KR960012125B1 - 중간 냉각기 및 그 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음

Description

중간 냉각기 및 그 조립 방법
제l도는 본 발명에 따른 중간 냉각기의 분해 사시도.
제2도는 제1도의 중간 냉각기에 사용된 밀폐부재의 평면 상세도.
제3도는 제2도의 3-3선에 따른 횡단면도.
제 4도 내지 제 7도는 제1도의 중간 냉각기의 적합한 조립 방법을 여러 단계로 도시한 도면
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 하우징 14 : 고어
18, 20 : 가스켓 22 : 밀폐부재
28 : 플랜지 36 : 나사구멍
(발명의 배경)
(본 발명의 분야)
본 발명은 터보 공급 엔진상의 중간 냉각기에 사용되는 밀폐부재와 그 중간 냉각기 조립 방법에 관한 것이다. 중간 냉각기를 조립하는 방법은 밀폐부재에 압력을 가하고 이 밀폐부재가 중간 냉각기의 비가공 주조면을 완전히 기밀하도록 하는 것이다.
(관련기술의 설명)
터보 공급 및 과급 엔진은 엔진에 유입된 공기를 압축하여 특정 엔진의 출력을 증가시키기 위해 터보 공급기(turbo charger) 혹은 과급기(supercharger)를 사용한다. 공기가 이런식으로 압축되면 가열되게 된다. 공기는 저온에서는 밀도가 높으므로 공기 밀도는 압축하면서 냉각하면 더욱 증가시킬 수 있다. 따라서 최대로 압축을 하려면 공기는 우선 터보 공급기 혹은 과급기에 의해 압축하고 그후 엔진의 흡기 매니폴드로 분사되기 전에 냉각되어야 한다. 이를위해, 공기는 엔진으로 공급되기 전에 중간 냉각기(이후 냉각기라고도 함)을 거쳐 통과되어야 한다.
원래 중간 냉각기는 열교환기의 특수한 형태일 뿐이다. 중간 냉각기 코어는 보통 냉매를 운반하는 하나 혹은 그 이상의 튜브와 상기 튜브로부터 연장하는 복수개의 휜(fin)으로 형성된다. 이때 터보 공급기 혹은 과급기로부터의 압축 공기는 엔진의 흡기 매니폴드로 들어가기 전에 이들 휜을 강제로 통과하게 된다. 중간 냉각기의 형태는 여러가지가 알려져 있다. 이들 구조는 모두 중간 냉각기 코어를 둘러싸는 중간 냉각기 하우징이 거의 기밀화되어 압축 공기를 중간 냉각기 휜을 통해 강제 유동시키고 하우징을 통해 도망가지 못하게 한다. 불행히도 종래의 하우징내의 중간 냉각기 코어를 밀폐하는 구조는 복잡한 것이었다.
예를 들어 죤 디어 4650 및 4850 트랙터에 사용되는 중간 냉각기는 한쪽 단부에는 냉매 입구, 그리고 다른쪽 단부에는 냉매 출구를 가진 중간 냉각기를 사용한다. O링은 밀폐를 돕기 위해 입구 및 출구에 제공되어 있다. 그러나, 이들 O링은 그 자체만으로 충분하지는 않으며 별도의 어댑터와 가스켓도 필요하고 또 이들을 고정하는 나사도 필요하다. 그 결과 중간 냉각기 코어의 입구와 출구를 단순히 밀폐하기 위해 약 14개의 부품이 요구된다. 시스템이 작동하는 동안에는 더욱 조립하기가 복잡해진다.
다른예는 미합중국 특허 제3,881,455호(벨산티)에 기술되어 있다. 벨산티의 특허는 중간 냉각기 코어의 입력축 양측에 두개의 가스켓을 사용한다. 가스켓과 중간 냉각기는 몇개의 나사에 의해 입구실 부재와 중간 냉각 하우징 사이에 적당히 클램프되어 있다. 또, 많은 부재는 입구를 밀봉하기 위해 필요하다.
(발명의 요약)
본 발명의 목적은 사용 부품수를 최소화하면서 중간 냉각기 하우징으로 중간 냉각기 코어의 입출구를 밀폐하는 밀폐기구를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 주조면, 즉 밀폐부재에 의해 결합하도록 홈등이 제공된 혹은 미세 마무리 가공되지 않은 표면 사이에 사용할 수 있는 밀폐부재를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 밀폐부재를 적절히 위치시키는 중간 냉각기를 조립하는 방법을 제공하는 것이다.
이런 목적은 고압축성 밀폐부재와, 동일 단부에 입출구를 갖는 중간 냉각기 코어를 구비한 본 발명에 의해 성취된다. 중간 냉각기 하우징은 중간 냉각기 코어의 입출구가 연장되는 한 단부에 단일 개구를 갖고 있다. 밀페부재는 중간 냉각기 입출구에 걸쳐 배치된다. 이때 코어는 밀페부재가 압축되도록 하우징 내측에 대해 가압된다. 이렇게 되면 하우징과 코어간에 기밀상태가 형성된다. 밀폐 부재는 내부에 중간 냉각기 고어의 입출구와 크기 및 위치가 대응하는 개구를 갖는 중앙 웨브를 갖는 것이 좋다.
이런 중간 냉각기 고어와 하우징을 조립하는 적합한 방법은 중간 냉각기 코어의 입출구에 걸쳐 밀폐부재를 위치시키는 것이다. 이때 중간 냉각기는 하우징 코어내로 배치되고 밀폐부재를 압축하도록 단부에 대해 가압된다. 핀(pin)은 중간 냉각기 코어를 통해 커버내로 나사 체결되어 중간 냉각기 하우징에 대해 중간 냉각기 코어가 가압되는 상태로 유지한다. 이때 조립체는 흡기 매니폴드에 배치되고 캔나사가 삽입되어 흡기 매니폴드에 대해 커버를 유지하며 핀들을 제거할 수도 있다.
그 결과는 단일 부재, 즉 밀폐부재만을 중간 냉각기 하우징을 밀폐하기 위해 사용하는 매우 단순한 구조로 된다는 것이다. 밀폐부재 자체에는 림(rim) 주변에 비이드(bead)를 형성하고 있으므로 압축시에 하우징을 밀폐하는 적절한 재료를 제공하는 것이 좋다. 밀폐부재는 고압축성 재료, 특히 실리콘으로 제조해야 한다. 변차가 약 2.5mm인 거친 주조면을 밀폐하도록, 비이드는 적절한 밀페부재를 제공하기 위해 파열없이 약 40%의 최소 압축 능력을 가져야 한다.
(양호한 실시예의 상세한 설명)
제1도를 참조하면, 중간 냉각기(10)는 중간 냉각기 하우징(또는 커버, 12), 중간 냉각기 코어(14), 흡기 매니폴드(16), 두개의 가스켓(18, 20) 및 중간 냉각기 밀폐부재(22)로 구성된다. 중간 냉각기 코어(14)는 한쪽 단부에 배치된 입구(24) 및 출구(26)를 갖는다. 사용중에, 입구(24)와 출구(26)는 적당한 냉매 공급원에 연결된다. 중간 냉각기 코어(14)는 또한 지지플랜지(28)를 포함하며, 복수개의 구멍(30)이 플랜지(28)상에 격리 배치된 상태로 주위 둘레로 연장되어 있다.
중간 냉각기 커버(12)는 중간 냉각기 코어(14)의 입구(24) 및 출구(26)가 연장될 수 있는 개구(32)를 갖는다. 또, 중간 냉각기 커버(12)는 터보 공급기 혹은 과급기(도시 않음)로부터 공기를 수용하는 흡기구(34)와, 중간 냉각기 코어(14)내의 구멍(30)의 위치에 대응하는 위치에 놓여진 복수개의 나사 구멍(36)을 갖는다.
흡기 매니폴드(16)는 엔진 흡기구에 연결하는 복수개의 배기구(38)와 플랜지(28)내의 구멍(30)과 정렬되는 복수개의 관통구멍(40)을 갖는다.
가스켓(18, 20)은 플랜지(28)에 꼭맞는 크기로 되어 있고 또 플랜지(28)내의 구멍(30)과 정밀되는 복수개의 구멍(42)을 갖는다.
상술한 바와 같이, 조립시에 복수개의 캡나사(44)는 차례로 관통구멍(40), 구멍(42), 구멍(30), 구멍(42)를 각각 통해 연장되어 중간 냉각기 커버(12), 가스켓(18), 중간 냉각기 코어 플랜지(28) 및 가스켓(20)을 흡기 매니폴드(16)에 파지시켜서 그들 사이에 기밀상태를 제공해술 수 있다. 적합하게는, 캡나사(44)에는 도시한 바와 같은 설치 와셔(46)가 제공된다. 도시를 명확히하기 위해, 나사(44)와 와셔(46)는 하나만 도시하였으나 구멍(40, 42, 30, 42, 36)의 각 세트에 대응하는 나사(44) 및 와셔(46)가 다수개 있음을 이해해야 한다.
제2도 및 제3도를 참조하면, 밀폐부재(22)는 그 형상이 개구(32)와 꼭맞게 되어 있고, 이 경우에는 약간 타원형으로 되어 있다. 밀폐부재(22)의 외단부는 비이드(48)로서 형성되어 있다. 밀폐부재(22)의 내측에는 중간 냉각기 코어(14)의 입구(24)와 출구(26)에 크기 및 위치가 대응하는 구멍(52)을 가로질러 연장되는 웨브(50)를 갖는다. 밀폐부재(22)는 고압축성 재료, 예를 들어 실리콘으로 형성되어 있다. 비이드(48)는 밀폐부재(22) 압축시에 비이드(48)가 펴져서 넓은 밀폐부재를 형성하는 크기로 되어 잇다. 물론, 비이드(48)의 정밀한 변형은 밀폐할 표면의 거칠기에 의존한다. 유격 변차(clearnce variation)가 약 2.5mm인 전형적인 주조면의 경우에, 비이드(48)는 적당한 밀폐부재를 파괴하지 않고 최소 약 40%의 압축성을 가져야 한다.
본 발명에 따른 중간 냉각기(10)는 밀폐부재(22)를 압축하기 위해 적당한 압력을 제공하기만 하면, 어떠한 형태로도 조립할 수 있지만, 다음과 같은 방법이 적당하다.
제4도를 참조하면, 가스켓(18)을 중간 냉각기 코어(14)상에 배치하여 구멍(30, 42)이 정렬된 상태로 플랜지(28)상에 놓이게 한다. 이때 밀폐부재(22)는 중간 냉각기 코어(14)의 입구(24)와 출구(26)상에 놓여지게 된다. 밀폐부재(22)내의 웨브형 구멍(52)은 중간 냉각기 코어(14)상에 밀폐부재(22)를 적절히 위치시키게 한다.
제5도에 도시한 바와 같이, 제4도와 같이 조립한 조립체는 중간 냉각기 하우징(12)내에 배치되며 그 입구(24)와 출구(26)는 하우징(12)내의 개구(32)를 통하여 연장된다. 이때 중간 냉각기 코어(14)는 개구(32)를 갖는 중간 냉각기 하우징(12)의 단부를 향해 가압되어 밀폐부재(22)를 압축한다.
제6도에 도시한 바와 같이, 조립판(54)은 구멍(30, 42)을 통해 삽입하고 나사구멍(36)내로 나사 끼움되어 중간 냉각기 하우징(12)에 대해 적절히 배치된 상태로 중간 냉각기 코어(14)를 유지한다.
제7도를 참조하면, 제6도와 같이 조립한 조립체는 가스켓(20)과 흡기 매니폴드(16)상에 배치되어 있다. 이때 캡 나사(44)는 관통구멍(40)과 구멍(30, 42)을 통해 나사 구멍(36)내로 삽입되어 전체 조립체를 파지하고 기밀 밀봉체를 형성한다. 핀(54)은 필요에 따라 제거할 수도 있으며 적합하게는 보조 캡나사(44)에 의해 대체할 수 있다.
도시한 바와 같이, 중간 냉각기 전체는 최소한 부품으로 설계된다. 이는 부품의 비용 및 구조체 조립시간 양면에서 절약이 되는 것이다.
이제까지 적합한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명을 벗어나지 않고 많은 변형예가 있을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 입구(24)와 출구(26)는 하나씩만 도시하였지만 보조 파이프를 제공할 수도 있다. 마찬가지로, 입구와 출구는 단일 분리된 파이프로 할 수 있다. 밀폐부재(22)상에 적정 압력을 유지한다면, 밀폐부재(22)도 상기 설명한 바 이외의 형식으로, 중간 냉각기를 서로 유지하는데 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범주는 이하 청구범위로서 제한된다고 할 수 있다.

Claims (14)

  1. 열교환 부재 주위로 연장되는 고압축성 비이드를 가진 밀폐부재와, 밀폐부제 중앙을 횡단 연장하며, 상기 밀폐부재를 적절히 위치시키도록 상기 열교환 부재에 연관해서 적당한 형상으로 배치, 형성된 적어도 하나의 구멍을 갖는 상기 열교환 부재에 대해 밀폐부재를 위치 결정하는 웨브 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 부재를 밀폐하는 밀폐부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구멍이 두개인 것을 특징으로 하는 밀폐부재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비이드는 파열없이 적어도 약 40%를 압축할 수 있는 압축성을 갖는 것을 특징으로 하는 밀폐부재.
  4. 제3항에 있어서, 상기 밀폐부재는 실리콘으로 구성된 것을 특징으로 하는 밀폐부재.
  5. 입구와 출구를 가지는 냉각기 코어와, 그로부터 주위 방향으로 연장되며 복수개의 구멍이 주위에 이격 형성된 플랜지와, 상기 플랜지 양측에 배치되고 각각이 상기 플랜지내의 복수개의 구멍에 대응하는 복수개의 구멍을 갖는 제1및 제2가스켓과, 상기 플랜지의 상기 구멍에 대응하여 내부에 복수개의 나사 구멍이 형성된 상기 제1가스켓과 결합할 수 있는 면을 가지며 상기 입구 및 출구가 연장되는 개구가 한쪽 단부에 형성된 하우징과, 상기 제2가스켓과 결합 가능한 면을 가지며 내부에 상기 플랜지의 상기 구멍에 대응하여 복수개의 관통 구멍이 형성된 흡기 매니폴드와, 상기 관통 구멍 및 구멍을 통해 상기 나사 구멍으로 연장되어 상기 하우징과 가스켓과 플랜지 및 흡기 매니폴드를 함께 파지하여 그 사이에 기밀 상태를 형성하는 복수개의 캡나사와, 상기 입구 및 출구에 관련해 배치되고 상기 개구 주위에 상기 중간 냉각기 코어와 상기 하우징 사이에서 압축되어 그 사이를 밀폐시키는 고압축성 중간 냉각기 밀폐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간 냉각기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 밀폐부재는 외주 둘레로 연장되는 비이드와 그 중앙을 횡단하며 내부에 두개의 구멍이 형성된 웨브를 포함하며, 상기 구멍은 크기 및 위치 관계가 상기 입구 및 출구의 크기 및 위치에 대응하게 된 것을 특징으로 하는 중간 냉각기.
  7. 제7항에 있어서, 상기 밀폐부재를 가압하는 상기 하우징의 부분은 주조면인 것을 특징으로 하는 중간 냉각기.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 주조면은 약 2.5mm의 유격 변차를 갖는 것을 특징으로 하는 중간 냉각기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 밀폐부재의 상기 비이드는 파열없이 적어도 약 40%를 압축할 수 있는 압축성을 갖는 것을 특징으로 하는 중간 냉각기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 중간 냉각기 밀폐부재는 실리콘으로 형성된 것을 특징으로 하는 중간 냉각기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 하우징은 내부에 형성된 흡기구를 가지며, 상기 흡기 매니폴드는 내부에 형성된 복수개의 배기구를 갖는 것을 특징으로 하는 중간 냉각기.
  12. 제 6항의 중간 냉각기를 조립하는 방법에 있어서, 상기 플랜지상에 상기 제1가스켓을 위치 결정시키고, 상기 입구 및 출구상에 상기 밀폐부재를 위치 결정시키고, 상기 하우징내에 중간 냉각기 코어와 가스켓과 밀폐부재의 조립체를 위치시키고, 상기 개구를 갖는 하우징 단부를 향해 상기 중간 냉각기 코어를 가압하여 상기 밀폐부재를 압축하고, 상기 플랜지 및 상기 제1가스켓내의 구멍을 통해 상기 나사 구멍쪽으로 조립핀을 삽입하여 상기 밀폐부재를 압축하는 위치로 중간 냉각기 코어를 유지하고, 상기 제2가스켓내의 구멍 및 상기 관통 구멍을 통해 연장되는 상기 조립핀으로 상기 제2가스켓 및 흡기 매니폴드를 중간 냉각기 코어와 가스켓과 밀폐부재와 하우징과 조립핀으로된 조립체의 동일 위치에 높이도록 배치시키고, 상기 조립핀에 의해 결합되지 않은 나사 구멍내로 상기 구멍 및 관통 구멍을 통해 캡나사를 삽입하여 상기 중간 냉각기를 함께 파지하도록 조이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간 냉각기 조립 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 조립핀을 제거하는 단계도 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 제거한 조립핀을 보조 캡 나사로 대체하는 단계로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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