KR20130093150A - 다수-부분의 하우징을 구비한 파티클 분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 기관(2)으로부터 배기 가스를 처리하기 위한 파티클 분리기(1)에 관한 것으로서, 배기 가스가 유동할 수 있는 적어도 하나의 금속 층(3)이 유입구 개구(5), 유출구 개구(6) 및 중심 축선(7)을 갖는 하우징(4)에 배치되고, 상기 하우징(4)은 제 1 결합 표면(10)을 갖는 제 1 부분(8)과, 제 2 결합 표면(11)을 갖는 제 2 부분(9)을 포함하고, 상기 제 1 결합 표면(10) 및 상기 제 2 결합 표면(11)은 서로 대응하며, 상기 제 1 부분(8) 및 상기 제 2 부분(9)은 서로에 대해 중심 축선(7)을 따라서 위치될 수 있고 그리고 상기 적어도 하나의 금속 층(3)은 총 주변부 상의 상기 제 1 결합 표면(10) 및 상기 제 2 결합 표면(11)으로부터 총 표면에서 이격된다. 파티클 분리기 및 상기 파티클 분리기를 만들기 위한 방법이 제시되며, 상기 파티클 분리기는 수개의 수단으로 간단한 방식으로 저렴하게 만들어질 수 있고 특히 현 배기 시스템을 개장하는데 적당하다.

Description

다수-부분의 하우징을 구비한 파티클 분리기{Particle separator having a multi-part housing}

본 발명은 내연 기관의 배기 가스를 처리하기 위한 파티클 분리기에 관한 것으로서, 상기 파티클 분리기의 하우징은 다수-부분의 형태를 갖는다. 본 발명은 예를 들면, 자동차에 제공되는 이동가능한 내연 기관에 사용될 수 있다.

내연 기관의 배기 가스는 일반적으로 건강 및 환경 보호를 위한 관련 조항을 특별히 고려해야 하는 오염물 및 고형체를 포함하고 있으며, 이들 오염물 및 고형체는 반드시 제거되어야 한다. 고형체와 관련하여, 예를 들면, 수트 즉, 미연소된 탄화수소, 황화합물 등과 같은, 연료의 요소를, 배기 가스 외측으로 여과시키고 이후에 이들을 (촉매적으로 및/또는 열적으로 및/또는 화학적으로) 제거하거나 또는 변환시키도록 이미 제안하고 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 다공성 벽부를 구비한 필터를 사용하는 것이 알려져 있으며, 상기 다공성 벽부 사이나 또는 상기 다공성 벽부 내에 상기 고형체가 유지된다.

연소된 연료로부터 발생된 상기 고형체외에도, 배기 가스는 상이한 발생부(origin)를 갖고 상기 고형체 보다 수배 더 큰 부가적인 파티클에 혼입될 수 있다. 내연 기관 및 관련 배기 시스템은 종종 작동 동안에 강한 진동을 받게 된다. 이러한 구성은 특히 코팅과 퇴적물의 일부 및 배기-가스 처리 유닛의 부분의 형태로, 파티클이 분리되게(배기-가스 유동에 의해 혼입되게)하고 그리고 충격 운동량의 결과로서 구성요소 하류를 손상시키게 할 수 있다. 더욱이, 상기 파티클은 실링 갭에서의 마찰 작용이 증가된 결과로서, 배기 시스템, 특히 터보차져나 또는 터보압축기에서의 가동 구성요소의 마모 증가를 야기시킬 수 있다. 더욱이, 배기 시스템은 생성된 배기 가스의 일부를 내연 기관으로 다시 재순환(AGR/EGR: 배기-가스 재순환)시켜서, 이러한 경우에 있어서, 이와 같이 내연 기관이 이러한 파티클에 노출되어 손상될 위험이 있다고 알려졌다.

점진적인 작동이 지속되는 동안에, 유지된 파티클이 문제점을 일으킬 수 있다고 현재 알려져 있다. 이 경우에, 상기 파티클이 예를 들면, 세라믹 및/또는 금속이고 그리고 배기 시스템에서 변환되지 않는다고 반드시 고려되어야 한다. 결론적으로, 상기 파티클은 예를 들면, 파티클 분리기 부근에서 배기 시스템에 축적되고, 및/또는 상기 파티클 분리기에 반복적으로 충격을 미치게 된다. 파티클의 이러한 축적이 배기-가스 유동에서의 국부 압력 손실 및/또는 변동있는 압력 손실을 야기시킬 수 있고, 이는 내연 기관 및/또는 배기 시스템에서의 원치않는 (동력-감소) 효과를 초래할 수 있다. 더욱이, 이러한 경우에 있어서, 파티클 분리기에서의 변형(strain)이 또한 증가하여, 파티클 분리기의 안정성은 그 의미가 증대되게 된다.

더욱이, 상기 타입의 평탄한 파티클 분리기의 경우에 있어서, 스크린 층과 하우징의 연결은 부분적으로 기술적으로 매우 복잡하고 또한 실행하는데 고가라고 알려져 있다. 더욱이, 연속 작동에서, 상기 연결은 또한 부분적으로 다시 분리되고, 이 결과, 어느 정도, 새로운 (금속) 파티클이 만들어지고 이후 배기 시스템의 하류 구성요소가 다시 위험에 노출된다는 것을 또한 알 수 있었다.

이를 시발점으로 하여, 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련하여 강조된 기술적인 문제점을 적어도 부분적으로 해결하는 것이다. 특히, 배기 가스 처리를 위한 파티클이 특정되며, 상기 파티클 분리기는 큰 파티클에 의해 고 하중을 받는 상태에서도 안정적인 상태를 유지하고 그리고 동시에 용이하게 제조될 수 있다. 부가적으로 상기 파티클 분리기의 제조 방법이 또한 제시된다.

상기 목적은 파티클 분리기 및 독립청구항의 특징부에 따른 상기 파티클 분리기의 제조 방법에 의해 달성된다. 장치의 다른 유리한 실시예가 종속청구항에서 특정된다. 종속청구항에서 개별적으로 특정된 특징이 임의의 요구되는 과학기술적으로 적절한 방식으로 서로 합쳐질 수 있고 그리고 본 발명의 또 다른 실시예를 이룬다는 것을 알 수 있을 것이다. 특히, 도면과 관련된 기재는 본 발명을 설명하기 위함이고 또 다른 예시적인 실시예를 특정하기 위함이다.

내연 기관의 배기 가스를 처리하기 위한 본 발명에 따른 파티클 분리기는 배기 가스가 통과해 유동할 수 있는 적어도 하나의 금속 층을 구비하고, 상기 금속 층은 유입구 개구, 유출구 개구 및 중심 축선을 갖는 하우징에 배치되고, 상기 하우징은 제 1 결합 표면을 갖는 제 1 부분과 제 2 결합 표면을 갖는 제 2 부분을 구비하고, 상기 제 1 결합 표면 및 상기 제 2 결합 표면은 서로 대응하고, 그리고 적어도 하나의 금속 층은 총 원주부 상에서 서로 떨어진 상기 제 2 결합 표면 및 상기 제 2 결합 표면을 이격시킨다.

내연 기관의 배기 가스를 처리하기 위한 본 발명에 따른 파티클 분리기는 적어도 하나의 금속 층을 구비하고, 상기 금속 층을 통해 배기 가스가 유입구 개구와, 유출구 개구와, 단면 및 중심 축선을 구비한 하우징에서 유동할 수 있으며, 적어도 하나의 금속 층은 상기 하우징의 단면에 걸친(span) 적어도 하나의 기복부를 구비한다.

본 발명에서, 파티클 분리기는 예를 들면, 작동 동안의 진동 때문에 및/또는 배기-가스 유동의 맥동 때문에 및/또는 노화 때문에, 배기 시스템의 구성요소로부터 분리하게 되는 특히 예를 들면, (세라믹 및/또는 금속의) 칩, 파편(splinter), 덩어리(lump) 등을 유지하는 장치를 의미한다. 특히, 세라믹이나 또는 세라믹 코팅된 허니콤 몸체로부터 분리되게 되는 파티클이 유지될 수 있다. 또한 보다 덜 안정적인 파티클이, 파티클 분리기의 강성이나 또는 관성과의 상호작용하는 상기 파티클의 운동량 때문에, 하류에 배치된 다른 구성요소에 위험을 노출시키지 않는 보다 작은 파티클로 부서질 수 있다.

배기 가스가 통과해 유동할 수 있는 금속 층은 상기 언급된 파티클의 유지를 위해 특별히 설계된다. 여기에 단지 (단일의) 금속 층이 사용되는 것이 바람직하다. 상기 층은 필요하다면 복수의 플라이(ply)(예를 들면, 파티클을 여과하기 위한 제 1 플라이 및 상기 제 1 플라이를 하우징에 고정하기 위한 제 2 플라이)로 형성될 수 있고, 상기 플라이는 이후 바람직하게 납땜, 용접, 소결 등에 의해 서로 연결된다. 따라서, 금속 층은 상기 금속 층을 지나는 유동이 가능하지 않도록, 하우징의 단면에 (완전하게) 걸친 특히 (단일의) 영역의 구조체를 이룬다. 본 발명에서, 금속 층은 배기 시스템에서의 사용 위치에서 (특히 파티클과의 접촉) 조건을 영구적으로 견딜 수 있는 강성 또는 크기 안정적 이도록 설계된다.

금속 층은 천공된 금속 시트의 형태를, 예를 들면, 시트-금속 그리드(grid) 등의 형태를 취할 수 있다. 더욱이, 금속 층은 (바람직하게는) 서로에 대해 규칙적인 및/또는 불규칙적인 장치에서 와이어, 필라멘트 및/또는 칩을 포함한 직물의 형태를 취할 수 있다. 또한 와이어, 필라멘트 및/또는 칩으로부터 형성된 매트 및 스크림(scrim)으로 만들어져 사용될 수 있다. 상기 와이어, 필라멘트 및/또는 칩은 예를 들면, 저항 용접, 소결 및/또는 납땜에 의해 서로 연결될 수 있다. 금속 층은 특히 배기 가스의 투과성에 의해 특징지워지고, 이 경우 매우 적은 압력 손실이 발생된다. 본 발명에서, "금속"이라는 표현은 특히 철-함유 및/또는 알루미늄-함유 금속 합금을 의미한다.

하우징은 일반적으로 배기 라인의 형상과 짝맞춰지는 시트-금속 케이싱이다. 하우징은 원형, 타원형, 다각형 또는 여러 필요한 형상과 같은 다양한 단면 형상을 갖는 관형 재료로부터 형성될 수 있다. 특히, 본 발명에서 예를 들면, 배기 라인의 서로 접한 부분 사이에 삽입되어 용접될 수 있는 실질적으로 원통형 하우징이 만들어져 사용된다.

배기 가스는 일반적으로 유입구 개구를 통해 하우징으로 유동하고, 그리고 상기 배기 가스는 유출구 개구를 통해 다시 빠져나온다. 하우징의 중심 축선은 일반적으로 유입구 개구 영역 및 유출구 개구 영역의 기하학적 무게 중심을 통해 뻗어있고; 상기 하우징이 굽힘부를 구비한다면 중심 축선이 또한 필요에 따라 만곡될 수 있다. 예를 들면, 원통형 실시예의 경우에 있어서, 상기 중심 축선은 원형 단면의 중심점을 통과하는 중심 축선을 형성한다. 유입구 개구와 유출구 개구 사이의 하우징의 단면은 중심 축선에 수직으로 정위되고 그리고 다양한 영역 크기 및/또는 영역 형상을 가질 수 있다. 그러나, 바람직하게는 단면의 크기 및 형상이 중심 축선을 따라서 일정하며, 달리 말하자면 유입구 개구, 단면 및 유출구 개구가 이와 관련하여 동일하다. 하우징에서의 적어도 하나의 금속 층의 위치와 관련하여, 상기 금속 층이 유입구 개구나 또는 유출구 개구를 넘어 뻗어있지 않는 것이 바람직하다.

본 경우에 있어서, 하우징은 다수-부분의 형태, 특히 적어도 두 개의 부분으로 이루어진다. 하우징의 제 1 부분 및 상기 하우징의 제 2 부분이 서로에 대해 배치될 때, 적당한 위치에서 배기 시스템에 장착될 수 있는 하우징을 형성하도록, 서로에 대응하고 그리고 (중심 축선의 방향을 향한) 서로를 향해 마주한 결합 표면을 갖는다. 이러한 결합 표면은 절단 공정을 겪게 되는 단일-부품의 하우징의 결과로서 특히 형성되어, 대응하는 결합 표면이 일단 하우징의 직접적인 접촉 표면에 형성된다. 더욱이, 서로에 대한 하우징 부분의 위치결정의 결과로서, 금속 층의 (탄성 및/또는 가소성) 변형은 금속 층이 결합 표면에 대하여 (가스-)밀봉 방식으로 지지되도록 고려되기 위하여, 결합 표면이 대응하는게 바람직하다. 더욱이, 또한 이 경우 결합 표면은 특히 플랜지 등으로 형성되지 않는데, 달리 말하자면 하우징 벽부의 재료 두께에만 실질적으로 대응한다는 것을 알 수 있을 것이다.

더욱이 금속 층이 하우징이나 또는 제 1 부분 및 제 2 부분과 관련하여 배치되어, 상기 제 1 결합 표면 및 상기 제 2 결합 표면이 총 원주부 상에서 이격된다. 특히, 제 1 결합 표면 및 제 2 결합 표면은 금속 층의 두께만큼 원주부 상(에서만) 일정하게 이격된다. 즉, 이는 또한 개별 구성요소의 조립 이후에, 하우징 부분 사이의 갭이 금속 층(및 납땜 재료 등과 같은 임의의 연결 매체)에 의해 완전하게 채워진다는 것을 나타내기 위한 것이다. 결론적으로, 갭은 실질적으로 금속 층의 두께의 치수를 갖는다. 따라서, 가스-투과가능한 갭이 하우징의 제 1 부분 및 제 2 부분과 금속 층 사이에 형성되지 않는다는 것이 보장된다.

파티클 분리기의 다른 한 유리한 실시예에 있어서, 제 1 결합 표면 및 제 2 결합 표면은 평탄한 평면에 놓이지 않는다. "평탄한 평면"은 특히 중심 축선에 대한 각도로 파티클 분리기를 통해 뻗어있는 수학적 의미의 평면을 의미한다. 그에 반하여, 양 결합 표면이 중심 축선을 횡단하는(달리 말하자면 특히 수직하는) (다중플라이) 만곡된, 특히 기복하는, 평면에 배치되는 것이 바람직하다. 하우징에 있어서, 이러한 구성은 원주 방향에서 이와 같은 결합 표면의 기복하는 프로파일을 초래한다.

파티클 분리기의 유리한 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 금속 층은 외측 하우징으로써 제 1 부분 및 제 2 부분에 의해 서로 보강된다. 이 경우, 금속 층은 제 1 부분 및 제 2 부분에 의하여 중심 축선의 방향으로 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이에 위치 및/또는 고정된다. 외측 하우징은 제 1 부분 및 제 2 부분 주위에 (부분적으로) 배치되고 그리고, 금속 층으로부터 (바람직하게는) 이격된 상태에서, 각각의 경우에 있어서 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분에 외측에서 연결된다. 외측 하우징과 하우징 부분의 연결은 예를 들면, 용접이나 또는 납땜에 의해, 플러깅-인(plugging-in), 클램핑 즉, 스크류잉(screwing), 또는 점착에 의해 실현될 수 있다. "점착" 연결은 연결 대응부(partner)가 원자력이나 또는 분자력에 의하여 함께 유지되는 연결이다. 특히, 제 1 부분과 제 2 부분 그리고 금속 층은 외측 하우징에 의한 보강(bracing)의 결과로서 마찰 로킹에 의해 단지 서로 연결된다. 즉, 이는 특히 금속 층이 (내측) 하우징의 부분 사이에서 (단지) 유지되거나 클램프(달리 말하자면, 점착성 연결은 여기에 요구되지 않음)되고, 이러한 목적에 요구되는 유지력이 외측 하우징에 의해 발생된다는 것을 의미한다. 본 발명에서, 외측 하우징은 슬리브의 방식으로 외측에 배치되고 그리고 (예를 들면, 납땜 연결(경납땜)에 의해 또는 용접 연결에 의해) 유입구 개구 및 유출구 개구 근방에 내측 하우징의 각각의 부분에 연결된다. 이 경우, 하우징의 내측 부분 및 외측 하우징은 한 타입의 둘러싸는 공동을 형성하고, 상기 둘러싸는 공동으로 금속 층의 외측으로 돌출한 부분 구역이 뻗어있을 수 있다.

파티클 분리기의 유리한 일 실시예에 있어서, 외측 하우징은 서로에 대해 위치된, 하우징의 대응하는 제 1 결합 표면 및 제 2 결합 표면 구역에서 간격을 갖는다. 상기 간격의 결과로서, 금속 층은 외측 하우징에 의해 반경방향으로 위치될 수 있으며, 예를 들면 (작동하는 동안의 위치가 변경되는 경우) 상기 금속 층의 외측으로 돌출하는 부분 구역과 접한다. 더욱이, 이러한 상황에서, 하우징 부분과 외측 하우징의 둘러싸는 공동 및 가스-밀봉 연결은 배기 가스의 탈출을 신뢰가능하게 방지한다. 외측 하우징은 이와 같이 현 배기 시스템, 예를 들면 배기 라인의 부분일 수 있다.

파티클 분리기의 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 금속 층은 하우징 외측에 적어도 부분적으로 배치된 기계가공된 엣지를 구비한다. 금속 층은 종종 스트립 재료로부터 절결된다. 본 발명에서, 절단점이나 또는 용접점은 엣지 구역에 형성되고, 상기 절단점이나 또는 상기 용접점은 배기 가스에 대해 변경된 투과성을 나타낼 수 있고 및/또는 작동 동안에 분리되는 부분적으로 느슨하거나 또는 불안정한 요소를 구비할 수 있다. 따라서, 기계가공된 엣지의 적어도 이러한 부분이 하우징 외측에, 특히 외측 하우징에 의해 형성된 둘러싸는 공동에 배치된다면 불리하다. 기계가공된 엣지에는 부가적으로 (예를 들면, 부가적인 금속 포일로 형성된) 헴(hem) 및/또는 보강 수단(예를 들면 첨가제(additive), 용접 시임 등)이 제공되어, 예를 들면, 하우징 부분의 클램핑력을 영구적으로 견딜 수 있다.

파티클 분리기의 유리한 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 금속 층은 외측 하우징과 적어도 부분적으로 접촉하게 된다. 이 결과, 금속 층이 외측 하우징에 의해 반경 방향으로 위치되는 것이 달성될 수 있고, 및/또는 예를 들면, 저항 스팟 용접과 같은 점상 가열(punctiform heating)에 의해, 고정된 연결이나 또는 적어도 체결 연결이 내측으로부터의 성가신 장착이 필요하지 않으면서, 외측으로부터 상기 금속 층과 상기 외측 하우징 사이에 만들어지는 것이 달성될 수 있다.

금속 층으로서, 예를 들면, 서로 소결된 와이어 필라멘트를 구비한 부직포로 만들어져 사용된다. 이는 바람직하게는 아래 기재된 바와 같은 특징 중 적어도 하나로 기재될 수 있다:

- 와이어 필라멘트의 직경: 20㎛와 50㎛ [마이크로미터] 사이; 특히 두 개의 상이한 (섞인 및/또는 상호연결된) 와이어 필라멘트(예를 들면, 하나의 필라멘트는 20 ㎛ 내지 25 ㎛; 다른 하나의 필라멘트는 38 ㎛ 내지 42 ㎛)로 구성됨;

- 부직포의 단위 영역당 질량: 350 g/㎟와 550 g/㎟ 사이[제곱 밀리미터 당 그램];

- 부직포의 공기 투과성: 2300 l/㎡/s와 3500 l/㎡/s[제곱 미터 및 초당 리터] 사이.

이러한 부직포는 배기 가스에서의 수트 및/또는 다른 고형체를 유지하는데 사용될 수 있다.

파티클 분리기의 다른 일 유리한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 금속 층은 적어도 0.05 mm [밀리미터]의 구역에서 폭을 갖는 개구로 형성된다. 상기 금속 층이 적어도 0.05 mm 정도의 개구 만을 구비한다면 특히 매우 바람직하다. 이러한 경우에 있어서, 금속 층은 바람직하게는 개구보다 더 큰 (단지) 파티클에 대해 분리 효과를 갖는다. 개구의 폭이 최대 0.25 mm, 특히 0.1 mm 내지 0.2 mm의 범위 내에 있다면 특히 매우 바람직하다. 특히 파티클 분리기는 배기 시스템의 (하류에 위치된) 다음의 구성요소를 파손시키거나 또는 폐색할 수 있는 파티클을 유지하기 위함이다. 그러나, 동시에, 가능한 가장 큰 개구가 제공되고, 이에 따라 적어도 가능한 유동 저항에 노출될 수 있다. 연료(가솔린, 디젤 등)의 연소로부터의 고형체의 (선행) 변환은 이 경우 중요 사항이 아니다.

본 발명의 다른 일 특징에 따라, 파티클 분리기를 만드는 방법이 제안된다. 본 발명에서, 파티클 분리기는 외측 하우징, 배기 가스가 통과해 유동할 수 있는 금속 층, 제 1 결합 표면 및 제 1 외측 원주부를 구비한 하우징의 제 1 부분, 그리고 제 2 결합 표면 및 제 2 외측 원주부를 구비한 하우징의 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 서로 대응하며, 본 발명은 적어도 아래 기재된 바와 같은 단계를 포함한다:

- 제 1 결합 표면과 제 2 결합 표면이 서로를 향해 마주한 상태에서, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이에 금속 층을 배치하는 단계;

- 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분을 함께 이동시킴으로써 상기 금속 층을 클램핑 하는 단계;

- 상기 제 1 부분의 제 1 외측 원주부와 상기 제 2 부분의 제 2 외측 원주부 상에 외측 하우징을 가압하는 단계;

- 상기 제 1 결합 표면과 상기 제 2 결합 표면의 구역 외측의 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분에 상기 외측 하우징을 결합하는 단계.

본 발명의 방법은 외측 하우징을 갖는 상기 기재된 파티클 분리기의 생산에 특히 적당하다. 이와 관련하여, 파티클 분리기와 관련하여 언급된 모든 특징은 이와 같이 본 발명에서 고려될 수 있다.

외측 하우징은 부싱이나, 슬리브나 또는 제 1 부분의 제 1 외측 원주부 및 제 2 부분의 제 2 외측 원주부 상에서 가압될 수 있는 별도의 개별 구성요소와 같은 것으로 형성될 수 있다. 외측 하우징은 또한 배기 라인의 일부일 수 있다. 제 1 결합 표면 및 제 1 외측 원주부를 갖는 제 1 부분은 특히 관형 형태를 갖는다. 제 2 결합 표면 및 제 2 외측 원주부를 갖는 제 2 부분은 특히 제 1 부분의 방식으로 만들어진다. 제 1 부분 및 제 2 부분이 조립된 상태로 외측 하우징에 삽입될 수 있는 방식으로 제 1 외측 원주부 및 제 2 외측 원주부는 대응한다. 특히, 제 1 외측 원주부 및 제 2 외측 원주부는 제 1 결합 표면 및 제 2 결합 표면의 구역에서 적어도 동일하다. 제 1 결합 표면 및 제 2 결합 표면은 바람직하게는 또한 금속 층이 서로 떨어진 제 1 부분 및 제 2 부분을 이격시켜서 외측 하우징으로 삽입될 수 있는 방식으로 대응한다. 본 발명에서, 결합 표면은 서로 대응하는 상이한, 즉 고르지 않은, 표면을 형성하여, 서로의 위쪽에 놓일 수 있다(예를 들면, 또한 확실한(positive) 로킹 방식으로 - 확실한 로킹 연결은 적어도 두 개의 연결 대응부의 서로의 결합의 결과로 발생하여, 상기 연결 대응부가, 힘의 전달이 없거나 또는 힘의 전달이 중단되었을 때에도 분리되지 않게 된다). 그러나, 금속 층의 두께가 결합 표면에서 감해지거나 또는 상기 결합 표면 중 하나의 결합 표면에서 감해지도록 본 발명에서 반드시 고려되어야 한다.

파티클 분리기는 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 금속층 사이의 장치의 결과로서 사전에 최종 형상으로 설정된다. 이 경우, 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 금속 층의 장치는 또한 외측 하우징이 부분 중 하나의 부분에 가압 및/또는 결합된 이후에 실행될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

금속 층은 상기 금속 층이 클램핑 되는 결과로서, 제 위치에 고정되게 로크 되게 된다. 특히, 금속 층은 맥동하는 배기 가스 및 임의의 혼입된(entrained) 파티클로부터 초래되는 힘을 적당하게 견딜 수 있도록 적당하게 체결된다. 그러나, 금속 층의 강도가 또한 부가적인 유지 수단에 의해 먼저 발생될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이러한 유지 수단은 예를 들면, 용접 스팟, 용접 시임, 납땜 점, 납땜된 시임, 접착제 또는 리벳 등일 수 있다. 금속 층의 클램핑은 먼저 외측 하우징이 부분 중 하나의 부분 상에 가압 및/또는 결합된 이후에 실행될 수 있다는 것을 또한 알 수 있을 것이다.

외측 하우징이 제 1 외측 원주부 및 제 2 외측 원주부 상에 가압됨에 따라, 양 외측 하우징이 제 1 부분 및 제 2 부분 (임의의 요구되는 순서로) 상에 가압될 수 있고 그리고 또한 제 1 부분 및 제 2 부분이 (예를 들면, 순차적으로) (임의의 요구되는 순서로) 상기 외측 하우징으로 가압될 수 있다. 제 1 부분 및 제 2 부분은 외측 하우징으로 연속으로 가압되거나 또는 동시에 가압될 수 있다. 이 경우, 금속 층은 사전에 배치되거나 또는 순차적인 가압 공정(pushing-on process) 동안에 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 먼저 배치될 수 있다.

다양한 결합 공정이 외측 하우징을 제 1 부분 및/또는 제 2 부분과 연결하는데 사용될 수 있다. 상기 제 1 부분 및 제 2 부분은 원뿔형으로 클램프되거나, 정지부(stop)에 대해 헐거운 끼워맞춤으로 가압되거나, 서로 점착성 있게 연결되는 가열 끼워맞춰지거나, 나사식으로 결합되거나 또는 클립결합될 수 있다(clipped in). 외측 하우징은 저항-용접식 용접 스팟에 의해 외측으로부터 부분에 바람직하게 결합된다. 상기 용접 스팟은 또한 상기 언급된 결합 공정 중 하나의 결합 공정에 부가적으로 체결 수단으로 단지 사용될 수 있다. 제 1 결합 표면 및 제 2 결합 표면의 구역은 변형이나, 열적 뒤틀림이나, 또는 금속 층과 여러 구성요소의 접촉에 의한 결합 공정에 나타나는 임의의 영향을 방지하도록 배치된다. 특히, 구역은 대단히 폭 넓게 선택될 수 있어 금속 층이 변형 없이 외측 하우징에 배치될 수 있다.

본 발명의 방법의 일 실시예에 있어서, 금속 층은 구역에서의 제 1 부분 및 제 2 부분에 대해 외측 하우징의 간격만큼 소정의 위치로 가이드된다. 금속 층이 제 1 부분 및 제 2 부분의 외측 원주부를 넘어 돌출하고 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이의 예비 장치 동안에 정확하게 위치될 필요가 없는 경우가 유리하다. 금속 층은 반경방향으로 위치되고 및/또는 외측 하우징이 가압된 결과로서 그리고 제 1 결합 표면 및 제 2 결합 표면의 구역에서 상기 외측 하우징의 간격에 의해 정위된다. 그러나, 간격은 또한 금속 층과 외측 하우징 사이에 접촉이 발생하지 않도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 외측 하우징의 변형에 의해 나타난 임의의 영향이 이 결과 제거된다. 이러한 경우에 있어서, 제 1 부분 및 제 2 부분에 대한 하우징의 간격만큼 소정의 위치로의 안내는 금속 층의 엣지와 외측 하우징 사이의 (일정한) 공동에 의한 정확한 위치결정이 얻어지는데 도움이 된다는 것을 의미한다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 방법의 유리한 일 실시예에 있어서, 제 1 부분 및 제 2 부분은 절단 공정에 의해 단일품으로부터 만들어진다. 간단하고, 신속하며 저렴한 방식으로 제 1 결합 표면 및 정확하게 대응하는 제 2 결합 표면을 갖는 제 1 부분 및 제 2 부분을 얻기 위하여, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 단일품으로 초기에 형성될 수 있다. 절단 공정으로서, 특히 소잉(sawing); 밀링; 열 공정 및 기계적인 절단 공정; 레이저 절단과 같은 공정 중 하나의 공정으로 만들어져 사용된다. 다른 마무리 기계가공을 필요로 하지 않는 절단 공정, 특히 레이저 절단 공정이 바람직하게 사용된다.

본 발명의 다른 일 특징에 따라, 배기 가스가 통과해 유동할 수 있는 금속 층, 제 1 결합 표면을 갖는 하우징의 제 1 부분, 및 제 2 결합 표면을 갖는 하우징의 제 2 부분을 구비한 파티클 분리기를 만드는 방법이 제시되며, 상기 방법은 적어도 아래 기재된 단계를 포함한다:

- 하우징을 제공하는 단계;

- 곡선형으로 뻗어있는 제 1 결합 표면 및 대응하는 제 2 결합 표면이 형성되도록, 상기 하우징을 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분리하는 단계,

- 상기 제 1 결합 표면과 상기 제 2 결합 표면 사이에 적어도 하나의 금속 층을 배치하는 단계;

- 상기 금속 층이 상기 제 1 결합 표면과 상기 제 2 결합 표면 사이에 유지되도록, 서로에 대해 상기 제 1 결합 표면과 상기 제 2 결합 표면을 고정하는 단계.

상기 본 발명의 방법은 특히 본 발명에 따라 본 명세서에 기술된 일 실시예의 파티클 분리기의 제조에 관한 것이다. 이와 독립적으로, 또한, 상기 방법의 단계의 설명을 위하여, 파티클 분리기 및/또는 상기 방법과 연관된 다른 설명이 참고적으로 기재되어 있다. 하우징의 분리를 위하여, 금속 층의 기복부를 형성하기 위한 결합 표면의 복잡한 프로파일과 특히 관련하여, 바람직하게는 레이저 절단이 사용된다. 하우징 부분 사이의 금속 층의 고정은 순차로 (납땜, 용접 등에 의하여) 점착되게 실현될 수 있다.

또한, 적어도 하나의 배기 라인이 설치된 내연 기관의 배기 가스를 처리하기 위한 장치와, 배기-가스 재순환 시스템을 구비한 자동차가 본 발명의 범주 내에서 기재되어 있고, 본 발명에 따른 파티클 분리기가 상기 배기-가스 재순환 시스템에 제공된다.

가동 부분이 내연 기관 및 배기 시스템에 제공된다. 특히, 터보압축기의 압축기 블레이드와 내연 기관의 피스톤 및 실린더가 큰 열적 부하에도 불구하고, 그의 효과적인 우수한 실링 작용에 의존한다. 날카로운-엣지형 세라믹 부분이 특히 터보압축기 블레이드 및 피스톤 실링 링에 여러 손상을 야기시킬 수 있다. 특히 본 발명에 따른 파티클 분리기가 특히 (달리 말하자면 "정면으로(directly at)" 포함하는) 터보압축기 상류의 배기-가스 재순환 라인에서, 세라믹 허니콤 몸체 및/또는 세라믹 코팅된 허니콤 몸체 하류에 배치되는 것으로 본 발명에서 현재 제안된다. 파티클 분리기에 의하면, 유동 저항 증가의 악 영향은 실질적으로 영구적으로 무시가능하다. 더욱이, 파티클 분리기는, 상기 파티클 분리기의 구조적인 정도와 가요성 때문에, 특히 구조적인 이유로 지금까지 사용되지 않고 있는 배기 라인의 구역에, 큰 가요성 방식으로 사용될 수 있다.

본 발명 및 기술 분야는 도면을 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명되어 있다. 도면은 특히 바람직한 예시적인 실시예를 나타낸 것으로서, 본 발명이 이들 도면에 도시된 사항만으로 한정되지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 도면은 개략적으로 도시되어 있고 동일한 구성요소는 동일한 부재 번호로 지시되어 있다.

도 1은 클램프된 금속 층 및 외측 하우징을 갖는 파티클 분리기를 도시한 도면이고;
도 2는 경사진 장치로 금속 층을 갖는 파티클 분리기를 도시한 도면이고;
도 3은 평탄하지 않는 결합 표면을 갖는 파티클 분리기를 도시한 도면이고;
도 4는 제 1 결합 표면과 제 2 결합 표면 사이에 금속 층을 클램프하기 전의 파티클 분리기를 도시한 도면이고;
도 5는 두 개의 플라이를 구비한 금속 층을 도시한 도면이고;
도 6은 파티클 분리기의 평면도이며;
도 7은 배기 시스템에서의 파티클 분리기를 구비한 자동차를 도시한 도면이다.

도 1은 조립된 상태의 파티클 분리기(1)를 도시한 도면으로서, 상기 파티클 분리기에서 금속 층(3)이 제 1 결합 표면(10)을 갖는 제 1 부분(8)과, 제 2 결합 표면(11)을 갖는 제 2 부분(9) 사이에 배치된다. 따라서, 제 1 부분(8) 및 제 2 부분(9)은 (다수-부분의) 하우징(4)을 형성한다. 하우징(4)은 외측 하우징(13)에 위치된다. 유입구 개구(5) 및 유출구 개구(6)는 중심 축선(7)을 형성한다. 이 경우, 파티클 분리기(1)는 임의의 요구되는 형상을 취할 수 있다. 외측 하우징(13)은 구역(17)에서의 제 1 결합 표면(10) 및 제 2 결합 표면(11)의 구역에서, 간격(12)만큼 이격되고 배치되어, 금속 층(3)의 기계가공된 엣지(14)가 단지 외측 하우징(13)과 바로 접촉하게 된다. 본 발명에서, 예를 들면, 기계가공된 엣지(14)에서 외측 하우징(13)과, 제 1 부분(8), 제 2 부분(9) 및/또는 금속 층(3) 사이의 점착성 연결이 접촉 점(23)에 제공될 수 있다.

도 2는 유입구 개구(5)를 통해 기울어져 배치된 금속 층(3)이 나타난 원형 파티클 분리기(1)를 도시한 도면이다. 하우징(4)에서의 금속 층(3)의 경사진 장치는 제 1 부분(8)의 제 1 결합 표면(10)과 제 2 부분(9)의 제 2 결합 표면(11)에 의하여 사전형성된다. 본 발명에서, 금속 층(3)은 제 1 부분(8)의 제 1 외측 원주부(15) 및 제 2 부분(9)의 제 2 외측 원주부(16)를 넘어 돌출하지 않도록 도시되어 있다.

도 3은 파티클 분리기(1)의 측면도로서, 상기 도면에서 중심 축선(7)은 하우징(4)의 유입구 개구(5) 및 유출구 개구(6)에 의해 형성된다. 이러한 실시예에 있어서, 금속 층(3)은 제 1 부분(8)의 결합 표면(10)과, 제 2 부분(9)의 결합 표면(11) 사이에서 만곡된 형태로 놓여있다.

도 4는 조립 공정 또는 장치 이전에 결합 표면(10)을 갖는 제 1 하우징 부분(8)과, 제 2 결합 표면(11)을 갖는 제 2 부분(9)과, 기계가공된 엣지(14)를 갖는 금속 층(3)을 도시한 도면이다. 이 경우, 예를 들면, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 결합 표면(10)과 제 2 결합 표면(11) 사이의 장치의 결과로서, 금속 층(3)이 초기에 평탄하게 될 수 있고 그리고 먼저 소정의 위치(18)로, 이어서 원하는 형상으로 설정될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

도 5는 다중-플라이의 금속 층(3)을 도시한 도면으로서, 상기 도면에서 제 1 플라이(31) 및 제 2 플라이(32)는 (여기서 분해되어 부분적으로 나타내어진) 서로에 대한 직접적인 접촉 영역에 배치된다. 유동에 의해 영향을 받는 제 1 플라이(31)는 다음의 제 2 플라이(32)에서의 개구(28)의 폭(29) 보다 수배 더 작은 개구(28)의 폭(29)을 갖는다. 따라서, (단지) 제 1 플라이가 파티클 분리 작동을 실행하는 반면, 제 2 플라이(32)가 (단지) 제 1 플라이(31)용 (후방-측) 지지 또는 부분 접합부로 사용된다. 어떠한 경우에서도, 금속 층(3)(또는 본 경우에 있어서 제 1 플라이(31))은 범위 0.05 mm 내지 0.25 mm 사이의 폭(29)을 갖는 개구(28)를 구비한다.

도 6은 파티클 분리기(1)의 평면도로서, 상기 도면에서 금속 층(3)은 간단하게 나타내기 위하여, 겉보기에 기복부에 대응하지 않는 구조로 도시되어 있다. 도 6은 하우징(4)이나 또는 유입구 개구(5)의 단면(30)의 구성에 대한 많은 가능성 중에서 단 하나의 가능성만을 나타낸 도면이다. 이와 같이 유입구 개구 및 유출구 개구(6)가 서로 상이한 및/또는 하우징(4)의 여러 다른 단면(30)과 상이한 형상을 구비할 수 있다.

도 7은 내연 기관(2), 파티클 분리기(1), 터보차져(26) 및 선택적으로 배기-가스 정화 유닛(24)을 구비한 자동차(19)를 도시한 도면이다. 배기 시스템(20)은 배기 라인(21) 및 배기-가스 재순환 라인(22)으로 이루어진다. 도면의 좌측에서 내연 기관(2)의 스웹(swept) 볼륨에 과급된 배기 가스가 공급되고, 그리고 다른 측에서 배기 가스가 유동 방향(27)으로 다시 유동해 나간다. 배기-가스 재순환 라인(22)에서 파티클 분리기(1)에 의해, 터보차져(26)의 터보압축기는 배기 시스템(20)에서 임의의 비교적 큰 파티클에 대해 보호된다. 상기 파티클은 예를 들면, (부분적으로) 세라믹 배기-가스 정화 유닛(24)으로부터 시작하여 상기 정화 유닛을 통해 배기 가스가 사전에 통과하게 된다. 따라서, 파티클 분리기(1)는 상기 파티클 분리기(1)의 상류에 위치된 배기 라인(21)의 부분과, 내연 기관(2)으로부터의 비교적 큰 파티클에 대해 (하류에 배치된) 모든 계속되는 구성요소를 보호한다. 이러한 구성요소는 특히 배기-가스 재순환 라인(22)에 위치한, 특히 터보차져(26) 및/또는 다른 배기-가스 정화 유닛 및/또는 쿨러(25)(또는 열 교환기)이다. 따라서, 내연 기관(2) 및 상기 내연 기관의 다중-플라이 볼륨은 또한 비교적 큰 파티클에 의한 손상이 보호된다. 도 7은 파티클 분리기(1)의 임의의 기술적으로 적절한 장치를 나타낸 도면이고, 그리고 상기 파티클 분리기(1)의 정확한 장치와 관련된 임의의 한정을 이루지 않는다.

따라서 본 발명은 종래 기술과 관련하여 기술된 기술적인 문제점을 적어도 부분적으로 해결한다.

1 파티클 분리기 2 내연 기관
3 금속 층 4 하우징
5 유입구 개구 6 유출구 개구
7 중심 축선 8 제 1 부분
9 제 2 부분 10 제 1 결합 표면
11 제 2 결합 표면 12 간격
13 외측 하우징 14 기계가공된 엣지
15 제 1 외측 원주부 16 제 2 외측 원주부
17 구역 18 소정의 위치
19 자동차 20 배기 시스템
21 배기 라인 22 배기-가스 재순환 라인
23 접촉 점 24 배기-가스 정화 유닛
25 쿨러 26 터보차져
27 유동 방향 28 개구
29 폭 30 단면
31 제 1 플라이 32 제 2 플라이

Claims (10)

1. 내연 기관(2)의 배기 가스를 처리하기 위한 파티클 분리기(1)로서,
   배기 가스가 통과해 유동할 수 있는 적어도 하나의 금속 층(3)이 유입구 개구(5)와, 유출구 개구(6)와, 중심 축선(7)을 갖는 하우징(4)에 배치되고, 상기 하우징(4)은 제 1 결합 표면(10)을 갖는 제 1 부분(8) 및 제 2 결합 표면(11)을 갖는 제 2 부분(9)을 구비하고, 상기 제 1 결합 표면(10) 및 상기 제 2 결합 표면(11)은 서로 대응하며, 그리고 상기 적어도 하나의 금속 층(3)은 총 원주부 상에서 서로 떨어진 상기 제 2 결합 표면(10)과 상기 제 2 결합 표면(11)을 이격시키는 내연 기관(2)의 배기 가스를 처리하기 위한 파티클 분리기(1).
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 결합 표면(10) 및 상기 제 2 결합 표면(11)은 평탄한 평면에 놓이지 않는 것을 특징으로 하는 내연 기관(2)의 배기 가스를 처리하기 위한 파티클 분리기(1).
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 적어도 하나의 금속 층(3)은 외측 하우징(13)으로써 상기 제 1 부분(8) 및 상기 제 2 부분(9)에 의해 서로 보강되는 것을 특징으로 하는 내연 기관(2)의 배기 가스를 처리하기 위한 파티클 분리기(1).
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 외측 하우징(13)은 서로에 대해 위치된, 상기 하우징(4)의 대응하는 제 1 결합 표면(10) 및 제 2 결합 표면(11)의 구역(17)에서 간격(12)을 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관(2)의 배기 가스를 처리하기 위한 파티클 분리기(1).
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 금속 층(3)은 상기 하우징(4) 외측에 적어도 부분적으로 배치된 기계가공된 엣지(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관(2)의 배기 가스를 처리하기 위한 파티클 분리기(1).
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 금속 층(3)은 외측 하우징(13)과 적어도 부분적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 내연 기관(2)의 배기 가스를 처리하기 위한 파티클 분리기(1).
7. 파티클 분리기(1) 제조 방법으로서,
   외측 하우징(13)과, 배기 가스가 통과해 유동할 수 있는 금속 층(3)과, 제 1 결합 표면(10) 및 제 1 외측 원주부(15)를 갖는 하우징(4)의 제 1 부분(8)과, 그리고 제 2 결합 표면(11) 및 제 2 외측 원주부(16)를 갖는 하우징(4)의 제 2 부분(9)을 구비하고,
   - 상기 제 1 부분(8)과 상기 제 2 부분(9) 사이에 상기 금속 층(3)을 배치하는 단계;
   - 상기 제 1 부분(8) 및 상기 제 2 부분(9)을 함께 이동시킴으로써 상기 금속 층(3)을 클램핑하는 단계;
   - 상기 제 1 부분(8)의 상기 제 1 외측 원주부(15)와 상기 제 2 부분(9)의 상기 제 2 외측 원주부(16) 상에 상기 외측 하우징(13)을 가압하는 단계; 및
   - 상기 제 1 결합 표면(10) 및 상기 제 2 결합 표면(11)의 구역(17) 외측에서 상기 제 1 부분(8) 및 상기 제 2 부분(9)에 상기 외측 하우징(13)을 결합하는 단계;
   를 적어도 포함하는 파티클 분리기(1) 제조 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제 1 부분(8) 및 상기 제 2 부분(9)은 절단 공정에 의해 단일품으로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 파티클 분리기(1) 제조 방법.
9. 파티클 분리기(1) 제조 방법으로서,
   배기 가스가 통과해 유동할 수 있는 금속 층(3)과, 제 1 결합 표면(10)을 갖는 하우징(4)의 제 1 부분(8)과, 그리고 제 2 결합 표면(11)을 갖는 하우징(4)의 제 2 부분(9)을 구비하고,
   - 하우징(4)을 제공하는 단계;
   - 곡선형으로 뻗어있는 상기 제 1 결합 표면(10) 및 대응하는 상기 제 2 결합 표면(11)이 형성되도록, 제 1 부분(8) 및 제 2 부분(9)으로 상기 하우징을 분리하는 단계;
   - 상기 제 1 결합 표면(10)과 상기 제 2 결합 표면(11) 사이에 적어도 하나의 상기 금속 층(3)을 배치하는 단계;
   - 상기 금속 층(3)이 상기 제 1 결합 표면(10)과 상기 제 2 결합 표면(11) 사이에 유지되도록, 상기 제 1 결합 표면(10) 및 상기 제 2 결합 표면(11)을 서로 고정시키는 단계를 적어도 포함하는 파티클 분리기(1) 제조 방법.
10. 적어도 하나의 배기 라인(21)을 구비한 내연 기관(2)의 배기 가스를 처리하기 위한 배기 시스템(20)과 배기-가스 재순환 라인(22)이 설치된 자동차(19)로서,
    청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 파티클 분리기(1)가 상기 배기-가스 재순환 라인(22)에 제공되는 자동차(19).

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