KR102140660B1

KR102140660B1 - 가압링 밀폐구조를 가지는 디젤엔진의 배기가스 후처리장치

Info

Publication number: KR102140660B1
Application number: KR1020180112883A
Authority: KR
Inventors: 장명환; 신하림; 이호제
Original assignee: 세종공업 주식회사
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-08-04
Also published as: KR20200033517A

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 배기가스 후처리장치에 관한 것으로서, 상기 DOC(120)와 상기 DPF(110)의 접촉단에 서로 일정 면적 접하게 구비되는 제1플랜지(113) 및 제2플랜지(123)와; 상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123) 사이에 배치되는 스틸 가스켓(180)과; 상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)의 외부에 구비되어 상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)를 착탈가능하게 결합시키는 링형상의 V클램프(130)와; 상기 V클램프(130)와 상기 제1플랜지(113) 사이, 상기 V클램프(130)와 상기 제2플랜지(123) 사이에 각각 구비되어 상기 V클램프(130)의 체결시 상기 제1플랜지(113)와 상기 제2플랜지(123)를 서로 맞닿는 방향으로 압착시켜 상기 스틸 가스켓(180)이 가압되도록 하여 배기가스의 누설을 방지하는 한 쌍의 가압링(140,150)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가압링 밀폐구조를 가지는 디젤엔진의 배기가스 후처리장치{EXHAUST GAS POST PROCESSING APPARATUS FOR DIESEL ENGINE}

본 발명은 디젤엔진의 배기가스 후처리장치에 관한 것으로서, 보다 자세히는 배기가스의 외부 누설을 차단할 수 있는 가압링 밀폐구조를 가지는 디젤엔진의 배기가스 후처리장치에 관한 것이다.

오염물질을 최소화하고 대기환경 보존을 위한 디젤엔진의 후처리 장치로서, 디젤 산화 촉매(DOC; Diesel Oxidation Catalyst, 이하 'DOC'라 한다)와 디젤 입자 필터(DPF; Diesel Particulate Filter, 이하 'DPF'라 한다)를 결합시킨 형태의 촉매형 매연 여과 장치가 당업계에서 널리 채택되고 있다.

디젤엔진의 배기가스 정화는 주로 질소 산화물(NOx)과 입자상 물질(PM; [0003] 매연을 포함한 다양한 입자상 유해물질)을 대상으로 하며, 이러한 물질은 배기과정에서 상기 DOC 또는 DPF에 의해 흡착된다.

DOC와 DPF를 이용한 종래 배기가스 후처리장치의 일례가 공개특허 제10-2012-0081317호에 개시된 바 있다.

도 1은 종래 디젤엔진 배기가스 후처리장치(10)에서 DOC(11)와 DPF(13)의 결합영역의 단면구성을 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 디젤엔진 배기가스 후처리장치(10)는 DOC(13)와 DPF(11) 간의 상호 결합이 클램프(15)에 의해 이루어진다.

DPF(11)의 제1플랜지(11a)와 DOC(13)의 제2플랜지(13a) 전둘레가 용접되고, 클램프(15)에 의해 위치가 구속된다. 제1플랜지(11a)와 제2플랜지(13a) 사이에는 운모 가스켓(17)이 배치된다.

그런데, 이러한 종래 디젤엔진 배기가스 후처리장치(10)는 플랜지(11a,13a)의 전둘레가 용접되므로 용접열에 의한 변형 발생으로 품질확보가 어렵고, 전체 둘레에 대한 용접이 필요하게 되므로, DOC와 DPF 체결구조를 만드는데 오랜 시간이 소요되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 플랜지의 용접 없이 배기가스의 외부 누설을 효과적으로 방지할 수 있는 배기가스 후처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 DOC(120)와 DPF(110)가 서로 결합되어 배기가스의 질소산화물과 입자상 물질을 제거하도록 하는 디젤엔진의 배기가스 후처리장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 디젤엔진의 배기가스 후처리장치는, 상기 DOC(120)와 상기 DPF(110)의 접촉단에 서로 일정 면적 접하게 구비되는 제1플랜지(113) 및 제2플랜지(123)와; 상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123) 사이에 배치되는 스틸 가스켓(180)과; 상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)의 외부에 구비되어 상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)를 착탈가능하게 결합시키는 링형상의 V클램프(130)와; 상기 V클램프(130)와 상기 제1플랜지(113) 사이, 상기 V클램프(130)와 상기 제2플랜지(123) 사이에 각각 구비되어 상기 V클램프(130)의 체결시 상기 제1플랜지(113)와 상기 제2플랜지(123)를 서로 맞닿는 방향으로 압착시켜 상기 스틸 가스켓(180)이 가압되도록 하여 배기가스의 누설을 방지하는 한 쌍의 가압링(140,150)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 한 쌍의 가압링(140,150)은 속이 빈 중공링 구조일 수 있다.

상기 한 쌍의 가압링의 외경은 상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)의 높이보다 일정 길이 크게 형성될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진의 배기가스 후처리장치는 종래 배기가스 후처리장치와 달리 한 쌍의 플랜지가 용접을 하지 않는다. 이에 의해 종래 배기가스 후처리장치에서 플랜지의 용접에 의해 발생되는 열변형이 발생되지 않아 품질확보가 유리하고 제조성 및 생산성이 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 디젤엔진의 배기가스 후처리장치는 한 쌍의 플랜지와 V클램프 사이에 한 쌍의 중공링이 구비되어 V클램프의 체결시에 한 쌍의 플랜지를 가압하여 스틸가스켓이 가압되게 하여 배기가스의 누설을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 배기가스 후처리장치의 DOC와 DPF의 결합구조를 도시한 단면예시도,
도 2는 본 발명에 따른 배기가스 후처리장치의 구성을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 배기가스 후처리장치의 측면구성을 도시한 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 배기가스 후처리장치의 DOC와 DPF의 결합구조를 도시한 단면확대도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 2는 본 발명에 따른 디젤엔진의 배기가스 후처리장치(100)의 구성을 도시한 사시도이다. 본 발명에 따른 디젤엔진의 배기가스 후처리장치(100)는 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스를 직렬로 배열되도록 한 복수의 촉매와 필터를 순차적으로 통과하면서 배기가스에 포함된 질소산화물(NO_X)이나 입자상 물질이 제거되도록 한다.

이를 위해 DOC(120)와 DPF(110)가 직선상으로 배치되고, 이들의 양단에 제1외부커버(160)와 제2외부커버(170)가 결합된다.

본 발명에 따른 디젤엔진의 배기가스 후처리장치(100)는 DPF 필터의 청소를 위해 분해 및 조립이 가능하게 구비된다. 이를 위해 DOC(120)와 DPF(110)가 V클램프(130)에 착탈가능하게 결합된다. 제2외부커버(170)의 유입관(171)을 통해 유입된 배기가스는 DOC(120)와 DPF(110)를 순차적으로 거치며 질소산화물(NO_X)이나 입자상물질이 제거된다.

이 때, DOC(120)와 DPF(110)의 결합영역에서의 배기가스의 누기를 방지하기 위해 본 발명에서는 한 쌍의 가압링(140,150)을 사용한다. 한 쌍의 가압링(140,150)에 의해 DOC(120)와 DPF(110)의 결합영역의 밀폐성능을 보다 향상시켜 배기가스의 누기를 방지할 수 있다.

도 3은 DOC(120)와 DPF(110)의 결합구조를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 DOC(120)와 DPF(110)의 결합영역의 단면구조를 확대하여 도시한 단면도이다.

DOC(120)는 촉매에 의한 산화반응으로 탄화수소와 일산화탄소를 물과 이산화탄소로 변환시켜 주는 산화촉매이다. DOC(120)는 DOC커버(121)의 내부에 수용된다. DPF커버(111)와 맞닿는 DOC커버(121)의 단부에는 제2플랜지(123)가 반경방향 외측으로 일정 길이 연장형성된다.

DPF(110)는 DOC(120)를 거친 배기가스(A) 중에 포함된 입자상 물질을 걸러주는 필터이다. DPF(110)는 DPF커버(111) 내부에 수용된다. DPF커버(111)의 단부에는 제1플랜지(113)가 반경방향 외측으로 일정 길이 연장되게 결합된다.

제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)는 서로 일정 면적 접하게 배치된다. 이 때, 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123) 사이에는 스틸 가스켓(180)이 배치된다. 스틸 가스켓(180)의 단부(181)는 제2플랜지(123)의 상단을 감싸게 배치되어 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123) 사이의 가스누설을 차단한다.

V클램프(130)는 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)의 외주연을 감싸도록 배치된다. V클램프(130)는 조임볼트(131)에 의해 조여지거나 풀어져 DOC(120)와 DPF(110)가 결합 및 분해되도록 한다.

이때, 도 4에 확대도시된 바와 같이 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)와 V클램프(130) 사이에는 각각 제1가압링(140)과 제2가압링(150)이 배치된다. 제1가압링(140)과 제2가압링(150)은 스틸 재질로 형성될 수 있고, 속이 빈 중공링 구조를 가질 수 있다.

제1가압링(140)과 제2가압링(150)은 제1플랜지(113)와 V클램프(130) 내벽면 사이의 여유공간, 제2플랜지(123)와 V클램프(130) 내벽면 사이의 여유공간에 배치된다.

제1가압링(140)과 제2가압링(150)의 직경(R)은 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)의 높이(h) 보다 일정 길이 크게 형성된다.

일례로, DPF커버(111)의 내경이 240.2mm 일 때, 제1플랜지(113)의 높이(h)는 8mm로 형성되고, 제1가압링(140)의 직경(R)은 9mm로 형성될 수 있다.

제1가압링(140)과 제2가압링(150)은 작업의 편의를 위해 V클램프(130)의 내벽면에 미리 배치되고, V클램프(130)가 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)의 외주연을 감쌀 때, 제1가압링(140)은 제1플랜지(113)와 V클램프(130) 사이 공간에 위치되고, 제2가압링(150)은 제2플랜지(123)와 V클램프(130) 사이 공간에 위치된다.

작업자가 조임볼트(131)를 조여 V클램프(130)를 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123) 측으로 압착시키면, V클램프(130)의 제1절곡가압면(133a)과 제2절곡가압면(133b)은 각각 제1가압링(140)과 제2가압링(150)을 접촉가압하게 된다.

이렇게 제1가압링(140)과 제2가압링(150)을 V클램프(130)의 내벽면이 접촉한 상태에서, 조임볼트(131)를 점점 더 조이면 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123) 보다 직경이 크게 구비된 제1가압링(140)과 제2가압링(150)은 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)를 스틸 가스켓(180) 방향으로 가압하게 된다.

이에 의해 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)는 한 쌍의 가압링(140,150)에 의한 가압에 의해 서로 밀착되는 방향으로 가압되고, 스틸 가스켓(180)을 가압하게 된다. 따라서, 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123) 및 스틸 가스켓(180)이 서로 긴밀하게 압착된 상태를 유지하므로, 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123) 사이로의 배기가스 누설이 방지될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진의 배기가스 후처리장치는 종래 배기가스 후처리장치와 달리 한 쌍의 플랜지가 용접을 하지 않는다. 이에 의해 종래 배기가스 후처리장치에서 플랜지의 용접에 의해 발생되는 열변형이 발생되지 않아 품질확보가 유리하다.

또한, 본 발명에 따른 디젤엔진의 배기가스 후처리장치는 한 쌍의 플랜지와 V클램프 사이에 한 쌍의 가압링이 구비되어 V클램프의 체결시에 한 쌍의 플랜지를 가압하여 스틸가스켓이 가압되게 하여 배기가스의 누설을 방지할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 디젤엔진의 배기가스 후처리장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 디젤엔진의 배기가스 후처리장치 110 : DPF
111 : DPF커버 113 : 제1플랜지
120 : DOC 121 : DOC커버
123 : 제2플랜지 130 : V클램프
131 : 조임볼트 133a : 제1절곡가압면
133b : 제2절곡가압면 140 : 제1가압링
150 : 제2가압링 160 : 제1외부커버
170 : 제2외부커버 171 : 유입관
180 : 스틸가스켓 181 : 단부

Claims

DOC(120)와 DPF(110)가 서로 결합되어 배기가스의 질소산화물과 입자상 물질을 제거하도록 하는 디젤엔진의 배기가스 후처리장치에 있어서,
상기 DOC(120)와 상기 DPF(110)의 접촉단에 서로 일정 면적 접하게 구비되는 제1플랜지(113) 및 제2플랜지(123)와;
상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123) 사이에 배치되되, 일단이 상기 제2플랜지(123)의 상단을 감싸게 배치되어 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123) 사이의 가스누설을 차단하는 스틸 가스켓(180)과;
상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)의 외주연을 감싸도록 배치되어 조임볼트(131)에 의해 조여지거나 풀어지도록 장착되며, 상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)를 착탈가능하게 결합시키는 링형상의 V클램프(130)와;
상기 V클램프(130)와 상기 제1플랜지(113) 사이, 상기 V클램프(130)와 상기 제2플랜지(123) 사이에 각각 구비되어 상기 V클램프(130)의 체결시 상기 제1플랜지(113)와 상기 제2플랜지(123)를 서로 맞닿는 방향으로 압착시켜 상기 스틸 가스켓(180)이 가압되도록 하여 배기가스의 누설을 방지하는 한 쌍의 가압링(140, 150)을 포함하고,
상기 한 쌍의 가압링(140,150)은 속이 빈 중공링 구조를 가지며,
상기 한 쌍의 가압링(140, 150)의 외경(R)은 상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123)의 높이(h)보다 일정 길이 크게 형성되어,
작업자가 상기 조임볼트(131)를 조여 상기 V클램프(130)를 상기 제1플랜지(113)와 제2플랜지(123) 측으로 압착시키면, 상기 V클램프(130)는 상기 한 쌍의 가압링(140, 150)을 접촉 가압하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기가스 후처리장치.
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