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KR-102961342-B1 - 내연 피스톤 엔진의 피스톤의 냉각 배열체를 위한 노즐 및 내연 피스톤 엔진의 피스톤을 위한 냉각 배열체

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Abstract

본 발명은 피스톤 내연 엔진 (10) 내의 피스톤 (14) 의 냉각 배열체 (12) 를 위한 노즐 (26) 에 관한 것으로, 노즐 (26) 은 냉각 오일을 위한 유동 채널 (32) 이 내부에 배열되는 본체 (30), 냉각 오일을 위한 입구 (34) 및 냉각 오일을 위한 출구 (36) 를 포함하고, 입구 (34) 는 노즐 (26) 을 엔진에 부착하기 위한 부착 수단 (40) 을 포함하고, 유동 채널 (32) 은 입구 (34) 와 출구 (36) 사이에 적어도 하나의 유동 조절기 (38) 섹션을 포함하고, 유동 채널 (32) 의 유동 조절기 (38) 단면적은 다수의 평행한 유동 도관들 (32') 로 구성되고, 출구 (36) 는 유동 채널 (32) 의 최소 단면적보다 작은 단면적을 갖는다.

Inventors

  • 오얄라 사미
  • 라우꼴라 유호
  • 뀌??레 하리 알렉시
  • 그뢴룬드 야꼬
  • 꼬이비스또 깔레

Assignees

  • 바르실라 핀랜드 오이

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20220405

Claims (13)

  1. 내연 피스톤 엔진 (10) 피스톤 (14) 의 냉각 배열체 (12) 를 위한 노즐 (26) 로서, 상기 노즐 (26) 은 냉각 오일을 위한 유동 채널 (32) 이 내부에 배열된 본체 (30), 냉각 오일을 위한 입구 (34) 및 냉각 오일을 위한 출구 (36) 를 포함하고, 상기 입구 (34) 는 상기 노즐 (26) 을 상기 엔진에 부착하기 위한 부착 수단 (40) 을 포함하고, 상기 유동 채널 (32) 은 상기 입구 (34) 와 상기 출구 (36) 사이에 적어도 하나의 유동 조절기 (38) 섹션을 포함하며, 상기 유동 조절기 (38) 내의 상기 유동 채널 (32) 의 단면적이 다수의 평행한 유동 도관들 (32') 로 구성되고, 상기 출구 (36) 는 상기 유동 채널 (32) 의 최소 단면적보다 작은 단면적을 가지며, 상기 노즐 (26) 은 단일편으로서 구성된 단일체 구조인 것을 특징으로 하는, 노즐 (26).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 출구 (36) 에는 상기 유동 채널 (32) 의 단면적을 수축시키는 단부 부분이 제공되는 것을 특징으로 하는, 노즐 (26).
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 출구 (36) 에는 상기 유동 채널 (32) 의 단면적을 수축시키는 원추형 단부 부분 (46) 이 제공되는 것을 특징으로 하는, 노즐 (26).
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유동 조절기 (38) 는 2 개의 유동 도관들 (32') 사이에 적어도 하나의 공통 중간벽을 갖는 적어도 3 개의 평행한 유동 도관들 (32') 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 노즐 (26).
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유동 조절기 (38) 의 각각의 도관 (32') 은 각각의 인접한 도관 (32') 의 중심선 사이의 거리가 동일하도록 규정된 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 노즐 (26).
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유동 조절기 (38) 섹션의 각각의 도관 (32') 은 육각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 노즐 (26).
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 부착 수단 (40) 은 부분 원통형 지지 표면을 갖는 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 노즐 (26).
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 출구 (36) 는, 사용을 위해 설치될 때, 제트가 상기 엔진의 실린더 라이너 (16) 에 평행하게 지향되도록 입구 플랜지에 대해 각을 이루는 것을 특징으로 하는, 노즐 (26).
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 입구 (34) 및 상기 출구 (36) 는 개방 방향을 갖고, 상기 개방 방향은 서로에 대해 실질적으로 직각인 것을 특징으로 하는, 노즐 (26).
  10. 제 3 항에 있어서, 상기 유동 조절기 (38) 의 각각의 도관 (32') 은 각각의 인접한 도관 (32') 의 중심선 사이의 거리가 동일하도록 규정된 단면을 갖고, 상기 유동 조절기 (38) 는 상기 입구 (34) 로부터 상기 원추형 단부 부분 (46) 까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 노즐 (26).
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 출구 (36) 에는 상기 유동 채널 (32) 의 단면적을 수축시키는 단부 부분이 제공되고, 상기 출구 (36) 에는 상기 유동 채널 (32) 의 단면적을 수축시키는 원추형 단부 부분 (46) 이 제공되며, 상기 유동 조절기 (38) 의 각각의 도관 (32') 은 각각의 인접한 도관 (32') 의 중심선 사이의 거리가 동일하도록 규정된 단면을 갖고, 상기 유동 조절기 (38) 는 상기 입구 (34) 로부터 상기 원추형 단부 부분 (46) 까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 노즐 (26).
  12. 내연 피스톤 엔진 (10) 의 피스톤 (14) 을 위한 냉각 배열체 (12) 로서, 상기 피스톤 (14) 은 상기 엔진의 실린더 라이너 (16) 내측에 배열되고, 상기 냉각 배열체 (12) 는 상기 피스톤 (14) 내측에 배열된 냉각 오일 갤러리, 상기 피스톤 (14) 에 냉각 오일을 주입하기 위해 상기 실린더 라이너 (16) 의 내부 표면에 부착된 냉각 오일 노즐 (26), 및 상기 냉각 오일을 상기 노즐 (26) 에 공급하기 위한 상기 실린더 라이너 내의 냉각 오일 덕트 (28) 를 포함하고, 노즐 (26) 은 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 따른 노즐 (26) 인 것을 특징으로 하는, 냉각 배열체 (12).
  13. 삭제

Description

내연 피스톤 엔진의 피스톤의 냉각 배열체를 위한 노즐 및 내연 피스톤 엔진의 피스톤을 위한 냉각 배열체 본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 내연 피스톤 엔진의 피스톤의 냉각 배열체용 노즐에 관한 것이다. 본 발명은 내연 엔진의 피스톤을 위한 냉각 배열체에 관한 것으로서, 상기 피스톤은 상기 엔진의 실린더 라이너 내측에 배열되고, 상기 냉각 배열체는 피스톤 내측에 배열되는 냉각 오일 갤러리, 및 상기 피스톤에 냉각 오일을 주입하기 위해 실린더 라이너의 내부 표면에 부착되는 냉각 오일 노즐, 및 상기 노즐에 냉각 오일을 공급하기 위해 실린더 라인 내의 냉각 오일 덕트를 포함한다. 본 발명은 내연 피스톤 엔진 분야에 관한 것이다. 대형 중속 내연 피스톤 엔진에서의 피스톤의 냉각은 전형적으로 크랭크샤프트, 연결 로드 및 거건 핀 (gudgeon pins) 내의 드릴링을 통해 배열된다. 고속 엔진에서, 피스톤 냉각은 종종 오일 제트를 활용하여 구현된다. 오일 제트 냉각은 중속 엔진에서도 유리한데, 그 이유는 이러한 방식으로 크랭크 기어 구성요소에서 오일 드릴링이 필요하지 않고 이에 따라서 더 높은 로딩 및 더 낮은 제조 비용을 가능하게 하기 때문이다. 전형적인 오일 제트 냉각 배열체에서, 냉각 배열체에는 피스톤 냉각을 위한 별도의 오일 시스템이 제공된다. 엔진 블록의 내측에는 냉각 오일을 분사하는 오일 주입 노즐들이 배열된다. 주입 노즐을 통하여, 오일이 각 피스톤의 하부측에 분사된다. 피스톤 스커트는 오일을 수용하기 위한 공간을 구비한다. 피스톤에는 오일 수용 영역으로부터 피스톤 크라운 냉각 갤러리로 이어지는 드릴링이 있다. 이러한 종류의 피스톤 냉각 배열체의 단점은 분무 거리가 비교적 길고, 이는 냉각 배열체의 기능에 악영향을 미친다는 것이다. 또한, 엔진 블록 내측 및 특히 실린더 아래의 공간이 이동하는 연결 로드 및 평형추 때문에 제한되기 때문에, 냉각 배열체를 구현하는 것이 어려울 수 있다. WO 2013121105 A1 은 내연 피스톤 엔진의 왕복 피스톤을 위한 냉각 배열체를 개시하며, 상기 엔진내의 피스톤은 엔진의 실린더 라이너 내측에 배열되고 피스톤 크라운 및 피스톤 스커트를 포함하며, 상기 냉각 배열체는, 피스톤 크라운 내측에 적어도 부분적으로 배열되는 냉각 오일 갤러리, 피스톤 크라운 아래의 실린더 라이너와 피스톤 사이의 공간으로 냉각 오일을 주입하기 위한 노즐, 피스톤 크라운 아래의 공간으로부터 냉각 오일 갤러리 내로 냉각 오일을 도입하기 위해 냉각 오일 갤러리의 바닥 표면 상에 배열되는 개구, 및 피스톤이 하사점에 있을 때 노즐의 팁이 피스톤의 거건 핀의 중심축 위에 있는 높이에서 실린더 내측에 배열되는 노즐에 냉각 오일을 공급하기 위한 냉각 매체 덕트를 포함한다. WO 2013121105 A1 에 개시된 해결책은 노즐이 냉각 오일 갤러리의 바닥 표면에 가깝게 배열되어 따라서 분사 거리가 짧고, 냉각 오일의 냉각 효과가 향상된다는 기본 아이디어에 의존한다. 개시된 냉각 배열 시스템이 이와 같이 유리하더라도, 노즐이 생성하는 오일 제트는 냉각 오일 갤러리의 바닥 표면 상에 배열된 개구로 정확하게 지향될 필요가 있음이 밝혀졌다. 이하에서, 첨부된 예시적인 개략적인 도면을 참고하여 본 발명을 설명한다. 도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 노즐이 구비된 피스톤 냉각 배열체를 개략적으로 도시한다. 도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내연 피스톤 엔진에서 피스톤의 냉각 배열체를 위한 노즐의 도면을 도시한다. 도 3 은 도 2 에 따른 노즐의 다른 도면을 도시한다. 도 4 는 도 2 에 따른 노즐의 다른 도면을 도시한다. 도 5 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 내연 피스톤 엔진에서 피스톤의 냉각 배열체를 위한 노즐을 도시한다. 도 6 은 도 5 에 따른 노즐의 다른 도면을 도시한다. 도 1 에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내연 피스톤 엔진 (10) 의 왕복 피스톤 (14) 을 위한 냉각 배열체 (12) 가 도시되어 있다. 도 1 에서, 피스톤 (14) 은 하사점 위치에 있다. 피스톤 냉각 배열체가 사용되는 엔진 (10) 은 대형 중속 또는 저속 내연 피스톤 엔진이다. 엔진은, 예를 들면 선박의 주 엔진, 보조 엔진, 또는 전기를 생성하기 위한 고정식 전력 플랜트에 사용될 수 있다. 엔진에는 요구되는 전력 출력에 따라 적절한 수의 실린더들이 제공될 수 있으며, 이는 예를 들어 일렬로 또는 V-구성으로 배열될 수 있다. 엔진의 각 실린더에는 엔진 (10) 의 블록 (18) 에 부착된 실린더 라이너 (16) 가 제공된다. 피스톤 (14) 은 실린더 라이너 (16) 내에서 왕복운동하도록 배열된다. 실린더 라이너의 상부에 조립되는 실린더 헤드는 여기에 도시되지 않는다. 피스톤은 피스톤 크라운 (14.1) 및 피스톤 스커트 (14.2) 를 포함한다. 피스톤 (14) 은 거건 핀 (22) 으로 연결 로드 (20) 에 연결된다. 도 1 의 실시형태에서, 피스톤 (14) 은 소위 박스형 피스톤이며, 여기서 피스톤 스커트 (14.2) 는 거건 핀 (22) 의 단부들에서 개방된다. 따라서, 거건 핀 (22) 의 양 단부들에서 실린더 라이너 (16) 와 피스톤 (14) 사이에 피스톤 크라운 (14.1) 아래에 공간이 형성된다. 피스톤 (14) 을 냉각시키기 위해, 엔진에는 피스톤을 냉각시키기 위한 냉각 배열체 (12) 가 제공된다. 냉각 배열체는 피스톤 (14) 의 바닥 표면 상에 냉각 오일을 도입하기 위해 사용된다. 도 1 에 도시된 실시형태에서, 냉각 오일은 피스톤 (14) 의 상부 단부에 그리고 적어도 부분적으로 피스톤 크라운 (14.1) 내측에 배열된 오일 갤러리 (24) 내로 더 도입된다. 냉각 배열체는 실린더 내측에 배열되는 노즐 (26) 을 포함한다. 노즐 (26) 은 고체 스트림을 갖는 제트를 생성하는 주입기로서 작동한다. 노즐 (26) 은 피스톤 (14) 의 왕복운동 이동의 전체 구간 동안 피스톤 (14) 의 바닥에 부딪힐 때까지 고체 스트림으로서 유지되는 일정하게 유동하는 제트를 생성하도록 구성된다. 노즐 (26) 에 냉각 오일을 공급하기 위한 냉각 배열체가 연결되는 엔진 (도시되지 않음) 에 적합한 오일 펌프가 있다. 도 1 의 실시형태에서, 냉각 오일 덕트 (28) 는 실린더 라이너 (16) 의 벽 내측에 부분적으로 배열된다. 이러한 배열체에 의해, 별도의 파이프들에 대한 필요성이 감소될 수 있다. 노즐 (26) 은 실린더 라이너 (16) 의 벽으로부터 실린더 내로 돌출되도록 배열된다. 도 1 에는 냉각 오일 덕트의 2 개의 대체 경로들이 있다. 먼저, 실린더 라이너 (16) 의 벽 내측의 냉각 오일 덕트 (28) 내로 냉각 오일를 도입하기 위한 실린더 라이너 (16) 의 하단부 표면에서의 개구가 개시되어 있고, 두 번째로 실린더 라이너 (16) 의 하부 반경방향 지지부에서의 드릴링에 의한 실린더 라이너 (16) 의 벽을 통한 냉각 오일 덕트 (28) 가 도입된다. 실린더 라이너 (16) 의 내부 표면에는 냉각 오일 덕트 (28) 와 유체 연통하는 개구가 제공된다. 개구를 통해, 냉각 오일이 노즐 (26) 의 입구로 공급될 수 있다. 노즐 (26) 은 일반적으로 L-형상이고, 노즐 (26) 의 출구는 일반적으로 피스톤 (14) 을 향한다. 냉각 오일 제트는 피스톤의 냉각 오일 갤러리 (24) 의 바닥 표면으로 지향된다. 도 2 내지 도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내연 피스톤 엔진 (10) 내의 피스톤의 냉각 배열체 (12) 를 위한 노즐 (26) 을 도시한다. 도 2 는 노즐의 위 및 옆에서 본 노즐 (26) 을 도시하고, 도 3 은 노즐 (26) 의 절취도를 도시하고, 도 3 은 사용을 위해 설치될 때 위에 있는 출구 바로 앞에서 본 노즐의 출구 (36) 를 도시한다. 노즐 (26) 은 냉각 오일을 위한 유동 채널 (32) 이 내부로 배열되는 본체 (30), 냉각 오일을 위한 입구 (34) 및 냉각 오일을 위한 출구 (36) 를 포함한다. 입구는 도 1 에 도시된 바와 같이 오일 덕트 (28) 에 연결되도록 구성된다. 입구 (34) 는 또한 냉각 오일 덕트의 출구를 갖는 부품에 노즐을 엔진 (10) 에 부착하기 위한 부착 수단 (40) 을 포함한다. 부착 수단은 바람직하게는 부착 나사들을 위한 구멍들 (42) 이 제공된 플랜지이다. 플랜지 표면은 편평하지 않고 실린더 라이너의 표면과 일치하도록 만곡된다. 따라서, 플랜지는 노즐 본체 (30) 의 측면 상에 곡률 중심을 갖는 부분 원통형 표면을 갖는다. 입구 (34) 는 플랜지 (40) 내의 개구이다. 입구 (34) 이후에, 냉각 오일의 의도된 유동 방향으로, 유동 채널은 곡률 반경 (R) 을 갖는 매끄러운 굴곡부를 갖는다. 실제 적용에서 이러한 매끄러운 만곡의 실제 반경은 특히 유동 채널 (32) 의 기하학적 형상, 오일 점도 및 오일 온도에 의해 영향을 받는다. 노즐 (26) 에는, 입구 (34) 와 출구 (36) 사이에서 매끄러운 굴곡 섹션 후에 유동 채널 (32) 에 배열된 적어도 하나의 유동 조절기 (38) 가 있다. 유동 조절기 (38) 에서, 유동 채널 (32) 의 단면적은 다수의 평행한 유동 도관들 (32') 로 구성된다. 단일 도관 (32') 이 유동 채널 (32) 의 총 단면적에 비해 상당히 작은 단면적을 갖는 여러 개의 별개의 유동 도관들 (32') 이 있을 때, 유동의 난류 강도는 상당히 감소되었다. 별개의 유동 도관들 (32') 은 실질적으로 얇은 벽에 의해 분리되며, 두께는 1 mm 미만이지만 0.3 mm 초과이다. 이러한 방식으로, 유동 조절기 (38) 의 총 유동 단면적은 유동 채널 (32) 의 유동 단면적과 실질적으로 동일하다. 도 3 에 도시된 유동 조절기 (38) 는 2 개의 유동 도관들 사이에 적어도 하나의 공통