KR20150027122A - 파이프 커넥터 및 연료 분사 시스템 - Google Patents

파이프 커넥터 및 연료 분사 시스템 Download PDF

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Abstract

파이프 커넥터 (24) 는 제 1 이중 벽 파이프에 연결 가능한 제 1 피팅 (25) 으로서, 상기 제 1 피팅 (25) 은 내부 유동 공간에 연결 가능한 제 1 부분 (45) 및 제 1 이중 벽 파이프의 외부 유동 공간에 연결 가능한 제 2 부분 (46) 을 포함하는, 상기 제 1 피팅 (25), 제 2 이중 벽 파이프의 내부 유동 공간에 연결 가능한 제 2 피팅 (26), 제 3 피팅 (27), 및 제 1 피팅의 제 2 부분 (46) 과 유동 연결하도록 배열되는 누출 채널 (31) 을 포함한다. 파이프 커넥터에는 누출 채널 (31) 로부터 누출 유출구 (32) 로의 유체의 유동이 방지되는 제 1 위치 및 누출 채널 (31) 로부터 누출 유출구 (32) 로의 유체의 유동이 허용되는 제 2 위치를 갖는 폐쇄 부재가 제공되고, 상기 폐쇄 부재 (34) 는 누출 채널 (31) 에서의 유체 압력이 소정 한계점 위로 상승할 때에 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동하도록 배열된다. 파이프 커넥터에는 또한 제 2 이중 벽 파이프의 외부 유동 공간으로부터 유체의 유동이 파이프 커넥터 (24) 를 통해 통과하는 것을 방지하기 위한 블록킹 수단 (28) 이 제공된다.

Description

파이프 커넥터 및 연료 분사 시스템{PIPE CONNECTOR AND FUEL INJECTION SYSTEM}
본 발명은 제 1 이중 벽 파이프, 제 2 파이프 및 제 3 파이프를 상호 연결하기 위한 파이프 커넥터에 관한 것이다. 본 발명은 또한 연료 분사 시스템에 관한 것이다.
외부 파이프 내측에 가능한 누출을 유지하도록 또 다른 파이프 내측에 디젤 엔진의 연료 파이프들을 배열하는 것은 일반적으로 공지되어 있다. 누출의 경우에, 누출 연료는 엔진의 부근으로부터 떨어진 외부 파이프 내측을 따라 운반될 수 있다. 이러한 종류의 해결책에서는 누출을 감지하도록, 예를 들면 상이한 종류의 플러그들이 사용되었다. 따라서 누출은 플러그를 언플로그함으로써 검출될 수 있다. 또 다른 사용된 방법은 해제 가능한 호스들을 사용하는 것이고, 그와 같이 연결을 해제함으로써, 누출은 또한 감지될 수 있다. 그러나, 이러한 공지된 방법은 매우 세련되지 못하고 따라서 이러한 방법에 의해 누출의 위치를 찾아내는 것은 매우 느리고 번거롭다.
본 발명의 목적은 이중 벽 파이프들을 연결하기 위해 새로운 파이프 커넥터를 제공하는 것이다. 추가의 본 발명의 목적은 개선된 연료 누출 검출 시스템을 연료 분사 시스템에 제공하는 것이다.
상기 목적들은 제 1 항 및 제 6 항에 개시된 바와 같이 달성된다.
본 발명에 따른 파이프 커넥터는 커넥터 본체, 제 1 이중 벽 파이프에 연결 가능한 제 1 피팅으로서, 상기 제 1 피팅은 내부 유동 공간에 연결 가능한 제 1 부분 및 상기 제 1 이중 벽 파이프의 외부 유동 공간에 연결 가능한 제 2 부분을 포함하는, 상기 제 1 피팅, 제 2 이중 벽 파이프의 내부 유동 공간에 연결 가능한 제 2 피팅, 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하는 제 3 피팅으로서, 상기 제 1 부분은 제 3 파이프에 연결 가능한, 상기 제 3 피팅, 상기 제 1 피팅의 상기 제 1 부분, 상기 제 2 피팅 및 상기 제 3 피팅의 상기 제 1 부분을 상호 연결하기 위해 상기 커넥터 본체에 배열된 유동 채널을 포함한다. 상기 파이프 커넥터는 상기 제 1 피팅의 상기 제 2 부분과 유동 연결하도록 배열된 누출 채널, 상기 누출 채널로부터의 유체를 배출하기 위한 누출 유출구, 상기 제 3 피팅의 상기 제 2 부분으로부터 상기 누출 유출구로 연장되고 상기 제 3 피팅의 상기 제 2 부분과 상기 누출 유출구 사이에 연속적인 유동 연결을 제공하는 배출 채널, 및 상기 누출 채널로부터 상기 누출 유출구로의 유체 유동이 방지되는 제 1 위치 및 상기 누출 채널로부터 상기 누출 유출구로의 유체 유동이 허용되는 제 2 위치를 갖는 폐쇄 부재를 포함한다. 상기 폐쇄 부재는 상기 누출 채널에서의 유체 압력이 소정 한계점 위로 상승할 때에 상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로 이동하도록 배열된다. 상기 파이프 커넥터는 상기 제 2 이중 벽 파이프의 상기 외부 유동 공간으로부터의 유체의 유동이 상기 파이프 커넥터를 통해 통과하는 것을 방지하기 위한 블록킹 수단, 및 세개의 분기 채널들로 상기 유동 채널을 분할하기 위한 분기 지점으로서, 제 1 분기 채널은 상기 분기 지점으로부터 상기 제 1 피팅으로 연장되고, 제 2 분기 채널은 상기 분기 지점으로부터 상기 제 2 피팅으로 연장되고, 제 3 분기 채널은 상기 분기 지점으로부터 상기 제 3 피팅으로 연장되는, 상기 분기 지점을 추가로 포함한다. 상기 제 3 분기 채널에는 유체가 상기 제 3 피팅으로 유동하도록 배열된 스로틀링이 제공된다.
제 3 채널에서의 스로틀링은 파이프 커넥터로 유체를 공급하기 위한 파이프 커넥터에 연결되는 고압 펌프에 의해 발생된 압력 맥동을 댐핑한다. 스로틀링은 따라서 파이프 커넥터로 유체를 공급하는 시스템과 유체를 추가로 운반하는 시스템 사이에 간섭을 회피하는 데 도움을 준다.
다음에 본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 예로써 설명될 것이다
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 파이프 커넥터의 단면도이고,
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 연료 분사 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 1 은 제 1 이중 벽 파이프, 제 2 이중 벽 파이프 및 제 3 파이프를 유체적으로 상호 연결하기 위한 파이프 커넥터 (24) 를 도시한다. 이중 벽 파이프는 연료와 같은 유체를 위한 내부 유동 공간, 및 상기 내부 유동 공간으로부터 누출하는 유체를 위한 외부 유동 공간을 포함한다. 파이프 커넥터 (24) 는 제 1 이중 벽 파이프의 내부 유동 공간, 제 2 이중 벽 파이프의 내부 유동 공간 및 제 3 파이프를 상호 연결하도록 배열된다.
파이프 커넥터 (24) 는 세개의 피팅들 (25, 26, 27) 을 포함한다. 제 1 피팅 (25) 은 제 1 이중 벽 파이프에 연결 가능하다. 제 1 피팅 (25) 은 내부 유동 공간 (56) 에 연결 가능한 제 1 부분 (45) 및 제 1 이중 벽 파이프의 외부 유동 공간 (57) 에 연결 가능한 제 2 부분 (46) 을 포함한다. 제 2 피팅 (26) 은 제 2 이중 벽 파이프의 내부 유동 공간에 연결 가능하다. 제 3 피팅 (27) 은 제 1 부분 (43) 및 제 2 부분 (44) 을 포함한다. 제 1 부분 (43) 은 제 3 파이프에 연결 가능하다. 제 3 파이프는 유체를 위한 내부 유동 공간 및 가능하게 누출하는 유체를 위한 외부 유동 공간을 포함하는 이중 벽 파이프일 수 있다. 상기 경우에, 제 3 피팅의 제 1 부분 (43) 은 내부 유동 공간에 연결 가능하고 제 3 피팅 (27) 의 제 2 부분 (44) 은 제 3 파이프의 외부 유동 공간에 연결 가능하다.
파이프 커넥터 (24) 는 커넥터 본체 (28) 를 포함하고, 상기 커넥터 본체 (28) 에서 유동 채널 (29) 은 제 1 피팅 (25) 의 제 1 부분 (45), 제 2 피팅 (26) 및 제 3 피팅의 제 1 부분 (43) 을 유체적으로 상호 연결하기 위해 배열된다. 누출 채널 (31) 은 제 1 피팅 (25) 의 제 2 부분 (46) 과 유동 연결된 커넥터 본체 (28) 에 배열된다. 파이프 커넥터 (24) 는 누출 채널 (31) 로부터 유체를 배출하기 위한 누출 유출구 (32) 를 포함한다. 파이프 커넥터 (24) 는 배출 채널 (36) 을 포함하고, 상기 배출 채널 (36) 은 제 3 피팅 (27) 의 제 2 부분 (44) 으로부터 누출 유출구 (32) 로 연장하고 제 3 피팅 (27) 의 제 2 부분 (44) 과 누출 유출구 (32) 사이에 연속적인 유동 연결을 제공한다. 배출 채널 (36) 은 커넥터 본체 (28) 에 배열된다. 파이프 커넥터 (24) 는 제 2 이중 벽 파이프의 외부 유동 공간으로부터 유체의 유동이 파이프 커넥터 (24) 를 통해 통과하는 것을 방지하기 위한 블록킹 수단을 포함한다. 블록킹 수단은 제 2 이중 벽 파이프의 외부 유동 공간으로부터의 유체의 유동이 파이프 커넥터 (24) 를 통해 통과하는 것을 연속적으로 방지하도록 배열된다. 커넥터 본체 (28) 는 그러한 블록킹 수단으로서 작용할 수 있다. 제 2 피팅 (26) 에 연결 가능한 제 2 이중 벽 파이프의 외부 유동 공간은 누출 유출구 (32) 및 누출 채널 (31) 로부터 유체 분리된다.
제 1 피팅 (25) 의 중앙 축선 (58) 은 제 2 피팅 (26) 의 중앙 축선 (59) 에 대해 20°- 120°의 각도 (α) 로 배열된다. 이러한 각도 범위에서, 파이프 커넥터 (24) 에 연결된 파이프들에 대한 보다 양호한 접근성이 제공될 수 있다. 또한 파이프 커넥터 (24) 의 강도가 증가된다. 제 1 피팅 (25) 의 중앙 축선 (58) 및 제 2 피팅 (26) 의 중앙 축선 (59) 은 예각인 각도로, 일반적으로 서로에 대해 40°- 60°의 각도로 배열될 수 있다.
제 3 피팅 (27) 의 중앙 축선 (69) 은 제 1 피팅의 중앙 축선 (58) 및 제 2 피팅의 중앙 축선 (59) 에 대해 120 - 170°의 각도일 수 있다.
유동 채널 (29) 은 세개의 분기 채널들 (61, 62, 63) 로 유동 채널 (29) 을 분할하는 분기 지점 (60) 을 포함한다. 제 1 분기 채널 (61) 은 분기 지점 (60) 으로부터 제 1 피팅 (25) 으로 연장된다. 제 2 분기 채널 (62) 은 분기 지점 (60) 으로부터 제 2 피팅 (26) 으로 연장되고 제 3 분기 채널 (63) 은 분기 지점 (60) 으로부터 제 3 피팅 (27) 으로 연장된다.
제 3 분기 채널 (63) 에는 연료가 제 3 피팅 (27) 으로 유동하도록 배열된 스로틀링 (64) 이 제공된다. 스로틀링은 제 3 분기 채널 (63) 의 직경보다 작은 직경을 갖는 오리피스 (64) 이다. 오리피스 (64) 의 유효 유동 단면적은 제 3 분기 채널 (63) 의 유효 유동 단면적의 40 - 60 % 이다. 이러한 범위에서, 충분한 압력 강하가 달성될 수 있고 공동 현상 (cavitation) 이 회피될 수 있다.
파이프 커넥터 (29) 에는 오리피스 (64) 와 제 3 피팅 (27) 사이의 제 3 분기 채널 (63) 에서의 유체 압력을 측정하도록 배열되는 압력 센서 (66) 를 수용하기 위한 수용 수단 (65) 이 제공된다. 수용 수단 (65) 에는 압력 센서 (66) 가 제공된다. 파이프 커넥터 (29) 에는 또한 제 1 분기 채널 (61) 또는 제 2 분기 채널 (62) 에서의 유체 압력을 측정하도록 배열되는 추가의 압력 센서 (68) 를 수용하기 위한 추가의 수용 수단 (67) 이 제공된다. 추가의 수용 수단 (67) 에는 추가의 압력 센서 (68) 가 제공된다. 예를 들면, 커넥터 본체 (28) 에서의 개구는 수용 수단 (65) 및 추가의 수용 수단 (67) 으로서 작용할 수 있다.
파이프 커넥터 (24) 에는 누출 채널 (31) 내로 유동하는 연료와 같은 유체를 검출하기 위한 누출 검출기 (33) 가 제공된다. 누출 검출기 (33) 는 누출 채널 (31) 내로 연장되는 핀 (34) 과 같은 폐쇄 부재를 포함한다. 핀 (34) 은 누출 채널 (31) 로부터 누출 유출구 (32) 로의 유체 유동이 방지되는 제 1 위치, 및 누출 채널 (31) 로부터 누출 유출구 (32) 로의 유체 유동이 허용되는 제 2 위치를 갖는다. 폐쇄 부재 (34) 는 누출 채널 (31) 에서의 유체 압력이 소정 한계점 위로 상승할 때에 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동하도록 배열된다. 제 1 위치에서 핀 (34) 은 누출 채널 (31) 을 블록킹하고 따라서 누출 채널 (31) 로부터 누출 유출구 (32) 로의 연료 유동을 방지한다. 제 2 위치에서 핀 (34) 은 유동 연결이 누출 채널 (31) 과 누출 유출구 (32) 사이에 존재하도록 누출 채널 (31) 을 개방시킨다.
핀 (34) 에는 누출 채널 (31) 에서의 압력이 낮을 때에 제 1 위치에서 핀 (34) 을 유지하기 위한 유지 부재가 제공된다. 유지 부재는 고무 또는 다른 적절한 재료로 제조되고 핀 (34) 의 외부 표면 주위에 배열된 링들 (35) 을 포함한다. 링들 (35) 은 누출 채널 (31) 의 내부 표면에 대해 존재한다. 핀 (34) 이 제 1 위치로부터 제 2 위치를 향해 이동하기 시작하는 압력은 링들 (35) 의 적절한 구성에 의해 설정될 수 있다. 제 2 위치에서 핀 (34) 은 커넥터 본체 (28) 로부터 돌출한다. 따라서, 핀 (34) 의 제 2 위치는 커넥터 (24) 외측으로부터 검출될 수 있다. 누출 채널 (31) 은 하나의 피팅과만 유동 연결되므로, 돌출 핀 (34) 은 누출이 발생하는 이중 벽 공급 파이프에 도시된다.
도 2 는 대형 왕복 엔진, 예를 들면 대형 디젤 엔진의 연료 분사 시스템 (1) 을 개략적으로 도시한다. 엔진의 실린더들은 직렬 또는 V 구성으로 배열될 수 있다. 대형 왕복 엔진은 본원에서 예를 들면 열 및/또는 전기를 생성하기 위한 선박들에서의 또는 발전소들에서의 메인 및 보조 엔진들로서 사용될 수 있는 그러한 엔진들을 칭한다. 엔진은 중유 연료에 의해 작동될 수 있다. 연료 분사 시스템 (1) 은 엔진의 실린더들 내로 연료를 분사하기 위한 연료 분사기들 (6) 을 포함한다. 부가적으로, 연료 분사 시스템은 연료가 고압 펌프 (5) 내로 연료 라인 (4) 을 따라 저압 펌프 (3) 에 의해 공급되는 연료원, 예를 들면 연료 탱크 (2) 를 포함한다. 고압 펌프 (5) 는 충분한 분사 압력이 분사기들 (6) 에서 얻어질 수 있는 레벨로 연료 압력을 상승시킨다. 실린더들이 V-구성으로 배열된다면, 연료 분사 시스템 (1) 은 모든 실린더 뱅크들에 대해 공통인 고압 펌프를 포함할 수 있거나 또는 각각의 실린더 뱅크에는 개별적인 고압 펌프가 제공될 수 있다. 고압 펌프 (5) 에는 연료 온도를 측정하기 위한 온도 센서 (47) 가 제공된다.
연료 분사 시스템 (1) 은 고압 펌프 (5) 로부터 연료 분사기들 (6) 을 향해 연료를 공급하기 위한 이중 벽 공급 파이프 (7) 를 포함한다. 이중 벽 공급 파이프 (7) 의 일단부는 고압 펌프 (5) 에 연결된다. 이중 벽 공급 파이프 (7) 는 분사기들 (6) 을 향해 연료를 공급하기 위한 내부 유동 공간 (56) 및 가능하게 누출 연료를 위한 외부 유동 공간 (57) (도 1 에 도시됨) 을 포함한다. 연료는 고압 펌프 (5) 로부터 분사기들 (6) 을 향해 내부 유동 공간 (56) 을 통해 공급된다. 외부 유동 공간은 가능하게 누출 연료를 위한 수집 채널로서 작용한다. 각각의 분사기 (6) 는 개별적인 공급 파이프 (8) 에 의해 이중 벽 공급 파이프 (7) 에 연결된다. 공급 파이프 (8) 의 제 1 단부는 분사기 (6) 에 연결된다. 공급 파이프 (8) 의 제 2 단부는 도 1 에 도시된 파이프 커넥터 (24) 에 의해 이중 벽 공급 파이프 (7) 에 연결된다. 공급 파이프 (7) 에는 내부 유동 공간 (56) 에서 연료 압력을 측정하도록 배열되는 압력 센서 (55) 가 제공될 수 있다. 압력 센서 (55) 는 고압 펌프 (5) 와 상기 고압 펌프 (5) 의 하류에 위치된 제 1 파이프 커넥터 (24) 사이에 설치될 수 있다.
파이프 커넥터 (24) 의 제 1 피팅 (25) 및 제 2 피팅 (26) 은 이중 벽 공급 파이프 (7) 에 연결된다. 제 1 피팅 (25) 의 제 1 부분 (45) 및 제 2 피팅 (26) 은 이중 벽 공급 파이프 (7) 의 내부 유동 공간 (56) 에 연결된다. 제 1 피팅 (25) 의 제 2 부분 (46) 은 이중 벽 공급 파이프 (7) 의 외부 유동 공간 (57) 에 연결된다. 제 3 피팅 (27) 의 제 1 부분 (43) 은 공급 파이프 (8) 에 연결된다. 제 2 피팅 (26) 에 연결된 이중 벽 공급 파이프 (7) 의 외부 유동 공간은 누출 채널 (31) 및 제 1 피팅 (26) 에 연결된 공급 파이프 (7) 의 외부 유동 공간과 유체 분리된다. 따라서, 파이프 커넥터들 (24) 은 서로로부터 유체 분리되는 격실들 (30) 로 이중 벽 공급 파이프 (7) 의 외부 유동 공간을 분할한다. 제 2 피팅 (26) 에 연결된 공급 파이프 (7) 의 외부 유동 공간은 누출 채널 (31) 및 누출 유출구 (32) 로부터 유체 분리된다.
이중 벽 공급 파이프 (7) 에는 연료 탱크 (2) 에 공급 파이프 (7) 를 연결하기 위해 순환 밸브 (23) 가 제공된다. 순환 밸브 (23) 는 예를 들면 엔진의 시동 전에 연료의 가열을 위해, 분사 시스템 (1) 에서 연료의 순환을 가능하게 한다. 추가로, 이중 벽 공급 파이프 (7) 에는 과도한 압력에 대해 연료 분사 시스템 (1) 을 보호하는 안전 밸브 (40) 가 제공된다. 안전 밸브 (40) 는 사전 결정된 최대 값 아래로 공급 파이프 (7) 에서의 압력을 유지한다. 안전 밸브 (40) 는 또한 연료 분사 시스템 (1) 이 감압될 수 있는 압력 강하 밸브로서 작용할 수 있다. 안전 밸브 (40) 의 유출구 측에는 안전 밸브 (40) 로부터 배출된 연료가 유동하는 배출 컨테이너 (48) 및 스로틀 (49) 이 제공된다. 스로틀 (49) 은 컨테이너 (48) 의 하류에 위치된다. 배출 컨테이너 (48) 및 스로틀 (49) 은 연료의 압력 맥동 (pulsation) 을 댐핑한다. 추가로, 안전 밸브 (40) 의 유출구 측에는 안전 밸브 (40) 로부터의 가능한 연료 누출들을 나타내도록 연료 온도를 측정하기 위한 연료 온도 센서 (54) 가 제공된다. 순환 밸브 (23) 및 안전 밸브 (40) 는 리턴 라인 (41) 을 통해 연료 탱크 (2) 에 연결된다. 순환 밸브 (23) 및 안전 밸브 (40) 는 단일 밸브 모듈 (50) 내에 통합될 수 있다. 부가적으로, 밸브 모듈 (50) 은 배출 컨테이너 (48) 및 스로틀 (49) 을 포함한다. 밸브 모듈 (50) 은 또한 연료 온도 센서 (54) 를 포함할 수 있다. 순환 밸브 (23) 및 안전 밸브 (40) 는 마지막 파이프 커넥터 (25) 의 하류의 위치에서 이중 벽 공급 파이프 (7) 에 연결된다. 고압 볼륨 (51) 은 이중 벽 공급 파이프 (7) 의 내부 유동 공간에 연결될 수 있다. 고압 볼륨 (51) 의 목적은 내부 유동 공간에서의 연료 압력 맥동들을 댐핑하는 것이다. 고압 볼륨 (51) 은 마지막 파이프 커넥터 (24) 의 하류의 위치에서 이중 벽 공급 파이프에 연결될 수 있다. 밸브 모듈 (50) 은 이중 벽 공급 파이프 (7) 의 내부 유동 공간에서의 연료 압력을 측정하도록 배열된 압력 센서 (52) 가 제공될 수 있다. 압력 센서 (55) 및 연료 압력 센서 (52) 의 압력 측정은 내부 유동 공간에서의 연료 압력의 제어에서 사용된다. 내부 유동 공간에서의 연료 압력은 센서들 (52, 55) 에 의해 측정된 보다 높은 압력을 기초로 하여 제어될 수 있다.
연료 분사 시스템 (1) 은 연료가 공급 파이프들 (8) 내로 공급되는 압력 어큐뮬레이터 (커먼 레일) 없이 제공된다. 종래의 커먼 레일 연료 분사 시스템은 연료가 고압 펌프로부터 공급되고 연료가 공급 파이프들에 의해 하나 이상의 분사기들 내로 추가로 공급되는 압력 어큐뮬레이터를 포함한다. 도 1 에 도시된 분사 시스템은 그러한 압력 어큐뮬레이터, 즉 하나 이상의 공급 파이프들 (8) 이 연결된 압력 어큐뮬레이터를 포함하지 않는다. 압력 어큐뮬레이터가 상당한 부피의 가압된 연료를 저장해야 하는 것, 즉 연료가 압력 어큐뮬레이터에 축척되는 것은 연료 분사의 분야에서 일반적으로 공지되어 있다. 압력 어큐뮬레이터의 형상에 따라, 압력 어큐뮬레이터의 유동 단면적은 그에 연결된 연료 배출 파이프들의 유동 단면적보다 일반적으로 상당히 더 크다. 도면들에 도시된 실시형태에서, 공급 파이프 (7) 의 유동 단면적 (내부 유동 공간) 은 그에 연결된 공급 파이프들 (8) 의 유동 단면적의 크기 정도이거나 또는 그보다 약간 더 크다.
연료 분사기 (6) 의 기본 구성은 도 1 에 보다 상세하게 도시된다. 연료 분사기들 (6) 은 엔진의 실린더 헤드 (9) 에 장착된다. 실린더 헤드 (9) 는 공급 파이프 (8) 가 배열된 보어 (20) 를 포함한다. 연료 분사기 (6) 는 연료 챔버 (12) 및 밸브 니들 (11) 이 배열된 분사기 본체 (10) 를 포함한다. 밸브 니들 (11) 은 연료 챔버 (12) 로부터 엔진 실린더 (13) 내로 연료 분사를 제어한다. 밸브 니들 (11) 의 위치에 따라, 연료 챔버 (12) 로부터 실린더 (13) 내로의 연료 분사는 허용되거나 또는 방지된다. 분사기 (6) 는 연료를 위한 압력 어큐뮬레이터 (14) 를 포함한다. 압력 어큐뮬레이터 (14) 는 분사기 (6) 의 일체형 부분이다. 압력 어큐뮬레이터 (14) 는 분사기 본체 (10) 에 배열될 수 있다. 압력 어큐뮬레이터 (14) 의 부피는 전체 (100%) 엔진 부하에서 하나의 분사 이벤트 중에 분사기 (6) 에 의해 분사되는 연료의 양 (부피) 의 적어도 40 배, 일반적으로 50 내지 70 배이다.
압력 어큐뮬레이터 (14) 는 연결 채널 (15) 을 통해 연료 챔버 (12) 와 유동 연결된다. 유동 퓨즈 (16) 는 연결 채널 (15) 에 배열된다. 유동 퓨즈 (16) 는 분사기 (6) 의 오작동의 경우에, 예를 들면 밸브 니들 (11) 이 적절히 폐쇄되는 데 실패할 때에 분사기 압력 어큐뮬레이터 (14) 로부터 연료 챔버 (12) 로의 연료 유동을 방지한다.
분사기 (6) 는 연료가 공급 파이프 (8) 를 통해 공급되는 제어 챔버 (17) 를 포함한다. 제어 챔버 (17) 의 유입구에는 제어 챔버 (17) 내로의 연료 유동이 제한될 수 있는 스로틀 (18) 이 제공된다. 제어 챔버 (17) 에서의 연료 압력은 밸브 니들 (11) 에 작용한다. 제어 챔버 (17) 에서의 연료 압력에 의해 발생된 힘은 폐쇄 위치를 향해 밸브 니들 (11) 을 가압한다. 밸브 니들 (11) 의 이동 및 따라서 실린더 (13) 내로의 연료 분사는 제어 챔버 (17) 에서의 연료의 압력을 조정함으로써 제어될 수 있다. 제어 챔버 (17) 로부터 연료를 배출하기 위한 리턴 라인 (19) 은 분사기 (6) 에 연결된다. 리턴 라인 (19) 은 실린더 헤드 (9) 에서의 제 2 보어 (53) 에 배열되거나 또는 그에 연결된다. 제어 밸브 (21) 는 제어 챔버 (17) 로부터 연료의 배출을 제어하기 위한 리턴 파이프 (19) 에 배열된다. 제어 밸브 (21) 는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 분사기 (6) 에는 또한 폐쇄 위치를 향해 밸브 니들 (11) 을 가압하는 스프링 (22) 이 제공된다.
연료 분사를 시작하도록 제어 밸브 (21) 가 개방된다. 연료는 제어 챔버 (17) 로부터 리턴 라인 (19) 내로 유동하고 제어 챔버 (17) 에서의 연료 압력은 감소한다. 연료는 제 2 보어 (53) 및 리턴 라인 (21) 을 통해 연료 탱크 (2) 내로 유동한다. 제어 챔버 (17) 에서의 압력이 충분히 낮을 때에, 연료 챔버 (17) 에서의 연료 압력에 의해 발생된 힘은 스프링 (22) 의 힘에 대항하여 개방 위치를 향해 밸브 니들 (11) 을 가압한다. 그 결과로서, 밸브 니들 (11) 은 그 시트로부터 리프팅되고 연료는 연료 챔버 (12) 로부터 실린더 (13) 내로 분사된다. 제어 밸브 (21) 가 폐쇄될 때에, 제어 챔버 (17) 에서의 연료 압력은 증가한다. 결과적으로, 밸브 니들 (11) 은 연료 챔버 (12) 로부터 실린더 (13) 내로의 연료 분사가 정지되도록 시트에 대해 그 폐쇄 위치로 리턴한다.
공급 파이프 (8) 는 실린더 헤드 (9) 에서의 보어 (20) 에 배열된다. 파이프 커넥터 (24) 는 보어 (20) 개구가 제 3 피팅 (27) 및 배출 채널 개구를 둘러싸도록 실린더 헤드 (9) 에 연결된다. 파이프 커넥터 (24) 는 실린더 헤드 (9) 에 부착될 수 있는 장착 브래킷 (42) 을 포함한다. 공급 파이프 (8) 의 외부 표면과 보어 (20) 의 내부 표면 사이의 클리어런스는 분사기 (6) 로부터 누출하는 연료를 위한 방출 채널로서 작용한다. 보어 (20) 는 배출 채널 (36) 을 통해 누출 유출구 (32) 와 유동 연결된다. 따라서, 분사기 (6) 로부터 누출하는 연료는 누출 유출구 (32) 를 통해 방출될 수 있다.
도 1 은 누출이 존재하지 않고 핀 (34) 이 커넥터 본체 (28) 에서의 제 1 위치에 존재하는 정상 상황을 도시한다. 누출 연료가 누출 채널 (31) 로 유동하면, 누출 채널 (31) 에서의 압력은 상승하기 시작한다. 누출 채널 (31) 에서의 압력이 소정 레벨 위로 상승할 때에, 핀 (34) 은 제 2 위치에 도달할 때까지 커넥터 본체 (28) 로부터 외향으로 이동하기 시작한다. 제 2 위치에서 연료는 누출 채널 (31) 로부터 누출 유출구 (32) 로 유동한다. 누출 채널 (31) 이 하나의 격실 (30) 과만 유동 연결되므로, 돌출 핀 (31) 은 또한 누출이 발생하는 공급 파이프 섹션에 도시된다. 제 2 피팅 (26) 에 연결된 이중 벽 공급 파이프의 외부 유동 공간 (57) 으로부터, 파이프 커넥터 (24) 를 통한 연료의 유동은 방지된다. 따라서, 각각의 격실 (30) 의 외부 유동 공간 (57) 으로부터의 연료는 하나의 파이프 커넥터 (24) 만을 통해 배출될 수 있다.
배출 라인 (37) 은 누출 유출구 (32) 에 연결된다. 파이프 커넥터들 (24) 로부터의 배출 라인들 (37) 은 공통된 수집 라인 (38) 에 연결된다. 배출 라인들 (37) 으로부터 누출하는 연료의 유동은 수집 라인 (38) 에 이른다. 수집 라인 (38) 에는 누출 검출 장치 (39) 가 제공된다. 누출 검출 장치 (39) 는 배출 라인들 (37) 로부터의 모든 연료가 유동하는 위치에서의 수집 라인 (38) 에 연결된다. 분사기들 (6) 의 정상 작동 조건들에서 적은 양의 연료가 분사기들 (6) 로부터 누출되므로, 누출 연료의 보다 큰 유동만이 감지되는 것이 바람직하다. 따라서, 누출 검출 장치 (39) 는 사전 결정된 값 이상의 유량을 갖는 연료 유동들만이 감지되도록 배열된다. 사전 결정된 유량이 초과될 때에, 누출 검출 장치 (39) 는 알람을 발생시키도록 또는 그렇지 않다면 분사기 (6) 또는 이중 벽 공급 파이프 (7) 로부터의 연료 누출이 존재한다고 표시하도록 배열된다. 누출 검출 장치가 누출을 표시하고 모든 핀들 (34) 이 상기 위치에 존재한다면, 연료는 분사기 (6) 및/또는 공급 파이프 (8) 로부터 누출된다. 상응하게, 적어도 하나의 핀들 (34) 이 제 2 위치에 존재한다면, 연료는 이중 벽 공급 파이프 (7) 로부터 누출된다. 핀 (34) 은 또한 누출이 발생하는 공급 파이프 섹션에 도시된다.
파이프 커넥터 (24) 에서의 스로틀링 (64) 은 고압 펌프 (5) 에 의해 발생된 연료 압력 맥동을 댐핑한다. 압력 센서 (66) 및 추가의 압력 센서 (68) 는 스로틀링 (64) 의 모든 측들 상에서 파이프 커넥터 (24) 에서의 연료 압력을 모니터링한다. 압력 센서 (66) 및 추가의 압력 센서 (68) 의 압력 값들은 분사 시스템 (1) 의 제어에 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 제 1 이중 벽 파이프의 내부 유동 공간, 제 2 이중 벽 파이프의 내부 유동 공간 및 제 3 파이프를 상호 연결하기 위한 파이프 커넥터 (24) 로서,
    상기 파이프 커넥터 (24) 는,
    - 커넥터 본체 (28),
    - 상기 제 1 이중 벽 파이프에 연결 가능한 제 1 피팅 (25) 으로서, 상기 제 1 피팅 (25) 은 상기 내부 유동 공간에 연결 가능한 제 1 부분 (45) 및 상기 제 1 이중 벽 파이프의 외부 유동 공간에 연결 가능한 제 2 부분 (46) 을 포함하는, 상기 제 1 피팅 (25),
    - 상기 제 2 이중 벽 파이프의 상기 내부 유동 공간에 연결 가능한 제 2 피팅 (26),
    - 제 1 부분 (43) 및 제 2 부분 (44) 을 포함하는 제 3 피팅 (27) 으로서, 상기 제 1 부분 (43) 은 상기 제 3 파이프에 연결 가능한, 상기 제 3 피팅 (27),
    - 상기 제 1 피팅의 상기 제 1 부분 (45), 상기 제 2 피팅 (26) 및 상기 제 3 피팅 (27) 의 상기 제 1 부분 (43) 을 상호 연결하기 위해 상기 커넥터 본체 (28) 에 배열된 유동 채널 (29),
    - 상기 제 1 피팅 (25) 의 상기 제 2 부분 (46) 과 유동 연결하도록 배열된 누출 채널 (31),
    - 상기 누출 채널 (31) 로부터의 유체를 배출하기 위한 누출 유출구 (32),
    - 상기 제 3 피팅 (27) 의 상기 제 2 부분 (44) 으로부터 상기 누출 유출구 (32) 로 연장되고 상기 제 3 피팅 (27) 의 상기 제 2 부분 (44) 과 상기 누출 유출구 (32) 사이에 연속적인 유동 연결을 제공하는 배출 채널 (36),
    - 상기 누출 채널 (31) 로부터 상기 누출 유출구 (32) 로의 유체의 유동이 방지되는 제 1 위치 및 상기 누출 채널 (31) 로부터 상기 누출 유출구 (32) 로의 유체의 유동이 허용되는 제 2 위치를 갖는 폐쇄 부재 (34) 로서, 상기 폐쇄 부재 (34) 는 상기 누출 채널 (31) 에서의 유체 압력이 소정 한계점 위로 상승할 때에 상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로 이동하도록 배열되는, 상기 폐쇄 부재 (34),
    - 상기 제 2 이중 벽 파이프의 상기 외부 유동 공간으로부터의 유체의 유동이 상기 파이프 커넥터 (24) 를 통해 통과하는 것을 방지하기 위한 블록킹 수단 (28), 및
    - 세개의 분기 채널들 (61, 62, 63) 로 상기 유동 채널 (29) 을 분할하기 위한 분기 지점 (60) 으로서, 제 1 분기 채널 (61) 은 상기 분기 지점 (60) 으로부터 상기 제 1 피팅 (25) 으로 연장되고, 제 2 분기 채널 (62) 은 상기 분기 지점 (60) 으로부터 상기 제 2 피팅 (26) 으로 연장되고, 제 3 분기 채널 (63) 은 상기 분기 지점 (60) 으로부터 상기 제 3 피팅 (27) 으로 연장되는, 상기 분기 지점 (60) 을 포함하고,
    상기 제 3 분기 채널 (63) 에는 유체가 상기 제 3 피팅 (27) 으로 유동하도록 배열된 스로틀링 (64) 이 제공된 것을 특징으로 하는, 파이프 커넥터 (24).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스로틀링은 유효 유동 단면적이 상기 제 3 분기 채널 (63) 의 상기 유효 유동 단면적의 40-60 % 인 오리피스 (64) 인 것을 특징으로 하는, 파이프 커넥터 (24).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 파이프 커넥터 (24) 에는 상기 스로틀링 (64) 과 상기 제 3 피팅 (27) 사이의 상기 제 3 분기 채널 (63) 에서의 유체 압력을 측정하도록 배열된 압력 센서 (66) 를 수용하기 위한 수용 수단 (65) 이 제공되는 것을 특징으로 하는, 파이프 커넥터 (24).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파이프 커넥터 (24) 에는 상기 제 1 분기 채널 (61) 또는 상기 제 2 분기 채널 (62) 에서의 유체 압력을 측정하도록 배열된 추가의 압력 센서 (68) 를 수용하기 위한 추가의 수용 수단 (67) 이 제공되는 것을 특징으로 하는, 파이프 커넥터 (24).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 피팅 (25) 의 중앙 축선 (58) 은 상기 제 2 피팅 (26) 의 상기 중앙 축선 (59) 에 대해 20°- 120°의 각도 (α) 로 배열되는 것을 특징으로 하는, 파이프 커넥터 (24).
  6. 왕복 엔진용 연료 분사 시스템 (1) 으로서,
    - 상기 왕복 엔진의 실린더들 (13) 내로 가압된 연료를 분사하기 위한 분사기들 (6),
    - 분사될 연료를 가압하기 위한 고압 펌프 (5),
    - 상기 고압 펌프 (5) 로부터 상기 분사기들 (6) 을 향해 연료를 공급하기 위한 내부 유동 공간 (56) 및 가능하게 누출 연료를 위한 외부 유동 공간 (57) 을 포함하는 이중 벽 공급 파이프 (7), 및
    - 상기 이중 벽 공급 파이프 (7) 로부터 상기 분사기들 (6) 로 연료를 공급하기 위한 공급 파이프들 (8) 을 포함하고,
    상기 이중 벽 공급 파이프 (7) 는 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 파이프 커넥터들 (24) 에 의해 상기 공급 파이프들 (8) 에 연결되고,
    상기 파이프 커넥터들 (24) 의 상기 제 1 피팅들 (25) 및 상기 제 2 피팅들 (26) 은 상기 이중 벽 공급 파이프 (7) 에 그리고 상기 제 3 피팅들 (27) 은 상기 공급 파이프들 (8) 에 연결되는 것을 특징으로 하는, 왕복 엔진용 연료 분사 시스템 (1).
  7. 제 6 항에 있어서,
    배출 라인들 (37) 은 상기 누출 유출구들 (32) 에 연결되고, 수집 라인 (38) 은 상기 배출 라인들 (37) 과 유동 연결되도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 왕복 엔진용 연료 분사 시스템 (1).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수집 라인 (38) 에는 누출 검출 장치 (39) 가 제공되는 것을 특징으로 하는, 왕복 엔진용 연료 분사 시스템 (1).
  9. 제 6 항에 있어서,
    각각의 분사기 (6) 에는 분사 전에 연료를 저장하기 위한 압력 어큐뮬레이터 (14) 가 제공되는 것을 특징으로 하는, 왕복 엔진용 연료 분사 시스템 (1).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 압력 어큐뮬레이터 (14) 의 부피는 전체 (100 %) 엔진 부하에서 하나의 분사 이벤트 중에 상기 분사기 (6) 에 의해 분사되는 연료의 양의 적어도 40 배인 것을 특징으로 하는, 왕복 엔진용 연료 분사 시스템 (1).
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