KR20160033900A - Prechamber Purge System - Google Patents

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KR20160033900A
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gas
chamber
prechamber
engine
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KR1020140124696A
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Korean (ko)
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정창민
임채순
이상기
정대열
정창환
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현대중공업 주식회사
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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Abstract

The present invention relates to a system purging a gas remained in a pre-chamber of an engine. More specifically, the present invention is configured to purge the gas remained inside the pre-chamber using the system purging a main chamber. To achieve the purpose as described above, the present invention relates to the system purging a remaining gas fuel of the pre-chamber by injecting an inert gas to a gas fuel supply line extended to the engine, wherein the gas fuel supply line supplying the gas fuel to the engine is branched to be extended to the main chamber and the pre-chamber, the remaining gas fuel of the main chamber is discharged through a venting valve mounted in an end part of the gas fuel supply line in order to purge the remaining gas fuel to the main chamber and the pre-chamber using an inert gas supplied through the gas fuel supply line, and then the remaining gas of the pre-chamber is forcibly discharged by pressure of the inert gas.

Description

프리챔버 퍼지 시스템{Prechamber Purge System}[0001] Prechamber Purge System [0002]

본 발명은 엔진의 프리챔버에 잔존하는 가스를 퍼지하는 시스템에 관한 것으로서, 특히 메인챔버를 퍼지하는 시스템을 이용하여 프리챔버 내부에 잔존하는 가스를 퍼징(Purging)할 수 있게 구성한 것이다.
The present invention relates to a system for purging gas remaining in a prechamber of an engine, and more particularly to a system for purging gas remaining in a prechamber by using a system for purging a main chamber.

일반적으로 벌크화물선, 컨테이너선, 여객선 등의 각종 선박에서는 추진 연료로서 벙커C유 등의 중유(HFO)를 사용하는 연료 공급 시스템을 채용하고 있다.Generally, various types of ships such as bulk carriers, container ships, and passenger ships employ a fuel supply system that uses heavy oil (HFO) such as bunker C oil as a propulsion fuel.

이러한 중유 연료 공급 시스템에서 연료로서 사용하고 있는 중유를 연소시킬 경우, 배기가스에 포함된 각종 유해물질로 인한 환경오염이 심각하다는 문제가 있다. 따라서, 환경오염 방지를 위한 요구는 범세계적으로 점차 강화되고 있으므로, 중유를 연료유로 사용하는 추진장치에 대한 규제 역시 강화되고 있으며, 이러한 규제를 만족시키기 위한 비용이 점차 증가하고 있다.When heavy oil used as a fuel in such a heavy fuel supply system is burned, environmental pollution due to various harmful substances contained in the exhaust gas is serious. Therefore, since the demand for the prevention of environmental pollution is being strengthened all over the world, the regulations on the propulsion device using the heavy oil as the fuel oil are also strengthened, and the cost for satisfying these regulations is gradually increasing.

또한, 화석연료 고갈이나 국지적인 정세불안 등의 요인으로 유가가 상승할 경우, 중유를 연료로서 사용하는 선박의 연료비가 급증하는 문제가 있는 등 여러 가지 운영상의 문제점이 존재한다. 이에 따라, 선박의 추진을 위하여 전기를 사용하거나, LNG나 CNG 등과 같은 청정연료를 사용하거나, 그밖에 다양한 연료의 사용을 고려하고 있으며, 서로 다른 이종(異種)연료를 사용하는 엔진이 개발되고 있다.In addition, when the oil price rises due to the exhaustion of fossil fuels or unstable local conditions, there are various operational problems such as the problem that the fuel cost of the ship using heavy oil as the fuel increases sharply. Accordingly, an electric engine is used for propulsion of a ship, a clean fuel such as LNG or CNG is used, or various other fuels are considered, and engines using different kinds of fuels are being developed.

이종 연료 선박은 앞서 설명한 바와 같이 중유와 LNG나 CNG(이하 '가스연료'라 함)를 연료로 사용하여 항해를 하게 되는데, 가스연료를 사용하는 중에 정지 또는 연료 교체를 위해서는 엔진에 있는 가스를 배출시켜야 한다.As described above, heterogeneous fuel vessels use heavy oil and LNG or CNG (hereinafter referred to as "gaseous fuels") as fuels. In order to stop or replace fuel while using gaseous fuels, .

이를 위해 이종 연료 선박에는 퍼지 시스템이 구축되어 있다.To this end, a fuzzy system has been installed in a heterogeneous fuel vessel.

도면에서 도 1은 종래 기술에 따른 퍼지 시스템을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a purge system according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 선박 엔진(10)에는 메인챔버(11)에 가스연료를 공급하는 제1공급라인(21)과, 엔진(10)의 프리챔버(13)에 가스연료를 공급하는 제2공급라인(22)이 연장된다. 그리고 가스연료의 퍼지를 위해 제1공급라인(21)의 끝단에 벤팅밸브(Venting valve)(33E)가 설치되고, 제1공급라인(21)에 설치된 차단 밸브(Shut-off valve)(31)들 사이에 벤팅밸브(33)들이 장착된다.1, the marine engine 10 is provided with a first supply line 21 for supplying gaseous fuel to the main chamber 11 and a second supply line 21 for supplying gaseous fuel to the prechamber 13 of the engine 10 The second supply line 22 is extended. A venting valve 33E is installed at the end of the first supply line 21 for purging the gaseous fuel and a shut-off valve 31 provided at the first supply line 21. [ The venting valves 33 are mounted between them.

또한, 제1공급라인(21) 즉 메인챔버(11)에 공급되는 가스연료의 퍼지를 위해 제1공급라인(21)에는 불활성가스 공급라인(40)이 분기되며, 분기된 불활성가스 공급라인(40)에는 차단밸브(41)가 장착된다.The inert gas supply line 40 is branched into the first supply line 21 for purging the gaseous fuel supplied to the first supply line 21 or the main chamber 11 and the branched inert gas supply line 40 is equipped with a shut-off valve 41.

따라서, 제1공급라인(21)과 제2공급라인(22)을 통해 가스연료를 엔진(10)으로 공급한 후 연료 교체 또는 정지 시에 제1공급라인(21)과 제2공급라인(22)에 장착된 차단밸브(31)를 이용하여 제1공급라인(21)과 제2공급라인(22)으로 공급되는 가스연료를 차단한다. 그리고 불활성가스 공급라인(40)의 차단밸브(41)를 개방하여 메인챔버(11)로 불활성가스를 주입하여 메인챔버(11)의 내부에 잔존하는 가스연료를 퍼징시킨다.Therefore, after the gaseous fuel is supplied to the engine 10 through the first supply line 21 and the second supply line 22, the first supply line 21 and the second supply line 22 The shut-off valve 31 is used to shut off the gaseous fuel supplied to the first supply line 21 and the second supply line 22. Then, the shutoff valve 41 of the inert gas supply line 40 is opened to inject the inert gas into the main chamber 11 to purge the gaseous fuel remaining in the main chamber 11.

이와 같이 불활성가스를 주입함에 따라 메인챔버(11)의 잔존 가스연료는 제1공급라인(21)의 마지막에 장착된 벤팅밸브(33E)를 통해 강제 배출되지만, 프리챔버(13)에 잔존하는 가스연료는 자연 배출시키게 됨에 따라 폭발의 위험이 있다. 또한, 엔진에 제1공급라인(21)과 제2공급라인(22)이 별도로 구성됨에 따라 엔진의 구성이 복잡해지고 설계 및 건조에 어려움이 있다.
The remaining gas fuel in the main chamber 11 is forcibly discharged through the venting valve 33E mounted at the end of the first supply line 21 as the inert gas is injected as described above, There is a risk of explosion as the fuel is discharged naturally. Further, since the first supply line 21 and the second supply line 22 are separately formed in the engine, the structure of the engine becomes complicated and it is difficult to design and dry the engine.

대한민국 공개실용신안공보 제20-2011-0004917호(공개일 2011.05.18)Korean Utility Model Publication No. 20-2011-0004917 (published on May 18, 2011)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 엔진의 메인챔버와 프리챔버로 공급되는 가스연료 공급라인을 통합하여 구조를 간단하게 구성하면서, 더불어 프리챔버 또한 불활성가스로 퍼징할 수 있게 구성한 프리챔버 퍼지 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to simplify the structure by integrating the main chamber of the engine and the gas fuel supply line supplied to the prechamber, The present invention provides a prechamber purge system configured to be capable of purge.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 엔진으로 연장된 가스연료 공급라인으로 불활성가스를 주입하여 프리챔버의 잔존 가스연료를 퍼지시키는 시스템으로서, 엔진으로 가스연료를 공급하는 가스연료 공급라인은 분기되어 메인챔버와 프리챔버로 연장되고, 가스연료 공급라인을 통해 공급되는 불활성가스에 의해 메인챔버와 프리챔버에 잔존하는 가스연료를 퍼징함에 있어, 메인챔버의 잔존 가스연료는 분기된 가스연료 공급라인의 단부에 장착된 벤팅밸브를 통해 배출되고, 프리챔버의 잔존 가스는 불활성가스의 압력에 의해 강제 배출되는 것을 기술적 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for purging residual gas fuel in a prechamber by injecting an inert gas into a gas fuel supply line extended to an engine, And the remaining gas fuel in the main chamber is pumped into the main chamber and the prechamber by the inert gas supplied through the gas fuel supply line, And the residual gas in the prechamber is forcibly discharged by the pressure of the inert gas.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 분기되지 이전의 가스연료 공급라인에는 차단밸브들이 장착되며, 차단밸브들 사이에는 벤팅밸브가 장착되어 공급라인에 잔존하는 가스연료를 벤팅밸브를 통해 배출한다.
According to a preferred embodiment of the present invention, shutoff valves are mounted on the gas fuel supply lines before the branching, and a venting valve is mounted between the shutoff valves to discharge the gaseous fuel remaining on the supply line through the venting valve .

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리챔버 퍼지 시스템은 통합된 가스연료 공급라인을 통해 엔진의 메인챔버와 프리챔버로 가스연료를 공급하며 또한 퍼징 시에 불활성가스로 메인챔버와 프리챔버의 잔존 가스연료를 퍼징함으로써, 잔존 가스연료에 의한 폭발의 위험 등을 예방할 수 있다는 장점이 있다.As described above, the prechamber purge system according to the present invention supplies the gaseous fuel to the main chamber and the prechamber of the engine through the integrated gaseous fuel supply line, and also supplies residual gas of the main chamber and the prechamber By purging the fuel, there is an advantage that the risk of explosion by the residual gas fuel can be prevented.

또한, 본 발명에 따른 프리챔버 퍼지 시스템은 메인챔버와 프리챔버의 가스연료 공급라인이 통합됨에 따라 엔진의 주변 장치의 구성을 단순화할 수 있어 엔진 설계 및 시공이 용이하다는 장점이 있다.
Further, the pre-chamber purge system according to the present invention is advantageous in that it can simplify the structure of the peripheral device of the engine as the gas fuel supply lines of the main chamber and the pre-chamber are integrated, thereby facilitating engine design and construction.

도 1은 종래 기술에 따른 퍼지 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박 엔진의 퍼지시스템을 나타낸 개념도이다.
도 3은 도 2에 도시된 퍼지시스템을 통해 프리챔버를 퍼징하는 관계를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a purge system according to the prior art.
2 is a conceptual diagram showing a fuzzy system of a marine engine according to the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a relationship of purging the prechamber through the purge system shown in FIG. 2. FIG.

아래에서는 본 발명에 따른 프리챔버 퍼지 시스템의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the prechamber purge system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 선박 엔진의 퍼지시스템을 나타낸 개념도이고, 도 3은 도 2에 도시된 퍼지시스템을 통해 프리챔버를 퍼징하는 관계를 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual view showing a purging system of a marine engine according to the present invention, and Fig. 3 is a conceptual diagram showing a relationship of purging a prechamber through the purge system shown in Fig.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 가스연료 공급라인(120)이 엔진(10)으로 연장되며, 가스연료 공급라인(120)은 엔진(10) 전방에서 분기되어 메인챔버(11)와 프리챔버(13)로 분할 연장된다.2 and 3, a gaseous fuel supply line 120 extends to the engine 10, and the gaseous fuel supply line 120 branches off from the front of the engine 10 and is connected to the main chamber 11 and the free And is extended into the chamber 13.

이와 같이 구성된 가스연료 공급라인(120)에는 차단밸브(31)들이 장착되며, 차단밸브(31)들 사이에는 벤팅밸브(33)가 장착된다. 또한 메인챔버(11)로 연장된 가스연료 공급라인(120)의 단부에는 벤팅밸브(33E)가 장착되며, 가스연료 공급라인(120)의 분기된 지점의 전방에는 불활성가스 공급라인(140)이 연결된다.The shutoff valve 31 is mounted on the gas fuel supply line 120 and the ventilation valve 33 is mounted between the shutoff valves 31. A venting valve 33E is mounted at an end of the gas fuel supply line 120 extending to the main chamber 11 and an inert gas supply line 140 is provided in front of the branch point of the gas fuel supply line 120 .

이와 같이 구성된 프리챔버 퍼지 시스템에 있어서, 가스연료 공급라인(120)을 통해 공급되는 가스연료는 가스연료 공급라인(120)에 장착된 차단밸브(31)를 통과한 후 메인챔버(11)와 프리챔버(13)로 분기되어 엔진(10) 내부로 공급된다. 공급된 가스연료로 엔진(10)은 구동하게 되며, 엔진(10)에서 발생한 동력에 의해 선박은 항해한다.In the prechamber purge system thus configured, the gaseous fuel supplied through the gaseous fuel supply line 120 passes through the shutoff valve 31 mounted on the gaseous fuel supply line 120, and then passes through the main chamber 11 and the free Is branched into the chamber (13) and supplied into the engine (10). The engine 10 is driven by the supplied gaseous fuel, and the ship sails by the power generated by the engine 10.

한편, 공급되는 가스연료를 중유로 교체하거나 엔진을 정지할 경우, 가스연료 공급라인(120)의 차단밸브(31)를 폐쇄하여 가스연료의 공급을 차단한다. 그리고 불활성가스 공급라인(140)에 장착된 차단밸브(31)를 개방하여 가스연료 공급라인(120)으로 불활성가스를 주입한다. On the other hand, when the supplied gaseous fuel is replaced with heavy oil or when the engine is stopped, the shutoff valve 31 of the gaseous fuel supply line 120 is closed to shut off the supply of gaseous fuel. Then, the shut-off valve 31 mounted on the inert gas supply line 140 is opened to inject the inert gas into the gas fuel supply line 120.

가스연료 공급라인(120)으로 주입된 불활성가스는 분기된 가스연료 공급라인(120)을 통해 메인챔버(11)와 프리챔버(13)로 유입되며, 메인챔버(11)로 유입된 불활성가스의 압력에 의해 메인챔버(11) 내부의 가스연료는 가스연료 공급라인(120)의 마지막에 장착된 벤팅밸브(33E)를 통해 배출된다. 여기에서 메인챔버(11)의 내부에 잔존하는 가스연료의 양은 프리챔버(13)의 가스연료의 양보다 상대적으로 크기 때문에 원활한 배출이 이루어질 수 있도록 벤팅밸브(33)를 통해 배출하지만, 프리챔버(13)는 불활성가스의 압력에 의해 강제 배출된다.The inert gas injected into the gas fuel supply line 120 flows into the main chamber 11 and the prechamber 13 through the branched gas fuel supply line 120 and flows into the main chamber 11 The gaseous fuel inside the main chamber 11 is discharged through the venting valve 33E mounted at the end of the gaseous fuel supply line 120 by the pressure. Here, the amount of the gaseous fuel remaining in the main chamber 11 is relatively larger than the amount of the gaseous fuel in the prechamber 13, so that the gaseous fuel is discharged through the venting valve 33 so that the smooth discharge can be performed. 13 are forced out by the pressure of the inert gas.

한편, 불활성가스 공급라인(140)의 연결된 부위의 전방으로는 차단밸브(31)와 벤팅밸브(33)의 개폐를 제어하여 가스연료 공급라인(120)에 잔존하는 가스연료를 벤팅밸브(33)를 통해 배출시킨다.The shutoff valve 31 and the venting valve 33 are controlled to open and close the gas fuel supply line 120 to the front of the connected portion of the inert gas supply line 140, Respectively.

종래에는 프리챔버 내부의 가스연료를 자연 배출시킴으로써, 내부에 잔존 가스연료가 발생하여 폭발 등의 위험이 내재되었으나, 본 발명에 따른 프리챔버 퍼지 시스템은 불활성가스를 프리챔버(13)로 유입시켜 불활성가스의 압력에 의해 프리챔버(13) 내의 잔존 가스연료를 강제 배출시킬 수 있다.Conventionally, the gaseous fuel inside the prechamber is naturally discharged, so that residual gas fuel is generated therein and a risk of explosion is inherent. However, in the prechamber purge system according to the present invention, inert gas is introduced into the prechamber 13 The residual gas fuel in the prechamber 13 can be forcibly discharged by the pressure of the gas.

한편, 본 발명에 따른 프리챔버 퍼지 시스템은 메인챔버(11)와 프리챔버(13)로 공급되는 가스연료가 통합된 공급라인을 통해 공급되다가 분기되도록 구성됨에 따라 기존에 이중으로 구성된 가스연료 공급라인(120)보다 간결한 구조를 갖게 된다. 따라서 설계 및 시공이 용이하며 엔진실의 공간확보가 용이하다는 장점이 있다.
Meanwhile, since the prechamber purge system according to the present invention is configured to be supplied through the supply line integrated with the gaseous fuel supplied to the main chamber 11 and the prechamber 13 and then branched, (120). Therefore, it is easy to design and construct and it is easy to secure the space of the engine room.

10 : 엔진
11 : 메인챔버
13 : 프리챔버
31 : 차단밸브
33, 33E : 벤팅밸브
120 : 가스연료 공급라인
140 : 불활성가스 공급라인10: Engine
11: Main chamber
13: Prechamber
31: Shutoff valve
33, 33E: Venting valve
120: Gas fuel supply line
140: Inert gas supply line

Claims (2)

엔진(10)으로 연장된 가스연료 공급라인(120)으로 불활성가스를 주입하여 프리챔버의 잔존 가스연료를 퍼지시키는 시스템으로서,
엔진(10)으로 가스연료를 공급하는 가스연료 공급라인(120)은 분기되어 엔진의 메인챔버(11)와 프리챔버(13)로 연장되고, 가스연료 공급라인(120)의 분기된 지점의 전방에 불활성가스 공급라인(140)이 연결되며, 가스연료 공급라인(120)을 통해 공급되는 불활성가스에 의해 메인챔버(11)와 프리챔버(13)에 잔존하는 가스연료를 퍼징함에 있어, 메인챔버(11)의 잔존 가스연료는 분기된 가스연료 공급라인(120)의 단부에 장착된 벤팅밸브(33E)를 통해 배출되고, 프리챔버(13)의 잔존 가스연료는 불활성가스의 압력에 의해 강제 배출되는 것을 특징으로 하는 프리챔버 퍼지 시스템.
A system for purging residual gaseous fuel in a prechamber by injecting an inert gas into a gaseous fuel supply line (120) extending to an engine (10)
The gas fuel supply line 120 for supplying the gaseous fuel to the engine 10 is branched and extends to the main chamber 11 and the prechamber 13 of the engine and is connected to the front end of the branch point of the gaseous fuel supply line 120 An inert gas supply line 140 is connected to the main chamber 11 and the prechamber 13 to purge gas fuel remaining in the main chamber 11 and the prechamber 13 by an inert gas supplied through the gas fuel supply line 120, The remaining gaseous fuel in the pre-chamber 13 is discharged through the venting valve 33E mounted on the end of the branched gaseous fuel supply line 120, and the remaining gaseous fuel in the pre-chamber 13 is discharged by the pressure of the inert gas Wherein the pre-chamber purge system comprises:
제1항에 있어서,
가스연료 공급라인(120)에는 차단밸브(31)들이 장착되며, 차단밸브(31)들 사이에는 벤팅밸브(33)가 장착되어 공급라인에 잔존하는 가스연료를 벤팅밸브(33)를 통해 배출하는 것을 특징으로 하는 프리챔버 퍼지 시스템.The method according to claim 1,
A shutoff valve 31 is mounted on the gas fuel supply line 120 and a ventilation valve 33 is mounted between the shutoff valves 31 to discharge the gas fuel remaining in the supply line through the ventilation valve 33 Wherein the pre-chamber purge system comprises:
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