KR20120053079A - 배기 가스 트랙 내의 입자 포집용 중공 몸체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반대쪽에 적어도 부분적으로 배치된 적어도 두 개의 입구들(7) 사이로 그리고 제1 길이방향축(3)을 따라 뻗어있는 적어도 부분적으로 투과가능한 벽(6)을 적어도 하나 구비한 입자 포집용 중공 몸체(1)에 관한 것으로서, 상기 중공 몸체는 제1 단면영역(5)을 형성하는 주요 단면형상(4)을 갖고, 적어도 하나의 입구(7)가 제2 단면영역(8)을 형성하고, 게다가 상기 제2 단면영역(8)은 상기 제1 단면영역(5)보다 더 크다.

Description

배기 가스 트랙 내의 입자 포집용 중공 몸체{Hollow body for capturing particles in an exhaust gas tract}
본 발명은 배기 라인에서의 입자 포집용 중공 몸체에 관한 것이며, 상기 중공 몸체는 상기 배기 라인의 입자가 배기-가스 재순환 라인으로 지나가는 것을 방지하기 위해 배기 라인부터 배기-가스 재순환 라인으로의 변이 영역에 특히 배치된다. 이러한 중공 몸체는 (이동가능한) 내연기관의 배기 시스템에서 특히 사용된다.
예를 들어 적용된 점화기관 및 디젤기관과 같은 이동가능한 내연기관의 배기 가스의 배기-가스 처리에 있어서, 최근에는 배기 가스가 주변 환경에 많아야 가능한 정도로 오염물질없이 배출될 수 있도록 상기 배기가스가 처리되고 있다. 상기 배기 가스 처리는 예를 들어 촉매 변환기 및/또는 필터에서 여과되는 배기 가스에 의해서 실현된다. 또한 생성된 배기 가스의 일부가 산화질소 화합물의 양을 줄이기 위해 내연기관으로 다시 재순환된다고 알려져 있다. 이러한 재순환은 배기 가스의 일부가 배기 라인으로부터 추출되고 배기 가스 재순환 라인을 통해 변이되어 내연기관의 흡입면으로 되돌아가며, 흡입 공기와 함께 내연기관의 연소실로 들어가게 된다는 것을 의미한다.
수트 입자로 종종 언급되는, 상대적으로 많은 양의 미연소 탄화수소입자를 포함하는, 디젤 엔진의 배기 가스의 정화에 의해 특정한 도전이 제기된다. 배기 가스 정화의 기본적인 목적은 디젤 엔진의 배기 가스로부터 이러한 탄화수소 즉 수트 입자를 제거하는 것이다. 수트 입자는 또한 배기 가스가 내연기관으로 재순환시 부작용을 가진다. 따라서 배기 라인과 배기 가스 재순환 라인 사이의 입자 포집용 장치는 탄화수소 또는 수트 입자의 재순환을 방지하고, 필요하다면 다른 고체 물질을 수용해야 한다.
때때로 소위 수트 연소 필터는 수트 입자를 배기 가스로부터 제거하기 위해 배기 라인에서 사용되기도 한다. 상기 수트 연소 필터는 종종 세라믹 재료로부터 만들어진다. 다공성의 소결된 세라믹 필터("벽 유동 필터")가 만들어져 사용된다. 어쨌든 세라믹 필터는 높은 정도의 취성으로 특징지워진다. 게다가 이 특징은 배기 라인에서 사용되는 중에 온도를 다르게 함으로써 야기된다. 작은 입자가 세라믹 필터 또는 상기 세라믹 필터를 둘러싼 지지매트로부터 분리되는 상황은 쉽게 일어난다. 만약 이러한 고체 물질이 배기-가스 재순환 라인을 통해 내연기관의 연소실로 또는 배기-가스 터보차저로 다시 안내된다면, 고체 물질들은 내연기관의 연소실 또는 배기-가스 터보차저를 상당히 손상시킬 수 있을 것이다. 세라믹 입자들은 연마재로 연소실이나 터보차저에서 작용하며, 따라서 엔진 구성요소 또는 터보차저의 부품들에 상당한 손상을 일으킬 수 있다.
배기 가스 재순환 라인에 배치된 필터 장치는 입자를 재순환된 배기 가스로부터 제거할 수 있다. 그러나 이러한 필터 장치의 단점은 입자들에 의해 상기 필터 장치가 막힐 수 있다는 것이다. 상기 타입의 필터 장치에 의해 한번 막히면, 입자들은 배기 가스의 연속 유동에 의해 필터 장치에서 계속해서 정체하게 된다. 이 결과, 필터 장치의 특성은 상당히 변할 수 있다. 예를 들어 필터의 투과성이 감소되어, 바람직하지않은 압력 구배가 필터를 가로질러 형성할 수 있다. 압력 구배와 투과성은 재순환되는 배기 가스의 양에 번갈아가며 영향을 미친다. 지속적인 필터 특성을 시간 내내 유지하기 위하여, 필터 장치의 주기적인 세정은 이에 따라 필요하다.
필터장치를 주기적으로 세정하지 않기 위하여, 제 DE-A1-38 33 957호로부터 알 수 있는 바와 같이. 배기 라인과 배기-가스 재순환 라인 사이의 분기점에 직접적으로 배기-가스 필터 삽입부를 배치한다. 이러한 독일 특허문헌에서, 표면이 주요 배기-가스 유동의 유동 방향과 평행하게 뻗어있도록 배기 가스 필터 부속품이 배치된다. 또한 상기 문헌에서는 배기-가스 필터 삽입부가 다공성의 소결 세라믹 또는 소결금속으로부터 제조되어야 한다는 것이 특정되어 있다. 이러한 필터 장치에 대한 전형적인 다공률은 0.1과 10 마이크로미터 사이이다.
게다가 WO-A1-2007/110170는 배기-가스 재순환 라인에서의 단면 확장부의 제공을 나타내며, 단면 확장부는 스크린 레이어에 통합된다. 스크린 레이어는 - 필터와 반대로 - 입자에 대해 정의된 분리 효율성을 가져서, 소정 크기(스크린의 메쉬 크기에 상응하는)를 넘어서는 입자들만이 유지된다. 이와 같이, 상기 문헌들에 제안된 해결책으로, 큰 입자들과 거친 스크린 레이어 사이의 반복된 (충돌) 접촉이 이루어질 수 있어, 이러한 큰 입자들은 가능한 더 파쇄된다.
비록 상기 기재한 사항이 고효율적이라고 부분적으로 이미 증명되었지만, 여전히 개량될 필요가 있다. 특히, 여전히 이러한 개념들은 배기 가스 재순환 시스템에서 이러한 입자의 포집용 장치의 통합에 대한 요구를 적절히 만족시키지 못하므로, 예를 들어 설치 위치는 종종 자유롭게 선택되지 못하며, 배기 라인에서 이러한 포집용 장치를 조립하는 비용은 매우 엄청나고, 및/또는 자동차의 대량 생산에 사용되는 포집용 장치의 더 싼 생산은 가능하지 않다.
이것을 시발점으로 하여, 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련하여 강조된 기 술적인 문제점들을 경감하는 것이다. 특히 배기 시스템에서 설치 위치가 더 자유롭게 선택되게 하며, 최소한으로 가능한 결합 공정으로 간단한 조립을 허용할 장치가 특정되야 한다. 동시에, 자동차의 대량 생산에 사용되는 포집용 장치의 특히 낮은 비용의 생산이 보장되어야 한다.
상기 본 발명들의 목적들은 청구항 1의 특징에 따른 장치로써 이루어진다. 본 발명의 장치의 더 바람직한 실시예들은 독립항에서 특정된다. 독립항들에서 개별적으로 특정된 특징들은 어떤 바람직하게 기술적으로 적당한 방식으로 서로 결합되고, 상세한 설명으로부터 설명되는 사실에 의해 보충되며, 본 발명의 추가적인 구성 실시예들이 특정된다.
본 발명에 따른 장치는 반대쪽으로 적어도 부분적으로 배치된 적어도 두 개의 입구들 사이로 그리고 제1 길이방향으로 뻗어있는 적어도 부분적으로 투과가능한 벽을 적어도 하나 구비한, 입자 포집용 중공 몸체이다. 게다가, 중공 몸체는 제1 단면영역을 형성하는 주요 단면형상을 갖는다. 게다가, 적어도 하나의 입구가 제2 단면영역을 형성한다. 제2 단면영역은 제1 단면영역보다 더 크게 형성된다.
이런 종류의 중공 몸체는 예를 들어 스크린, 페브릭, 부직포의 필터 등이다. 이는 특히 배기 라인과 배기-가스 재순환 라인 사이에 위치된다. 여기서, 적어도 부분적으로 투과가능한 벽은 예를 들어 배기 가스 재순환 라인으로 접근부를 덮을 수 있다. 이 후 메인 배기-가스 유동은 한 입구부터 다른 입구까지 제1 길이방향을 따라 중공 몸체를 통해 지나며, 동시에 배기 가스의 부분적인 유동은 중공 몸체의 가스-투과가능한 벽을 통해 지나가고 배기 가스 재순환 라인으로 들어간다.
중공몸체는 "주요" 단면 형상을 가진다. 이러한 구성은 중공몸체가 이러한 "주요" 단면 형상을 제1 길이방향의 방향으로 적어도 50% 정도 이상, 특히 제1 길이방향의 방향으로 적어도 80% 정도 이상 갖는다는 것을 나타내기 위함이다. 따라서 상기 "주요" 단면 형상부가 바람직하게 상기 중공 몸체의 두 모서리 영역 사이에 위치하며, 중공 몸체의 외형에 중요한 영향을 미친다. "주요" 단면형상으로, 특히 원형, 다각형, 다중-톱니형, 타원형과 같은 형상이 고려된다.
달리 표현하자면, 벽은 중공 몸체의 외주면을 구성하고, 및/또는 주요 단면 형상 즉 제1 단면영역과 제2 단면영역을 형성한다. 하나의 벽(하나의 재료(복합물)로 이루어진)이 기본적으로 바람직하지만, 필요하다면 상기 벽은 다수의 레이어들(중심이 같고 및/또는 서로 지탱하고 및/또는 서로 연결됨)로 구성되기도 한다. 본 발명에서 언급된 단면 영역들은 제1 길이방향에 많아야한 가깝게 배치된 벽 또는 레이어들에 의해 형성된다.
두 개의 입구들은 바람직하게 제1 단면영역보다 큰 제2 단면영역을 가진다. 두 개의 입구들은 특히 바람직하게 같은 크기 및/또는 동일한 (예를 들어 원형) 형상의 제2 단면영역을 가진다. 주요 단면형상의 제1 단면영역으로부터 입구들의 제2 단면형상으로의 변이는 단면 확장부로 바람직하게 구성되며, 단면영역부는 변이영역에서 입구로 계속해서 넓어진다.
적어도 하나의 개구에 근접한 모서리 영역에서의 중공 몸체의 확장은 상기 중공 몸체를 (튜브형) 배기 라인에 결합시키기 위해 특히 간단한 공정을 허용한다. 이는 특히 용접에 의한 결합에 적용된다. 이처럼, 첫째로 지금까지 용접에 의해 이러한 배기-가스 정수 유닛의 연결에 필요한, 배기 라인의 컬러, 플랜지부, 오목부 등을 생략 가능하게 하다. 따라서, 형성된 중공 몸체는 배기 라인의 (매끈한) 부분으로 삽입되고 용접될 수 있다. 주요 단면형상은 동시에 용접점에서 멀리 위치하며 결합 공정 중에 손상되지 않는다. 양쪽의 입구들로 형성된 중공 몸체의 결과로, 배기 라인에서의 정확한 정렬을 실현 가능하다.
중공 몸체의 실시예는 적어도 부분적으로 투과가능한 벽이 높이를 가지며 길이방향을 따라 적어도 부분적으로 뻗어있는 볼록부 및 오목부를 구비한다는 점에서 더 바람직하다. 이 경우 "높이"는 예를 들어 볼록부와 인접한 오목부 사이의 높이 차이를 나타낸다. 볼록부와 오목부는 특히 주요 단면 형상의 영역에서(만) 특히 제공된다. 전형적으로 볼록부와 오목부는 원주 방향에서 물결 타입을 형성한다. 상기 물결은 서로 인접한 반원형의 형상, 계단형상 및/또는 사인곡선 형상의, 이빨부 형상으로 된 것이다.
특히 가스-투과성 벽은 스크린으로 작용하며, 상기 스크린에 의해, 배기-가스 유동에 포함된 입자가 스크린의 메쉬 크기보다 더 큰 결과 보유된다. 벽을 통한 재순환 배기의 유동 저항이 매우 커지지 않고 동시에 상기 벽이 배기 가스로부터 보유된 입자에 의해 작동 중에 막히지 않게 하기 위해서, 상대적으로 큰 벽의 표면이 제공된다. 볼록부와 오목부로써, 벽의 면은 각각의 필요에 따라 확장될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 배기 가스는 일반적으로 제1 길이방향을 따라 한 입구에서 다른 입구로 중공 몸체를 통해 유동한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 중공 몸체의 바람직한 실시예에서, 볼록부와 오목부는 길이방향의 방향으로 뻗어있고, 배기-가스 유동은 또한 볼록부와 오목부를 따라 유동하며 특히 효과적인 방식으로 오목부로부터 오목부로 축적된 입자가 같은 높이를 이루게된다. 특히, 만약 중공 몸체의 두 입구들이 제1 단면영역과 연관하여 넓어진 제2 단면영역을 가진다면, 상기 중공 몸체의 오목부 내에 축적되는 입자들이 효과적인 방식으로 중공 몸체의 밖으로 날아가는 것이 가능하다. 이러한 방식으로 입자들의 (영구적인) 축적을 상기 오목부의 영역에서 방지하는 것 조차도 가능한데, 이는 중공 몸체는 유동 영향범위에 위치된 어떠한 구역도 가지고 있지 않다. 이처럼, 매우 작은 입자들을 포함한 배기 가스만이 배기-가스 재순환 시스템으로 통과하고, 더 큰 입자들이 하류 배기 시스템의 상응하는 정화 부재에서 변환되거나 저장된다.
중공 몸체의 주요 단면형상이 제2 단면영역까지의 너비만큼 넓어지는 것이 더 유리하며, 이 너비는 높이의 적어도 30%이며 많아야 300%에 이른다. 여기서 "높이"는 다시 말하자면 인접한 볼록부와 오목부 사이의 의미한다. 만약, 비율이 30%보다 더 낮게 선택된다면, 이 후 볼록부와 오목부는 너무 작고(스크린 면 영역 또는 블로우-아웃 효과가 감소됨), 및/또는 주요 단면형상부로부터 배기 라인의 외경까지의 거리는 매우 작다(결합 공정을 더 어렵게 만듬). 한편, 비율이 초과되면, 중공 몸체의 생산이 더 어렵게 되고, 이와 같이 (자가-지지하는) 중공 몸체의 안정성은 이후 매우 큰 정도로 저하될 수 있다.
일실시예로서 중공의 몸체가 적어도 하나의 입구의 영역에서 매끈한 벽으로 형성되면 바람직하다. 이처럼, 특히 두 개의 (실질적으로) 매끈한 (환형의) 모서리 영역들은 제2 단면영역의 입구 근처에서 형성된다. 게다가, 최종적으로 제2 단면영역의 입구에 실질적으로 아무런 볼록부와 오목부가 나타나지 않을 때까지, 높이가 변이 영역에서 제2 단면영역으로 감소되는, 제1 주요 단면형상의 영역에서 적어도 하나의 (제1 물리적인) 높이를 볼록부와 오목부가 가질 수 있다. "실질적으로 볼록부와 오목부가 나타나지 않는"이라는 표현은 압축되고, 매우 평평한 볼록부와 오목부가 꼭 나타나나, 이들 볼록부와 오목부는 주요 단면 형상의 영역에서 볼록부와 오목부와 연관하여 어떤 상당한 높이를 가지고 있지 않다.
중공 몸체가 제1 단면영역의 구역에서 제1 원주길이를 갖고 적어도 하나의 입구의 영역에서 제2 원주길이를 가지는 것은 더 바람직하며, 상기 제1 원주길이는 상기 제2 원주길이에 대해 많아야 35% 만큼 차이가 난다.
본 발명에서 고려되는 단면영역은 제1 길이방향과 수직으로 배치되며 중공 몸체의 벽에 의해 형성된다. 원주길이는 단면영역의 원주 또는 단면영역의 구역의 벽에 상응한다.
상기 원주길이는, 전체 중공 몸체가 바람직하게 하나의 (스크린과 같은) 벽으로 이루어지기 때문에, 상기 중공 몸체의 서로 다른 단면영역에서 매우 큰 정도로 차이나지는 않을 수 있고, 일반적으로 하나의 원통형 블랭크로부터 만들어질 수 있다. 상기 블랭크의 과도한 변형이 있을 경우, 벽의 스크린 사이즈는 채택할 수 없는 정도로 변형되고, 이 결과 일정하지 않은 메쉬 사이즈가 벽에 형성될 수 있으며, 과도하게 큰 입자들이 상기 벽을 빠져나갈 수 있다. 중공 몸체의 전체 길이에 따른 원주 길이의 많아야 차이는 이러한 구성을 보장하기 위한 적합한 매개변수이다.
본 발명에 따른 중공 몸체는 만약 중공 몸체가 제1 길이를 갖고 주요 단면형상이 각각 상기 제1 길이방향으로 뻗어있는 제2 길이를 가지면 더 유리하며, 상기 제2 길이는 상기 제1 길이의 적어도 50%와 많아야 90%에 이른다.
주요 단면 형상의 길이는 중공 몸체의 최소 길이를 지나 뻗어있어, 부분적으로 투과가능한 벽의 적합하게 큰 영역은 배기 가스의 입자를 분리시키는데 사용가능하다.
본 발명에 따른 중공 몸체는 제2 단면영역이 제1 직경을 갖고 제1 단면영역이 외경을 가질 때 더 유리하며, 추가적으로 상기 외경은 상기 제1 직경의 적어도 30%와 많아야 90%에 이른다.
제1 단면영역의 외경이 중공 몸체의 제1 직경보다 작기 때문에, 배기-가스 유동의 가속은 상기 중공 몸체 내에서 일어난다. 배기-가스 유동의 가속의 결과로, 중공 몸체의 벽, 특히 상기 벽의 볼록부 및/또는 오목부에 퇴적되는 입자들은 특히 효과적인 방법으로 상기 중공 몸체로부터 다시 날라갈 수 있다. 동시에, 한 입구로부터 다른 입구까지의 중공 몸체의 유동 저항이 증가하기 때문에, 제2 단면영역과 관련하여 제1 단면영역의 크기 감소는 매우 크지 않을 수 있다.
또한 본 발명은 적어도 부분적으로 투과가능한 벽이 와이어 필라멘트로 이루어진 페브릭을 구비하는 중공 몸체를 포함한다.
페브릭은 3-잉아 능직물 페브릭(3-heddle twill fabric) 또는 5-잉아 능직물 페브릭(소위 "아틀라스(Atlas) 페브릭", 테라(TELA) 페브릭 또는 5-잉아 아틀라스 패턴)의 방식으로 형성될 수 있다. 이런 섬유는 서로 약 90°의 각도를 이루도록 짜여진 날실 필라멘트와 씨실 필라멘트를 가진다. 페브릭에서, 날실 필라멘트에 따른 방향은 이하에서 날실 방향으로 언급되고, 씨실 필라멘트에 따른 방향은 이하에서 씨실 방향으로 언급된다. 상기 타입의 페브릭에서, 날실 필라멘트와 씨실 필라멘트는, 상기 씨실 필라멘트가 각각의 경우에 차례로 위치된 네 개의 날실 필라멘트의 위에서, 이어서 하나의 단일 날실 필라멘트 아래에 뻗어있도록, 짜여진다. 이러한 프로파일은 전체 페브릭에 대하여 각각의 씨실 필라멘트에 반복된다. 서로 인접하게 위치된 두 개의 씨실 필라멘트는 각각의 경우에 서로 다른 날실 필라멘트 아래에서 뻗어있다. 이경우 씨실 필라멘트가 각각의 경우에 하나 다음의 날실 필라멘트에 아래 뻗어 있는 것이 바람직하며, 상기 날실 필라멘트의 바로 아래에 인접한 씨실 필라멘트가 뻗어있다. 상기 배열은, 페브릭에서, 씨실 방향에 대하여 비스듬히 뻗어있고 날실 방향에 대하여 비스듬히 뻗어있는 일정하게 반복하는 패턴을 만들어낸다. 이처럼 페브릭 직물은 특히 견고하며 비교적 매끄러운 면을 가진다.
이러한 타입의 페브릭으로, 동시 안정성을 가지는 높은 통류를 얻는 것이 가능하다. 여기서, 서로 다른 구성의 와이어 필라멘트(날실 필라멘트 또는 씨실 필라멘트로 사용됨)가 사용되며, 특히 비교적 두꺼운 날실 필라멘트(예를 들어 160㎛ 필라멘트 직경)와 비교적 얇은 씨실 필라멘트(예를 들어 150㎛ 필라멘트 직경)가 사용된다. 필라멘트 직경은, 각각의 경우 그 공차가 +/-4㎛인 것이 적당하므로, 날실 필라멘트는 적어도 156㎛ 및 많아야 164㎛의 직경을 가지며, 씨실 필라멘트는 적어도 146㎛ 및 많아야 154㎛의 직경을 가진다. 완성된 페브릭에서, 비교적 얇은 씨실 필라멘트는 비교적 두꺼운 날실 필라멘트보다 더 강하게 휘어진다. 이는 제공된 메쉬의 형상에 영향을 미친다.
이러한 페브릭은 날실 방향보다 씨실 방향으로 더 큰 메쉬 크기를 가지는 직사각형 메쉬를 가진다. 메쉬 크기는 날실 방향에서 평균적으로 대략 77㎛인 것이 바람직하다. 이경우, 공차는 +/- 6㎛가 적당하다. 본 발명은 따라서 적어도 71㎛이며 많아야 83㎛의 날실 방향에서 평균 메쉬 크기를 포함한다. 메쉬 크기는 씨실 방향으로 평균적으로 바람직하게 149㎛일 수 있다. 이 경우, 공차는 +/-10㎛의 공차가 적당하다. 본 발명은 따라서 적어도 139㎛ 및 많아야 159㎛의 씨실 방향에서 평균 메쉬 크기를 포함한다.
바람직한 메쉬 크기와 바람직한 필라멘트 직경은 날실 방향으로 메쉬의 수가 107 메쉬/인치 또는 대략 41 메쉬/mm(밀리미터)이며, 씨실 방향으로 메쉬의 수가 85 메쉬/인치 또는 대략 33 메쉬/mm(밀리미터)이다.
추가적으로, 날실 방향과 또한 씨실 방향 둘다 많아야 메쉬 크기를 형성하는데 적당하여, 특정 크기 이상의 입자들이 페브릭을 일반적으로 통과할 수 없다는 것을 보장한다. 58㎛(마이크로미터)는 날실 방향에서 많아야 허용 메쉬 크기에 대한 공차로 제안된다. 그러므로 메쉬는 날실 방향에서 많아야 135㎛의 메쉬 크기를 가진다. 84㎛는 씨실 방향에서 많아야 허용 메쉬 크기에 대한 공차로 제안된다. 그러므로 메쉬는 씨실 방향에서 많아야 233㎛의 메쉬 크기를 가진다.
상기 타입의 페브릭의 특성들은 예를 들어 현미경에 의해 검사될 수 있다. 날실 방향 또는 씨실 방향에서 단위 길이 당 필라멘트의 수는 단위 길이 당 필라멘트의 계수에 의해 결정된다. 이후 평균 메쉬 크기는 피치(페브릭에서 두 필라멘트 사이의 간격)로부터 필라멘트 와이어 직경을 뺌으로써 결정될 수 있다.
많아야 허용 메쉬 크기는 적어도 부분적으로 필터 투과성을 특정한다. 이는 볼 통과 검사로 결정될 수 있다. 페브릭(부직포)의 메쉬의 많아야 입구는 볼 통로로 언급된다. 정교하게 둥근 볼은 여전히 페브릭을 통과할 수 있으며, 비교적 큰 볼은 유지된다. 이러한 구성은 직사각형 메쉬의 경우 볼 통로를 실질적으로 결정하는 두개의 메쉬 크기(날실 방향에서 메쉬 크기) 중 더 작은 것을 의미하는 것으로부터 나타난다. 본 발명에서 제안된 페브릭으로 검사되는 허용 볼 직경은 140㎛ 에서 180㎛ 사이, 바람직하게는 150㎛ 에서 170㎛ 사이, 특히 155㎛ 에서 160㎛ 사이일 수 있다. 그러므로 허용 볼 통로는 날실 방향에서 상기 특정된 메쉬 크기보다 더 크다. 이는 페브릭의 짜여진 구조 및 메쉬 크기와 연관된 필라멘트 와이어 직경 때문에, 형성된 메쉬 사이즈에 대해, 형성된 메쉬 너비보다 약간 더 큰 통로 입구가 페브릭과 연관되어 비스듬히 (특히 날실 방향과 씨실 방향만큼 확대된 부직포면에 대하여 직각이 아닌) 발생하는 경우 때문이다.
페브릭의 두께는 0.4에서 0.5mm 사이이고, 바람직하게 약 0.44mm일 수 있다. 페브릭은 적어도 4000 l/m2s 및 많아야 8000 l/m2s의 공기 투과성, 바람직하게는 적어도 5000 l/m2s 및 많아야 7000 l/m2s 사이의 공기 투과성이며, 특히 적어도 5500 l/m2s 및 많아야 6000 l/m2s 사이의 공기 투과성을 가질 수 있으며, 이때 상기 페브릭을 가로질러 작용하는 압력 차이는 2mbar 이다.
추가적인 공정으로, 페브릭은 오일 필름, 보조 재료 및 여러 불순물이 없을 수 있다.
사용된 페브릭의 형상에 있어서, 와이어 필라멘트는 바람직하게 서로 소결되며, 다시 말하면 특히 서로 용접되지 않는다.
만약 페브릭이 스크린의 방식으로 중공 몸체의 벽으로 사용된다면,
- 내연기관의 1.0 리터 배기 체적 당 적어도 50㎠의 스크린 영역;
- 소결된 연결부에 의해 서로 다른 정위로 부직포로 연결된, 서로 다른 두께의 (단지) 2개의 서로 다른 타입의 금속성 와이어 필라멘트를 갖는 구성;
- 적어도 0.05mm, 특히 0.1mm 또는 심지어 0.25mm의 스크린의 분리 효율(더 작은 직경의 입자들이 스크린을 통해 일반적으로 유동);
- 0.3mm와 1mm 사이, 특히 0.4mm와 0.5mm 사이의 벽 두께,
- 독일 표준규격 "Stahlschlussel"에 따른 재료 No. 1.4841에 의한 벽의 재료(와이어, 와이어 필라멘트 등)와 같은 매개변수 중 하나에 의해 적어도 특징지워질 수 있다.
스크린(및/또는 상기 언급된 페브릭)의 메쉬 크기는 바람직하게 0.3mm 이하, 특히 0.2mm 이하, 특히 매우 바람직하게는 0.15mm의 범위이다. 이경우, 메쉬 너비는 바람직하게는 이와 같이 적어도 0.05mm(밀리미터)일 수 있다.
또한 중공 몸체는, 만약 적어도 부분적으로 투과가능한 벽이 적어도 부분적으로 촉매 활성 코팅을 구비한다면, 유리하다. 벽 상의 이러한 코팅에 의해, 상기 벽에 퇴적되는 입자들의 변환은 영향을 받을 수 있다.
또한 배기 가스 처리 장치가 제안되며, 상기 배기 가스 처리 장치는 제2 길이방향과 제3 단면영역을 구비한 배기 라인을 가지며, 제3 단면영역에 (실질적으로) 상응하는 본 발명에 따른 적어도 하나의 중공 몸체의 제2 단면영역은 배기 라인에 배치되고, 게다가 상기 중공몸체의 벽은 배기-가스 재순환 라인에 대한 입구를 배기 라인으로부터 분리한다.
본 발명은 배기 가스를 배기-가스 처리 장치로부터 다시 내연기관으로 이동시키기 위한 배기-가스 재순환 라인과 배기 라인이 있는 배기-가스 처리 장치 및 내연기관을 가지는 자동차에서 바람직하게 특히 실행되며, 상기 배기-가스 재순환 라인은 본 발명에 따른 중공 몸체에 의해 배기 라인으로부터 분리된다.
본 발명에 따른 중공 몸체에 특정된 실시예 및 이점들은 본 발명에 따른 배기-가스 처리 장치 및 본 발명에 따른 자동차에 대해 비슷하게 적용가능하고 변환가능하다.
본 발명에 따른 주요 사항에 대한 본 발명과 기술 분야 및 특히 바람직한 제조 방법은 아래의 도면에 기초하여 더 자세히 설명될 것이다. 도면은 특히 바람직한 적용 실시예를 나타내나, 본 발명이 이들 실시예로 제한되지는 않는다. 특히, 도면들 및 특히 도시된 부분들은 단지 개략적인 것임에 주의한다.
도 1은 본 발명에 따른 중공 몸체의 제1 구성 실시예의 제1 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 중공 몸체의 제1 구성 실시예의 제2 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 배기-가스 처리장치 및 본 발명에 따른 중공 몸체를 가지는 자동차의 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 중공 몸체를 제조하는 다이의 도면이고,
도 5는 중공 몸체용 페브릭의 구성을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 중공 몸체의 추가적인 구성 실시예를 나타낸 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 중공 몸체의 추가적인 구성 실시예를 나타낸 도면이다.
도 1과 도 2는 본 발명에 따른 중공 몸체(1)의 제1 구성 실시예의 서로 다른 도면을 나타낸다. 중공 몸체는 제1 길이방향(3)을 가진다. 게다가, 중공 몸체(1)는 두개의 (동일하게 구성된) 입구들(7)을 가지고 있으며, 상기 입구의 위치 및 그 부근에서 상기 중공 몸체(1)는 제2 단면영역(8)을 가진다. 전체적으로, 중공 몸체(1)는 제1 길이방향(3)을 따라 제1 길이(32)를 가진다. 두 입구(7) 사이에서, 중공몸체(1)는 제1 단면영역(5)을 갖는 주요 단면형상(4)을 가진다. 제1 단면영역(5)은 제2 단면영역(8)보다 작다.
제1 단면영역(5)과 주요 단면형상(4)의 영역에서, 중공 몸체(1)는 추가적으로 볼록부(10)와 오목부(11)를 가진다. 입구들(7) 근처의 변이 영역(9)에서 주요 단면 표면(5)이 제2 단면영역(8)에 합쳐진다. 볼록부(10)와 오목부(11)는 높이(12)를 가진다. 제2 단면영역(8) 또는 입구들(7)은 제1 길이(32)와 함께, 중공 몸체(1)의 많아야외측치수를 형성하는 제1 직경(34)을 가진다. 주요 단면 형상(4)은 외경(35)과 내경(38)을 가진다. 외경(35)과 내경(38) 사이에서 볼록부(10)와 오목부(11)가 배치된다. 오목부(11)는 외경(35)과 일정한 간격으로 접촉되며, 동시에 볼록부(10)는 내경(38)과 접촉된다. 외경(35)과 내경(38)은 볼록부(10)와 오목부(11)의 높이(12)의 두 배만큼 차이난다.
주요 단면형상(4)은 중공 몸체(1)의 제1 길이방향(3)을 따라 제2 길이(33) 내내 뻗어있다. 외경(35)과 제1 단면영역(5)은 너비(36)만큼 제1 직경(34)과 제2 단면영역(8)과 관련하여 오목하다. 제1 직경(34)과 외경(35)은 너비(36)의 두 배만큼 차이난다. 중공 몸체(1)의 벽(6)은 와이어 필라멘트(6)로부터 구성된 페브릭(15)을 포함한다. 상기 와이어 필라멘트(16)는 (촉매 활성의) 코팅(17)을 가질 수 있다.
도 2는 추가적으로 제1 주변길이(13)와 제2 주변길이(14)를 나타낸다. 제2 주변길이(14)는 제2 단면영역(8) 또는 입구들(7)의 구역에서 중공 몸체(1)의 벽(6)을 따라 뻗어있다. 제1 주변길이(13)는 주요 단면형상(4) 또는 제1 단면영역(5)의 구역에서 중공 몸체(1)의 벽(6)을 따라 뻗어있다.
도 3은 내연기관(19)과 상기 내연기관(19)으로부터 뻗어있는 배기 라인(2)을 가지는 자동차(28)를 나타낸다. 배기-가스 처리 장치(18)는 배기 라인(2)에 배치된다. 상기 배기-가스 처리 장치(18)는 본 발명에 따른 세라믹 필터(31)와 중공 몸체(10)도 구비한다. 배기-가스 재순환 라인(23)으로의 입구(22)는 본 발명에 따른 중공 몸체(1)의 영역의 배기 라인(2)에 형성된다. 중공 몸체(1)를 통해 배기-가스 재순환 라인(23)의 입구(22)로 유동하는 배기 가스는 터보차저(30)를 지나며, 상기 터보차저는 배기 라인(2)을 통해 유동하는 배기 가스에 의해 구동된다. 터보차저(30)에 의해 압축된 배기 가스는 내연기관(19)으로 앞으로 통과한다. 배기 라인(2)은 제2 길이방향(20)과 제3 단면영역(21)을 가진다. 제3 단면영역(21)은 실질적으로 중공 몸체(1)의 제2 단면영역(8)에 실질적으로 상응한다. 중공 몸체(1)의 제1 길이방향(3)과 배기 라인(2)의 제2 길이방향(20)은 동축으로 뻗어있고, 중공 몸체(1)의 제2 단면영역(8)과 배기 라인(2)의 제3 단면영역(21)은 서로 적용되어 상기 중공 몸체(1)는 배기 라인(2)에 끼워 맞추어진다. 중공 몸체(1)와 배기 라인(2)은 용접된 연결부 또는 납땜된 연결부에 의해 서로 밀착하게 연결된다. 중공 몸체(1)는 세라믹 필터(31)로부터 분리된 입자들이 배기-가스 재순환 라인(23)과 또한 터보차저(30) 또는 내연기관(19)으로 통과할 수 있는 것을 방지한다. 세라믹 필터(31)로부터 분리된 이러한 입자들은 연마 입자들로 작용할 수 있기 때문에 터보차저(30) 또는 내연기관(19)에 상당한 손상을 일으킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 중공 몸체를 제조하기 위한 다이를 나타낸다. 다이는 적어도 하나의 외부 성형부(26)와 적어도 하나의 내부 성형부(27)를 구비하며, 이들 성형부에 의해 원통형 블랭크(24)가 본 발명에 따른 중공 몸체의 형상으로 가압될 수 있다.
또한 선택적으로 중공 몸체가 전체 길이에 걸쳐 주요 단면 형상(예를 들어 볼록부와 오목부)으로 제조될 가능성이 있으며, 이 후 입구에 가깝게 모서리 영역에서 플레어(flare)모양이 되고 매끈해진다.
도 5는 5개의 잉아 페브릭의 (소위 아트라스 페브릭)의 방식으로 금속성 페브릭으로부터 구성된 벽(6)의 3개의 도면을 나타낸다. 도 5에서, 상대적으로 두꺼운 날실 필라멘트(25)와 상대적으로 얇은 씨실 필라멘트(29)는 단지 4개의 필라멘트를 통과한 후에 서로를 지나간다. 상대적으로 큰 메쉬(37)가 이경우 형성된다.
도 6과 도 7은 본 발명에 따른 중공 몸체(1)의 구성 실시예를 더 나타낸다. 도 6은 주요 단면 형상(4)의 제1 단면영역(5)과 관련하여 넒어진 제2 단면영역(8)이 하나의 입구(7)에서만 제공된 중공 몸체(1)를 나타낸다. 상기 타입의 중공 몸체는 배기-가스 재순환 라인에 대한 입구의 영역에서 배기 라인으로 삽입될 수 있으며, 상기 배기 라인은 상기 영역에서 협곡된다. 도 7은 주요 단면형상(4)이 제1 단면영역(5)을 변경하면서 형성된 중공 몸체(1)를 나타낸다. 도 6 또는 도 7에 나타난 중공 몸체(1)는 볼록부와 오목부를 벽(6)에 가지고 있지 않다.
결론적으로 말하자면, 본 발명에 따른 사상의 범위 내에서의 수많은 변경들이 본 명세서에 기재된 장치들에 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
1: 중공 몸체 2: 배기 라인
3: 제1 길이방향 4: 주요 단면 형상
5: 제1 단면 영역 6: 벽
7: 입구 8: 제2 단면 영역
9: 변이 영역 10: 볼록부
11: 오목부 12: 높이
13: 제1 주변길이 14: 제2 주변길이
15: 페브릭 16: 와이어 필라멘트
17: 코팅 18: 배기-가스 처리 장치
19: 내연기관 20: 제2 길이방향
21: 제3 단면영역 22: 유입구
23: 배기-가스 재순환 라인 24: 원통형 블랭크
25: 날실 필라멘트 26: 외부 성형부
27: 내부 성형부 28: 자동차
29: 씨실 필라멘트 30: 터보차저
31: 세라믹 필터 32: 제1 길이
33: 제2 길이 34: 제1 직경
35: 제2 직경 36: 너비
37: 메쉬 38: 제3 직경

Claims (9)

  1. 반대쪽에 적어도 부분적으로 배치된 적어도 두 개의 입구(7)들 사이로 그리고 제1 길이방향(3)으로 뻗어있는 적어도 부분적으로 투과가능한 벽(6)을 적어도 하나 구비한 입자 포집용 중공 몸체(1)로서, 상기 중공 몸체는 제1 단면영역(5)을 형성하는 주요 단면형상(4)을 갖고, 적어도 하나의 입구(7)가 제2 단면영역(8)을 형성하고, 게다가 상기 제2 단면영역(8)은 상기 제1 단면영역(5)보다 더 큰, 입자 포집용 중공 몸체(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 부분적으로 투과가능한 벽(6)은 높이(12)를 가지고, 제1 길이방향(3)을 따라 적어도 부분적으로 뻗어 있는 볼록부(10)와 오목부(11)를 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 포집용 중공 몸체(1).
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 주요 단면 형상(4)이 제2 단면영역(8)까지의 너비(36) 만큼 넓어지며, 상기 너비(36)는 높이(12)의 적어도 30% 및 많아야 300%에 달하는 것을 특징으로 하는 입자 포집용 중공 몸체(1).
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 몸체는 적어도 하나의 입구(7)의 영역에서 매끈한 벽(6)으로 형성된 것을 특징으로 하는 입자 포집용 중공 몸체(1).
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 몸체(1)는 상기 제1 단면영역(5)의 구역에서 제1 주변길이(13)와 적어도 하나의 입구(7)의 영역에서 제2 주변길이(14)를 가지며, 상기 제1 주변길이(13)는 상기 제2 주변길이(14)와 많아야 35%만큼 차이나는 것을 특징으로 하는 입자 포집용 중공 몸체(1).
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 몸체(1)는 제1 길이(32)를 가지고, 상기 주요 단면 형상(4)은 상기 제1 길이방향(3)으로 각각 뻗어있는 제2 길이(33)를 가지며, 상기 제2 길이(32)는 상기 제1 길이(33)의 적어도 50% 및 많아야 90%에 달하는 것을 특징으로 하는 입자 포집용 중공 몸체(1).
  7. 청구항 1 내지 6중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 부분적으로 투과가능한 벽(6)은 와이어 필라멘트(16)로 이루어진 페브릭(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 포집용 중공 몸체(1).
  8. 제2 길이 방향(20)과 제3 단면 영역(21)을 가지는 배기 라인(2)을 구비한 배기 가스 처리 장치(18)로서, 상기 제3 단면 영역(21)에 대응하는 청구항 제1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 중공 몸체(1)의 제2 단면 영역(8)이 상기 배기 라인(2)에 배치되고, 게다가 상기 중공 몸체(1)의 벽(6)이 배기-가스 재순환 라인(23)에 대한 입구(22)를 상기 배기 라인(2)으로부터 분리하는 배기 가스 처리 장치(18).
  9. 내연기관(19)과 배기-가스 처리 장치(18)를 구비한 자동차(28)로서, 상기 배기-가스 처리 장치는 배기 가스를 상기 배기-가스 처리 장치로부터 상기 내연기관(19)으로 다시 안내하는 배기-가스 재순환 라인(23)과 배기 라인(2)을 구비하고, 상기 배기-가스 재순환 라인(23)은 청구항 제1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 중공 몸체(1)에 의해 배기 라인(2)으로부터 분리되는 자동차(28).

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