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KR20210102064A - 2개의 이중벽 관 부분을 연결하기 위한 플랜지 연결부, 가스 공급 시스템 및 대형 엔진 - Google Patents

2개의 이중벽 관 부분을 연결하기 위한 플랜지 연결부, 가스 공급 시스템 및 대형 엔진 Download PDF

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KR20210102064A
KR20210102064A KR1020210008078A KR20210008078A KR20210102064A KR 20210102064 A KR20210102064 A KR 20210102064A KR 1020210008078 A KR1020210008078 A KR 1020210008078A KR 20210008078 A KR20210008078 A KR 20210008078A KR 20210102064 A KR20210102064 A KR 20210102064A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flanges
flange
gas
fastening element
designed
Prior art date
Application number
KR1020210008078A
Other languages
English (en)
Inventor
에런 구블러
마틴 지히러
마크 스파니
Original Assignee
빈터투르 가스 앤 디젤 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 빈터투르 가스 앤 디젤 아게 filed Critical 빈터투르 가스 앤 디젤 아게
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Abstract

가스 공급 시스템의 2개의 이중벽 관 부분을 연결하기 위한 플랜지 연결부가 제안되며, 이 플랜지 연결부는 2개의 제1 플랜지(2)를 포함하고, 제1 플랜지 각각은 2개의 관 부분(105, 130) 중 하나의 내벽(1051, 1301)에 연결될 수 있고, 플랜지 연결부는 또한 제1 유체를 위한 중앙에 배치되는 유체 채널(4)을 포함하고, 이 유체 채널은 축선 방향(A)으로 2개의 제1 플랜지(2)를 통해 연장되어 있고, 각 제1 플랜지(2)는 축방향 끝면(21)을 포함하며, 2개의 축방향 끝면(21)은 서로에 접촉하고, 2개의 제1 플랜지(2)가 서로에 고정될 수 있게 해주는 적어도 하나의 제1 체결 요소(5)가 제공되며, 2개의 제2 플랜지(3)가 제공되며, 각 제2 플랜지는 2개의 관 부분 중 하나의 외벽(1052, 1302)에 연결될 수 있고, 2개의 제2 플랜지(3)는 제2 유체를 위한 유동 연결부(7)의 경계를 형성하며, 이 유동 연결부를 통해 제2 유체가 제1 유체로부터 분리되어 플랜지 연결부(1)를 통해 흐를 수 있으며, 적어도 하나의 제2 체결 요소(6)가 제공되며, 이 제2 체결 요소로 2개의 제2 플랜지가 서로에 대해 고정될 수 있으며, 제2 체결 요소(6)는 제1 체결 요소(5)와 다르다. 또한, 대형 엔진용 가스 공급 시스템 및 대형 엔진이 제안된다.

Description

2개의 이중벽 관 부분을 연결하기 위한 플랜지 연결부, 가스 공급 시스템 및 대형 엔진{A FLANGE CONNECTION FOR CONNECTING TWO DOUBLE-WALLED PIPE SECTIONS, A GAS SUPPLY SYSTEM AND A LARGE ENGINE}
본 발명은, 각각의 카테고리의 독립 특허 청구항의 전제부에 따른, 2개의 이중벽 관 부분을 연결하기 위한 플랜지 연결부, 대형 엔진용 가스 공급 시스템 및 대형 엔진에 관한 것이다.
대형 엔진은 전통적으로 중유(heavy fuel oil)를 갖는 대형 디젤 엔진으로서 작동된다. 2-행정 또는 4-행정 엔진, 예컨대 종방향 소기식(scavenged) 2-행정 대형 디젤 엔진으로 설계될 수 있는 대형 엔진은, 종종, 선박을 위한 구동 유닛으로서 사용되거나, 또는 심지어 예컨대 전기 에너지를 생성하기 위한 대형 발전기를 구동시키기 위해 정치식 작동에서 구동 유닛으로서 사용된다. 엔진은 통상적으로 상당한 기간 동안 연속적인 작동으로 가동되며, 이에 따라 작동 안전성 및 가용성에 대해 높은 요구 사항이 부과된다. 따라서, 작동 재료의 특히 긴 유지보수 간격, 낮은 마모 및 경제적인 취급이 작동자에게는 핵심적인 기준이 된다. 대형 디젤 엔진은 전형적으로 실린더를 가지며, 이 실린더는 적어도 200 mm의 내경(보어)을 갖는다. 오늘날, 최대 960 mm 또는 심지어 그 이상의 보어를 갖는 대형 엔진이 사용된다.
경제적이고 효율적인 작동, 배출 한계의 준수 및 자원의 이용 가능성이라는 점 하에서, 중유에 대한 대체 연료가 또한 현재 대형 엔진을 위해 추구되고 있다. 이와 관련하여, 액체 연료, 즉 액체 상태로 연소실 안으로 도입되는 연료, 및 기체 연료, 즉 기체 상태로 연소실 안으로 도입되는 연료 둘 다가 사용된다.
중유에 대한 알려져 있는 대체 연료로서 액체 연료의 예는, 특히 석유 정제소에서 남는 다른 중탄화수소, 알코올, 특히, 메탄올 또는 에탄올, 가솔린, 디젤 또는 또한 에멀젼 또는 현탁물(suspension)이 있다. 예를 들면, MSAR(Multiphase Superfine Atomized Residue)이라고 하는 에멀젼이 연료로 사용되는 것이 알려져 있다. 잘 알려져 있는 현탁물은 석탄 가루와 물의 현탁물이며, 이 현탁물은 대형 엔진용 연료로서도 사용된다. LNG(액화 천연 가스)와 같은 천연 가스가 기체 연료로 알려져 있다.
특히, 적어도 2개의 상이한 연료로 작동될 수 있는 대형 엔진이 또한 알려져 있으며, 따라서, 엔진은 작동 상황 또는 환경에 따라 한 가지 연료로 작동되거나 또는 다른 연료로 작동된다.
적어도 2개의 또는 심지어 그 보다 많은 상이한 액체 또는 기체 연료로 작동될 수 있는 대형 엔진은, 현재 사용되고 있는 연료에 따라 종종 상이한 작동 모드로 작동된다. 종종 디젤 작동이라고 하는 작동 모드에서, 연료의 연소는 일반적으로 연료의 압축 점화 또는 자기(self) 점화의 원리에 따라 일어난다. 종종 오토(Otto) 작동이라고 하는 모드에서, 연소는 점화 가능한 예혼합된 공기-연료 혼합물의 스파크 점화를 통해 일어난다. 이 스파크 점화는, 예컨대 전기 스파크에 의해, 예컨대, 스파크 플러그로, 또는 소량의 분사 연료의 자기 점화(이는 다른 연료의 스파크 점화를 야기할 수 있음)에 의해 일어날 수 있다. 자기 점화를 위한 소량의 연료가 종종 연소실에 연결되어 있는 예연소실 안으로 분사된다.
더욱이, 오토 작동과 디젤 작동의 혼합된 형태가 또한 알려져 있다.
2개의 상이한 연료로 작동될 수 있는 대형 엔진의 한 가지 예를 들면, 이중 연료 대형 디젤 엔진으로 설계되는 종방향 소기식 대형 디젤 엔진이 있다. 이 엔진은 액체 모드(액체 연료가 연소를 위해 실린더 안으로 도입됨) 및 가스 모드(가스가 연료로서 실린더 안으로 도입됨)로 작동될 수 있다.
본 출원의 틀 내에서, "대형 디젤 엔진" 이라는 용어는, 적어도 디젤 작동으로 작동될 수 있는 엔진을 말한다. 그래서, 특히, "대형 디젤 엔진" 이라는 용어는, 디젤 작동에 추가로 다른 작동, 예컨대 오토 작동으로 작동될 수 있는 이중 연료 또는 다중 연료 대형 엔진도 포함한다.
물론, 대형 엔진은 또한 가스 엔진으로 설계될 수 있는데, 이 가스 엔진은 연료로서 하나 이상의 가스로만 작동될 수 있다.
연료로 가스를 사용하는 작동의 경우에, 대형 엔진은 가스 공급 시스템을 가져야 하며, 연료로 사용되는 가스는 그 가스 공급 시스템으로 실린더에 공급될 수 있다. 전형적으로, 가스 공급 시스템은, 적어도, 가스를 실린더 안으로 도입하기 위한 가스 공급 시스템 및 압력 조절 시스템을 포함하며, 이 압력 조절 시스템으로 가스 압력이 실린더 안으로의 도입을 위한 그리고 가스 공급 시스템을 위해 제공되는 요구되는 압력으로 설정된다. 이러한 압력 조절 시스템을 또한 iGPR(integrated gas pressure regulation) 이라고도 한다. 압력 제어 밸브에 추가로, iGPR은 전형적으로 유량계, 다양한 센서 박스, 차단 밸브 및 필터 장치와 같은 다른 구성 요소를 포함한다.
안전상의 이유로, 가스를 위한 이중벽 관이 그러한 가스 공급 시스템에 사용된다. 이러한 관 또는 관 부분은 가스가 흐르는 내부 채널 및 이 내부 채널과 동축으로 설계되는 환형 외부 채널을 포함한다. 제2 유체가 보호 매체(예컨대, 공기)로서 외부 채널 안에서 흐른다. 통상적으로, 외부 채널 내의 제2 유체는 내부 채널 내의 제1 유체(여기서는 가스)에 대해 역류로 안내된다. 추가로, 이중벽 관은, 외부 채널 내의 압력이 내부 채널에서 보다 낮도록 작동된다. 가스 전달 관 시스템, 예컨대 내부 채널에서 누출이 일어나면, 가스가 내부 채널에서 빠져나가 외부 채널에 들어가게 되며, 그 외부 채널에서 내부 채널 내의 가스의 유동 방향에 반대로 보호 매체에 의해 이동된다. 이러한 보호 기능이 항상 보장되도록, 가스 전달 내부 시스템은 항상 보호 매체를 전달하는 외부 시스템에 의해 둘러싸이는 것이 보장되어야 한다.
iGPR의 다양한 구성 요소는 또한 이중벽 관 부분을 통해 서로에 연결된다. 이러한 목적으로, 모든 구성 요소 및 이를 연결하는 관 부분(연료로서 역할하는 가스가 그를 통해 흐름)은 주변 환경으로 빠져나가는 가스에 대해 보호 매체에 의해 보호되도록, 이러한 관 부분들을 높은 작동 안전도로 연결하는 것이 필요하다.
이러한 목적으로, 플랜지 연결부가 예컨대 DK 2017 70407 A1에 제안되어 있고, 이 플랜지 연결부로 2개의 이중벽 관 부분이 함께 연결될 수 있다. 이 플랜지 연결부는 가스를 위한 중앙 축방향 보어 및 수개의 비중앙 채널을 포함하고, 비중앙 채널을 통해 보호 매체가 가스로부터 분리되어 플랜지 연결부를 통해 흐를 수 있다. 연결될 관 부분의 단부에 있는 2개의 플랜지는 그 자체 알려져 있는 방식으로 다수의 스크류 연결부에 의해 함께 가압된다. 이들 스크류 연결부가 고장나면, 가스를 위한 가스 전달 중앙 보어 및 보호 매체를 위한 비중앙 채널 둘 모두가 서로 분리되거나 적어도 누출이 있게 되며, 그래서 가스가 주변 환경으로 빠져나갈 수 있다. 이는 상당한 안전 위험을 준다.
그러므로, 이러한 최신 기술에서 출발한 본 발명의 목적은, 증가된 작동 안전을 보장하는, 가스 공급 시스템의 2개의 이중벽 관 부분을 연결하기 위한 플랜지 연결부를 제안하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 이러한 플랜지 연결부를 포함하는 대형 엔진용 가스 공급 시스템을 제안하는 것이다. 본 발명의 목적은 또한 이러한 가스 공급 시스템을 포함하는 대형 엔진을 제안하는 것이다.
위의 목적을 달성하는 본 발명의 대상은 각각의 카테고리의 독립 청구항의 특징적인 점을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 따라서, 가스 공급 시스템의 2개의 이중벽 관 부분을 연결하기 위한 플랜지 연결부가 제안되며, 이 플랜지 연결부는 2개의 제1 플랜지를 포함하고, 제1 플랜지 각각은 2개의 관 부분 중 하나의 내벽에 연결될 수 있고, 플랜지 연결부는 또한 제1 유체를 위한 중앙에 배치되는 유체 채널을 포함하고, 이 유체 채널은 축선 방향으로 2개의 제1 플랜지를 통해 연장되어 있고, 각 제1 플랜지는 축방향 끝면을 포함하며, 2개의 축방향 끝면은 서로에 접촉하고, 2개의 제1 플랜지가 서로에 고정될 수 있게 해주는 적어도 하나의 제1 체결 요소가 제공되며, 2개의 제2 플랜지가 제공되며, 각 제2 플랜지는 2개의 관 부분 중 하나의 외벽에 연결될 수 있고, 2개의 제2 플랜지는 제2 유체를 위한 유동 연결부의 경계를 형성하며, 이 유동 연결부를 통해 제2 유체가 제1 유체로부터 분리되어 플랜지 연결부를 통해 흐를 수 있으며, 적어도 하나의 제2 체결 요소가 제공되며, 이 제2 체결 요소로 2개의 제2 플랜지가 서로에 대해 고정될 수 있으며, 제2 체결 요소는 제1 체결 요소와 다르다.
본 발명에 따르면, 따라서, 2개의 제1 플랜지와 2개의 제2 플랜지를 포함하는 플랜지 연결부가 제안되며, 2개의 제1 플랜지는 제1 매체를 위한 유체 채널을 포함하고 2개의 제2 플랜지는 제2 유체를 위한 유동 연결부의 경계를 형성하며, 그래서 제2 유체는 제1 유체로부터 분리되어 플랜지 연결부를 통해 흐를 수 있다. 제1 체결 요소(2개의 제1 플랜지를 서로에 고정시킴)는 제2 체결 요소(2개의 제2 플랜지플 서로에 고정시킴)와는 다르기 때문에, 상당히 증가된 작동 안전성이 얻어지는데, 왜냐하면, 제1 체결 요소가 고장 나거나 누출이 있더라고, 제1 유체(예컨대, 연료로 사용되는 가스)가 주변 환경으로 누출되는 것이 제2 체결 요소에 의해 신뢰적으로 방지되기 때문이다.
실용적인 이유로, 복수의 제1 체결 요소 또는 복수의 제2 체결 요소가 제공되며, 제1 체결 요소 또는 제2 체결 요소는 스크류 연결부로 설계되어 있는 것이 바람직하며, 제1 체결 요소 또는 제2 체결 요소는 스크류 연결부로 설계된다.
바람직한 실시 형태에 따르면, 2개의 제2 플랜지는 축선 방향에 대해 서로 겹치도록 설계되고 배치된다. 반경 방향으로 배치되는 밀봉 요소가, 2개의 제2 플랜지 사이에서, 2개의 제2 플랜지가 서로 겹치는 영역에 제공된다.
이 밀봉 요소의 반경 방향 배치로 인해, 2개의 제2 플랜지 사이의 상대적 움직임이 밀봉 기능을 저해함이 없이 흡수될 수 있다.
제1 바람직한 실시 형태에서, 2개의 제2 플랜지는 제1 체결 요소를 형성하고, 또한 2개의 제1 플랜지의 각각의 반경 방향 외측 부분을 에워싸도록 설계되고 배치되며, 그래서 제1 플랜지의 2개의 반경 방향 외측 부분이 축선 방향에 대해 2개의 제2 플랜지 사이에 배치된다. 이는, 이 실시 형태에서 2개의 제2 플랜지는 2개의 제1 플랜지를 서로에 가압하기 위해 사용됨을 의미한다.
복수의 제2 체결 요소가 제공되며, 제2 체결 요소는 스크류 연결부 및 2개의 제2 플랜지의 고정을 보장하는 베이요넷(bayonet) 연결부를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 제2 체결 요소의 스크류 연결부가 고장 나면, 베이요넷 연결부가, 제2 플랜지들이 서로에 대해 고정된 상태로 유지되고 그래서 제1 체결 요소 또한 충분히 기능적인 상태로 유지되는 것을 보장해 준다.
제2 바람직한 실시 형태에서, 2개의 제2 플랜지는 축선 방향에 대해 서로 이격되어 배치되며, 2개의 제1 플랜지는 축선 방향에 대해 2개의 제2 플랜지 사이에 배치되고, 2개의 제1 플랜지와 2개의 제2 플랜지를 반경 방향 외측에서 둘러싸는 실질적으로 원통형인 슬리브가 제공된다. 슬리브는 반경 방향에 대해 2개의 제2 플랜지 사이의 환경 공간을 폐쇄하는 역할을 하고, 그래서 제2 유체는 슬리브를 통해 하나의 제2 플랜지로부터 다른 제2 플랜지로 흐를 수 있다.
슬리브를 2개의 제2 플랜지에 대해 고정시키는 복수의 고정 요소가 제공되는 것이 바람직한 조치이다.
바람직하게는, 밀봉 요소가 각 경우에 각 제2 플랜지와 슬리브 사이에 제공되며, 그래서 제2 유체 또는 사고가 난 경우에는 제2 유체와 제1 유체의 혼합물이 슬리브 밖으로 나가 주변 환경으로 유출될 수 없다. 바람직하게는, 밀봉 요소는 각각 O-링으로 설계되며, 이 링은 각각의 제2 플랜지에 있는 원주 방향 홈에 삽입된다.
추가의 바람직한 실시 형태에서, 각 제1 플랜지는 칼라를 가지며, 이 칼라는 각 경우에 제1 플랜지의 축방향 끝면을 형성하며, 제1 체결 요소는 2개의 클램핑 요소를 포함하는 클램핑 장치로 설계되며, 각 클램핑 요소는 제1 플랜지의 원주 방향으로 연장되어 있는 홈을 가지며, 이 홈은 2개의 칼라를 수용하도록 설계되어 있고, 클램핑 요소를 서로에 대해 지탱시킬 수 있는 복수의 인장 요소가 제공된다. 그러므로, 이 실시 형태에서, 2개의 제1 플랜지는 클램핑 장치에 의해 서로에 가압된다.
2개의 칼라는, 유리하게는, 원주 방향에서 볼 때 사다리꼴 프로파일을 함께 형성하도록 설계되며, 그 사다리꼴 프로파일은 반경 방향 외측으로 테이퍼져 있다. 이러한 설계에 의해, 제1 플랜지의 축방향 끝면들을 특히 효율적인 방식으로 서로에 가압할 수 있다.
실용적인 이유로, 각 인장 요소는, 각 경우에 축선 방향에 수직하게 연장되는 스크류를 포함하는 것이 바람직하다.
추가의 유리한 조치로서, 고정 요소는 복수의 스크류를 포함하고, 이들 스크류 각각의 축선 방향 길이는 제2 플랜지를 둘러싸는 슬리브 보다 길다.
또한, 대형 엔진용 가스 공급 시스템이 본 발명에 의해 제안되고, 이 가스 공급 시스템으로 가스가 연료로서 대형 엔진의 적어도 하나의 실린더에 공급될 수 있고, 가스 공급 시스템은 제1 이중벽 관 부분 및 제2 이중벽 관 부분을 포함하고, 각 관 부분은 기체 연료를 위한 내부 채널 및 이 내부 채널 주위에 배치되고 제2 유체를 위한 외부 채널을 포함하며, 2개의 이중벽 관 부분은, 본 발명에 따라 설계되는 플랜지 연결부에 의해 연결된다.
또한, 적어도 하나의 실린더를 갖는 대형 엔진이 본 발명에 의해 제안되며,가스가 연료로서 각 실린더에 공급될 수 있게 해주는 가스 공급 시스템이 제공되며, 이 가스 공급 시스템은 본 발명에 따라 설계된다.
바람직한 실시 형태에서, 대형 엔진은 종방향 소기식 2-행정 대형 디젤 엔진, 바람직하게는, 이중 연료 대형 디젤 엔진으로 설계되며, 이중 연료 대형 디젤 엔진은 액체 연료가 연소를 위해 실린더 안으로 도입되는 액체 모드로 작동될 수 있고, 또한 연료로서 가스가 실린더 안으로 도입되는 가스 모드로도 작동될 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 조치와 실시 형태는 종속 청구항에서 알 수 있다.
이하, 실시 형태 및 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 플랜지 연결부의 제1 실시 형태를 축선 방향에서 본 평면도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 실시 형태의 단면도를 도 1의 Ⅱ - Ⅱ 단면선을 따른 단면으로 나타낸 것이다.
도 3은 도 1의 실시 형태의 단면도를 도 1의 Ⅲ - Ⅲ 단면선을 따른 단면으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 플랜지 연결부의 제2 실시 형태의 도를 나타낸다.
도 5는 제2 실시 형태의 도를 나타내며, 슬리브와 고정 요소는 제거되어 있다.
도 6은 제2 실시 형태의 단면도를 반경 방향을 따른 단면으로 나타낸 것이다.
도 7은 제2 실시 형태의 단면도를 도 6의 Ⅶ - Ⅶ 단면선을 따른 단면으로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 플랜지 연결부의 제3 실시 형태의 도를 나타낸다.
도 9는 제3 실시 형태의 도를 나타내며, 슬리브와 고정 요소는 제거되어 있다.
도 10은 제3 실시 형태의 단면도를 축선 방향을 따른 단면으로 나타낸 것이다.
도 11은 대형 엔진에 있는 본 발명에 따른 가스 공급 시스템의 실시 형태의 개략도를 나타낸다.
"대형 엔진" 이라는 용어는, 일반적으로, 선박을 위한 주 구동 유닛으로서 사용되거나, 또는 예컨대 전기 에너지를 생성하기 위한 대형 발전기를 구동시키기 위해 정치식 작동에서 주 구동 유닛으로서 사용되는 엔진을 말한다. 일반적으로, 대형 디젤 엔진의 실린더 각각은 적어도 약 200 mm의 내경(보어)을 갖는다. "종방향 소기식" 이라는 용어는, 소기용 공기 또는 과급 공기가 하단부의 영역에서 실린더 안으로 도입되는 것을 의미한다.
실시 형태를 참조하는 본 발명에 대한 이하의 설명에서, 실용상 특히 중요한 대형 엔진의 경우를 예시적으로 참조하며, 그 엔진은 이중 연료 대형 디젤 엔진, 즉 2개의 상이한 연로로 작동될 수 있는 엔진으로 설계된다. 특히, 대형 디젤 엔진의 이 실시 형태는, 액체만이 실린더의 연소실 안으로 분사되는 액체 모드로 작동될 수 있다. 통상적으로, 액체 연료, 예컨대, 중유 또는 디젤유가 적절한 시간에 연소실 안으로 직접 분사되고 거기서 자기 점화의 디젤 원리에 따라 점화된다. 대형 디젤 엔진은 또한 가스 모드로도 작동될 수 있는데, 이 가스 모드에서는, 연료로서 역할하는 가스, 예컨대 천연 가스가 예혼합된 공기-연료 혼합물의 형태로 연소실 안에서 점화된다. 가스 모드에서, 대형 엔진은 특히 저압법에 따라 작동하는데, 즉 가스는 기체 상태에서 실린더 안으로 도입되며, 가스의 분사 압력은 최대 50 bar, 바람직하게는 최대 20 bar 이다. 공기-가스 혼합물은 오토 원리에 따라 연소실 안에서 스파크 점화된다. 이 스파크 점화는, 일반적으로, 소량의 자기 점화 액체 연료(예컨대, 디젤유 또는 중유)를 적절한 순간에 연소실 안으로 또는 예연소실 안으로 도입시켜 일어나고, 그 후에 연료는 연소실 안에서 자기 점화되고 공기-연료 혼합물의 스파크 점화를 일으키게 된다.
가스 모드에서, 대형 엔진은 연료로서 가스, 예컨대 천연 가스를 필요로 한다. 이러한 목적으로, 가스 공급 시스템이 필요하다. 도 11은 대형 엔진에 있는 본 발명에 따른 가스 공급 시스템의 일 실시 형태를 개략도로 나타낸 것이다. 대형 엔진은 전체적으로 참조 번호 "200"으로 나타나 있고, 가스 공급 시스템은 참조 번호 "150"으로 나타나 있다. 가스 공급 시스템(150)은, 가스를 실린더 안으로 도입하기 위한 가스 공급 시스템(100), 및 가스 압력을 실린더 안으로의 도입을 위한 그리고 가스 공급 시스템을 위해 제공되는 요구되는 압력으로 설정하는 압력 조절 시스템(130)을 포함한다. 이러한 압력 조절 시스템(130)을 iGPR(integrated gas pressure regulation) 이라고도 한다. 압력 제어 밸브에 추가로, iGPR은 전형적으로 유량계, 다양한 센서 박스, 차단 밸브 및 필터 장치와 같은 다른 구성 요소를 포함한다.
여기서 설명되는 실시 형태에서, 종방향 소기식 이중 연료 2-행정 대형 디젤 엔진으로 설계되어 있는 대형 엔진을 참조한다.
대형 디젤 엔진(200)은 적어도 하나의, 하지만 통상적으로는 복수의 실린더(210)를 갖는다. 도 11에는 총 4개의 실린더(210)가 나타나 있다. 각 실린더의 내부에는, 피스톤(나타나 있지 않음)이 상사점과 하사점 사이에서 실린더 축선을 따라 전후로 이동 가능하도록 그 자체 알려져 있는 방식으로 배치된다. 피스톤은 피스톤 로드에 의해 그 자체 알려져 있는 방식으로 크로스헤드(나타나 있지 않음)에 연결되며, 이 크로스헤드는 푸시 로드(나타나 있지 않음)에 의해 크랭크축(나타나 있지 않음)에 연결되며, 그래서 피스톤의 운동이 피스톤 로드, 크로스헤드 및 푸시 로드를 통해 크랭크축에 전달되어 이 크랭크축을 회전시키게 된다. 피스톤의 상측부는 실린더 커버(나타나 있지 않음)와 함께, 연료가 연소를 위해 도입되는 연소실의 경계를 형성한다. 가스 모드에서, 이 연료는 가스, 예컨대, LNG(액화 천연 가스)와 같은 천연 가스이다. 예컨대 저압 과정에서, 가스는 바람직하게는 피스톤의 상사점과 하사점 사이의 대략 중간에서 각각의 실린더(210)의 원통형 벽면을 통해 또는 실린더 라이너를 통해 실린더(210) 안으로 도입된다. 실린더(210) 안에서, 가스는 피스톤의 압축 운동 동안에 소기용 공기와 혼합되어 점화 가능한 공기-연료 혼합물을 형성하게 되며, 피스톤이 대략 상사점에 있을 때 그 공기-연료 혼합물이 스파크 점화된다. 스파크 점화는, 바람직하게는, 자기 점화 연료, 예컨대, 중유 또는 디젤 연료를 각각의 실린더의 예연소실 안으로 분사하여 일어난다.
도 11에 나타나 있는 바와 같이, 2개의 가스 공급 관(104)이 각 경우에 각 실린더(210)를 위해 제공되어 있고, 각 가스 공급 관은 실린더(210) 또는 실린더 라이너에 있는 가스 입구 노즐(명확히 나타나 있지 않음)에 이어져 있다. 각 실린더(210)의 두 가스 입구 노즐은 바람직하게는 직경 방향으로 서로 마주한다. 가스 공급 관(104)은 제2 관(102) 또는 제3 관(103)으로부터 각각 분기되어 있고, 이들 관은 가스를 실린더(210)에 안내하는 주 관으로 설계된다. 나타나 있는 바에 따를 때 상측 관, 즉 제3 관(103)으로부터, 가스 공급 관(104) 중의 하나가 각 경우에 각 실린더(210)로 분기되고, 나타나 있는 바에 따를 때 하측 관, 즉 제2 관(102)으로부터, 가스 공급 관(104) 중의 하나가 각 경우에 각 실린더(210)로 분기되어 있다. 차단 밸브(110)가 각 경우에 제2 관(102)의 양 단부 및 제3 관(103)의 양 단부에 제공된다. 각 차단 밸브(110)는 폐쇄 위치와 개방 위치를 갖는다. 차단 밸브(110)가 개방 위치에 있으면, 가스(더 일반적으로는 제1 유체)가 그 차단 밸브(110)를 통해 흐를 수 있다. 차단 밸브(110)가 폐쇄 위치에 있으면, 그 차단 밸브(110)를 관통해 있는 통로가 가스 또는 제1 유체에 대해 차단된다.
2개의 차단 밸브(110)(나타나 있는 바에 따르면 제2 관(102) 및 제3 관(103)의 우측 단부에 배치됨)의 우측에 나타나 있는 바에 따르면, 이들 2개의 차단 밸브(110)를 서로 연결하는 제1 관(101)이 제공된다. 가스 입구(105)가 제1 관(101)에 제공되고, 압력 조절 시스템(130)에서 나오는 가스가 그 가스 입구를 통해 제1 관(101) 안으로 공급될 수 있다. 압력 조절 시스템(130)(상세하게는 나타나 있지 않음)은 그 자체 알려져 있는 방식으로 적어도 하나의 압력 조절 밸브를 포함한다. 또한, 하나 이상의 필터, 유량계, 다양한 센서, 폭기(aeration) 또는 벤팅 밸브 및 차단 밸브가 압력 조절 시스템(130)에 제공될 수 있다. 가스는 연료로 사용되는 가스를 위한 저장 탱크(나타나 있지 않음)로부터 압력 조절 시스템(130)에 공급된다.
모든 가스 전달 관, 즉 특히, 가스 공급 관(104), 제1 관(101), 제2 관(102), 제3 관(103), 압력 조절 시스템(130)(상세하게는 나타나 있지 않음)의 구성 요소들을 연결하는 모든 관 또는 관 부분, 및 압력 조절 시스템(130)과 가스 입구(105) 사이의 연결부 각각은, 연료로 사용되는 가스가 흐르는 내부 채널(106) 및 보호 매체로서 역할하는 제2 유체를 위한 외부 채널(107)을 갖는 이중벽 관 또는 이중벽 관 부분으로 설계된다. 이 제2 유체는 예컨대 공기이다. 외부 채널(107)은 예컨대 환형 채널로 설계되고, 내부 채널과 동축으로 배치된다.
2개의 차단 밸브(110)(나타나 있는 바에 따르면 제2 관(102) 및 제3 관(103)의 좌측 단부에 배치됨)의 좌측에 나타나 있는 바에 따르면, 이들 두 차단 밸브(110)를 서로 연결하는 플러싱(flushing) 관(108)이 제공된다. 출구(109)가 플러싱 관(108)에 제공되어 있고, 유체가 플러싱 관(108)으로부터 그 출구를 통해 배출될 수 있다. 플러싱 관(108)은 대형 엔진(200)의 통상적인 가스 작동에는 필요하지 않은데, 즉 나타나 있는 바에 따를 때 좌측에 있는 2개의 차단 밸브(110)는 통상적인 작동시에는 폐쇄 위치에 있다. 정화 또는 유지 보수 작업을 위해, 이들 2개의 차단 밸브(110)는 개방될 수 있고, 그래서 유체, 예컨대 정화제가 내부 채널(106)을 통해 안내되어 플러싱 관(108)과 출구(109)를 통해 배출된다. 플러싱 관(108)은 통상적인 가스 작동에는 필요하지 않기 때문에, 플러싱 관은 바람직하게는 단일벽 관만으로 설계된다.
대형 엔진(200)이 가스 모드로 작동하는 동안에, 나타나 있는 바에 따를 때 좌측에 있는 2개의 차단 밸브(110)는 폐쇄되고, 나타나 있는 바에 따를 때 우측에 있는 2개의 차단 밸브(110)는 개방된다. 도 11에서 참조 부호 "G"를 갖는 화살표로 나타나 있는 바와 같이, 연료로 사용되는 가스는 압력 조절 시스템(130)에 의해 가스 입구(105)를 통해 제1 관(101)의 내부 채널(106) 안으로 도입되며, 이 내부 채널로부터 제2 및 제3 관(102, 103)과 가스 공급 관(104)의 내부 채널(106)을 통해 흘러 실린더(210)의 가스 입구 노즐로 가게 된다.
동시에, 누출시 가스가 주변 환경으로 빠져나가는 것을 방지하기 위해, 보호 매체로서 제2 유체가 가스 공급 관(104), 제2 관(102), 제3 관(103) 및 제1 관(101)의 외부 채널(107)을 통해 안내된다. 바람직하게는, 도 11에서 참조 부호 "F"를 갖는 화살표로 나타나 있는 바와 같이, 보호 매체는 역류로 외부 채널(107)을 통해 안내된다. 이는, 보호 매체는 가스와는 반대 방향으로 흐르는 것을 의미한다. 또한, 외부 채널(107)에 있는 보호 매체의 압력은 내부 채널(106)에 있는 가스의 압력 보다 낮도록 조절된다. 보호 매체로서 역할하는 제2 유체는 바람직하게는 공기이다.
다양한 이중벽 관, 및 압력 조절 시스템(130)의 구성 요소들을 연결하는 다양한 관 부분은, 가능한 한 안전하게 설계되는 플랜지 연결부를 통해 연결되어야 한다. 도 11에는, 이들 플랜지 연결부 중의 하나만 예시적으로 나타나 있고, 전체적으로 참조 번호 "1"로 표시되어 있다. 도 11에는, 압력 조절 시스템(130)과 가스 입구(105)을 서로 연결하는 플랜지 연결부(1)가 나타나 있다.
본 발명에 따른 플랜지 연결부(1)의 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 설명에서, 그러므로 각 경우에, 가스 입구(105)과 압력 조절 시스템(130)을 서로 연결하는 플랜지 연결부(1)를 예시적으로 참조한다. 물론, 플랜지 연결부(1)는, 2개의 이중벽 관 부분이 함께 연결될 필요가 있는 다른 곳, 즉, 특히 압력 조절 시스템(130)(iGPR)의 구성 요소들 사이에도 제공될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 플랜지 연결부(1)의 제1 실시 형태를 도 1 내지 도 3을 기반으로 하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 플랜지 연결부(1)의 제1 실시 형태를 축선 방향(A)에서 본 평면도를 나타내며, 그 축선 방향은 제1 유체(여기서는 연료로서 역할하는 가스)가 플랜지 연결부(1)를 통해 흐르는 방향에 대응한다. 이는, 축선 방향(A)에서 플랜지 연결부(1)를 본 평면도가 도 1에 나타나 있음을 의미한다. 도 2는 플랜지 연결부(1)의 단면도를 도 1의 Ⅱ- Ⅱ 단면선을 따른 단면으로 나타낸다. 도 3은 플랜지 연결부(1)의 단면도를 도 1의 Ⅲ - Ⅲ 단면선을 따른 단면으로 나타낸다.
이하, 축선 방향(A)에 수직인 방향을 반경 방향이라고 한다.
가스 입구(105)와 압력 조절 시스템(130)의 2개의 이중벽 관 부분을 연결하기 위한 플랜지 연결부(1)는 2개의 제1 플랜지(2)를 포함하며, 이 플랜지 각각은 두 관 부분(105, 130) 중 하나의 내벽(1051 또는 1301)에 연결되는데, 즉 제1 플랜지(2) 중의 하나는 가스 입구(105)의 내벽(1051)에 연결되며, 다른 제1 플랜지(2)는 압력 조절 시스템(130)의 내벽(1301)에 연결된다. 각 제1 플랜지(2)는 바람직하게는 예컨대 용접으로 각각의 내벽(1051 또는 1301)에 분리 불가능하게 연결된다.
플랜지 연결부(1)는 중앙에 배치되는 유체 채널(4)을 더 가지고 있는데, 이 유체 채널은 2개의 제1 플랜지(2)를 통해 축선 방향(A)으로 연장되어 있고 또한 2개의 내부 채널(106)을 서로 연결하여, 연료로 사용되는 가스가 가스 입구(105)의 내부 채널(106)로부터 플랜지 연결부(1)의 유체 채널(4)을 통해 압력 조절 시스템(130)의 내부 채널(106) 안으로 흐를 수 있다.
각 제1 플랜지(2)는 축방향 끝면(21)을 가지며, 제1 플랜지(2)들은 2개의 축방향 끝면(21)이 서로 접촉하도록 배치된다. 밀봉 요소(22), 바람직하게는 O-링(22)이 이들 끝면(21) 중의 적어도 하나에 제공되며, 그래서 가스가 두 끝면(21) 사이에서 유체 채널(4)로부터 빠져나갈 수 없다. 또한, 적어도 하나의 제1 체결 요소(5)가 제공되는데, 2개의 제1 플랜지(2)는 그 체결 수단으로 서로에 고정될 수 있고, 그래서 2개의 축방향 끝면(21)이 서로에 가압된다. 제1 체결 요소(5)는 뒤에서 더 상세히 설명할 것이다.
플랜지 연결부(1)는 2개의 제2 플랜지(3)를 더 포함하고, 이들 제2 플랜지 각각은 두 관 부분(102, 130) 중 하나의 외벽(1052 또는 1302)에 연결되는데, 즉 제2 플랜지(3) 중의 하나가 가스 입구(105)의 외벽(1052)에 연결되고 다른 제2 플랜지(3)는 압력 조절 시스템(130)의 외벽(1302)에 연결된다. 각 제2 플랜지(3)는 바람직하게는 예컨대 용접으로 각각의 외벽(1052 또는 1302)에 분리 불가능하게 연결된다.
각 제2 플랜지(3)는 축방향 끝면(31)을 가지며, 제2 플랜지(2)들은 2개의 축방향 끝면(31)이 서로 접촉하도록 배치된다. 또한, 적어도 하나의 제2 체결 요소(6)가 제공되는데, 2개의 제2 플랜지(3)는 그 체결 수단으로 서로에 대해 고정될 수 있다. 제1 실시 형태에서, 제2 플랜지(3)의 두 축방향 끝면(31)은 제2 체결 요소(6)에 의해 서로에 가압된다.
또한, 2개의 제2 플랜지(3)는 제2 유체, 즉, 예컨대 보호 매체를 위한 유동 연결부(7)의 경계를 형성하며, 그래서 제2 유체가 가스 입구(105)의 외부 채널(107)로부터 2개의 제1 플랜지(2)와 2개의 제2 플랜지(3) 사이의 유동 연결부(7)를 통해 압력 조절 시스템(130)의 외부 채널(107) 안으로 유입할 수 있다. 제2 유체는, 중앙에 배치되어 있는 유체 채널(4)을 통해 흐르는 제1 유체와 분리되어 플랜지 연결부(1)를 통해 흐른다.
제1 실시 형태에서, 2개의 제2 플랜지(3)는 제1 체결 요소(5)로서 역할하고, 2개의 제1 플랜지(2)의 축방향 끝면(21)이 그 제1 체결 요소로 서로에 가압된다.
이러한 목적으로, 각 제2 플랜지(3)는 환형 돌출부(33)를 가지고 있는데, 환형 돌출부는 각각의 제2 플랜지(2)의 내측면에 반경 방향으로 배치되어 있어, 2개의 제2 플랜지(3)는, 조립된 상태에서, 원주 방향으로 연장되어 있고 2개의 제1 플랜지(2)가 수용되는 환형 홈을 형성하게 된다. 이는, 2개의 제1 플랜지(2) 각각은 환형의 반경방향 외측 부분(23)을 가짐을 의미는데, 이 외측 부분은 제2 플랜지(3)의 두 돌출부(33)에 의해 둘러싸인다. 조립된 상태에서, 그러므로 제1 플랜지(2)의 두 반경방향 외측 부분(23)은 축선 방향(A)에 대해 제2 플랜지(3)의 두 돌출부(33) 사이에 배치된다.
이렇게 되면, 제2 체결 수단(6)의 도움으로, 2개의 제2 플랜지(3)가 서로에 대해 지탱되고, 2개의 제1 플랜지의 축방향 끝면(21)들이 또한 밀봉 방식으로 서로에 가압된다. 이렇게 해서, 2개의 제2 플랜지(3)는 제1 체결 요소(5)로서 기능하며, 2개의 제1 플랜지(2)는 그 제1 체결 요소로 서로에 가압된다.
2개의 제2 플랜지(3)를 축선 방향(A)에 대해 겹치도록 설계하고 배치하는 것이 유리한 조치인 것으로 입증되었다. 이러한 목적으로, 나타나 있는 바(도 2, 도 3)에 따를 때 우측에 있는 제2 플랜지(3)는, 그의 축방향 끝면(31)에 대해 반경 방향 내측에서 환형 연장부(34)를 가지며, 나타나 있는 바에 따를 때 좌측에 있는 제2 플랜지(3)가 그 환형 연장부 상에 안착된다. 따라서, 환형 연장부(34)와, 나타나 있는 바에 따를 때 좌측에 있는 제2 플랜지(3)는 겹침 영역(35)을 형성하고, 축선 방향(A)에서 볼 때 2개의 제2 플랜지(3)가 그 겹침 영역에서 서로 겹친다. 바람직하게는, 밀봉 요소(36), 바람직하게는 O-링(36)이 이 겹침 영역(35)에 배치되어 2개의 제2 플랜지(3) 사이의 밀봉을 개선한다.
2개의 제2 플랜지(3)가 서로에 대해 고정될 수 있게 해주는 제2 체결 요소(6)는 복수의 스크류 연결부(61) 및 추가적으로 베이요넷(bayonet) 연결부(62)를 포함하고, 이 베이요넷 연결부는 2개의 제2 플랜지(3)의 서로에 대한 고정을 보장한다.
특히 도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 스크류 연결부(61)(이 경우에는 6개의 스크류 연결부)는 유체 채널(4) 주위에서 원형 선 상에 배치된다. 각 스크류 연결부(61)는 각 경우에 나사 볼트 또는 스크류(611) 및 너트(612)를 포함한다. 각 스크류(611)는 제2 플랜지(3) 둘 모두를 통해 축선 방향(A)으로 연장되어 있어, 너트(612)를 조이면, 2개의 제2 플랜지(3)가 서로에 대해 고정되고 또한 그의 끝면들이 서로에 가압된다.
특히 도 1 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 베이요넷 연결부(62)는 복수의 볼트(622)를 포함하고, 이 볼트는 2개의 제2 플랜지(3) 중의 하나(도 3에서 이는 나타나 있는 바에 따를 때 좌측에 있는 제2 플랜지(3))에 있는 보어(bore) 안에 고정된다. 총 6개의 볼트(622)가 제공되며, 각 볼트는 2개의 스크류 연결부(61) 사이에 배치된다. 각 볼트(622)는 축선 방향(A)으로 연장되고 그의 자유 단부에서 평평한 머리부(623)를 갖는다. 2개의 플랜지(3) 중의 다른 플랜지(도 3에서 이는 나타나 있는 바에 따를 때 우측에 있는 제2 플랜지(3))에는, 각 볼트(622)를 위한 길게 늘어진 구멍(624)이 제공되어 있고, 이 구멍은, (원주 방향에에서 볼 때) 그의 한 단부에서, 볼트(622)의 평평한 머리부(623)의 직경 보다 큰 직경을 가지며, 또한 그의 다른 단부에서는, 볼트(622)의 평평한 머리부(623)의 직경 보다 작은 직경을 갖는다. 각 볼트(622)의 축선 방향(A) 치수는, 그 볼트가 그에 할당되어 있는 길게 늘어진 구멍(624)을 통해 결합할 수 있도록 정해진다.
조립을 위해, 2개의 제2 플랜지(3)는, 베이요넷 연결부(62)에 대해 통상적인 것처럼, 평평한 머리부(623) 각각이 그에 할당되어 있는 길게 늘어진 구멍(624)의 단부(더 큰 직경을 가짐)를 통해 결합하도록 먼저 함께 틀어 막아진다. 이어서, 2개의 제2 플랜지(3)를 축선 방향(A) 주위로 서로에 대해 돌려 베이요넷 연결부(62)가 잠금되고, 그래서 평평한 머리부(623)를 갖는 볼트(622)는 이제 더 작은 직경을 갖는 길게 늘어진 구멍(624)의 단부에 접촉하게 된다.
이렇게 해서, 플랜지 연결부(1)에서 누출이 안 생기게 해주거나 또는 그 플랜지 연결부의 개방을 방지하는 2개의 독립적인 연결이 제공된다. 2개의 제2 플랜지(3)(2개의 제1 플랜지(3)를 서로에 가압함)는 2개의 제1 플랜지(2)를 고정하기 위한 제1 체결 요소(5)로서 역할한다. 지금 스크류 연결부(61)(제2 채결 요소(6)의 일부분으로서 2개의 제2 플랜지(3)를 서로에 대해 지탱시킴)에서 기능 이상 또는 손상이 일어난다면, 베이요넷 연결부(62)가, 2개의 제2 플랜지(3) 사이의 연결이 개방되지 않고 타이트하게 유지되는 것을 보장해 준다. 이리하여, 2개의 제1 플랜지 사이의 밀봉 연결이 유지되는 것이 또한 보장된다. 이는 플랜지 연결부(1)의 작동 안전성의 상당한 증가를 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 플랜지 연결부(1)의 제2 실시 형태를 이제 도 4 내지 7을 기반으로 하여 설명한다. 제1 실시 형태와의 차이점만 더 상세히 설명할 것이다. 그 외에, 제1 실시 형태에 대한 설명은 동일한 또는 유사하게 동일한 방식으로 제2 실시 형태에도 적용된다. 제2 실시 형태에서, 동일한 부분 또는 기능적으로 동등한 부분은 동일한 참조 부호로 나타나 있고, 이는 제1 실시 형태와 관련하여 설명되어 있다.
도 4는 본 발명에 따른 플랜지 연결부(1)의 실시 형태의 도를 나타낸다. 도 5는 도 4에서와 같은 제2 실시 형태의 도를 나타내지만, 더 양호한 이해를 위해 슬리브와 고정 요소는 제거되어 있다. 도 6은 플랜지 연결부(1)의 제2 실시 형태의 단면도를 축선 방향(A)을 따른 단면으로 나타낸 것이며, 도 7은 제2 실시 형태의 단면도를 도 6의 Ⅶ - Ⅶ 단면선을 따른 단면으로 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 플랜지 연결부의 제2 실시 형태에서, 2개의 제2 플랜지(3)는 축선 방향(A)에 대해 서로 이격되어 배치된다(특히, 도 5 및 도 6 참조요). 2개의 제1 플랜지(2)는 축선 방향(A)에 대해 2개의 제2 플랜지(3) 사이에 배치된다. 또한, 실질적으로 원통형인 슬리브(8)가 제공되는데, 이 슬리브는 2개의 제1 플랜지(2)와 2개의 제2 플랜지(3)를 반경 방향 외측에서 둘러싼다. 슬리브(8)의 치수는, 슬리브가 2개의 제2 플랜지(3) 상에 안착되고 또한 반경 방향에 대해 2개의 제2 플랜지(3) 사이의 공간을 폐쇄하도록 정해진다. 슬리브(8)의 내경은 실질적으로 2개의 제2 플랜지(3)의 외경에 대응하고, 그래서 슬리브(8)는 축선 방향(A)으로 2개의 제2 플랜지(3) 위로 밀어질 수 있다. 바람직하게는, 2개의 제1 플랜지(2)의 외경은 2개의 제2 플랜지(3)의 외경 보다 작고, 그래서 또한 슬리브(8)의 내경 보다 작다. 이러한 조치에 의해, 제2 유체를 위한 유동 연결부(7)가 간단한 방식으로 실현될 수 있다.
또한, 수개의 고정 요소(9)가 제공되는데, 이 고정 요소는 슬리브(8)를 제2 플랜지(3)에 대해 고정시킨다. 이들 고정 요소(9)는 도 4에만 나타나 있다. 제2 실시 형태에서, 총 4개의 고정 요소(9)가 제공되는데, 즉 플랜지 연결부(1)의 각 측면 2개가 있다. 각 고정 요소(9)는 디스크형 링 부분으로 설계되며, 이 링 부분은 예컨대 1/4 원에 걸쳐 연장되어 있다. 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 슬리브(8)는 축선 방향(A)에 대해 2개의 제2 플랜지(3)와 동일 평면 내에 있다. 슬리브(8)를 고정시키기 위해, 고정 요소(9) 중의 2개가 스크류(91)에 의해 슬리브(8)의 각 축방향 끝면에 체결된다(도 4). 고정 요소의 반경 방향 연장에 대해, 고정 요소(9)의 치수는, 고정 요소가 각 경우에 슬리브(8)의 축방향 끝면을 넘어 반경 내측으로 돌출하고 그래서 제2 플랜지(3)의 외측 축방향 끝면에 접촉하도록 정해진다. 이렇게 해서, 슬리브(8)는 제2 플랜지(3)에 대해 고정될 수 있다. 바람직하게는, 밀봉 요소가 모든 제2 플랜지(3)와 슬리브(8) 사이에 제공되며, 그 밀봉 요소는 바람직하게는 O-링으로 설계된다. 예컨대, 이 O-링을 위해, 원주 방향 홈(38)이 각각의 제2 플랜지(3)의 반경 방향 외측 경계면에 제공되어 있으며, O-링이 그 원주 방향 홈에 삽입된다.
따라서, 제2 실시 형태에서, 제2 체결 요소는 슬리브(8)와 고정 요소(9)를 포함한다.
제2 실시 형태에서, 복수의 스크류 연결부(51)가 제1 체결 요소(5)로서 제공되며, 이 체결 요소는 중앙 유체 채널(4) 주위에서 원형 선 상에 배치된다. 제2 실시 형태에서, 6개의 스크류 연결부(51)가 제1 체결 요소로서 예시적으로 제공되어 있다.
각 스크류 연결부(51)는 나사 볼트 또는 스크류(511) 및 너트(512)를 포함한다. 각 스크류(511)를 위해, (반경 방향에 대해) 외부에 개방되어 있는 홈(513)이 각 경우에 2개의 제1 플랜지(2)의 반경 방향 외측 쉘 표면에 제공되어 있고, 이 홈은 각 경우에 축선 방향(A)으로 제1 플랜지(2) 둘 모두를 통해 연장되어 있다. 각 홈(513)은 실질적으로 U-형 프로파일을 갖는다. 외부에 개방되어 있는 홈(513)을 갖는 실시 향태는, 스크류 연결부(51) 각각이 외부로부터 홈(513) 안으로 삽입될 수 있고 또한 보어를 통과할 필요가 없다는 이점을 갖는다. 너트(512)를 조이면, 2개의 제1 플랜지(2)가 서로에 대해 고정되고 또한 그의 끝면(21)들이 서로에 가압된다.
제1 체결 요소가 장착된 후에, 슬리브(8)는 2개의 제2 플랜지(3) 위로 밀리고 고정 요소(9)에 의해 제2 플랜지(3)에 고정된다.
이하, 본 발명에 따른 플랜지 연결부(1)의 제3 실시 형태를 이제 도 8 내지 10을 기반으로 하여 설명한다. 제1 및 제2 실시 형태와의 차이점만 더 상세히 설명할 것이다. 그 외에, 제1 및 제2 실시 형태에 대한 설명은 동일한 또는 유사하게 동일한 방식으로 제3 실시 형태에도 적용된다. 제3 실시 형태에서, 동일한 부분 또는 기능적으로 동등한 부분은 동일한 참조 번호로 나타나 있고, 이는 제1 및 제2 실시 형태와 관련하여 설명되어 있다.
도 8은 본 발명에 따른 플랜지 연결부(1)의 제3 실시 형태의 도를 나타낸다. 도 9는 제3 실시 형태의 도를 나타내고, 더 양호한 이해를 위해 슬리브와 고정 요소는 제거되어 있다. 도 10은 제3 실시 형태의 단면도를 축선 방향(A)을 따른 단면으로 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 플랜지 연결부(1)의 제3 실시 형태에서, 2개의 제2 플랜지(3)는 축선 방향(A)에 대해 서로 이격되어 배치되고, 슬리브(8)가 제공되며, 이 슬리브는 제2 플랜지 중의 하나에서 제2 플랜지 중의 다른 하나까지 축선 방향(A)으로 연장되어 있다. 슬리브(8)를 제2 플랜지(3)에 대해 고정시키는 4개의 고정 요소(9)가 제공된다. 총 4개의 고정 요소(9)가 제공되는데, 즉 플랜지 연결부(1)의 각 측면에 2개가 있다. 각 고정 요소(9)는 디스크형 링 부분으로 설계되며, 이 링 부분은 예컨대 1/4 원에 걸쳐 연장되어 있다. 도 10에 나타나 있는 바와 같이, 고정 요소(9)는 각각 원주 방향 홈(39)에 결합하고, 이 홈은 각각의 제2 플랜지(3)의 반경 방향 외측 경계면에 제공된다. 슬리브(8)를 고정시키기 위해, 복수의 스크류 연결부(92)가 더 제공되며, 각 스크류 연결부는 나사 볼트(921)와 너트(922)를 포함한다. 고정 요소(9)는 제2 플랜지(3)의 외측 축방향 끝면에 접촉한다. 각 나사 볼트(921)는 축선 방향(A)으로 고정 요소(9) 중의 2개 및 슬리브(8)를 통해 연장되어 있다. 너트(922)를 조이면, 2개의 제2 플랜지(3)가 슬리브(8)를 통해 서로에 대해 고정된다.
2개의 내부 플랜지(2)가 클램프 연결부를 통해 함께 지탱된다. 이러한 목적으로, 각 제1 플랜지(2)는 칼라(25)를 가지며, 이 칼라는 각 경우에 제1 플랜지(2)의 축방향 끝면(21)을 형성한다. 2개의 칼라(25)(제1 플랜지(2)의 나머지를 넘어 반경 방향 외측으로 돌출됨)는 조립된 상태에서 서로에 접촉한다.
제1 체결 요소(5)는 클램핑 장치로 설계되며 또한 2개의 클램핑 요소(53)를 포함하고, 이 클램핑 요소 각각은 제1 플랜지(2)의 원주 방향으로 연장되어 있는 홈(54)을 가지며, 이 홈은 2개의 칼라(25)를 수용하도록 설계되어 있다. 각 클램핑 요소(53)는 실질적으로 반환형이다. 2개의 클램핑 요소(53)를 서로에 대해 지탱시키기 위해 복수의 인장 요소(55)(즉, 여기서는 4개의 인장 요소)가 제공된다.
각 인장 요소(55)는 스크류로 설계되며, 이 스크류를 위한 보어가 클램핑 요소(53) 중 하나의 벽에 제공되어 있으며, 그 보어는 축선 방향(A)에 수직하게 연장되어 있다. 대응하는 나사 보어가 다른 클램핑 요소(53)의 벽에 제공되어 있고, 그래서 각각의 스크류를 그 나사 보어에 결합시켜 각각의 스크류를 조이면, 2개의 클램핑 요소(53)가 서로의 쪽으로 끌어 당겨지고 그래서 밀봉 방식으로 2개의 제1 플랜지(2)를 서로에 가압하게 된다.
특히 바람직하게는, 2개의 칼라(25)는 원주 방향에서 볼 때 사다리꼴 프로파일(도 10 참조)을 함께 형성하도록 설계되며, 그 사다리꼴 프로파일은 반경 방향 외측으로 테이퍼져 있다. 따라서, 2개의 클램핑 요소(53)의 홈(54)도 사다리꼴 프로파일을 갖도록 설계되며, 그래서 칼라가 홈(54)의 벽에 바싹 접촉하여 있게 된다.

Claims (15)

  1. 가스 공급 시스템의 2개의 이중벽 관 부분을 연결하기 위한 플랜지 연결부로서, 2개의 제1 플랜지(2)를 포함하고, 제1 플랜지 각각은 2개의 관 부분(105, 130) 중 하나의 내벽(1051, 1301)에 연결될 수 있고, 상기 플랜지 연결부는 또한 제1 유체를 위한 중앙에 배치되는 유체 채널(4)을 포함하고, 이 유체 채널은 축선 방향(A)으로 상기 2개의 제1 플랜지(2)를 통해 연장되어 있고, 각각의 제1 플랜지(2)는 축방향 끝면(21)을 포함하며, 2개의 축방향 끝면(21)은 서로에 접촉하고, 상기 2개의 제1 플랜지(2)가 서로에 고정될 수 있게 해주는 적어도 하나의 제1 체결 요소(5)가 제공되며,
    2개의 제2 플랜지(3)가 제공되고, 각각의 제2 플랜지는 상기 2개의 관 부분 중 하나의 외벽(1052, 1302)에 연결될 수 있고, 상기 2개의 제2 플랜지(3)는 제2 유체를 위한 유동 연결부(7)의 경계를 형성하며, 이 유동 연결부를 통해 상기 제2 유체가 상기 제1 유체로부터 분리되어 상기 플랜지 연결부(1)를 통해 흐를 수 있으며, 적어도 하나의 제2 체결 요소(6)가 제공되며, 이 제2 체결 요소로 상기 2개의 제2 플랜지가 서로에 대해 고정될 수 있으며, 상기 제2 체결 요소(6)는 제1 체결 요소(5)와 다른, 플랜지 연결부.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 제1 체결 요소(5) 또는 복수의 제2 체결 요소(6)가 제공되며, 상기 제1 체결 요소(5) 또는 제2 체결 요소(6)는 스크류 연결부(51, 61)로 설계되어 있는, 플랜지 연결부.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 2개의 제2 플랜지(3)는 상기 축선 방향(A)에 대해 서로 겹치도록 설계되고 배치되는, 플랜지 연결부.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 제2 플랜지(3)는 상기 제1 체결 요소(5)를 형성하고, 또한 2개의 제1 플랜지의 각각의 반경 방향 외측 부분(23)을 에워싸도록 설계되고 배치되며, 그래서 상기 제1 플랜지(2)의 2개의 반경 방향 외측 부분(23)이 축선 방향(A)에 대해 상기 2개의 제2 플랜지(3) 사이에 배치되는, 플랜지 연결부.
  5. 제4항에 있어서,
    복수의 제2 체결 요소가 제공되며, 제2 체결 요소는 스크류 연결부(61) 및 2개의 제2 플랜지(3)의 고정을 보장하는 베이요넷(bayonet) 연결부(62)를 포함하는, 플랜지 연결부.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 2개의 제2 플랜지(3)는 축선 방향(A)에 대해 서로 이격되어 배치되며,
    상기 2개의 제1 플랜지(2)는 축선 방향에 대해 2개의 제2 플랜지(3) 사이에 배치되고, 상기 2개의 제1 플랜지(2)와 2개의 제2 플랜지(3)를 반경 방향 외측에서 둘러싸는 실질적으로 원통형인 슬리브(8)가 제공되는, 플랜지 연결부.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬리브(8)를 상기 2개의 제2 플랜지(3)에 대해 고정시키는 복수의 고정 요소(9)가 제공되는, 플랜지 연결부.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    밀봉 요소가 각각의 제2 플랜지(3)와 슬리브(8) 사이에 각각 제공되는, 플랜지 연결부.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 제1 플랜지(2)는 칼라(25)를 가지며, 이 칼라는 제1 플랜지(2)의 축방향 끝면(21)을 각각 형성하며, 상기 제1 체결 요소(5)는 2개의 클램핑 요소(53)를 포함하는 클램핑 장치로 설계되며, 각각의 클램핑 요소는 제1 플랜지(2)의 원주 방향으로 연장되어 있는 홈(54)을 가지며, 이 홈은 2개의 칼라(25)를 수용하도록 설계되어 있고, 상기 클램핑 요소(53)를 서로에 대해 지탱시킬 수 있는 복수의 인장 요소(55)가 제공되어 있는, 플랜지 연결부.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 2개의 칼라(25)는 원주 방향에서 볼 때 사다리꼴 프로파일을 함께 형성하도록 설계되어 있으며, 그 사다리꼴 프로파일은 반경 방향 외측으로 테이퍼져 있는, 플랜지 연결부.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    각각의 인장 요소(55)는, 상기 축선 방향(A)에 수직하게 연장되는 스크류를 각각 포함하는, 플랜지 연결부.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 요소(9)는 복수의 스크류(921)를 포함하고, 이들 스크류 각각의 축선 방향(A) 길이는 상기 제2 플랜지(3)를 둘러싸는 상기 슬리브(8) 보다 긴, 플랜지 연결부.
  13. 대형 엔진용 가스 공급 시스템으로서, 이 가스 공급 시스템으로 가스가 연료로서 대형 엔진(200)의 적어도 하나의 실린더(210)에 공급될 수 있고, 상기 가스 공급 시스템은 제1 이중벽 관 부분 및 제2 이중벽 관 부분을 포함하고, 각각의 관 부분은 기체 연료를 위한 내부 채널(106) 및 이 내부 채널 주위에 배치되고 제2 유체를 위한 외부 채널(107)을 포함하며, 2개의 이중벽 관 부분은, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따라 설계된 플랜지 연결부(1)에 의해 연결되는, 대형 엔진용 가스 공급 시스템.
  14. 적어도 하나의 실린더(210)를 갖는 대형 엔진으로서, 가스가 연료로서 각각의 실린더(210)에 공급될 수 있게 해주는 가스 공급 시스템(150)이 제공되고, 가스 공급 시스템(150)은 제13항에 따라 설계된 것인, 대형 엔진.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 대형 엔진은 종방향 소기식(scavenged) 2-행정 대형 디젤 엔진, 바람직하게는, 이중 연료 대형 디젤 엔진으로 설계되며, 이중 연료 대형 디젤 엔진은 액체 연료가 연소를 위해 실린더(210) 안으로 도입되는 액체 모드로 작동될 수 있고, 또한 연료로서 가스가 상기 실린더(210) 안으로 도입되는 가스 모드로도 작동될 수 있는, 대형 엔진.
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