KR102670608B1 - 시트부 구조 - Google Patents

Abstract

(과제) 실린더 커버와 배기 밸브시트의 시트부간의 개스킷에 의한 시일성의 저하를 억제할 수 있는 시트부 구조를 제공하는 것.
(해결 수단) 선박용 디젤 엔진의 연소실을 갖는 실린더의 실린더 커버와, 상기 연소실의 배기구를 개폐하는 배기 밸브를 착석시키는 배기 밸브시트를 환상의 개스킷을 사이에 끼워서 접합하기 위한 시트부 구조로서, 상기 실린더 커버는, 상기 실린더의 길이축을 둘러싸도록 환상으로 형성되고, 상기 개스킷의 외경보다 큰 외경을 갖고, 상기 개스킷이 재치되는 시트부와, 상기 시트부의 내주 단부를 따라 형성되고, 상기 시트부에 재치된 상기 개스킷의 내주면과 접촉하여 상기 개스킷을 거는 걸림부, 를 구비한다. 상기 배기 밸브시트는, 상기 개스킷을 사이에 끼우고 상기 시트부와 대향하도록 환상으로 형성되고, 상기 개스킷의 외경보다 큰 외경을 갖는 밸브시트 시트부를 구비한다.

Description

시트부 구조{SEAT PART STRUCTURE}

본 발명은 선박용 디젤 엔진의 실린더 커버와 배기 밸브시트를 기밀하게 접합하기 위한 시트부 구조에 관한 것이다.

선박에 탑재되는 선박용 디젤 엔진에 있어서는, 연소실로부터의 가스 누출을 방지하기 위해서, 종래, 연소실에 면하는 실린더 등의 각 부품끼리의 접합부에 시일 부재를 끼우고, 이에 따라, 당해 접합부의 간극을 시일하고 있다. 예를 들어, 실린더의 1 구성 부품인 실린더 커버와, 연소실의 배기구를 개폐하는 배기 밸브를 착석시키는 배기 밸브시트는, 시일 부재의 일례인 개스킷을 사이에 끼워서 접합된다.

일반적으로, 배기 밸브시트의 상부에는, 배기 밸브를 자유롭게 슬라이딩 할 수 있도록 지지하는 배기 밸브 박스가 장착된다. 배기 밸브 박스는, 실린더 커버와의 사이에 배기 밸브시트를 끼운 상태에서, 볼트의 체결에 의해, 당해 실린더 커버의 상부에 고정된다. 또, 실린더 커버의 시트부 상에는 개스킷이 재치 (載置) 되고, 이 개스킷을 실린더 커버의 시트부와 배기 밸브시트의 시트부의 사이에 끼우도록 하여, 실린더 커버의 상부에 배기 밸브시트가 접합된다. 이와 같이 시트부간에 개스킷을 끼운 상태의 실린더 커버와 배기 밸브시트는, 상기 볼트의 체결력에 의해 상기 배기 밸브 박스와 함께 고정된다. 여기서 말하는 시트부란, 개스킷을 사이에 끼움으로써 시일되는 각 부품간의 접합부이다.

또한, 특허문헌 1 에는, 실린더 커버의 하면과 실린더 라이너의 상면을, 개스킷을 사이에 끼워서 접합하는 구조가 개시되어 있다. 이 특허문헌 1 에 기재된 접합 구조에서는, 실린더 라이너의 상면에, 개스킷의 에지부에 있어서의 국소 적인 응력을 없애기 위한 둘레 홈이 형성되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 실린더 커버와 배기 밸브시트 (밸브시트 링) 를, 레이저 금속 육성 (肉盛) 에 의한 육성층을 개재하여 접합하는 구조가 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2014-126023호 일본 공개특허공보 2020-51335호

그러나, 상기 서술한 실린더 커버와 배기 밸브시트를 개스킷을 사이에 끼워서 접합하기 위한 종래의 시트부 구조에서는, 실린더 커버의 시트부 상에 재치된 개스킷이, 실린더 커버와 배기 밸브시트의 접합 작업 시나 연소실측으로부터 통내 압력을 받았을 때에, 당해 시트부의 편측 (실린더의 내측 또는 외측) 에 치우쳐 위치 어긋나는 경우가 있다. 이 경우, 실린더 커버와 배기 밸브시트의 간극의 형상 (예를 들어 만곡 형상 등) 을 따라 개스킷이 변형되어 버리고, 이 결과, 당해 개스킷에 의한 시트부간의 시일성이 저하되어, 연소실로부터의 가스 누출이 발생할 우려가 있다.

또, 선박용 디젤 엔진의 가동 시에는 연소실이 고온인 상태가 되기 때문에, 이 연소실로부터 전해지는 고열에 의해, 실린더 커버 및 배기 밸브시트가 팽창 변형하고, 이것에 수반하여, 이들 시트부간의 개스킷도 팽창 변형하는 경우가 있다. 이와 같은 개스킷의 팽창 변형은, 상기 서술한 볼트에 가까운 부위일수록 강하게 억제되기는 하지만, 당해 볼트로부터 먼 부위일수록 억제되기 어렵기 때문에, 왜곡된 변형 (예를 들어 원형으로부터 타원형으로의 변형) 이 되기 쉽다. 이 경우에도, 당해 개스킷에 의한 시트부간의 시일성이 저하되어, 연소실로부터의 가스 누출이 발생할 우려가 있다.

본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 실린더 커버와 배기 밸브시트의 시트부간의 개스킷에 의한 시일성의 저하를 억제할 수 있는 시트부 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 서술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 시트부 구조는, 선박용 디젤 엔진의 연소실을 갖는 실린더의 실린더 커버와, 상기 연소실의 배기구를 개폐하는 배기 밸브를 착석시키는 배기 밸브시트를, 상기 실린더의 길이축을 둘러싸는 환상 (環狀) 의 개스킷을 사이에 끼워서 접합하기 위한 시트부 구조로서, 상기 실린더 커버는, 상기 실린더의 길이축을 둘러싸도록 환상으로 형성되고, 상기 개스킷의 외경보다 큰 외경을 갖고, 상기 개스킷이 재치되는 실린더 커버 시트부와, 상기 실린더 커버 시트부의 내주 단부 (端部) 를 따라 형성되고, 상기 실린더 커버 시트부에 재치된 상기 개스킷의 내주면과 접촉하여 상기 개스킷을 거는 걸림부, 를 구비하고, 상기 배기 밸브시트는, 상기 개스킷을 사이에 끼워서 상기 실린더 커버 시트부와 대향하도록 환상으로 형성되고, 상기 개스킷의 외경보다 큰 외경을 갖는 밸브시트 시트부를 구비하는, 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 시트부 구조는, 상기의 발명에 있어서, 상기 걸림부는, 상기 실린더 커버 시트부보다 상기 밸브시트 시트부측으로 돌기하는 볼록 형상으로 형성되어 있는, 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 시트부 구조는, 상기의 발명에 있어서, 상기 걸림부는, 상기 실린더 커버 시트부의 내주 단부를 따라 환상 또는 호상 (弧狀) 으로 형성되어 있는, 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 시트부 구조는, 상기의 발명에 있어서, 상기 실린더 커버는, 상기 걸림부의 외주 단부를 따라 홈부를 추가로 구비하는, 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 실린더 커버와 배기 밸브시트의 시트부간의 개스킷에 의한 시일성의 저하를 억제할 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 선박용 디젤 엔진의 시트부 구조 부근의 일 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조의 일 구성예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조의 주요부를 확대해서 나타내는 확대 단면 모식도이다.
도 4 는, 도 2 에 나타내는 시트부 구조의 A-A 선 단면 모식도이다.
도 5 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조의 걸림부의 작용을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조의 실린더 커버 시트부 및 밸브시트 시트부의 작용을 설명하기 위한 모식도이다.

이하에, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관련된 시트부 구조의 적합한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시형태에 의해, 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 도면은 모식적인 것이며, 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과는 상이한 경우가 있음에 유의할 필요가 있다. 도면의 상호간에 있어서도, 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 경우가 있다. 또, 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호가 붙어 있다.

(선박용 디젤 엔진의 구성)

먼저, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조가 적용되는 실린더 커버 및 배기 밸브시트를 구비한 선박용 디젤 엔진의 구성에 대해서 설명한다. 본 발명의 실시형태에 있어서, 시트부 구조는, 선박용 디젤 엔진의 연소실을 갖는 실린더의 실린더 커버와, 당해 연소실의 배기구를 개폐하는 배기 밸브를 착석시키는 배기 밸브시트를, 당해 실린더의 길이축을 둘러싸는 환상의 개스킷을 사이에 끼워서 접합하기 위한 접합 구조이다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 선박용 디젤 엔진의 시트부 구조 부근의 일 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 1 에 나타내는 선박용 디젤 엔진 (1) 은, 프로펠러 축을 개재하여 선박의 추진용 프로펠러 (모두 도시하지 않음) 를 회전 운동시키는 추진용의 기관 (주기관) 이다. 예를 들어, 선박용 디젤 엔진 (1) 은, 공지된 유니플로 소·배기식의 크로스 헤드식 디젤 엔진 등의 2 스트로크 디젤 엔진이다. 선박용 디젤 엔진 (1) 으로는, 6 기통 엔진 등을 들 수 있지만, 기통수는 특별히 한정되지 않는다. 또, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 동작 제어 방식으로는, 캠식 또는 전자 제어식 등을 들 수 있지만, 특별히 한정되지 않는다.

또한, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 시트부 구조 부근의 구성은, 어느 기통 (실린더) 에 있어서도 동일하다. 이 때문에, 이하에서는, 그 중의 하나의 기통에 대해서, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 시트부 구조 부근의 구성을 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 선박용 디젤 엔진 (1) 은, 실린더 라이너 (2) 와, 실린더 커버 (3) 와, 피스톤 (5) 과, 배기 밸브 (6) 와, 배기 밸브시트 (7) 와, 배기 밸브 박스 (9) 와, 상부 밸브 작동 장치 (11) 를 포함하여 구성되어 있다.

실린더 라이너 (2) 는 통상 (筒狀) 의 구조체이며, 실린더 라이너 (2) 의 상부에는 실린더 커버 (3) 가 장착된다. 이들 실린더 라이너 (2) 및 실린더 커버 (3) 는, 선박용 디젤 엔진 (1) 에 있어서의 하나의 실린더 (4) 를 구성하는 것이며, 피스톤 (5) 이 왕복 운동하는 통상의 공간 (즉 실린더 (4) 내의 공간) 을 형성하고 있다. 피스톤 (5) 은, 이 공간 내에 자유롭게 왕복 운동할 수 있도록 설치된다. 특별히 도시하지 않지만, 피스톤 (5) 의 하부에는 피스톤봉이 접속되고, 이 피스톤봉의 하부는, 크로스 헤드 등을 개재하여 크랭크 샤프트에 연결되어 있다. 이 크랭크 샤프트는, 피스톤 (5) 의 왕복 운동에 연동하여 회전 운동하고, 이에 따라, 프로펠러 축 등을 회전시킨다.

또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 배기 밸브 (6) 는, 밸브체 (6a) 와 밸브 봉 (6b) 을 구비한다. 배기 밸브시트 (7) 는, 배기 밸브 (6) 의 밸브체 (6a) 를 전체 둘레에 걸쳐 착석시킬 수 있는 시트면을 갖도록 환상으로 구성되고, 연소실 (8) 의 배기구로 통하는 배기 포트 (7a) 를 내부에 형성한다. 배기 밸브시트 (7) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 실린더 커버 (3) 의 상부에 장착되어 있다. 이들 실린더 라이너 (2) 와, 실린더 커버 (3) 와, 피스톤 (5) 과, 밸브체 (6a) 에 의해, 실린더 (4) 가 내부에 갖는 연소실 (8) 이 형성된다. 이 연소실 (8) 의 내부에는, 실린더 커버 (3) 에 장착된 연료 분사 밸브 (도시하지 않음) 로부터 연료 (중유나 경유 등의 화석 연료, 혹은 수소 등의 대체 연료), 또는 물 등의 연료 이외의 액체가 분사된다.

배기 밸브 박스 (9) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 실린더 커버 (3) 와의 사이에 배기 밸브시트 (7) 를 사이에 끼운 상태에서, 실린더 (4) 의 상부에 장착되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 배기 밸브 박스 (9) 는, 예를 들어 실린더 (4) 의 길이축 (4a) 의 축 둘레 방향으로 소정의 간격으로 위치하는 복수 (도 1 에서는 2 개) 의 볼트 (13a, 13b) 의 체결에 의해, 실린더 커버 (3) 의 상부에 고정된다. 이에 따라, 배기 밸브 박스 (9) 의 하단부는, 실린더 커버 (3) 의 상부에 장착된 상태의 배기 밸브시트 (7) 의 상단부와 연결된다. 이와 동시에, 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 가, 서로의 시트부간에 개스킷 (15) 을 끼운 상태에서, 볼트 (13a, 13b) 의 체결력에 의해 접합 고정된다. 또한, 실린더 (4) 의 길이축 (4a) 은, 실린더 (4) 의 길이 방향의 중심축이다. 또, 배기 밸브 박스 (9) 는, 배기 밸브시트 (7) 의 배기 포트 (7a) 와 연통하는 배기 포트 (9a) 와, 배기 밸브 (6) 의 밸브 봉 (6b) 을 자유롭게 슬라이딩 할 수 있도록 지지하는 밸브 봉 안내부 (10) 를 내부에 갖는다.

상부 밸브 작동 장치 (11) 는, 배기 밸브 박스 (9) 의 상부에 장착되어 있고, 배기 밸브 (6) 를 왕복 이동 가능하게 구성되어 있다. 상부 밸브 작동 장치 (11) 는, 압축 스프링 또는 공기 스프링 등의 탄성 지지 부재 (도시하지 않음) 를 내부에 구비하고, 이 탄성 지지 부재의 작용에 의해, 배기 밸브 (6) 를, 배기 포트 (7a) 를 폐지 (閉止) 하는 방향으로 탄성 지지시킨 상태로 지지하고 있다. 또, 상부 밸브 작동 장치 (11) 는, 배관을 통해서 급유 펌프 (도시하지 않음) 로부터 공급된 작동유의 유압에 의해, 배기 밸브 (6) 를 탄성 지지 부재에 저항하여 하강시킨다. 이와 같이 하여, 상부 밸브 작동 장치 (11) 는, 배기 포트 (7a) 를 개방하도록 배기 밸브 (6) 를 작동시킨다. 배기 밸브 (6) 는, 상부 밸브 작동 장치 (11) 에 작동유가 공급되고 있는 동안만, 배기 포트 (7a) 를 개방하고, 이 작동유의 공급이 정지되면 배기 포트 (7a) 를 폐지한다.

이와 같은 선박용 디젤 엔진 (1) 에서는, 소기 포트 (도시하지 않음) 로부터 공기 등의 연소용 가스가 연소실 (8) 에 도입된 후에 피스톤 (5) 이 상승하고, 배기 밸브 (6) 에 의해 배기 포트 (7a) 가 닫힘으로써, 연소실 (8) 내의 연소용 가스가 압축된다. 연소실 (8) 내에서는, 상기 압축된 연소용 가스와 연료 분사 밸브로부터 분사된 연료 등의 분사액이 혼합하여 연소하고, 연소 에너지에 의해 피스톤 (5) 이 하강한다. 연소실 (8) 내의 배기 가스는, 배기 밸브 (6) 가 배기 밸브시트 (7) 의 배기 포트 (7a) 를 개방한 타이밍에, 당해 배기 포트 (7a) 를 통해서 배기 밸브 박스 (9) 내의 배기 포트 (9a) 에 배출된다. 그 후, 배기 가스는, 배기 포트 (9a) 로부터 배관을 통해서 배기 매니폴드 (도시하지 않음) 에 배출된다.

(시트부 구조)

다음에, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 관련된 시트부 구조는, 상기 서술한 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 를 개스킷 (15) 을 사이에 끼워서 접합하기 위한 접합 구조이다. 도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조의 일 구성예를 나타내는 단면 모식도이다. 도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조의 주요부를 확대해서 나타내는 확대 단면 모식도이다. 또한, 도 3 에는, 도 2 중의 파선으로 둘러싸인 부분이 확대되어 도시되어 있다. 도 4 는, 도 2 에 나타내는 시트부 구조의 A-A 선 단면 모식도이다.

본 실시형태에 관련된 시트부 구조에 있어서, 도 2 ∼ 4 에 나타내는 바와 같이, 실린더 커버 (3) 는, 개스킷 (15) 을 사이에 끼우고 배기 밸브시트 (7) 의 시트부와 접합되는 실린더 커버 시트부 (31) 와, 개스킷 (15) 을 걸기 위한 걸림부 (32) 를 구비한다.

실린더 커버 시트부 (31) 는, 도 3, 4 에 나타내는 바와 같이, 개스킷 (15) 을 사이에 끼우고 배기 밸브시트 (7) 의 밸브시트 시트부 (71) 와 접합되는 접합면이며, 실린더 (4) (도 1 참조) 의 길이축 (4a) 을 둘러싸도록 환상으로 형성된다. 예를 들어 도 4 에 나타내는 바와 같이, 실린더 커버 시트부 (31) 는, 길이축 (4a) 의 방향의 상측에서 본 상면시에서 원환상의 면인 것이 바람직하다. 또, 실린더 커버 시트부 (31) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 환상을 이루는 개스킷 (15) 의 외경 (R1) 보다 큰 외경 (R2) 을 갖는다. 이와 같은 실린더 커버 시트부 (31) 상에는, 도 3, 4 에 나타내는 바와 같이, 개스킷 (15) 이 재치된다.

또한, 실린더 커버 시트부 (31) 의 내경은, 실린더 커버 시트부 (31) 상에 개스킷 (15) 이 재치 가능하고 또한 당해 개스킷 (15) 에 의해 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 의 시트부간의 시일이 가능하면, 개스킷 (15) 의 내경에 비해, 커도 되고, 작아도 되며, 동일해도 된다. 또, 실린더 커버 시트부 (31) 의 폭은, 그 내주 단부 (31a) 와 외주 단부 (31c) 의 간격이며, 예를 들어, 개스킷 (15) 과 실린더 커버 시트부 (31) 의 접합 강도 및 시일성에 적합한 접합 면적을 확보할 수 있도록 설정된다.

걸림부 (32) 는, 실린더 커버 시트부 (31) 에 재치되는 개스킷 (15) 의 위치 결정을 실시하고 또한 재치 후의 개스킷 (15) 의 위치 어긋남을 억제하기 위한 것이다. 상세하게는, 도 3, 4 에 나타내는 바와 같이, 걸림부 (32) 는, 실린더 커버 시트부 (31) 의 내주 단부 (31a) 를 따라, 환상 또는 호상으로 형성된다. 예를 들어, 걸림부 (32) 는, 실린더 커버 시트부 (31) 보다 실린더 커버 (3) 의 내주측에 위치하고, 실린더 커버 시트부 (31) 의 내주측의 전체 둘레에 걸쳐 연속하는 원환상으로 형성되어 있다.

또, 걸림부 (32) 는, 도 3, 4 에 나타내는 바와 같이, 실린더 커버 시트부 (31) 보다 배기 밸브시트 (7) 의 밸브시트 시트부 (71) 측으로 돌기하는 볼록 형상으로 형성되고, 실린더 커버 시트부 (31) 측으로부터 밸브시트 시트부 (71) 측으로 연장하는 측벽면 (32a) 을 갖고 있다. 걸림부 (32) 의 측벽면 (32a) 은, 실린더 커버 (3) 의 직경 방향에 있어서, 실린더 커버 시트부 (31) 상의 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 과 대향한다. 예를 들어, 걸림부 (32) 가 실린더 커버 시트부 (31) 의 내주 단부 (31a) 를 따라 환상 또는 호상으로 형성된 경우, 걸림부 (32) 의 측벽면 (32a) 은, 환상 또는 호상의 외주면이다. 특히, 걸림부 (32) 가 실린더 커버 시트부 (31) 의 내주측의 전체 둘레에 걸쳐 연속하는 원환상을 이루는 경우, 걸림부 (32) 의 측벽면 (32a) 은, 당해 원환상의 전체 둘레에 걸쳐 연속하는 외주면이다. 또한, 실린더 커버 (3) 의 직경 방향은, 실린더 (4) 의 길이축 (4a) 에 대하여 수직인 방향이다. 걸림부 (32) 는, 실린더 커버 시트부 (31) 에 재치된 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 과 자신의 측벽면 (32a) 을 접촉시켜, 당해 개스킷 (15) 을 건다.

이와 같은 걸림부 (32) 는, 실린더 커버 시트부 (31) 에 재치된 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 과 접촉하여 개스킷 (15) 을 걸음으로써, 실린더 커버 시트부 (31) 상에 있어서의 개스킷 (15) 의 재치의 위치 결정을 실시한다. 또한, 걸림부 (32) 는, 실린더 커버 시트부 (31) 와 밸브시트 시트부 (71) 의 사이에 끼인 상태의 개스킷 (15) 의 위치 어긋남을, 상기 개스킷 (15) 의 걸림에 의해 억제한다.

또한, 걸림부 (32) 에 의해 개스킷 (15) 을 건다는 관점에서, 걸림부 (32) 는, 상기 서술한 환상으로 형성되는 것이 바람직하지만, 실린더 커버 시트부 (31) 의 내주 단부 (31a) 를 따라 간헐적인 호상으로 형성되어도 된다. 이 경우, 걸림부 (32) 에 의해 개스킷 (15) 을 내주면 (15a) 의 어느 부위에 있어서도 확실하게 걸 수 있다는 관점에서, 호상의 걸림부 (32) 는, 실린더 (4) 의 길이축 (4a) 의 축둘레 방향으로 등간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

또, 도 3, 4 에 나타내는 바와 같이, 실린더 커버 (3) 는, 걸림부 (32) 의 외주 단부를 따라 홈부 (33) 를 구비하고 있다. 홈부 (33) 는, 상기 서술한 걸림부 (32) 를 실린더 커버 시트부 (31) 의 내주측에 형성하기 쉽게 하기 위한 홈이다. 상세하게는, 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 의 시트부 구조에 있어서, 예를 들어, 개스킷 (15) 을 개재하여 배기 밸브시트 (7) 와 접합하는 실린더 커버 (3) 의 접합면을 깎는 등의 가공을 실시함으로써, 실린더 커버 시트부 (31) 가 형성됨과 함께, 실린더 커버 시트부 (31) 보다 돌기한 걸림부 (32) 가 형성된다. 이 때, 걸림부 (32) 의 측벽면 (32a) 이, 걸림부 (32) 측으로부터 실린더 커버 시트부 (31) 측을 향하여 급준하게 내려가는 경사면 (바람직하게는 실린더 커버 시트부 (31) 의 직경 방향과 직교하는 수직면) 이 되도록 형성된다. 이와 같은 측벽면 (32a) 은, 걸림부 (32) 의 외주 단부를 따라 홈부 (33) 가 형성되도록 걸림부 (32) 의 외주측의 면을 깎음으로써, 간이하게 형성할 수 있다. 즉, 홈부 (33) 의 형성은, 상기 서술한 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 과 대향하는 걸림부 (32) 의 측벽면 (32a) 의 간이한 형성을 가능하게 한다.

한편, 배기 밸브시트 (7) 는, 상기 서술한 바와 같이, 연소실 (8) 의 배기구를 개폐하는 배기 밸브 (6) 의 밸브체 (6a) 를 착석시키는 것이다. 이와 같은 배기 밸브시트 (7) 는, 본 실시형태에 관련된 시트부 구조에 있어서, 도 2, 3 에 나타내는 바와 같이, 개스킷 (15) 을 사이에 끼우고 실린더 커버 (3) 의 시트부와 접합되는 밸브시트 시트부 (71) 를 구비한다.

밸브시트 시트부 (71) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 개스킷 (15) 을 사이에 끼우고 실린더 커버 시트부 (31) 와 접합되는 접합면이며, 실린더 (4) 의 길이축 (4a) 을 둘러싸도록 환상으로 형성된다. 즉, 밸브시트 시트부 (71) 는, 개스킷 (15) 을 사이에 끼우고 실린더 커버 시트부 (31) 와 대향하도록 환상으로 형성되어 있다. 예를 들어, 밸브시트 시트부 (71) 는, 길이축 (4a) 의 방향의 하측에서 본 하면시에서 원환상의 면인 것이 바람직하다. 또, 밸브시트 시트부 (71) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 환상을 이루는 개스킷 (15) 의 외경 (R1) 보다 큰 외경 (R3) 을 갖는다.

또한, 밸브시트 시트부 (71) 의 내경은, 실린더 커버 시트부 (31) 와 밸브시트 시트부 (71) 가 개스킷 (15) 을 사이에 끼우고 접합 가능하면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 실린더 커버 시트부 (31) 의 내경보다 작게 설정된다. 또, 밸브시트 시트부 (71) 의 폭은, 그 내주 단부와 외주 단부 (71c) 의 간격이며, 예를 들어, 개스킷 (15) 과 밸브시트 시트부 (71) 의 접합 강도 및 시일성에 적합한 접합 면적을 확보할 수 있도록 설정된다. 예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 밸브시트 시트부 (71) 의 폭은, 실린더 커버 시트부 (31) 의 외주 단부 (31c) 로부터 걸림부 (32) 의 내주 단부에 이르는 환상 영역의 폭 이상으로 설정되어도 된다.

또, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 개스킷 (15) 은, 서로 접합되는 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 의 시트부 사이에 끼워지는 시일 부재이다. 상세하게는, 개스킷 (15) 은, 예를 들어 금속 등의 소재로 이루어지는 시일 부재이며, 도 3, 4 에 나타내는 바와 같이, 실린더 (4) 의 길이축 (4a) 을 둘러쌀 수 있는 환상 (예를 들어 원환상) 으로 형성된다. 개스킷 (15) 은, 실린더 커버 (3) 에 있어서의 걸림부 (32) 의 외주측에 위치하도록, 실린더 커버 시트부 (31) 상에 재치된다. 이 재치 상태에 있어서, 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 은, 걸림부 (32) 의 외주측의 측벽면 (32a) 과 대향하고 있다. 이와 같은 개스킷 (15) 은, 그 내주면 (15a) 과 걸림부 (32) 의 측벽면 (32a) 을 서로 접촉시킴으로써, 실린더 커버 시트부 (31) 상에 있어서의 직경 방향의 변위가 제한됨과 함께 위치 결정된다. 또한, 도 3, 4 에는, 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 과 걸림부 (32) 의 측벽면 (32a) 이 접촉하기 전의 상태, 즉, 실린더 커버 시트부 (31) 상에 있어서의 개스킷 (15) 의 변위의 제한 및 위치 결정이 실시되기 전의 상태가 도시되어 있다.

이와 같이 실린더 커버 시트부 (31) 상에 재치된 개스킷 (15) 은, 상기 서술한 볼트 (13a, 13b) 의 체결력에 의해, 실린더 커버 시트부 (31) 와 밸브시트 시트부 (71) 의 사이에 끼워진다. 이에 따라, 개스킷 (15) 은, 이들 실린더 커버 시트부 (31) 와 밸브시트 시트부 (71) 의 사이를 기밀하게 시일한다.

(시트부 구조의 작용)

다음에, 본 발명의 실시형태에 있어서의 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 의 시트부 구조의 작용에 대해서 설명한다. 당해 시트부 구조의 작용의 일례로서, 먼저, 실린더 커버 (3) 의 걸림부 (32) 가 개스킷 (15) 에 미치는 작용에 대해서 설명한다.

도 5 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조의 걸림부의 작용을 설명하기 위한 모식도이다. 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 는, 실린더 커버 시트부 (31) 와 밸브시트 시트부 (71) 의 사이에 개스킷 (15) 을 사이에 끼우고 접합된다. 이들 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 의 시트부 구조에 있어서, 개스킷 (15) 은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 걸림부 (32) 를 내주측으로 둘러싼 상태로 실린더 커버 시트부 (31) 와 밸브시트 시트부 (71) 의 사이에 개재하고 있다. 이 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 은, 걸림부 (32) 의 측벽면 (32a) (본 실시형태에서는 걸림부 (32) 의 외주면) 과 대향하고 있다.

이와 같이 개스킷 (15) 을 사이에 끼우고 서로 접합된 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 의 사이에는, 상기 서술한 연소실 (8) 과 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 을 연통하는 간극이 발생되어 있다 (도 2, 3 참조). 예를 들어, 도 5 중의 굵은선 화살표에 의해 나타내는 바와 같이, 상기 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 의 간극 (16) 을 통해서, 연소실 (8) 의 압력 (통내 압력) 이, 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 에 가해지는 경우가 있다. 이 경우, 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 은 상기의 통내 압력에 의해 외주측으로 압압되고, 이에 따라, 이 통내 압력을 받은 내주면 (15a) 의 부분과 함께 개스킷 (15) 의 전체가, 실린더 커버 시트부 (31) 의 편측 (도 5 에서는 지면 우측) 으로 과도하게 치우쳐 변위하고자 한다. 또한, 개스킷 (15) 의 과도하게 치우친 변위란, 환상의 개스킷 (15) 에 있어서의 어느 쪽 부위의 외주 단부가 실린더 커버 시트부 (31) 의 외주 단부 (31c) 보다 외주측으로 변위하는 것을 의미한다.

그러나, 본 실시형태에 관련된 시트부 구조에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 이 걸림부 (32) 의 측벽면 (32a) 과 대향한 상태에 있다. 이 때문에, 상기 서술한 바와 같이 개스킷 (15) 이 실린더 커버 시트부 (31) 의 편측으로 과도하게 변위하고자 해도, 통내 압력을 받은 내주면 (15a) 과는 실린더 (4) 의 길이축 (4a) (도 1, 2 참조) 을 사이에 두고 대향하는 반대측의 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 이, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 걸림부 (32) 의 측벽면 (32a) 과 접촉하여 걸린다. 이에 따라, 개스킷 (15) 의 전체가, 상기 반대측의 내주면 (15a) 과 함께 걸림부 (32) 에 의해 걸리고, 이 결과, 개스킷 (15) 의 전체의 변위가 걸림부 (32) 에 의해 제한받기 때문에, 개스킷 (15) 이 실린더 커버 시트부 (31) 의 편측으로 과도하게 치우쳐 변위 (위치 어긋남) 하는 사태를 회피할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관련된 시트부 구조에서는, 상기 통내 압력에서 기인하는 개스킷의 위치 어긋남 방지의 경우와 마찬가지로, 걸림부 (32) 가 개스킷에 미치는 작용에 의해, 개스킷 (15) 을 실린더 커버 시트부 (31) 상에 재치할 때, 실린더 커버 시트부 (31) 상에 있어서의 개스킷 (15) 의 직경 방향의 위치를 제한하여, 당해 개스킷 (15) 의 위치 결정을 실시할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조의 작용의 일례로서, 실린더 커버 시트부 (31) 및 밸브시트 시트부 (71) 가 개스킷 (15) 에 미치는 작용에 대해서 설명한다. 도 6 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조의 실린더 커버 시트부 및 밸브시트 시트부의 작용을 설명하기 위한 모식도이다.

개스킷 (15) 을 사이에 끼워서 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 를 접합하기 위한 시트부 구조에 있어서, 상기 서술한 바와 같이, 실린더 커버 시트부 (31) 의 외경 (R2) 및 밸브시트 시트부 (71) 의 외경 (R3) 은, 양쪽 모두, 개스킷 (15) 의 외경 (R1) 보다 크다 (도 3 참조). 즉, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 실린더 커버 시트부 (31) 는, 개스킷 (15) 의 외주 단부보다 외주측에 위치하는 외주부 (31b) 를 갖는다. 밸브시트 시트부 (71) 는, 개스킷 (15) 의 외주 단부보다 외주측에 위치하는 외주부 (71b) 를 갖는다. 또한, 도 3 에는, 실린더 커버 시트부 (31) 의 외경 (R2) 에 비해 밸브시트 시트부 (71) 의 외경 (R3) 이 큰 경우를 예시하고 있지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실린더 커버 시트부 (31) 의 외경 (R2) 은, 밸브시트 시트부 (71) 의 외경 (R3) 에 비해, 커도 되고, 작아도 되며, 동일해도 된다.

실린더 커버 시트부 (31) 및 밸브시트 시트부 (71) 의 각 외주부 (31b, 71b) 는, 배기 밸브시트 (7) 와 함께 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브 박스 (9) 를 고정시키는 볼트 (13a, 13b) (도 1 참조) 의 체결력에 의해, 서로 가까워지는 방향으로 굽힘 변형한다.

상세하게는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 실린더 커버 시트부 (31) 의 외주부 (31b) 는, 밸브시트 시트부 (71) 의 외주부 (71b) 의 하방에 위치하고, 상기 볼트 (13a, 13b) 의 체결력에 의해, 개스킷 (15) 의 외주 단부측으로부터 실린더 커버 시트부 (31) 의 외주 단부 (31c) 측을 향하여 완만하게 상승하는 경사면을 형성하도록 굽힘 변형한다. 밸브시트 시트부 (71) 의 외주부 (71b) 는, 실린더 커버 시트부 (31) 의 외주부 (31b) 의 상방에 위치하고, 상기 볼트 (13a, 13b) 의 체결력에 의해, 개스킷 (15) 의 외주 단부측으로부터 밸브시트 시트부 (71) 의 외주 단부 (71c) 측을 향하여 완만하게 하강하는 경사면을 형성하도록 굽힘 변형한다. 이에 따라, 실린더 커버 시트부 (31) 및 밸브시트 시트부 (71) 는, 각각의 변형 전의 상태 (도 6 중의 파선부 참조) 에 비해, 각 외주 단부 (31c, 71c) 의 간격 (L) 을 좁게 한다. 이 결과, 실린더 커버 시트부 (31) 의 외주 단부 (31c) 와 밸브시트 시트부 (71) 의 외주 단부 (71c) 의 간격 (L) 은, 이들 실린더 커버 시트부 (31) 와 밸브시트 시트부 (71) 의 사이에 끼워진 개스킷 (15) (이하, 시트부간의 개스킷 (15) 이라고 적절히 약기한다) 의 두께 (H) 보다 작아진다.

상기 서술한 실린더 커버 시트부 (31) 및 밸브시트 시트부 (71) 의 각 외주부 (31b, 71b) 의 굽힘 변형은, 볼트 (13a, 13b) 로부터의 원근에 따라 정도가 바뀐다. 그러나, 실린더 커버 시트부 (31) 및 밸브시트 시트부 (71) 의 각 외주 단부 (31c, 71c) 의 간격 (L) 은, 비록 상기 굽힘 변형의 정도에 차이가 있어도, 실린더 커버 시트부 (31) 및 밸브시트 시트부 (71) 의 전체 둘레에 걸쳐, 시트부간의 개스킷 (15) 의 두께 (H) 보다 작아진다.

여기서, 실린더 커버 (3) 및 배기 밸브시트 (7) 는, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 가동 시에 있어서의 고온 상태의 연소실 (8) 로부터 전해지는 고열에 의해 팽창 변형한다. 이것에 수반하여, 시트부간의 개스킷 (15) 은, 당해 고열에 의해 팽창 변형하는 경우가 있다. 이 경우, 개스킷 (15) 의 팽창 변형은, 볼트 (13a, 13b) 에 가까운 부위일수록, 상기 체결력에 의해 강하게 억제되기는 하지만, 볼트 (13a, 13b) 로부터 먼 부위일수록, 억제되기 어렵다. 그러므로, 시트부간의 개스킷 (15) 은, 원형으로부터 타원형으로의 변형에 예시되는 바와 같이, 왜곡되게 팽창 변형하고자 한다.

이에 반해, 본 실시형태에 관련된 시트부 구조에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 실린더 커버 시트부 (31) 및 밸브시트 시트부 (71) 의 각 외주부 (31b, 71b) 는, 그 전체 둘레에 걸쳐서, 각 외주 단부 (31c, 71c) 의 간격 (L) 이 시트부간의 개스킷 (15) 의 두께 (H) 보다 작아지도록 굽힘 변형한다. 이와 같이 각 외주부 (31b, 71b) 를 굽힘 변형시킨 실린더 커버 시트부 (31) 및 밸브시트 시트부 (71) 는, 전체 둘레에 걸쳐 균등하게, 시트부간의 개스킷 (15) 의 외주측으로의 팽창 변형을 억제하고, 이에 따라, 당해 개스킷 (15) 의 왜곡된 팽창 변형을 방지한다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관련된 시트부 구조에서는, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 연소실 (8) 을 갖는 실린더 (4) 의 실린더 커버 (3) 에, 실린더 (4) 의 길이축 (4a) 을 둘러싸도록 환상으로 형성되고 또한 개스킷 (15) 의 외경 (R1) 보다 큰 외경 (R2) 을 갖는 실린더 커버 시트부 (31) 와, 실린더 커버 시트부 (31) 의 내주 단부 (31a) 를 따라 배치되는 걸림부 (32) 를 형성하고, 연소실 (8) 의 배기구를 개폐하는 배기 밸브 (6) 를 착석시키는 배기 밸브시트 (7) 에, 실린더 커버 시트부 (31) 와 대향하도록 환상으로 형성되고 또한 개스킷 (15) 의 외경 (R1) 보다 큰 외경 (R3) 을 갖는 밸브시트 시트부 (71) 를 형성하고, 실린더 (4) 의 길이축 (4a) 을 둘러싸는 환상의 개스킷 (15) 을 실린더 커버 시트부 (31) 와 밸브시트 시트부 (71) 의 사이에 끼워 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 를 접합하고, 실린더 커버 시트부 (31) 에 재치된 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 과 접촉하는 걸림부 (32) 에 의해, 개스킷 (15) 을 걸도록 하고 있다.

이 때문에, 실린더 커버 시트부 (31) 상에 개스킷 (15) 을 재치할 때의 개스킷 (15) 의 위치 결정을 걸림부 (32) 에 의해 실시할 수 있음과 함께, 가령 시트부간의 개스킷 (15) 의 내주면 (15a) 에 통내 압력이 가해져도, 당해 개스킷 (15) 이 실린더 커버 시트부 (31) 의 편측으로 과도하게 치우쳐 위치 어긋나는 사태를 걸림부 (32) 에 의해 방지할 수 있다. 나아가서는, 배기 밸브시트 (7) 와 함께 배기 밸브 박스 (9) 와 실린더 커버 (3) 를 고정시키는 볼트 (13a, 13b) 의 체결력에 의해, 실린더 커버 시트부 (31) 및 밸브시트 시트부 (71) 의 각 외주부 (31b, 71b) 를 굽힘 변형시켜, 이들의 각 외주 단부 (31c, 71c) 의 간격 (L) 을 시트부간의 개스킷 (15) 의 두께 (H) 미만으로 작게 할 수 있다. 이에 따라, 당해 개스킷 (15) 의 고열에 의한 팽창 변형을 실린더 커버 시트부 (31) 및 밸브시트 시트부 (71) 의 전체 둘레에 걸쳐 억제할 수 있기 때문에, 당해 개스킷 (15) 의 왜곡된 팽창 변형을 방지할 수 있다. 이상으로부터, 실린더 커버 시트부 (31) 와 밸브시트 시트부 (71) 의 사이의 개스킷 (15) 에 의한 시일성이 향상되기 때문에, 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 의 시트부간의 개스킷 (15) 에 의한 시일성의 저하를 억제할 수 있고, 이 결과, 실린더 커버 (3) 와 배기 밸브시트 (7) 의 간극으로부터 연소실 (8) 의 가스 누출이 발생하는 사태를 방지할 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 실린더 커버 (3) 의 시트부의 내주측에 환상 또는 호상의 걸림부 (32) 를 형성하고 있었지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 걸림부 (32) 는, 실린더 커버 시트부 (31) 의 내주 단부 (31a) 를 따라 실린더 커버 (3) 에 장착되는 복수의 핀 또는 프레임체 등의 볼록 부재에 의해 구성되어도 된다. 이 경우, 걸림부 (32) 의 외주측에는, 상기 서술한 홈부 (33) 가 형성되어 있지 않아도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에서는, 실린더 커버 시트부 (31) 및 밸브시트 시트부 (71) 의 각 외주부 (31b, 71b) 를 굽힘 변형시키고 있었지만, 본 발명에 있어서, 당해 각 외주부 (31b, 71b) 의 굽힘 변형은, 탄성 변형이어도 되고, 소성 변형이어도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에서는, 2 개의 볼트 (13a, 13b) 에 의해 배기 밸브시트 (7) 와 함께 배기 밸브 박스 (9) 와 실린더 커버 (3) 를 고정시키고 있었지만, 본 발명에 있어서, 이들을 고정시키기 위한 볼트의 수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 당해 볼트의 수는, 1 개여도 되고, 2 개 이상이어도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 상기 서술한 각 구성 요소를 적절히 조합하여 구성한 것도 본 발명에 포함된다. 그 밖에, 상기 서술한 실시형태에 기초하여 당업자 등에 의해 이루어지는 다른 실시형태, 실시예 및 운용 기술 등은 모두 본 발명의 범주에 포함된다.

1 : 선박용 디젤 엔진
2 : 실린더 라이너
3 : 실린더 커버
4 : 실린더
4a : 길이축
5 : 피스톤
6 : 배기 밸브
6a : 밸브체
6b : 밸브 봉
7 : 배기 밸브시트
7a : 배기 포트
8 : 연소실
9 : 배기 밸브 박스
9a : 배기 포트
10 : 밸브 봉 안내부
11 : 상부 밸브 작동 장치
13a, 13b : 볼트
15 : 개스킷
15a : 내주면
16 : 간극
31 : 실린더 커버 시트부
31a : 내주 단부
31b : 외주부
31c : 외주 단부
32 : 걸림부
32a : 측벽면
33 : 홈부
71 : 밸브시트 시트부
71b : 외주부
71c : 외주 단부

Claims (5)

1. 선박용 디젤 엔진의 연소실을 갖는 실린더의 실린더 커버와, 상기 연소실의 배기구를 개폐하는 배기 밸브를 착석시키는 배기 밸브시트를, 상기 실린더의 길이축을 둘러싸는 환상 (環狀) 의 개스킷을 사이에 끼워서 접합하기 위한 시트부 구조로서,
   상기 실린더 커버는,
   상기 실린더의 길이축을 둘러싸도록 환상으로 형성되고, 상기 개스킷의 외경보다 큰 외경을 갖고, 상기 개스킷이 재치 (載置) 되는 실린더 커버 시트부와,
   상기 실린더 커버 시트부의 내주 단부 (端部) 를 따라 형성되고, 상기 실린더 커버 시트부에 재치된 상기 개스킷의 내주면과 접촉하여 상기 개스킷을 거는 걸림부를 구비하고,
   상기 배기 밸브시트는, 상기 개스킷을 사이에 끼워서 상기 실린더 커버 시트부와 대향하도록 환상으로 형성되고, 상기 개스킷의 외경보다 큰 외경을 갖는 밸브시트 시트부를 구비하는 것을 특징으로 하는 시트부 구조.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 걸림부는, 상기 실린더 커버 시트부보다 상기 밸브시트 시트부측으로 돌기하는 볼록 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시트부 구조.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 걸림부는, 상기 실린더 커버 시트부의 내주 단부를 따라 환상 또는 호상 (弧狀) 으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시트부 구조.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 걸림부는, 상기 실린더 커버 시트부의 내주 단부를 따라 환상 또는 호상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시트부 구조.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 실린더 커버는, 상기 걸림부의 외주 단부를 따라 홈부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 시트부 구조.

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