도시되어 있지 않은 또 다른 특정 실시예에 있어서, 배출구(9)를 통해 저장된 윤활유(10)는 본 발명에 따른 실린더 윤활 장치(1)의 서브 시스템(12)과 같은 윤활유 처리 장치(12)에 전부 또는 일부 공급될 수도 있다. 상기 윤활유 처리 장치(12)는, 예를 들면 저장된 윤활유(10)를 세정한 다음, 윤활유 회로로 다시 공급시킬 수 있는 세정 장치(12)일 수 있다.

또한, 도면에 명확히 도시되어 있지 않은 또 다른 실시예에 있어서, 배출구(9)를 통해 저장된 윤활유(10)는, 예컨대 상기 윤활유(10)가 매우 심하게 오염되거나, 이런 경우 상기 윤활유(10)가 적절히 처리되도록 어떠한 순환 수단(11, 111) 도 설치되어 있지 않기 때문에, 더이상 사용될 수 없다.

도 2에 따른 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예가 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.

도 3의 실시예에서는, 오물 침전물(grime deposits)(100)을 윤활유 저장 공간부(13) 내에 유지시키고, 특히 오물 침전물이 역류 방지 밸브(18) 안으로 이동하는 것을 막아, 주행면(2)으로 유입될 수 없도록 하기 위해, 사이펀(syphon)(133) 형태의 오물 박판 부품(grime sheet metal part)(133)이 추가로 설치되어, 역류 방지 밸브(18)의 막힘이 방지될 수 있고, 손상시키는 오물은 주행면(2)로부터 이격되어 유지된다.

도 4의 실시예에서는, 오물(100)이 윤활유 저장 공간부(13)로부터 자주 또는 연속 및 자동으로 제거될 수 있도록 하기 위해, 배출 탭을 구비한 배기 밸브(134)가 추가로 설치되어 있다.

이 시점에서, 본 출원의 범위에서 기술되거나 언급된 실시예가 달성되는 것과는 무관하게, 모든 경우의 본 발명에 따른 실린더 윤활 장치(1)가 피스톤 링 패키지(50) 내에 저장된 윤활유(10)가 용기 공간부로 유입되지 않기 때문에, 용기 공간부를 오염시키지 않는 장점을 갖는다는 것이 명확히 언급되어야 한다.

도 5a 내지 도 5d에서는, 도 5a에 따른 피스톤 링 패키지(50)가 배출구(9) 위에 정지된 위치에서 도 5d에 따른 피스톤(5)이 하사점(UT) 부근의 소기용 슬롯(7) 아래에 있는 위치까지의 피스톤(5)의 하강 운동이 도시되어 있다.

도 5a에 따른 위치에서는, 피스톤 링 패키지(50)가 배출구(9) 및/또는 유입 구(111) 위에 완전히 정지해 있기 때문에, 피스톤 링 패키지(50) 내에 일정한 가스 압력을 받으며 저장된 윤활유(10)는 실질적응로 피스톤 링 패키지(50)로부터 배출될 수 없다. 이러한 위치에 있을 때에는, 배출구(9)를 통한 실린더(4)로부터 윤활유 저장 공간부 안으로의 윤활유(10) 또는 윤활유(10) 구름의 유동이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 유입구(111)를 통한 실린더 주행면(2)으로의 윤활유(10)의 어떠한 역류도 발생하지 않는다.

다음으로, 도 5b에서는, 피스톤 링 패키지(50)가 축방향(A)을 따라 이동하여 배출구(9) 및/또는 유입구(111)의 높이에 위치된 상태를 보여준다. 윤활유 저장 공간부(13)의 부피가 충분히 크기 때문에, 윤활유(10) 구름의 상당 부분이 피스톤 링 패키지(50) 내에 저장된 가스 압력의 영향을 받으며 배출구(9)를 통해 윤활유 저장 공간부(13) 안으로 유동한다. 윤활유(10) 구름의 매우 적은 부분만이 피스톤 하부측으로 소실된다.

그 다음, 도 5c에 따르면, 피스톤 링 패키지는 유입구(111) 아래의 위치로 이동하여, 윤활유(10) 구름이 처음으로 윤활유 저장 공간부(13) 안으로 거의 전부 유입되었다. 도 5c에서는, 윤활유 저장 공간부(13) 내에 형성된 정수압 또는 단지 중력의 영향을 받아, 처음에 저장된 윤활유(10)가 유입구(111)를 통해 주행면(2)에 다시 공급되어, 소기용 슬롯(7) 영역의 주행면(2)의 윤활이 개선된다. 적절히 작게 형성된 유입구(111)의 단면으로 인해, 윤활유가 충분히 오랜시간 동안 유입구(111)를 통해 주행면(2)에 계속해서 천천히 순환되도록, 윤활유 저장 공간부(13)의 압력 강하는 매우 천천히 일어날 뿐이어서, 피스톤은 다소 시간이 지난 후 압축 행정을 시작할 때, 윤활유 저장 공간부 내에 저장된 윤활유로부터 더욱 이득을 얻을 수 있다.

그 다음, 도 5d에 따르면, 피스톤(5)은 실질적으로 소기용 슬롯(7) 바로 밑에 위치된다. 연소 공간부(8)와 연통하는 용기 공간부(15) 내의 압력이 점점 낮아지기 때문에, 윤활유(10)는 유입구(111)를 통해 주행면(2)으로 계속해서 역류되어, 하사점(UT) 영역에서 피스톤(5)의 윤활을 한층 더 개선시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 2행정 대형 디젤 기관의 실린더 장치이다.

도 2는 윤활유 저장 공간부(oil collection space)를 나타낸 실시예이다.

도 2a 및 도 2b는 배출 그루브(outlet groove) 및 유입 그루브(inlet groove)를 나타내는 도 2의 실시예이다.

도 3은 도 2에 따른 제2 실시예이다.

도 4는 도 2에 따른 제3 실시예이다.

도 5a 내지 도 5d는 소기용 슬롯의 부근에서 피스톤의 하강 운동을 나타낸다.

Claims

왕복동 피스톤 연소 기관, 특히 저속 2행정 대형 디젤 기관의 실린더(4)의 실린더 벽(3)의 주행면(2)을 윤활하기 위한 실린더 윤활 장치에 있어서,

피스톤(5)이 축방향(A)으로 하사점(UT)과 상사점(OT) 사이의 상기 실린더(4)의 상기 주행면(2)을 따라 왕복 운동할 수 있게 배치되고,

소기용 슬롯(7)이 상기 실린더(4)의 유입 영역(6)에 형성되어, 작동 모드 시, 상기 소기용 슬롯(7)을 통해 상기 실린더(4)의 연소 공간부(8)로 공기를 새로 공급할 수 있으며,

배출구(9)가 상기 소기용 슬롯(7)과 상기 상사점(OT) 사이의 영역에서 상기 실린더 벽(3)에 형성되어, 윤활유(10)가 상기 실린더(4)로부터 외부로 안내될 수 있는,

실린더 윤활 장치.
제1항에 있어서,

순환 수단(11, 111)이 상기 실린더 윤활 장치의 서브 시스템으로 상기 윤활유(10)를 순환시키기 위해 설치된, 실린더 윤활 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 서브 시스템(12)은 상기 실린더(4)의 상기 실린더 벽(3)의 상기 주행 면(2)인 것을 특징으로 하는 실린더 윤활 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 서브 시스템(12)은 윤활유 재처리 장치(12)인 것을 특징으로 하는 실린더 윤활 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배출구(9)와 연통하는 윤활유 저장 공간부(13)가 형성되어, 상기 윤활유(10)가 상기 실린더(4)로부터 상기 윤활유 저장 공간부(13)로 안내될 수 있는, 실린더 윤활 장치.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 순환 수단(11)은, 상기 윤활유(10)가 상기 윤활유 저장 공간부(13)로부터 상기 실린더(4)로 순환될 수 있도록, 상기 실린더 벽(3)에 형성되어, 상기 윤활유 저장 공간부(13)와 연통하는, 유입구(111)인 것을 특징으로 하는 실린더 윤활 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 윤활유 저장 공간부(13)는 상기 실린더(4)의 상기 실린더 벽(3)을 구성하는 요소인 것을 특징으로 하는 실린더 윤활 장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 윤활유 저장 공간부(13)는 상기 실린더(4)의 외측에 설치되는, 실린더 윤활 장치.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 윤활유 저장 공간부(13)는 환형 공간부로 형성된, 실린더 윤활 장치.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

원주 방향(U) 및/또는 축방향(A)을 따라 서로 이격되어 있는 2개 이상의 윤활유 저장 공간부(13)가 구비된, 실린더 윤활 장치.
제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

복수의 유입구(111)가 형성되거나, 상기 윤활유 저장 공간부(13)가 중간 벽에 의해 서로 분리된 복수의 윤활유 공간 세그먼트로 분할되는, 실린더 윤활 장치.
제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

압력 밸브(14) 및/또는 역류 방지 밸브(17, 18)가 상기 윤활유 저장 공간부(13), 바람직하게는 각 윤활유 공간 세그먼트에 설치되어, 상기 순환 수단(11, 111)에 의해 상기 서브 시스템(12)으로 순환될 수 있는 윤활유(10)의 양, 특히 상 기 실린더 주행면(2)에 순환될 수 있는 윤활유(10)의 양을 미리 설정가능한 범위의 값으로 설정할 수 있는, 실린더 윤활 장치.
제2항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 순환 수단(11, 111)에 의해 상기 서브 시스템(12)으로 순환될 수 있는 상기 윤활유(10)의 양은 상기 원주 방향(U) 및/또는 상기 축방향(A)을 따라 변동될 수 있는, 실린더 윤활 장치.
제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배출구(9) 및/또는 상기 순환 수단(11), 특히 상기 유입구(111)는 상기 윤활유의 유량을 설정할 수 있도록 형성되는, 실린더 윤활 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 실린더 윤활 장치(1)를 구비한 왕복동 피스톤 내연 기관, 특히 2행정 대형 디젤 기관.