KR20200026058A - 배기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기장치를 제공하는 것으로, 이는 뿔체와 관체를 포함하되, 상기 뿔체의 말단에 U형 구조가 설치되고, 상기 관체의 일단은 상기 U형 구조에 삽입되어 일체로 용접된다. 본 발명의 배기장치에 사용되는 주조 오스테나이트 재료인 뿔체의 특수한 구조는 국부적으로 온도를 하강시켜, 오스테나이트 재료인 뿔체의 강도를 국부적으로 향상시킨다. 따라서, 가열과정에서 오스테나이트 재료인 뿔체의 열팽창을 제어할 수 있어, 오스테나이트 재료인 뿔체와 페라이트가 용접될 때 발생되는 파열현상을 방지한다. 상기 배기장치는 단일한 뿔체를 사용하여, 구조가 더욱 용이하게 제조되어, 보다 높은 배기 온도의 작동 상태에서도(예를 들어 950℃ 초과), 완전하게 유지될 수 있다.

Description

배기장치{AN EXHAUST SYSTEM}

본 발명은 배기장치 영역에 관련된 것으로, 특히 배기장치에 관련된 것이다.

배기장치 영역에서, 오스테나이트강과 페라이트강이 용접될 때, 매우 높은 온도의 작동 상태에서, 즉 배기온도가 섭씨 850도를 초과하면, 내구성/파열의 고 위험이 존재하게 된다. 오스테나이트 재료는 페라이트 재료에 비해 높은 열팽창률을 가지므로, 가열과정에서 용접될 때 큰 열기계학적 파열현상이 나타난다.

다시 말해, 배기장치 배경하에서, 배기관 온도는 800℃ 내지 900℃에 도달할 수 있으나, 오스테나이트와 페라이트 양자의 열팽창성은 일치하지 않으므로, 이는 용접 이음부에 내구성 균열문제, 즉 고온 열스트레스 문제를 쉽게 야기시킨다.

상기 문제에 대하여, 현재는 통상적으로 열팽창률이 오스테나이트 재료와 페라이트 재료 사이에 개재되는 제 삼의 재료를 사용하여 연결하거나 이중층 원뿔체를 사용한다. 그러나 이러한 방식은 상기 문제를 원만하게 해결하지 못하였다.

상기 문제를 진일보 해결하기 위하여, 해당 분야의 당업자들은 주조 오스테나이트 재료인 뿔체의 특수구조를 설계하여 배기장치의 내구성 수요를 충족시키고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 선행기술에서의 배기장치의 용접 이음부에 내구성 균열이 쉽게 나타나는 흠결을 극복하기 위하여, 배기장치를 제공한다.

본 발명은 하기 기술적 해결수단에 의하여 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 것이다.

배기장치에 있어서, 상기 배기장치는 뿔체와 관체를 포함하되, 상기 뿔체의 말단에 U형 구조가 설치되고, 상기 관체의 일단은 상기 U형 구조에 삽입되어 일체로 용접되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 뿔체는 오스테나이트 재료를 사용하여 제조되고, 상기 관체는 페라이트 재료를 사용하여 제조된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 U형 구조는 상기 뿔체의 말단의 외면을 따라 외부로 돌출된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관체의 일단의 외면과 상기 U형 구조의 상단부 사이는 용접되되, 용접부분에 용접부가 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관체의 내부에 세라믹 기판이 설치된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 세라믹 기판과 상기 관체 사이에 섬유층이 설치된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 뿔체에 사용되는 오스테나이트 재료는 오스테나이트 309 스테인리스강이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관체에 사용되는 페라이트 재료는 페라이트 409/441 스테인리스강이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관체가 삽입되는 상기 뿔체의 상기 U형 구조의 길이는 10mm보다 크다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 U형 구조의 내부 간극은 6mm보다 크다.

본 발명의 배기장치에 사용되는 주조 오스테나이트 재료인 뿔체의 특수구조는 국부적으로 온도를 하강시키고, 오스테나이트 재료인 뿔체의 강도를 국부적으로 향상시킬 수 있다. 따라서 가열과정에서 오스테나이트 재료인 뿔체의 열팽창을 제어할 수 있어, 오스테나이트 재료인 뿔체와 페라이트가 용접될 때 발생되는 파열현상을 방지한다. 상기 배기장치는 단일한 뿔체를 사용하여, 구조의 제조가 더욱 용이하며, 보다 높은 배기 온도의 작동 상태에서도(예를 들어 950℃ 초과), 완전하게 유지될 수 있다.

본 발명의 상기 내용 및 기타 특징, 특성과 장점은 하기 도면과 실시예에 기술된 내용과 결합하여 더욱 명확해지고, 도면의 동일한 도면부호는 항상 동일한 특징을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 배기장치의 구조 모식도，
도 2는 본 발명의 배기장치에서의 뿔체의 구조 모식도이다.

본 발명의 목적, 특징과 장점이 더욱 명확하고 쉽게 이해되도록, 도면을 결합하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.

도면을 상세하게 참조하여 본 발명의 실시예를 기술하기로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 참조하여, 도면에 예시적으로 도시한다. 모든 가능한 상황 하에서, 모든 도면에 사용되는 동일한 도면부호는 동일하거나 유사한 부분을 나타낸다.

이밖에, 본 발명에 사용되는 용어가 공지되고 공용되는 용어로부터 선택된 것이지만, 본 발명의 명세서에 제시된 일부 용어는 출원인이 그의 판단에 의해 선택된 것일 수 있어, 이의 상세한 뜻은 본문에 기술된 관련 부분에서 설명한다.

이밖에, 사용된 실제용어에 의해서뿐만 아니라, 각 용어에 내포된 의미에 따라 본 발명을 이해해야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 배기장치의 구조 모식도이다. 도 2는 본 발명의 배기장치에서의 뿔체의 구조 모식도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 배기장치를 공개하는 것으로, 이는 뿔체(10)와 관체(20)를 포함하되, 뿔체(10)의 말단에 U형 구조(11)가 설치되고, 관체(20)의 일단은 U형 구조(11)에 삽입되어 일체로 용접된다. 여기서 뿔체(10)는 오스테나이트 재료를 사용하여 제조되는 것이 바람직하고, 관체(20)는 페라이트 재료를 사용하여 제조되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, U형 구조(11)는 뿔체(10)의 말단의 외면을 따라 외부로 돌출된다. 관체(20)의 일단의 외면과 U형 구조(11)의 상단부 사이는 용접되되, 용접부분에 용접부(30)가 형성된다.

더 나아가, 관체(20)의 내부에 세라믹 기판(40)이 설치된다. 세라믹 기판(40)과 관체(20) 사이에 섬유층(50)이 설치된다.

여기서 뿔체(10)에 사용되는 오스테나이트 재료는 오스테나이트 309 스테인리스강인 것이 바람직하다. 관체(20)에 사용되는 페라이트 재료는 페라이트 409/441 스테인리스강인 것이 바람직하다.

특히, 관체(20)가 삽입되는 뿔체(10)의 U형 구조(11)의 길이는 10mm보다 크다. U형 구조(11)의 내부 간극은 6mm보다 크다.

상기 구조 기술에 따르면, 주조 오스테나이트 재료로 제조되는 뿔체(10)는 용접부(30)에 의하여 페라이트로 제조되는 관체(20)와 용접된다. 통상적으로, 뿔체(10)는 오스테나이트강을 사용하여 주조공법에 의하여 제조되고, 관체(30)는 페라이트강으로 제조된다. 오스테나이트 재료로 제조되는 뿔체(10)가 페라이트로 제조되는 관체(20)에 비해 높은 열팽창률을 가져, 장치에 의하여 매우 높은 기체온도(예를 들어, 850℃ 초과)로 가열되는 과정에서, 용접부(30)와 근접하게 되면 열기계학적 파열현상이 발생된다. 관체(20)의 내부에 세라믹 기판(40)을 사용하여 배기가스를 처리하고, 세라믹 기판(40)과 관체(20) 사이에 섬유층(50)이 설치되고, 섬유층(50)은 일정한 압력을 가져 세라믹 기판(40)을 보호한다.

오스테나이트 재료로 제조되는 뿔체(10)와 페라이트로 제조되는 관체(20) 사이에 다른 열팽창률을 가지므로, 용접부(30)쪽의 고온도 변형에 저항하기 위하여, 본 발명은 오스테나이트 재료로 제조되는 뿔체(10)의 말단에 U형 구조를 사용한다. 이러한 특수한 U형 구조는 뿔체 말단의 강도를 국부적으로 향상시킬 수 있고, 용접영역의 온도를 국부적으로 하강시켜, 최종적으로 용접부(30)쪽의 고온도 열부하에 저항할 수 있어, 용접부(30)에 근접하는 영역에 파열현상이 발생되는 것을 방지하여, 페라이트 재료와 오스테나이트 재료 사이의 용접 영역의 열기계학적 내구성 문제를 해결하는데 도움이 된다.

예를 들어, 오스테나이트 309 스테인리스강의 말단에 사용되는 U형 구조 설계는 반경방향 강도를 국부적으로 향상시켜, 내부의 열공기 흐름을 유도할 수 있다. 이러한 구조는 오스테나이트 309 스테인리스강으로 제조되는 주조 뿔체와 페라이트 409/441 스테인리스강으로 제조되는 관체(20) 사이의 용접부(30)를 보호할 수 있다.

관체(20)의 외직경은 뿔체(10)의 내접촉면과 연결되도록 조절되어, 관체(20)와 뿔체(10) 사이의 체결 간극을 확보하도록 해야 한다. 관체(20)가 삽입되는 뿔체(10)의 U형 구조 내의 길이는 10mm보다 커야 하고, U형 구조의 내부 간극은 6mm보다 커야 한다.

종합해보면, 본 발명의 배기장치에 사용되는 주조 오스테나이트 재료인 뿔체의 특수한 구조는 온도를 국부적으로 하강시키고, 오스테나이트 재료인 뿔체의 강도를 국부적으로 향상시킬 수 있다. 따라서 가열과정에서 오스테나이트 재료인 뿔체의 열팽창을 제어할 수 있어, 오스테나이트 재료인 뿔체와 페라이트가 용접될 때 발생되는 파열현상을 방지한다. 상기 배기장치는 단일한 뿔체를 사용하여, 구조의 제조가 더욱 용이하며, 보다 높은 배기 온도의 작동 상태에서도(예를 들어 950℃ 초과), 완전하게 유지될 수 있다.

상기에서 본 발명의 구체적인 실시형태를 기술하였으나, 해당 분야의 당업자들이 이해해야 할 것은 이는 단지 예시적인 설명일 뿐, 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해 한정된다는 것이다. 해당 분야의 당업자들은 본 발명의 원리와 본질을 벗어나지 않는 전제하에서, 이러한 실시형태를 다양하게 변경하거나 또는 수정할 수 있으나, 이러한 변경과 수정은 모두 본 발명의 보호범위에 속할 것이다.

10 : 뿔체
20 : 관체
11 : U형 구조
30 : 용접부
40 : 세라믹 기판
50 : 섬유층

Claims (10)

1. 뿔체와 관체를 포함하되, 상기 뿔체의 말단에 U형 구조가 설치되고, 상기 관체의 일단은 상기 U형 구조에 삽입되어 일체로 용접되는 것을 특징으로 하는 배기장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 뿔체는 오스테나이트 재료를 사용하여 제조되고, 상기 관체는 페라이트 재료를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 배기장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 U형 구조는 상기 뿔체의 말단의 외면을 따라 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 배기장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 관체의 일단의 외면과 상기 U형 구조의 상단부 사이는 용접되되, 용접부분에 용접부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배기장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 관체의 내부에 세라믹 기판이 설치되는 것을 특징으로 하는 배기장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 세라믹 기판과 상기 관체 사이에 섬유층이 설치되는 것을 특징으로 하는 배기장치.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 뿔체에 사용되는 오스테나이트 재료는 오스테나이트 309 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 배기장치.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 관체에 사용되는 페라이트 재료는 페라이트 409/441 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 배기장치.
9. 제 4 항에 있어서,
   상기 관체가 삽입되는 상기 뿔체의 상기 U형 구조의 길이는 10mm보다 큰 것을 특징으로 하는 배기장치.
10. 제 2 항에 있어서,
    상기 U형 구조의 내부 간극은 6mm보다 큰 것을 특징으로 하는 배기장치.

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