KR20230110887A - 발전기용 실링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 메인 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠에 대해 설치되어 엔진의 오일이 발전기로 침투하는 것을 방지할 수 있는 발전기용 실링장치에 관한 것으로, 발전기의 본체에 고정되게 결합한 제1 실링부재; 및 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠에 결합되어 회전하고, 상기 제1 실링부재와 대면하는 제2 실링부재를 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 오일이 발전기로 침투하는 것을 방지하여 발전기의 성능이 저하되지 않게 해야 한다.

(특허문헌 1) KR 2020-0112685 A

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

본 발명의 일 실시예에 따른 발전기용 실링장치는, 발전기의 본체에 고정되게 결합한 제1 실링부재; 및 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠에 결합되어 회전하고, 상기 제1 실링부재와 대면하는 제2 실링부재를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 실링장치가 메인 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠에 대해 설치됨으로써, 엔진의 오일이 발전기로 침투하는 것을 방지하여 엔진에 직접 장착되는 발전기의 성능 저하를 없게 하고 발전기의 품질 신뢰성을 확보하는 데에 기여할 수 있다.

이에 따라 본 발명에 의하면, 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 도 1의 A 부분 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치의 단면도이다.

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 프레임(7)을 매개로 하여 엔진(3)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 중간 프레임은 대략 링(Ring) 형상의 원반으로 형성될 수 있으며, 이로써 중간 프레임에는 크랭크 샤프트(5)의 일측 단부가 삽입 또는 관통할 수 있는 관통구멍이 형성될 수 있다.

하지만, 발전기(2)와 엔진(3)의 연결은 반드시 이에 한정되지 않으며, 예컨대 발전기의 본체(8)가 엔진의 커버(9)에 직접 연결될 수도 있다. 여기서, 엔진의 커버는 엔진의 외함으로서, 엔진의 내부를 외부로부터 보호할 수 있다.

본 명세서에서는, 발전기(2)와 엔진(3) 사이에 위치하고 발전기의 본체(8)에 연결되는 중간 프레임(7)도 발전기의 본체로 칭한다. 이는 발전기의 본체와 중간 프레임이 모두 회전하지 않고 고정되어, 발전기측 구성요소를 위한 지지구조물로 작용하기 때문이다.

크랭크 샤프트(5)의 일측 단부에는 튜닝 휠(Tuning Wheel; 10)이 견고하게 고정되어 크랭크 샤프트와 함께 회전할 수 있다. 튜닝 휠은 대략 링 형상의 부재로서, 튜닝 휠의 방사상 안쪽에는 튜닝 휠 허브(11)가 구비될 수 있다. 튜닝 휠의 방사상 바깥쪽 단부에는 회전자 허브(12) 및 회전자(4)의 조립체가 장착되어 튜닝 휠과 함께 회전할 수 있다.

튜닝 휠(10)의 결합을 위해, 예를 들어 크랭크 샤프트(5)의 단부에는 단턱부가 형성될 수 있으며, 이 단턱부에 튜닝 휠 허브(11)가 안착된 후 나사, 볼트 및 너트 등과 같은 고정구에 의해 튜닝 휠 허브가 크랭크 샤프트에 고정되게 결합될 수 있다.

이와 같이 회전하는 튜닝 휠(10)을 기준으로 하여, 엔진(3)에 직접 장착된 발전기(2)에서 일측은 엔진측으로, 그리고 타측은 발전기측으로 구분될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 튜닝 휠(10)에 장착된 회전자(4)는, 발전기(2)의 본체(8)에 장착된 고정자(6) 내에 삽입되어 고정자와 대면하도록 설치될 수 있다.

이와 같이, 회전자(4)는 엔진(3)의 크랭크 샤프트(5)와 결합하여 회전하고 고정자(6)는 발전기(2)의 본체(8)에 장착되어 고정된 상태에서, 회전자와 고정자가 서로 대면하게 배치됨으로써, 엔진에 직접 장착된 발전기가 구성될 수 있게 되는 것이다.

도 2는 도 1의 A 부분 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치의 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)는 제1 실링부재(30)와 제2 실링부재(40)를 포함할 수 있다.

제1 실링부재(30)는 발전기(2)의 본체(8)에 고정되게 결합할 수 있다. 이러한 제1 실링부재는 링 형상의 부재로서, 제1 실링부재가 튜닝 휠(10)에 인접한 발전기의 본체의 내경부에 결합함으로써, 실질적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)는 발전기(2)와 엔진(3) 사이에 위치될 수 있게 된다.

제1 실링부재(30)는 예컨대 강재 등의 금속 또는 플라스틱과 같은 견고한 재질로 형성될 수 있으며, 발전기(2)의 본체(8)의 내경부에 예컨대 볼팅, 용접 등에 의해 결합할 수 있다.

이를 위해, 제1 실링부재(30)에는 방사상 바깥쪽으로 연장한 제1 플랜지(31)가 마련될 수 있다. 제1 플랜지의 일측면이 발전기(2)의 본체(8)에 접촉한 상태에서 예컨대 볼팅되어 제1 실링부재가 발전기의 본체에 견고하게 결합될 수 있다.

제1 실링부재(30)는, 제1 플랜지(31)의 내경부에 연결된 곡면부(32)와, 곡면부의 단부에서 원주방향을 따라 방사상 바깥쪽으로 연장한 평탄부(33)를 포함할 수 있다.

곡면부(32)는 제1 플랜지(31)가 발전기(2)의 본체(8)에 결합될 때, 본체의 내경부에서 엔진(3) 쪽을 향해 연장하도록 형성되고 배치될 수 있다. 평탄부(33)는 링 형상으로 형성되어 곡면부의 단턱을 구성할 수 있다.

제1 실링부재(30)의 제1 플랜지(31)와 곡면부(32) 및 평탄부(33)는 일체로 성형 및 가공될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 각 구성부가 별개로 만들어진 후 용접 등에 의해 접합될 수도 있다.

이와 같이 제1 실링부재(30)가 구성됨으로써, 제1 플랜지(31)와 곡면부(32) 및 평탄부(33)는 원주방향을 따라 오목부를 구획할 수 있다. 이러한 제1 실링부재의 오목부는 엔진(3)측으로부터 유출되는 오일을 그 내부에 머물러 있도록 가두어 두는 역할을 할 수 있다.

제1 실링부재(30)의 오목부는, 엔진(3)에서 누출되어 오목부 내에 축적된 오일을 발전기(2)의 본체(8)의 하부에서 자유낙하로 방출시킬 수 있다. 방출된 오일은 발전기의 본체 또는 엔진의 커버(9)에 연결된 배출관(미도시)을 통해 엔진의 드레인 시스템으로 공급될 수 있다.

제2 실링부재(40)는 엔진(3)의 크랭크 샤프트(5)에 장착된 튜닝 휠(10)에 고정되게 결합하여, 크랭크 샤프트 및 튜닝 휠과 함께 회전할 수 있다. 이러한 제2 실링부재는 전반적으로 링 형상의 부재로서, 제2 실링부재가 튜닝 휠의 엔진 쪽 측면에 결합함으로써, 실질적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)는 발전기(2)와 엔진(3) 사이에 위치될 수 있게 된다.

제2 실링부재(40)는 예컨대 강재 등의 금속 또는 플라스틱과 같은 견고한 재질로 형성될 수 있으며, 튜닝 휠(10)의 외경측 단부에 예컨대 볼팅, 용접 등에 의해 결합할 수 있다.

이를 위해, 제2 실링부재(40)에는 방사상 안쪽으로 연장한 제2 플랜지(41)가 마련될 수 있다. 제2 플랜지의 일측면이 튜닝 휠(10)에 접촉한 상태에서 예컨대 볼팅되어 제2 실링부재가 튜닝 휠에 견고하게 결합될 수 있다.

제2 실링부재(40)는, 제2 플랜지(41)의 외경부에 연결된 제1 곡면부(42), 제1 곡면부의 단부에서 원주방향을 따라 방사상 바깥쪽으로 연장한 평탄부(43), 및 평탄부의 외경부에 연결된 제2 곡면부(44)를 포함할 수 있다.

제1 곡면부(42)는 제2 플랜지(41)가 튜닝 휠(10)에 결합될 때, 튜닝 휠의 외경측 단부에서 엔진(3) 쪽을 향해 연장하도록 형성되고 배치될 수 있다. 평탄부(43)는 링 형상으로 형성되어 제1 곡면부의 단부 내지 플랜지를 구성할 수 있다.

제2 실링부재(40)의 제1 곡면부(42)는 제1 실링부재(30)의 곡면부(32)에 대면하도록 배치되고, 제2 실링부재의 평탄부(43)는 제1 실링부재의 평탄부(33)에 대면하도록 배치될 수 있다.

제2 곡면부(44)는 평탄부(43)의 외경부에서 발전기(2) 쪽을 향해 연장하도록 형성되고 배치될 수 있다. 이러한 제2 곡면부는 평탄부의 단턱을 구성할 수 있다.

제2 실링부재(40)의 제2 플랜지(41), 제1 곡면부(42), 평탄부(43) 및 제2 곡면부(44)는 일체로 성형 및 가공될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 각 구성부가 별개로 만들어진 후 용접 등에 의해 접합될 수도 있다.

이와 같이 제2 실링부재(40)가 구성됨으로써, 제1 곡면부(42), 평탄부(43) 및 제2 곡면부(44)는 원주방향을 따라 채널부를 구획할 수 있다. 이러한 제2 실링부재의 채널부는 제1 실링부재(30)의 곡면부(32)와 평탄부(33)를 수용함과 동시에 소정의 간극(34)을 두고 이격될 수 있다. 예컨대, 간극은 10 ~ 13mm로 유지될 수 있다.

다시 말해, 제2 실링부재(40)는 제1 실링부재(30)를 적어도 부분적으로 둘러싸면서, 제1 실링부재와의 사이에 복잡한 형상의 간극(34)을 형성할 수 있다. 이러한 제1 실링부재와 제2 실링부재 사이의 간극은, 제1 실링부재에 의해 차단되지 못하고 제1 실링부재와 제2 실링부재 사이로 누출된 일부 오일이 더이상 발전기(2)측으로 누출되지 않도록 차단하는 역할을 할 수 있다.

설령, 제1 실링부재(30)와 제2 실링부재(40) 사이의 간극(34) 내에 오일이 침투하더라도, 회전하는 제2 실링부재의 원심력에 의해 간극 내 오일은 발전기(2)측으로 진행하지 못하고 간극으로부터 이탈되거나 간극 내에 정체될 수 있다. 적어도 간극 내 오일은 엔진(3)측으로부터 발전기(2)측으로 완전히 넘어갈 수 없게 되는 것이다.

이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)의 제2 실링부재(40)는 튜닝 휠(10)의 외경측 단부에 결합하여 회전하면서, 고정된 제1 실링부재(30)와의 상호 작용에 의해, 엔진(3)에서 누출된 오일이 발전기(2)로 침투하는 현상을 최소화할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)의 제1 실링부재(30)와 제2 실링부재(40)는 서로 접촉하지 않고 서로에 대해 소정의 간극(34)을 유지하면서도, 엔진(3)에서 불규칙적이고 산발적으로 발생되는 오일의 누출로부터 발전기(2)를 보호할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 실링장치가 메인 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠에 대해 설치됨으로써, 엔진의 오일이 발전기로 침투하는 것을 방지하여 엔진에 직접 장착되는 발전기의 성능 저하를 없게 하고 발전기의 신뢰성 확보에 기여할 수 있다.

이에 따라 본 발명에 의하면, 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 4: 회전자
5: 크랭크 샤프트 6: 고정자
7: 중간 프레임 8: 본체
9: 커버 10: 튜닝 휠
11: 튜닝 휠 허브 12: 회전자 허브
30: 제1 실링부재 31: 제1 플랜지
32: 곡면부 33, 43: 평탄부
34: 간극 40: 제2 실링부재
41: 제2 플랜지 42: 제1 곡면부
44: 제2 곡면부

Claims (7)

1. 발전기의 본체에 고정되게 결합한 제1 실링부재; 및
   엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠에 결합되어 회전하고, 상기 제1 실링부재와 대면하는 제2 실링부재
   를 포함하는 발전기용 실링장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 실링부재는,
   상기 본체의 내경부에 결합하기 위해 방사상 바깥쪽으로 연장한 제1 플랜지;
   상기 제1 플랜지의 내경부에 연결된 곡면부; 및
   상기 곡면부의 단부에서 원주방향을 따라 방사상 바깥쪽으로 연장한 평탄부
   를 포함하는 발전기용 실링장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 플랜지와 상기 곡면부 및 상기 평탄부는 원주방향을 따라 오목부를 형성하고,
   상기 오목부는, 축적된 오일을 상기 본체의 하부에서 자유낙하로 방출시키는 발전기용 실링장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2 실링부재는,
   상기 튜닝 휠의 외경측 단부에 결합하기 위해 방사상 안쪽으로 연장한 제2 플랜지;
   상기 제2 플랜지의 외경부에 연결된 제1 곡면부;
   상기 제1 곡면부의 단부에서 원주방향을 따라 방사상 바깥쪽으로 연장한 평탄부; 및
   상기 평탄부의 외경부에 연결된 제2 곡면부
   를 포함하는 발전기용 실링장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 실링부재의 제1 곡면부는 상기 제1 실링부재의 곡면부에 대면하도록 배치되고, 상기 제2 실링부재의 평탄부는 상기 제1 실링부재의 평탄부에 대면하도록 배치된 발전기용 실링장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 제2 실링부재는 상기 제1 실링부재를 적어도 부분적으로 둘러싸면서, 상기 제1 실링부재와의 사이에 간극을 형성하는 발전기용 실링장치.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 튜닝 휠에 회전자가 장착되고,
   상기 회전자는, 상기 발전기의 본체에 장착된 고정자 내에 삽입되어 상기 고정자와 대면하도록 설치되고,
   상기 실링장치는 상기 발전기와 상기 엔진 사이에 위치된 발전기용 실링장치.
   

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