KR20140012726A - 크랭크케이스 도어 - Google Patents

Abstract

내연 기관의 크랭크케이스의 벽에 있는 개구를 덮기 위한 크랭크케이스 도어는, 크랭크케이스에 부착가능하며 크랭크케이스 도어의 외주를 규정하는 프레임 (1) 을 포함한다. 프레임 (1) 은 프레임 (1) 에 의해 규정되는 영역 내에 적어도 하나의 개구 (23) 를 형성하고, 시트 재료 (sheet material) 로 적어도 부분적으로 이루어지는 플레이트 (2) 가 상기 개구 (23) 를 덮도록 상기 프레임 (1) 에 부착된다.

Description

크랭크케이스 도어{CRANKCASE DOOR}

본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 내연 기관의 크랭크케이스의 벽에 있는 개구를 덮기 위한 크랭크케이스 도어에 관한 것이다.

선박이나 파워 플랜트에서 사용되는 기관과 같은 대형 내연 기관의 크랭크케이스는 크랭크샤프트 및 크랭크케이스 내의 다른 부품에의 접근을 제공하는 개구를 갖는다. 개구는 상이한 검사 및 유지 임무뿐만 아니라 기관 내의 상이한 부품들의 장착 및 장착해제를 가능하게 한다. 개구는 주조에 의해 알루미늄 합금으로 전형적으로 이루어지는 제거가능한 크랭크케이스 도어로 덮인다. 기관 진동으로 인해, 종래의 크랭크케이스 도어가 소음의 중요한 근원이 될 수 있다는 점에 주목하였다.

본 발명의 목적은 내연 기관의 크랭크케이스의 벽에 있는 개구를 덮기 위한 향상된 크랭크케이스 도어를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 크랭크케이스 도어의 특징적인 구성은 청구항 1 의 특징부에 기재되어 있다.

본 발명에 따르면, 크랭크케이스 도어는, 크랭크케이스에 부착가능하며 크랭크케이스 도어의 외주를 규정하는 프레임을 포함하고, 상기 프레임은 프레임에 의해 규정되는 영역 내에 적어도 하나의 개구를 형성한다. 크랭크케이스 도어는, 시트 재료 (sheet material) 로 적어도 부분적으로 이루어지며 상기 개구를 덮도록 프레임에 부착되는 플레이트를 더 포함한다. 본 발명에 따른 크랭크케이스 도어에 의하면, 크랭크케이스 도어의 진동에 의해 생성되는 소음을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 플레이트의 두께가 1 ~ 4 ㎜ 이다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 프레임은 주조물로부터 제조된다. 적절한 재료는 예컨대 알루미늄 또는 알루미늄 합금이다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 플레이트는, 적어도 2 개의 지지층들 및 감쇠 재료로 이루어지고 상기 지지층들 사이에 배치되는 적어도 하나의 감쇠층을 포함하는 샌드위치 구조를 갖는다. 감쇠층은 예컨대, 에폭시 또는 실리콘과 같은 폴리머로 이루어질 수 있다. 지지층은 예컨대 강과 같은 금속 또는 금속 합금으로 이루어질 수 있다. 지지층들 사이의 감쇠층을 갖는 샌드위치 구조는 크랭크케이스 도어에 의해 생성되는 소음을 더 감소시키는데 도움을 준다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 크랭크케이스 도어는 폭발 릴리프 밸브를 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 폭발 릴리프 밸브는 밸브 착좌부, 상기 밸브 착좌부와 협력작동하는 폐쇄 플레이트, 화염이 크랭크케이스에서 새어 나오는 것을 방지하기 위한 화염 방지기 (flame arrester), 폭발 가스를 안내하기 위한 커버 플레이트, 및 상기 폐쇄 플레이트를 상기 밸브 착좌부에 대해 가압하기 위한 폐쇄 스프링을 포함하고, 상기 커버 플레이트는, 적어도 2 개의 지지층들 및 감쇠 재료로 이루어지고 상기 지지층들 사이에 배치되는 적어도 하나의 감쇠층을 포함하는 샌드위치 구조를 갖는다. 특정 치수의 기관은 폭발 릴리프 밸브를 구비할 필요가 있다. 소음 감쇠용 커버 플레이트를 갖는 폭발 릴리프 밸브가 본 발명에 따른 크랭크케이스 도어와 조합되는 경우, 기관 소음은 더욱 감소될 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 크랭크케이스 도어를 보여준다.
도 2 는 선 A-A 를 따른 도 1 의 크랭크케이스 도어의 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 크랭크케이스 도어 플레이트의 구조를 보여준다.
도 4 는 압력 릴리프 밸브를 갖는 크랭크케이스 도어를 보여준다.
도 5 는 선 C-C 를 따른 도 4 의 크랭크케이스 도어의 단면도이다.
도 6 은 선 B-B 를 따른 도 4 의 크랭크케이스 도어의 단면도이다.
도 7 은 다른 방향에서 바라본 도 4 의 크랭크케이스 도어를 보여준다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폭발 릴리프 밸브의 커버 플레이트 구조를 보여준다.

이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태들에 대해 설명한다.

도 1 에는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 크랭크케이스 도어가 도시되어 있다. 크랭크케이스 도어는 선박의 주기관 또는 보조 기관으로서 사용되거나 발전용 파워 플랜트에서 사용되는 기관과 같은 대형 내연 기관의 크랭크케이스에 있는 개구를 덮기 위한 것이다. 도 1 은 크랭크케이스 도어의 크랭크케이스 측을 보여준다. 크랭크케이스 도어는 크랭크케이스 내로의 접근이 가능하도록 제거가능하다. 개구를 통해, 예컨대 기관 내부에서의 부품의 장착 및 장착해제를 위해 또는 검사 및 유지 임무를 위해 크랭크케이스에 접근할 수 있다. 본 도면들의 실시형태에서, 크랭크케이스 도어는 본질적으로 직사각형이지만, 원형과 같은 다소 다른 형태를 가질 수도 있다.

크랭크케이스 도어는 크랭크케이스 도어의 외주를 규정하는 프레임 (1) 을 포함한다. 프레임 (1) 은 주조물로 제조되는 것이 적절하다. 프레임 (1) 에 적절한 재료는 예컨대, 실루민과 같은 알루미늄 합금이다. 알루미늄 합금의 이점은 가볍다는 것이지만, 주철과 같은 다소 다른 재료로 프레임 (1) 을 제조하는 것도 또한 가능하다. 또한, 다른 재료 및 제조 방법을 사용할 수 있다. 예컨대, 화염-절단 (flame-cutting) 에 의해 두꺼운 강판으로부터 프레임 (1) 을 제조할 수 있다. 프레임 (1) 의 크랭크케이스 측에는, 크랭크케이스 도어와 크랭크케이스 사이의 정합 (mating) 표면을 밀봉하는 개스킷 (4) 을 수용하기 위한 그루브 (7) 가 제공된다. 프레임 (1) 의 4 개의 코너 각각에는, 크랭크케이스 도어를 크랭크케이스에 고정하는데 사용되는 볼트를 수용하기 위한 고정 구멍 (5) 이 제공된다. 프레임 (1) 은, 도 2 의 확대 단면도에 도시된 것처럼, 프레임 (1) 의 내주에 숄더 (8) 를 포함한다. 숄더 (8) 는 프레임 (1) 의 크랭크케이스 측에 있다. 시트 재료로 이루어진 플레이트 (2) 는 숄더 (8) 에 놓이고, 따라서 프레임 (1) 에 의해 규정되는 개구 (23) 를 덮는다. 기관 진동에 의해 크랭크케이스 도어에서 발생하는 소음을 줄이기 위해, 플레이트 (2) 는 크랭크케이스 도어의 치수 (dimensions) 에 비해 충분히 얇아야 한다. 플레이트 (2) 의 강성도 (stiffness) 는 프레임 (1) 의 강성도보다 실질적으로 더 작아야 한다. 플레이트 (2) 의 두께는 적절하게는 1 ~ 4 ㎜ 이다. 플레이트 (2) 의 재료는 예컨대 강 (steel) 이다. 프레임 (1) 과 플레이트 (2) 사이에 실링 (6) 이 배치된다. 도 2 의 실시형태에서, 실링 (6) 은 압출된 실리콘 실링이다. 플레이트 (2) 는 볼트 (3) 에 의해 프레임 (1) 에 부착된다. 프레임 (1) 의 숄더 (8) 에는, 볼트 (3) 를 수용하기 위한 구멍 (22) 이 제공된다. 플레이트 (2) 가 프레임 (1) 의 크랭크케이스 측에 있으므로, 크랭크케이스 폭발의 경우 크랭크케이스 내부의 과압 (overpressure) 이 플레이트 (2) 를 숄더 (8) 및 실링 (6) 에 대해 민다. 따라서, 본 구성은 크랭크케이스의 강도 및 가스 불투과성을 향상시킨다.

본 발명에 따른 크랭크케이스 도어는 종래의 주조된 (casted) 크랭크케이스 도어보다 소음을 덜 발생시킨다. 그렇지만, 크랭크케이스 도어에 의해 발생하는 소음을 더 감소시키기 위해, 플레이트 (2) 는 샌드위치 구조를 가질 수 있다. 도 3 에 도시된 일 실시형태에 따르면, 플레이트 (2) 는 한 쌍의 지지층 (2a, 2c) 의 사이에 배치되는 감쇠층 (2b) 을 포함한다. 지지층 (2a, 2c) 은 금속 또는 금속 합금 (강 등) 으로 이루어진다. 지지층 (2a, 2c) 은 반드시 동일한 재료로 이루어져야 할 필요는 없다. 감쇠층 (2b) 은 진동을 감쇠시키는 재료로 이루어진다. 감쇠층 (2b) 에 적절한 재료는 에폭시 또는 실리콘과 같은 많은 폴리머이다. 플레이트 (2) 는 2 개 초과의 지지층 (2a, 2c) 및 1 개 초과의 감쇠층 (2b) 을 포함할 수 있다. 예컨대, 플레이트 (2) 는 지지층과 감쇠층이 구성 내에서 교대로 배치되는 5 개 이상의 층을 포함할 수 있다. 한 쌍의 지지층의 사이에 1 개 초과의 감쇠층이 배치되는 것도 또한 가능하다. 플레이트 (2) 가 3 개 초과의 층을 포함한다면, 최외각층들이 반드시 지지층일 필요는 없고, 또한 외부 층들 중 적어도 하나가 감쇠 재료로 이루어질 수 있다. 플레이트 (2) 가 여러 개의 감쇠층들을 포함한다면, 그 감쇠층들은 상이한 재료로 이루어질 수 있다.

도 4 ~ 도 6 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 크랭크케이스 도어를 보여준다. 본 실시형태에서, 크랭크케이스 도어는 압력 릴리프 밸브 (10) 를 구비한다. 기계 설치 (machinery installations) 에 관한 국제선급협회연합회 (IACS) 의 요건에 따르면, 200 ㎜ 이상의 실린더 보어 또는 0.6 ㎥ 이상의 크랭크케이스 체적을 갖는 내연 기관은 크랭크케이스 폭발 릴리프 밸브를 구비하여야 한다. 폭발 릴리프 밸브의 요구되는 개수는 실린더 보어, 크랭크케이스 체적, 릴리프 밸브의 자유 면적 (free area) 및 크랭크 드로우 (crank throw) 의 개수에 의존한다. 상기 밸브는 폭발의 경우에 크랭크케이스로부터의 과압을 완화시키고, 폭발 후 크랭크케이스 내로의 공기 유동을 방지한다.

폭발 릴리프 밸브 (10) 는 원형 밸브 착좌부 (11) 를 포함한다. 밸브 착좌부 (11) 는 실링을 수용하기 위한 그루브 (17) 를 포함한다. 그루브 (17) 내에 O-링 시일 (18) 이 배치된다. 밸브 착좌부 (11) 의 주위에, 밸브 착좌부 (11) 의 평면으로부터 외향 돌출하는 화염 방지기 (15) 가 배치된다. 화염 방지기 (15) 는 얇은 라멜라 (lamellas) 로 이루어진다. 라멜라는 화염 방지기 (15) 를 통한 가스 유동을 허용하지만, 폭발 릴리프 밸브에 의해 보호되는 공간으로부터 화염이 새어 나오는 것을 방지한다. 밸브 착좌부 (11) 의 주위에 복수의 볼트 (19) 가 배치된다. 볼트 (19) 는 밸브 착좌부 (11) 의 평면으로부터 외향 연장되고, 화염 방지기 (15) 위에 배치되는 커버 플레이트 (14) 를 지지한다. 커버 플레이트 (14) 의 에지는 가능한 폭발 가스 유동을 안내하도록 밸브 착좌부 (11) 를 향해 대략 45°굽혀진다.

밸브 (10) 는, 밸브 착좌부 (11) 와 협력작동하고 기관의 크랭크케이스로의 유체 유입을 방지하는 폐쇄 플레이트 (12) 를 포함한다. 밸브 (10) 는 커버 플레이트 (14) 와 폐쇄 플레이트 (12) 사이에 배치되어 폐쇄 플레이트 (12) 를 밸브 착좌부 (11) 에 대해 가압하는 나선형 폐쇄 스프링 (13) 에 의해 폐쇄 유지된다. 폐쇄 플레이트 (12) 는 커버 플레이트 (14) 를 지지하는 볼트 (19) 에 의해 안내된다. 크랭크케이스 내의 압력이 증가하면, 폐쇄 스프링 (13) 은 폭발 릴리프 밸브 (10) 의 개방 및 크랭크케이스의 가스 유출을 허용한다. 기관 진동 때문에 커버 플레이트 (14) 에 의해 야기되는 소음을 줄이기 위해, 커버 플레이트 (14) 는 샌드위치 구조를 가질 수 있다. 도 8 에 도시된 실시형태에 따르면, 커버 플레이트 (14) 는 한 쌍의 지지층 (14a, 14c) 의 사이에 배치되는 감쇠층 (14b) 을 포함한다. 지지층 (14a, 14c) 은 금속 또는 금속 합금 (강 등) 으로 이루어진다. 감쇠층 (14b) 은 진동을 감쇠시키는 재료로 이루어진다. 감쇠층 (14b) 에 적절한 재료는 에폭시 또는 실리콘과 같은 많은 폴리머이다. 또한, 커버 플레이트 (14) 는, 크랭크케이스 도어의 플레이트 (2) 처럼, 3 개 초과의 층을 포함할 수 있다.

폭발 릴리프 밸브 (10) 를 지지하기 위해, 크랭크케이스 도어의 프레임 (1) 에는, 프레임 (1) 의 내주로부터 안쪽을 향해 돌출하는 빔 (9) 이 제공된다. 상기 도면들의 실시형태에서, 크랭크케이스 도어에는 크랭크케이스 도어의 중심을 향해 연장되는 4 개의 빔 (9) 이 제공되지만, 상이한 구성도 또한 가능하다. 빔 (9) 의 단부에는 원형 밸브 지지체 (20) 가 배치된다. 상기 도면들의 실시형태에서, 빔 (9) 및 밸브 지지체 (20) 는 프레임 (1) 과 같이 동일한 주조물의 일부이다. 폭발 릴리프 밸브 (10) 는 볼트 (16) 로 밸브 지지체 (20) 에 고정된다. 또한, 크랭크케이스 도어의 플레이트 (2) 는 밸브 지지체 (20) 에 대해 지지된다. 플레이트 (2) 에는, 폭발 가스가 크랭크케이스로부터 크랭크케이스 도어의 다른 측으로 유동할 수 있도록 압력 릴리프 밸브 (10) 의 개구와 정렬되는 구멍이 제공된다. 밸브 지지체 (20) 와 플레이트 (2) 사이에, 제 2 실링 (21) 이 배치된다. 또한, 플레이트 (2) 는 볼트 (3) 로 밸브 지지체 (20) 에 고정된다. 또한, 이 실시형태에서, 플레이트 (2) 는 도 3 의 샌드위치 구조를 가질 수 있다.

기관의 크랭크케이스는 폭발 릴리프 밸브 (10) 를 갖는 그리고 갖지 않는 쌍방의 크랭크케이스 도어들을 포함할 수 있다. 특히 샌드위치 구조를 갖는 플레이트 (1) 가 기관의 모든 크랭크케이스 도어에 제공되고 유사한 구성을 갖는 커버 플레이트 (14) 가 모든 폭발 릴리프 밸브 (10) 에 제공되는 때, 기관 소음이 현저히 감소될 수 있다.

본 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 위에서 설명한 실시형태로 제한되지 않고 첨부된 청구항의 범위 내에서 달라질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (12)

1. 내연기관의 크랭크케이스의 벽에 있는 개구를 덮기 위한 크랭크케이스 도어로서,
   상기 크랭크케이스 도어는, 상기 크랭크케이스에 부착가능하며 상기 크랭크케이스 도어의 외주를 규정하는 프레임 (1) 을 포함하고,
   상기 프레임 (1) 은 상기 프레임 (1) 에 의해 규정되는 영역 내에 적어도 하나의 개구 (23) 를 형성하고,
   상기 크랭크케이스 도어는, 시트 재료 (sheet material) 로 적어도 부분적으로 이루어지며 상기 개구 (23) 를 덮도록 상기 프레임 (1) 에 부착되는 플레이트 (2) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 플레이트 (2) 의 두께가 1 ~ 4 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 프레임 (1) 은 주조물로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 플레이트 (2) 는, 적어도 2 개의 지지층들 (2a, 2c) 및 감쇠 재료로 이루어지고 상기 지지층들 (2a, 2c) 사이에 배치되는 적어도 하나의 감쇠층 (2b) 을 포함하는 샌드위치 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 지지층들 (2a, 2c) 은 금속 또는 금속 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 지지층들 (2a, 2c) 은 강으로 이루어진 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 감쇠층 (2b) 은 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 감쇠층 (2b) 은 에폭시로 이루어진 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 감쇠층 (2b) 은 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임 (1) 은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 크랭크케이스 도어는 폭발 릴리프 밸브 (10) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 폭발 릴리프 밸브 (10) 는 밸브 착좌부 (11), 상기 밸브 착좌부 (11) 와 협력작동하는 폐쇄 플레이트 (12), 화염이 크랭크케이스에서 새어 나오는 것을 방지하기 위한 화염 방지기 (flame arrester; 15), 폭발 가스를 안내하기 위한 커버 플레이트 (14), 및 상기 폐쇄 플레이트 (12) 를 상기 밸브 착좌부 (11) 에 대해 가압하기 위한 폐쇄 스프링 (13) 을 포함하고,
    상기 커버 플레이트 (14) 는, 적어도 2 개의 지지층들 (14a, 14c) 및 감쇠 재료로 이루어지고 상기 지지층들 (14a, 14c) 사이에 배치되는 적어도 하나의 감쇠층 (14b) 을 포함하는 샌드위치 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 크랭크케이스 도어.

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