KR20170080634A - 연료 랜스의 회전방지 장치 - Google Patents

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엠마누엘 오트레
파브리치오 에이. 본필리
줄리앙 누리송
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델피 인터내셔널 오퍼레이션즈 룩셈부르크 에스.에이 알.엘.
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Abstract

본 발명은 연료 랜스(fuel lance)(100)의 회전방지 장치(anti-rotation device)(120)에 관한 것으로서, 상기 랜스(100)는 실린더의 실린더 헤드(104)를 통해 흡기 개구(116)로부터 연료 인젝터(110)를 수용하도록 제공된 구멍(108)까지 연장되는 보어(102) 내에 배치될 수 있고, 상기 랜스(100)는 상기 랜스의 흡기 개구(106)로부터 상기 연료 인젝터(110)의 흡기 개구(126)와 결합하는 상기 랜스(100)의 출구 개구(124)로 고압 연료를 순환시키기에 적합하고, 상기 연료 랜스(100)는 상기 보어(102) 내의 흡기 개구(116) 내에 나사 결합되도록 설계된 너트(112)와, 상기 너트(112)와 상기 인젝터(110) 사이에서 압축되는 관형 부재(118)를 구비하고, 상기 랜스(100)는 상기 너트(112)가 나사 결합될 때 상기 관형 부재(118)의 회전을 방지할 수 있는 상기 회전방지 장치(120)를 더 포함하며, 상기 회전방지 장치(120)는, 상기 너트(112)의 회전의 시작으로부터 변형하여, 상기 보어(102)의 내벽과 상기 관형 부재(118) 사이에서 차단되어 상기 관형 부재(118)의 회전을 방지하는 탄성 요소인 것을 특징으로 한다.

Description

연료 랜스의 회전방지 장치{ANTI-ROTATION DEVICE OF A FUEL LANCE}
본 발명은 연료 인젝터에 고압으로 공급하는 연료 랜스 내에 이용되는 회전방지 장치에 관한 것이다.
내연기관에서, 연료 펌프는 전용의 연료 인젝터에 의해 엔진의 각각의 실린더에 고압의 연료를 공급한다. 일반적으로, 연료 인젝터는 실린더 헤드 내에 제공된 보어 내에 피팅되고, 연료 펌프로부터 나오는 공급 덕트와 인젝터 사이에 유체 연결을 제공하도록 연료 랜스가 이용된다.
이러한 타입의 조립체는 EP0974749호에 공지되어 있으며, 도 1에 도시되어 있다. 연료 랜스(10)는 관형 부재(22)를 포함하며, 이는 인젝터(12)의 시트(16)와 연동하도록 설계된 제1 단부(46)와, 절두원추형 시트(24)를 형성하도록 형성된 제2 단부(48)를 갖는다. 보어(20)의 일단부 내에는 부분적으로 고정 너트(26)가 있으며, 고정 너트(26)는 시트(24)와 연동하도록 설계된 내측 단부 영역(28)을 포함한다.
고정 너트(26)는 외측 쓰레드 영역(30)을 포함한다. 쓰레드(30)는 보어(20)의 단부(48) 내에 형성된 나사의 쓰레드와 연동하도록 설계된다. 사용시에, 고정 너트(26)는 보어(20)의 단부(48) 내에 보유된다. 고정 너트(26)의 내측 단부(28)는, 인젝터(12)의 시트(26)와 관형 부재(22) 사이 그리고 너트(26)와 관형 부재(22) 사이 양자에 시일을 형성하도록 관형 부재(22)에 대해 압축력을 가함으로써 관형 부재(22)의 시트(24)와 연동한다.
관형 부재(22)와 고정 너트(26) 각각은 축방향으로 연장되는 통로를 포함하고, 흐름 경로를 함께 형성한다. 연료는 표준 고정 튜브(36)에 의해 고정 너트(26) 상에 고정된 고압 연료 호스(34)로부터 인젝터(12)의 공급 통로(18)로 연료 랜스(10)를 통해 흐를 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 고정 너트(26) 내의 보어는 축방향으로 연장되어, 연료 흐름으로부터 인젝터(12)를 향해 나오는 바람직하지 못한 입자를 여과하도록 설계된 슬롯(38)을 갖는 필터 요소를 수용하는 더 큰 직경의 영역을 포함한다.
헤드(14)는 보어(20)와 연통하는 통로(42)를 포함하며, 상기 통로(42)는 보어(20)를 통해 인젝터(12)로부터 저압 연료 탱크(미도시)를 향해 저압 연료가 흐르게 한다. 고정 너트(26)는 보어(20)를 형성하는 헤드(14)의 벽과 고정 너트(26) 사이에 유체에 대한 시일을 형성하도록 설계된 쓰레드 영역(30)(환형 밀봉 요소(32)를 위치설정함) 내에 근위 리세스(proximal recess)를 포함한다.
고압 연료 공급 장치에 관해 존재하는 문제점은, 연료 랜스와 분사 노즐 사이의 밀봉에 있어서 헤드 내의 고정 나사를 조이고, 연료 랜스로의 나사의 부하를 전달하는 것을 필요로 한다는 점이다. 또한, 이러한 메커니즘은 부품의 회전을 야기하고 찌꺼기 형태인 바람직하지 못한 입자를 생성하므로, 연료의 오염 및 구성요소의 마모를 초래할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 헤드 내에서의 회전을 방지하므로 요구되는 부하를 더 양호하게 전달하기 위해 연료 랜스를 위한 회전방지 장치를 구성한다.
본 발명의 목적은 조립이 단순하고 용이한 해결책을 제안함으로써 전술한 문제점을 해결하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 연료 랜스의 회전방지 장치를 제안한다. 상기 랜스는 실린더 헤드를 통해 흡기 오리피스로부터, 연료 인젝터를 수용하도록 제공된 피트(pit)로 연장되는 보어 내에 배치될 수 있다. 상기 랜스는, 상기 랜스의 흡기 마우스로부터, 상기 연료 인젝터의 흡기 마우스와 연동하는 상기 랜스의 출구 마우스로 고압 연료를 순환시키도록 설계된다. 상기 연료 랜스는 상기 보어 내의 흡기 오리피스 내에 나사 결합되도록 설계된 너트와, 상기 너트와 상기 인젝터 사이에서 압축되는 관형 부재를 포함한다. 상기 랜스는 상기 너트가 나사 결합될 때 상기 관형 부재의 회전을 방지할 수 있는 상기 회전방지 장치를 추가로 포함한다.
상기 회전방지 장치는, 상기 너트의 회전이 시작하자마자 변형되어, 상기 보어의 내벽과 상기 관형 부재 사이에서 차단되므로 상기 관형 부재의 회전을 방지하는 탄성 요소이다. 더욱이, 상기 탄성 요소는 상기 랜스와 상기 보어 사이에 배치될 수 있다. 제1 실시예에 의하면, 상기 탄성 요소는 상기 관형 부재 둘레에서 원통형 나선체 내에 권취되는 토션 스프링이다. 더욱이, 상기 토션 스프링은 일단부에 러그(lug)를 포함하며, 상기 러그는 상기 보어의 흡기 오리피스 내에서의 근위 보어 내에 제공된 그루브 내에 고정(anchor)된다. 제2 실시예는, 상기 탄성 요소가 상기 관형 부재 둘레에서 원통형 나선체 내에 권취되는 이중 토션 스프링(double torsion spring)인 것을 특징으로 한다. 상기 이중 토션 스프링은 각각의 단부에 2개의 러그를 각각 포함하며, 상기 2개의 러그는 상기 보어 내의 그루브 내에 고정된다. 또한, 상기 연료 랜스는 상이한 실시예에 기술된 바와 같은 회전방지 장치를 포함한다. 더욱이, 내연기관은 상이한 실시예에서 전술된 연료 랜스에 의해 공급되는 인젝터를 포함한다.
하기의 상세한 설명과, 비제한적인 예로서 제공된 첨부한 도면을 참조하면 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점이 명백해질 것이다.
- 도 1은 공지된 연료 랜스의 단면도,
- 도 2는 본 발명에 따른 연료 인젝터 랜스 조립체에 대한 단면도,
- 도 3은 본 발명에 따른 토션 스프링을 갖는 회전방지 장치에 대한 단면도,
- 도 4는 본 발명에 따른 이중 스프링을 갖는 회전방지 장치에 대한 단면도,
- 도 5는 관형 부재와 고정 너트에 대한 단면도,
- 도 6은 도 5에 나타낸 축(VI)에 따른 단면도.
도 2에 도시한 바와 같이, 연료 랜스(100)는 실린더 헤드로서 공지된 상부 엔진(104) 내에 천공된 긴 보어(102) 내에 배치된다. 연료 랜스(100)는 흡기 오리피스(116)로부터, 연료 인젝터(110)를 수용하도록 제공된 피트(pit)(108)로 연장된다.
연료 랜스(100)는 긴 보어(102) 내에 배치된 관형 부재(118), 상기 관형 부재(118)와 연동하는 고정 너트(112), 및 상기 관형 부재 상에 피팅되는 회전방지 장치(120)를 포함한다.
관형 부재(118)는 헤드(104)의 흡기 오리피스(116)로부터 피트(108) 내로 개방하는 헤드(104)의 출구 오리피스(122)까지 긴 보어(102)를 따라 연장된다. 관형 부재(118)는 흡기 마우스(106)와 출구 마우스(124)를 포함한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 흡기 마우스(106)는 수형 구 형태(male spherical form)를 갖는 단부(142)를 가지며, 그 상부는 절결된다. 출구 마우스(124)는 수형 구 형태를 갖는 표면을 구비한다. 출구 마우스(124)는 암형 원추 형태(female conical form)를 갖는 표면을 구비한 인젝터(110)의 흡기 마우스(126)와 연동한다. 관형 부재(118)는 원통 형태를 갖는다. 관형 부재(118)는 회전방지 장치(120)를 수용하기 위해 헤드(104)의 흡기 오리피스(116) 내에 근위 채널(128)을 포함한다.
도 2에서, 고정 너트(112)는 헤드(104)의 흡기 오리피스(116)의 관형 부재(118)의 근위 흡기 마우스(106) 상에 피팅된다. 너트(112)는 흡기 오리피스(116)의 외부 상에 부분적으로 위치된다. 도 5에 도시한 바와 같이, 고정 너트(112)는 시일(130)을 수용하기 위해 리세스를 포함한다. 시일(130)은 긴 보어(102)의 경계를 제한하는 헤드(104)의 표면과 고정 너트(112) 사이에 연료에 대한 시일을 형성하도록 설계된다. 시일(130)은 인젝터(110)와 접촉하는 랜스(100)의 출구 마우스(124)에 대해 말단에 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 고정 너트(112)는 외부(138) 상에 쓰레드된 영역을 포함하여, 헤드(104)의 흡기 오리피스(116) 내에 형성된 나사 쓰레드와 연동하도록 설계된다. 그 내부에서, 너트(112)는 관형 부재(118)의 말단 콘(distal cone)의 형태인 단부(115)와, 암형 콘(female cone)의 형태인 단부(140)를 갖는 보어를 포함한다. 긴 보어(102)의 내부를 향해 배향된 고정 너트(112)의 내측 단부(140)는 관형 부재(118)의 흡기 마우스(106)와 연동한다. 내측 단부(140)의 콘은 단부(142)에 대해 축방향 압축 상태에 있다.
회전방지 장치(120)는 너트(112)의 회전이 시작하자마자 변형되는 탄성 요소이다. 탄성 요소는 랜스(100)와 보어(102) 사이에 배치된다. 회전방지 장치(120)는 흡기 마우스(106)로부터의 근위 거리에서 관형 부재(118) 내의 채널(128) 둘레에 피팅된다. 회전방지 장치(120)는 실린더의 헤드(104) 내의 보어(102) 내에 제공된 그루브(132)와 접촉한다.
도 3에 도시한 제1 실시예에서, 회전방지 장치(120)는 관형 부재(118) 둘레에서 원통형 나선체(cylindrical helix) 내에 권취된 토션 스프링이다. 스프링(120)은 관형 부재(118)의 외부면 내에 제공된 채널(128)과, 보어(102) 내에 제공된 그루브(132) 양자와 접촉한다. 토션 스프링(120)은 일단부에 러그(134)를 포함한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 러그(134)는 보어(102) 내의 그루브(132) 내에 고정되며, 이는 러그가 그루브 내에 삽입되어, 메인 축(A) 둘레의 그루브 내에서 회전을 가할 수 있음을 의미한다. 스프링(120)은 2가지의 위치, 즉 스프링(120)이 휴지 상태에 있을 때의 제1 해제 위치와, 조임 토션 토크가 가해질 때의 제2 제한 위치를 갖는다. 토션 스프링(120)의 권취 방향은 우측으로이고, 즉 그 나선체는 우측으로 이룬다. 하기의 정보는 제1 실시예를 예시하기 위해 예로서 제공된다. 연료 랜스의 길이는 실질적으로 100 mm이다. 고정 너트의 길이는 실질적으로 55 mm이고, 그 직경은 실질적으로 22 mm이다. 보어(102)의 직경은 실질적으로 12 mm이다. 스프링은 실질적으로 12 mm이고, 5 턴의 개수를 갖는다. 스프링(120)의 우측으로의 권취는 연료 랜스(100)를 나사 결합하는데 이용된다.
도 4에 도시한 제2 실시예에 의하면, 회전방지 장치(120)는 관형 요소(118) 상에 권취된 이중 스프링이다. 원통형 나선체 내에 권취된 토션 스프링(120)은 스프링(120)의 2개의 단부에 위치된 2개의 러그(134, 136)를 각각 구비한다. 제1 러그(134)는 보어(102) 내의 그루브(132) 내에 고정되고, 제2 러그(136)는 보어(102) 내의 그루브(132) 내에 고정되며, 상기 그루브는 제1 러그(134)에 대해 말단에 있다. 2개의 러그(134, 136)는 고정되는데, 이는 그루브 내에 삽입되어 메인 축(A) 둘레에서 회전할 수 있음을 의미한다. 스프링(120)은 2가지 위치, 즉 스프링(120)이 휴지 상태에 있을 때의 제1 해제 위치와, 조임 또는 풀림 토크가 가해질 때의 제2 제한 위치를 갖는다. 스프링(120)은 2가지 반대의 권취를 갖는다. 2개의 권취는 동일한 개수의 턴 또는 상이한 개수의 턴을 가질 수 있다. 마찬가지로, 2가지 권취의 각도 강성(angular rigidities)은 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 스프링(120)의 2가지 권취 중 하나의 방향은 연료 랜스(100)의 나사 결합을 위한 우측으로이고, 다른 권취의 방향은 연료 랜스(100)의 나사 풀림을 위한 좌측으로이다. 하기의 정보는 제2 실시예를 예시하기 위한 예로서 제공된다. 연료 랜스의 길이는 실질적으로 100 mm이다. 고정 너트의 길이는 실질적으로 55 mm이고, 그 직경은 실질적으로 22 mm이다. 보어(102)의 직경은 실질적으로 12 mm이다. 이중 스프링(120)은 실질적으로 23 mm이고, 10 턴의 총 개수, 즉 스프링(120)의 하나의 권취방향으로의 5 턴과, 다른 권취 방향으로의 5 턴이다. 이중 스프링(120)의 우측으로의 권취는 연료 랜스(100)를 나사 결합하는데 이용되고, 좌측으로의 권취는 연료 랜스(100)의 나사 풀림하는데 이용된다. 연료 랜스(100)의 나사 결합이 반시계방향이 되도록 선택되면, 나사 피치는 좌측으로이다. 이에 따라, 이중 토션 스프링(120)은 나사 결합을 위해 이중 스프링(120)의 좌측으로의 제1 권취 방향과, 연료 랜스(100)의 나사 풀림을 위해 이중 스프링(120)의 우측으로의 제2 권취 방향을 갖는다.
제1 실시예에서, 너트(112)의 나사 결합 동안에, 토션 스프링(120)은 헤드(104) 내의 보어(102) 내의 그루브(132)와 러그(134) 사이에 접촉이 발생할 때까지 나사 결합 방향으로 메인 축(A) 둘레에서 터닝한다. 스프링(120)은 너트(112)의 회전 동안에 관형 요소(118) 둘레에서 조여지는 한편, 관형 요소(118)의 회전이 차단될 때까지 압축된다. 나사 결합이 중지될 때, 스프링(120)은 관형 부재(118) 상에 조임 상태를 유지하고, 러그(134)는 그루브(132)와 접촉 유지한다.
제2 실시예에서, 너트(112)가 나사 결합되면, 이중 토션 스프링(120)은 헤드(104) 내의 보어(102) 내의 그루브(132)와 러그(134) 사이에 접촉이 발생할 때까지 메인 축(A) 둘레에서 회전을 시작한다. 스프링(120)은 너트(112)의 회전 동안에 턴 권취 중 하나를 갖는 관형 요소(118) 둘레에서 조여지는 한편, 압축되어 스프링(120)은 관형 요소(118)의 회전이 차단한다. 나사 결합이 중지될 때, 스프링(120)은 관형 요소(118) 상에서 조임을 유지하고, 러그(134)는 그루브(132)와 접촉 유지한다. 고정 너트(112)의 나사 풀림이 있다면, 토션 스프링(120)은 우측으로의 권취를 위해 관형 부재(118) 둘레로부터 풀림되는 한편, 좌측으로의 권취는 관형 요소(118)의 회전이 차단될 때까지 헤드(104) 내의 보어(102) 내의 그루브(132)와 러그(136) 사이의 접촉에 의해 관형 부재(118) 상에 점진적으로 조임된다. 이에 따라, 너트(112)는 관형 요소(118)의 회전 없이 풀림될 수 있고, 바람직하지 못한 입자의 생성도 풀림 동안에 회피될 수 있을 것이다.
연료 랜스(100)를 조립하기 위해, 탄성 요소(120)는 관형 요소(118) 내의 채널(128)까지 단부(106)를 거쳐 관형 부재(118) 둘레에 배치함으로써 피팅되며, 상기 채널은 고정 너트(112)를 수용하는 단부(106)에 대해 근위에 있다. 탄성 요소(120)는 관형 요소(118) 상에 피팅되어 조여진다. 그 다음, 연료 랜스(100)는 헤드(104) 내의 보어(102) 내에 피팅되며, 그 단부(124)는 암형 콘을 갖는 인젝터(110)의 흡기 마우스(126)와 연동하는 출구 오리피스(122) 내로 개방한다. 연료 랜스(100) 상에 너트(112)를 피팅하는 동안에, 너트(112)는 보어(102)의 쓰레드 영역(138) 내에 나사 결합된다. 너트(112)의 내측 단부(140)는 관형 요소(118)의 흡기 마우스(106)의 단부(142)와 접촉한다. 고정 너트(112)가 보어(102) 내에 나사 결합되면, 연료 랜스(100)는, 너트(112)가 나사 결합될 때, 회전방지 장치(120)가 관형 부재(118)의 회전을 방지할 때까지 메인 축(A) 둘레에서 터닝하기 시작한다. 탄성 요소(120)는 관형 요소(118) 상에 조여져서, 그 회전을 차단한다. 그 다음, 고정 너트(112)는 흡기 오리피스(115)를 통해 연료 덕트를 수용하며, 이는 도면에 나타내지 않는다.
제2 실시예를 위해, 연료 랜스가 분해되면, 이중 토션 스프링(120)은 제2 권취에 의해 관형 부재(118)의 회전을 회피가능하게 하며, 그 권취 방향은 좌측으로이다. 나사 풀림 단계에서, 이중 토션 스프링(120)은 관형 요소(118)로부터 나사 풀림되는 우측으로 배향된 제1 권취와, 러그(136)가 그루브(132)에 인접하여 관형 요소(118)의 회전을 차단할 때까지 관형 부재(118) 상에 나사 조임되는 좌측으로 배향된 제2 권취를 갖는다.

Claims (8)

  1. 연료 랜스(fuel lance)(100)의 회전방지 장치(anti-rotation device)(120)로서, 상기 랜스(100)는 실린더 헤드(104)를 통해 흡기 오리피스(116)로부터 연료 인젝터(110)를 수용하도록 제공된 피트(pit)(108)로 연장되는 보어(102) 내에 배치될 수 있고, 상기 랜스(100)는 상기 랜스의 흡기 마우스(106)로부터 상기 연료 인젝터(110)의 흡기 마우스(126)와 연동하는 상기 랜스(100)의 출구 마우스(124)로 고압 연료를 순환시키도록 설계되고, 상기 연료 랜스(100)는 상기 보어(102) 내의 흡기 오리피스(116) 내에 나사 결합되도록 설계된 너트(112)와, 상기 너트(112)와 상기 인젝터(110) 사이에서 압축되는 관형 부재(118)를 포함하고, 상기 랜스(100)는 상기 너트(112)가 나사 결합될 때 상기 관형 부재(118)의 회전을 방지할 수 있는 상기 회전방지 장치(120)를 더 포함하는, 상기 회전방지 장치(120)에 있어서,
    상기 회전방지 장치(120)는, 상기 너트(112)의 회전이 시작하자마자 변형되어, 상기 보어(102)의 내벽과 상기 관형 부재(118) 사이에서 차단되어 상기 관형 부재(118)의 회전을 방지하는 탄성 요소인
    것을 특징으로 하는,
    회전방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 요소는 상기 랜스(100)와 상기 보어(102) 사이에 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    회전방지 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성 요소는 상기 관형 부재 둘레에서 원통형 나선체 내에 권취되는 토션 스프링(120)인 것을 특징으로 하는,
    회전방지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 토션 스프링(120)은 일단부에 러그(134)를 포함하며, 상기 러그(134)는 상기 보어(102)의 흡기 오리피스(116) 내에서의 근위 보어(102) 내에 제공된 그루브(132) 내에 고정(anchor)되는 것을 특징으로 하는,
    회전방지 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성 요소는 상기 관형 부재(118) 둘레에서 원통형 나선체 내에 권취되는 이중 토션 스프링(120)인 것을 특징으로 하는,
    회전방지 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이중 토션 스프링(120)은 각각의 단부에 2개의 러그(134, 136)를 각각 포함하며, 상기 2개의 러그(134, 136)는 상기 보어(102) 내의 그루브(132) 내에 고정되는 것을 특징으로 하는,
    회전방지 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 회전방지 장치(120)를 포함하는 연료 랜스(100).
  8. 제7항에 따른 연료 랜스(100)에 의해 공급되는 인젝터(110)를 포함하는 내연기관.
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