KR20220090561A - 모놀리스를 포함하는 요소 프레임 조립체 - Google Patents

모놀리스를 포함하는 요소 프레임 조립체 Download PDF

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KR20220090561A
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니콜라 자젝
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존슨 매세이 카탈리스츠 (저머니) 게엠베하
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Abstract

요소 프레임 조립체(1)는 촉매를 함유하는 적어도 하나의 모놀리스(3)를 연소원으로부터의 배기 가스의 유동 내에 유지하기 위한 요소 프레임(2)을 포함한다. 요소 프레임(2)은 두 쌍의 서로 반대편인 벽들(10), 벽(10)에 의해 형성되는 내부(11), 입구 단부(12) 및 출구 단부(13)를 포함한다. 적어도 하나의 모놀리스(3)는 입구(20), 출구(20), 4개의 측부(22) 및 적어도 하나의 촉매를 포함한다. 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)가, 적어도 하나의 모놀리스(3)와 요소 프레임(2)의 각각의 인접한 벽(10) 사이에 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)의 적어도 일부분이 존재하도록 제공된다.

Description

모놀리스를 포함하는 요소 프레임 조립체
본 발명은, 촉매를 함유하는 하나 이상의 모놀리스(monolith)를 요소 프레임 내에 유지하는 요소 프레임 조립체로서, 엔진으로부터의 배기 가스, 산업 공정으로부터의 배기 가스 또는 유사한 것의 유동 내에 배치되도록 구성되는 요소 프레임 조립체에 관한 것이다.
본 발명은 배기 가스를 처리하기 위해 개별적으로 또는 그룹으로 사용될 수 있는 요소 프레임 조립체에 관한 것이다. 요소 프레임 조립체는 촉매 모듈에 포함될 수 있다. 요소 프레임 조립체는 연소원으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 하나 이상의 촉매를 각각 함유하는 하나 이상의 모놀리스를 포함한다. 연소원은 전형적으로 고정형 연소원이다. 고정형 연소 시스템은 도로 운전 차량, 트럭 또는 항공기에 사용되지 않는 탄화수소 기반 연료를 연소시키는 임의의 시스템일 수 있다. 그들은, 예를 들어, 석탄 연소 시스템, 오일 연소(석유) 시스템, 가스 터빈 또는 다른 산업 공정일 수 있다. 고정형 연소 시스템은, 또한, 디젤 엔진과 같은 연소 시스템이 대형 컨테이너선 또는 유람선에 사용되는 선박 응용에 사용될 수 있다.
고정형 연소 시스템에서의 그리고 이동형 응용에 사용되는 엔진에서의 탄화수소 연소는, 형성되는 질소 산화물(NOx), 일산화탄소(CO) 또는 탄화수소(HC)와 같은 오염물질을 제거하도록 처리되어야 하는 배기 가스를 생성한다. NOx는, 인간과 동물에게 많은 건강 문제를 야기할 뿐만 아니라 스모그와 산성비의 형성을 포함한 많은 유해한 환경 영향을 야기하는 것으로 알려져 있다. CO는 인간과 동물에게 유독하고, HC는 유해한 건강 영향을 야기할 수 있다. 배기 가스 내의 이들 오염물질, 특히 NOx로부터의 인간 영향 및 환경 영향 둘 모두를 완화시키기 위해, 바람직하게는 다른 유독 또는 독성 물질을 생성하지 않는 공정에 의해, 이들 바람직하지 않은 성분을 제거하는 것이 바람직하다.
고정형 연소원에서, 복수의 요소 프레임 조립체를 각각 포함하는 하나 이상의 촉매 모듈을 제공하는 것이 알려져 있다. WO 2017/098224는 하나의 그러한 예를 설명한다. 각각의 촉매 모듈은 복수의 요소 프레임 조립체를 함께 결합시킴으로써 형성될 수 있다. 각각의 요소 프레임 조립체는 요소 프레임을 포함하며, 이는 요소 프레임의 내부에 적어도 하나의 모놀리스를 유지한다.
하나 이상의 촉매 모듈은 배기 가스 덕트 내에 설치되어, 모놀리스를 통해 작동 동안 유동하는 배기 가스를 정화하기 위한 배출물 제어 시스템의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
고정형 연소원에서, 배기 가스 덕트는 전형적으로 수 제곱미터의 단면적을 가질 수 있지만, 크기는 수십 내지 수백 제곱미터일 수 있다. 배기 덕트의 치수는 엔진(또는 다른 배기원)의 크기, 엔진이 작동되는 조건, 허용가능한 배압 등을 포함한 많은 요인에 따라 광범위하게 달라질 수 있다. 일부 경우에, 배기 가스 덕트는, 덕트의 폭과 높이가 각각 수 미터, 예를 들어 10 m x 10 m인 직사각형 단면을 가질 수 있다. 배기 가스 덕트의 전체 단면적은 하나 이상의 촉매 모듈에 의해 덮일 수 있으며, 각각의 촉매 모듈은 하나 이상의 요소 프레임 조립체를 포함하고, 각각의 요소 조립체는 하나 이상의 모놀리스를 포함한다.
촉매 모듈은, 모든 배기 가스가 모놀리스를 통과하도록 서로 옆에 배열될 수 있다. 여러 촉매 모듈, 예를 들어 2개 내지 5개의 촉매 모듈이 배기 가스 덕트 내에서 행과 열로, 예를 들어 지지 프레임워크로 연결되어, 서로 옆에 배치될 수 있다. 촉매 모듈 자체는, 전형적으로, 수 미터의 에지 길이를 갖는 직사각형 단면을 갖는다.
배기 가스의 유동 방향으로, 촉매 모듈은 앞뒤로 위치된 여러 평면 내에 위치될 수 있다. 일부 응용에서, 촉매 모듈은 유동 방향으로 수 미터에 걸쳐 그리고 심지어 10 내지 15 미터만큼 연장될 수 있다.
그러한 요소 프레임 조립체의 문제는, 각각의 요소 프레임 조립체 내의 모놀리스가 작동 동안 모놀리스에 대한 기계적 손상을 방지하기 위해 모놀리스를 제 위치에 유지하기에 충분한 힘으로 유지되는 것을 보장하는 것이다. 선박용 터빈 또는 가스 터빈과 같은 일부 응용의 경우, 기계적 응력 측면에서 비교적 가혹한 주변 조건이 촉매 모듈에 대해 존재할 수 있다. 예를 들어, 해양 선박에서는, 높은 수준의 진동이 발생할 수 있고, 중력의 수배의 힘을 경험할 수 있다. 게다가, 특히 가스 터빈과 함께 사용되는 촉매 모듈의 큰 단면의 경우, 지진으로 인한 기계적 응력이 고려되어야 한다.
이러한 문제에 대해 시도하고 그를 해결하기 위해, 모놀리스의 측벽과 요소 프레임 요소 사이에 배치되는, 예를 들어 섬유의 매트를 제공하여 진동에 대한 쿠션을 제공하는 것이 알려져 있다. 그러나, 그러한 매트의 사용 시에 직면하는 전형적인 문제는, 특히 엔진 맥동이 충격 및 진동으로 이어지는 배기 시스템 조건에서 전형적인 주기적인 기계적 응력이 있는 상황에서, 매트가 정상 사용 동안 제 위치에 유지될 수 있는 것을 보장하는 것이 어려울 수 있다는 것이다.
이러한 문제를 완화시키기 위한 시도로, WO 2017/098224는, 적어도 하나의 모놀리스가 요소 프레임의 내부에 위치되어 모놀리스와 요소 프레임의 각각의 인접한 벽 사이에 적어도 하나의 매트가 존재하게 하고, 요소 프레임의 2개의 서로 반대편인 측부들에 연결되도록 요소 프레임의 입구 단부 및/또는 출구 단부를 가로질러 연장되는 로킹 요소가 제공되는 배열을 설명한다. 또한, 요소 프레임의 적어도 하나의 벽, 바람직하게는 각각의 벽이 요소 프레임의 내부로 연장되는 복수의 돌출부를 포함할 수 있는 것이 설명된다. 복수의 돌출부는 매트와 접촉하도록 그리고 매트를 모놀리스에 대해 유지하도록 구성될 수 있다.
WO 2017/098224의 배열이 위에서 설명된 문제를 완화시키는 데 유용하지만, 요소 프레임 내에 유지된 모놀리스에 대한 기계적 손상을 방지하거나 완화시키기 위한 대안적이고 개선된 해결책이 여전히 필요하다. 특히, 요소 프레임의 벽에 돌출부를 제공하는 것이 요소 프레임 조립체의 제조 비용 및 복잡성을 증가시키기 때문에, 요소 프레임의 벽에 돌출부를 제공하는 것을 필요로 하지 않는 개선된 배열을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
제1 태양에서, 본 발명은, 촉매를 함유하는 적어도 하나의 모놀리스를 연소원으로부터의 배기 가스의 유동 내에 유지하기 위한 요소 프레임 조립체로서, 요소 프레임 조립체는 요소 프레임 및 적어도 하나의 모놀리스를 포함하고,
요소 프레임은:
두 쌍의 서로 반대편인 벽들 - 벽은 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성함 -;
벽에 의해 형성되는 내부;
입구 단부; 및
출구 단부를 포함하며,
적어도 하나의 모놀리스는:
입구;
출구;
4개의 측부; 및
배기 가스 내의 하나 이상의 가스의 농도를 감소시키는 데 효과적인 적어도 하나의 촉매를 포함하고,
요소 프레임 조립체는 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소(knit wire mesh bearing element)를 추가로 포함하며,
적어도 하나의 모놀리스는, 적어도 하나의 모놀리스와 요소 프레임의 각각의 인접한 벽 사이에 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 적어도 일부분이 존재하도록 요소 프레임의 내부에 위치되는, 요소 프레임 조립체를 제공한다.
유리하게는, 니트 와이어 메시 베어링 요소의 사용은 요소 프레임 조립체의 베어링 및 감쇠 특성을 개선하는 것으로 밝혀졌다. 그들은, 특히, 외부 유발 진동 및 충격에 의해 야기되는 모놀리스에 대한 실질적인 손상을 완화시키거나 방지할 수 있다. 니트 와이어 메시 베어링 요소는 요소 프레임 내에 정사각형 또는 직사각형 형상의 모놀리스를 장착하는 데 특히 유리한 것으로 밝혀졌다.
바람직하게는, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 요소 프레임의 입구 단부 및/또는 출구 단부에 위치될 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 적어도 하나의 모놀리스의 입구 및/또는 출구에서 적어도 하나의 모놀리스의 적어도 하나의 에지에 걸쳐 연장될 수 있다. 적어도 하나의 모놀리스의 입구는 두 쌍의 서로 반대편인 입구 에지들을 포함할 수 있고, 입구 에지는 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성하며; 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 두 쌍의 서로 반대편인 입구 에지들에 걸쳐 연장될 수 있다. 적어도 하나의 모놀리스의 출구는 두 쌍의 서로 반대편인 출구 에지들을 포함할 수 있고, 출구 에지는 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성하며; 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 두 쌍의 서로 반대편인 출구 에지들에 걸쳐 연장될 수 있다.
유리하게는, 니트 와이어 메시 베어링 요소를 모놀리스의 입구 에지 및/또는 출구 에지에 걸쳐 연장시키는 것은 사용 시 모놀리스에 대한 손상을 완화시키는 것으로 밝혀졌다. 니트 와이어 메시 베어링 요소는 요소 프레임 내의 모놀리스에 반경방향 및 종방향 지지 및 감쇠 둘 모두를 제공할 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 특히, 니트 와이어 메시 베어링 요소는 요소 프레임의 내부 내에서의 모놀리스의 이동을 방지하는 데 도움이 되는, 요소 프레임 내의 모놀리스의 개선된 종방향 지지를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 환형 형상을 갖는다. 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 직사각형 또는 정사각형 형상을 가질 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 직사각형 링 형상 또는 정사각형 링 형상을 가질 수 있다.
적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 적어도 하나의 모놀리스의 입구 또는 출구의 일부에 걸쳐 연장되는 제1 부분, 및 적어도 하나의 모놀리스의 4개의 측부의 일부를 따라 연장되는 제2 부분을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 제1 부분 및 제2 부분은 서로 수직으로 연장되어, 바람직하게는 L자형 단면을 형성할 수 있다. 제1 부분은 적어도 하나의 모놀리스의 입구의 입구 면 또는 출구의 출구 면에 걸쳐 2 내지 10 mm, 선택적으로 3 내지 8 mm, 선택적으로 5 mm만큼 연장될 수 있다. 제2 부분은 적어도 하나의 모놀리스의 4개의 측부를 따라 5 내지 25 mm, 선택적으로 8 내지 15 mm, 선택적으로 12 mm만큼 연장될 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 요소 프레임의 입구 단부에 위치되는 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소, 및 요소 프레임의 출구 단부에 위치되는 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소를 포함한다.
유리하게는, 요소 프레임의 입구 단부 및 출구 단부 둘 모두에 니트 와이어 메시 베어링 요소를 제공하는 것은 요소 프레임의 내부 내에서의 모놀리스의 종방향 지지를 추가로 개선하는 것으로 밝혀졌다.
요소 프레임 조립체는 적어도 하나의 모놀리스와 요소 프레임의 각각의 인접한 벽 사이에 위치되는 적어도 하나의 시일을 추가로 포함할 수 있고, 적어도 하나의 시일은 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소와 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소 사이에 종방향으로 위치된다. 시일은 매트, 선택적으로 섬유 매트, 선택적으로 팽창성 섬유 매트일 수 있다.
유리하게는, 니트 와이어 메시 베어링 요소와 섬유 매트와 같은 시일을 조합하여 사용하는 것은 특정 이점을 생성할 수 있다. 시일은 주로 가스 우회를 방지하거나 감소시키기 위해 사용될 수 있으며, 그에 따라, 주로 감쇠 및 지지 특성을 위해 종래 기술의 배열에서 사용된 시일에 비해 크기가 감소될 수 있다. 게다가, 모놀리스의 주된 지지 및 감쇠가 니트 와이어 메시 베어링 요소에 의해 제공되기 때문에, 시일의 재료 및 조성은 그의 베어링 용량보다는 그의 밀봉 특성을 향상시키도록 선택될 수 있다.
2개 이상의 모놀리스가 요소 프레임의 내부에 존재할 수 있고, 적어도 2개의 모놀리스는 서로 인접하게 위치될 수 있으며, 적어도 하나의 니트 와이어 베어링 요소는 서로 인접한 모놀리스들 사이에 위치될 수 있다.
4개 이상의 모놀리스가 요소 프레임의 내부에 존재할 수 있고, 적어도 4개의 모놀리스는, 각각의 모놀리스가 2개의 다른 모놀리스에 인접한 상태로 2 x 2 행렬 배열로 위치될 수 있으며, 적어도 하나의 니트 와이어 베어링 요소는 서로 인접한 모놀리스들 사이에 위치될 수 있다.
바람직하게는, 별개의 니트 와이어 메시 베어링 요소가 적어도 하나의 모놀리스들 각각의 입구 및 출구 각각에 위치될 수 있다.
적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 니트 와이어 메시를 포함할 수 있다. 니트 와이어 메시는 임의의 적합한 강철, 예를 들어 탄소강, 스테인리스강, 예를 들어 유형 1.4301 또는 유형 1.4307 스테인리스강으로부터 형성될 수 있다. 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 0.8 내지 1.5 g/㎤, 선택적으로 1.1 내지 1.3 g/㎤, 선택적으로 1.2 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 0.9 내지 1.5 mm의 스프링 편향(spring deflection)을 가질 수 있다.
요소 프레임 조립체는 적어도 하나의 로킹 요소를 추가로 포함할 수 있고,
각각의 로킹 요소는 요소 프레임의 입구 단부 또는 출구 단부를 가로질러 연장되고, 요소 프레임의 2개의 서로 반대편인 측부들에 연결된다. 적어도 2개의 로킹 요소가 요소 프레임의 입구 단부 상에 위치될 수 있고, 적어도 2개의 로킹 요소가 요소 프레임의 출구 단부 상에 위치될 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 로킹 요소의 사용은 요소 프레임 내의 모놀리스의 추가 종방향 지지를 제공할 수 있다.
적어도 2개의 로킹 요소는 십자형으로 배열될 수 있고, 로킹 플레이트가 적어도 2개의 로킹 요소들 사이의 접합부에 제공될 수 있으며, 로킹 플레이트는 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소와 맞물린다. 요소 프레임이 적어도 2개의 모놀리스를 포함할 때, 인접한 모놀리스들 사이에 공간이 위치되고, 로킹 요소들 중 적어도 하나는 적어도 2개의 모놀리스들 사이의 공간에 중심설정되고, 선택적으로 그에 위치될 수 있다. 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 적어도 하나의 모놀리스의 입구 또는 출구의 일부에 걸쳐 연장되는 제1 부분, 및 적어도 하나의 모놀리스의 4개의 측부의 일부를 따라 연장되는 제2 부분을 포함할 수 있고, 로킹 플레이트는 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 제1 부분과 맞물릴 수 있다. 각각의 로킹 요소는, 로킹 요소가 2개의 인접한 니트 와이어 메시 베어링 요소의 제2 부분들 사이에 개재된 상태로 2개의 모놀리스들 사이의 공간에 위치될 수 있다.
그러한 배열은 요소 프레임 내의 모놀리스에 대한 손상을 방지하는 데 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 특히, 니트 와이어 메시 베어링 요소에 대한 로킹 플레이트의 직접적인 맞물림은 감쇠 및 베어링 용량을 개선하는 것으로 밝혀졌다. 추가로, 인접한 니트 와이어 메시 베어링 요소들 사이에 로킹 요소를 개재시키는 것은 니트 와이어 메시 베어링 요소 및 로킹 요소 자체 둘 모두에 상호 지지를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 모놀리스의 입구 면 및 출구 면을 가로질러 연장되는 로킹 요소와 비교하여, 본 발명의 로킹 요소는 외부 유발 진동 및 충격 동안 더 내구성이 있고 고장에 덜 취약한 것으로 밝혀졌다.
추가로, 그러한 배열은 로킹 요소의 평면형 몸체가 모놀리스의 종축에 평행하게 배향되도록 허용할 수 있어서, 로킹 요소가 각각의 입구 단부 및 출구 단부를 향한 에지를 제공하게 할 수 있다. 이는, 로킹 요소가 모놀리스 내로의 또는 그 밖으로의 가스 유동을 억제하는 것을 방지하는 데 있어서 이점을 갖는다.
요소 프레임은 벽에 수직으로 입구 단부 및/또는 출구 단부로부터 내향으로 연장되는 하나 이상의 플랜지를 추가로 포함할 수 있고, 하나 이상의 플랜지는 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소와 맞물릴 수 있다.
유리하게는, 니트 와이어 메시 베어링 요소와 맞물리는 플랜지를 제공하는 것은 요소 프레임의 내부 내에서의 모놀리스의 종방향 지지를 추가로 개선하는 것으로 밝혀졌다.
요소 프레임은 2개의 L자형 조립체를 포함할 수 있고, 각각의 L자형 조립체는 두 쌍의 서로 반대편인 벽들 각각의 하나의 벽을 포함한다. 2개의 L자형 조립체는, 선택적으로 용접에 의해, 함께 연결가능하여 요소 프레임을 형성할 수 있다.
적어도 하나의 모놀리스는 각각 직사각형 또는 정사각형 형상을 가질 수 있다. 모놀리스는 SCR 촉매 또는 산화 촉매를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 모놀리스는 필터, 예컨대 벽 유동 필터일 수 있다.
제2 태양에서, 본 발명은, 촉매를 함유하는 적어도 하나의 모놀리스를 연소원으로부터의 배기 가스의 유동 내에 유지하기 위한 요소 프레임 조립체로서, 요소 프레임 조립체는 요소 프레임 및 4개 이상의 모놀리스를 포함하고,
요소 프레임은:
두 쌍의 서로 반대편인 벽들 - 벽은 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성함 -;
벽에 의해 형성되는 내부;
입구 단부;
출구 단부; 및
벽에 수직으로 입구 단부 및/또는 출구 단부로부터 내향으로 연장되는 하나 이상의 플랜지를 포함하며,
4개 이상의 모놀리스는 각각 직사각형 또는 정사각형 형상을 갖고,
입구;
출구;
4개의 측부; 및
배기 가스 내의 하나 이상의 가스의 농도를 감소시키는 데 효과적인 적어도 하나의 촉매를 포함하고,
4개 이상의 모놀리스는 요소 프레임의 내부에 위치되고, 모놀리스들 중 적어도 4개는, 각각의 모놀리스가 2개의 다른 모놀리스에 인접한 상태로 2 x 2 행렬 배열로 위치되며,
적어도 4개의 모놀리스들 각각 상에, 모놀리스의 입구에서 모놀리스의 에지에 걸쳐 연장되는 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소, 및 모놀리스의 출구에서 모놀리스의 에지에 걸쳐 연장되는 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소가 위치되고,
제1 니트 와이어 메시 베어링 요소 및 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소는 적어도 4개의 모놀리스의 인접한 쌍들 사이에 그리고 적어도 4개의 모놀리스와 요소 프레임의 인접한 벽 사이에 위치되는, 요소 프레임 조립체를 제공한다.
제3 태양에서, 본 발명은, 촉매 모듈로서, 제1 태양 또는 제2 태양에 따른 요소 프레임 조립체를 복수개 포함하는, 촉매 모듈을 제공한다.
제4 태양에서, 본 발명은, 배기 시스템으로서, 제1 태양 또는 제2 태양에 따른 요소 프레임 조립체 또는 제3 태양에 따른 촉매 모듈을 포함하는, 배기 시스템을 제공한다. 배기 시스템은 고정형 연소 시스템, 선택적으로 선박용 또는 해상용 고정형 연소 시스템의 배기 시스템일 수 있다.
이제부터는 본 발명의 태양들 및 실시 형태들을 하기와 같은 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 요소 프레임 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 요소 프레임 조립체의 부분 단면 단부도이다.
도 3은 도 2의 일부분의 확대도이다.
도 4는 도 1의 요소 프레임 조립체의 측단면도이다.
도 5는 도 1의 요소 프레임 조립체의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 사시도이다.
도 6은 도 5의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 측단면도이다.
도 7은 도 6의 일부분의 확대도이다.
도 8은 도 1의 요소 프레임 조립체의 제1 L자형 조립체의 사시도이다.
도 9는 도 8의 제1 L자형 조립체의 단부도이다.
도 10은 도 9의 일부분의 확대도이다.
도 11은 도 1의 요소 프레임 조립체의 제2 L자형 조립체의 사시도이다.
도 12는 도 11의 제2 L자형 조립체의 단부도이다.
도 13은 도 11의 일부분의 확대도이다.
도 14는 도 11의 다른 부분의 확대도이다.
도 15는 도 1의 요소 프레임 조립체의 로킹 요소 조립체의 사시도이다.
도 16은 도 15의 로킹 요소 조립체의 제1 로킹 요소 및 제2 로킹 요소의 측면도이다.
도 17은 도 15의 로킹 요소 조립체의 로킹 플레이트의 평면도이다.
도 18 및 도 19는 본 발명에 따르지 않은 요소 프레임 조립체의 시험 결과를 보여준다.
도 20 및 도 21은 본 발명에 따른 요소 프레임 조립체의 시험 결과를 보여준다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "촉매"에 대한 언급은 둘 이상의 촉매의 혼합물 등을 포함한다.
본 명세서에서, 파라미터 "스프링 편향"은 3 bar 압력 및 30 bar 압력에서의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 압축(mm 단위로 측정됨)의 차이이다.
본 기술에 숙련된 독자는, 직접적인 문맥이 달리 교시하지 않는 한, 본 발명의 일 태양 또는 실시 형태의 하나 이상의 특징이 본 발명의 임의의 다른 태양 또는 실시 형태의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다는 점을 인식할 것이다.
이제, 본 발명에 따른 장치의 일례가 촉매를 함유하는 적어도 하나의 모놀리스(3)를 연소원으로부터의 배기 가스의 유동 내에 유지하기 위한 요소 프레임 조립체(1)를 도시하는 도 1을 참조하여 설명될 것이다. 요소 프레임 조립체(1)는 요소 프레임(2) 및 적어도 하나의 모놀리스(3)를 포함한다.
요소 프레임(2)은 두 쌍의 서로 반대편인 벽들(10)을 포함하며, 여기에서 벽(10)은 직사각형 형상 또는 도 2에 도시된 바와 같이 정사각형 형상을 형성한다. 벽(10)은 벽(10)에 의해 형성되는 내부(11)를 한정한다. 요소 프레임(2)은 입구 단부(12) 및 출구 단부(13)를 갖는다.
요소 프레임(2)의 벽(10)은 임의의 적합한 등급의 강철로 제조될 수 있다. 벽(10)은 임의의 적합한 두께, 예를 들어 1 내지 3 mm, 바람직하게는 1.5 mm 두께의 것일 수 있다.
요소 프레임(2)은 복수의 L자형 조립체(15, 16)로부터 형성될 수 있다. 두 쌍의 서로 반대편인 벽들(10) 각각의 하나의 벽(10)을 각각 포함하는, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같은 제1 L자형 조립체(15), 및 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같은 제2 L자형 조립체(16)가 제공될 수 있다. 제1 및 제2 L자형 조립체들(15, 16)은, 예를 들어 용접에 의해, 함께 연결가능하여 요소 프레임(2)을 형성할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 벽(10)에는 그의 입구 및/또는 출구 단부들(12, 13)에 플랜지(14)가 제공될 수 있다. 바람직하게는, 각각의 벽(10)은 그의 입구 및 출구 단부들(12, 13) 둘 모두에서 플랜지(14)를 포함한다. 각각의 플랜지(14)는 폴딩 작업에 의해 그의 각각의 벽(10)과 일체로 형성될 수 있다. 각각의 플랜지(14)는 그의 각각의 벽(10)에 수직으로 연장될 수 있다. 각각의 플랜지(14)는 7.5 mm 내지 15 mm만큼 연장될 수 있다.
요소 프레임(2)은 단일 모놀리스(3)를 포함할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 요소 프레임(2)은 4개의 벽(10)에 의해 형성된 내부(11) 내에 복수의 모놀리스(3)를 유지한다. 요소 프레임(2)은 1 x 2, 1 x 3, 3 x 3 등과 같은 상이한 구성으로 모놀리스(3)를 유지할 수 있다. 예시된 예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 요소 프레임(2)은 2 × 2 구성으로 4개의 모놀리스(3)를 유지한다.
요소 프레임(2)의 길이(깊이)는 요소 프레임(2) 내에 직렬로 배치되도록 요구되는 모놀리스(3)의 수 및 모놀리스(3)의 길이에 기초할 수 있다.
이러한 또는 각각의 모놀리스(3)는 입구(20), 출구(21) 및 4개의 측부(22)를 포함한다. 이러한 또는 각각의 모놀리스(3)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 즉 입구(20)의 방향에서 볼 때 직사각형 또는 정사각형 형상을 가질 수 있다.
이러한 또는 각각의 모놀리스(3)("허니콤" 유형 캐리어로도 알려짐)는 모놀리스(3)의 입구(20)에 있는 입구 면으로부터 출구(21)에 있는 출구 면까지 연장되는 복수의 미세하고 평행한 가스 유동 통로를 가질 수 있어서, 통로가 유체 유동에 대해 개방되게 한다. 이러한 또는 각각의 모놀리스(3)는 직사각형, 바람직하게는 정사각형인 단면 유입 표면을 가질 수 있다. 모놀리스(3)의 면은 임의의 치수, 바람직하게는 100 mm 내지 1000 mm(종점 포함), 바람직하게는 100 mm 내지 300 mm(종점 포함)의 것일 수 있다. 유동 방향으로의 이러한 또는 각각의 모놀리스(3)의 길이는 전형적으로 150 mm 내지 1500 mm의 범위이지만, 다른 길이가 사용될 수 있다. 배기 가스 유동 방향으로의 요소 프레임 조립체(1)의 치수는, 대략, 모놀리스(3)의 길이 또는 하나 초과의 모놀리스(3)가 배기 가스 유동 방향으로 순차적으로 배열되는 모놀리스들(3)의 조합의 길이이다.
이러한 또는 각각의 모놀리스(3)는 단면의 제곱인치당 최대 약 700개 이상의 가스 유동 통로를 포함할 수 있지만, 훨씬 더 적은 수가 사용될 수 있다. 예를 들어, 고정형 응용의 경우, 이러한 또는 각각의 모놀리스(3)는, 전형적으로, 제곱인치당 약 9개 내지 600개, 더 일반적으로는 약 35개 내지 300개의 셀("제곱인치당 셀(cpsi)")을 가질 수 있다.
이러한 또는 각각의 모놀리스(3)에는 배기 가스 내의 하나 이상의 가스의 농도를 감소시키는 데 효과적인 적어도 하나의 촉매가 제공된다. 유체 입구로부터 유체 출구까지의 본질적으로 직선형인 경로일 수 있는 가스 유동 통로는, 가스 유동 통로를 통해 유동하는 가스가 촉매 재료와 접촉하도록, 배기 가스를 처리하는 데 효과적인 하나 이상의 촉매가 "워시코트(washcoat)"로서 코팅될 수 있는 벽에 의해 한정된다.
당업자는, 비교적 무해한 화합물인 질소, 물 및 이산화탄소를 형성하기 위한 질소 산화물 저장 또는 환원, 일산화탄소 산화, 탄화수소 저장 또는 산화, 암모니아 산화(즉, 암모니아 슬립 촉매로서 작용함) 및 다른 오염물질 산화 또는 환원을 위한 하나 이상의 촉매의 사용 및 선택에 익숙하다. 이러한 또는 각각의 모놀리스는 SCR 촉매, 암모니아 산화 촉매, 탄화수소 산화 촉매, NOx 저장 촉매, 산소 저장 촉매 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 또는 각각의 모놀리스(3)는 세라믹 필터와 같은 필터일 수 있다. 다른 유형의 촉매가 존재할 수 있다. 모놀리식 기재의 가스 유동 통로는, 사다리꼴, 직사각형, 정사각형, 삼각형, 사인파형, 육각형, 난형, 원형 등과 같은 임의의 적합한 단면 형상의 것일 수 있는 얇은 벽 채널일 수 있다.
모놀리스(3)는 세라믹 기재를 포함할 수 있다. 세라믹 기재는 근청석, 근청석-α 알루미나, α-알루미나, 탄화규소, 질화규소, 지르코니아, 멀라이트, 스포듀민, 알루미나-실리카 마그네시아, 규산 지르코늄, 규선석, 규산 마그네슘, 지르콘, 페탈라이트, 알루미노실리케이트 및 이들의 혼합물과 같은 임의의 적합한 내화 재료로 제조될 수 있다.
모놀리스(3)는 압출된 촉매 물품일 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 압출된 촉매 물품을 제조하는 방법은, 예컨대 WO 2014/027207 A1 및 WO 2011/092521 A1 또는 본 명세서에서 배경기술로서 인정된 것들 중 임의의 것으로부터 알려져 있다. 균질한 압출성 질량체를 형성기 위해 혼합을 용이하게 하도록 결합제, 충전제, 기공 개질제, 압출 윤활제 및 가소제와 같은 적합한 유기 보조제가 첨가될 수 있다. 유기 보조제는 셀룰로스, 수용성 수지, 예컨대 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리에틸렌 글리콜을 포함할 수 있고, 하소 동안 최종 기재로부터 연소되어 나간다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 요소 프레임 조립체(1)는 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)를 추가로 포함한다. 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)는 요소 프레임(2)의 입구 단부(12) 또는 출구 단부(13)에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)는 요소 프레임(2)의 입구 단부(12) 및 출구 단부(13) 둘 모두에 위치될 수 있다. 더 바람직하게는, 내부(11) 내의 각각의 모놀리스(3)에는 모놀리스(3)의 입구(20)에 위치되는 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소(30), 및 별도로, 모놀리스(3)의 출구(21)에 위치되는 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소(31)가 제공된다.
이러한 또는 각각의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)는 니트 와이어 메시로 형성될 수 있다. 니트 와이어 메시는 금속 재료, 예를 들어 탄소강, 스테인리스강 등으로부터 형성될 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, 니트 와이어 메시는 유형 1.4301 또는 유형 1.4307 스테인리스강이다.
적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)는 0.8 내지 1.5 g/㎤, 선택적으로 1.1 내지 1.3 g/㎤, 선택적으로 1.2 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다.
각각의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)는, 요소 프레임(2)의 벽(10)이 조립될 때 압축될 수 있다.
이러한 또는 각각의 모놀리스(3)는, 적어도 하나의 모놀리스(3)와 요소 프레임(2)의 각각의 인접한 벽(10) 사이에 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)의 적어도 일부분이 존재하도록 요소 프레임(2)의 내부(11)에 위치된다. 적어도 2개의 모놀리스(3)가 서로 인접하게 위치된 상태로 2개 이상의 모놀리스(3)가 요소 프레임(2)의 내부(11)에 존재하는 경우, 바람직하게는, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)가 서로 인접한 모놀리스들(3) 사이에 위치된다.
각각의 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소(30)가 모놀리스(3)의 입구(20)에서 그의 각각의 모놀리스(3)의 적어도 하나의 에지(23)에 걸쳐 연장될 수 있다. 바람직하게는, 각각의 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소(30)는 모놀리스(3)의 입구(20)에서 모든 에지(23)에 걸쳐 연장될 수 있다. 모놀리스(3)의 입구(20)는 두 쌍의 서로 반대편인 입구 에지들(23)을 포함할 수 있으며, 여기에서 입구 에지(23)는 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성한다. 이러한 경우에, 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소(30)는 두 쌍의 서로 반대편인 입구 에지들(23)에 걸쳐 연장될 수 있다. 동일한 사항이 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소(31) 및 모놀리스(3)의 출구(21)의 에지(24)에 적용된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)는 환형 형상을 가질 수 있다. 형상은 직사각형 또는 정사각형 형상일 수 있다. 형상은 직사각형 링 형상 또는 정사각형 링 형상일 수 있다.
도 6 및 도 7에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 이러한 또는 각각의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)는 모놀리스(3)의 입구(20) 또는 출구(21)의 일부에 걸쳐 연장되는 제1 부분(32), 및 모놀리스(3)의 4개의 측부(22)의 일부를 따라 연장되는 제2 부분(33)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)의 제1 부분(32) 및 제2 부분(33)은 서로 수직으로 연장되어, 바람직하게는 L자형 단면을 형성할 수 있다. 제1 부분(32) 및 제2 부분(33)은 3 내지 5 mm, 예를 들어 3.5 mm 또는 4.5 mm의 두께(w)를 가질 수 있다.
제1 부분(32)은 5 내지 15 mm일 수 있는 외부 길이(L1)를 가질 수 있다. 제1 부분(32)은 모놀리스(3)의 입구(20)의 입구 면 또는 출구(21)의 출구 면에 걸쳐 2 내지 10 mm, 선택적으로 3 내지 8 mm, 선택적으로 5 mm만큼 연장될 수 있는 내부 길이(L3)를 가질 수 있다.
제2 부분(33)은 8 내지 20 mm일 수 있는 외부 길이(L2)를 가질 수 있다. 제2 부분(33)은 모놀리스(3)의 4개의 측부(22)를 따라 5 내지 25 mm, 선택적으로 8 내지 15 mm, 선택적으로 12 mm만큼 연장될 수 있는 내부 길이(L4)를 가질 수 있다.
적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)는 0.9 내지 1.5 mm의 스프링 편향을 가질 수 있으며, 여기에서 스프링 편향은 3 bar 압력 및 30 bar 압력에서의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 압축(mm 단위로 측정됨)의 차이이다. 유형 1.4301 스테인리스강으로 형성된 니트 와이어 메시 베어링 요소에 대한 예시적인 스프링 편향이 하기의 표에 제시되어 있다:
Figure pct00001
도 4에 도시된 바와 같이, 요소 프레임 조립체(1)는 이러한 또는 각각의 모놀리스(3)와 요소 프레임(2)의 각각의 인접한 벽(10) 및/또는 각각의 인접한 모놀리스(3) 사이에 위치되는 적어도 하나의 시일(5)을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 또는 각각의 시일(5)은 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소(30)와 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소(31) 사이에 종방향으로 위치될 수 있다.
이러한 또는 각각의 시일(5)은 모놀리스(3)의 종방향 길이의 20% 내지 40%, 바람직하게는 30%인 종방향 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 또는 각각의 시일(5)은, 모놀리스(3)가 500 mm의 종방향 길이를 갖는 경우에 150 mm의 종방향 길이를 가질 수 있다.
모놀리스(3)가 더 큰 길이를 갖는 경우에, 2개 이상의 시일(5)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 600 내지 1000 mm 길이의 모놀리스(3)의 경우, 각각 길이가 140 내지 160 mm인 2개의 시일(5)이 모놀리스(3)의 길이를 따라 이격되어 제공될 수 있다.
이러한 또는 각각의 시일(5)은 도 4에 도시된 바와 같이 요소 프레임 조립체(1)의 길이의 중간 지점에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 이러한 또는 각각의 시일(5)은 매트, 예를 들어 팽창성 섬유 매트와 같은 섬유 매트일 수 있다.
시일(5)은 모놀리스(3) 주위로의 배기 가스의 우회를 제한하는 기능을 하여, 그에 따라, 배기 가스 유동이 모놀리스(3)의 가스 유동 통로를 통과하는 것을 보장하는 데 도움이 될 수 있다. 시일(5)은, 또한, 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)에 더하여 충격 및 진동에 대한 어느 정도의 추가 감쇠를 제공할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 요소 프레임 조립체(1)는 적어도 하나의 로킹 요소(40, 41)를 추가로 포함할 수 있으며, 이때 각각의 로킹 요소(40, 41)는 요소 프레임(2)의 입구 단부(12) 또는 출구 단부(13)를 가로질러 연장되고 요소 프레임(2)의 2개의 서로 반대편인 측부들에 연결된다. 각각의 로킹 요소(40, 41)는 용접에 의해 그의 각각의 벽(10)에 연결될 수 있다. 적어도 2개의 로킹 요소(40, 41)가 요소 프레임(2)의 입구 단부(12) 상에 위치될 수 있고, 적어도 2개의 로킹 요소(40, 41)가 요소 프레임(2)의 출구 단부(13) 상에 위치될 수 있다. 적어도 2개의 로킹 요소(40, 41)는 십자형으로 배열될 수 있고, 로킹 플레이트(42)가 적어도 2개의 로킹 요소들(40, 41) 사이의 접합부에 제공될 수 있다. 2개의 로킹 요소(40, 41)와 로킹 플레이트(42)는 도 15에 도시된 바와 같이 함께 로킹 플레이트 조립체(7)를 형성할 수 있다.
로킹 요소(40, 41)는, 바람직하게는, 로킹 요소(40, 41)의 평면형 몸체가 모놀리스(3)의 종축에 평행하도록 배향된다. 다시 말하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 로킹 요소(40, 41)는 각각의 입구 단부(12) 및 출구 단부(13)를 향한 에지를 제공하는 것이 바람직하다. 이는, 로킹 요소(40, 41)가 모놀리스(3) 내로의 또는 그 밖으로의 가스 유동을 억제할, 모놀리스(3)의 셀들 중 임의의 것을 가리는 것을 방지하는 데 있어서 이점을 갖는다.
로킹 요소(40, 41) 및 로킹 플레이트(42)는, 전형적으로, 요소 프레임(2)의 벽(10)과 동일한 재료, 즉 적합한 등급의 강철로 제조될 수 있다.
도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 로킹 플레이트 조립체(7)는 제1 로킹 요소(40) 및 제2 로킹 요소(41)를 로킹 플레이트(42)와 상호연결함으로써 조립될 수 있다. 제1 로킹 요소(40)는, 그의 중간 지점에서, 제1 로킹 요소(40)의 몸체(43)를 통해 대략 중간까지 연장되는 슬롯(44)을 포함할 수 있다. 제2 로킹 요소(41)는, 유사하게, 그의 중간 지점에서, 제2 로킹 요소(41)의 몸체(45)를 통해 대략 중간까지 연장되는 슬롯(46)을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 로킹 요소들(40, 41)은 도 15에 도시된 바와 같이 함께 슬롯형성될 수 있다. 제2 로킹 요소(41)에는 2개의 직립 러그(lug)(47)가 추가로 제공될 수 있다. 로킹 플레이트(42)에는 도 15에 도시된 바와 같이 러그(47)를 수용하도록 형상화되고 크기설정되는 2개의 대응하는 개구부(48)가 제공될 수 있다. 일단 도 15에 도시된 바와 같이 조립되면, 러그(47)는 로킹 플레이트(42)에 용접되어 로킹 플레이트 조립체(7)를 함께 유지할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 요소 프레임(2)에 조립될 때, 로킹 플레이트 조립체(7)의 로킹 플레이트(42)는 요소 프레임(2)의 그 단부에서 이러한 또는 각각의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)와 맞물린다. 특히, 로킹 플레이트(42)의 후면이 이러한 또는 각각의 모놀리스(3)의 입구 면 위에 놓이는 이러한 또는 각각의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)의 제1 부분(32)과 맞물린다.
요소 프레임(2)이 적어도 2개의 모놀리스(3)를 포함할 때, 인접한 모놀리스들(3) 사이에 공간이 위치될 수 있고, 로킹 플레이트 조립체(7)의 하나 또는 둘 모두의 로킹 요소(40, 41)가 적어도 2개의 모놀리스들(3) 사이의 공간에 중심설정되고 바람직하게는 그에 위치될 수 있다. 이러한 또는 각각의 로킹 요소(40, 41)는 2개의 인접한 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)의 제2 부분들(33) 사이에 개재될 수 있다.
벽(10)에 수직으로 입구 단부(12) 및/또는 출구 단부(13)로부터 내향으로 연장되는 이러한 또는 각각의 플랜지(14)는 이러한 또는 각각의 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)와 맞물릴 수 있다.
본 발명의 다른 태양에서, 복수의 요소 프레임 조립체(1)를 함께 그룹화한 것을 포함하는 촉매 모듈이 제공될 수 있다.
촉매 모듈은 주변 프레임과 함께 또는 그것 없이 형성될 수 있다.
주변 프레임을 갖는 촉매 모듈은 당업계에 알려져 있으며, 2개의 측부, 상부, 저부, 및 수평 격벽 및 수직 격벽에 의해 형성되는 다수의 공간을 가질 수 있다. 각각의 공간은 본 발명의 요소 프레임 조립체(1)를 수용할 수 있으며, 이들 각각은 복수의 모놀리스(3)를 포함할 수 있다.
주변 프레임이 없는 촉매 모듈은, 요소 프레임 조립체(1)를 서로 인접하게 그리고 상하로 적층시켜 배치하고 인접한 요소 프레임 조립체(1)를 함께 연결하여 복수의 요소 프레임 조립체(1)를 서로 조합함으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에서, 위에서 설명된 바와 같은 하나 이상의 요소 프레임 조립체(1) 또는 촉매 모듈을 포함하는 배기 시스템이 제공될 수 있다. 배기 시스템은 고정형 연소 시스템, 예를 들어 선박용 또는 해상용 고정형 연소 시스템의 배기 시스템일 수 있다.
실시예
도 18 및 도 19는 본 발명에 따르지 않은 요소 프레임 조립체 상의 핫 셰이커 시험 벤치(hot shaker test bench)에 대한 랜덤 진동 시험의 결과를 보여준다. 이러한 요소 프레임 조립체는 2 × 2 구성으로 배열된 4개의 모놀리스를 포함하였다. 팽창성 매트를 각각의 모놀리스와 각각의 인접한 벽 또는 모놀리스 사이에 배열하였다. 게다가, 2개의 로킹 요소를 요소 프레임의 입구 단부 및 출구 단부에 제공하였다. 이들 로킹 요소를 십자형을 형성하도록 하였고, 그들의 평면형 몸체가 요소 프레임 조립체의 종축에 수직으로 배향되어서 로킹 요소가 모놀리스의 입구 면 및 출구 면을 가로질러 놓이게 하는 상태로 배향시켰다.
도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 팽창성 매트는 요소 프레임 조립체의 고장을 방지하기에 충분히 높은 베어링 및 감쇠력을 제공할 수 없었다. 시험 동안, 모놀리스가 상당한 측방향 이동을 겪었고, 매트가 빠르게 마모된 것으로 관찰되었다. 게다가, 로킹 요소가 변형되어 그들의 용접의 파단으로 이어졌다. 도 19에 도시된 바와 같이, 모놀리스는, 특히 그의 입구 에지 및 출구 에지를 따라 상당한 손상을 입었다.
도 20 및 도 21은 본 발명에 따른 요소 프레임 조립체 상의 핫 셰이커 시험 벤치에 대한 동일한 랜덤 진동 시험의 결과를 보여준다. 이러한 요소 프레임 조립체는 2 × 2 구성으로 배열된 4개의 모놀리스(3)를 포함하였다. 정사각형의 환형 니트 와이어 메시 베어링 요소(4)를 각각의 모놀리스(3)의 입구 및 출구에 제공하였다. 게다가, 도 15에 도시된 유형의 2개의 로킹 플레이트 조립체(7)를 요소 프레임(2)의 입구 단부 및 출구 단부에 제공하였다.
시험 동안, 모놀리스(3)가 상당히 더 적은 이동을 겪은 것으로 관찰되었다. 게다가, 로킹 플레이트 조립체(7)는 변형 또는 파단되지 않았다. 도 20에 도시된 바와 같이, 요소 프레임 조립체(1)는 시험을 성공적으로 통과하였고, 도 21에 도시된 바와 같이, 모놀리스 에지는 실질적으로 손상이 없었다.
본 발명의 추가의 태양 및 실시 형태가 하기의 항목에 기재되어 있다:
항목 1. 촉매를 함유하는 적어도 하나의 모놀리스를 연소원으로부터의 배기 가스의 유동 내에 유지하기 위한 요소 프레임 조립체로서, 요소 프레임 조립체는 요소 프레임 및 적어도 하나의 모놀리스를 포함하고,
요소 프레임은:
두 쌍의 서로 반대편인 벽들 - 벽은 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성함 -;
벽에 의해 형성되는 내부;
입구 단부; 및
출구 단부를 포함하며,
적어도 하나의 모놀리스는:
입구;
출구;
4개의 측부; 및
배기 가스 내의 하나 이상의 가스의 농도를 감소시키는 데 효과적인 적어도 하나의 촉매를 포함하고,
요소 프레임 조립체는 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소를 추가로 포함하며,
적어도 하나의 모놀리스는, 적어도 하나의 모놀리스와 요소 프레임의 각각의 인접한 벽 사이에 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 적어도 일부분이 존재하도록 요소 프레임의 내부에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
항목 2. 항목 1에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 요소 프레임의 입구 단부 및/또는 출구 단부에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
항목 3. 항목 1 또는 항목 2에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 적어도 하나의 모놀리스의 입구 및/또는 출구에서 적어도 하나의 모놀리스의 적어도 하나의 에지에 걸쳐 연장되는, 요소 프레임 조립체.
항목 4. 항목 1 내지 항목 3 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 모놀리스의 입구는 두 쌍의 서로 반대편인 입구 에지들을 포함하고, 입구 에지는 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성하며; 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 두 쌍의 서로 반대편인 입구 에지들에 걸쳐 연장되는, 요소 프레임 조립체.
항목 5. 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 모놀리스의 출구는 두 쌍의 서로 반대편인 출구 에지들을 포함하고, 출구 에지는 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성하며; 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 두 쌍의 서로 반대편인 출구 에지들에 걸쳐 연장되는, 요소 프레임 조립체.
항목 6. 항목 1 내지 항목 5 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 환형 형상을 갖는, 요소 프레임 조립체.
항목 7. 항목 1 내지 항목 6 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 직사각형 또는 정사각형 형상을 갖는, 요소 프레임 조립체.
항목 8. 항목 1 내지 항목 7 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 직사각형 링 형상 또는 정사각형 링 형상을 갖는, 요소 프레임 조립체.
항목 9. 항목 1 내지 항목 8 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 적어도 하나의 모놀리스의 입구 또는 출구의 일부에 걸쳐 연장되는 제1 부분, 및 적어도 하나의 모놀리스의 4개의 측부의 일부를 따라 연장되는 제2 부분을 포함하는, 요소 프레임 조립체.
항목 10. 항목 9에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 제1 부분 및 제2 부분은 서로 수직으로 연장되어, 바람직하게는 L자형 단면을 형성하는, 요소 프레임 조립체.
항목 11. 항목 9 또는 항목 10에 있어서, 제1 부분은 적어도 하나의 모놀리스의 입구의 입구 면 또는 출구의 출구 면에 걸쳐 2 내지 10 mm, 선택적으로 3 내지 8 mm, 선택적으로 5 mm만큼 연장되는, 요소 프레임 조립체.
항목 12. 항목 9 내지 항목 11 중 어느 한 항목에 있어서, 제2 부분은 적어도 하나의 모놀리스의 4개의 측부를 따라 5 내지 25 mm, 선택적으로 8 내지 15 mm, 선택적으로 12 mm만큼 연장되는, 요소 프레임 조립체.
항목 13. 항목 1 내지 항목 12 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 요소 프레임의 입구 단부에 위치되는 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소, 및 요소 프레임의 출구 단부에 위치되는 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소를 포함하는, 요소 프레임 조립체.
항목 14. 항목 13에 있어서, 적어도 하나의 모놀리스와 요소 프레임의 각각의 인접한 벽 사이에 위치되는 적어도 하나의 시일을 추가로 포함하고, 적어도 하나의 시일은 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소와 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소 사이에 종방향으로 위치되는, 요소 프레임 조립체.
항목 15. 항목 14에 있어서, 시일은 매트, 선택적으로 섬유 매트, 선택적으로 팽창성 섬유 매트인, 요소 프레임 조립체.
항목 16. 항목 1 내지 항목 15 중 어느 한 항목에 있어서, 2개 이상의 모놀리스가 요소 프레임의 내부에 존재하고, 적어도 2개의 모놀리스는 서로 인접하게 위치되며, 적어도 하나의 니트 와이어 베어링 요소는 서로 인접한 모놀리스들 사이에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
항목 17. 항목 16에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 요소 프레임의 입구 단부에 위치되는 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소, 및 요소 프레임의 출구 단부에 위치되는 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소를 포함하는, 요소 프레임 조립체.
항목 18. 항목 16 또는 항목 17에 있어서, 인접한 모놀리스들 사이에 위치되는 적어도 하나의 매트를 추가로 포함하고, 적어도 하나의 매트는 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소와 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소 사이에 종방향으로 위치되는, 요소 프레임 조립체.
항목 19. 항목 18에 있어서, 매트는 섬유 매트, 바람직하게는 팽창성 섬유 매트인, 요소 프레임 조립체.
항목 20. 항목 1 내지 항목 19 중 어느 한 항목에 있어서, 4개 이상의 모놀리스가 요소 프레임의 내부에 존재하고, 적어도 4개의 모놀리스는, 각각의 모놀리스가 2개의 다른 모놀리스에 인접한 상태로 2 x 2 행렬 배열로 위치되며, 적어도 하나의 니트 와이어 베어링 요소는 서로 인접한 모놀리스들 사이에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
항목 21. 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 별개의 니트 와이어 메시 베어링 요소가 적어도 하나의 모놀리스들 각각의 입구 및 출구 각각에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
항목 22. 항목 1 내지 항목 21 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 니트 와이어 메시를 포함하는, 요소 프레임 조립체.
항목 23. 항목 22에 있어서, 니트 와이어 메시는 임의의 적합한 강철, 예를 들어 탄소강, 스테인리스강, 예를 들어 유형 1.4301 또는 유형 1.4307 스테인리스강으로부터 형성되는, 요소 프레임 조립체.
항목 24. 항목 1 내지 항목 23 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 0.8 내지 1.5 g/㎤, 선택적으로 1.1 내지 1.3 g/㎤, 선택적으로 1.2 g/㎤의 밀도를 갖는, 요소 프레임 조립체.
항목 25. 항목 1 내지 항목 24 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 0.9 내지 1.5 mm의 스프링 편향을 갖는, 요소 프레임 조립체.
항목 26. 항목 1 내지 항목 25 중 어느 한 항목에 있어서, 요소 프레임 조립체는 적어도 하나의 로킹 요소를 추가로 포함하고,
각각의 로킹 요소는 요소 프레임의 입구 단부 또는 출구 단부를 가로질러 연장되고 요소 프레임의 2개의 서로 반대편인 측부들에 연결되는, 요소 프레임 조립체.
항목 27. 항목 26에 있어서, 적어도 2개의 로킹 요소가 요소 프레임의 입구 단부 상에 위치되고, 적어도 2개의 로킹 요소가 요소 프레임의 출구 단부 상에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
항목 28. 항목 27에 있어서, 적어도 2개의 로킹 요소는 십자형으로 배열되고, 로킹 플레이트가 적어도 2개의 로킹 요소들 사이의 접합부에 제공되며, 로킹 플레이트는 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소와 맞물리는, 요소 프레임 조립체.
항목 29. 항목 26 내지 항목 28 중 어느 한 항목에 있어서, 요소 프레임이 적어도 2개의 모놀리스를 포함할 때, 인접한 모놀리스들 사이에 공간이 위치되고, 로킹 요소들 중 적어도 하나는 적어도 2개의 모놀리스들 사이의 공간에 중심설정되고, 선택적으로 그에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
항목 30. 항목 26 내지 항목 29 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 적어도 하나의 모놀리스의 입구 또는 출구의 일부에 걸쳐 연장되는 제1 부분, 및 적어도 하나의 모놀리스의 4개의 측부의 일부를 따라 연장되는 제2 부분을 포함하고, 로킹 플레이트는 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 제1 부분과 맞물리는, 요소 프레임 조립체.
항목 31. 항목 30에 있어서, 각각의 로킹 요소는, 로킹 요소가 2개의 인접한 니트 와이어 메시 베어링 요소의 제2 부분들 사이에 개재된 상태로 2개의 모놀리스들 사이의 공간에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
항목 32. 항목 1 내지 항목 31 중 어느 한 항목에 있어서, 요소 프레임은 벽에 수직으로 입구 단부 및/또는 출구 단부로부터 내향으로 연장되는 하나 이상의 플랜지를 추가로 포함하고, 하나 이상의 플랜지는 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소와 맞물리는, 요소 프레임 조립체.
항목 33. 항목 1 내지 항목 32 중 어느 한 항목에 있어서, 요소 프레임은 2개의 L자형 조립체를 포함하고, 각각의 L자형 조립체는 두 쌍의 서로 반대편인 벽들 각각의 하나의 벽을 포함하는, 요소 프레임 조립체.
항목 34. 항목 33에 있어서, 2개의 L자형 조립체는, 선택적으로 용접에 의해, 함께 연결가능하여 요소 프레임을 형성하는, 요소 프레임 조립체.
항목 35. 항목 1 내지 항목 34 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 모놀리스는 각각 직사각형 또는 정사각형 형상을 갖는, 요소 프레임 조립체.
항목 36. 항목 1 내지 항목 35 중 어느 한 항목에 있어서, 모놀리스는 SCR 촉매; 산화 촉매; 또는 필터를 포함하는, 요소 프레임 조립체.
항목 37. 촉매를 함유하는 적어도 하나의 모놀리스를 연소원으로부터의 배기 가스의 유동 내에 유지하기 위한 요소 프레임 조립체로서, 요소 프레임 조립체는 요소 프레임 및 4개 이상의 모놀리스를 포함하고,
요소 프레임은:
두 쌍의 서로 반대편인 벽들 - 벽은 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성함 -;
벽에 의해 형성되는 내부;
입구 단부;
출구 단부; 및
벽에 수직으로 입구 단부 및/또는 출구 단부로부터 내향으로 연장되는 하나 이상의 플랜지를 포함하며,
4개 이상의 모놀리스는 각각 직사각형 또는 정사각형 형상을 갖고,
입구;
출구;
4개의 측부; 및
배기 가스 내의 하나 이상의 가스의 농도를 감소시키는 데 효과적인 적어도 하나의 촉매를 포함하고,
4개 이상의 모놀리스는 요소 프레임의 내부에 위치되고, 모놀리스들 중 적어도 4개는, 각각의 모놀리스가 2개의 다른 모놀리스에 인접한 상태로 2 x 2 행렬 배열로 위치되며,
적어도 4개의 모놀리스들 각각 상에, 모놀리스의 입구에서 모놀리스의 에지에 걸쳐 연장되는 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소, 및 모놀리스의 출구에서 모놀리스의 에지에 걸쳐 연장되는 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소가 위치되고,
제1 니트 와이어 메시 베어링 요소 및 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소는 적어도 4개의 모놀리스의 인접한 쌍들 사이에 그리고 적어도 4개의 모놀리스와 요소 프레임의 인접한 벽 사이에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
항목 38. 촉매 모듈로서, 항목 1 내지 항목 37 중 어느 한 항목에 따른 요소 프레임 조립체를 복수개 포함하는, 촉매 모듈.
항목 39. 배기 시스템으로서, 항목 1 내지 항목 37 중 어느 한 항목에 따른 요소 프레임 조립체 또는 항목 38에 따른 촉매 모듈을 포함하는, 배기 시스템.
항목 40. 항목 39에 있어서, 고정형 연소 시스템, 선택적으로 해상용 고정형 연소 시스템의 배기 시스템인, 배기 시스템.

Claims (24)

  1. 촉매를 함유하는 적어도 하나의 모놀리스(monolith)를 연소원으로부터의 배기 가스의 유동 내에 유지하기 위한 요소 프레임 조립체로서, 상기 요소 프레임 조립체는 요소 프레임 및 적어도 하나의 모놀리스를 포함하고,
    상기 요소 프레임은:
    두 쌍의 서로 반대편인 벽들 - 상기 벽은 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성함 -;
    상기 벽에 의해 형성되는 내부;
    입구 단부; 및
    출구 단부를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 모놀리스는:
    입구;
    출구;
    4개의 측부; 및
    상기 배기 가스 내의 하나 이상의 가스의 농도를 감소시키는 데 효과적인 적어도 하나의 촉매를 포함하고,
    상기 요소 프레임 조립체는 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소(knit wire mesh bearing element)를 추가로 포함하며,
    상기 적어도 하나의 모놀리스는, 상기 적어도 하나의 모놀리스와 상기 요소 프레임의 각각의 인접한 벽 사이에 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 적어도 일부분이 존재하도록 상기 요소 프레임의 내부에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 상기 요소 프레임의 입구 단부 및/또는 출구 단부에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 모놀리스의 입구는 두 쌍의 서로 반대편인 입구 에지들을 포함하고, 상기 입구 에지는 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성하며; 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 상기 두 쌍의 서로 반대편인 입구 에지들에 걸쳐 연장되는, 요소 프레임 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 모놀리스의 출구는 두 쌍의 서로 반대편인 출구 에지들을 포함하고, 상기 출구 에지는 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성하며; 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 상기 두 쌍의 서로 반대편인 출구 에지들에 걸쳐 연장되는, 요소 프레임 조립체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 직사각형 링 형상 또는 정사각형 링 형상을 갖는, 요소 프레임 조립체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 상기 적어도 하나의 모놀리스의 입구 또는 출구의 일부에 걸쳐 연장되는 제1 부분, 및 상기 적어도 하나의 모놀리스의 4개의 측부의 일부를 따라 연장되는 제2 부분을 포함하고,
    선택적으로, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 제1 부분 및 제2 부분은 서로 수직으로 연장되어, 바람직하게는 L자형 단면을 형성하며,
    선택적으로, 상기 제1 부분은 상기 적어도 하나의 모놀리스의 입구의 입구 면 또는 출구의 출구 면에 걸쳐 2 내지 10 mm, 선택적으로 3 내지 8 mm, 선택적으로 5 mm만큼 연장되고,
    선택적으로, 상기 제2 부분은 상기 적어도 하나의 모놀리스의 4개의 측부를 따라 5 내지 25 mm, 선택적으로 8 내지 15 mm, 선택적으로 12 mm만큼 연장되는, 요소 프레임 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 상기 요소 프레임의 입구 단부에 위치되는 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소, 및 상기 요소 프레임의 출구 단부에 위치되는 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소를 포함하는, 요소 프레임 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 모놀리스와 상기 요소 프레임의 각각의 인접한 벽 사이에 위치되는 적어도 하나의 시일을 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 시일은 상기 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소와 상기 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소 사이에 종방향으로 위치되는, 요소 프레임 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 시일은 매트, 선택적으로 섬유 매트, 선택적으로 팽창성 섬유 매트인, 요소 프레임 조립체.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시일은 상기 적어도 하나의 모놀리스의 종방향 길이의 20% 내지 40%인 종방향 길이를 갖는, 요소 프레임 조립체.
  11. 제8항, 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시일은 상기 요소 프레임 조립체의 길이의 중간 지점에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 모놀리스가 상기 요소 프레임의 내부에 존재하고, 상기 적어도 2개의 모놀리스는 서로 인접하게 위치되며, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 베어링 요소는 서로 인접한 모놀리스들 사이에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 4개 이상의 모놀리스가 상기 요소 프레임의 내부에 존재하고, 상기 적어도 4개의 모놀리스는, 각각의 모놀리스가 2개의 다른 모놀리스에 인접한 상태로 2 x 2 행렬 배열로 위치되며, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 베어링 요소는 서로 인접한 모놀리스들 사이에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 별개의 니트 와이어 메시 베어링 요소가 상기 적어도 하나의 모놀리스들 각각의 입구 및 출구 각각에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 니트 와이어 메시를 포함하고,
    선택적으로, 상기 니트 와이어 메시는 임의의 적합한 강철, 예를 들어 탄소강, 스테인리스강, 예를 들어 유형 1.4301 또는 유형 1.4307 스테인리스강으로부터 형성되며,
    선택적으로, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 0.8 내지 1.5 g/㎤, 선택적으로 1.1 내지 1.3 g/㎤, 선택적으로 1.2 g/㎤의 밀도를 갖는, 요소 프레임 조립체.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 0.9 내지 1.5 mm의 스프링 편향(spring deflection)을 갖는, 요소 프레임 조립체.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 요소 프레임 조립체는 적어도 하나의 로킹 요소를 추가로 포함하고,
    각각의 로킹 요소는 상기 요소 프레임의 입구 단부 또는 출구 단부를 가로질러 연장되고 상기 요소 프레임의 2개의 서로 반대편인 측부들에 연결되는, 요소 프레임 조립체.
  18. 제17항에 있어서, 적어도 2개의 로킹 요소가 상기 요소 프레임의 입구 단부 상에 위치되고, 적어도 2개의 로킹 요소가 상기 요소 프레임의 출구 단부 상에 위치되며, 상기 적어도 2개의 로킹 요소는 십자형으로 배열되고, 로킹 플레이트가 상기 적어도 2개의 로킹 요소들 사이의 접합부에 제공되며, 상기 로킹 플레이트는 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소와 맞물리는, 요소 프레임 조립체.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 요소 프레임이 적어도 2개의 모놀리스를 포함할 때, 인접한 모놀리스들 사이에 공간이 위치되고, 상기 로킹 요소들 중 적어도 하나는 상기 적어도 2개의 모놀리스들 사이의 상기 공간에 중심설정되고, 선택적으로 그에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소는 상기 적어도 하나의 모놀리스의 입구 또는 출구의 일부에 걸쳐 연장되는 제1 부분, 및 상기 적어도 하나의 모놀리스의 4개의 측부의 일부를 따라 연장되는 제2 부분을 포함하고, 상기 로킹 플레이트는 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소의 제1 부분과 맞물리며,
    선택적으로, 각각의 로킹 요소는, 상기 로킹 요소가 2개의 인접한 니트 와이어 메시 베어링 요소의 제2 부분들 사이에 개재된 상태로 2개의 모놀리스들 사이의 공간에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 요소 프레임은 상기 벽에 수직으로 상기 입구 단부 및/또는 상기 출구 단부로부터 내향으로 연장되는 하나 이상의 플랜지를 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 플랜지는 상기 적어도 하나의 니트 와이어 메시 베어링 요소와 맞물리는, 요소 프레임 조립체.
  22. 촉매를 함유하는 적어도 하나의 모놀리스를 연소원으로부터의 배기 가스의 유동 내에 유지하기 위한 요소 프레임 조립체로서, 상기 요소 프레임 조립체는 요소 프레임 및 4개 이상의 모놀리스를 포함하고,
    상기 요소 프레임은:
    두 쌍의 서로 반대편인 벽들 - 상기 벽은 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성함 -;
    상기 벽에 의해 형성되는 내부;
    입구 단부;
    출구 단부; 및
    상기 벽에 수직으로 상기 입구 단부 및/또는 상기 출구 단부로부터 내향으로 연장되는 하나 이상의 플랜지를 포함하며,
    상기 4개 이상의 모놀리스는 각각 직사각형 또는 정사각형 형상을 갖고,
    입구;
    출구;
    4개의 측부; 및
    상기 배기 가스 내의 하나 이상의 가스의 농도를 감소시키는 데 효과적인 적어도 하나의 촉매를 포함하고,
    상기 4개 이상의 모놀리스는 상기 요소 프레임의 내부에 위치되고, 상기 모놀리스들 중 적어도 4개는, 각각의 모놀리스가 2개의 다른 모놀리스에 인접한 상태로 2 x 2 행렬 배열로 위치되며,
    상기 적어도 4개의 모놀리스들 각각 상에, 상기 모놀리스의 입구에서 상기 모놀리스의 에지에 걸쳐 연장되는 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소, 및 상기 모놀리스의 출구에서 상기 모놀리스의 에지에 걸쳐 연장되는 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소가 위치되고,
    상기 제1 니트 와이어 메시 베어링 요소 및 상기 제2 니트 와이어 메시 베어링 요소는 상기 적어도 4개의 모놀리스의 인접한 쌍들 사이에 그리고 상기 적어도 4개의 모놀리스와 상기 요소 프레임의 인접한 벽 사이에 위치되는, 요소 프레임 조립체.
  23. 촉매 모듈로서, 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 요소 프레임 조립체를 복수개 포함하는, 촉매 모듈.
  24. 배기 시스템으로서, 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 요소 프레임 조립체 또는 제23항에 따른 촉매 모듈을 포함하고,
    선택적으로, 고정형 연소 시스템, 선택적으로 선박용 고정형 연소 시스템의 배기 시스템인, 배기 시스템.
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