KR20240065684A - 선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서 - Google Patents

선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 센서코일(111)이 전단에 권취된 어댑터(110)와, 어댑터(110)의 전단을 커버하는 캡(120)과, 배기밸브시스템의 배기밸브블록의 측면에 형성된 삽입홀에 결합되는 하우징(130)과, 어댑터(110)의 전단의 외주면에 형성된 홈에 결합되어 어댑터(110)와 캡(120) 사이를 기밀하는 제1오링(140)과, 어댑터(110)의 후단의 외주면에 형성된 홈에 결합되어 어댑터(110)와 하우징(130) 사이를 기밀하는 제2오링(150)과, 하우징(130)의 후단에 내장되고, 센서코일(111)과 전기적으로 연결되어 스핀들의 상하 슬라이딩에 따른 유도전류를 위치신호로 변환하고 엔진 제어부로 계측데이터를 전송하는 신호처리모듈(160)과, 신호처리모듈(160)의 후단에 결합되어 신호처리모듈(160)로 전원을 공급하는 전원모듈(170)을 포함하여, 배기밸브시스템의 고온고압환경에서, 스핀들의 위치를 정확하게 계측하는, 선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서를 개시한다.

Description

선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서{INDUCTIVE APPROXIMATE SENSOR FOR MEASURING POSITION OF SPINDLE OF EXHAUST VALVE SYSTEM IN SHIP}
본 발명은 배기밸브시스템의 고온고압환경에서, 스핀들의 위치를 정확하게 계측하도록 하며, 엔진의 이상 상태 또는 가혹 조건에서도 작동유의 누액 및 센서코일의 파손을 최소화하도록 하고, 정확한 계측값이 전송되도록 할 수 있는, 선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서에 관한 것이다.
통상적으로, 선박용 전자식 제어 엔진의 실린더 헤드에는 배기가스를 배출할 수 있도록 배기포트가 설치되고, 배기포트에는 개폐하도록 배기밸브가 설치된다.
또한, 배기밸브 스핀들은 배기포트를 개폐시키는 헤드와 스템과 날개로 이루어져서 배기포트에서 상하 슬라이딩하여 배기가스의 배출을 제어한다.
이와 같은 스핀들의 위치를 근접센서를 통해 감지하여 엔진 제어기로 제공하여 선박 엔진을 제어하도록 한다.
한편, 연료 효율 최대화와 배기가스 오염물질의 최소화를 위한 엔진의 완전 연소를 위해 근접센서의 데이터가 필수적으로 요구된다.
이에, 스핀들의 정확한 위치를 계측할 수 있는 기술이 요구된다.
한국 등록특허공보 제10-0956225호 한국 공개특허공보 제10-2021-0155468호
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배기밸브시스템의 고온고압환경에서, 스핀들의 위치를 정확하게 계측하도록 하며, 엔진의 이상 상태 또는 가혹 조건에서도 작동유의 누액 및 센서코일의 파손을 최소화하도록 하고, 정확한 계측값이 전송되도록 할 수 있는, 선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명의 실시예는, 선박의 배기밸브시스템의 배기포트를 개폐하는 스핀들의 상하 슬라이딩 위치를 감지하는 센서코일이 전단에 권취된 링 형상의 어댑터; 상기 어댑터의 전단에 나사체결되어 결합되는 내열성의 캡; 상기 어댑터의 후단에 나사체결되어 결합되고, 상기 배기밸브시스템의 배기밸브블록의 측면에 형성된 삽입홀에 결합되는 하우징; 상기 어댑터의 전단의 외주면에 형성된 홈에 결합되어 상기 어댑터와 상기 캡 사이를 기밀하는 제1오링; 상기 어댑터의 후단의 외주면에 형성된 홈에 결합되어 상기 어댑터와 상기 하우징 사이를 기밀하는 제2오링; 상기 하우징의 후단에 내장되고, 상기 센서코일과 전기적으로 연결되어 상기 스핀들의 상하 슬라이딩에 따른 유도전류를 위치신호로 변환하고 엔진 제어부로 계측데이터를 전송하는, 신호처리모듈; 상기 신호처리모듈의 후단에 결합되어 상기 신호처리모듈로 전원을 공급하는 전원모듈; 상기 하우징의 후면에 결합되는 커버; 및 상기 커버를 관통하여 상기 전원모듈로 외부전원을 인가하는 케이블 그랜드;를 포함하는, 선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서를 제공한다.
여기서, 상기 제1오링과 상기 제2오링은 각각 2단으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 신호처리모듈은 고온고압환경에서의 작동으로 인한 신호왜곡을 필터링하는 대역통과필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호처리모듈의 각 소자는 그라운드를 형성하는 구리기판의 상면 및 하면에 분할되어 실장되어 전기적으로 연결되고, 상기 신호처리모듈과 상기 전원모듈의 구리기판에 방열핀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 캡은 GF30 PEEK소재로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 배기밸브시스템의 고온고압환경에서, 스핀들의 위치를 정확하게 계측하도록 하며, 엔진의 이상 상태 또는 가혹 조건에서도 작동유의 누액 및 센서코일의 파손을 최소화하도록 하고, 정확한 계측값이 전송되도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서의 분해도를 예시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 전술한 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 실시예에 의한 선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서는, 센서코일(111)이 전단에 권취된 어댑터(110)와, 어댑터(110)의 전단을 커버하는 캡(120)과, 배기밸브시스템의 배기밸브블록의 측면에 형성된 삽입홀에 결합되는 하우징(130)과, 어댑터(110)의 전단의 외주면에 형성된 홈에 결합되어 어댑터(110)와 캡(120) 사이를 기밀하는 제1오링(140)과, 어댑터(110)의 후단의 외주면에 형성된 홈에 결합되어 어댑터(110)와 하우징(130) 사이를 기밀하는 제2오링(150)과, 하우징(130)의 후단에 내장되고, 센서코일(111)과 전기적으로 연결되어 스핀들의 상하 슬라이딩에 따른 유도전류를 위치신호로 변환하고 엔진 제어부로 계측데이터를 전송하는 신호처리모듈(160)과, 신호처리모듈(160)의 후단에 결합되어 신호처리모듈(160)로 전원을 공급하는 전원모듈(170)을 포함하여, 배기밸브시스템의 고온고압환경에서, 스핀들의 위치를 정확하게 계측하는 것을 요지로 한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참고하여, 전술한 구성의 선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서를 구체적으로 상술하면 다음과 같다.
우선, 어댑터(110)는, 선박의 연료 연소시 발생하는 배기가스를 외부로 배출하는 배기밸브시스템(exhaust valve system)의 배기포트를 개폐하는 스핀들(spindle)의 상하 슬라이딩 위치를 유도전류의 변화를 통해 감지하는 센서코일(111)이 전단에 권취된다.
여기서, 어댑터(110)는 배기밸브시스템의 케이스의 측면으로부터 인입되어 센서코일(111)의 유도전류변화를 통해 초내열합금인 나이모닉(nimonic) 및 카본망가니스(carbon manganese) 스틸 소재의 스핀들의 위치를 감지하도록 할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 어댑터(110)의 내측에는 센서코일(111)을 지지하는 코일 슬리브가 형성되어 센서코일(111)의 변형을 방지하도록 할 수도 있다.
다음, 캡(120)은 내열성 소재로 이루어지고, 어댑터(110)의 전단에 나사체결되어 결합되어, 전단이 배기밸브시스템의 배기포트로 노출되어 스핀들의 측면에 인접하도록 배치된다.
여기서, 캡(120)은 고온고압의 배기가스환경에 직접적으로 노출되므로, 내압성능을 유지하도록 232℃에서 열변형이 발생하는 GF30 PEEK(30% 유리섬유 적용)소재로 이루어져서 고온 내구성이 증대되도록 할 수 있다.
다음, 하우징(130)은 어댑터(110)의 후단 외주면에 나사체결되어 결합되고, 배기밸브시스템의 배기밸브블록의 측면에 형성된 삽입홀에 결합된다.
다음, 제1오링(140)은 어댑터(110)의 전단의 외주면에 형성된 홈(112)에 결합되어 어댑터(110)와 캡(120) 사이를 기밀하고, 고압환경에서의 어댑터(110)와 캡(120) 사이의 구조적 파손을 방지하도록 할 수 있다.
다음, 제2오링(150)은 어댑터(110)의 후단의 외주면에 형성된 홈(113)에 결합되어 어댑터(110)와 하우징(130) 사이를 기밀하고, 고압환경에서의 어댑터(110)와 하우징(130) 사이의 구조적 파손을 방지하도록 할 수 있다.
한편, 앞서 언급한 제1오링(140)과 제2오링(150)은 각각 2단으로 이루어져서, 기밀성을 높이도록 할 수도 있다.
다음, 신호처리모듈(160)은 PCB형태로 이루어져 하우징(130)의 후단의 내부공간에 내장되고, 센서코일(111)과 전기적으로 연결되어 스핀들의 상하 슬라이딩에 따른 유도전류를 위치신호로 변환하여 엔진 제어부로 계측데이터를 전송하여서, 스핀들의 정확한 위치를 계측하도록 한다.
여기서, 신호처리모듈(160)는 MCU와 주변 소자에 의한 연산과정에서 소모한 전력으로 고온으로 상승하므로 구리기판을 방열할 필요가 있는데, 이를 위해, 신호처리모듈(160)의 각 소자는 그라운드를 형성하는 구리기판의 상면 및 하면에 각각 분할되어 실장되어 전기적으로 연결되도록 하여 소자간의 간격을 넓히도록 하고, 신호처리모듈(160)과 전원모듈(170)의 구리기판에 방열핀(미도시)이 형성될 수 있다.
또한, 신호처리모듈(160)은 고온고압환경에서의 작동으로 발생하는 잡음 등으로 인한 신호왜곡을 필터링하는 대역통과필터를 포함하여, 정확하고 신뢰성있는 계측값이 엔진 제어부로 전송되도록 할 수 있다.
또한, 신호처리모듈(160)은 상하 이격된 4층구조로 설계되어 전자파간섭과 내부열원의 영향을 최소화하도록 할 수도 있다.
또한, 신호처리모듈(160)은 하우징(130)의 내부공간에 에폭시와 테프론 등의 내열성이 양호한 접착제를 통해 고정될 수 있다.
다음, 전원모듈(170)은 신호처리모듈(160)의 후단에 결합되어 신호처리모듈(160)로 전원을 공급하고, 전원모듈(170)의 구리기판에 방열핀이 형성되어서 방열하도록 할 수 있다.
다음, 커버(180)는 하우징(130)의 후면에 결합되고, 커버(180)를 관통하여 전원모듈(170)로 외부전원을 인가하는 케이블 그랜드가 결합될 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서의 구성에 의해서, 배기밸브시스템의 고온고압환경에서, 스핀들의 위치를 정확하게 계측하도록 하며, 엔진의 이상 상태 또는 가혹 조건에서도 작동유의 누액 및 센서코일의 파손을 최소화하도록 하고, 정확한 계측값이 전송되도록 할 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
110 : 어댑터 111 : 센서코일
112,113 : 홈 120 : 캡
130 : 하우징 140 : 제1오링
150 : 제2오링 160 : 신호처리모듈
170 : 전원모듈 180 : 커버

Claims (5)

  1. 선박의 배기밸브시스템의 배기포트를 개폐하는 스핀들의 상하 슬라이딩 위치를 감지하는 센서코일이 전단에 권취된 링 형상의 어댑터;
    상기 어댑터의 전단에 나사체결되어 결합되는 내열성의 캡;
    상기 어댑터의 후단에 나사체결되어 결합되고, 상기 배기밸브시스템의 배기밸브블록의 측면에 형성된 삽입홀에 결합되는 하우징;
    상기 어댑터의 전단의 외주면에 형성된 홈에 결합되어 상기 어댑터와 상기 캡 사이를 기밀하는 제1오링;
    상기 어댑터의 후단의 외주면에 형성된 홈에 결합되어 상기 어댑터와 상기 하우징 사이를 기밀하는 제2오링;
    상기 하우징의 후단에 내장되고, 상기 센서코일과 전기적으로 연결되어 상기 스핀들의 상하 슬라이딩에 따른 유도전류를 위치신호로 변환하고 엔진 제어부로 계측데이터를 전송하는, 신호처리모듈;
    상기 신호처리모듈의 후단에 결합되어 상기 신호처리모듈로 전원을 공급하는 전원모듈;
    상기 하우징의 후면에 결합되는 커버; 및
    상기 커버를 관통하여 상기 전원모듈로 외부전원을 인가하는 케이블 그랜드;를 포함하는,
    선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1오링과 상기 제2오링은 각각 2단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호처리모듈은 고온고압환경에서의 작동으로 인한 신호왜곡을 필터링하는 대역통과필터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호처리모듈의 각 소자는 그라운드를 형성하는 구리기판의 상면 및 하면에 분할되어 실장되어 전기적으로 연결되고,
    상기 신호처리모듈과 상기 전원모듈의 구리기판에 방열핀이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 GF30 PEEK소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    선박 배기밸브시스템의 스핀들 위치 측정 유도형 근접센서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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