KR20060107456A - Piston crown with exchangeable piston ring groove - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박 등에 사용되는 대형 2 행정 엔진용 피스톤 크라운에 관한 것으로 그 목적은 피스톤 크라운의 용이한 제작과 간단한 수리를 제공함에 있다.The present invention relates to a piston crown for a large two-stroke engine for use in ships, etc. The object is to provide easy manufacture and simple repair of the piston crown.

본 발명은 종래의 단일부품으로 이루어져 있던 피스톤 크라운을 피스톤 링 그루브 부분과 피스톤 크라운 몸체 부분으로 분리하여 조립체로 구성함으로써 피스톤 크라운의 제작을 용이하게 하고 엔진 운전 중 피스톤 링 그루브의 손상 또는 마모 발생시 해당 피스톤 링 그루브 부분만을 간단히 교체가능하게 하는 것을 그 특징으로 한다.The present invention facilitates the manufacture of the piston crown by separating the piston crown consisting of a conventional single part into a piston ring groove portion and a piston crown body portion to facilitate the manufacture of the piston crown and the piston in case of damage or wear of the piston ring groove during engine operation. It is characterized in that only the ring groove portion is simply replaceable.

대형 2 행정 엔진, 피스톤, 피스톤 크라운, 피스톤 크라운 몸체, 피스톤 링 그루브, 내마모층 Large two stroke engine, piston, piston crown, piston crown body, piston ring groove, wear resistant layer

Description

교체가능한 피스톤 링 그루브를 가진 피스톤 크라운 {Piston crown with exchangeable piston ring groove}Piston crown with exchangeable piston ring groove}

도 1은 종래의 대형 2 행정 엔진의 피스톤 크라운의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a piston crown of a conventional large two-stroke engine.

도 2는 도 1의 피스톤 크라운을 피스톤 크라운 몸체 부분과 피스톤 링 그루브 부분으로 분리 구성한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the piston crown of FIG. 1 separated into a piston crown body portion and a piston ring groove portion.

도 3은 도 2에 따른 피스톤 링 그루브 부분을 다시 몇 개의 링들로 분리한 것을 피스톤 크라운 몸체 부분과 함께 표시한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view of the piston ring groove part according to FIG. 2, with the piston crown body part again being separated into several rings. FIG.

도 4는 도 3에 따른 피스톤 링 그루브 부분을 확대하여 표시한 상세도이다.4 is an enlarged detail view of a piston ring groove part according to FIG. 3.

도 5는 도 3의 링 그루브 부분을 다시 더욱 세분하여 간단한 몇 개의 링들로 나타낸것을 표시한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view showing further dividing the ring groove portion of FIG. 3 into several simple rings.

본 발명은 선박 등에 사용되는 대형 2 행정 엔진용 피스톤 크라운에 관한 것으로 보다 상세하게는 종래 단일 부품으로 구성되어있던 피스톤 크라운(1)을 피스톤 크라운 몸체 부분(2)과 피스톤 링 그루브 부분(3)으로 분리하여 조립체로 구성 하는 방안에 관한 것이다.The present invention relates to a piston crown for a large two-stroke engine to be used in ships, etc. More specifically, the piston crown (1), which was conventionally composed of a single part, to the piston crown body portion (2) and the piston ring groove portion (3) The present invention relates to a method of separating and configuring the assembly.

피스톤 크라운은 엔진 연소실의 일부로 연소 시 발생하는 폭발력을 커넥팅 로드를 통해 크랭크 축으로 전달하는 역할을 한다. 이러한 피스톤 크라운의 외주에는 연소가스의 기밀을 유지하기 위한 피스톤 링을 수용하는 피스톤 링 그루브가 여러 개 형성되어 있는데, 피스톤 링 그루브는 연소 시 발생하는 높은 압력과 온도 및 피스톤 링과의 마찰 등에 의해 마모되므로, 통상 피스톤 링 그루브의 상, 하면에는 고주파 열처리 또는 경질크롬도금 등과 같은 전기도금방식을 통해 얻어진 높은 경도의 내마모층(14)을 구비하여 조기마모에 대비하고 있다. 그러나 이러한 내마모층(14)은 고온 고압의 연소 조건 및 연료 또는 흡입 공기 내의 마모성 입자 등에 의해 결국 마모된다. 내마모층(14)이 거의 마모된 피스톤 크라운은 새로운 내마모층(14)을 형성하는 재생 수리과정을 거쳐 재사용된다.The piston crown is a part of the engine combustion chamber that transmits the explosive force generated during combustion to the crankshaft through the connecting rod. Several piston ring grooves are formed on the outer circumference of the piston crown to accommodate the piston ring for maintaining the airtightness of the combustion gas. The piston ring groove is worn out due to high pressure and temperature generated during combustion and friction with the piston ring. Therefore, the upper and lower surfaces of the piston ring groove are usually provided with a high wear resistance layer 14 obtained by electroplating such as high frequency heat treatment or hard chromium plating to prepare for early wear. However, this wear-resistant layer 14 is eventually worn out by the high temperature and high pressure combustion conditions and abrasive particles in fuel or intake air. The piston crown, which is substantially worn out of the wear resistant layer 14, is reused through a regenerative repair process to form a new wear resistant layer 14.

이러한 종래의 방식은 과도한 생산원가 및 재생 수리 비용을 초래한다. 특히 경질 크롬도금 등과 같은 전기도금방식으로 내마모층(14)을 형성하는 경우 필연적으로 발생되는 수소 가스 및 도금액 내의 불순물 등은 피스톤 링 그루브 상, 하면의 깊숙한 곳에 적체되므로 도금 품질 불안의 요인이 된다. 따라서 까다로운 제작 공법과 장시간의 전, 후처리가 요구되며 이는 과도한 생산 비용의 상승으로 이어진다. 또한 접착면에 대해 수직으로 분무를 하여야만 적정한 접착력이 얻어지는 플라즈마 코팅 또는 고속도 산소연료(high velocity oxygen feul; HVOF) 코팅 등과 같은 높은 경도값를 갖는 내마모층(14)을 형성하는 방법 등의 적용을 어렵게 하는 단점이 있어왔다.This conventional approach results in excessive production costs and regeneration repair costs. In particular, when the wear-resistant layer 14 is formed by an electroplating method such as hard chromium plating, hydrogen gas and impurities in the plating solution that are inevitably accumulated in the depths above and below the piston ring groove become a cause of instability in plating quality. . Therefore, a demanding manufacturing method and a long time before and after treatment are required, which leads to excessive production costs. In addition, it is difficult to apply a method of forming a wear resistant layer 14 having a high hardness value, such as plasma coating or high velocity oxygen feul (HVOF) coating, in which proper adhesion is obtained only by spraying the adhesive surface vertically. There have been disadvantages.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해, 종래의 피스톤 크라운(1), 즉 피스톤 크라운의 외주에 피스톤 링 그루브들이 직접 형성되어있는 피스톤 크라운에서 링 그루브 부분(3)을 분리해내어 별도의 부품으로 형성하여, 나머지 피스톤 크라운 몸체 부분(2)에 조립하여 사용하도록 구성함으로써, 링 그루브의 손상 또는 마모 발생시 종래에는 피스톤 크라운 전체를 교체, 수리하던 것을, 앞으로는 링 그루브 부분(3)만을 간단히 교체할 수 있도록 하는 방법을 제공하고, 나아가서 링 그루브 부분을 더욱 세분하여 단순한 링 형태로 만듦으로써 기존의 링 그루브 내벽에 위치하던 내마모층(14)을 외부로 드러내어 내마모층(14)의 형성을 용이하게 함과 동시에, 새로운 형태의 내마모층(14)을 형성하는 방법, 즉 높은 접착 강도를 가지기 위해서는 피 대상물에 수직으로 분무하여야만 하는 플라즈마 코팅 또는 고속도 산소연료(high velocity oxygen feul; HVOF) 코팅 등과 같은 높은 경도값을 갖는 내마모층(14)을 형성하는 방법 등의 적용을 실용화하는데 본 발명의 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention separates the ring groove portion 3 from the conventional piston crown 1, that is, the piston crown in which the piston ring grooves are formed directly on the outer circumference of the piston crown. It is configured to be used to assemble the remaining piston crown body portion (2), so that when the damage or wear of the ring groove, the conventional replacement of the piston crown, repair, simply replace only the ring groove portion (3) in the future By providing a method to further facilitate and further subdividing the ring groove portion into a simple ring shape, it is easy to form the wear resistant layer 14 by exposing the wear resistant layer 14 located on the inner wall of the existing ring groove to the outside. At the same time, in order to form a new type of wear-resistant layer 14, that is, to have a high adhesive strength It is an object of the present invention to practically apply the method of forming a wear resistant layer 14 having a high hardness value, such as plasma coating or high velocity oxygen feul (HVOF) coating, which must be sprayed perpendicularly to .

본 발명은, 종래의 피스톤 크라운(1)에서 링 그루브 부분이 제외된 피스톤 크라운 몸체 부분(2)과 피스톤 링 그루브 부분(3)으로 구성된다.The present invention consists of a piston crown body portion 2 and a piston ring groove portion 3 in which a ring groove portion is excluded from the conventional piston crown 1.

링 그루브 부분은 다시 몇 개의 링(9, 10, 11, 12, 13)으로 나누어질 수 있 으며, 나아가서 더욱더 간단한 링 형태(9, 16, 17, 18, 19, 13)로 나누어질 수 있다. 각 링에는 피스톤 크라운 몸체 부분과의 결합을 위한 나사들을 수용하는 다수의 구멍(8)들과 결합시 위치 정밀도를 높이기 위한 다수의 핀 구멍(5), 그리고 연소가스 및 엔진오일의 누설을 방지하기 위한 밀봉링 그루브(6)가 구비될 수 있다. 피스톤 크라운 몸체 (2)에 역시 다수의 나사 구멍과(7), 핀구멍(4)이 구비될 수 있다.The ring groove portion can in turn be divided into several rings (9, 10, 11, 12, 13) and further divided into even simpler ring forms (9, 16, 17, 18, 19, 13). Each ring has a number of holes (8) for receiving screws for engagement with the piston crown body portion, and a plurality of pin holes (5) to increase positional accuracy when engaged, and to prevent leakage of combustion gas and engine oil. Sealing grooves 6 may be provided. The piston crown body 2 may also be provided with a plurality of screw holes 7 and pin holes 4.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서,본 발명이 속하는 기술분야에서 통상 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형 실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니한다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiment.

상기와 같은 구성에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 다음과 같다.The effects of the present invention that can be expected by the configuration as described above are as follows.

첫 번째 효과는 링 그루브 부분의 내마모층 형성에 소요되는 시설비 및 생산비용 절감에 있다. 예를 들어 내마모층을 경질크롬도금 등과 같은 전기도금방식을 통하여 얻는 경우에, 종래에는 피스톤 크라운 전체를 도금조에 넣어야 했으므로 대규모의 도금 시설이 필요하였으나 앞으로는 몇 개의 링만 도금하면 되므로 그러한 대형 투자의 필요성이 줄어들게 되었기 때문이다.The first effect is the reduction of facility and production costs for the formation of wear-resistant layers in the ring groove part. For example, when the wear-resistant layer is obtained through an electroplating method such as hard chromium plating, a large-scale plating facility was required because the entire piston crown had to be put in a plating bath, but in the future, only a few rings need to be plated, so such a large investment is required. This has been reduced.

두 번째 효과로는 내마모층의 품질향상에 있다. 링 그루브 부분품의 형상이 내마모층이 외부로 드러나게 바뀜에 따라 그동안 실시하기 어려웠던 내마모층에 대 한 경도측정이 가능해지며, 경질 크롬도금 등과 같이 전기도금방식으로 내마모층을 형성하는 경우 전극에서 발생하는 수소 가스 및 도금액 내의 불순물 입자 등이 피스톤 링 그루브 깊숙한 곳에 적체되던 현상이 해소되므로 도금층의 결함발생 빈도가 줄어들기 때문이다.The second effect is the quality improvement of the wear resistant layer. As the shape of the ring groove part changes the wear resistant layer to the outside, it is possible to measure the hardness of the wear resistant layer, which has been difficult to carry out in the past, and when forming the wear resistant layer by electroplating such as hard chromium plating, This is because the occurrence of hydrogen gas and impurity particles in the plating liquid accumulated in the depth of the piston ring groove is eliminated, thereby reducing the frequency of defects in the plating layer.

세 번째 효과로는 내마모층이 외부로 노출됨에 따라 내마모층 면에 대한 수직 접근성이 확보되므로 그 동안 노즐의 접근각 제한으로 인한 내마모층과 모재간의 접착력(bonding strength) 확보가 어려워 현실적으로 적용하기 어려웠던 새로운 형태의 내마모층을 형성하는 방법, 즉 플라즈마 코팅 또는 고속도 산소연료(high velocity oxygen feul; HVOF) 코팅 등과 같은 높은 경도값를 갖는 내마모층을 형성하는 방법의 적용을 실용화할 수 있게 되었다는 것이다.The third effect is that the wear resistant layer is exposed to the outside, so the vertical access to the wear resistant layer surface is secured. Therefore, it is difficult to secure the bonding strength between the wear resistant layer and the base material due to the limited access angle of the nozzle. The method of forming a wear resistant layer having a high hardness value, such as a plasma coating or a high velocity oxygen feul (HVOF) coating, can be put to practical use. will be.

네 번째 효과로는 엔진 운전중 빈번히 발생하는 링 그루브 손상 또는 마모 시 종래에는 피스톤 크라운 전체를 교체하던 것을 손상된 링 그루브 부분만 교체하면 되므로 간편한 수리 방법이 제공되며, 링 그루브 부분품의 소형화로 적정량의 예비부품(spare part)의 확보가 용이하여 신속한 대처가 가능하다는데 있다.As a fourth effect, when the ring groove is frequently damaged or worn during engine operation, the replacement of the entire piston crown only needs to be replaced by the damaged ring groove, thereby providing an easy repair method and providing an appropriate amount of spare by miniaturizing the ring groove part. It is easy to secure spare parts, so that a quick response is possible.

다섯 번째 효과로는 물류비 절감에 있다. 피스톤 크라운의 링 그루브 부분이 마모되어 재생수리를 해야하는 경우에 종래에는 피스톤 크라운 전체를 수송하던 것을 앞으로는 링 그루브 부분품만 수송하면 되기 때문이다.The fifth effect is in reducing logistics costs. When the ring groove portion of the piston crown is worn out and needs to be repaired, the conventional transport of the entire piston crown only needs to be carried by the ring groove portion in the future.

여섯 번째 효과로는 링 그루브가 단순한 링 형태로 제작되므로 가공성이 개선되어 종래에는 피스톤 링에만 도입하던 피스톤 링 간 압력차를 줄이기 위한 구조를 피스톤 링 그루브 부분에도 쉽게 도입할 수 있게 되었다는 것이다.The sixth effect is that since the ring groove is manufactured in a simple ring shape, the workability is improved, so that a structure for reducing the pressure difference between the piston rings, which was conventionally introduced only to the piston ring, can be easily introduced into the piston ring groove portion.

Claims (3)

대형 엔진, 특히 선박 또는 발전소 등에서 사용되는 대형 2 행정 엔진용 피스톤에 있어서,In pistons for large engines, especially large two-stroke engines used in ships or power plants, 철 재료로 만들어진 피스톤 크라운(1)을 포함하며, 상기 피스톤 크라운은 그 외주에 각각의 피스톤 링을 수용하도록 설계되어있는 피스톤 링 그루브를 가지고 있으며, 이러한 링 그루브 부분(3)이 별도의 부품으로 형성되어 피스톤 크라운 몸체(2)와 분리가 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 피스톤.A piston crown (1) made of ferrous material, the piston crown having a piston ring groove designed to receive each piston ring on its periphery, the ring groove portion 3 being formed as a separate part Piston, characterized in that to be separated from the piston crown body (2). 청구항 1에 있어서, 별도의 부품으로 형성된 피스톤 링 그루브 부분(3)이 다시 몇 개의 링 형태의 부분품(9, 10, 11, 12, 13) 또는 더욱 단순한 형태의 링들(9, 16, 17, 18, 19, 13)로 분리되어 내마모층(14)에 대한 수직 접근성이 확보되는 것을 특징으로 하는 피스톤.2. The piston ring groove portion 3, which is formed as a separate part, further comprises several ring shaped parts 9, 10, 11, 12, 13 or simpler rings 9, 16, 17, 18. , 19, 13 to separate the piston, characterized in that the vertical access to the wear-resistant layer (14) is secured. 청구항 1 또는 2중 어느 한 항에 있어서 링 그루브 부분품의 형상이 각 피스톤 링 간의 압력 차이를 조절하기 위한 구조(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.The piston as claimed in claim 1, wherein the shape of the ring groove part comprises a structure (15) for adjusting the pressure difference between each piston ring.
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KR20140031106A (en) * 2012-09-03 2014-03-12 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트 Method for the reconditioning of a cylinder arrangement of a reciprocating piston combustion engine

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