KR20220124388A - 발전기용 실링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 메인 엔진의 크랭크 샤프트에 대해 설치되어 윤활유가 발전기로 침투하는 것을 방지할 수 있는 발전기용 실링장치에 관한 것으로, 발전기측 지지구조물에 고정되게 결합한 홀더; 상기 홀더에 일측은 고정되고, 타측은 엔진의 크랭크 샤프트를 향해 연장한 실링부재; 및 상기 실링부재보다 엔진측에 인접하여 배치되고, 상기 크랭크 샤프트에 고정되어 회전 가능하게 설치된 회전판을 포함할 수 있다.

Description

발전기용 실링장치 {Sealing apparatus for generator}

본 발명은 예컨대 선박의 메인 엔진에 직접 장착되는 발전기용 실링장치에 관한 것이다.

선박을 추진하는 데에 사용되는 메인 엔진의 에너지 효율을 향상시키기 위해, 프로펠러의 구동축에 축발전기가 적용될 수 있다. 이러한 축발전기는 통상 메인 엔진과 프로펠러 사이의 구동축에 직접 설치되거나, 기어 박스를 매개로 구동축과 구동축에 평행한 축발전기의 회전축을 연동시켜 증속된 회전속도로 발전할 수 있게 설치된다.

하지만, 전술한 형태로 축발전기를 배치하는 경우에, 메인 엔진과 프로펠러 사이에 발전기가 위치함에 따라 설치공간이 크게 요구되며, 선박 내 엔진룸의 크기가 축방향으로 증대되어 선박의 적재량을 감소시키는 단점이 있다. 이 때문에, 메인 엔진의 앞 끝 부분, 즉 프로펠러의 반대쪽으로 프로펠러로부터 멀리 떨어진 메인 엔진의 끝 부분에 발전기를 직접 설치하는 구성이 제안되고 있다.

한편, 선박의 메인 엔진은 실린더, 피스톤, 크랭크 샤프트 등을 포함할 수 있다. 크랭크 샤프트는 베어링에 의해 지지됨과 더불어, 커넥팅 로드에 의해 실린더 내 피스톤과 연결됨으로써, 피스톤의 왕복 직선운동을 회전운동으로 바꾸어 주는 역할을 한다. 이러한 크랭크 샤프트에 발전기를 설치하면 에너지 효율을 높일 수 있을 것이다. 하지만, 메인 엔진의 윤활유가 발전기로 침투하는 것을 방지하여 발전기의 성능이 저하되지 않게 해야 한다.

(특허문헌 1) KR 2020-0112685 A

본 발명은, 메인 엔진의 크랭크 샤프트에 대해 설치되어 윤활유가 발전기로 침투하는 것을 방지할 수 있는 발전기용 실링장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전기용 실링장치는, 발전기측 지지구조물에 고정되게 결합한 홀더; 상기 홀더에 일측은 고정되고, 타측은 엔진의 크랭크 샤프트를 향해 연장한 실링부재; 및 상기 실링부재보다 엔진측에 인접하여 배치되고, 상기 크랭크 샤프트에 고정되어 회전 가능하게 설치된 회전판을 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 실링장치가 메인 엔진의 크랭크 샤프트에 대해 설치됨으로써, 윤활유가 발전기로 침투하는 것을 방지하여 엔진에 직접 장착되는 발전기의 성능 저하를 없게 할 수 있다. 이에 따라 엔진의 에너지 효율성이 향상될 수 있음은 물론, 이러한 엔진을 선박에 설치하는 경우에 선박의 공간 활용성이 증대되는 장점을 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치가 적용되고 엔진에 직접 장착된 발전기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 실링장치의 분해 사시도이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치가 적용되고 엔진에 직접 장착된 발전기를 도시한 도면이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)는 엔진(3)에 직접 장착된 발전기(Engine Mounted Generator, EMG; 2)에 적용될 수 있다. 이러한 발전기는 선박에 사용될 수 있으나, 그 사용처는 반드시 이에 한정되지 않는다.

엔진(3)에 직접 장착된 발전기(2)의 회전자(4)는, 엔진을 구성하는 크랭크 샤프트(5)의 일측 단부에 연결될 수 있다. 예를 들어, 엔진에 직접 장착된 발전기가 선박에 사용되는 경우에, 크랭크 샤프트의 타측 단부에는 선박의 프로펠러(미도시)가 연결되어 선박에 동력을 제공할 수 있다.

또한, 발전기(2)는 중간 프레임을 매개로 하여 엔진(3)에 연결될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 예컨대 발전기의 본체가 엔진의 커버에 직접 연결될 수도 있다.

본 명세서에서는, 중간 프레임 또는 발전기의 본체를 발전기측 지지구조물(9)로 칭한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 실링장치의 분해 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)는 홀더(10), 실링부재(20), 회전판(30)을 포함할 수 있다.

홀더(10)는 발전기측 지지구조물(9)에 고정되게 결합할 수 있다. 이러한 홀더는 실링부재(20)를 지지하고 고정시키기 위한 링 형상의 부재로서, 홀더가 발전기측 지지구조물에 결합함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)는 전체적으로 발전기(2)와 엔진(3) 사이에 위치될 수 있게 된다.

선택적으로, 홀더(10)는 홀더의 방사상 바깥쪽으로 연장하도록 형성되고 홀더와 결합하는 격판(11; 도 1 참조)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 홀더와 격판은 서로 볼팅(미도시) 등에 의해 결합될 수 있으며, 홀더 및 격판의 조립체는 격판이 발전기측 지지구조물(9)과 볼팅(도 1 참조) 등에 의해 결합됨으로써 발전기측 지지구조물에 설치될 수 있다.

하지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 예를 들면 격판 없이 홀더(10)가 발전기측 지지구조물(9)에 직접 결합될 수 있다.

홀더(10)는 대략 반원 형상의 제1 절반 홀더(13)와 제2 절반 홀더(14)를 포함하고, 이들 절반 홀더가 크랭크 샤프트(5)를 사이에 두고 양단에서 서로 위치맞춤되어 링 형상의 홀더로 구성될 수 있다.

홀더(10)에 격판(11)이 구비된 경우에 격판도 2개의 절반 격판(12)으로 나누어질 수 있으며, 각 절반 격판에는 제1 절반 홀더(13)와 제2 절반 홀더(14) 중 어느 하나가 결합되어 조립될 수 있다.

이들 절반 격판(12)이 엔진(3)의 크랭크 샤프트(5)를 사이에 두고 서로 위치맞춤된 후 발전기측 지지구조물(9)에 볼팅 등으로 결합됨으로써 각 절반 격판에 조립된 절반 홀더(13, 14)들이 자동으로 링 형상의 홀더를 구성할 수 있다.

홀더(10)는 예컨대 대략 U자 형상의 단면을 가질 수 있다. 이에 따라 제1 절반 홀더(13)와 제2 절반 홀더(14)의 내주면에는 삽입홈(15)이 마련될 수 있다.

제1 절반 홀더(13)의 일측면과 제2 절반 홀더(14)의 일측면, 즉 각 절반 홀더에 있는 삽입홈(15)의 일측 측벽에는 실링부재(20)의 위치를 고정하기 위한 제1 위치고정용 구멍(17; 도 1 참조)이 형성될 수 있다.

실링부재(20)는 일측이 홀더(10)에 고정되고, 타측은 엔진(3)의 크랭크 샤프트(5)를 향해 연장할 수 있다. 이러한 실링부재는 링 형상의 부재로서, 홀더와 크랭크 샤프트 사이에 위치될 수 있다.

실링부재(20)는 삽입부(21)와 적어도 하나의 립(Lip; 22) 및 축방향 돌출부(23)를 포함할 수 있다.

삽입부(21)는 실링부재(20)의 방사상 바깥쪽에서 홀더(10)의 삽입홈(15)에 삽입되게 형성될 수 있다. 삽입부에는 실링부재의 위치를 고정하기 위한 제2 위치고정용 구멍(27; 도 1 참조)이 삽입부를 축방향으로 관통하여 형성될 수 있다.

실링부재(20)의 삽입부(21)가 홀더(10)의 삽입홈(15)에 삽입된 상태에서 삽입부의 제2 위치고정용 구멍(27)과 홀더의 제1 위치고정용 구멍(17)이 서로 연통되게 정렬된 후 이들 구멍에 핀 또는 나사 등과 같은 삽입부재(7)가 끼워지거나 체결될 수 있다.

이로써, 홀더(10)에 대한 실링부재(20)의 위치가 고정될 수 있게 되어, 실링부재가 홀더로부터 이탈하거나 실링부재가 홀더 내에서 회전하는 것이 방지될 수 있다.

적어도 하나의 립(22)은 실링부재(20)의 방사상 안쪽에서 엔진(3)의 크랭크 샤프트(5)를 향해 연장하도록 형성될 수 있다. 복수의 립이 형성된 경우에 이들 립은 축방향으로 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다.

이러한 립(22)은, 엔진(3)의 회전축인 크랭크 샤프트(5)의 외경과 미세한 공차를 가지도록 내경이 정밀하게 가공되어 있으며, 이와 같은 공차로 인하여 엔진으로부터 불규칙적이고 산발적으로 발생되는 윤활유의 누출을 차단할 수 있다.

축방향 돌출부(23)는 립(22)으로부터 이격되어 형성되고, 립보다 엔진(3)측에 인접하여 배치될 수 있다. 또한, 축방향 돌출부의 내주면은 엔진의 회전하는 크랭크 샤프트(5)의 외주면과 접촉할 수 있다.

이와 같이 축방향 돌출부(23)가 립(22)보다 엔진(3)측에 인접하여 배치됨과 동시에 크랭크 샤프트(5)와 면접촉하게 됨으로써, 실링부재(20)의 실링 면적을 증대시킬 수 있다.

따라서, 축방향 돌출부(23)는 엔진(3)으로부터 불규칙적이고 산발적으로 발생되는 윤활유의 누출을 립(22)보다 먼저 선행적으로 그리고 효과적으로 차단할 수 있게 되는 것이다.

실링부재(20)는 예컨대 구리 등과 같은 금속 재질로 형성될 수 있으며, 삽입부(21)와 적어도 하나의 립(22) 및 축방향 돌출부(23)는 일체로 성형될 수 있다.

실링부재(20)는 대략 반원 형상의 제1 절반 실링부재(25)와 제2 절반 실링부재(26)를 포함하고, 이들 절반 실링부재는 크랭크 샤프트(5)를 사이에 두고 양단에서 서로 위치맞춤되고 결합되어 링 형상의 실링부재를 구성할 수 있다.

이를 위해, 각 절반 실링부재(25, 26)의 양단에는 방사상으로 연장한 돌기(28)가 형성되고 돌기마다 접선방향으로의 관통홀(29)이 형성될 수 있다.

이 경우에, 제1 절반 실링부재(25)와 제2 절반 실링부재(26)의 양단이 서로 위치맞춤되고 제1 절반 실링부재의 일측 단부에 있는 돌기(28)의 관통홀(29)과 제2 절반 실링부재의 일측 단부에 있는 돌기의 관통홀이 서로 연통되게 정렬된 후 이들 관통홀에 볼트 및 너트 등과 같은 결합부재(8)가 체결될 수 있다.

마찬가지로, 제1 절반 실링부재(25)의 타측 단부에 있는 돌기(28)의 관통홀(29)과 제2 절반 실링부재(26)의 타측 단부에 있는 돌기의 관통홀이 서로 연통되게 정렬된 후 이들 관통홀에 볼트 및 너트 등과 같은 결합부재(8)가 체결될 수 있다.

이들 절반 실링부재(25, 26)의 결합은 반드시 전술한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면 제1 절반 실링부재의 일측 단부와 제2 절반 실링부재의 일측 단부 사이에 힌지(미도시)가 개재되고, 제1 절반 실링부재의 타측 단부에 있는 돌기(28)와 제2 절반 실링부재의 타측 단부에 있는 돌기에 결합부재(8)가 체결되는 구성이어도 된다.

이와 같이 제1 절반 실링부재(25)와 제2 절반 실링부재(26)가 서로 결합됨으로써 링 형상의 실링부재(20)를 구성할 수 있으며, 결합부재(8)의 체결 정도를 조절하면 립(22)의 내경과 크랭크 샤프트(5)의 외경 사이의 공차를 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)의 실링부재(20)는 발전기(2)와 엔진(3) 사이에 위치되고 홀더(10)를 통해 발전기측 지지구조물(9)에 지지되면서 엔진의 크랭크 샤프트(5)를 둘러싸도록 설치되어, 엔진에서 불규칙적이고 산발적으로 발생되는 윤활유의 누출로부터 발전기를 보호할 수 있게 되는 것이다.

회전판(30)은 링 형상의 판재로서, 크랭크 샤프트(5)에 고정되어 크랭크 샤프트와 함께 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 회전판은 크랭크 샤프트의 외주면 상에서 실링부재(20)로부터 이격되고 실링부재보다 엔진(3)측에 인접하여 배치될 수 있다.

회전판(30)은, 방사상으로 연장한 링 형상의 평탄부(31)와, 평탄부의 내경부로부터 축방향으로 연장한 곡면부(32)를 포함할 수 있다.

평탄부(31)가 방사상으로 연장한 길이는, 홀더(10) 및 실링부재(20)의 조립체가 크랭크 샤프트(5)로부터 방사상으로 연장한 길이와 동일하거나 보다 짧을 수 있다. 바람직하기로, 평탄부가 방사상으로 연장한 길이는 적어도 실링부재(20)의 엔진(3)측으로 노출된 영역을 차폐할 수 있도록 설정되는 것이 좋다.

곡면부(32)의 내주면은 엔진(3)의 회전하는 크랭크 샤프트(5)의 외주면과 접촉할 수 있다.

회전판(30)은 예컨대 금속 재질로 형성될 수 있으며, 평탄부(31)와 곡면부(32)는 일체로 성형될 수 있다.

회전판(30)은 대략 반원 형상의 제1 절반 회전판(33)과 제2 절반 회전판(34)을 포함하고, 이들 절반 회전판은 크랭크 샤프트(5)를 사이에 두고 양단에서 서로 위치맞춤되고 결합되어 링 형상의 회전판을 구성할 수 있다.

이를 위해, 각 절반 회전판(33, 34)의 양단에서 평탄부(31)와 곡면부(32) 각각에 대해 대략 직각으로 연장한 연장부(35)가 형성되고 연장부마다 접선방향으로의 관통공(36)이 형성될 수 있다.

이 경우에, 제1 절반 회전판(33)과 제2 절반 회전판(34)의 양단이 서로 위치맞춤되고 제1 절반 회전판의 일측 단부에 있는 연장부(35)의 관통공(36)과 제2 절반 회전판의 일측 단부에 있는 연장부의 관통공이 서로 연통되게 정렬된 후 이들 관통공에 볼트 및 너트 등과 같은 결합부재(8)가 체결될 수 있다.

마찬가지로, 제1 절반 회전판(33)의 타측 단부에 있는 연장부(35)의 관통공(36)과 제2 절반 회전판의 타측 단부에 있는 연장부의 관통공이 서로 연통되게 정렬된 후 이들 관통공에 볼트 및 너트 등과 같은 결합부재(8)가 체결될 수 있다.

이와 같이 제1 절반 회전판(33)과 제2 절반 회전판(34)이 서로 결합됨으로써 링 형상의 회전판(30)을 구성할 수 있으며, 결합부재(8)의 체결력을 크게 하여 꽉 조여주게 되면 회전판이 크랭크 샤프트(5)의 외주면에 긴밀하게 밀착 고정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)의 회전판(30)은 발전기(2)와 엔진(3) 사이에 위치되고 실링부재(20)보다 엔진측에 인접하여 배치됨과 동시에 엔진의 크랭크 샤프트(5)와 면접촉하여 고정되고 적어도 실링부재의 엔진측으로 노출된 영역을 차폐할 수 있도록 설치되어, 엔진으로부터 불규칙적이고 산발적으로 발생되는 윤활유의 누출을 실링부재보다 먼저 선행적으로 차단할 수 있다.

더욱이, 회전판(30)은 크랭크 샤프트(5)의 외주면에 긴밀하게 고정되어 크랭크 샤프트와 함께 회전 가능하도록 설치되어, 엔진(3)으로부터 분출되어 회전판과 충돌되는 윤활유를 회전판이 회전하면서 되받아쳐 윤활유를 엔진측으로 반사시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치는, 엔진의 윤활유가 발전기 쪽으로 침투하기 이전에 미리 엔진 쪽에서 차단할 수 있게 됨으로써, 엔진에서 불규칙적이고 산발적으로 발생되는 윤활유의 누출로부터 발전기를 보호할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 실링장치가 메인 엔진의 크랭크 샤프트에 대해 설치됨으로써, 윤활유가 발전기로 침투하는 것을 방지하여 엔진에 직접 장착되는 발전기의 성능 저하를 없게 할 수 있다. 이에 따라 엔진의 에너지 효율성이 향상될 수 있음은 물론, 이러한 엔진을 선박에 설치하는 경우에 선박의 공간 활용성이 증대되는 장점을 얻을 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 실링장치 2: 발전기
3: 엔진 5: 크랭크 샤프트
7: 삽입부재 8: 결합부재
9: 지지구조물 10: 홀더
11: 격판 13: 제1 절반 홀더
14: 제2 절반 홀더 15: 삽입홈
17: 제1 위치고정용 구멍 20: 실링부재
21: 삽입부 22: 립
23: 축방향 돌출부 25: 제1 절반 실링부재
26: 제2 절반 실링부재 27: 제2 위치고정용 구멍
28: 돌기 29: 관통홀
30: 회전판 31: 평탄부
32: 곡면부 33: 제1 절반 회전판
33: 제2 절반 회전판 35: 연장부
36: 관통공

Claims (11)

1. 발전기측 지지구조물에 고정되게 결합한 홀더;
   상기 홀더에 일측은 고정되고, 타측은 엔진의 크랭크 샤프트를 향해 연장한 실링부재; 및
   상기 실링부재보다 엔진측에 인접하여 배치되고, 상기 크랭크 샤프트에 고정되어 회전 가능하게 설치된 회전판
   을 포함하는 발전기용 실링장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 홀더는 반원 형상의 제1 절반 홀더와 제2 절반 홀더를 포함하고,
   상기 제1 절반 홀더와 상기 제2 절반 홀더는 상기 크랭크 샤프트를 사이에 두고 양단에서 서로 위치맞춤되어 링 형상의 홀더를 구성하는 발전기용 실링장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 홀더는, 상기 홀더의 방사상 바깥쪽으로 연장하도록 형성되고 상기 발전기측 지지구조물에 설치된 격판을 더 포함하고,
   상기 격판은 2개의 절반 격판을 포함하며,
   상기 절반 격판에는 상기 제1 절반 홀더와 상기 제2 절반 홀더 중 어느 하나가 결합되어 조립된 발전기용 실링장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 절반 홀더와 상기 제2 절반 홀더의 내주면에는 삽입홈이 형성된 발전기용 실링장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 실링부재는,
   상기 홀더의 삽입홈에 삽입되게 형성된 삽입부;
   상기 삽입부의 방사상 안쪽에서 상기 크랭크 샤프트를 향해 연장하도록 형성된 적어도 하나의 립; 및
   상기 립으로부터 이격되어 형성되고, 상기 립보다 엔진측에 인접하여 배치된 축방향 돌출부
   를 포함하는 발전기용 실링장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 삽입홈의 일측 측벽에는 제1 위치고정용 구멍이 형성되고,
   상기 삽입부에는 상기 삽입부를 축방향으로 관통하는 제2 위치고정용 구멍이 형성되며,
   상기 제1 위치고정용 구멍과 상기 제2 위치고정용 구멍이 서로 연통되게 정렬된 후 삽입부재가 끼워진 발전기용 실링장치.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 립은 상기 크랭크 샤프트와 공차를 갖고 이격되며,
   상기 축방향 돌출부는 상기 크랭크 샤프트와 면접촉하는 발전기용 실링장치.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 실링부재는 반원 형상의 제1 절반 실링부재와 제2 절반 실링부재를 포함하고,
   상기 제1 절반 실링부재와 상기 제2 절반 실링부재는 상기 크랭크 샤프트를 사이에 두고 양단에서 서로 위치맞춤되고 결합되어 링 형상의 실링부재를 구성하는 발전기용 실링장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 회전판은,
   방사상으로 연장한 링 형상의 평탄부; 및
   상기 평탄부의 내경부로부터 축방향으로 연장하고 상기 크랭크 샤프트의 외주면과 접촉한 곡면부
   를 포함하는 발전기용 실링장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 평탄부가 방사상으로 연장한 길이는 적어도 상기 실링부재의 엔진측으로 노출된 영역을 차폐할 수 있도록 설정된 발전기용 실링장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 회전판은 반원 형상의 제1 절반 회전판과 제2 절반 회전판을 포함하고,
    상기 제1 절반 회전판과 상기 제2 절반 회전판은 상기 크랭크 샤프트를 사이에 두고 양단에서 서로 위치맞춤되고 결합되어 링 형상의 회전판을 구성하는 발전기용 실링장치.
    

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