KR20020007045A - 내연기관 엔진용 가압송풍기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관 엔진의 크랭크 축 풀리로부터 V벨트로 연결 구동되는 송풍기로서 기존 터보차저의 문제점을 개선하고 대.중.소형 엔진등의 특성에 따라 광범위하게 적용시킬 수 있도록 설계 제작 설치가 용이하도록 창안된 가압 송풍기이다.

Description

내연기관 엔진용 가압송풍기{.}

본 발명은 내연기관엔진(이하 엔진이라함)의 크랭크축 풀리로부터 팬벨트에 의해서 연결구동되는 가압 송풍기에 관한 것이다.

일반적으로 엔진의 연비와 출력을 높이는 기존 터보차져의 개념은 엔진의 배기가스에서 동력을 얻어 반대편 흡입 매니홀드쪽의 팬을 돌려 매니홀드내의 공기압을 높혀 실린더에 공급하는 방법으로 구성되고 여러장점에도 불구하고 내구성과 각종 제한적인 문제점이 있는 것을 개선 보완하고저 본 출원인은 특허출원제 99-5140호에서 V벨트에 의해 풀 리가 구동되면서 송풍팬을 회전시키는 가압 송풍기를 개시한바 있으나 정형된 케이스안에 송풍팬을 가변적으로 확장 시킬수 없는 문제점과 제한된 윤활방법, 그리고 공기 흡,배출의 제한적 적용의 문제점이 있었다.

또 상기 문제점을 보완개량코자 안출된 특허출원 제99-023604호를 출원하였으나 팬설치와 구성 그리고 고속회전에 다른 진동등의 문제점이 제기되었다. 본 발명은 선출원된 특허출원 제99-5140, 제99-023604호 보다 더 완벽하도록 팬구성과 운용방법에 있어서 고속회전에 따른 팬의 진동을 줄이기 위한 팬구조와 가압송풍 효율성을 보다 더 높이고 각 엔진 특성에 따라 적용토록 가압송풍기 A형과 B형을 구분하고 팬 전체의 진동을 줄이도록 댐퍼하우징을 설계함으로써 가압송풍 팬회전의 정숙성, 내구성을 한층 배가시키는 특징이 있는 것이다.

이하 첨부도면에 의거 본 발명에 따른 가압 송풍기 A형과 B형의 개념과 구성 및 설계 설치장착 내용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 적용 엔진의 연비와 출력을 최적의 상태로 높이고 경제적이고 내구성이 있도록 각종엔진의 특성에 맞게 가압송풍 A.B형을 대소장단 사이즈별로 간단한 설계의 변경만으로 제작하여 광범위하게 이용코자 함이다.

제1도는 가압 송풍기 A형의 구성개념 평면도

제2도는 B-B선 송풍팬 구성 개념단면도

제3도는 팬케이스 구성 및 송풍팬의 연접합 설치개념 평면도

제4도는 A-A선 단면에서 본 내장 공기흡입구 설치개념 평면도

제5도는 단 베어링 일측면 단면도

제6도는 쌍베어링 일측면 단면도

제7도는 쌍중첩베어링 개념의 일측면 단면도

제8도는 풀리 구동동력기 및 가압 송풍기 A.B형의 오일주유와 순환의 개념 평면도

제9도는 중첩베어링 설치방법 개념의 평면도

제10도는 중첩베어링 개념의 평면도

제11도는 가압 송풍기 A.B형의 다단식 설치형태를 요약 설명한 평면도

제12도는 풀리구동 동력기 개념 평면도

제13도는 가압송풍기 A.B형 및 풀리구동동력기의 전면 구성 개념의 평면도

제14도는 가압 송풍기 B형의 구성 개념평면도

제15도는 C-C선 송풍팬 구성의 단면도

제16도는 가압 송풍기 B형 D-D선의 구성 개념단면도

제17도는 E-E선 댐퍼하우징 구성개념 단면도

제18도는 댐과 하우징과 연결로드의 이용설치 개념의 평면도

-도면의 주요부분에 대한 부호설명-

1 : 구동축 2 : 시일 3 : 볼트구멍

4 : 베어링 A 4' : 베어링 B 5 : 송풍기 풀리

6 : 팬케이스 7 : 팬 8 : 키

9 : 내장공기 흡입구 10 : 외장공기 흡입구 11 : 외장 공기관

12 : 오일케이스 13 : 오일파이프라인 14 : 커버

15 : 앞 후레임 16 : 뒤 후레임 17 : 공기흐름분리판

18 : 동력연결장치 19 : 내장공기관 20 : 내장케이스

21 : 중간케이스 22 : 외장케이스 23 : 중간케이스요홈

24 : 오일순환로 25 : 베어링 하우징 26 : 구동축 보호관

27 : 엔진 크랭크축 풀리 28 : V벨트 29 : 팬 고정나사

30 : 팬 후레임 31 : 팬 라운드 후레임 32 : 볼트

33 : 댐퍼부싱 34 : 연결로드 35 : 댐퍼카바

36 : 댐퍼 하우징 →공기흐름 화살표

이를 실현하기 위한 실시예로서 제1도에서 참조되듯이 앞 후레임(15)과 뒤 후레임(16)을 지지축으로 하고 송풍기 풀리(5)와 구동축(1) 그리고 양쪽 베어링 (4)(4')의 베어링 하우징(25)이 오일케이스(12)에 노출되게 구성하여 윤활유가 상호 교류되도록 하고 팬(7)을 설치하되 가압송풍기 A형에 있어서는 제1.2.3.15도에서 참조되듯이 첫 번째팬(7ⓐ)을 양분하여 일측면은 제15도와 같이 구성하고 또한 일측면은 제2도와 같이 팬라운드 후레임(31)을 구성설치하고 두 번째팬(7ⓑ)과 세번째팬(7ⓒ)을 연접합하여 설치하되 팬 후레임(30)과 팬라운드 후레임(31)의 연접부에는 각각의 요철(凹凸) 설계를 하여 팬과 팬의 접속력을 강화시키므로서 연접합 스크류 프로펠러 형태로 팬(7ⓐⓑⓒ) 전체가 일체형으로 구동되게 하여 장착하고 엔진크랭크축 풀리(27)의 동력을 V벨트(28)로 송풍기풀리(5)에 연결시켜 구동되는 것이다.

한편 연접합팬(7)의 수량과 사이즈는 가압송풍기 A형의 규격에 따라 가감될 수 있는 것이다.

이때 팬(7)에 의해 송풍된 내장공기관(19)내의 공기가 압축되도록 팬 케이스(6)를 제3도에서 참조되듯이 점차 깔대기 모양으로 사이즈를 줄이면서 팬(7)과 팬라운드 후레임(31)도 팬케이스(6)의 형태와 같이 깔대기형 연접합 스크류 프로펠러 개념으로 설계설치하고 점차적으로 공기가 압축되도록 내장공기관(19)를줄여서 엔진흡기관에 결합시킨다

또, 팬(7)의 연접합수량과 고속회전 그리고 팬(7)의 크기와 또 팬(7)의 설치지점이 내장공기 흡입구(9)와의 거리 관계에 따라 구동축(1)의 길이가 길어질 때 등에서 섭동과 진동의 댐퍼와 정숙한 팬(7)회전을 위하여 구동축 보호관(26)과 병행하여, 제17. 18도에서 참조되듯이 댐퍼하우징(36)을구성하되 팬(7)에서 송풍되는 바람의 영향을 고려한 일정한 지점에 연결로드(34)를 이용하여 구동축(1)과 댐퍼하우징(36)간의 센터를 맞추어서 연결하거나 구동축(1)을 길게하여 연결하므로서 급격하게 다변되는 각종 엔진의 악조건하의 운전 상태에서도 안정되게 가압 송풍의 기능을 수행할 수 있는 것이다.

이때 댐퍼하우징(36)의 설치와 그 지점 및 사이즈는 팬(7)의 연접합체의 길이와 지름폭의 사이즈를 고려한 일정한 대비로 설계설치하거나 또는 소형팬(7)의 경우에는 생략할 수도 잇는 것이며 발열의 영향이 적으므로 댐퍼하우징(36)과 댐퍼부싱(33)의 부품 소재의 선택의 폭이 크며 특히 댐퍼부싱(33)은 볼 또는 롤러베어링으로 대체할 수 도 있는 것이다. 또 구동축 보호관(26)의 길이조절로 연결로드(34)의 구동정숙성을 보조하므로서 전체적인 가압송풍기의 내구성 및 효율성을 증대시키는 것이다.

한편 댐퍼하우징(36)의 윤활라인은 독립적인 설계 또는 오일케이스(12)의 윤활개념을 적용할수도 있는 것이다.

또한 공기의 흡입개념은 제1도 제4도에서 참조되듯이 앞, 뒤 후레임(15. 16) 사이의 공간을 이용하여 외장공기관(11)을 원형으로 설치하되 공기흐름 분리판(17)으로 공기의 흐름을 반분하여 외장공기 흡입구(10)로부터 흡입되는 편향적 공기를 각각의 내장공기흡입구(9)를 통하여 팬(7)의 회전과 송풍에 최적의 상태로 응변되도록 조절하고 외장공기흡입구(10)의 설계는 모든 각도에서 설치가 가능하므로 제11도의 초대형 엔진에 적용할 수 있는 다단식 설치방법에도 설치가 용이한 것이다.

또 외장공기관(11)과 공기흐름 분리판(17)을 생략하고 에어크리너에 연결된 공기파이프를 직접 각각의 내장공기 흡입구(9)에 연결 할수도 있는 것이다.

또 제1. 8. 9. 11도에서 참조되듯이 오일케이스(12)가 원형으로 구성되어 있어서 오일케이스(12)에서 양쪽베어링 하우징(25)에 오일이 직접 공급되고 오일파이프 라인(13)의 입출구 설계의 폭이 커서 다단식 설치에 용이하고 적용오일을 독립적으로 또는 엔진에서부터 공급순환되는 방법도 있는 것이다.

또 제1. 5. 6. 7. 9. 10도에서 참조되듯이 고속회전을 위하여 적은 내경의 베어링을 구동축(1)에 적용하는 관계로 단, 쌍, 중첩 베어링등을 제1도에서 참조되듯이 베어링A(4)와 베어링 B(4')처럼 연접 설치할 수 있으므로서 물리력에 의한 섭동과 기타 진동에 대한 내구성을 보완하고 특히 대형, 엔진의 효율적 가압 송풍을 위해 대형사이즈의 가압 송풍기에 적용할 수 있는 중첩 베어링을 구동축(1)의 무게 배분을 위한 단독 또는 연접설치에 있어서도 중간 케이스 요홈(23)과 오일순환로(24)를 통하여 충분한 오일교류 및 윤활작용을 하는 것이다.

또한 제1. 12. 13.도에서 참조되듯이 좁은 엔진공간에서 가압송풍기의 설치요건이 충분치 못한 경우에는 이단 연결개념으로서 풀리구동 동력기에 동력연결장치(18)를 구성하고 가압송풍기에도 송풍기풀리(5) 대신 동력연결장치(18)를 구성하여 스피드 케이블이나 동력연결로드를 설계장치하여 가압 송풍의 목적을 달성할 수 있는 것이다.

또한 가압송풍기 B형의 설계 설치에 있어서는 제12. 14. 15. 16도에서 참조되듯이 풀리구동 동력기에서 동력연결장치(18)를 생략하는 대신 구동축보호관(26)을 설치하고 임펠러형 팬후레임(30)과 송풍팬(7)을 구성하고 케이스(6)를 설계설치하되 댐퍼 하우징(36)을 구성하므로서 진동과 엔진 상하 충격을 전체배분 완충하도록 하여 내구성을 높이는 것이다. 이렇게 함으로서 대칭, 비대칭, 전후 또는 상. 하. 좌. 우로 공기의 입출구 설계가 제한이 없으므로 좁은 엔진에서 설계 장착이 용이한 것이다.

또 제11도에서 참조되듯이 초대형 엔진에서 가압송풍기 설치는 그 엔진의 용량에 따라 필요한 가압 송풍기들을 설계 장착하고 복수의 송풍기 풀리(5)를 엔진 크랭크축 풀리(27)와 V벨트(28)로 연결 구동시키므로서 목적을 이룰수 잇는 것이다.

이와같이 본원 가압송풍기의 A.B형의 설계 및 장착은 상기한 특징이 있고 설치거리와 엔진 좌,우측의 장소 그리고 단수 또는 복수의 대소장단의 가변적 설계폭의 제한성이 없기 때문에 엔진크랭크 풀리(27)와 송풍기 풀리(5) 그리고 팬(7)의 사이즈를 상호 대비하여 각종 엔진의 특성에 맞게 적용할 수 있는 것이다.

또한 본안 적용의 신설계 제작되는 엔진과 기존엔진에서 기존설비시스템 즉, 엔진크랭크축 풀리(27)로부터 V벨트(28)에 연계하여 장착되는 발전기, 에어컨, 파워 등에서 본안의 개념이 추가됨으로서 상대적으로 기능의 우선순위 역할비중과 설치지점의 난이도에 따라 신설 또는 역할기능의 장소 교체로 신설계 장착은 물론 기존엔진에서도 본안 적용의 개조 설치가 용이한 것이다.

본안은 기존의 터보차저와는 달리 개별적 부품 교체가 용이하고 또한 엔진의 변화에 따라서 송풍의 양이 응변되는 시스템으로서 추력과 우력이 발생되지 않고 엔진의 회전속도와 가압 송풍기의 회전속도는 정비례하여 기존 엔진에 무리한 영향이 없으며 급제동이나 인위적 엔진브럭을 사용하는 대형 차량이나 소형차량의 엔진 효율성을 높히기 위해서 공기압의 순간 흡, 배출 응변밸브의 개념과 병행 사용되어야 효율의 극대화를 이룰수 있는 것이다.

이렇게 함으로서 이제껏 기존 터보차저가 적용되지 못했던 소형부터 초대형 엔진까지 본안의 적용이 가능하고 내구성이 있고 경제적이며 기사용하는 엔진의 성능을 향상시키므로서 유한한 자원의 절약과 공해가스 배출을 줄일 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 앞. 뒤 후레임(15)(16)을 지지축으로 하여 송풍기풀리(5)와 구동축(1) 구동축보호관(26)과 양쪽 베어링(4)의 베어링 하우징(25)이 오일케이스(12)에 노출되게 구성하여 오일이 상호 교류되며 오일 파이프라인(13)을 설치하고 팬(7)을 설치하되 첫 번째 팬(7ⓐ)을 양분하여 일측면에 팬라운드 후레임(31)을 구성하여 두번째팬(7ⓑ)과 세 번째팬(7ⓒ)을 연접합하여 일체형으로 구동되도록 하고 구동축(1)을 길게하거나 연결로드(34)를 이용하여 댐퍼하우징(36)과 연결하여 송풍팬(7)의 구동정숙성을 확보하고 깔대기형 팬케이스(6)를 장착하고, 외장공기관(11)과 공기흐름 분리판(17) 그리고 내장공기 흡입구(9)와 외장공기 흡입구(10)을 구성한 내연기관 엔진용 가압송풍기A형 또는 풀리구동 동력기에서 동력연결장치(8)를 생략하는 대신 구동축 보호관(26)을 설치하고 임펠러형 팬후레임(30)과 송풍팬(7)을 구성하고 팬케이스(6)에 댐퍼하우징(36)을 구성한 가압송풍기B형 그리고 앞 뒤 후레임(15)(16)을 지지축으로 하여 송풍기 풀리(5)와 구동축(1) 그리고 양쪽베어링(4)의 베어링하우징(25)이 오일케이스(12)에 노출되게 구성하여 오일이 상호 교류되며 오일파이프 라인(13)을 설치하고 동력연결장치(18)를 구성한 풀리구동 동력기와 스피드 케이블이나 동력연결 로드가 연결되어 구동되도록 송풍기풀리(5) 대신 동력연결장치(18)가 구성된 내연기관 엔진용 가압송풍기 A.B형.