KR20190013782A - 분사/계량 밸브용 히트 싱크 - Google Patents

분사/계량 밸브용 히트 싱크 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 유체 냉각제를 수용하도록 형성된 냉각제 챔버(8)를 구비한 분사/계량 밸브(4)용 히트 싱크(2)에 관한 것이다. 냉각제 챔버(8)는, 냉각제를 공급하기 위한 하나 이상의 유입부(14) 및 냉각제를 배출하기 위한 하나 이상의 배출부(16)를 구비한다. 하나 이상의 유입부(14) 및/또는 배출부(16)는, 냉각제 챔버(8) 내부로 연장되는 일 단부를 갖는 파이프 세그먼트(20, 22)를 구비한다. 파이프 세그먼트(20, 22)의 냉각제 챔버 측 단부가 경사져 있음으로써, 파이프 세그먼트(20, 22)의 냉각제 챔버 측 단부는 하나 이상의 지점에서 자신의 둘레를 따라 냉각제 챔버(8) 내에 배치된 배플(12)과 접촉하게 되고, 상기 파이프 세그먼트(20, 22)의 단부는 또 다른 일 지점에서 자신의 둘레를 따라 배플(12)로부터 이격되어 배치된다.

Description

분사/계량 밸브용 히트 싱크
본 발명은, 분사 밸브 또는 계량 밸브용 히트 싱크에 관한 것이다.
배기가스 후처리 시스템에서는, 예컨대 요소수("AdBlue"®)와 같은 유체 환원제를 연소 엔진, 특히 디젤 엔진의 배기가스 라인 내부로 분사하기 위하여 분사/계량 밸브가 사용된다. 이 경우, 분사/계량 밸브가 직접 배기가스 라인에 배치되고, 그럼으로써 작동 중에 고온에 노출된다.
분사/계량 밸브의 손상을 방지하고 안전한 작동을 보장하기 위하여, 분사/계량 밸브의 냉각을 목적으로 유체 냉각제에 의해 관류되는 히트 싱크가 분사/계량 밸브에 제공되는 경우가 많다.
히트 싱크의 제조 공차는 상이한 관류 횡단면들을 야기하며, 그 결과 히트 싱크의 상이한 냉각 거동이 초래된다.
본 발명의 과제는, 가급적 일정한 냉각 거동을 갖는 분사/계량 밸브용 히트 싱크를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분사/계량 밸브용 히트 싱크는 유체 냉각제를 수용하도록 형성된 냉각제 챔버를 포함한다. 냉각제 챔버는, 냉각제를 냉각제 챔버 내부로 공급하기 위한 하나 이상의 유입부 및 냉각제를 냉각제 챔버 외부로 배출하기 위한 하나 이상의 배출부를 구비한다. 이 경우, 유입부 및/또는 배출부는, 냉각제 챔버 내부로 연장되는 일 단부를 갖는 파이프 세그먼트를 포함한다.
파이프 세그먼트의 냉각제 챔버 측 단부가 경사져 있음으로써, 파이프 세그먼트의 냉각제 챔버 측 단부는 하나 이상의 지점에서 자신의 둘레를 따라 냉각제 챔버 내에 배치된 배플과 접촉하게 되고, 상기 파이프 세그먼트의 단부는 또 다른 일 지점에서 자신의 단부면 둘레를 따라 배플로부터 이격되어 배치된다.
파이프 세그먼트의 단부가 배플과 접촉하게 되는 접촉점에 의해, 그리고 파이프 세그먼트의 경사진 단부의 각도에 의해, 약간의 공차를 갖는 규정된 기하 구조가 형성된다. 그렇기 때문에, 본 발명의 실시예들에 따라 형성된 히트 싱크는 매우 일정한 냉각 거동을 갖게 된다.
본 발명은, 본 발명에 따른 히트 싱크를 갖는 분사/계량 밸브, 그리고 환원제를 배기가스 라인 내부로 분사하기 위해 상기와 같은 분사/계량 밸브가 설치되어 있는 연소 엔진의 배기가스 라인도 포함한다.
일 실시예에서는, 배플이 파이프 세그먼트에 대해 실질적으로 직각으로 연장된다. 이와 같은 방식으로 정확한 기하 구조가 만들어질 수 있고, 파이프 세그먼트의 단부가 경사져 있는 각도의 선택에 의해, 유입부 및/또는 배출부의 스로틀링 효과가 높은 정확도로 원하는 값으로 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 히트 싱크는 분사/계량 밸브용 수용부를 구비하며, 상기 수용부는 그 내부에 배치된 분사/계량 밸브에 대해 배플이 실질적으로 평행하게 연장되도록 형성된다. 이러한 방식으로, 분사/계량 밸브의 매우 균일한 냉각이 달성될 수 있다.
일 실시예에서, 냉각제 챔버는 수용부 내에 배치된 분사/계량 밸브의 축을 중심으로 실질적으로 회전 대칭으로 형성된다. 회전 대칭으로 형성된 히트 싱크는 매우 간단하게 비용 효율적으로 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 파이프 세그먼트의 축이 수용부 내에 배치된 분사/계량 밸브에 대해 실질적으로 직각으로 정렬되어 있다. 이러한 방식으로, 정확한 기하 구조가 만들어질 수 있고, 파이프 세그먼트의 단부가 경사져 있는 각도의 선택에 의해 유입부 및/또는 배출부의 스로틀링 효과가 원하는 값으로 정확하게 조절될 수 있다.
일 실시예에서는, 파이프 세그먼트의 단부면이 7°< α < 26°의 각도(α)로 경사져 있다. 이러한 각도는, 원하는 스로틀링 효과를 실현하기에 매우 적합한 것으로 증명되었다.
일 실시예에서는, 유입부의 파이프 세그먼트의 각(αzu)이 배출부의 파이프 세그먼트의 각(αab)보다 작다. 이러한 방식으로, 충분한 냉각제 흐름 및 이로써 분사/계량 밸브의 충분한 냉각이 달성될 수 있다.
예를 들어, 유입부의 파이프 세그먼트의 단부면은 7°< αzu < 25°의 각도(αzu)로 경사질 수 있는 한편, 배출부의 파이프 세그먼트의 단부면은 8°< αab < 26°의 각도(αab)로 경사져 있다.
일 실시예에서는, 배출부가 유입부에 마주 놓이도록 배열되어 있다. 특히, 배출부는 180°의 각도로 히트 싱크의 외측 둘레를 따라 유입부에 마주 놓이도록 배치된다. 이러한 방식으로, 냉각제에 의한 냉각제 챔버의 완전한 관류가 달성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 싱크의 개략적인 단면도이다.
도 2는 히트 싱크 내에 형성된 냉각제 챔버 내부로 통하는 유입부의 확대 단면도이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 분사/계량 밸브(4)를 갖는 히트 싱크(2)의 개략적인 단면도를 보여준다.
히트 싱크(2)는, (도면에 도시되지 않은) 연소 엔진의 배기가스 설비의 배기가스 라인(3)에 배열되어 있다.
히트 싱크(2)는, 분사/계량 밸브(4)의 축(A)을 중심으로 실질적으로 회전 대칭으로 형성된 하우징(6)을 구비하며, 이 하우징 내에 냉각제 챔버(8)가 형성되어 있다. 냉각제 챔버(8)는 외부 면에서 하우징(6)의 벽(10)에 의해 제한된다. 냉각제 챔버(8) 내에는 하나 이상의 배플(12)이 배치되며, 이 배플은 도 1의 하부 영역에 도시된 배기가스 라인 근처 영역에서 분사/계량 밸브(4)의 외부 둘레에 접한다.
유체 밀봉 방식으로 밀봉된 하우징(6) 내의 개구를 통과해서, 분사/계량 밸브(4)를 제어하기 위한 전기 라인(5)이 하우징(6)의 내부로 안내된다.
냉각제 챔버(8) 내부로는, 냉각제를 냉각제 챔버(8) 내에 공급하기 위한 하나 이상의 유입부(14) 및 냉각제를 냉각제 챔버(8) 외부로 배출하기 위한 하나 이상의 배출부(16)가 연통된다. 배출부(16)는 예를 들어 유입부(14)의 맞은 편에 놓이도록, 다시 말해 하우징(6)의 둘레를 따라 180°만큼 변위되어 배치된다. 이는, 냉각제 챔버(8)가 냉각제에 의해 완전히 관류되도록 한다.
유입부(14) 및 배출부(16)는 각각 원통형의 파이프 세그먼트(20, 22)를 구비하며, 이들 파이프 세그먼트의 축(B)은 각각 분사/계량 밸브(4)의 축(A)에 대해 실질적으로 직각으로 정렬된다. 분사/계량 밸브(4) 쪽을 향하는 각각의 파이프 세그먼트(20, 22)의 단부는, 상기 분사/계량 밸브(4) 쪽을 향하는 단부가 배플(12)과 적어도 부분적으로 접촉하도록, 냉각제 챔버(8) 내부로 연장된다. 이 영역에서 배플(12)은 분사/계량 밸브(4)의 축(A)에 대해 거의 평행하게, 다시 말해 파이프 세그먼트(20, 22)의 축(B)에 대해 실질적으로 직각으로 정렬된다.
도 2는, 배플(12)에 인접하는, 유입부(14)의 파이프 세그먼트(20)의 단부 영역을 확대 단면도로 보여준다.
배플(12) 쪽을 향하는 파이프 세그먼트(20)의 단부면이 경사져 있음으로써, 파이프 세그먼트(20)가 자신의 상부 영역에서는 조립 시 파이프 세그먼트(20)를 위한 스토퍼로서 이용되는 배플(12)에 접하고, 자신의 하부 영역에서는 배플(12)로부터 이격되어 배치된다. 배플(12) 쪽을 향하는 유입부(14)의 파이프 세그먼트(20)의 단부면이 특히 7°< α < 25°의 각으로 경사져 있음으로써, 파이프 세그먼트(20)의 하측 단부가 배플(12)로부터 2 내지 7㎜의 간격(a)을 두고 배치된다.
파이프 세그먼트(20)의 단부면이 경사지는 각도(α)의 선택에 의해, 또는 파이프 세그먼트(20)의 단부면의 하부 영역과 배플(12)의 간격(a)의 선택에 의해, 스로틀링 효과가 조절될 수 있다. 즉, 각도(α) 및 이와 더불어 간격(a)이 작을수록, 스로틀링 효과는 더 커진다. 대안적으로 또는 추가로, 스로틀링 효과는 배플(12)의 형상 및 배치에 의해, 예를 들면 하우징(6)의 벽(10)과 배플(12)의 간격(b)의 변동에 의해 조절될 수 있다.
배출부(16)의 파이프 세그먼트(22)는 상응하게 형성될 수 있다.
냉각제 챔버(8)를 통과하는 충분한 냉각제 흐름을 보장하기 위하여, 유입부(14)의 파이프 세그먼트(20)의 각도(αzu)는 일반적으로 배출부(16)의 파이프 세그먼트(22)의 각도(αab)보다 2°만큼 더 작다.
특히, 배출부(16)의 파이프 세그먼트(22)의 단부면은 8°< αab < 26°의 각도(αab)로 경사질 수 있다.

Claims (10)

  1. 유체 냉각제를 수용하도록 형성된 냉각제 챔버(8)를 구비한 분사/계량 밸브(4)용 히트 싱크(2)로서,
    상기 냉각체 챔버(8)는 냉각제를 공급하기 위한 하나 이상의 유입부(14) 및 냉각제를 배출하기 위한 하나 이상의 배출부(16)를 구비하고,
    상기 하나 이상의 유입부(14) 및/또는 배출부(16)는, 냉각제 챔버(8) 내부로 연장되는 일 단부를 갖는 파이프 세그먼트(20, 22)를 구비하는, 분사/계량 밸브용 히트 싱크에 있어서,
    상기 파이프 세그먼트(20, 22)의 냉각제 챔버 측 단부가 경사져 있음으로써, 파이프 세그먼트(20, 22)의 냉각제 챔버 측 단부는 하나 이상의 지점에서 자신의 둘레를 따라 냉각제 챔버(8) 내에 배치된 배플(12)과 접촉하게 되고, 상기 파이프 세그먼트(20, 22)의 단부는 또 다른 일 지점에서 자신의 둘레를 따라 배플(12)로부터 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 분사/계량 밸브용 히트 싱크(2).
  2. 제1항에 있어서, 배플(12)이 파이프 세그먼트(20, 22)에 대해 실질적으로 직각으로 연장되는, 분사/계량 밸브용 히트 싱크(2).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 히트 싱크(2)는, 배플(12)이 히트 싱크(2) 내에 배치된 분사/계량 밸브(4)에 대해 실질적으로 평행하게 연장되도록 형성되는, 분사/계량 밸브용 히트 싱크(2).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 냉각제 챔버(8)가 히트 싱크(2) 내에 배치된 분사/계량 밸브(4)의 축(A)을 중심으로 실질적으로 회전 대칭으로 형성되는, 분사/계량 밸브용 히트 싱크(2).
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 파이프 세그먼트(20, 22)는, 분사/계량 밸브용 히트 싱크(2) 내에 배치된 분사/계량 밸브(4)의 축(A)에 대해 실질적으로 직각으로 정렬된 축(B)을 중심으로 실질적으로 회전 대칭으로 형성되는, 분사/계량 밸브용 히트 싱크(2).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 파이프 세그먼트(20, 22)의 단부면이 7°< α < 26°의 각도(α)로 경사져 있는, 분사/계량 밸브용 히트 싱크(2).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 유입부(14)의 파이프 세그먼트(20, 22)의 각도(αzu)가 배출부(16)의 파이프 세그먼트(20, 22)의 각도(αab)보다 작은, 히트 싱크(2).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 배출부(16)가 유입부(14)에 마주 놓이도록 배치되는, 분사/계량 밸브용 히트 싱크(2).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 히트 싱크(2)를 구비한 분사/계량 밸브(4).
  10. 제9항에 따른 분사/계량 밸브(4)를 갖는 배기가스 라인(3)으로서,
    상기 분사/계량 밸브(4)는 환원제를 배기가스 라인(3) 내부로 분사하도록 형성되는, 배기가스 라인(3).
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