KR102102401B1 - 터보차저용 배기 가스켓 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 배기통로의 주변으로 단면 높이차를 갖는 그로밋으로 결합되는 비드플레이트가 국부적으로 설치됨으로써, 비드플레이트의 과도한 압착 방지로 밀착력이 균일하게 형성되어 실링 성능을 충분히 보장할 수 터보차저용 배기 가스켓을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중심의 배기통로 주변으로 개재되는 터보차저용 배기 가스켓에 있어서, 외측 방향의 단부측으로 연장되어 일정 두께를 가지도록 상방으로 벤딩된 벤딩부를 형성하는 금속플레이트와, 상기 금속플레이트의 내측 방향 단부측으로부터 국부적으로 융착 설치되는 비드플레이트와, 상기 비드플레이트와 상기 금속플레이트를 단부측에서 감싸서 결합 고정시키고 상기 비드플레이트의 압축을 제한하는 그로밋으로 구성되는 것이다.

Description

터보차저용 배기 가스켓{GASKET FOR TURO CHARGER}

본 발명은 배기가스를 밀폐하기 위한 가스켓에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배기가스의 힘으로 터빈을 회전시키고 그 회전력으로 흡기를 압축시켜 실린더로 보내어 출력을 높이는 터보차저에서 배기가스가 누설되지 않도록 설치되는 터보차저용 배기 가스켓에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 엔진에서 배출되는 배기가스에는 인체에 유해한 CO, HC, NOx 등이 포함되는데, 이와 같이 유해한 배출가스를 인체에 무해한 CO2, H2O, N2 등으로 산화 또는 환원시키는 후처리 장치로서 촉매 컨버터를 차량의 배기 계통에 구비하고 있다.

최근에는 점차 강화되고 있는 배기가스 규제에 대비하기 위하여 배기가스 중에 포함되어 있는 CO 성분 및 HC 성분뿐만 아니라 SOF 성분도 효과적으로 산화시킬 수 있는 고정화효율 촉매장치인 WCC(Warm up catalytic converter) 후처리장치가 적용되고 있다.

여기서, 상기 WCC 후처리장치는 원통 형상을 한 케이스의 양측에 입구와 출구를 서로 대향시키고, 케이스의 내부에 배기가스 중에 포함된 여러 가지 유해 성분을 산화시키는 담체가 장착되며, 그 담체와 케이스 사이에는 매트가 개재되는 구조로 이루어진다.

예를 들면, 상기 WCC 후처리장치는 터보 엔진의 배기계에 구성되는 바, 이러한 터보 엔진 배기계의 WCC 후처리 장치에서는 배기 플랜지와 터보 플랜지 사이에 개재된 상태로 스터드를 통해 배기 플랜지와 터보 플랜지를 체결함으로써 이들 사이를 통해 누설되는 배기 가스를 실링하는 가스켓을 구비하고 있다.

가스켓은, 배기 플랜지와 터보 플랜지의 결합면에 대응되는 형상으로 형성되며, 박판의 금속플레이트에 엠보싱 성형을 한 비드(bead)의 탄성력을 이용해 씰링(sealing)을 수행한다.

이와 같은 종래의 가스켓은, 금속플레이트 사이에서 상기 실링부 및 외곽부 모두에 비금속재질의 운모를 개재하게 되는데, 운모는 스프링 특성이 낮아 고온에 의한 결합 플랜지의 변형에 대해 추종성이 부족하여 기밀성 확보가 어렵고, 제조 공정이 복잡하여 결과적으로 생산량이 저하되는 문제점이 있었다.

더욱이 체결부 사이에서 면압 감소 및 체결부의 크랙 발생 등으로 인해 배기가스의 누설 문제가 빈번하게 발생하고 있는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개번호 제10-2017-0136347호(공개일 2017.12.11) 대한민국 특허공개번호 제10-2017-0010689호(공개일 2017.02.01)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 배기통로의 주변으로 단면 높이차를 갖는 그로밋으로 결합되는 비드플레이트가 국부적으로 설치됨으로써, 비드플레이트의 과도한 압착 방지로 밀착력이 균일하게 형성되어 실링 성능을 충분히 보장할 수 있는 터보차저용 배기 가스켓을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 최소한의 결합관계를 통한 비드플레이트가 국부적으로 설치되어 개재되는 부품의 소재 절감과, 엔진 진동에도 내구성이 유지되어 배기가스의 누설을 원천적으로 방지할 수 있는 터보차저용 배기 가스켓을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 중심의 배기통로 주변으로 개재되는 터보차저용 배기 가스켓에 있어서, 외측 방향의 단부측으로 연장되어 일정 두께를 가지도록 상방으로 벤딩된 벤딩부를 형성하는 금속플레이트와, 상기 금속플레이트의 내측 방향 단부측으로부터 국부적으로 융착 설치되는 비드플레이트와, 상기 비드플레이트와 상기 금속플레이트를 단부측에서 감싸서 결합 고정시키고 상기 비드플레이트의 압축을 제한하는 그로밋으로 구성되는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 금속플레이트의 벤딩부와, 상기 그로밋은 높이 단차를 두고 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 금속플레이트의 벤딩부에는 벤딩 내측으로 적어도 하나 이상의 적층편이 설치되어, 상기 비드플레이트와 상기 금속플레이트를 포함하는 상기 그로밋의 두께와 동일하거나 보다 얇게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 비드플레이트는 상기 금속플레이트의 단부측 상면 또는 상면과 하면에 한 쌍으로 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 비드플레이트는 상기 금속플레이트에 접하는 제1수평면과, 상기 제1수평면으로부터 일체로 이어져서 상방으로 경사지는 경사면과, 상기 경사면으로부터 일체로 이어지되, 상기 벤딩부를 향하여 수평방향으로 이어지는 제2수평면으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 비드플레이트는 상기 금속플레이트에 접하는 제1수평면과, 상기 제1수평면으로부터 일체로 이어져서 반원호 형상을 가지는 원호면과, 상기 원호면으로부터 일체로 이어져서 상기 금속플레이트에 접하는 제2수평면으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의한 터보차저용 배기 가스켓에서는, 비드플레이트의 과도한 압착 방지로 밀착력이 균일하게 유지되어 배기가스의 누설 방지 기능이 지속적으로 유지됨으로써, 실링 성능 및 내구성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 배기통로의 주변으로 단면 높이차를 갖는 그로밋으로 결합되는 비드플레이트가 국부적으로 설치됨으로 하여 소재 절감의 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 터보차저용 배기 가스켓의 평면도이고,
도 2는 도 1의 제1실시예에 따른 A-A선 단면도이고,
도 3은 도 1의 제2실시예에 따른 B-B선 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

여기서 도 1은 본 발명에 따른 터보차저용 배기 가스켓의 평면도이고, 도 2는 도 1의 제1실시예에 따른 A-A선 단면도이고, 도 3은 도 1의 제2실시예에 따른 B-B선 단면도이다.

도 1을 참고하면, 본 실시예는 터보차저용 배기 가스켓으로서, 터보차저와 같이 고온의 배기가스가 유통하는 경로 상에 설치되어 사용되는 구조물에 관한 것이다.

여기서, 터보차저용 배기 가스켓 또는 약칭으로 호칭될 가스켓(100)은 사용처의 형상에 대응되는 구조로 제작된 것으로서, 예컨대, 터보차저와 WCC(Warm up Catalytic Converter)나 UCC(Under floor Catalytic Converter)와의 연결 부위가 기밀 처리된 터보엔진 배기계의 구성을 나타낼 수 있으며, 미도시 되었지만, 터보자저, WCC, 다수의 스터드 볼트에 의한 볼팅 체결력으로 기밀을 유지하는 가스켓(100)을 포함한다.

상기 터보차저는 엔진에서 나온 배기가스로 회전되어 흡기를 과급하여 엔진으로 공급하여 줌으로써 통상적인 터보차저와 동일하며, WCC는 배기가스에 포함된 Nox와 같은 유해물질을 정화함으로써 통상적인 WCC와 동일하여 이들의 설명은 여기서 생략한다.

가스켓(100)은 도 1에서와 같이, 배기가스가 통과하는 배기통로(1)를 중심으로 설치되며, 밀봉수단으로서의 역할과, 고의적으로 잡아당기지 않는 이상, 중력, 조립 및 이동시 발생 가능한 외력에 의해 쉽게 이탈되지 않게 하는 역할을 담당한다.

이러한 가스켓(100)은 기술 규격에 준하여 탄성 변형이 가능한 재질, 즉 통상적인 가스켓 재질로 제작되어 있을 수 있다. 예컨대, 가스켓(100)은 압착력 또는 외력 등에 의해 부피가 탄성 변형 가능한 재질로서, 고무, 합성수지 및 금속 중 어느 하나의 재질로 형성되어 있으나, 바람직하게는 배기가스에 대한 내열성을 갖는 금속재일 수 있다.

제 1 실시예에 따른 가스켓(100)을 도 2를 참고하여 설명한다.

가스켓(100)은 크게 금속플레이트(110)와, 금속플레이트(110)의 내측 단부측으로부터 국부적으로 설치되는 비드플레이트(120)와, 비드플레이트(120)와 금속플레이트(110)를 결합하는 그로밋(140)으로 구성될 수 있다.

금속플레이트(110)는, 편평한 판상으로 이어지다가 외측 방향의 단부측으로 연장 형성시킨 후, 상기 연장부를 벤딩하여 벤딩부(112)를 형성하게 된다.

벤딩부(112)는 연장부를 배기통로(1) 방향을 향하여 상부측으로 말면서 벤딩하게 되며, 벤딩 과정에서 내측으로 일정 벤딩공간(113)을 형성하게 된다.

벤딩공간(113)에는 일정 크기의 적층편(114)이 적어도 하나 이상 적층 설치될 수 있다.

적층편(114)은 SUS201, SUS304, SUS310S, SUS316L등과 같은 SUS 소재가 사용되며, 고온의 배기가스에 직접적으로 노출되지 않는 상태에서는 충분한 내열성을 가지면서 충분한 면압을 제공할 수 있다.

여기서 적층편(114)의 적층 개수는 미리 설정된 높이에 따라 설치될 수 있으며, 바람직하게 하기에서 설명하는 비드플레이트(120)와 금속플레이트(110)를 포함하는 그로밋(140)의 두께와 동일하거나 보다 얇게 형성될 수 있도록 적층 개수가 정해질 수 있다.

따라서 적층편(114)이 금속플레이트(110)의 연장부 상에 적층 위치시킨 후, 적층편(114)을 중심으로 연장부를 말듯이 벤딩시켜서 적층편(114)에 밀착시키고 위치 고정시키게 된다.

더욱이 적층편(114)의 단부는 벤딩부(112)의 단부 단면과 일치 또는 내측으로 위치시킴과 동시에 압착을 가하여 적층편(114)의 이탈을 방지하게 된다.

그리고 국부적으로 설치되는 비드플레이트(120)는, 금속플레이트(110)의 단부측 상면에만 또는 금속플레이트(110)의 상면 또는 하면에 대향하여 한 쌍으로 설치될 수 있다.

도 2에서는 한 쌍으로 설치된 비드플레이트(120)가 도시되어 있다.

이러한 비드플레이트(120)는, 니켈 베이스 합금(Ni base Alloy)으로 일반적으로 인코넬, 인코넬 합금으로 지칭되는 소재가 사용되는 것이 바람직하다. 인코넬은 니켈 베이스의 초내열합금으로 강성과 인성이 우수하여 내열성을 필요로 하는 부품에 사용되고 있는 데, 900℃ 이상의 고온 환경에서도 스프링 특성을 유지할 수 있는 SUS 소재에 비해 상대적으로 경질이며 고 내열성을 갖는 소재이다. 본 발명의 실시에에 따르면, 제1소재인 인코넬로는 ASTM B670, UNS NO7718, DIN 2.4668 중에서 적어도 어느 하나가 선택되어 사용되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 탄성을 가지는 금속플레이트(110)는, 배기통로(1)와 근접하는 금속플레이트(110)의 단부측으로부터 시작하여 접하는 제1수평면(121)과, 상기 제1수평면(121)으로부터 일체로 이어지되, 상방을 향하여 경사지도록 형성되는 경사면(122), 그리고 경사면(122)으로부터 일체로 벤딩부(112)를 향하여 수평방향으로 이어지는 제2수평면(123)으로 이루어질 수 있다.

여기서 비드플레이트(120)의 전체 길이는 금속플레이트(110)보다 작게 구성되며 벤딩부(112)와는 이격될 정도의 길이를 가진다.

그리고 비드플레이트(120)와 금속플레이트(110)를 단부측에서 감싸서 결합 고정시키는 그로밋(140)은, 최소한의 부품으로 비드플레이트(120)와 금속플레이트(110)를 고정 결합시킴과 동시에 비드프레이트(120)의 압축 정도를 제한할 수 있다.

상기 그로밋(140)은 내열성을 갖는 금속 재질이면 가능하며, "⊂" 형태로 하여 맞대여 있는 금속플레이트(110)와 비드플레이트(120)의 단부측을 감싸듯이 고정시키게 된다.

여기서 그로밋(140)은 금속플레이트(110)의 벤딩부(112)의 높이와 단차를 두고 형성될 수 있으며, 적층편(114)을 포함하는 벤딩부(112)의 위치 높이보다는 아래에 위치되도록 설치될 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 제 2 실시예에서는 , 제 1 실시예와 금속플레이트(110) 및 그로밋(140)은 동일하므로 설명은 생략하고, 비드 형상이 다른 비드플레이트(130)만을 설명하기로 한다.

비드플레이트(130)는, 금속플레이트(110)의 단부측 상면에만 또는 금속플레이트(110)의 상면 또는 하면에 대향하여 한 쌍으로 설치될 수 있다.

도 3에서는 한 쌍으로 설치된 비드플레이트(130)가 도시되어 있다.

상기 비드플레이트(130)는, 탄성을 가지는 금속 재질이며, 배기통로(1)와 근접하는 금속플레이트(110)의 단부측으로부터 시작하여 접하는 제1수평면(131)과, 상기 제1수평면(131)으로부터 일체로 이어지되, 반원호 형상을 가지는 원호면(132)과, 원호면(132)으로부터 일체로 이어져서 제1수평면(131)과 같이 금속플레이트(110)에 접하는 제2수평면(133 )으로 이루어질 수 있다.

원호면(132)의 형성을 통하여 금속플레이트(110)와는 일정 공간이 형성될 수 있으며, 원호면(132)의 돌출 정도는 그로밋(140) 보다는 높게 돌출되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 비드플레이트(130)의 전체 길이는 금속플레이트(110)보다 작게 구성되며, 벤딩부(112)와는 이격될 정도의 길이를 가진다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 가스켓(100)의 작용은, 다시 도 2와 도 3을 참고하여 설명한다.

먼저, 가스켓(100)은 내열성을 갖는 금속계열 재질로 이루어져 배기통로(1)를 중심으로 체결볼트와의 체결을 통해 강건성을 확보하고, 이를 통해 가스켓(100)의 내구성능 향상이 이루어진다.

그리고 가스켓(100)은 비드플레이트(120)(130)의 국부 설치로 밀착력이 균일하게 이루어져서 추가적인 실링 작용을 구현함으로써 누설방지성능 향상이 이루어진다.

또한, 가스켓(100)은 금속플레이트(110)와 비드플레이트(120)(130)의 단부측을 감싸듯이 고정시키는 그로밋(140)으로 하여 최소한의 부품으로 결합이 이루어질 수 있으며, 비드플레이트(120)의 제 1 실시예에 따른 경사면(122)과, 제 2 실시예의 원호면(132)의 과도한 주저 앉음을 방지로 인한 가스 누설방지 성능 향상이 이루어진다.

또, 그로밋(140)과 베딩부(112)의 적층 두께에 의한 단차를 통해 그로밋(140)에 체결 축력이 집중되어 그로밋(140)에 면압이 상승하는 효과가 나타나 배기가스에 대한 1차 씰링 효과를 극대화 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따면, 비드플레이트(120)(130)의 과도한 압착 방지로 밀착력이 균일하게 유지되어 배기가스의 누설 방지 기능이 지속적으로 유지됨으로써, 실링 성능 및 내구성이 향상될 수 있다.

또한, 배기통로(1)의 주변으로 단면 높이차를 갖는 그로밋(140)으로 결합되는 비드플레이트(120)(130)가 국부적으로 설치됨으로 하여 소재 절감의 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

100 : 가스켓 110 : 금속플레이트
112 : 벤딩부 113 : 벤딩공간
114 : 적층편 120, 130 : 비드플레이트
121, 131 : 제1수평면 122 : 경사면
123, 133 : 제2수평면 132 : 원호면
140 : 그로밋

Claims (6)

1. 중심의 배기통로 주변으로 개재되는 터보차저용 배기 가스켓에 있어서,
   외측 방향의 단부측으로 연장되어 일정 두께를 가지도록 상방으로 벤딩된 벤딩부를 형성하는 금속플레이트와,
   상기 금속플레이트의 내측 방향 단부측으로부터 국부적으로 융착 설치되는 비드플레이트와,
   상기 비드플레이트와 상기 금속플레이트를 단부측에서 감싸서 결합 고정시키고 상기 비드플레이트의 압축을 제한하는 그로밋으로 구성되며,
   상기 금속플레이트의 벤딩부와, 상기 그로밋은 높이 단차를 두고 형성되고,
   상기 금속플레이트의 벤딩부에는,
   벤딩 내측으로 적어도 하나 이상의 적층편이 설치되어
   상기 비드플레이트와 상기 금속플레이트를 포함하는 상기 그로밋의 두께와 동일하거나 보다 얇게 형성되고,
   상기 그로밋은 상기 적층편을 포함하는 상기 벤딩부의 위치 높이 보다는 아래에 위치되도록 설치되고,
   상기 적층편은 SUS소재를 사용하고,
   상기 비드플레이트의 전체 길이는 상기 금속플레이트보다 작게 구성되고, 상기 벤딩부와는 이격될 정도의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 터보차저용 배기 가스켓.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 비드플레이트는,
   상기 금속플레이트의 단부측 상면 또는 상면과 하면에 한 쌍으로 설치되는 것을 특징으로 하는 터보차저용 배기 가스켓.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 비드플레이트는,
   상기 금속플레이트에 접하는 제1수평면과, 상기 제1수평면으로부터 일체로 이어져서 상방으로 경사지는 경사면과, 상기 경사면으로부터 일체로 이어지되, 상기 벤딩부를 향하여 수평방향으로 이어지는 제2수평면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보차저용 배기 가스켓.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 비드플레이트는,
   상기 금속플레이트에 접하는 제1수평면과, 상기 제1수평면으로부터 일체로 이어져서 반원호 형상을 가지는 원호면과, 상기 원호면으로부터 일체로 이어져서 상기 금속플레이트에 접하는 제2수평면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보차저용 배기 가스켓.
   

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