KR820001466B1 - 압력 유체 냉각식 머쉬룸 밸브 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

압력 유체 냉각식 머쉬룸 밸브

제1도는 제2도의 화살표(F₁) 방향에서 본 발명의 바람직한 구현예의 밸브 평면도.

제2도는 제1도의 선(II-II)에 따른 본 발명의 바람직한 구현예의 단면도.

제3도는 제4도의 화살표(F₃) 방향에서 본 본 발명의 제2구현예의 밸브 평면도.

제4도는 제3도의 선(IV-IV)에 따른 단면도.

제5도는 제6도의 화살표(F₅) 방향에서 본 본 발명의 제3구현예의 밸브 평면도.

제6도는 제5도의 선(VI-VI)에 따른 단면도.

제7도는 제8도의 화살표(F₇) 방향에서 본 본 발명의 제4구현예의 밸브 평면도.

제8도는 제7도의 선(VIII-VIII)에 따른 단면도.

본 발명은 냉각유체를 압력 순환시켜 냉각시키는 머쉬룸(mushroom) 형태의 특히 내연 기관용 밸브에 관한 것이다. 더욱 특히 본 발명은 스템이 최소한 두개의 종방향 냉각 통로로 구성되고 머리에는 사실상 주계상의 냉각 통로 및 이 주계상의 냉각 통로에다 종 방향의 밸브를 연결시키는 최소한 두 개의 반경 통로가 마련되어 있는 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 공지된 이 형태의 밸브는 여러 부분들로서 나사 또는 용접등의 방법으로 조립 구성되어 있다. 공지의 한 밸브를 보면 역시 스템이 머리의 중심부를 구성하고 있으며 이 중심부 둘레로 밸브 머리의 외부 주계부를 이루고 있는 하나의 환상부가 고정되어 있다.

이러한 구조물의 상술한 통로는 조립 부분의 한쪽 또는 양쪽의 적당한 표면에 홈의 형태로 기계 가공되어 있다. 이 두 부분이 조립되면 통로는 머리속에 위치된다. 이러한 밸브의 단점은 그 조립체의 강도와 유체-밀폐를 보장하기 위해서 조립 부분의 결합 표면의 기계 가공이 정확해야 하며 용접이 정확하게 되어야 한다는 사실이다. 따라서 그 밸브는 제조하기가 어렵고 결과적으로 비용이 많이 든다.

다른 공지의 밸브에 경우에는 밸브 스템과 머리가 한 덩어리로 제조되어 그 머리평면의 중심부에 원형 공동이 마련되어 있다. 이것에 의해서 상술한 통로는 그 공동의 노출면에 뚫린 홈의 형태로 만들어진다. 그 다음에 적당한 형상의 부품을 공동속에 삽입하여 용접등의 방법으로 그 속에 고정시킨다. 이 밸브의 단점은 상술한 바와 같으며, 더욱 공동의 크기 큼으로 인해서 그 구조물의 열 팽창을 통제할 수가 없다.

머리 중심에 커다란 공동을 피하기 위해서 밸브를 한 덩어리로 제조하여 머리 평면으로 부터 시작하는 깊은 홈을 기계가공하여 낸 다음 그 표면을 용접 밀폐하여 필요한 내부 통로를 형성시키는 방법이 또한 알려져 있다. 그러나 이 밸브는 용접 마디가 길고 머리 평면에 위치되어 있기 때문에 용접을 조심스럽게 해야하고 그 마디는 정확하게 다루어야 하며 더우기 깊은 홈은 어찌하든 비교적 커다란 공동을 구축하기 때문에 팽창을 조절할 수 없다는 문제가 생긴다.

본 발명의 목적은 공지의 밸브가 내재하고 있는 상술한 제단점을 하나도 갖지 않는 밸브를 제공하는데 있다.

상술한 단점을 제거하기 위해서 냉각 유체를 압력 순환시켜 냉각시키는 머쉬룸 형태의, 특히 내연 기관을 위한 본 발명에 따른 밸브는그 스템이 최소한 두개의 종방향 냉각통로로 구성되어 있으며 그 머리에는 머리의 저부면에 사실상 평행한 평면에 뻗어 있는 사실상 주계의 냉각 통로와 이 주계상의 냉각 통로와 상술한 종방향 통로를 연결시키는 최소한 두께의 반경 통로가 마련되어 있는데, 밸브 머리에 마련된 통로는 머리 외부면으로 부터 뻗어서 밖으로 열려 있는 여러개의 직선통로로 형성됨과 동시에 그 직선통로의 밖으로 향한 개구부가 밀폐됨을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따라서 반경 통로는 주계 통로면상에 뻗어 있거나 또는 후자에 대해서 기울어져 있을 수도 있다.

한 바람직한 구현예에 따르면 반경 통로는 밸브의 축방향 둘레로 둥글게 되도록 머리와 연결되어 있는 머리 영역의 외부면으로 부터 뻗어서 종방향 통로를 통과하여 주계통로로 통해 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면 반경 통로가 머리의 원통형 주계면으로 부터 시작할 수 있으며 여러개의 반경 통로가 각종 방향 통로와 결합될 수 있다.

본 발명에 의한 밸브의 직선 통로는 밸브 머리의 외부면으로 부터 구멍을 뚫어서 만든다.

본 발명의 중요한 특징에 의하면 머리속에 있는 통로가 밖으로 열린 여러개의 직선 통로로 구성되어 있다는 사실로 인해서 밸브가 한 덩어리에 일체로 제조될 수 있다.

본 발명을 여러가지 예로서 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

냉각 유체를 압력 순환시켜 냉각시키는 본 발명에 의한 머쉬룸 형태의 여러가지 밸브예는 모두 밸브 스템(1) 및 밸브머리(2)로 구성되어 있다. 후자는 사실상 원통형 부분(3) 및 밸브의 축 방향으로 그 스템쪽으로 곡선형 경사를 이루며 경사진 부분(4)으로 구성되어 있다.

본 발명은 머리 부분(2)의 구조에 관한 것이기 때문에 도면에서는 스템을 잘라내 버리고 도시하였다.

도면에서 보면 스템(1)은 냉각 유체 순환용으로 유체도입 통로(5) 및 유체 귀환 통로(6)로 된 두개의 종 방향통로로 구성되어 있다. 본 발명의 모든 형태의 예에서 밸브 머리(2)에는 그 밸브 머리의 저부 평면(8)에 사실상 평행한 평면상에 뻗어 있는 주계 통로(7)가 마련되어 있다. 종 방향 냉각 유체 도입 통로(5)는 최소한 한개의 유체 도입 반경 통로(9)를 통해서 통로(7)에 연결되어 있으며, 종 방향 유체 귀환 통로(6)는 최소한 한개의 유체 귀환 반경 통로(10)를 통하여 통로(7)에 연결되어 있다.

도면에서 명확히 할 수 있는 바와 같이 본 발명의 각 예에 있어서 주계 통로(7)는 여러개의 통로들로서 형성되어 있으며, 각 통로는 머리의 원통형 주계면(3)으로 부터 머리의 원형 평면의 현의 방향으로 연결되어 뻗어 있는 직선 통로(11)에 속한다. 각 통로(11)의 한 끝은 밖을 향하여 열려 있으며 다른 끝은 인접 통로(11)로 연결되어 있다. 따라서 주계 통로는 다각형 모양이다.

각 반경 통로(9,10)는 머리의 외부 또는 주계면에서 밖으로 뚫린 직선 통로로 형성되어 종 방향 통로(5 또는 6)를 통로(7)에 연결시킨다.

모든 직선 통로(9,10,11)의 밖을 향한 개구부는 어떤 적절한 유체 밀폐구, 예컨대 머리의 외부면에 인접한 통로 끝에 플러그(12)와 같은 것을 끼워 용접등에 의해서 접착 연결시켜 밀폐시킨다.

직선 통로(9,10,11)는 어떤 적당한 방법으로도 머리속에 만들 수 있다. 이들능 머리 외부면에서 부터 구멍을 내어 만들 수도 있다.

전술한 바에서 본 발명에 의한 밸부는 머리속에 특별 배치된 통로로 인해서 한 덩어리로 만들 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러나 본 발명은 밸브를 일체로 제조하는데 제한을 두는 것은 아니다.

본 발명에 의한 각 예의 특징은 후술하는 바와 같으며, 그 각 예들간의 차이점은 특히 반경 통로(9 및 10)의 수와 배치 및 다각형 통로(7)를 이루는 직선 통로(11)의 수에 있다.

제1 및 2도에는 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 통로(7)는 8개의 직선 통로(11)로 구성되었다. 각 종방향통로(5,6)는 단일의 사실상 반경 통로(9,10)를 통해서 통로(7)와 연결되어 있다. 제2도에서 잘 알 수 있는 바와 같이 각 반경 통로(9,10)는 밸브(4)의 축 방향으로 만곡 경사를 이루는 머리 부분의 위치(13)에서 밖으로 열려 있다.

따라서 유체 도입 반경 통로(9)는 머리의 외부면의 위치(13)로 부터 시작해서 유체 도입 종 방향 통로(5)를 통과해서 위치(13)와 직경에 대해서 사실상 반대쪽에 위치해 있는 통로(7)의 길(11)로 연결되어 있다. 제2도에 의하면 반경 통로(9,10)가 통로(7)의 평면에 대해서 경사를 이루고 있다. 통로(9,10)는 서로 평행이다.

이 형태의 구현예는 머리속 통로의 대칭 배열을 보장하고 따라서 열 팽창을 잘 조절할 수 있다는 잇점이 있다.

제3 및 4도에 도시된 예에는 각각 유체 도입 및 귀환용으로 두개의 반경 통로(9,10)가 마련되어 있다. 양 통로는 통로(7)의 평면에 위치되어 있다. 각 반경 통로(9,10)의 밖으로 향한 구멍(14)은 머리의 원통형 주계면(3)에 위치하고 있다. 각 반경 통로(9,10)는 머리의 주계로 부터 뻗어서 통로(7)의 직선 길(11)을 사실상 직각으로 통과하여 종 방향 통로와 결합되어 있다. 각 종방향 통로(5,6)에서 시작하는 양 반경통로(9,10)는 서로 반대의 반경 방향으로 뻗어 있다. 두 반경 통로의 축은 서로 평행하다.

제5 및 6도에는 직경이 큰 밸브와 고온하에서 동작하는 엔진에 적합한 제3의 실시예가 도시되어 있다.

이 예에서는 두 개의 반경 통로(9)가 종 방향 유체 도입 통로(5)와 통로(7)를 연결하고 있으며, 두개의 반경 귀환 통로가 통로(7)와 종 방향 귀환 통로(6)를 연결하고 있다. 두 반경 통로(9 또는 10)가 그들의 각 종 방향 통로의 축을 포함하는 수직 평면의 양쪽면에 위치해 있다.

상술한 두 수직 평면은 제5도에 도시한 바와 같이 서로 거의 직각으로 교차하는 것이 바람직하다.

모든 반경 통로는 제5 및 6도에 도시한 바와 같이 머리의 원통형 외부면(3)에 있는 위치(14)에서 밖으로 열려 있기 때문에 이 두쌍의 반경 통로의 교차 배열은 적어도 어느 한쌍의 통로가 다른 것보다 통로(7)의 평면에 대해서 더 큰 각으로 경사가 져야할 필요가 있다. 도면에서 더욱 기울어진 반경통로는 귀환통로(10)이다. 또한 유체 도입 반경 통로(9)가 통로(7)면에 대해서 기울어져 있을 수도 있으나, 또한 그 평면에 위치될 수도 있다.

제7 및 8도에는 제4도의 실시예가 도시되어 있는데, 각 종방향 통로(5,6)의 주위로 사실상 서로 똑 같은 각으로 3개의 반경 통로(9,10)가 분포되어 있다. 모든 반경 통로는 머리의 외부 주계 면(3)에서 밖으로 구멍(14)이 뚫려 있다. 제7도에 의하면 통로(7)는 여섯개의 직선로(11)로 형성되어 각 반경 통로(9,10)가 두 직선로가 서로 만나는 곳, 즉 다각형의 모서리에서 통로(7)를 통과한다.

제8도에서 보면 2조로 된 3통로의 각 대응하는 종 방향 통로를 향한 구멍은 밸브의 축 높이를 따라 서로 어긋나 있기 때문에 일조의 반경 통로의 통로(7)에 대한 기울기는 다른 것과 다르다. 도면에 의하면 더 많이 기울어진 통로는 유체 귀환 반경 통로(10)이다. 또한 유체 도입 반경 통로(9)는 주계 통로면에 대해서 기울어져 있을 수 있으나 그 면상에 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 모든 형태의 예에 있어서 냉각 효율은 통로의 횡단면을 적절히 선정함으로서 개선된다.

이 목적을 위해서 종 방향 통로, 반경 통로 및 다각형 주계 통로의 자유 체적이 압력 냉각 유체로 완전히 채워진다. 각 종 방향 반경 또는 주계 통로의 횡단면은 특히 고려된 통로를 통한 유동 또는 속도에 적합토록 되어 있다. 냉각 유체의 유동 속도는 그 장치의 전 통로에 걸쳐 균일하다.

이러한 바람직한 조건을 보장하기 위해서 특히 통로의 횡단면들을 그 장치의 각 위치에서 총 유동 면적이 하나의 같은 값이 되도록 선택하는 것이 바람직하다.

예컨대 두 개의 유체 도입 반경 통로 및 두개의 유체귀환 반경 통로가 마련된 제5 및 6도에 의한 실시예의 경우에는 그러한 균일 유동조건은 다음과 같이 얻을 수 있다. 모든 통도의 횡단면은 원형이라고 가정하고 종 방향 통로의 직경을 D라고 표시하면, 각 반경 통로는 종 방향 통로 유동량의 1/2만큼의 유동량이 되도록 되어야 한다. 따라서 각 반경 통로의 직경은

가 되어야 한다.

반경 통로를 통과하는 유체 유동은 주계 통로에 도달하면서 서로 반대 방향으로 똑 같은 두 개의 부분 유동으로 갈라지기 때문에 다각형 통로의 직선로의 직경은 D/2이 되어야 한다.

상술한 모든 예는 단지 예로서 든 것으로서 많은 변형을 가할 수 있다. 따라서 다각형 통로를 형성하는 통로의 수 및 반경 통로의 수는 다름에 틀림 없다. 반경 통로, 예컨대 유체 도입 및/또는 귀환 통로의 기울기는 주계 통로면에 대해서 똑 같은 값을 갖는 대신에 서로 다른 값을 가짐에 틀림 없다. 또한 유체 도입 반경 통로의 기울기는 귀환 반경 통로의 것보다 더 클 수 있다.

그러므로, 본 발명은 상술한 예에 어떤 식으로도 한정되지 않는다. 특히 다음의 청구 범위내에서 실시되는 것이라면 상술한 장치의 기술적으로 같은 것을 구성하는 모든 장치는 본 발명에 포함된다.

Claims (1)

1. 본문에 상술하고 도면에 도시한 바와 같이, 밸브 스템이 최소한 2개의 종방향 냉각통로를 지니고 밸브 헤드는 헤드의 저부면에 평행한 평면으로 연장하는 주계의 냉각통로와 상기 종방향 냉각통로를 상기 주계의 냉각통로에 연결시키는 최소한 2개의 반경통로를 설치하는 밸브에 있어서, 밸브헤드에 설치된 통로가 헤드의 주계로 부터 연장하고 외부로 개방된 직선통로에 의해서 구성되며 주계의 통로는 다각형 형상을 이루고 직선통로는 그 외향구멍이 밀폐되어 있는 것을 특징으로하는 냉각유체를 강제순환시켜서 냉각되는 머쉬룸 형태의 내연기관용 밸브.

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