KR100992103B1 - 촉매담체의 직경측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배기가스를 정화하는 촉매 컨버터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촉매담체의 직경을 정밀하게 측정할 수 있는 촉매담체의 직경측정장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 촉매담체의 직경측정장치는, 수직방향 및 수평방향으로 이동가능하게 설치되는 측정몸체; 상기 측정몸체의 저면에 분리가능하게 결합된 제1기준블록; 및 상기 측정몸체의 하부에 방사형으로 배치되고, 복수의 측정다리를 통해 상기 측정몸체에 연결되는 복수의 접촉식 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
촉매, 담체, 직경, 측정, 센서
Description
본 발명은 촉매컨버터에 이용되는 촉매담체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촉매담체의 직경을 정밀하게 측정할 수 있는 촉매담체의 직경측정장치에 관한 것이다.
널리 주지된 바와 같이, 차량의 배기시스템은 차량의 플로어 하부면에 배치되어 기관에서 발생하는 각종 배기가스의 소음 및 불순물 등을 제거하여 외부로 배출하는 장치로서, 엔진의 실린더헤드 등에 연결된 배기매니폴드와, 엔진으로부터 토출되는 배기가스에 유동저항을 부여하여 소음을 감소시키는 하나 이상의 소음기와, 배기가스 중의 유해물질인 탄화수소, 일산화탄소 및 질소산화물을 산화 및 환원작용에 의해 인체에 해가 없는 이산화탄소, 물, 질소 및 산소 등으로 전환시키는 촉매컨버터 등을 포함한다.
일반적으로, 촉매컨버터는 원기둥 형상의 촉매담체, 이 촉매담체의 외주면에 랩핑되는(wrapped) 매트, 매트가 랩핑된 촉매담체를 수용하는 하우징(housing)을 포함한다. 특히, 촉매담체는 금속캔 속에 들어있는 담체(substrate)와 담체 위의 중간층(wash-coat), 그리고 중간층 위에 도포된 촉매물질의 얇은 층으로 구성되어 있다. 이러한 촉매담체의 종류로는 펠렛형(pellet type), 세라믹 허니컴형(ceramic honeycomb type), 금속와이어(metal wire)등이 있다.
펠렛형 담체는 세라믹(ceramic)으로된 작은 구슬 수천개를 금형으로 찍어서 금속캔 속에 넣어 그 사이로 배기가스가 통과하도록 하였다. 허니컴형에 비하여 배기가스 압력이 많이 걸리며 거의 사용되지 않고 있다.
세라믹 허니컴형은 내열성이 높은 마그네슘-알미늄 실리케이트(2MgO·2Al2O3·5SIO2)가 주성분이다. 이 형식은 수천개의 벌집형 통로로 배기가스가 통과하도록 되어 있다. 세라믹 담체는 진동이나 충격에 약하기 때문에 캔과 담체사이에는 금속섬유(metal wool)등과 같은 탄성물질의 패드를 싸고 있다. 이 탄성물질은 자동차운전중 담체와 캔의 팽창계수차를 보상해주며 기계적 응력을 흡수한다. 오늘날 가장 많이 사용하는 형식이다.
금속와이어 담체(metallic wire substrate)는 0.5mm∼1mm정도의 가는 내열, 내부식성의 철선으로 원통형으로 감거나 짠 그물망의 띠를 감아서 만든 것으로 그 표면에 촉매물질을 도포하여 그곳을 배기가스가 통과하도록 하는 것이다. 따라서 세라믹 담체에 비해 작동온도에 도달하는 시간이 상당히 단축된다. 또 열전도율이 높기 때문에 용융위험이 적다. 금속제 담체는 배압의 감소, 단위 체적당 표면적의 증대, 높은 열전도율, 낮은 비열 등이 장점이 된다. 그러나 가격이 비싸고, 고온 부식의 위험이 있으며(약1100℃부터), 정지 출발을 반복하는 경우엔 낮은 비열 때문에 촉매가 쉽게 냉각된다는 등의 단점이 있다.
일반적인 촉매컨버터의 제조방법은, 촉매담체의 직경, 매트의 중량 등을 측정하여 갭 체적밀도값(GBD, Gap Bulk Density; 이하 GBD값이라 함)을 연산하는 연산단계, 촉매담체의 외주면에 매트를 랩핑한 후에 원통형의 하우징 내에 삽입하는 스터핑단계, 상기 촉매담체 및 매트의 GBD값에 대응하여 상기 하우징을 축경하는 사이징단계로 구성된다. 그리고, GBD값은 매트가 촉매담체와 하우징 사이에서의 압축량을 지칭하고, 이러한 GBD값의 연산을 위해 촉매담체의 직경을 정밀하게 측정할 필요가 있다.
도 1에는 촉매담체의 직경을 측정하는 종래의 측정장치를 도시한다.
도시된 바와 같이, 종래의 측정장치는, 촉매담체(1)가 안착되는 회전테이블(2), 촉매담체(1)의 외측에 배치된 비접촉식 레이저센서(3) 등으로 구성된다. 이러한 구성에 따라, 회전테이블(2)이 그 중심축(2a)을 기준으로 회전하면 촉매담체(1)도 함께 회전하고, 비접촉식 레이저센서(3)가 레이저를 조사하여 촉매담체(1)의 직경을 측정한다. 이때, 촉매담체(1)의 중심(1a)이 회전테이블(2)의 중심(2a)에 대해 편심되더라도 비접촉식 레이저센서(3)에 의해 촉매담체(1)의 직경을 측정할 수도 있다.
하지만, 종래기술의 측정장치는, 고가의 비접촉식 레이저센서(3) 및 회전테이블(2) 등을 이용함에 따라 그 제조비용 내지 유지비용이 높은 단점이 있었다.
또한, 종래의 측정장치는 촉매담체(1)의 중심(1a) 및 회전테이블(2)의 중심(2a)이 서로 편심될 경우 그 측정의 정밀도가 낮은 단점이 있었다. 이에, 촉매담체(1)의 직경이 정밀하게 측정되지 못할 경우 촉매컨버터의 제조품질이 현저히 저 하될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 촉매담체의 직경을 보다 정밀하게 측정할 수 있는 뿐만 아니라 촉매담체의 직경 측정을 위한 제조비용, 설치 내지 유지비용 등을 대폭 절감할 수 있는 촉매담체의 직경측정장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예는,
수직방향 및 수평방향으로 이동가능하게 설치되는 측정몸체;
상기 측정몸체의 저면에 분리가능하게 결합된 제1기준블록; 및
상기 측정몸체의 하부에 방사형으로 배치되고, 복수의 측정다리를 통해 상기 측정몸체에 연결되는 복수의 접촉식 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
복수의 접촉식 센서들은 한 쌍 이상의 접촉식 센서들이 서로 마주보게 배치되어 구성되고, 각 쌍의 접촉식 센서들은 상기 측정몸체의 서로 다른 직경방향을 따라 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 측정몸체의 하부에는 서로 인접하는 제1 및 제2 테이블이 배치되고, 상기 제1테이블의 상면에는 제2기준블록이 안착되고, 상기 제1기준블록과 제2기준블록은 그 직격이 동일하며, 상기 제2테이블의 상면에는 측정대상인 촉매담체가 안착되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 촉매담체의 외표면과 직접적으로 접촉하면서 촉매담체의 직경을 측정하는 구조로 구성됨에 따라 촉매담체의 직경을 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
또한, 저가의 접촉식 센서를 이용함에 따라 그 제조비용, 설치 내지 유지비용 등을 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매담체의 직경 측정장치를 도시한 부분 사시도이다.
본 발명에 따른 촉매담체의 직경 측정장치는 수직방향 및 수평방향으로 이동가능하게 설치되는 측정몸체(11) 및 상기 측정몸체(11)의 저면에 분리가능하게 결합된 제1기준블록(13)을 포함한다.
측정몸체(11)는 원기둥형상으로 형성되고, 그 저면이 평탄하며, 수직가이드(미도시) 및 수평가이드(미도시) 등을 통해 수직방향 및 수평방향으로 자유롭게 이동하도록 구성된다.
측정몸체(11)의 평탄한 저면에는 제1기준블록(13)이 분리가능하게 결합되고, 이 제1기준블록(13)의 직경(d1)은 측정하고자 하는 촉매담체(20)의 직경(d)에 대한 기준직경이 된다. 또한, 제1기준블록(13)은 다양한 직경을 가진 복수개로 구성되고, 이에 촉매담체(20)의 사양(직경, 높이 등)에 따라 제1기준블록(13)은 교체되어 사용될 수 있다.
측정몸체(11)의 하부에는 복수의 접촉식 센서(41a, 41b; 42a, 42b; 43a, 43b)들이 방사형으로 배치되고, 복수의 접촉식 센서(41a, 41b; 42a, 42b; 43a, 43b)들은 복수의 측정다리(31a, 31b; 32a, 32b; 33a, 33b)를 매개로 측정몸체(11)에 개별적으로 연결된다.
특히, 본 발명의 접촉식 센서들은 한 쌍 이상의 접촉식 센서(41a, 41b; 42a, 42b; 43a, 43b)들이 서로 마주보게 배치되고, 각 쌍의 접촉식 센서((41a, 41b; 42a, 42b; 43a, 43b)들은 측정몸체(11)의 서로 다른 직경방향을 따라 각각 배치되어 있다. 이에 측정몸체(11)의 직경방향을 따라 서로 마주보게 배치된 각 쌍의 접촉식 센서(41a, 41b; 42a, 42b; 43a, 43b)들은 그 측정몸체(11)의 중심을 기준으로 촉매담체(20)의 반경을 정밀하게 측정할 수 있다.
그리고, 접촉식센서(41a, 41b; 42a, 42b; 43a, 43b)로는 변위센서 또는 압력센서 등과 같이 촉매담체(20)와 직접적인 접촉을 통해 촉매담체(20)의 외경을 측정할 수 있는 다양한 종류의 접촉식센서가 이용될 수 있다
복수의 측정다리(31a, 31b; 32a, 32b; 33a, 33b)는 측정몸체(11)의 외주면에서 하부방향으로 수직하게 연장된다. 한편, 복수의 측정다리(31a, 31b; 32a, 32b; 33a, 33b)는 접촉식 센서들과 마찬가지로 측정몸체(11)의 직경방향을 따라 서로 마주보게 배치되어 한 쌍 이상의 측정다리(31a, 31b; 32a, 32b; 33a, 33b)로 구성된 다.
측정몸체(11)의 하부에는 제2기준블록(15)이 배치되고, 제2기준블록(15)은 제1테이블(16)의 상면에 안착된다. 그리고, 제2기준블록(15)의 직경(d2)은 제1기준블록(13)의 직경(d1)과 동일한 치수로 이루어진다.
제1테이블(16)의 상면은 수평도가 정밀하게 유지되고, 제2기준블록(15)은 제1테이블(16)의 상면에 정밀하게 부착되어 있다. 이에, 측정몸체(11)가 하부로 이동하면, 복수의 접촉식 센서(41a, 41b; 42a, 42b; 43a, 43b)들은 제2기준블록(15)의 외주면과 접촉하면서 제2기준블록(15)의 직경(d2)을 측정한다. 이때, 제2기준블록(15)의 직경(d2)은 제1기준블록(13)의 직경(d1)과 동일한 치수이므로, 그 측정값이 "0"으로 설정된다. 이와 같이, 본 발명은 제2기준블록(15)의 직경(d2)을 측정함으로써 제로세팅(zero setting)의 기능을 수행할 수 있다.
그리고, 제1테이블(16)에 근접한 위치에 촉매담체(20)가 안착되는 제2테이블(18)이 배치되고, 제2테이블(18)의 상면은 수평도가 정밀하게 유지되고, 촉매담체(20)는 제2테이블(18)의 상면에 지그 등을 통해 안정적으로 설치된다.
제2기준블록(15)의 직경(d2)을 측정함으로써 그 제로세팅을 완료한 측정몸체(11)는 제2테이블(18)측으로 수평이동한 후에, 제2테이블(18)의 촉매담체(20)를 향해 수직하방으로 이동한다. 이에, 복수의 접촉식 센서(41a, 41b; 42a, 42b; 43a, 43b)는 촉매담체(20)의 외주면과 접촉함에 따라 제2기준블록(15)의 직경(d2)에 대비하여 촉매담체(20)의 직경(d)과의 차이값을 산출함으로써 촉매담체(20)의 직경을 정밀하게 측정한다.
한편, 본 발명은 2개의 접촉식 센서(41a, 41b; 42a, 42b; 43a, 43b)들이 촉매담체(20)의 직경방향으로 서로 마주보게 배치된 구조로 인해, 도 5와 같이 제2기준블록(15) 및 촉매담체(20)의 반경(a1, a2, a3, a4, a5, a6)들을 여러지점에서 개별적으로 측정한 후에 촉매담체(20)의 직경을 합산하여 산출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 촉매담체(20)의 각 반경(a1, a2, a3, a4, a5, a6)을 개별적으로 측정함에 따라 도 4와 같이 촉매담체(20)의 축선(21)과 측정몸체(11)의 축선(11a)이 서로 편심될 지라도 촉매담체(20)의 직경을 매우 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다. 이렇게 측정된 직경값들은 촉매컨버터 조립라인상의 연산부 또는 제어부 등으로 실시간으로 전송된다.
도 1은 종래의 촉매담체의 직경측정장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 촉매담체의 직경측정장치를 도시한 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 직경측정장치의 측정몸체를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매담체의 직경측정장치를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명에 의한 측정장치에 의해 촉매담체 또는 제2기준블록의 반경이 측정되는 형상을 예시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
11: 측정몸체
13: 제1기준블록 15:제2기준블록
16: 제1테이블 18: 제2테이블
20: 촉매담체
31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b: 측정다리
41a, 41b, 42a, 42b, 43a, 43b: 접촉식 센서
Claims (3)
- 원기둥 형상으로 형성되고, 저면이 평탄한 측정몸체;상기 측정몸체의 평탄한 저면에 분리가능하게 결합되고, 측정하고자 하는 촉매담체의 직경에 대한 기준직경이 되는 제1기준블록; 및상기 측정몸체의 하부에 방사형으로 배치되고, 복수의 측정다리를 통해 상기 측정몸체에 연결되는 복수의 접촉식 센서;를 포함하고,상기 각 측정다리는 상기 측정몸체의 외주면에서 하부방향으로 수직하게 연장되며,복수의 접촉식 센서들은 한 쌍 이상의 접촉식 센서들이 서로 마주보게 배치되어 구성되고, 각 쌍의 접촉식 센서들은 상기 측정몸체의 서로 다른 직경방향을 따라 각각 배치되며,상기 측정몸체의 하부에는 제1테이블이 배치되고, 상기 제1테이블의 상면에는 제2기준블록이 안착되며, 상기 제2기준블록은 상기 제1기준블록과 동일한 직경을 가지고, 복수의 접촉식 센서들이 제2기준블록의 직경을 측정함으로써 제로세팅을 하며,상기 제1테이블에 근접하여 제2테이블이 위치하고, 상기 제2테이블의 상면에는 측정대상인 촉매담체가 안착되며, 상기 복수의 접촉식 센서가 촉매담체의 외주면과 접촉함으로써 촉매담체의 직경과 제2기준블록의 직경 차이를 산출함으로써 촉매담체의 직경을 측정하는 것을 특징으로 하는 촉매담체의 직경측정장치.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN102322837A (zh) * | 2011-05-28 | 2012-01-18 | 无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司 | 检具模拟块的推拉机构 |
| CN114459367A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-05-10 | 江苏首华智能装备有限公司 | 一种面积法测量载体的实际直径的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007017120A1 (en) * | 2005-07-27 | 2007-02-15 | Techint Compagnia Tecnica Internazionale S.P.A. | Independent measuring apparatus for grinding machines |
-
2009
- 2009-07-08 KR KR1020090062175A patent/KR100992103B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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