KR20180031592A - 가스 교환 밸브의 밸브 몸체, 가스 교환 밸브 및 내연 기관 - Google Patents

가스 교환 밸브의 밸브 몸체, 가스 교환 밸브 및 내연 기관 Download PDF

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Abstract

내연 기관의 실린더의 가스 교환 밸브(10)를 위한 밸브 몸체(11)로서, 밸브 몸체(11)는, 가스 교환 밸브를 폐쇄하기 위해 가스 교환 밸브의 밸브 시트(12)에 대항하도록 놓일 수 있으며, 그리고 밸브 몸체(11)는, 가스 교환 밸브를 개방하기 위해, 가스 교환 밸브의 밸브 시트(12)로부터 제거될 수 있는 것인, 가스 교환 밸브(10)를 위한 밸브 몸체(11)가 제공된다. 밸브 몸체(11)는, 복수의 부품으로 형성되며 그리고, 밸브 시트(12)와 상호작용하는 제1 밸브 디스크 부품(13) 및, 고정된 방식으로 제1 밸브 디스크 부품(13)에 연결되며 그리고 실린더의 연소 챔버(16)를 바라보는 제2 밸브 디스크 부품(15)을 포함하고, 제1 밸브 디스크 부품(13)과 제2 밸브 디스크 부품(15) 사이에, 적어도 제2 밸브 디스크 부품(15)의 냉각을 위해 역할을 하는 중공 공간(17)이 형성된다.

Description

가스 교환 밸브의 밸브 몸체, 가스 교환 밸브 및 내연 기관{VALVE BODY OF A GAS EXCHANGE VALVE, GAS EXCHANGE VALVE AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 가스 교환 밸브의 밸브 몸체에 관한 것이다. 본 발명은, 더불어, 내연 기관을 위한 가스 교환 밸브 및 내연 기관에 관한 것이다.
실무적으로 공지된 내연 기관들은, 가스 교환 밸브들을, 말하자면, 충전 공기가 그를 통해 내연 기관의 실린더들로 공급될 수 있는, 흡입측 가스 교환 밸브, 및 배기 가스가 그를 통해 내연 기관의 실린더들로부터 방출될 수 있는, 배기측 교환 밸브를 포함한다.
내연 기관의 각 가스 교환 밸브는 밸브 몸체를 포함하고, 밸브 시트가 밸브 몸체와 상호작용한다. 가스 교환 밸브가 폐쇄되면, 밸브 몸체는, 한정된 영역에서, 밸브 시트에 대항하여 놓이며, 이에 반하여, 가스 교환 밸브가 개방되면, 밸브 몸체의 이러한 영역은, 밸브 시트에 대항하여 놓이지 않는다. 밸브 몸체의 다른 영역이, 개별적인 실린더의 연소 챔버를 바라본다.
실무적으로 공지되는 가스 교환 밸브의 밸브 몸체들은, 단일체로 그리고 하나의 동일한 재료로 연속적으로 제조된다. 실린더들의 연소 챔버들 내에서의 점증적으로 더 높은 압력 및 온도의 결과로서, 가스 교환 밸브들의 밸브 몸체들 상에서의 요건들은, 부식을 회피하는 것, 침착을 회피하는 것 및 마모를 회피하는 것에 관해 증가한다. 실무적으로 공지된 밸브 몸체들과 더불어, 이는, 단지 적절하지 않게 보장될 수 있다.
이로부터 출발하여, 본 발명은, 가스 교환 밸브의 새로운 유형의 밸브 몸체를, 그러한 밸브 몸체를 구비하는 가스 교환 밸브를, 그리고 그러한 가스 교환 밸브를 구비하는 내연 기관을 창출하는 목적에 기초하게 된다.
이러한 목적은, 청구항 1에 따른 밸브 몸체를 통해 해소된다.
본 발명에 따르면, 밸브 몸체는, 복수의 부품으로 형성되며 그리고, 밸브 몸체는, 밸브 시트와 상호작용하는 제1 밸브 디스크 부품 및, 고정된 방식으로 제1 밸브 디스크 부품에 연결되며 그리고 실린더의 연소 챔버를 바라보는 제2 밸브 디스크 부품을 포함하고, 제1 밸브 디스크 부품과 제2 밸브 디스크 부품 사이에, 적어도 제2 밸브 디스크 부품의 냉각을 위해 역할을 하는 중공 공간이 형성된다.
본 발명에 따른 밸브 몸체는, 복수의 부품으로 형성되며 그리고 중공 공간을 포함한다. 중공 공간에 의해, 적어도 실린더의 연소 챔버를 바라보는 밸브 디스크 부품은, 규정된 방식으로 냉각될 수 있다. 더불어, 개별적인 밸브 디스크 부품들은, 개별적인 밸브 디스크 부품 상에 작용하는 개별적인 부하들에 기초하여 정확하게 맞춤 제작되는, 재료들로 제조될 수 있다. 이 때문에, 부식이 감소될 수 있을 뿐만 아니라, 밸브 몸체의 침착 및 다른 마모 또한 효과적으로 방지될 수 있다.
우선적으로, 제1 밸브 디스크 부품은, 제1 부식 저항성을 갖는 금속 재료로 형성되며, 그리고 제2 밸브 디스크 부품은, 제1 부식 저항성에 비해 더 높은 제2 부식 저항성을 갖는 금속 재료로 형성된다. 실린더의 연소 챔버를 바라보며 그리고 자체에 작용하는 부하들의 결과로서 특히 부식에 민감한, 제2 밸브 디스크 부품 상에서의 부식이, 그에 따라 효과적으로 방지될 수 있다.
유리한 다른 개선예에 따르면, 중공 공간은, 냉각 매체가 그를 통해 유동하게 된다. 대안적으로 중공 공간은 냉각 매체로 채워진다. 양자 모두의 대안은, 적어도 제2 밸브 디스크 부품의 영역에서 그리고 마찬가지로 제1 밸브 디스크 부품의 영역에서, 밸브 몸체의 효과적인 냉각을 허용한다. 여기서, 중공 공간을 통해 유동하는 냉각 매체에 의한 능동적 냉각, 또는 냉각 매체로 채워지는 중공 공간에 의한 수동적 냉각이, 활용될 수 있다.
우선적으로, 제1 밸브 디스크 부품 및 제2 밸브 디스크 부품은, 용접에 의해 고정된 방식으로 연결된다. 용접에 의한 2개의 밸브 디스크 부품의 야금 연결(metallurgical connection)이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 가스 교환 밸브가 청구항 9에 한정되며 그리고 본 발명에 따른 내연 기관이 청구항 10에 한정된다.
본 발명의 바람직한 다른 개선예들이, 종속 청구항들 및 뒤따르는 설명으로부터 달성된다. 본 발명의 예시적인 실시예들이, 이에 제한되지 않는, 도면을 통해, 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은, 본 발명에 따른 가스 교환 밸브의 그리고 본 발명에 따른 가스 교환 밸브의 밸브 몸체의 영역에서, 본 발명에 따른 내연 기관으로부터의 추출물이다.
본 발명은, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 위한 밸브 몸체에, 그러한 밸브 몸체를 구비하는 가스 교환 밸브에, 그리고 그러한 가스 교환 밸브를 구비하는 내연 기관에 관한 것이다.
도 1은, 밸브 몸체(11)의 그리고 밸브 몸체(11)와 상호작용하는 밸브 시트(12)의 영역에서의, 내연 기관의 실린더의 가스 교환 밸브(10)로부터의 추출물을 도시한다.
가스 교환 밸브(10)가 폐쇄되면, 밸브 몸체(11)는, 밸브 시트(12)에 대항하여 놓이며, 이에 반하여, 가스 교환 밸브(10)가 개방되면, 밸브 몸체(11)는, 밸브 시트(12)와 접촉하지 않으며, 대신에 밸브 시트(12)로부터 제거되거나 또는 밸브 시트(12) 밖으로 들어올려지게 된다.
밸브 몸체(11)는 복수의 부품으로 형성된다. 따라서, 밸브 몸체(11)는, 밸브 스템(14)에 결합되며 그리고 밸브 시트(12)와 상호작용하는, 제1 밸브 디스크 부품(13)을 포함한다. 따라서, 가스 교환 밸브(10)가 폐쇄될 때, 제1 밸브 디스크 부품(13)의 측방 영역(21)이, 밸브 시트(12)에 대항하여 놓인다.
밸브 시트(12)와 상호작용하며 그리고 밸브 스템(14)에 결합되는 제1 밸브 디스크 부품(13)에 부가하여, 밸브 몸체(11)는, 내연 기관의 실린더의 연소 챔버(16)를 바라보는, 제2 밸브 디스크 부품(15)을 포함한다. 제1 밸브 디스크 부품(13)과 제2 밸브 디스크 부품(15) 사이에, 적어도 제2 밸브 디스크 부품(15)을 냉각하는 그리고 또한 제1 밸브 디스크 부품(13)을 냉각하는 역할을 하는, 중공 공간(17)이 형성된다.
제1 밸브 디스크 부품(13) 그리고 또한 제2 밸브 디스크 부품(15) 양자 모두는, 각각 금속 재료로 형성된다. 따라서, 제1 밸브 디스크 부품(13)의 금속 재료는 제1 부식 저항성을 구비하며 그리고 제2 밸브 디스크 부품(15)의 금속 재료는, 제1 밸브 디스크 부품(13)의 금속 재료의 제1 부식 저항성보다 더 높은 또는 더 큰, 제2 부식 저항성을 구비한다.
제1 밸브 디스크 부품(13)은 우선적으로, 원추형 밸브 강(valve cone steel)으로 제조된다. 제2 밸브 디스크 부품(15)은 우선적으로 니켈계 합금강으로 형성된다.
중공 공간(17)을 둘러싸는 2개의 밸브 디스크 부품(13, 15)은 우선적으로, 용접에 의해 서로 연결되고, 도 1은 2개의 밸브 디스크 부품(13, 15) 사이의 연결 영역에 용접 이음부(18)를 도시한다. 금속 밸브 디스크 부품들(13, 15)의 용접은, 2개의 밸브 디스크 부품 사이의 내구적인 연결을 보장하는데 바람직하다.
이미 설명된 바와 같이, 중공 공간(17)은, 밸브 몸체(11)를 냉각하는, 우선적으로 밸브 디스크 부품들(13, 15)을 냉각하는, 특히 실린더의 연소 챔버(16)를 바라보는 제2 밸브 디스크 부품(15)을 냉각하는 역할을 한다.
도 1에서, 중공 공간(17)은, 냉각 매체가 그를 통해 유동하게 되며, 중공 공간(17) 내의 냉각 매체는, 급송구(19)를 통해 급송되며 그리고 방출구(20)를 통해 중공 공간(17)으로부터 방출된다. 급송구(19) 및 방출구(20)는, 제1 밸브 디스크 부품(13) 및 밸브 스템(14)을 관통한다. 특히, 물, 오일, 또는 심지어 공기가, 밸브 몸체(11)의 중공 공간(17)을 통해 유동하는, 냉각 매체로서 역할을 한다.
냉각 매체가 그를 통해 유동하게 되는 중공 공간(17)에 의한 그러한 능동적인 제어 가능한 냉각에 대한 대안으로, 말하자면, 중공 공간(17)이, 냉각 매체로, 예를 들어, 세라믹 재료 또는 금속 발포체 또는 유체로, 채워지는, 수동적 냉각이 또한, 가능하다. 금속 발포체 또는 세라믹 재료로 중공 공간(17)을 채움에 의해, 밸브 몸체(11)의 뒤틀림이 보상될 수 있으며, 또는 뒤틀림이, 개별적인 재료들의 상이한 열팽창 계수들에 의해 상쇄될 수 있어서, 상기 밸브 몸체(11)가 자체의 전체 온도 범위에 걸쳐 작동 도중에 어떠한 뒤틀림에도 종속되지 않도록 한다.
본 발명에 의해, 궁극적으로 실린더의 연소 챔버(16) 내에 존재하는 압력들 및 온도들이, 가스 교환 밸브(10)의 밸브 몸체(11)가 본 발명으로 인해 그러한 높은 부하들을 견딜 수 있기 때문에, 증가될 수 있다. 본 발명에 따른 밸브 몸체(11)는, 더 높은 기계적 및 열적 부하들에 노출될 수 있다.
본 발명에 따른 밸브 몸체(11)는, 내연 기관의 실린더들 상의 충전 공기를 위한 흡입측 가스 교환 밸브들 그리고 또한 배기 가스를 위한 배기측 가스 교환 밸브들 양자 모두를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 선박의 내연 기관들과 같은 중유에 의해 작동하게 되는 내연 기관들에서의 사용이, 이때 밸브 몸체(11) 상에서의 부식의 누적 형성의 위험이 특히 높기 때문에, 특히 바람직하다.
10: 가스 교환 밸브 11: 밸브 몸체
12: 밸브 시트 13: 밸브 디스크 부품
14: 밸브 스템 15: 밸브 디스크 부품
16: 연소 챔버 17: 중공 공간
18: 연결 이음부 19: 급송구
20: 방출구 21: 측방 영역

Claims (10)

  1. 내연 기관의 실린더의 가스 교환 밸브(10)를 위한 밸브 몸체(11)로서, 밸브 몸체(11)는, 가스 교환 밸브를 폐쇄하기 위해 가스 교환 밸브의 밸브 시트(12)에 대항하도록 놓일 수 있으며, 그리고 밸브 몸체(11)는, 가스 교환 밸브를 개방하기 위해, 가스 교환 밸브의 밸브 시트(12)로부터 제거될 수 있는 것인, 가스 교환 밸브(10)를 위한 밸브 몸체(11)에 있어서,
    밸브 몸체(11)는, 복수의 부품으로 형성되며 그리고, 밸브 시트(12)와 상호작용하는 제1 밸브 디스크 부품(13) 및, 고정된 방식으로 제1 밸브 디스크 부품(13)에 연결되며 그리고 실린더의 연소 챔버(16)를 바라보는 제2 밸브 디스크 부품(15)을 포함하고, 제1 밸브 디스크 부품(13)과 제2 밸브 디스크 부품(15) 사이에, 적어도 제2 밸브 디스크 부품(15)의 냉각을 위해 역할을 하는 중공 공간(17)이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브를 위한 밸브 몸체.
  2. 제 1항에 있어서,
    제1 밸브 디스크 부품(13)은, 제1 부식 저항성을 갖는 금속 재료로 형성되며, 그리고 제2 밸브 디스크 부품(15)은, 제1 부식 저항성에 비해 더 높은 제2 부식 저항성을 갖는 금속 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브를 위한 밸브 몸체.
  3. 제 2항에 있어서,
    제1 밸브 디스크 부품(13)은, 원추형 밸브 강으로 형성되며 그리고 제2 밸브 디스크 부품(15)은 니켈계 합금강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브를 위한 밸브 몸체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    중공 공간(17)은, 그를 통해 냉각 매체가 유동하게 되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브를 위한 밸브 몸체.
  5. 제 4항에 있어서,
    제1 밸브 디스크 부품(13)은, 냉각 매체를 위한 급송구(19) 및 방출구(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브를 위한 밸브 몸체.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    중공 공간(17)은 냉각 매체로 채워지는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브를 위한 밸브 몸체.
  7. 제 6항에 있어서,
    중공 공간(17)은 금속 발포체 또는 세라믹 재료로 채워지는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브를 위한 밸브 몸체.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 밸브 디스크 부품(13) 및 제2 밸브 디스크 부품(15)은, 용접에 의해 고정된 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브를 위한 밸브 몸체.
  9. 밸브 몸체(11) 및 밸브 몸체(11)를 위한 밸브 시트(12)를 구비하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브(10)로서,
    밸브 몸체(11)는, 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가스 교환 밸브.
  10. 적어도 하나의 실린더를 구비하는 내연 기관으로서, 각 실린더는 충전 공기를 위한 적어도 하나의 흡입측 가스 교환 밸브(10) 및 배기 가스를 위한 적어도 하나의 배기측 가스 교환 밸브(10)를 포함하는 것인, 내연 기관에 있어서,
    개별적인 흡입측 가스 교환 밸브(10) 및/또는 배기측 가스 교환 밸브(10)는, 제 9항에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
KR1020170119614A 2016-09-20 2017-09-18 가스 교환 밸브의 밸브 몸체, 가스 교환 밸브 및 내연 기관 KR20180031592A (ko)

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