KR20160130497A - 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 - Google Patents

선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 Download PDF

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티쎈크로프 마리네 지스템스 게엠베하
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Abstract

선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치가 제안되고, 상기 장치는 선박 엔진으로부터 선체 관통 끼워 맞춤부로 연장되는 연도와, 상기 연도에 형성된 출구 노즐 아래에 배열된 수집 팬을 포함하는 워터 트랩을 포함하고, 안내 경사부가 상기 선박 엔진을 대면하는 출구 노즐측으로 상기 연도 내에 배열된다.

Description

선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치{DEVICE FOR WITHDRAWING WASTE GASES OF A MARINE ENGINE}
본 발명은 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치에 기인하는 것이고, 상기 장치는 상기 선박 엔진으로부터 선체 관통 끼워 맞춤부 (through-hull fitting) 로 연장되는 연도 (flue) 와, 상기 연도에 형성된 출구 노즐 아래에 배열된 수집 팬을 포함하는 워터 트랩 (water trap) 을 갖는다.
이런 장치는 예를 들면 공보 DE 100 24 650 A1 에 공지되어 있고, 그리고 흘수선 (waterline) 위에 배열된 선체 관통 끼워 맞춤부에 의해서 선외 선박 연소 엔진에서 연료의 연소 동안 발생되는 배기 가스들을 안내하는 역할을 한다. 선체 관통 끼워 맞춤부는 배가 항행할 때 발생된 배기 가스들이 배를 떠나도록 하기 위하여, 예를 들면, 선미의 영역에서 배의 현측 (ship's side) 에 배열된다.
선체 관통 끼워 맞춤부가 흘수선 위에 배열된 결과로서, 해수가, 예를 들면 선미 파도들로 인해, 선체 관통 끼워 맞춤부를 통하여 연도 내로 통과하고, 그리고 배기 가스 유동이 선박 엔진의 연소 챔버들 내로 역행할 위험이 있다. 선박 엔진은 이러한 수격 작용 (water hammer) 에 의해서 파괴된다. 따라서, 해수가 선박 엔진 내로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 공보 DE 100 24 650 A1 은 연도를 차단하는 것과, 연도에서 차단부 아래에 배열된 수집 팬을 포함하는 워터 트랩을 제공하는 것을 제안한다. 워터 트랩에서, 침투한 해수는 연도로부터 대응하는 경사부를 통하여 수집 팬에서 수집되고, 그리고 대응하는 배수 시스템에 의해서 수집 팬의 외부로 저장 탱크들을 통하여 선외로 펌핑될 수 있다.
이 해결책의 단점은, 연도에서의 차단부 때문에, 배기 가스들이 연도 주위의 공간들 내로 유동할 수 있다는 것이다. 배기 가스들이 차단부의 영역에서 유출되는 것을 방지하는 스크리닝이 단지 비교적 복잡한 방식으로 실현가능하고 따라서 비용이 많이 든다.
그러므로, 본 발명의 목적은 선외 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치를 제공하는데 있고, 상기 장치는 선박 엔진의 영역 내로의 해수의 침투를 방지하고, 또한 비용 효율적으로 실현되는 실현가능한 방식으로 배기 가스들이 배의 내부로의 유출이 방지된다.
이 목적은 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치에 의해서 달성되고, 상기 장치는 선박 엔진으로부터 선체 관통 끼워 맞춤부로 연장되는 연도와, 상기 연도에 형성된 출구 노즐 아래에 배열된 수집 팬을 포함하는 워터 트랩을 포함하고, 안내 경사부가 상기 선박 엔진을 대면하는 출구 노즐측으로 상기 연도 내에 배열된다.
선행 기술과 비교하여, 본 발명에 따른 장치는 연도가 워터 트랩의 영역에서 안내 경사부에 의해서 좁아지고, 따라서 연도의 단면이 감소되는 이점을 갖는다. 결과적으로, 배기 가스의 유동은 워터 트랩의 레벨에서 가속되고, 그리고 부압은 출구 노즐 또는 수집 팬의 영역에서 발생되고, 공기는 상기 부압의 결과로서 출구 노즐을 통하여 연도 내로 흡입된다. 이것은 배기 가스들이 연도로부터 출구 노즐을 통하여, 특히 배의 내부 내로의 누출을 효과적으로 방지한다. 또한, 워터 트랩은 해수가 출구 노즐을 지나 선박 엔진의 방향으로 유동할 수 있는 것을 방지한다. 본 발명에 따른 장치에서, 출구 노즐을 제외하면, 연도가 연속적 또는 연속된 덕트로서 유리하게 구성될 수 있도록 안내 경사부는 연도 내에 배열된다. 따라서, 배기 가스들은 대부분 연도로부터 출구 노즐을 통하여 수집 팬의 방향으로 누출될 수 있다. 하지만, 이것은 안내 경사부에 의해서 이 영역에서 발생된 부압에 의해서 효과적으로 방지된다. 따라서, 선행 기술과 비교하여, 워터 트랩의 비교적 비용이 많이 들고 복잡한 스크리닝은 완전히 생략될 수 있다. 선박 엔진은 가스 터빈을 포함하는 것이 바람직하다. 하지만, 선박 엔진이 디젤 엔진, 가스 엔진 또는 가솔린 엔진과 같은 종래의 연소 엔진을 포함하는 것을 또한 생각할 수 있다. 대안으로, 선박 엔진이 단지 (예를 들면, 전기 모터에 공급하기 위한) 발전기인 것을 또한 생각할 수 있다. 상기 연도는 특히 배의 현측의 영역에서 수평의 배기 가스 출구를 포함하는 타입의 연도이다.
본 발명의 유리한 구성들 및 개발들은 도면들을 참고로 하여 상세한 설명 및 종속 청구항들로부터 알 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 안내 경사부가 배기 가스 유동 방향으로 선박 엔진으로부터 선체 관통 끼워 맞춤부로 점진적으로 상승하도록 구성되는 것이 제안된다. 이런 식으로, 유동 단면은 프로세스 중에 유동 저항이 너무 크지 않거나 유동 소용돌이들이 배기 가스 유동을 발생시키지 않으면서 감소되는 것이 유리하다. 워터 트랩의 레벨에서 배기 가스 유동의 유량의 증가를 달성하기 위하여, 안내 경사부는 연도의 유효 유동 단면이 연도의 나머지 부분과 비교하여 워터 트랩의 영역에서 감소되도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 오버플로우 벽이 선체 관통 끼워 맞춤부를 대면하는 출구 노즐측에 배열되는 것이 제안된다. 오버플로우 벽은 둑으로서 작용하고, 그리고 선체 관통 끼워 맞춤부를 통하여 연도 내로 침투한 해수가 지연되고 늦춰지는 것을 유리하게 보장한다. 이런 식으로, 특히 해수가 출구 노즐 너머로 선박 엔진의 방향으로 고속으로 유동하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 연도의 주 연장 방향에 수직인 안내 경사부의 수직 높이가 주 연장 방향에 수직인 오버플로우 벽의 수직 높이 보다 더 큰 것이 제안된다. 안내 경사부의 영역 및 오버플로우 벽의 영역에서의 유동 단면들은 유사한 것이 바람직하지만, 오버플로우 벽의 영역에서의 유동 단면이 안내 경사부의 영역에서의 유동 단면 보다 더 크다. 결과적으로, 출구 노즐을 통한 공기의 흡인 효과는 유리하게 최대화될 수 있고, 따라서 출구 노즐을 통한 배기 가스들의 누출이 확실하게 방지된다는 것이 확인되었다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 출구 노즐이 연도에서 개구부를 포함하고, 상기 개구부가 수집 팬으로 안내되고, 오버플로우 벽이 선체 관통 끼워 맞춤부의 방향으로 개구부로부터 이격되는 것이 제안된다. 유리하게, 개구부와 오버플로우 벽간의 간격은 어떠한 재순환의 경우에도 배기 가스들의 수직 유동이 출구 노즐에서 발생하는 것을 방지하고, 그 결과 배기 가스들이 연도로부터 누출된다. 간격은 바람직하게는 50 내지 1000 밀리미터, 특히 바람직하게는 100 내지 300 밀리미터, 그리고 특히 바람직하게는 실질적으로 200 밀리미터이다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 연도가 오버플로우 벽의 영역에서 오버플로우 벽에 의해서 감소된 단면을 포함하고, 출구 노즐의 단면이 오버플로우 벽의 영역에서 연도의 감소된 단면에 실질적으로 대응하는 것이 제안된다. 유리하게, 단지 출구 노즐을 통하여 수집 팬으로 배수될 수 있는 만큼 물은 그렇게 워터 트랩의 방향으로 연도를 통하여 유동할 수 있다. 따라서, 이것은 물이 출구 노즐에서 축적되는 것을 방지하고, 그리고 결과적으로 해수가 출구 노즐을 지나 선박 엔진의 방향으로 연도를 통하여 추가로 유동할 수 있는 것을 방지한다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 개구부를 제외하면, 연도는 적어도 워터 트랩의 영역에서 폐쇄 덕트로서 구성되는 것이 제안된다. 유리하게, 워터 트랩의 영역에서 연도로부터 발생되는 배기 가스들의 위험이 이와 같이 최소화된다. 안내 경사부는 특히 연도의 바닥 영역에서만 형성된다. 안내 경사부가 출구 노즐의 개구부 위로 부분적으로 부가적으로 연장되는 것을 생각할 수 있다. 안내 경사부는 특히 배기 가스 유동이 안내 경사부로부터 연도의 상부 영역으로, 그리고 출구 노즐 위로 편향되도록 구성된다.
본 발명의 추가의 세부사항들, 특징들 및 이점들은 도면들 및 상기 도면들을 참고로 하여 바람직한 실시형태들의 이하의 설명으로부터 알 수 있다. 이 경우에, 도면들은 본 발명의 필수적인 개념을 제한하지 않는 본 발명의 전형적인 실시형태들만을 예시한다.
도 1 은 본 발명의 하나의 전형적인 실시형태에 따른 장치의 개략 단면도를 도시한다.
도 1 은 하나의 전형적인 실시형태에 따른 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 개략적인 장치 (10) 를 개략적으로 예시한다. 장치 (10) 는 선박 엔진 (미도시), 특히 선박 디젤 엔진으로부터 선체 관통 끼워 맞춤부 (4) 로 연장되는 연도 (1) 를 포함한다. 선체 관통 끼워 맞춤부 (4) 는 배의 현측 (12) 에서 배기 가스 출구 개구부를 포함한다.
파도들 또는 바다 너울 (sea wash) 을 고려하여 선체 관통 끼워 맞춤부 (4) 를 통하여 연도 (1) 내로 침투하는 해수가 선박 엔진의 내부로 통과하지 않도록 하기 위하여, 장치 (10) 는 워터 트랩 (11) 을 포함한다. 워터 트랩 (11) 은 수집 팬 (3) 을 포함하고, 상기 수집 팬에서 선체 관통 끼워 맞춤부 (4) 를 통하여 침투한 해수는 수집되고, 따라서 선박 엔진의 방향으로 추가로 유동하는 것이 방지된다. 수집 팬 (3) 은 예를 들면 배수 및 펌프 시스템 (미도시) 에 유체 연결되고, 상기 배수 및 펌프 시스템에 의해서 수집 팬 (3) 에 축적된 해수는 필요에 따라 선외로 펌핑될 수 있다.
워터 트랩 (11) 의 영역에서, 연도 (1) 는 출구 노즐 (7) 을 포함하고, 상기 출구 노즐을 통하여 해수는 연도 (1) 로부터 수집 팬 (3) 으로 통과된다 (유동 방향 (9) 참조). 이러한 목적을 위하여, 출구 노즐 (7) 은 개구부를 포함하고, 상기 개구부의 벽은 수집 팬 (3) 의 방향으로 돌출한다. 워터 트랩의 영역에서 이 개구부를 제외하면, 연도 (1) 는 연속된 방식으로 연속적으로 폐쇄 형성된다.
선체 관통 끼워 맞춤부 (4) 를 대면하는 출구 노즐 (7) 측에서, 장치 (10) 는 연도 (1) 의 바닥 영역으로부터 연도의 중심의 방향으로 수직으로 연장되는 오버플로우 벽 (2) 을 포함한다. 이 경우에, 오버플로우 벽 (2) 은 배기 가스 유동 방향 (5) 으로, 그리고 선체 관통 끼워 맞춤부 (4) 의 방향으로 정해진 최소 간격 (8) 만큼 출구 노즐 (7) 의 개구부로부터 이격된다. 오버플로우 벽 (2) 은 둑에 해당하고, 파도들 또는 바다 너울을 고려하여 선체 관통 끼워 맞춤부 (4) 를 통하여 연도 (1) 내로 침투하는 해수를 지연시키고 늦추는 역할을 한다. 오버플로우 벽 (2) 의 높이는 연도 (1) 의 나머지 유동 단면이 출구 노즐 (7) 의 단면에 실질적으로 대응하거나 그 보다 더 작도록 한다. 따라서, 오버플로우 벽 (2) 을 넘어 통과하는 모든 침투 해수는 또한 출구 노즐 (7) 을 통하여 수집 팬 (3) 내로 배출될 수도 있다. 따라서, 연도 (1) 에서의 해수의 축적은 방지된다.
또한, 장치 (10) 는 선박 엔진을 대면하는 출구 노즐 (7) 측에 안내 경사부 (6) 를 포함한다. 안내 경사부 (6) 는 연도 (1) 내에 배열되고, 그리고 출구 노즐 (7) 의 개구부 위로 부분적으로 연장된다. 이 경우에, 안내 경사부 (6) 는 연도 (1) 의 바닥 영역에 배열되고, 그리고 상기 안내 경사부가 배기 가스 유동 방향 (5) 으로 선박 엔진으로부터 선체 관통 끼워 맞춤부 (4) 로 점진적으로 상승하고 연도의 중심으로 점증적으로 연장되도록 형성된다. 이것은 배기 가스들이 이용가능한 유동 단면이 워터 트랩 (11) 의 영역에서 감소되는 결과를 초래한다. 따라서, 배기 가스들의 유량은 연도 (1) 의 나머지 부분 (워터 트랩의 상류 및 하류) 에서 유량과 비교하여 워터 트랩 (11) 의 영역에서 증가한다. 따라서, 부압은 출구 노즐 (7) 의 영역 및 수집 팬 (3) 의 영역에서 발생하고, 이것은 공기가 출구 노즐 (7) 의 개구부를 통하여 배기 가스 유동으로 또는 연도 (1) 내로 흡입되는 결과를 초래한다. 따라서, 배기 가스들이 출구 노즐 (7) 을 통하여 배의 내부 내로 누출되는 것이 방지된다.
연도 (1) 의 주 연장 방향에 수직인 안내 경사부 (6) 의 수직 높이는 연도 (1) 의 주 연장 방향에 수직인 오버플로우 벽 (2) 의 수직 높이 보다 더 크다. 따라서, 유동 단면은 오버플로우 벽 (2) 의 영역에서의 유동 단면 보다 안내 경사부 (6) 의 가장 높은 지점의 영역에서 약간 더 작다.
1 연도
2 오버플로우 벽
3 수집 팬
4 선체 관통 끼워 맞춤부
5 배기 가스 유동 방향
6 안내 경사부
7 출구 노즐
8 간격
9 유동 방향
10 장치
11 워터 트랩
12 배의 현측

Claims (11)

  1. 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10) 로서,
    상기 장치는 상기 선박 엔진으로부터 선체 관통 끼워 맞춤부 (through-hull fitting) (4) 로 연장되는 연도 (flue) (1) 와, 상기 연도 (1) 에 형성된 출구 노즐 (7) 아래에 배열된 수집 팬 (3) 을 포함하는 워터 트랩 (water trap) (11) 을 포함하고,
    안내 경사부 (6) 가 상기 선박 엔진을 대면하는 상기 출구 노즐 (7) 측으로 상기 연도 (1) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    오버플로우 벽 (2) 은 상기 선체 관통 끼워 맞춤부 (4) 를 대면하는 상기 출구 노즐 (7) 측에 배열되는, 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 안내 경사부 (6) 는 상기 선박 엔진으로부터 상기 선체 관통 끼워 맞춤부 (4) 로 배향된 배기 가스 유동 방향 (5) 으로 점진적으로 상승하도록 구성되는, 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 한 항에 있어서,
    상기 안내 경사부 (6) 는 상기 연도 (1) 의 유효 유동 단면이 상기 연도 (1) 의 나머지 부분과 비교하여 상기 워터 트랩 (11) 의 영역에서 감소되도록 구성되는, 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10).
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 한 항에 있어서,
    상기 연도 (1) 의 주 연장 방향에 수직인 상기 안내 경사부 (6) 의 수직 높이는 상기 연도 (1) 의 주 연장 방향에 수직인 상기 오버플로우 벽 (2) 의 수직 높이 보다 더 큰, 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10).
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 한 항에 있어서,
    상기 출구 노즐 (7) 은 상기 연도 (1) 에서 개구부를 포함하고, 상기 개구부는 상기 수집 팬 (3) 으로 안내되고, 그리고
    상기 오버플로우 벽 (2) 은 바람직하게는 상기 선체 관통 끼워 맞춤부 (4) 의 방향으로 상기 개구부로부터 이격되는, 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10).
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 한 항에 있어서,
    상기 연도 (1) 는 상기 오버플로우 벽 (2) 의 영역에서 상기 오버플로우 벽 (2) 에 의해서 감소된 단면을 포함하고, 그리고
    상기 출구 노즐 (7) 의 단면은 상기 오버플로우 벽 (2) 의 영역에서 상기 연도 (1) 의 감소된 단면에 실질적으로 대응하는, 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 한 항에 있어서,
    상기 개구부를 제외하면, 상기 연도 (1) 는 적어도 상기 워터 트랩 (11) 의 영역에서 폐쇄 덕트로서 구성되는, 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 한 항에 있어서,
    상기 안내 경사부 (6) 는 상기 연도 (1) 의 바닥 영역에만 형성되고, 그리고 상기 출구 노즐 (7) 의 개구부 위로 부분적으로 연장되는, 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 한 항에 있어서,
    상기 안내 경사부 (6) 는 상기 수집 팬 (3) 의 영역에 대한 부압이 상기 출구 노즐 (7) 의 영역에서 발생되도록 구성되는, 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 한 항에 있어서,
    상기 안내 경사부 (6) 는 배기 가스 유동이 상기 안내 경사부 (6) 로부터 상기 연도 (1) 의 상부 영역으로, 그리고 상기 출구 노즐 (7) 위로 편향되도록 구성되는, 선박 엔진으로부터 배기 가스들을 배출하기 위한 장치 (10).
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