KR101873696B1 - 이종재료를 이용한 가스밸브노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박엔진에 사용되는 가스밸브노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내열성이 상대적으로 높은 금속을 이용해 노즐바디를 구성하고, 상기 노즐바디 내에는 극저온의 가스에 대한 극저온인성이 상대적으로 높은 금속으로 인서트부시를 끼움 결합하며, 상기 인서트부시의 일측에는 인서트부시를 한쪽 방향으로 밀어줌으로써 노즐바디에 고정해주기 위한 스토퍼를 설치하고, 상기 스토퍼의 외면을 감싸는 형태로 홀더를 구성하여 노즐바디를 견고하게 고정해줌으로써, 극저온의 가스로 인한 노즐의 크랙은 인서트부시에 의해 방지하고 극고온의 연소온도로 인한 노즐의 열손상은 노즐바디로써 방지할 수 있는 이종재료를 이용한 가스밸브노즐이다.

Description

이종재료를 이용한 가스밸브노즐{Fuel gas injection nozzle of engine using different material}
본 발명은 선박엔진에 사용되는 가스밸브노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내열성이 상대적으로 높은 금속을 이용해 노즐바디를 구성하고, 상기 노즐바디 내에는 극저온의 가스에 대한 극저온인성이 상대적으로 높은 금속으로 인서트부시를 끼움 결합하며, 상기 인서트부시의 일측에는 인서트부시를 한쪽 방향으로 밀어줌으로써 노즐바디에 고정해주기 위한 스토퍼를 설치하고, 상기 스토퍼의 외면을 감싸는 형태로 홀더를 구성하여 노즐바디를 견고하게 고정해줌으로써, 극저온의 가스로 인한 노즐의 크랙은 인서트부시에 의해 방지하고 극고온의 연소온도로 인한 노즐의 열손상은 노즐바디로써 방지할 수 있는 이종재료를 이용한 가스밸브노즐이다.
일반적으로 LNG 선박 즉, LNG를 선박의 추진동력을 위해 연료로 사용하는 선박은 기존의 벙커C유, 경유 및 휘발유를 사용하는 선박에 비해 연비(燃比)가 좋고 대기 및 해양오염물질 배출량을 획기적으로 줄인 친환경 선박으로 알려져 있다.
이러한 LNG 선박은 선박을 대형화하고 선형을 개선해 연료를 종전보다 20~30%가량 덜 쓰고도 같은 효율을 내면서 새로운 국제 환경규제를 충족하는 친환경 선박을 말하며, 이러한 에코십(eco ship) 또는 그린십(green ship)으로 불리기도 한다.
이러한 LNG 선박의 경우 극저온으로 공급되는 액화가스를 연료로 사용하기 때문에 연료분사노즐의 내한성(낮은 온도를 견디는 성질)과 내열성 즉, 연소실의 높은 온도를 견디는 성질을 동시에 충족시켜야하는데, 연료분사노즐 내에는 극저온의 연료가, 연료분사노즐의 외부에는 극고온의 연소실 온도와 마주하는 사용환경으로 인해 그 수명이 짧아지고 심할 경우 노즐에 발생하는 크랙으로 인해 금속파편 등이 선박엔진의 연소실로 들어가 엔진의 고장을 발생시키는 원인이 된다.
가스분사노즐과 관련된 종래기술로서는 등록특허 제10-1200791호에 제안되어 있는 가스인젝터용 분사노즐이 있다.
상기 특허에는 가스가 유출입되는 유입구를 갖는 하우징에 결합되는 가스인젝터용 분사노즐(100)에 있어서, 상기 하우징의 하부에 결합되어 가스가 유입되는 가스유입로(115)가 형성된 노즐본체(110)와; 상기 노즐본체(110)의 내부에 결합되어 상기 가스를 내연기관 측으로 분사하는 노즐소켓(120)을 포함하고, 상기 노즐본체(110)의 내벽면에는 암나사가 형성되고, 상기 노즐소켓(120)의 외벽면에는 수나사가 형성되어 서로 나사결합되며, 상기 노즐소켓(120)이 상기 노즐본체(110) 내부에 나사결합될 때 회전수를 조절하여 상기 가스유입로(115)의 깊이를 조절하는 것을 특징으로 하는 가스인젝터용 분사노즐이 제안되어 있는데, 노즐본체(110)와 노즐소켓(120)이 연소실에 바로 노출되어 있어 고열의 연소실에 사용할 때 열손상으로 인해 수명이 짧아지게 된다.
또한, 나사의 회전수 조절에 의해 가스유입로의 깊이를 조절하나, 최초 조절된 상태가 고열에 의해 유지될 수 있을지 의문이다.
또 다른 종래기술로서는 등록특허 제10-1148683호에 제안되어 있는 디젤엔진과 가스엔진용 하이브리드형 노즐을 구비한 이중 연료분사밸브장치가 있다.
상기 특허에는 디젤기관이나 가스엔진에서 실린더에 연료를 분사시켜주는 연료분사밸브장치에 있어서, 상기 연료분사밸브장치는 연료가 공급되는 연료파이프와 연결되어 연료를 공급받으며, 공급되는 연료가 유동하는 메인연료통로(11) 및 파일럿 연료통로(12)가 구비된 연료밸브블록(10); 상기 연료밸브블록(10)의 하부에 위치되도록 노즐홀더(20)에 의해 결합되고, 메인연료통로(11)와 연결되어 메인연료를 분사하는 메인노즐홀(31) 및, 파일럿 연료통로(12)와 연결되어 파일럿 연료를 분사하는 파일럿노즐홀(32)을 각각 구비한 하이브리드 노즐(30); 상기 하이브리드 노즐(30)의 내부에 위치하도록 설치되고 파일럿압력에 의해 파일럿 노즐홀(32)로 파일럿 연료를 공급하는 파일럿 연결홀(42) 및, 메인연료압력에 의해 메인노즐홀(31)로 메인연료를 공급하는 메인연결홀(41)을 구비하는 파일럿 니들밸브(40); 상기 파일럿 니들밸브(40) 내부에 위치하도록 설치되고, 파일럿 연료분사 후 메인분사의 압력에 의해 메인노즐홀(31)로 메인연료를 공급하는 메인니들밸브(50); 상기 메인니들밸브(50)에 스프링받침대(61)에 의해 연결되고 분사에 사용되는 탄성력을 구비한 니들스프링(60);을 포함하여, 연료분사밸브장치 안으로 들어오는 메인연료 및 파일럿 연료의 압력 및 니들스프링(60)의 장력에 의해 하나의 연료분사밸브장치에서 메인연료 또는 파일럿 연료가 각각의 메인노즐홀(31) 또는 파일럿노즐홀(32)을 통해 순차적으로 분사되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진과 가스엔진용 하이브리드형 노즐을 구비한 이중 연료분사밸브장치가 제안되어 있는데, 디젤엔진의 분사를 위해서는 크게 무리가 없을 수 있으나, 가스엔진에 사용할 경우 하이브리드 노즐(30)이 연소실에 직접 노출되어 열손상의 위험이 높으며, 노즐홀더의 보호를 위해 보강한 내열합금이 고열로 인해 노즐에서 분리될 우려가 높다.
또한, 상대적으로 극저온 상태의 LNG 연료를 사용하는 엔진에 사용할 경우 노즐의 내부와 외부의 온도차로 인해 노즐에 크랙이 발생할 경우 파편이 엔진의 실린더 내로 들어갈 수 있어 노즐의 파손뿐만 아니라 더욱 심각한 고장인 엔진의 손상을 가져올 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1200791호 대한민국 등록특허공보 제10-1148683호
따라서, 본 발명은 선박엔진에 사용되는 가스밸브노즐을 제공하되, 내열성이 상대적으로 높은 금속을 이용해 노즐바디를 구성하고, 상기 노즐바디 내에 극저온의 가스에 대한 극저온인성이 상대적으로 높은 금속으로 인서트부시를 끼움 결합하며, 상기 인서트부시의 일측에는 인서트부시를 한쪽 방향으로 밀어줌으로써 고정해주기 위한 스토퍼를 설치하고, 상기 스토퍼의 외면을 감싸는 형태로 홀더를 구성하여 노즐바디를 견고하게 고정해줌으로써, 극저온의 가스로 인한 노즐의 크랙은 인서트부시에 의해 방지하고 극고온의 연소온도로 인한 노즐의 열손상은 노즐바디로써 방지할 수 있는 이종재료를 이용한 가스밸브노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 노즐바디는 인코넬 소재를 이용해 형성하고, 인서트부시, 스토퍼 및 홀더는 공구강 소재를 이용해 형성하여, 이종재료를 특성을 하나의 노즐에 사용함으로써 극저온 가스에 대한 극저온인성을 높이고, 극고온 연소온도에 대한 내열성을 높인 이종재료를 이용한 가스밸브노즐을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 스토퍼의 직경은 홀더에 형성된 스토퍼결합홈의 직경보다 (+)공차를 가지도록 형성하여 억지끼움방식에 의해 고정 결합하여 노즐바디의 견고한 고정과 함께 가스가 새는 것을 원천적으로 방지한 이종재료를 이용한 가스밸브노즐을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 이종재료를 이용한 가스밸브노즐은 선박엔진에 사용되는 연료분사용 노즐에 있어서, 상기 노즐은 내부에 부시결합홈(11)이 형성되고 끝부분에는 가스분사구(12)가 형성된 노즐바디(10)와, 상기 노즐바디(10)에 형성된 부시결합홈(11)에 끼워져 결합되며 상기 가스분사구(12)와 연통된 가스배출통로가 형성된 인서트부시(20)와, 어댑터가 고정되는 어댑터결합홈(31)이 형성되며 노즐바디(10)의 단면에 밀착 고정되는 스토퍼(30)와, 상기 노즐바디(10)의 일부분이 내부에 끼워져 고정되며 상기 스토퍼(30)를 노즐바디(10) 쪽으로 밀어서 고정해주는 홀더(40)로 구성된 것이 특징이다.
본 발명에 의한 이종재료를 이용한 가스밸브노즐은 선박엔진에 사용되는 가스밸브노즐을 제공하되, 내열성이 상대적으로 높은 금속을 이용해 노즐바디를 구성하고, 상기 노즐바디 내에 극저온의 가스에 대한 극저온인성이 상대적으로 높은 금속으로 인서트부시를 끼움 결합하며, 상기 인서트부시의 일측에는 인서트부시를 한쪽 방향으로 밀어줌으로써 고정해주기 위한 스토퍼를 설치하고, 상기 스토퍼의 외면을 감싸는 형태로 홀더를 구성하여 노즐바디를 견고하게 고정해줌으로써, 극저온의 가스로 인한 노즐의 크랙은 인서트부시에 의해 방지하고 극고온의 연소온도로 인한 노즐의 열손상은 노즐바디로써 방지할 수 있는 현저한 효과가 있으며, 상기 노즐바디는 인코넬 소재를 이용해 형성하고, 인서트부시, 스토퍼 및 홀더는 공구강 소재를 이용해 형성하여, 이종재료를 특성을 하나의 노즐에 사용함으로써 극저온 가스로 인한 극저온인성을 높이고, 극고온 연소온도로 인한 내열성을 높인 현저한 효과와 함께, 스토퍼의 직경은 홀더에 형성된 스토퍼결합홈의 직경보다 (+)공차를 가지도록 형성하여 억지끼움방식에 의해 고정 결합하여 노즐바디의 견고한 고정과 함께 가스가 새는 것을 원천적으로 방지한 현저한 효과가 있다.
도 1은 종래 선박용 디젤엔진에 사용되는 연료분사노즐의 분리구성도
도 2는 종래 선박용 디젤엔진에 사용되는 연료분사노즐의 구성도
도 3은 본 발명의 전체구성 사시도
도 4는 본 발명의 분리구성 사시도
도 5는 본 발명의 전체구성단면도
도 6은 본 발명의 분리구성단면도
본 발명은 선박엔진에 사용되는 가스밸브노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내열성이 상대적으로 높은 금속을 이용해 노즐바디를 구성하고, 상기 노즐바디 내에는 극저온의 가스에 대한 극저온인성이 상대적으로 높은 금속으로 인서트부시를 끼움 결합하며, 상기 인서트부시의 일측에는 인서트부시를 한쪽 방향으로 밀어줌으로써 노즐바디에 고정해주기 위한 스토퍼를 설치하고, 상기 스토퍼의 외면을 감싸는 형태로 홀더를 구성하여 노즐바디를 견고하게 고정해줌으로써, 극저온의 가스로 인한 노즐의 크랙은 인서트부시에 의해 방지하고 극고온의 연소온도로 인한 노즐의 열손상은 노즐바디로써 방지할 수 있는 이종재료를 이용한 가스밸브노즐이다.
도 1은 종래 선박용 디젤엔진에 사용되는 연료분사노즐의 분리구성도이고, 도 2는 종래 선박용 디젤엔진에 사용되는 연료분사노즐의 구성도로써, 노즐바디(1)의 중심에는 컷옵샤프트결합홈(3)이 구성되어 컷옵샤프트(도시하지 않음)가 결합되고, 어댑터결합홈(4)이 형성되어 어댑터(도시하지 않음)가 결합되며, 상기 노즐바디(1)의 외부원주면 일부에는 인코넬 소재로 만들어진 캡(2)이 부착되고, 연료분사구(5)를 통해 연소실 쪽으로 연료가 분사된다.
상기 캡(2)은 통상 인코넬 소재를 이용해 HIP(Hot Isostatic Pressing : 열간등압압축성형)방식 또는 CIP(Cold Isostatic Pressing : 냉간등압압축성형)방식을 통해 결합되는데, 이러한 결합방식은 노즐의 사용기간이 길어질수록 열에 의해 노즐바디(1)와 캡(2) 사이의 용접부(6)에 틈이 생기게 되고 이로써 고압으로 분사되는 연료에 의해 캡(2)이 노즐바디(1)에서 떨어지는 등 노즐의 내구성이 저하되는 주된 원인이 된다.
또한, 노즐바디(1)를 만들고 상기 노즐바디(1)를 인코넬 분말이 일정량 들어가 있는 금형 내에 넣어 HIP 또는 CIP 방식에 의해 서로 접합시킨 뒤 성형된 인코넬의 외면을 절삭 가공하여 캡(2)의 형상으로 만들고 연료분사구(5)를 뚫어야 하므로 제작비용과 제작시간이 상승되는 문제를 가지게 된다.
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 전체구성 사시도이고, 도 4는 본 발명의 분리구성 사시도이며, 도 5는 본 발명의 전체구성단면도이고, 도 6은 본 발명의 분리구성단면도로써, 본 발명에 의한 이종재료를 이용한 가스밸브노즐은 선박엔진에 사용되는 연료분사용 노즐에 있어서, 상기 노즐은 내부에 부시결합홈(11)이 형성되고 끝부분에는 가스분사구(12)가 형성된 노즐바디(10)와, 상기 노즐바디(10)에 형성된 부시결합홈(11)에 끼워져 결합되며 상기 가스분사구(12)와 연통된 가스배출통로가 형성된 인서트부시(20)와, 어댑터가 고정되는 어댑터결합홈(31)이 형성되며 노즐바디(10)의 단면에 밀착 고정되는 스토퍼(30)와, 상기 노즐바디(10)의 일부분이 내부에 끼워져 고정되며 상기 스토퍼(30)를 노즐바디(10) 쪽으로 밀어서 고정해주는 홀더(40)로 구성된 것이 특징이다.
먼저, 노즐바디(10)는 노즐의 몸체를 이루는 부분으로써 내부 중심부에는 부시결합홈(11)이 형성되고, 일단에는 연료분사구(12)가 다수 형성된다. 상기 연료분사구(12)는 통상 4~6개가 형성되며, 연료분사구(12)의 갯수는 노즐의 크기와 한번에 분사하고자 하는 연료의 분사량에 따라 가변적이며 그 직경은 대략 0.1~3.0mm 정도가 되며, 연료분사구의 중심축과 노즐바디(10)의 중심축이 이루는 각은 연료분사구마다 서로 다를 수 있으며, 이는 엔진의 실린더에 분사하는 연료를 실린더 전체에 골고루 분사함으로써 연소효율을 높이기 위함이다.
도시된 실시예에서 상기 노즐바디(10)는 반경방향의 단면이 내부가 원통형으로 비어있는 도넛형을 이루게 되고 이로써 상기 노즐바디(10)에 끼워지는 인서트부시(20) 역시 반경방향의 단면이 원형을 이루게 된다.
상기 인서트부시(20)는 극저온 즉, -160~170℃에 달하는 가스에 대해 극저온인성을 가질 수 있는 소재가 바람직하며, 이러한 소재로써 저온의 가스로 인한 크랙을 방지하기 위해 극저온용강(steel for cryogenic use)을 사용할 수 있으며, 특히 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)을 포함한 고엔트로피 합금을 사용할 수 있다.
즉, 일반적인 고엔트로피 합금은 기존 합금과 달리 합금에 사용된 원소들이 특정한 원소에 치우치지 않고 모두가 주요 원소로 작용해 금속간 화합물을 형성하지 않는 합금을 말하는데, 본 발명에 사용할 수 있는 고엔트로피 합금은 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)을 원소로 일정량 이상 즉, 유의미한 함유량(불순물이 아닌 함유량)을 가지도록 포함한 소재를 열간 또는 냉간압연으로 처리한 합금소재를 사용할 수 있다.
또한, 상기 인서트부시(20)는 이러한 고엔트로피 합금 이외에도 일반적인 공구강을 사용할 수 있으며, 일반적인 공구강을 사용할 경우 열처리를 통해 극저온인성(極低溫引性)을 가지도록 열처리하여 사용할 수 있고, 내부에는 선박엔진의 연료가 되는 가스의 흐름통로인 연료유입구(21)가 형성되고, 일측에는 유입된 가스를 노즐바디(10)에 형성된 가스분사구(12)로 배출하기 위한 가스배출통로(22)가 형성된다.
이때, 상기 가스배출통로(22)는 가스분사구(12)로의 분사압력을 높이기 위해 2단으로 절곡형성되는 것이 바람직한데, 연료유입구(21)에 머물러 있던 가스는 어댑터(60)에 결합되어 있는 니들이나 컷옵샤프트(cut off shaft, 50)에 의해 고압으로 압축되면서 배출되게 되고 이때 절곡 형성된 가스배출통로(22)로 인해 배출압력이 높아져 선박엔진의 연소실로 빠른 속도로 분사될 수 있다.
상기 스토퍼(30)는 노즐바디(10)를 홀더(40)에 고정해주기 위한 구성으로써, 가스의 이동을 위한 어댑터(60)가 고정되는 어댑터결합홈(31)이 형성되며 노즐바디(10)의 단면에 밀착 고정된다.
상기 스토퍼(30)는 일반적인 공구강을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 인서트부시(20)와 같이 열처리를 통해 극저온인성을 가지도록 할 수 있다.
따라서 상기 인서트부시(20)의 연료유입구(21)를 통해 들어온 가스는 어댑터(60)에 의해 결합되어 있는 니들이나 컷옵샤프트(50)에 의해 압축된 상태에서 인서트부시(20)의 가스배출통로(22)와 노즐바디(10)의 가스분사구(12)를 순차적으로 거쳐 선박엔진의 연소실로 분사되게 된다.
상기 홀더(40)는 노즐바디(10)의 일부분을 둘러싸는 방식으로 고정되며, 홀더(40)에 내부에는 스토퍼(30)가 억지끼움 방식으로 결합되어 노즐바디(10)를 홀더(40)에 완전히 고정해주게 된다.
도시된 실시예는 상기 노즐바디(10)의 끝부분에는 노즐바디(10)의 반경방향으로 돌출된 돌출부(13)가 형성되고, 상기 홀더(40)에는 돌출부(13)가 걸릴 수 있도록 단턱(41)이 형성되어 스토퍼(30)에 의해 노즐바디(10)를 밀어주면 상기 단턱(41)에 돌출부(13)가 걸려 노즐바디(10)가 홀더(40) 외부로 밀려나지 않음으로써 서로 고정되는 방식이며, 돌출부(13)의 모서리 즉, 홀더(40)의 단턱(41) 부분과 맞닿는 부분은 챔퍼링홈(14)이 형성되도록 절삭 가공하여 노즐바디(10)가 홀더(40)에 완전히 밀착되도록 가공하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 홀더(40)에는 스토퍼(30)의 결합량을 제한해주기 위해 또 다른 단턱(43)을 형성하여 스토퍼(30)에 의해 노즐바디(10)가 일정한 깊이 이상 들어가는 것을 방지하도록 구성할 수 있다.
물론, 상기 단턱이 없는 경우 노즐바디(10)의 외경을 홀더(40) 내부에 형성된 노즐바디결합홀(42)의 직경보다 (+)공차를 가지도록 형성하여 억지끼움 방식에 의해 노즐바디(10)를 홀더(40)에 고정해줄 수 있으며, 상기 스토퍼(30)의 외경은 홀더(40)에 형성된 노즐바디결합홀(42)의 직경보다 (+)공차를 가짐으로써 스토퍼(30)는 홀더(40)에 억지끼움방식에 의해 고정되고 기밀성이 유지되도록 구성할 수 있다.
이러한 (+)공차방식 이외에, 상기 홀더(40)에 형성된 노즐바디결합홀(42)의 직경은 일정하게 유지되고, 노즐바디(10)나 스토퍼(30)의 외경은 일부 구간 또는 전체 구간이 일정하게 경사져있어 노즐바디(10)나 스토퍼(30)는 홀더(40)에 억지끼움방식으로 고정되도록 구성할 수 있으며, 인서트부시(20) 역시 인서트부시(20)의 외경을 노즐바디(10)에 형성된 부시결합홈(11)의 직경보다 (+)공차를 가지도록 형성하여 억지끼움방식에 의해 서로 고정 결합할 수 있으며, 억지끼움방식의 결합이 완료된 다음에는 단면을 연마하여 노즐바디(10)의 단면과 인서트부시(20)의 단면 사이에 높낮이 차이가 생기지 않도록 하여 가스가 새는 것을 방지하고 안정된 품질의 노즐을 확보할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 노즐바디(10)는 선박 엔진의 연소실에 직접 노출되므로 내열성이 상대적으로 높은 소재가 바람직하다.
따라서, 상기 노즐바디(10)는 봉 형태의 인코넬 소재를 이용하여 외면 가공과 내부에 부시결합홈(11)과 가스분사구(12)를 뚫고 난 이후 열처리를 함으로써 절삭가공에 대한 가공성을 높이고 이후 열처리를 통해 고강도로 제작하는 것이 바람직하며, 인코넬 소재 이외에 인코넬 소재와 유사한 내열성을 가지는 소재를 사용할 수도 있다.
이러한 봉 형태의 인코넬 소재는 노즐의 형상 자체가 대략 원통형이므로 외면가공 및 내부에 홀을 뚫는 가공으로 노즐바디(10)의 형상을 만들 수 있어 제작시간과 비용을 줄이고 다양한 형상을 가지는 노즐에 즉각 대응할 수 있으며, 상기 인서트부시(20), 스토퍼(30) 및 홀더(40)는 인코넬 소재에 비해 저렴한 일반적인 공구강을 이용해 만듦으로써 자재비용을 줄일 수 있고, 인서트부시(20)와 스토퍼(30)를 같은 소재로 만들어 스토퍼(30)의 니들결합홈(21)을 따라 왕복운동을 하는 니들이나 컷옵샤프트(50)의 기계적 마모를 줄일 수 있으며, 이러한 구성 즉, 내열성이 높은 인코넬 소재의 노즐바디(10)에 의해 인서트부시(20) 및 스토퍼(30)가 엔진 연소실의 열에 직접적으로 노출되지 않음으로써 열손상을 줄여 결국 노즐의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 극저온으로 공급되는 가스로 인해 인서트부시(20)에 크랙이 발생하여도 인서트부시(20)의 외부 전체를 노즐바디(10)가 감싸고 있으므로 크랙으로 발생한 인서트부시(20)의 파편이 선박엔진의 연소실 쪽으로 들어가는 것을 원천적으로 차단하여 선박엔진을 보호할 수 있다.
미설명부호는 홀(51)로써 컷옵샤프트(50)에 형성되어 연료의 이동을 위한 구성이며, 상기 컷옵샤프트(50), 홀(51) 및 어댑터(60)는 선박엔진의 종류에 따라 그 형상이 다양하게 설계될 수 있다.
결국, 본 발명에 의한 이종재료를 이용한 가스밸브노즐은 선박엔진에 사용되는 가스밸브노즐을 제공하되, 내열성이 상대적으로 높은 금속을 이용해 노즐바디를 구성하고, 상기 노즐바디 내에 극저온의 가스에 대한 극저온인성이 상대적으로 높은 금속으로 인서트부시를 끼움 결합하며, 상기 인서트부시의 일측에는 인서트부시를 한쪽 방향으로 밀어줌으로써 고정해주기 위한 스토퍼를 설치하고, 상기 스토퍼의 외면을 감싸는 형태로 홀더를 구성하여 노즐바디를 견고하게 고정해줌으로써, 극저온의 가스로 인한 노즐의 크랙은 인서트부시에 의해 방지하고 극고온의 연소온도로 인한 노즐의 열손상은 노즐바디로써 방지할 수 있는 현저한 효과가 있으며, 상기 노즐바디는 인코넬 소재를 이용해 형성하고, 인서트부시, 스토퍼 및 홀더는 공구강 소재를 이용해 형성하여, 이종재료를 특성을 하나의 노즐에 사용함으로써 극저온 가스로 인한 극저온인성을 높이고, 극고온 연소온도로 인한 내열성을 높인 현저한 효과와 함께, 스토퍼의 직경은 홀더에 형성된 스토퍼결합홈의 직경보다 (+)공차를 가지도록 형성하여 억지끼움방식에 의해 고정 결합하여 노즐바디의 견고한 고정과 함께 가스가 새는 것을 원천적으로 방지한 현저한 효과가 있다.
1. 노즐바디 2. 캡
3. 컷옵샤프트결합홈 4. 어댑터결합홈
5. 연료분사구 6. 용접부
10; 노즐바디
11. 부시결합홈 12. 연료분사구
13. 돌출부 14. 챔퍼링홈
20; 인서트부시
21. 연료유입구 22. 가스배출통로
30; 스토퍼
31. 어댑터결합홈
40; 홀더
41. 단턱 42. 노즐바디결합홀
50. 컷옵샤프트 51. 홀
60. 어댑터

Claims (7)

  1. 선박엔진에 사용되는 연료분사용 노즐에 있어서,
    상기 노즐은 내부에 부시결합홈(11)이 형성되고 끝부분에는 가스분사구(12)가 형성된 노즐바디(10)와, 상기 노즐바디(10)에 형성된 부시결합홈(11)에 끼워져 결합되며 상기 가스분사구(12)와 연통된 가스배출통로가 형성된 인서트부시(20)와, 어댑터가 고정되는 어댑터결합홈(31)이 형성되며 노즐바디(10)의 단면에 밀착 고정되는 스토퍼(30)와, 상기 노즐바디(10)의 일부분이 내부에 끼워져 고정되며 상기 스토퍼(30)를 노즐바디(10) 쪽으로 밀어서 고정해주는 홀더(40)로 구성되며,
    상기 노즐바디(10)는 인코넬 소재를 이용해 형성되고, 상기 인서트부시(20)와 스토퍼(30) 및 홀더(40)는 공구강 소재를 이용해 형성되어 선박엔진의 연소실에서 발생한 열에 의해 인서트부시(20)와 스토퍼(30) 및 홀더(40)의 열손상을 방지하고,
    상기 스토퍼(30)의 직경은 홀더(40)에 형성된 노즐바디결합홀(42)의 직경보다 (+)공차를 가짐으로써 스토퍼(30)는 홀더(40)에 억지끼움방식에 의해 고정되고 기밀성이 유지되며, 인서트부시(20) 역시 인서트부시(20)의 외경을 노즐바디(10)에 형성된 부시결합홈(11)의 직경보다 (+)공차를 가지도록 형성하여 억지끼움방식에 의해 서로 고정 결합하며,
    억지끼움방식의 결합이 완료된 다음에는 단면을 연마하여 노즐바디(10)의 단면과 인서트부시(20)의 단면 사이에 높낮이 차이가 생기지 않도록 하여 가스가 새는 것을 방지하고 안정된 품질의 노즐을 확보할 수 있으며,
    상기 인서트부시(20)는 저온의 가스로 인한 크랙을 방지하기 위해 공구강을 소재로 열처리를 통해 극내냉각성을 가지며, 이로써 극저온으로 공급되는 가스로 인해 인서트부시(20)에 크랙이 발생하여도 인서트부시(20)의 외부 전체를 노즐바디(10)가 감싸고 있으므로 크랙으로 발생한 인서트부시(20)의 파편이 선박엔진의 연소실 쪽으로 들어가는 것을 원천적으로 차단하여 선박엔진을 보호할 수 있으며,
    상기 인서트부시(20)는 저온의 가스로 인한 크랙을 방지하기 위해 극저온용강(steel for cryogenic use)이나 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)을 포함한 고엔트로피 합금인 것이 특징인 이종재료를 이용한 가스밸브노즐.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노즐바디(10)의 끝부분에는 노즐바디(10)의 반경방향으로 돌출된 돌출부(13)가 형성되고, 상기 홀더(40)에는 돌출부(13)가 걸릴 수 있도록 단턱(41)이 형성되어 스토퍼(30)에 의해 노즐바디(10)를 밀어주면 상기 단턱(41)에 돌출부(13)가 걸려 노즐바디(10)가 홀더(40) 외부로 밀려나지 않음으로써 서로 고정되는 것이 특징인 이종재료를 이용한 가스밸브노즐.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인서트부시(20)에 형성된 가스배출통로(22)는 가스분사구(12)로의 배출압력을 높이기 위해 2단으로 절곡되어 있는 것이 특징인 이종재료를 이용한 가스밸브노즐.
  6. 삭제
  7. 삭제
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