KR20230123468A - 워시코트를 이용한 기재 코팅 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20230123468A
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쿠마라센 무루얀디
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존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니
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Abstract

기재(10)가 워시코트 샤워헤드(5) 아래의 기재 코팅 장치(1)의 헤드셋(6)과 맞물리는, 워시코트로 기재를 코팅하기 위한 장치 및 방법. 워시코트는 진공 발생기(7)의 사용에 의해 기재를 통해 흡인되기 전에 밸브 조립체(4)의 제어 하에서 워시코트 샤워헤드(5)로부터 기재의 상부 표면(12) 상으로 배출된다. 밸브 조립체(4)는 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 이동가능한 출구 밸브를 포함한다. 밸브 조립체(4)는 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 워시코트 샤워헤드(5)의 내부 내에서 압력 강하를 생성한다. 이는 밸브 조립체가 폐쇄된 후에 워시코트 샤워헤드(5)로부터의 워시코트의 적하를 방지한다.

Description

워시코트를 이용한 기재 코팅 장치 및 방법
본 발명은 워시코트(washcoat)를 이용하여 기재(substrate)를 코팅하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 배기 가스의 정화에 사용되는 기재의 코팅에 관한 것이다.
배기 가스의 정화를 위한 기재는 전형적으로 배기 가스의 관류(through-flow)를 위한 통로가 제공되는 모놀리식 기재를 포함할 수 있다. 기재는 촉매 코팅일 수 있는 코팅을 구비할 수 있다. 코팅은 기재의 통로를 통과하는 워시코트로서 기재에 적용될 수 있다. 코팅을 기재에 적용하기 위한 다양한 방법이 공지되어 있다. 하나의 그러한 방법은 기재의 제1 면(예를 들어, 상부 면)에 워시코트를 적용하는 단계, 및 기재의 반대편의 제2 면(예를 들어, 하부 면)에 적어도 부분적인 진공을 가하여 통로를 통한 워시코트의 이동을 달성하는 단계를 포함한다. 코팅 후에, 기재는 건조 및 하소될 수 있다.
기재는 관류 기재로서 구성될 수 있으며, 여기서 각각의 통로는 기재의 제1 면 및 제2 면 둘 모두에서 개방되고, 이 통로는 기재의 전체 길이를 통해 연장된다. 결과적으로, 기재의 제1 면을 통해 통로 내로 들어오는 배기 가스가 기재의 제2 면을 빠져나갈 때까지 이 배기 가스는 동일한 통로 내에서 기재를 통과하게 된다. 대안적으로, 기재는 필터 기재로서 구성될 수 있으며, 여기서 일부 통로는 기재의 제1 면에서 막히고 다른 통로는 기재의 제2 면에서 막히게 된다. 그러한 구성에서, 기재의 제1 면을 통해 제1 통로 내로 들어오는 배기 가스는 기재를 따라 어느 정도 제1 통로를 따라 유동하고 이어서 기재의 여과 벽을 통해 제2 통로 내로 통과하게 된다. 이어서, 배기 가스는 상기 제2 통로를 따라 그리고 기재의 제2 면 밖으로 지나가게 된다. 그러한 배열은 벽 유동 필터(wall-flow filter)로서 당업계에 알려져 있다.
코팅된 관류 기재는 삼원 촉매(TWC), 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매, 디젤 산화 촉매(DOC), 희박 NOx 트랩 촉매(LNT), 암모니아 슬립 촉매(ASC), 조합된 선택적 촉매 환원 촉매와 암모니아 슬립 촉매(SCR/ASC), 또는 수동 NOx 흡착제(PNA)를 포함할 수 있다.
코팅된 필터 기재는, 예를 들어, 산화 촉매를 포함하는 촉매화된 그을음 필터(CSF), 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매를 포함하는 선택적 촉매 환원 필터(SCRF), NOx 흡착제 조성물을 포함하는 희박 NOx 트랩 필터(LNTF), 삼원 촉매 조성물을 포함하는 가솔린 미립자 필터(GPF), 또는 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 및 암모니아 슬립 촉매(ASC)를 포함하는 필터 기재일 수 있다.
기재는 세라믹 재료 또는 금속 재료로 제조되거나 그로 구성될 수 있다. 예를 들어, 기재는 알루미늄 티타네이트, 코디에라이트(SiO2-Al2O3-MgO), 탄화규소(SiC), Fe-Cr-Al 합금, Ni-Cr-Al 합금, 또는 스테인리스 강 합금으로 제조되거나 그로 구성될 수 있다.
기재는, 통상, 그의 종방향 길이를 따라 균일한 단면 형상을 갖는 기재 몸체를 가질 것이다. 전형적으로, 기재 몸체는 단면이 원형 또는 거의 원형 형상일 수 있지만, 다른 단면 형상, 예를 들어 정사각형 및 직사각형이 가능하다. 기재 몸체의 상부 표면은 코팅 동안 최상부에 위치된 면으로서 정의될 수 있고, 마찬가지로, 기재 몸체의 하부 표면은 코팅 동안 최하부에 위치된 면으로서 정의될 수 있다. 통상, 상부 면 및 하부 면은 평면이고 기재 몸체의 종축에 직교한다.
기재를 코팅하는 경우, 전형적으로, 실질적으로 '평탄한' 워시코트 프로파일을 달성하는 것이 - 즉, 실질적으로 평탄하거나 통로의 종축에 수직인 (기재의 코팅된 부분과 코팅되지 않은 부분 사이에 경계 계면을 마킹하는) 워시코트의 선단 '전방' 또는 '에지'를 달성하는 것이 - 바람직할 수 있다.
불균일한 워시코트 프로파일은 기재의 작동 효율에 유해한 효과를 야기할 수 있다. 예를 들어, 불균일한 프로파일은 기재의 일부분이 코팅되지 않는 것을 야기할 수 있거나(이는 기재의 촉매 효율을 감소시킴) 기재의 일부분이 의도하지 않게 여러 번 코팅되는 - (기재의 배압을 유해하게 증가시킬 수 있는) 다회 용량의 워시코트가 적용됨 - 것을 야기할 수 있다. 일부 상황에서, 워시코트는 기재 몸체를 통해 완전히 당겨질 수 있고, 하부 표면으로부터 나올 수 있다.
심지어 워시코트 프로파일을 달성하기 위해, 기재가 기재를 통해 흡인되기 전에 기재의 상부 표면 위에 워시코트의 균일한 깊이를 달성하는 것이 바람직할 수 있다. 상부 표면 상으로의 워시코트 침착의 균일성 및 상부 표면 상에 있는 경우 워시코트의 퍼짐의 속도를 포함하는 요인들은 상부 표면에 걸쳐 워시코트의 깊이에 영향을 미칠 수 있다.
성능에 영향을 줄 수 있는 다른 요인은 워시코트 샤워헤드로부터의 워시코트의 적하(dripping) 또는 누출이다. 샤워헤드는 예를 들어 WO2015145122호에 기재되어 있다. (워시코트 샤워헤드로부터 원하는 부피의 워시코트가 배출된 후) 이러한 누출 또는 적하는 상부 표면 상의 과량의 워시코트로 이어질 수 있다. 이는 워시코트의 낭비로 인해 작동의 경제성을 감소시킬 수 있다. 이는 또한 하부 표면으로부터 나오도록 기재 몸체의 부분을 통해 워시코트가 완전히 당겨지게 할 수 있다. 이는 기재의 하부 면 상의 통로 개구를 잠재적으로 차단하는 것으로 이어질 수 있다. 그러한 누출 및 적하는 또한 상부 표면 상에 남아 있는 침착물로 이어질 수 있는데, 이는 기재의 상부 면 상의 통로 개구를 차단할 수 있고 고객에 의해 바람직하지 않은 것으로 밝혀진 기재의 시각적 저하를 초래할 수 있다.
제1 태양에서, 본 발명은 기재를 워시코트로 코팅하는 방법을 제공하는데, 본 방법은,
기재의 상부 표면을 기재 코팅 장치의 워시코트 샤워헤드(showerhead) 아래에 위치시키도록 기재를 기재 코팅 장치의 헤드셋(headset)과 맞물리게 하는 단계;
워시코트를 워시코트의 공급원으로부터 워시코트 샤워헤드를 향해 이송하는 단계;
공급원으로부터 워시코트 샤워헤드의 내부 내로의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 밸브 조립체를 사용하는 단계;
워시코트 샤워헤드로부터 기재의 상부 표면 상으로 워시코트를 배출하는 단계; 및
기재의 하부 표면에 흡입력을 인가함으로써 기재를 통해 워시코트를 흡인하는 단계를 포함하고;
밸브 조립체는 워시코트 샤워헤드의 내부 내로의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 이동가능한 출구 밸브를 포함하고, 밸브 조립체는 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 워시코트 샤워헤드의 내부 내에서 압력 강하를 생성한다.
유리하게는, 본 방법은 밸브 조립체가 폐쇄된 후에 워시코트 샤워헤드로부터의 워시코트의 적하 및/또는 누출을 완화시킬 수 있다. 워시코트 샤워헤드의 내부 내에서의 압력 강하가 작용하여 워시코트의 적하 또는 누출을 감소시키거나 방지하는 흡인력을 생성할 수 있다.
출구 밸브는 밸브 시트(seat)에 대해 왕복하는 밸브 스템을 포함할 수 있다.
밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉식으로 맞물릴 수 있다. 선택적으로, 밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트의 하류 면과 밀봉식으로 맞물릴 수 있다.
밸브 스템 또는 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉 맞물림 상태로 당겨질 수 있다.
밸브 스템은 개방 상태 및 폐쇄 상태 둘 모두에서 밸브 시트를 통해 연장될 수 있다.
밸브 조립체는 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 조립체의 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성할 수 있다.
밸브 스템은 밸브 챔버 내에서 피스톤으로서 기능을 하고, 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성할 수 있다.
밸브 스템은 출구 밸브가 그의 개방 상태로 이동할 때 출구를 향해 연장될 수 있고, 출구 밸브가 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 출구로부터 멀리 후퇴될 수 있다.
워시코트를 수용할 수 있는 밸브 챔버의 용량은 출구 밸브의 개방 상태에서보다 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 더 클 수 있다.
밸브 스템은 밸브 스템 액추에이터에 의해 이동될 수 있다. 밸브 스템 액추에이터는 공압식, 유압식 또는 전기-기계식 액추에이터일 수 있다.
워시코트 샤워헤드 내에서, 워시코트는 내부의 상부 부분 내로 중심으로 들어갈 수 있고, 이어서 내부의 주연부를 향해 유동할 수 있고, 이어서 내부의 하부 부분 내로 아래로 지향될 수 있고, 이어서 하부 부분 내에서 워시코트 샤워헤드의 중심을 향해 내향으로 유동하도록 지향될 수 있다.
워시코트는 워시코트 샤워헤드의 하부 층에 배열된 개구부들의 어레이를 통해 내부의 하부 부분으로부터 배출될 수 있다. 워시코트 샤워헤드의 내부 내에서의 압력 강하가 작용하여 워시코트의 적하 또는 누출을 감소시키거나 방지하는 흡인력을 개구부들의 어레이에서 생성할 수 있다.
제2 태양에서, 본 발명은 기재 코팅 장치를 제공하는데, 기재 코팅 장치는,
워시코트의 공급원;
워시코트를 기재의 상부 표면을 향해 배출하기 위한 워시코트 샤워헤드;
기재의 상부 표면을 워시코트 샤워헤드 아래에 위치시키도록 기재와 맞물리기 위한 헤드셋; 및
워시코트 샤워헤드로부터 기재를 통해 배출된 워시코트를 흡인하기 위한 진공 발생기를 포함하고;
기재 코팅 장치는 워시코트 샤워헤드 내로의 워시코트의 유동을 제어하기 위한 밸브 조립체를 추가로 포함하고, 밸브 조립체는,
워시코트의 공급원으로부터 공급되는 워시코트를 수용하기 위한 입구;
워시코트를 샤워헤드에 공급하기 위한 출구; 및
출구로부터의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 이동가능한 출구 밸브를 포함하고;
밸브 조립체는 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 워시코트 샤워헤드의 내부 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성된다.
유리하게는, 기재 코팅 장치는 밸브 조립체가 폐쇄된 후에 워시코트 샤워헤드로부터의 워시코트의 적하 및/또는 누출을 완화시킬 수 있다. 워시코트 샤워헤드의 내부 내에서의 압력 강하가 작용하여 워시코트의 적하 또는 누출을 감소시키거나 방지하는 흡인력을 생성할 수 있다.
출구 밸브는 밸브 시트에 대한 왕복 이동을 위해 구성된 밸브 스템을 포함할 수 있다.
밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉식으로 맞물리도록 구성될 수 있다. 밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트의 하류 면과 밀봉식으로 맞물리도록 구성될 수 있다.
밸브 스템 또는 밸브 시일은 밸브 스템 액추에이터에 의해 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉 맞물림 상태로 당겨지도록 구성될 수 있다.
밸브 스템은 개방 상태 및 폐쇄 상태 둘 모두에서 밸브 시트를 통해 연장될 수 있다.
밸브 조립체는 밸브 챔버를 추가로 포함할 수 있다.
밸브 조립체는 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성될 수 있다.
밸브 스템은 밸브 챔버 내에서 피스톤으로서 기능을 하여 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성될 수 있다.
밸브 조립체의 밸브 챔버는 워시코트 샤워헤드의 내부에 유체-밀폐 방식으로 밀봉될 수 있다.
밸브 스템은 출구 밸브가 그의 개방 상태로 이동할 때 출구를 향해 연장될 수 있고, 출구 밸브가 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 출구로부터 멀리 후퇴될 수 있다.
밸브 조립체는 워시코트를 수용할 수 있는 밸브 챔버의 용량이 출구 밸브의 개방 상태에서보다 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 더 크도록 구성될 수 있다.
밸브 스템은 확대된 밸브 스템 헤드를 포함할 수 있고, 확대된 밸브 스템 헤드의 근위 면에 인접하게 위치된 밸브 스템 시일을 포함할 수 있다.
확대된 밸브 스템 헤드는 개방 상태 및 폐쇄 상태 둘 모두에서 밸브 시트의 하류에 위치될 수 있다.
밸브 스템 시일은 O-링, 선택적으로 EPDM O-링을 포함할 수 있다.
기재 코팅 장치는 밸브 스템 액추에이터를 추가로 포함할 수 있다. 밸브 스템 액추에이터는 공압식, 유압식 또는 전기-기계식 액추에이터일 수 있다.
워시코트 샤워헤드는 밸브 조립체의 출구에 대한 유체 연결부를 갖는 상부 층 및 워시코트를 기재의 상부 표면을 향해 배출하기 위한 개구부들의 어레이를 포함하는 하부 층을 포함하는 하우징을 포함할 수 있다. 워시코트 샤워헤드의 내부 내에서의 압력 강하가 작용하여 워시코트의 적하 또는 누출을 감소시키거나 방지하는 흡인력을 개구부들의 어레이에서 생성할 수 있다.
개구부들의 어레이는 복수의 동일하게 이격된 개구부들을 포함할 수 있다.
개구부 또는 각각의 개구부의 내경이 1.5 내지 2.5 mm, 선택적으로 약 2 mm, 선택적으로 2 mm일 수 있다. 각각의 개구부의 내경의 크기설정은 워시코트의 적하 또는 누출을 감소시키거나 방지하는 개구부들의 어레이에서 흡인력을 생성하는 데 특히 유익할 수 있다.
개구부들 또는 각각의 개구부들은 튜브형 삽입체에 의해 한정될 수 있다.
개구부 또는 각각의 개구부의 튜브형 삽입체는 하부 층의 하부 면 아래로 적어도 1 mm, 더 바람직하게는 적어도 2 mm, 가장 바람직하게는 적어도 5 mm, 또는 약 5 mm 또는 5 mm만큼 연장될 수 있다.
워시코트 샤워헤드는, 내부의 상부 부분 내로 중심으로 유동하는 워시코트를 내부의 주연부를 향해 유동하게 지향시키도록 구성될 수 있는 배플 층을 추가로 포함할 수 있다.
배플 층은 워시코트가 후속적으로 하부 층의 상부 면을 가로질러 하부 층의 중심을 향해 내향으로 유동하게 지향될 수 있도록 워시코트를 내부의 주연부에서 또는 그 근처에서 내부의 하부 부분으로 이송하도록 구성될 수 있다.
상부 층 및 배플 층은 제1 간극에 의해 분리될 수 있고, 선택적으로 제1 간극은 3.0 내지 5.0 mm, 선택적으로 약 4.0 mm, 선택적으로 4.0 mm일 수 있다.
배플 층 및 하부 층은 제2 간극에 의해 분리될 수 있고, 선택적으로 제2 간극은 3.0 내지 5.0 mm, 선택적으로 약 4.0 mm, 선택적으로 4.0 mm일 수 있다.
상부 층, 배플 층 및 하부 층은 함께 밀봉될 수 있고, 선택적으로는 적어도, 상부 층과 배플 층 사이에 제1 O-링 시일을 그리고 배플 층과 하부 층 사이에 제2 O-링 시일을 포함할 수 있다.
출구 밸브는 역방향 포핏 밸브(reverse poppet valve)를 포함할 수 있다.
제3 태양에서, 본 발명은 기재 코팅 장치를 위한 밸브 조립체를 제공하는데, 밸브 조립체는,
밸브 챔버;
워시코트를 수용하기 위한 입구;
워시코트를 샤워헤드에 공급하기 위한 출구; 및
출구로부터의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 이동가능한 출구 밸브를 포함하고;
밸브 조립체는 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성된다.
유리하게는, 밸브 조립체는 밸브 조립체가 폐쇄된 후에 (그와 함께 조립된 경우) 워시코트 샤워헤드로부터의 워시코트의 적하 및/또는 누출을 완화시킬 수 있다. 밸브 챔버의 내부 내에서의 압력 강하가 작용하여 워시코트의 적하 또는 누출을 감소시키거나 방지하는 흡인력을 생성할 수 있다.
출구 밸브는 밸브 시트에 대한 왕복 이동을 위해 구성된 밸브 스템을 포함할 수 있다.
밸브 스템은 밸브 챔버 내에서 피스톤으로서 기능을 하여 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성될 수 있다.
밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉식으로 맞물리도록 구성될 수 있다. 밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트의 하류 면과 밀봉식으로 맞물리도록 구성될 수 있다.
밸브 스템 또는 밸브 시일은 밸브 스템 액추에이터에 의해 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉 맞물림 상태로 당겨지도록 구성될 수 있다.
밸브 스템은 개방 상태 및 폐쇄 상태 둘 모두에서 밸브 시트를 통해 연장될 수 있다.
밸브 스템은 출구 밸브가 그의 개방 상태로 이동할 때 출구를 향해 연장될 수 있고, 출구 밸브가 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 출구로부터 멀리 후퇴될 수 있다.
밸브 스템은 확대된 밸브 스템 헤드를 포함할 수 있고, 확대된 밸브 스템 헤드의 근위 면에 인접하게 위치된 밸브 스템 시일을 포함할 수 있다.
확대된 밸브 스템 헤드는 개방 상태 및 폐쇄 상태 둘 모두에서 밸브 시트의 하류에 위치될 수 있다.
밸브 스템 시일은 O-링, 선택적으로 EPDM O-링을 포함할 수 있다.
밸브 조립체는 밸브 스템 액추에이터를 추가로 포함할 수 있고, 선택적으로 밸브 스템 액추에이터는 공압식, 유압식 또는 전기-기계식 액추에이터일 수 있다.
출구 밸브는 역방향 포핏 밸브를 포함할 수 있다.
상기 태양 중 어느 하나에 있어서, 기재는 관류 기재(예컨대, 모놀리식 관류 기재) 또는 필터 기재(예컨대, 벽 유동 필터 기재)로부터 선택될 수 있다.
상기 태양 중 어느 하나에 있어서, 워시코트는, 삼원 촉매(TWC), 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매, 디젤 산화 촉매(DOC), 희박 NOx 트랩 촉매(LNT), 암모니아 슬립 촉매(ASC), 조합된 선택적 촉매 환원 촉매와 암모니아 슬립 촉매(SCR/ASC), 및 수동 NOx 흡착제(PNA)로부터 선택되는 촉매 코팅을 포함할 수 있다.
상기 태양 중 어느 하나에 있어서, 워시코트는 3 내지 9000 cP, 선택적으로 3 내지 54 cP, 선택적으로 32 내지 576 cP, 선택적으로 23 내지 422 cP, 선택적으로 250 내지 4500 cP, 선택적으로 500 내지 9000 cP의 점도를 가질 수 있다.
본 명세서에서, 점도에 대한 모든 언급은, 샘플 온도가 25℃로 제어된 상태에서, Small Sample Adaptor 및 링크 행잉 스핀들(link hanging spindle)이 장착된 Brookfield Rotational Viscometer를 사용하여 측정된 바와 같은 유체의 점도를 지칭한다. 그러한 점도계는 미국 매사추세츠주 미들버로 소재의 Brookfield Engineering Laboratories, Inc.로부터 입수가능하다.
모든 측정을 14 s-1의 전단 속도에서 수행하였다. 당업자에게 통상의 일반 지식일 바와 같이, % 점도계 토크가 10% 초과의 최소 측정치를 갖고 100% 미만의 최대 측정치를 갖는 것을 보장하기 위해 유체의 점도에 따라 스핀들, 회전 속도 및 점도계 모델을 선택하였으며, 이것이 불가능한 경우, % 점도계 토크는 0% 초과의 최소 측정치 및 100% 미만의 최대 측정치를 가질 수 있다. 본 명세서에서의 점도 측정을 위해, 하기 스핀들을 사용하였다:
LV 점도계에서 10.6 rpm으로 스핀들 SC4-18을 사용하여 3 내지 100 cP의 점도 범위를 측정하였다.
LV 점도계에서 50 rpm으로 스핀들 SC4-28을 사용하여 100 내지 500 cP의 점도 범위를 측정하였다.
RV 점도계에서 50 rpm으로 스핀들 SC4-28을 사용하여 500 내지 9000 cP의 점도 범위를 측정하였다.
이제부터는 본 발명의 태양들 및 실시 형태들을 하기와 같은 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명한다.
도 1은 기재 코팅 장치의 개략도이다.
도 2는 기재 코팅 장치를 위한 밸브 조립체의 제1 예의 단면도이다.
도 3은 명확성을 위해 소정 부분이 생략된 분해 상태에서의 도 2의 밸브 조립체의 사진이다
도 4는 기재 코팅 장치를 위한 워시코트 샤워헤드의 분해 단면도이다.
도 5는 도 4의 워시코트 샤워헤드의 아래에서 본 저면도이다.
도 6은 도 4의 워시코트 샤워헤드의 배플 층의 아래에서 본 저면도이다.
도 7은 기재 코팅 장치를 위한 밸브 조립체의 제2 예의 단면도이다.
도 8은 비교용 밸브의 단면도이다.
도 9는 비교용 워시코트 샤워헤드의 단면도이다.
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 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 또한 특정 값을 포함한다. 예를 들어, "약 45%"는 그의 의미 내에서 약 45% 및 또한 45%를 포함한다.
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.
도 1은 기재(10)를 워시코트로 코팅하기 위해 사용될 수 있는 기재 코팅 장치(1)의 비제한적인 예의 개략도를 도시한다. 기재 코팅 장치(1)는 워시코트의 공급원(2), 밸브 조립체(4), 워시코트 샤워헤드(5), 헤드셋(6), 및 진공 발생기(7)를 포함한다.
기재(10)는 그의 종방향 길이를 따라 균일한 단면 형상을 갖는 기재 몸체(11)를 포함하는 유형의 것일 수 있다. 전형적으로, 기재 몸체(11)는 단면이 원형인 또는 거의 원형인 형상을 가질 수 있다. 기재 몸체(11)는, 기재 몸체(11)의 상부 표면(12)이 가장 위가 되고 기재 몸체(11)의 하부 표면(13)이 가장 아래가 되도록 기재 코팅 장치(1) 내에 위치될 수 있다. 상부 표면(12) 및 하부 표면(13)은 평면이고 기재 몸체(11)의 종축에 직교할 수 있다.
워시코트의 공급원(2)은 사용 시 워시코트를 도관(3)을 통해 밸브 조립체(4)에 공급할 수 있다. 공급원(2)은 다양한 형태를 취할 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 공급원(2)은 워시코트의 호퍼 저장소 및 호퍼 저장소로부터 밸브 조립체(4)에 제어된 부피의 워시코트를 공급하기 위한 분배 메커니즘을 포함할 수 있다. 분배 메커니즘은, 예를 들어, 도관(3) 내로 그리고/또는 그를 따라 밸브 조립체(4)를 향해 워시코트를 변위시키기 위한 구동력을 제공하기 위해 보어 내에서 축방향으로 이동가능한 피스톤을 포함할 수 있다. 공급원(2)은 호퍼 저장소(또는 등가물)와 밸브 조립체(4) 사이에 위치된 온/오프 밸브(예컨대, 볼 밸브 또는 다이어프램 밸브)를 포함할 수 있다.
기재(10)는 헤드셋(6)과 팔레트 삽입체(pallet insert)(9) 또는 다른 기재 툴링 사이에 위치 및 배치될 수 있다. 팔레트 삽입체(9) 또는 다른 기재 툴링은 회전 테이블(8)에 장착될 수 있다. 팔레트 삽입체(9) 또는 다른 기재 툴링은 회전 테이블(8) 및 헤드셋(6)에 대해 수직으로 이동가능할 수 있다. 회전 테이블(8)은 팔레트 삽입체(9) 또는 다른 기재 툴링이 헤드셋(6)에 대해 측방향으로 이동되는 것을 가능하게 할 수 있다.
워시코트 샤워헤드(5)는 워시코트를 기재(10)의 상부 표면(12)을 향해 배출하도록 구성된다. 워시코트 샤워헤드(5)는 헤드셋(6) 위에 위치될 수 있고, 워시코트 샤워헤드(5)의 중심 종축이 헤드셋(6) 및 기재 몸체(11) 둘 모두의 중심 종축과 일치하도록 헤드셋(6) 및 기재(10)와 정렬될 수 있다.
헤드셋(6)은 기재(10)의 상부 표면(12)을 워시코트 샤워헤드(5) 아래에 위치시키도록 기재(10)와 맞물리도록 구성된다. 헤드셋(6)은 기재 몸체(11)의 상부 표면(12)에 외접하는 상부 에지와 맞물릴 수 있는 헤드셋 시일(15)을 포함할 수 있다. 헤드셋 시일(15)은 헤드셋(6) 주위로 완전히 연장되는 환형 링을 포함할 수 있다.
진공 발생기(7)는 워시코트 샤워헤드(5)로부터 기재(10)를 통해 배출된 워시코트를 흡인하도록 구성된다. 진공 발생기(7)는 기재(10) 아래에 위치될 수 있는 진공 콘(cone)을 포함할 수 있다. 진공 발생기(7)는 기재(10)의 하부 표면(13)에 흡입력을 인가하도록 구성될 수 있다. 진공 발생기(7)는 압력 감소를 생성하도록 기능을 하는 장치 또는 장치의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 장치의 비제한적인 예는 벤츄리 원리로 작동되는 진공 발생기, 진공 펌프, 예를 들어 회전 날개(rotary vane) 및 액봉식 진공 펌프(liquid ring vacuum pump), 및 재생 송풍기를 포함한다.
밸브 조립체(4)는 워시코트 샤워헤드(5) 내로의 워시코트의 유동을 제어하도록 구성된다.
본 발명에 따른 밸브 조립체(4)의 제1 예가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 밸브 조립체(4)는 밸브 몸체 하우징(20), 밸브 스템 액추에이터(21), 밸브 스템(23), 및 밸브 시트(24)를 포함할 수 있다.
밸브 조립체(4)는 워시코트의 공급원(2)으로부터 공급되는 워시코트를 수용하기 위한 입구(35), 워시코트 샤워헤드(5)에 워시코트를 공급하기 위한 출구(36), 및 밸브 챔버(37)를 포함한다.
밸브 몸체 하우징(20)은, 예를 들어, 종방향 부분(30) 및 측방향 부분(33)을 포함하는 T-형상의 구성을 가질 수 있다. 그러한 구성은 단지 하나의 가능한 예이고 밸브 몸체 하우징(20)에 대한 다른 구성이 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
종방향 부분은 밸브 스템 액추에이터(21)에 직접 또는 간접적으로 결합하기 위해 제공되는 상부 단부(31)와 워시코트 샤워헤드(5)에 직접 또는 간접적으로 결합하기 위해 제공되는 하부 단부(32) 사이에서 연장될 수 있다.
상부 단부(31)는 밸브 스템 액추에이터(21)에 직접 결합될 수 있다. 대안적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 결합은 상부 단부(31)와 밸브 스템 액추에이터(21) 사이에 액추에이터 결합부(22)가 개재되는 경우 간접적일 수 있다. 밸브 스템 액추에이터(21)는 고정구에 의해, 예를 들어, 액추에이터 결합부(22)를 통과하는 볼트에 의해, 밸브 몸체 하우징(20)에 결합될 수 있다.
하부 단부(32)는 워시코트 샤워헤드(5)에 직접 결합될 수 있고 따라서 출구(36)를 한정할 수 있다. 대안적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 결합은 하부 단부(32)와 워시코트 샤워헤드(5) 사이에 밸브 시트(24) 및 출구 결합부(25)가 개재되는 경우 간접적일 수 있다. 본 예에서, 출구 결합부(25)는 출구(36)를 한정한다. 출구 결합부(25)는 고정구에 의해, 예를 들어, 출구 결합부(25)를 통과하는 볼트에 의해, 밸브 몸체 하우징(20)에 결합될 수 있다. 도 3에 도시된 제1 개스킷 시일(71)은 밸브 몸체 하우징(20)과 밸브 시트(24) 사이에 개재될 수 있고, 도 3에 또한 도시된 제2 개스킷 시일(72)은 밸브 시트(24)와 출구 결합부(25) 사이에 개재되어 밸브 조립체(4)에 대한 워시코트 샤워헤드(5)의 유체-밀폐 결합을 보장할 수 있다.
출구 결합부(25)는 도 4에 도시된, 워시코트 샤워헤드(5)의 플랜지(105)에 결합하도록 크기설정되고 형상화될 수 있는 플랜지(80)를 포함할 수 있다.
측방향 부분(33)은 종방향 부분(30)과 입구(35) 사이에서 연장될 수 있다. 밸브 몸체 하우징(20), 및 그에 따른 밸브 조립체(4)를 도관(3)에 직접 또는 간접적으로 결합시키기 위해 장착부(34)가 측방향 부분(33)의 입구 단부에 제공될 수 있다. 장착부(34)는 도관(3)을 유체-밀폐 방식으로 밸브 조립체(4)에 결합하기 위한 플랜지, 스크류 피팅 또는 다른 수단을 포함할 수 있다.
종방향 부분(30) 및 측방향 부분(33) 각각은 그들이 서로 교차하는 곳에서 서로 연결되는 중공 보어를 포함할 수 있어서, 워시코트가 사용 동안 측방향 부분(33)으로부터 종방향 부분(30)으로 자유롭게 유동하게 할 수 있다.
밸브 스템 액추에이터(21)는 액추에이터 몸체(40) 및 액추에이터 스템(41)을 포함할 수 있다. 액추에이터 스템(41)은 밸브 스템(23)의 상부 단부(62)와 맞물리도록 구성될 수 있다. 액추에이터 스템(41) 및 상부 단부(62)는 서로 고정식으로 부착될 수 있거나 해제가능하게 부착될 수 있다. 액추에이터 스템(41) 및 상부 단부(62)는 상호 형상화되어 인터로킹 형성물을 형성할 수 있다. 인터로킹 형성물은 서로 인터로킹할 수 있는 상호간의 돌출부들 및 언더컷들을 포함할 수 있다.
밸브 스템 액추에이터(21)는 공압식, 유압식 또는 전기-기계식 액추에이터일 수 있다. 액추에이터 몸체(40)는 동력의 공압식, 유압식 또는 전력식 공급원에 결합하기 위한 입구 및/또는 출구 연결부를 포함할 수 있다.
밸브 스템(23)은 긴 부재를 포함할 수 있다. 긴 부재는 함께 조립되는 단일 구성요소 또는 다수의 구성요소를 포함할 수 있다.
밸브 스템(23)은 상부 부분(60) 및 하부 부분(61)을 포함할 수 있다. 상부 부분(60)은 제1 직경의 원통형 부분일 수 있다. 상부 단부(62)는 상부 부분(60)의 상부 단부에 제공될 수 있다. 하부 부분(61)은 제2 직경의 원통형 부분일 수 있다. 제1 직경은 제2 직경보다 클 수 있다.
밸브 스템(23)은 확대된 밸브 스템 헤드(63)를 포함할 수 있다. 확대된 밸브 스템 헤드(63)는 확대된 밸브 스템 헤드(63)의 하부 단부에, 선택적으로 하부 부분(61)의 하부 단부에 제공될 수 있다.
밸브 스템(23)은 밸브 스템 시일(64)을 포함할 수 있다. 밸브 스템 시일은 확대된 밸브 스템 헤드(63)의 근위 면에 인접하게 위치될 수 있다. 밸브 스템 시일(64)은 O-링, 예를 들어 EPDM O-링을 포함할 수 있다.
밸브 시트(24)는 밸브 스템(23) 및/또는 밸브 스템 시일(64)에 의해 맞물리도록 밀봉 표면(70)을 한정할 수 있다. 밀봉 표면(70)은 출구(36)를 향하는 밸브 시트(24)의 하류 면 상에 있을 수 있다. 밸브 시트(24)는 개구부(73)를 한정할 수 있다. 밸브 시트(24)는 밀봉 표면(70)에 의해 둘러싸인 중심 통로로서 배열된 개구부(73)를 갖는 환형일 수 있다.
밸브 시트(24)는 밸브 몸체 하우징(20)과 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(24)는 밸브 몸체 하우징(20)에 결합된 별개의 구성요소로서 형성될 수 있다. 예시된 예에서, 출구 결합부(25)를 밸브 몸체 하우징(20)에 결합시키는 볼트는 또한 밸브 시트(24)를 통과한다. 위에서 언급된 바와 같이, 제1 개스킷 시일(71)은 밸브 몸체 하우징(20)과 밸브 시트(24) 사이에 개재될 수 있고, 제2 개스킷 시일(72)은 밸브 시트(24)와 출구 결합부(25) 사이에 개재되어 밸브 조립체(4)에 대한 워시코트 샤워헤드(5)의 유체-밀폐 결합을 보장할 수 있다.
확대된 밸브 스템 헤드(63)는 밸브 시트(24)의 하류에 위치될 수 있는데, 즉 밸브 스템(23)은 개구부(73)를 통해 돌출될 수 있다. 밸브 스템(23)은 밸브 조립체(4)의 개방 상태 및 폐쇄 상태 둘 모두에서 밸브 시트(24)를 통해 연장될 수 있다.
밸브 스템(23)은 밸브 시트(24)에 대해 왕복 이동가능하도록 장착될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 스템(23)의 상부 부분(60)은 종방향 부분(30)의 상부 단부(31) 및 액추에이터 결합부(22)를 통해 돌출되어 밸브 스템 액추에이터(21)의 액추에이터 스템(41)과 맞물려질 수 있다.
로드 시일(rod seal) 또는 부싱(50)이 액추에이터 결합부(22)와 밸브 스템(23) 사이에 제공될 수 있다. 로드 시일 또는 부싱(50)은 밸브 몸체 하우징(20)의 종방향 부분(30)에 대한 밸브 스템(23)의 정렬을 유지하는 것을 돕기 위해 밸브 스템(23)에 측방향 지지를 제공하는 기능을 할 수 있다.
와이퍼 시일(wiper seal)(51)이 상부 단부(31)와 밸브 스템(23) 사이에 제공될 수 있다. 와이퍼 시일(51)은 사용 시 워시코트의 상부 단부(31)로부터의 누출을 방지하기 위해 밸브 스템(23)과 밸브 몸체 하우징(20) 사이에 유체 시일을 제공하는 기능을 할 수 있다. 와이퍼 시일(51)은 와이퍼 시일(51)에 대한 밸브 스템(23)의 왕복 이동 동안 유체-밀폐 시일을 유지할 수 있는 슬라이딩가능 시일로서 구성될 수 있다.
로드 시일 또는 부싱(50) 및 와이퍼 시일(51)의 기능은 단일 시일 구성요소에 조합될 수 있다.
로드 시일 또는 부싱(50) 및/또는 와이퍼 시일(51) 및/또는 단일 시일 구성요소는, 예를 들어, EPDM, 플루오로탄성중합체(예를 들어, Viton®) 또는 폴리우레탄으로 형성될 수 있다.
밸브 챔버(37)는 밸브 몸체 하우징(20)의 내부의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 밸브 챔버(37)는 종방향 부분(30) 및 측방향 부분(33)의 중공 보어의 적어도 일부를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 밸브 챔버(37)의 경계의 일부는 밸브 몸체 하우징(20)에 의해 구획될 수 있다. 밸브 챔버(37)의 경계의 다른 부분은 시일(51)의 밸브 스템(23)과의 교차부에 의해 구획될 수 있다. 밸브 챔버(37)의 경계의 다른 부분은 밸브 스템 시일(64)의 밸브 시트(24)와의 교차부에 의해 구획될 수 있다. 밸브 챔버(37)의 경계의 다른 부분은 입구(35)를 밀봉하기 위해 제공된 입구 밸브에 의해 구획될 수 있다. 그러한 입구 밸브는 밸브 조립체(4)의 일부를 형성할 수 있다. 대안적으로, 입구 밸브는 밸브 조립체(4)의 입구(35)에 결합된 구성요소 내에 제공될 수 있거나 도관(3) 또는 공급원(2) 자체 내에 제공될 수 있다.
밸브 스템(23) 및 밸브 시트(24)는 함께, 출구(36)로부터의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 이동가능한 출구 밸브로서 기능을 할 수 있다. 출구 밸브는 역방향 포핏 밸브를 포함할 수 있다.
출구 밸브의 폐쇄 상태에서, 밸브 스템 시일(64)은 밀봉 표면(70)에 대항하여 밀봉되어 개구부(73)를 폐쇄할 수 있다. 출구 밸브의 개방 상태에서, 밸브 스템 시일(64)은 밀봉 표면(70)으로부터 맞물림해제되어 개구부(73)를 개방시킬 수 있다.
밸브 조립체(4)는 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 챔버(37) 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성된다. 일부 예에서, 이는 밸브 챔버(37) 내에서 피스톤으로서 기능을 하는 밸브 스템(23)을 포함할 수 있다. 따라서, 밸브 스템(23)은 밸브 피스톤으로 간주될 수 있다.
예를 들어, 도 2는 폐쇄 상태에서의 출구 밸브를 도시한다. 출구(36)로부터 (화살표(B)의 방향으로) 워시코트 샤워헤드(5) 내로 워시코트를 배출하기 위해, 밸브 스템(23)은 밸브 스템 시일(64)을 밀봉 표면(70)으로부터 맞물림해제시키도록 밸브 시트(24)에 대해 하향으로 이동되어야 한다. 이러한 이동 동안, 밸브 스템(23)은 출구(36)를 향해 연장된다. 더욱이, 입구 밸브는 워시코트가 입구(35)를 통해 밸브 몸체 하우징(20)으로 들어가게 하도록 개방 상태에 있어야 한다. 이어서, 공급원(2)은 활성화되어, 워시코트를 도관(3)을 따라, 입구(35)를 통해 (화살표 (A) 방향으로) 밸브 챔버(37) 내로, 밸브 시트(24) 내의 개구부(73)를 통해, 그리고 출구(36)로부터 밸브 조립체(4)의 하류에 위치된 워시코트 샤워헤드(5) 내로 전달할 수 있다.
워시코트의 배출을 멈추는 것이 요구될 때, 입구(35) 내로의 임의의 추가 워시코트의 이송을 중지하기 위해 입구 밸브가 폐쇄될 수 있다. 더욱이, 입구 밸브를 폐쇄하는 것은 입구(35)에서 또는 그의 상류에서 유체-밀폐 시일을 또한 생성하여 밸브 챔버(37) 내에 존재하는 워시코트의 입구(35)를 통한 역류를 방지할 수 있다.
더욱이, 입구 밸브를 폐쇄하는 것과 동시에 또는 그에 후속하여, 밸브 스템(23)은 밸브 스템 액추에이터(21)에 의해 상향으로 이동되어, 밸브 시트(24)의 밀봉 표면(70)에 대항하여 밸브 스템 시일(64)을 맞물리게 함으로써 출구 밸브를 폐쇄할 수 있다. 특히, 밸브 스템(23)은 밸브 스템 액추에이터(21)에 의해 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트(24)와 밀봉 맞물림 상태로 당겨지도록 구성될 수 있다.
밸브 스템(23)은 밸브 스템(23)의 상향 이동이 밸브 챔버(37) 내에서 압력 강하를 야기하도록 밸브 피스톤으로서 작용할 수 있다. 워시코트 샤워헤드(5)는 밸브 조립체(4)에 유체-밀폐 방식으로 결합될 수 있다. 따라서, 밸브 챔버(37) 내에서의 압력 강하는 또한 워시코트 샤워헤드(5) 내에서의 압력 강하를 야기할 수 있다.
본 발명에 따른 워시코트 샤워헤드(5)의 예는 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다. 워시코트 샤워헤드(5)는 밸브 조립체(4)의 출구(36)에 대한 유체 연결부를 갖는 상부 층(101) 및 워시코트를 기재(10)의 상부 표면(12)을 향해 배출하기 위한 개구부(121)의 어레이를 포함하는 하부 층(102)을 포함하는 하우징(100)을 포함할 수 있다.
유체 연결부는 밸브 조립체(4)의 플랜지(80)와 밀봉식으로 정합하도록 크기설정되고 형상화된 플랜지(105)가 제공된 도관(104)을 포함할 수 있다. 도관(104)은 워시코트 샤워헤드(5)의 중심 축 상에 배열될 수 있는 워시코트 샤워헤드(5)의 내부에 대한 입구를 한정할 수 있다.
상부 층(101)은 도관(104)과 정렬될 수 있는 중심 개구부(111)가 제공된 몸체(110)를 포함할 수 있다.
하부 층(102)은 개구부(121)의 어레이를 포함하는 몸체(120)를 포함할 수 있다. 개구부(121)의 어레이는 복수의 동일하게 이격된 개구부들을 포함할 수 있다. 개구부들은 도 5에 도시된 바와 같이 규칙적인 패턴으로 배열될 수 있다. 규칙적인 패턴은 각각의 개구부가 6개의 개구부로 둘러싸인 육각형 패턴의 개구부들일 수 있다.
각각의 개구부의 내경은 1.5 내지 2.5 mm, 선택적으로 약 2 mm, 선택적으로 2 mm일 수 있다.
각각의 개구부는 튜브형 삽입체(122)에 의해 한정될 수 있다. 튜브형 삽입체(122)는 스테인리스 강, 예를 들어 등급 316 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 튜브형 삽입체(122)의 내경은 개구부의 내경을 한정할 수 있고 1.5 내지 2.5 mm, 선택적으로 약 2 mm, 선택적으로 2 mm일 수 있다. 튜브형 삽입체(122)는 하부 층(102)의 하부 면(124) 아래로 연장될 수 있다. 튜브형 삽입체(122)가 하부 층(102)의 하부 면(124) 아래로 연장되는 것이 유리한 것으로 밝혀졌는데, 이는 워시코트가 하부 면(124)의 표면에 매달리는 것을 방지하는 데 도움이 되기 때문이다. 개구부 부근에서 하부 면(124)에 매달린 워시코트는 축적되고 적어도 부분적으로 개구부를 차단하여, 기재(10)의 상부 표면(12) 상으로의 워시코트의 불균일한 침착으로 이어질 수 있다. 또한, 하부 면(124) 상의 워시코트의 축적은 건조 및 경질화되고 박리되거나 또는 기재(10)의 상부 표면(12) 상으로 떨어져서, 기재(10)의 하나 이상의 채널의 잠재적인 차단 및/또는 최종 생성물의 미적 저하로 이어질 수 있다. 바람직하게는, 튜브형 삽입체(122)는 하부 층(102)의 하부 면(124) 아래로 적어도 1 mm, 더 바람직하게는 적어도 2 mm, 가장 바람직하게는 적어도 5 mm, 또는 약 5 mm 또는 5 mm만큼 연장된다.
워시코트 샤워헤드(5)는, 내부의 상부 부분(106) 내로 중심으로 유동하는 워시코트를 내부의 주연부를 향해 유동하게 지향시키도록 구성된 배플 층(103)을 추가로 포함할 수 있다. 이어서, 배플 층(103)은 워시코트가 후속적으로 하부 층(102)의 상부 면(123)을 가로질러 하부 층(102)의 중심을 향해 내향으로 유동하게 지향되도록 워시코트를 내부의 주연부에서 또는 그 근처에서 내부의 하부 부분(107)으로 이송하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 배플 층(103)에는 도 6에 도시된 바와 같이 하나 이상의 전달 개구부(131)가 제공될 수 있다. 하나 이상의 전달 개구부(131)는 배플 층(103)의 주연부 근처에 위치될 수 있다. 각각의 전달 개구부(131)는 아치형 개구부를 포함할 수 있다. 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 전달 개구부(131)가 제공될 수 있다.
상부 층(101), 하부 층(102) 및 배플 층(103)은 도 4의 분해도에 도시된 바와 같이 각각의 층에 제공된 볼트 구멍을 통과하는 고정구, 예를 들어 볼트를 사용하여 함께 연결될 수 있다. 상부 층(101), 배플 층(103) 및 하부 층(102)은 함께 밀봉될 수 있다. 따라서, 워시코트 샤워헤드(5)의 하우징은 도관(104)에 의해 한정되는 입구 및 개구부(121)의 어레이에 의해 한정되는 출구를 제외하고는 유체-밀폐될 수 있다. 이러한 방식으로, 밸브 조립체(4)의 밸브 챔버(37) 내에서의 압력 강하는 또한 워시코트 샤워헤드(5)의 하우징의 내부 내에서 압력 강하를 생성할 수 있다. 특히, 밸브 조립체(4)의 밸브 챔버(37) 내에서의 압력 강하는 또한 개구부(121)의 어레이의 개구부 각각의 상부 단부에서 압력 강하를 생성할 수 있다. 예를 들어, 적어도 제1 O-링 시일(108)이 상부 층(101)과 배플 층(103) 사이에 제공될 수 있고, 적어도 제2 O-링 시일(109)이 배플 층(103)과 하부 층(102) 사이에 제공될 수 있다.
상부 층(101), 하부 층(102) 및 배플 층(103)은 금속, 예를 들어 스테인리스 강, 또는 엔지니어링 플라스틱, 예를 들어 POM(폴리옥시메틸렌)으로부터 형성될 수 있다.
함께 조립될 때, 상부 층(101) 및 배플 층(103)은 제1 간극에 의해 분리될 수 있고, 선택적으로 제1 간극은 3.0 내지 5.0 mm, 선택적으로 약 4.0 mm, 선택적으로 4.0 mm일 수 있다. 배플 층(103) 및 하부 층(102)은 제2 간극에 의해 분리될 수 있고, 선택적으로 제2 간극은 3.0 내지 5.0 mm, 선택적으로 약 4.0 mm, 선택적으로 4.0 mm일 수 있다.
사용 시, 기재(10)의 상부 표면(12)을 워시코트 샤워헤드(5) 아래에 위치시키기 위해, 기재(10)는 먼저 기재 코팅 장치(1)의 헤드셋(6)과 맞물리게 할 수 있다. 이어서, 워시코트는 워시코트의 공급원(2)으로부터 워시코트 샤워헤드(5)를 향해 이송될 수 있다. 밸브 조립체(4)는 공급원(2)으로부터 워시코트 샤워헤드(5)의 내부 내로의 워시코트의 유동을 제어하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 워시코트는 워시코트 샤워헤드(5)로부터 기재(10)의 상부 표면(12) 상으로 배출될 수 있다. 그 후, 워시코트는 기재(10)의 하부 표면(13)에 흡입력을 인가함으로써 기재(10)를 통해 흡인될 수 있다. 밸브 조립체(4)의 출구 밸브는 그의 폐쇄 상태와 그의 개방 상태 사이에서 이동되어 워시코트 샤워헤드(5)의 내부 내로의 워시코트의 유동을 제어할 수 있다. 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동될 때, 워시코트 샤워헤드(5)의 내부 내에서 압력 강하가 생성된다. 이러한 압력 강하는 유리하게는, 개구부(121)(또는 존재하는 경우 튜브형 삽입체(122))의 어레이 각각의 상부 단부에서 흡인력을 생성함으로써 워시코트 샤워헤드(5)의 개구부로부터 워시코트의 적하 및/또는 누출을 완화시키도록 작용할 수 있다.
도 7은 기재 코팅 장치(1)를 위한 밸브 조립체(4)의 제2 예를 도시한다. 도 2 및 도 3의 밸브 조립체(4)와 동일하거나 실질적으로 동일한 밸브 조립체(4)의 특징부는 동일한 도면 부호로 참조되었고 더 상세하게 설명되지 않을 것이다. 위의 설명을 참조하여야 한다. 또한, 밸브 조립체(4)의 이러한 제2 예는 밸브 조립체(4)의 제1 예 대신에 전술된 바와 동일한 기재 코팅 장치(1)에서 사용될 수 있다. 이와 같이, 기재 코팅 장치(1)의 다른 부분은 추가로 설명되지 않을 것이다. 위의 설명을 참조하여야 한다.
상기와 같이, 밸브 조립체(4)의 제2 예는 밸브 몸체 하우징(20), 밸브 스템 액추에이터(21), 밸브 스템(23), 및 밸브 시트(24)를 포함할 수 있다.
밸브 몸체 하우징(20)은 제1 예에서보다 더 적은 별개의 구성요소로 형성될 수 있다. 예를 들어, 플랜지(80) 및 밸브 시트(24)는 종방향 부분(30)의 일부로서 통합될 수 있다. 밸브 시트(24)는 종방향 부분(30)의 환형 표면을 포함할 수 있다. 환형 표면은 전방-대면일, 즉 출구(36)를 향할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 밸브 스템 액추에이터(21)는 개재된 액추에이터 결합부 없이 밸브 몸체 하우징(20)의 상부 단부(31)에 직접 결합될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 밸브 스템 액추에이터(21)의 액추에이터 스템(41)은 밸브 스템 액추에이터(21) 및 밸브 스템(23)에서 각각 볼트 구멍(200)과 볼트 구멍(201) 사이에 맞물린 고정구, 예를 들어 볼트에 의해 밸브 스템(23)의 상부 부분(60)에 결합될 수 있다. 고정구의 사용은 제1 예에서와 같이 밸브 스템(23)의 정렬을 유지하기 위한 부싱의 필요성을 제거할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 밸브 스템(23)에는 상부 부분(60)을 밸브 몸체 하우징(20)의 종방향 부분(30)에 밀봉하기 위한 하나 이상의 슬라이딩 시일(202, 204)이 제공될 수 있다. 2개의 슬라이딩 시일(202, 204)이 제공될 수 있다. 각각의 슬라이딩 시일(202, 204)은 O-링 시일일 수 있다. 각각의 슬라이딩 시일(202, 204)은 상부 부분(60)에서의 환형 리세스(203, 205) 내에 위치될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 밸브 스템(23)의 확대된 밸브 스템 헤드(63)는 하부 부분(61) 및 확대된 밸브 스템 헤드(63)에서 각각 볼트 구멍(207)과 볼트 구멍(206) 사이에 맞물린 고정구, 예를 들어 볼트에 의해 밸브 스템(23)의 나머지에 결합된 별개의 부품일 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 밸브 스템 시일(64)은 확대된 밸브 스템 헤드(63)의 후방-대면 표면에서, 즉 출구(36)로부터 멀리 지향되는 표면에서 환형 리세스(210) 내에 위치될 수 있다.
입구(35)에는 도관(3)과의 밀봉 맞물림을 위한 개스킷 시일(208)이 제공될 수 있다. 출구(36)는 워시코트 샤워헤드(5)와의 밀봉 맞물림을 위한 개스킷 시일(209)이 제공될 수 있다.
밸브 조립체(4)의 제2 예의 작동은 전술된 바와 같은 제1 예에 대한 것과 실질적으로 동일하다.
실시예
하기의 실시예에서는, 전술되고 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 밸브 조립체(4) 및/또는 워시코트 샤워헤드(5)의 작동과 전술된 본 발명에 따른 것이 아닌 밸브 조립체(4') 및/또는 워시코트 샤워헤드(5')의 작동 사이를 비교한다.
비교용 밸브 조립체(4')는 도 8에 도시되어 있다. 설계는 도 2에 도시된 밸브 조립체(4)와 유사하다. 특히, 밸브 조립체(4')는 밸브 몸체 하우징(20'), 밸브 스템 액추에이터(21'), 밸브 스템(23'), 및 밸브 시트(24')를 포함한다. 밸브 스템(23')은 밸브 스템 시일(64')을 구비한다. 밸브 시트(24')는 밸브 스템 시일(64')에 의해 맞물리도록 밀봉 표면(70')을 한정한다. 밸브 조립체(4')는 워시코트를 수용하기 위한 입구(35') 및 워시코트 샤워헤드에 워시코트를 공급하기 위한 출구(36')를 포함한다. 전술된 본 발명의 밸브 조립체(4)와 대조적으로, 도 8의 밸브 조립체(4')의 밸브 스템(23')은 밸브 시트(24')의 밀봉 표면(70')에 대항하여 밸브 스템 시일(64')과 맞물리도록 밸브 스템 액추에이터(21')에 의해 하향으로 이동된다. 특히, 밸브 스템(23')은 밸브 조립체(4')의 폐쇄 상태에서 밸브 시트(24')와 밀봉 맞물림 상태로 밀린다.
비교용 워시코트 샤워헤드(5')는 도 9에 도시되어 있다. 워시코트 샤워헤드(5')는 워시코트를 수용하기 위한 유체 연결부를 갖는 상부 층(101') 및 워시코트를 배출하기 위한 개구부(121')의 어레이를 포함하는 하부 층(102')을 포함하는 하우징(100')을 포함한다. 각각의 개구부(121')는 튜브형 삽입체(122')에 의해 한정된다. 튜브형 삽입체(122')는 하부 층(102')의 하부 면(124') 아래로 1 내지 2 mm의 거리만큼 연장된다.
하기 실시예에서, 워시코트의 3개의 예의 일련의 미리결정된 샷(shot)들을 일련의 기재들 - 각각의 기재는 워시코트의 하나의 샷을 수용함 - 의 상부 표면 상으로 분배하였다. 제1 워시코트는 고형물 함량이 34%였고, 점도가 3000 내지 3400 cP였다. 제2 워시코트는 고형물 함량이 40%였고, 점도가 2000 내지 2500 cP였다. 제3 워시코트는 고형물 함량이 1% 미만이었고, 점도가 700 내지 1200 cP였다.
실시예 1
비교용 밸브 조립체(4')와 비교용 워시코트 샤워헤드(5')의 조합을 시험하였다. 워시코트의 각각의 샷의 배출 후, 적하물(drip)의 수를 관찰하였다. 점도가 700 내지 1200 cP인 제3 워시코트가 사용되었을 때 개구부(121')로부터 적하하는 워시코트의 총 50개의 적하물을 관찰하였다. 점도가 3000 내지 3400 cP인 제1 워시코트가 사용되었을 때 개구부(121')로부터 적하하는 워시코트의 총 30개의 적하물을 관찰하였다. 점도가 2000 내지 2500 cP인 제2 워시코트가 사용되었을 때, 관찰된 적하물의 수는 30 내지 50이었다.
실시예 2
비교용 밸브 조립체(4')와 본 발명의 워시코트 샤워헤드(5)의 조합을 시험하였다. 워시코트의 각각의 샷의 배출 후, 적하물(drip)의 수를 관찰하였다. 점도가 700 내지 1200 cP인 제3 워시코트가 사용되었을 때 개구부(121)로부터 적하하는 워시코트의 총 40개의 적하물을 관찰하였다. 점도가 3000 내지 3400 cP인 제1 워시코트가 사용되었을 때 개구부(121)로부터 적하하는 워시코트의 총 20개의 적하물을 관찰하였다. 점도가 2000 내지 2500 cP인 제2 워시코트가 사용되었을 때, 관찰된 적하물의 수는 20 내지 40이었다.
실시예 3
본 발명의 밸브 조립체(4)와 비교용 워시코트 샤워헤드(5')의 조합을 시험하였다. 워시코트의 각각의 샷의 배출 후, 적하물(drip)의 수를 관찰하였다. 점도가 700 내지 1200 cP인 제3 워시코트가 사용되었을 때 개구부(121')로부터 적하하는 워시코트의 총 10개의 적하물을 관찰하였다. 점도가 3000 내지 3400 cP인 제1 워시코트가 사용되었을 때 개구부(121')로부터 적하하는 워시코트의 총 5개의 적하물을 관찰하였다. 점도가 2000 내지 2500 cP인 제2 워시코트가 사용되었을 때, 관찰된 적하물의 수는 5 내지 10이었다.
실시예 4
본 발명의 밸브 조립체(4)와 본 발명의 워시코트 샤워헤드(5)의 조합을 시험하였다. 워시코트의 각각의 샷의 배출 후, 워시코트의 총 0 내지 2개의 적하물이 제1, 제2 및 제3 워시코트 각각에 대한 개구부(121)로부터 적하하는 것을 관찰하였다.
실시예 1 및 실시예 2를 비교할 때 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 워시코트 샤워헤드(5)의 사용은 비교용 밸브 조립체(4')와의 조합 시 적하량을 감소시키는 데 있어서 일부 제한된 이점을 갖는 것으로 밝혀졌다.
실시예 1 및 실시예 3을 비교할 때 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 밸브 조립체(4)의 사용은 비교용 워시코트 샤워헤드(5')와의 조합 시 적하량을 감소시키는 데 있어서 상당한 이점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 밸브 조립체(4)의 폐쇄 시 야기되는 압력 강하는 워시코트의 적하를 감소시키는 흡인력을 생성하는 데 도움이 되는 것으로 여겨진다.
그러나, 실시예 4를 다른 실시예들과 비교할 때 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 밸브 조립체(4)와 본 발명의 워시코트 샤워헤드(5)를 조합할 때 가장 유익한 결과가 밝혀졌다. 이러한 조합에 의해, 적하 문제는 다양한 점도의 다양한 워시코트에 대해 실질적으로 또는 완전히 제거되었다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 밸브 조립체(4)의 폐쇄 시 야기되는 압력 강하와 배플 층(103) 및/또는 튜브형 삽입체(122)의 사용의 조합은 워시코트의 적하를 감소시키거나 제거하는 더 효과적인 흡인력을 개구부(121)의 전체 어레이에 걸쳐 생성하는 데 도움이 되는 것으로 여겨진다.
본 발명의 추가의 태양 및 실시 형태가 하기의 항목에 기재되어 있다:
항목 1. 기재를 워시코트로 코팅하는 방법으로서,
기재의 상부 표면을 기재 코팅 장치의 워시코트 샤워헤드 아래에 위치시키도록 기재를 기재 코팅 장치의 헤드셋과 맞물리게 하는 단계;
워시코트를 워시코트의 공급원으로부터 워시코트 샤워헤드를 향해 이송하는 단계;
공급원으로부터 워시코트 샤워헤드의 내부 내로의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 밸브 조립체를 사용하는 단계;
워시코트 샤워헤드로부터 기재의 상부 표면 상으로 워시코트를 배출하는 단계; 및
기재의 하부 표면에 흡입력을 인가함으로써 기재를 통해 워시코트를 흡인하는 단계를 포함하고;
밸브 조립체는 워시코트 샤워헤드의 내부 내로의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 이동가능한 출구 밸브를 포함하고, 밸브 조립체는 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 워시코트 샤워헤드의 내부 내에서 압력 강하를 생성하는, 방법.
항목 2. 항목 1에 있어서, 출구 밸브는 밸브 시트에 대해 왕복하는 밸브 스템을 포함하는, 방법.
항목 3. 항목 2에 있어서, 밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉식으로 맞물리는, 방법.
항목 4. 항목 2 또는 항목 3에 있어서, 밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트의 하류 면과 밀봉식으로 맞물리는, 방법.
항목 5. 항목 2 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템 또는 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉 맞물림 상태로 당겨지는, 방법.
항목 6. 항목 2 내지 항목 5 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템은 개방 상태 및 폐쇄 상태 둘 모두에서 밸브 시트를 통해 연장되는, 방법.
항목 7. 항목 2 내지 항목 6 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 조립체는 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 조립체의 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하는, 방법.
항목 8. 항목 7에 있어서, 밸브 스템은 밸브 챔버 내에서 피스톤으로서 기능을 하고, 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하는, 방법.
항목 9. 항목 7 또는 항목 8에 있어서, 밸브 스템은 출구 밸브가 그의 개방 상태로 이동할 때 출구를 향해 연장되고, 출구 밸브가 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 출구로부터 멀리 후퇴되는, 방법.
항목 10. 항목 7 내지 항목 9 중 어느 한 항목에 있어서, 워시코트를 수용할 수 있는 밸브 챔버의 용량은 출구 밸브의 개방 상태에서보다 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 더 큰, 방법.
항목 11. 항목 2 내지 항목 10 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템은 밸브 스템 액추에이터에 의해 이동되고, 선택적으로 밸브 스템 액추에이터는 공압식, 유압식 또는 전기-기계식 액추에이터인, 방법.
항목 12. 항목 1 내지 항목 11 중 어느 한 항목에 있어서, 워시코트 샤워헤드 내에서, 워시코트는 내부의 상부 부분 내로 중심으로 들어가고, 이어서 내부의 주연부를 향해 유동하고, 이어서 내부의 하부 부분 내로 아래로 지향되고, 이어서 하부 부분 내에서 워시코트 샤워헤드의 중심을 향해 내향으로 유동하도록 지향되는, 방법.
항목 13. 항목 12에 있어서, 워시코트는 워시코트 샤워헤드의 하부 층에 배열된 개구부들의 어레이를 통해 내부의 하부 부분으로부터 배출되는, 방법.
항목 14. 기재 코팅 장치로서,
워시코트의 공급원;
워시코트를 기재의 상부 표면을 향해 배출하기 위한 워시코트 샤워헤드;
기재의 상부 표면을 워시코트 샤워헤드 아래에 위치시키도록 기재와 맞물리기 위한 헤드셋; 및
워시코트 샤워헤드로부터 기재를 통해 배출된 워시코트를 흡인하기 위한 진공 발생기를 포함하고;
기재 코팅 장치는 워시코트 샤워헤드 내로의 워시코트의 유동을 제어하기 위한 밸브 조립체를 추가로 포함하고, 밸브 조립체는,
워시코트의 공급원으로부터 공급되는 워시코트를 수용하기 위한 입구;
워시코트를 샤워헤드에 공급하기 위한 출구; 및
출구로부터의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 이동가능한 출구 밸브를 포함하고;
밸브 조립체는 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 워시코트 샤워헤드의 내부 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
항목 15. 항목 14에 있어서, 출구 밸브는 밸브 시트에 대한 왕복 이동을 위해 구성된 밸브 스템을 포함하는, 기재 코팅 장치.
항목 16. 항목 15에 있어서, 밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉식으로 맞물리도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
항목 17. 항목 15 또는 항목 16에 있어서, 밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트의 하류 면과 밀봉식으로 맞물리도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
항목 18. 항목 15 내지 항목 17 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템 또는 밸브 시일은 밸브 스템 액추에이터에 의해 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉 맞물림 상태로 당겨지도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
항목 19. 항목 15 내지 항목 18 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템은 개방 상태 및 폐쇄 상태 둘 모두에서 밸브 시트를 통해 연장되는, 기재 코팅 장치.
항목 20. 항목 15 내지 항목 19 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 조립체는 밸브 챔버를 추가로 포함하는, 기재 코팅 장치.
항목 21. 항목 20에 있어서, 밸브 조립체는 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
항목 22. 항목 20 또는 항목 21에 있어서, 밸브 스템은 밸브 챔버 내에서 피스톤으로서 기능을 하여 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
항목 23. 항목 20 내지 항목 22 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 조립체의 밸브 챔버는 워시코트 샤워헤드의 내부에 유체-밀폐 방식으로 밀봉되는, 기재 코팅 장치.
항목 24. 항목 20 내지 항목 23 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템은 출구 밸브가 그의 개방 상태로 이동할 때 출구를 향해 연장되고, 출구 밸브가 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 출구로부터 멀리 후퇴되는, 기재 코팅 장치.
항목 25. 항목 20 내지 항목 24 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 조립체는 워시코트를 수용할 수 있는 밸브 챔버의 용량이 출구 밸브의 개방 상태에서보다 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 더 크도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
항목 26. 항목 15 내지 항목 25 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템은 확대된 밸브 스템 헤드를 포함하고, 확대된 밸브 스템 헤드의 근위 면에 인접하게 위치된 밸브 스템 시일을 포함하는, 기재 코팅 장치.
항목 27. 항목 26에 있어서, 확대된 밸브 스템 헤드는 개방 상태 및 폐쇄 상태 둘 모두에서 밸브 시트의 하류에 위치되는, 기재 코팅 장치.
항목 28. 항목 26 또는 항목 27에 있어서, 밸브 스템 시일은 O-링, 선택적으로 EPDM O-링을 포함하는, 기재 코팅 장치.
항목 29. 항목 14 내지 항목 28 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템 액추에이터를 추가로 포함하고, 선택적으로 밸브 스템 액추에이터는 공압식, 유압식 또는 전기-기계식 액추에이터인, 기재 코팅 장치.
항목 30. 항목 14 내지 항목 29 중 어느 한 항목에 있어서, 워시코트 샤워헤드는 밸브 조립체의 출구에 대한 유체 연결부를 갖는 상부 층 및 워시코트를 기재의 상부 표면을 향해 배출하기 위한 개구부들의 어레이를 포함하는 하부 층을 포함하는 하우징을 포함하는, 기재 코팅 장치.
항목 31. 항목 30에 있어서, 개구부들의 어레이는 복수의 동일하게 이격된 개구부들을 포함하는, 기재 코팅 장치.
항목 32. 항목 30 또는 항목 31에 있어서, 개구부의 또는 각각의 개구부의 내경은 1.5 내지 2.5 mm, 선택적으로 약 2 mm, 선택적으로 2 mm인, 기재 코팅 장치.
항목 33. 항목 30 내지 항목 32 중 어느 한 항목에 있어서, 개구부 또는 각각의 개구부는 튜브형 삽입체에 의해 한정되는, 기재 코팅 장치.
항목 34. 항목 33에 있어서, 개구부 또는 각각의 개구부의 튜브형 삽입체는 하부 층의 하부 면 아래로 적어도 1 mm, 더 바람직하게는 적어도 2 mm, 가장 바람직하게는 적어도 5 mm, 또는 약 5 mm 또는 5 mm만큼 연장되는, 기재 코팅 장치.
항목 35. 항목 30 내지 항목 34 중 어느 한 항목에 있어서, 워시코트 샤워헤드는, 내부의 상부 부분 내로 중심으로 유동하는 워시코트를 내부의 주연부를 향해 유동하게 지향시키도록 구성된 배플 층을 추가로 포함하는, 기재 코팅 장치.
항목 36. 항목 35에 있어서, 배플 층은 워시코트가 후속적으로 하부 층의 상부 면을 가로질러 하부 층의 중심을 향해 내향으로 유동하게 지향되도록 워시코트를 내부의 주연부에서 또는 그 근처에서 내부의 하부 부분으로 이송하도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
항목 37. 항목 35 또는 항목 36에 있어서, 상부 층 및 배플 층은 제1 간극에 의해 분리되고, 선택적으로 제1 간극은 3.0 내지 5.0 mm, 선택적으로 약 4.0 mm, 선택적으로 4.0 mm인, 기재 코팅 장치.
항목 38. 항목 35 내지 항목 37 중 어느 한 항목에 있어서, 배플 층 및 하부 층은 제2 간극에 의해 분리되고, 선택적으로 제2 간극은 3.0 내지 5.0 mm, 선택적으로 약 4.0 mm, 선택적으로 4.0 mm인, 기재 코팅 장치.
항목 39. 항목 35 내지 항목 38 중 어느 항목에 있어서, 상부 층, 배플 층 및 하부 층은 함께 밀봉되고, 선택적으로는 적어도, 상부 층과 배플 층 사이에 제1 O-링 시일을 그리고 배플 층과 하부 층 사이에 제2 O-링 시일을 포함하는, 기재 코팅 장치.
항목 40. 항목 14 내지 항목 39 중 어느 한 항목에 있어서, 출구 밸브는 역방향 포핏 밸브를 포함하는, 기재 코팅 장치.
항목 41. 기재 코팅 장치를 위한 밸브 조립체로서,
밸브 챔버;
워시코트를 수용하기 위한 입구;
워시코트를 샤워헤드에 공급하기 위한 출구; 및
출구로부터의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 이동가능한 출구 밸브를 포함하고;
밸브 조립체는 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성되는, 밸브 조립체.
항목 42. 항목 41에 있어서, 출구 밸브는 밸브 시트에 대한 왕복 이동을 위해 구성된 밸브 스템을 포함하는, 밸브 조립체.
항목 43. 항목 42에 있어서, 밸브 스템은 밸브 챔버 내에서 피스톤으로서 기능을 하여 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이동할 때 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성되는, 밸브 조립체.
항목 44. 항목 42 또는 항목 43에 있어서, 밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉식으로 맞물리도록 구성되는, 밸브 조립체.
항목 45. 항목 44에 있어서, 밸브 스템, 또는 밸브 스템 상에 제공된 밸브 시일은 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트의 하류 면과 밀봉식으로 맞물리도록 구성되는, 밸브 조립체.
항목 46. 항목 44 또는 항목 45에 있어서, 밸브 스템 또는 밸브 시일은 밸브 스템 액추에이터에 의해 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 시트와 밀봉 맞물림 상태로 당겨지도록 구성되는, 밸브 조립체.
항목 47. 항목 42 내지 항목 46 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템은 개방 상태 및 폐쇄 상태 둘 모두에서 밸브 시트를 통해 연장되는, 밸브 조립체.
항목 48. 항목 42 내지 항목 47 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템은 출구 밸브가 그의 개방 상태로 이동할 때 출구를 향해 연장되고, 출구 밸브가 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 출구로부터 멀리 후퇴되는, 밸브 조립체.
항목 49. 항목 42 내지 항목 48 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템은 확대된 밸브 스템 헤드를 포함하고, 확대된 밸브 스템 헤드의 근위 면에 인접하게 위치된 밸브 스템 시일을 포함하는, 밸브 조립체.
항목 50. 항목 49에 있어서, 확대된 밸브 스템 헤드는 개방 상태 및 폐쇄 상태 둘 모두에서 밸브 시트의 하류에 위치되는, 밸브 조립체.
항목 51. 항목 49 또는 항목 50에 있어서, 밸브 스템 시일은 O-링, 선택적으로 EPDM O-링을 포함하는, 밸브 조립체.
항목 52. 항목 41 내지 항목 51 중 어느 한 항목에 있어서, 밸브 스템 액추에이터를 추가로 포함하고, 선택적으로 밸브 스템 액추에이터는 공압식, 유압식 또는 전기-기계식 액추에이터인, 밸브 조립체.
항목 53. 항목 41 내지 항목 52 중 어느 한 항목에 있어서, 출구 밸브는 포핏 밸브를 포함하는, 밸브 조립체.
항목 54. 항목 1 내지 항목 13 중 어느 한 항목에 있어서, 기재는 관류 기재(예컨대, 모놀리식 관류 기재) 또는 필터 기재(예컨대, 벽 유동 필터 기재)로부터 선택되는, 방법.
항목 55. 항목 1 내지 항목 13 중 어느 한 항목에 있어서, 워시코트는, 삼원 촉매(TWC), 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매, 디젤 산화 촉매(DOC), 희박 NOx 트랩 촉매(LNT), 암모니아 슬립 촉매(ASC), 조합된 선택적 촉매 환원 촉매와 암모니아 슬립 촉매(SCR/ASC), 및 수동 NOx 흡착제(PNA)로부터 선택되는 촉매 코팅을 포함하는, 방법.
항목 56. 항목 1 내지 항목 13 중 어느 한 항목에 있어서, 워시코트는 3 내지 9000 cP, 선택적으로 3 내지 54 cP, 선택적으로 32 내지 576 cP, 선택적으로 23 내지 422 cP, 선택적으로 250 내지 4500 cP, 선택적으로 500 내지 9000 cP의 점도를 갖는, 방법.

Claims (20)

  1. 기재를 워시코트로 코팅하는 방법으로서,
    상기 기재의 상부 표면을 기재 코팅 장치의 워시코트 샤워헤드(showerhead) 아래에 위치시키도록 상기 기재를 상기 기재 코팅 장치의 헤드셋(headset)과 맞물리게 하는 단계;
    워시코트를 상기 워시코트의 공급원으로부터 상기 워시코트 샤워헤드를 향해 이송하는 단계;
    상기 공급원으로부터 상기 워시코트 샤워헤드의 내부 내로의 상기 워시코트의 유동을 제어하기 위해 밸브 조립체를 사용하는 단계;
    상기 워시코트 샤워헤드로부터 상기 기재의 상부 표면 상으로 상기 워시코트를 배출하는 단계; 및
    상기 기재의 하부 표면에 흡입력을 인가함으로써 상기 기재를 통해 상기 워시코트를 흡인하는 단계를 포함하고;
    상기 밸브 조립체는 상기 워시코트 샤워헤드의 내부 내로의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 이동가능한 출구 밸브를 포함하고, 상기 밸브 조립체는 상기 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 상기 워시코트 샤워헤드의 내부 내에서 압력 강하를 생성하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 출구 밸브는 밸브 시트에 대해 왕복하는 밸브 스템을 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 밸브 스템 또는 상기 밸브 시일은 상기 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 상기 밸브 시트와 밀봉 맞물림 상태로 당겨지는, 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 밸브 조립체는 상기 개방 상태로부터 상기 폐쇄 상태로 이동할 때 상기 밸브 조립체의 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 밸브 스템은 상기 밸브 챔버 내에서 피스톤으로서 기능을 하고, 상기 개방 상태로부터 상기 폐쇄 상태로 이동할 때 상기 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 워시코트 샤워헤드 내에서, 상기 워시코트는 상기 내부의 상부 부분 내로 중심으로 들어가고, 이어서 상기 내부의 주연부를 향해 유동하고, 이어서 상기 내부의 하부 부분 내로 아래로 지향되고, 이어서 상기 하부 부분 내에서 상기 워시코트 샤워헤드의 중심을 향해 내향으로 유동하도록 지향되는, 방법.
  7. 기재 코팅 장치로서,
    워시코트의 공급원;
    상기 워시코트를 기재의 상부 표면을 향해 배출하기 위한 워시코트 샤워헤드;
    상기 기재의 상부 표면을 상기 워시코트 샤워헤드 아래에 위치시키도록 상기 기재와 맞물리기 위한 헤드셋; 및
    상기 워시코트 샤워헤드로부터 상기 기재를 통해 배출된 상기 워시코트를 흡인하기 위한 진공 발생기를 포함하고;
    상기 기재 코팅 장치는 상기 워시코트 샤워헤드 내로의 워시코트의 유동을 제어하기 위한 밸브 조립체를 추가로 포함하고, 상기 밸브 조립체는,
    상기 워시코트의 공급원으로부터 공급되는 상기 워시코트를 수용하기 위한 입구;
    상기 워시코트를 상기 샤워헤드에 공급하기 위한 출구; 및
    상기 출구로부터의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 이동가능한 출구 밸브를 포함하고;
    상기 밸브 조립체는 상기 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 상기 워시코트 샤워헤드의 내부 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 출구 밸브는 밸브 시트에 대한 왕복 이동을 위해 구성된 밸브 스템을 포함하는, 기재 코팅 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 밸브 스템 또는 상기 밸브 시일은 밸브 스템 액추에이터에 의해 상기 출구 밸브의 폐쇄 상태에서 상기 밸브 시트와 밀봉 맞물림 상태로 당겨지도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 밸브 조립체는 밸브 챔버를 추가로 포함하는, 기재 코팅 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 밸브 스템은 상기 밸브 챔버 내에서 피스톤으로서 기능을 하여 상기 개방 상태로부터 상기 폐쇄 상태로 이동할 때 상기 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 밸브 조립체의 밸브 챔버는 상기 워시코트 샤워헤드의 내부에 유체-밀폐 방식으로 밀봉되는, 기재 코팅 장치.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 워시코트 샤워헤드는 상기 밸브 조립체의 출구에 대한 유체 연결부를 갖는 상부 층 및 상기 워시코트를 상기 기재의 상부 표면을 향해 배출하기 위한 개구부들의 어레이를 포함하는 하부 층을 포함하는 하우징을 포함하는, 기재 코팅 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 워시코트 샤워헤드는, 상기 내부의 상부 부분 내로 중심으로 유동하는 워시코트를 상기 내부의 주연부를 향해 유동하게 지향시키도록 구성된 배플 층을 추가로 포함하는, 기재 코팅 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 배플 층은 상기 워시코트가 후속적으로 상기 하부 층의 상부 면을 가로질러 상기 하부 층의 중심을 향해 내향으로 유동하게 지향되도록 상기 워시코트를 상기 내부의 주연부에서 또는 그 근처에서 상기 내부의 하부 부분으로 이송하도록 구성되는, 기재 코팅 장치.
  16. 기재 코팅 장치를 위한 밸브 조립체로서,
    밸브 챔버;
    워시코트를 수용하기 위한 입구;
    상기 워시코트를 샤워헤드에 공급하기 위한 출구; 및
    상기 출구로부터의 워시코트의 유동을 제어하기 위해 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 이동가능한 출구 밸브를 포함하고;
    상기 밸브 조립체는 상기 출구 밸브가 그의 개방 상태로부터 그의 폐쇄 상태로 이동할 때 상기 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성되는, 밸브 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 출구 밸브는 밸브 시트에 대한 왕복 이동을 위해 구성된 밸브 스템을 포함하는, 밸브 조립체.
  18. 제17항에 있어서, 상기 밸브 스템은 상기 밸브 챔버 내에서 피스톤으로서 기능을 하여 상기 개방 상태로부터 상기 폐쇄 상태로 이동할 때 상기 밸브 챔버 내에서 압력 강하를 생성하도록 구성되는, 밸브 조립체.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 밸브 스템은 확대된 밸브 스템 헤드를 포함하고, 상기 확대된 밸브 스템 헤드의 근위 면에 인접하게 위치된 밸브 스템 시일을 포함하는, 밸브 조립체.
  20. 제19항에 있어서, 상기 확대된 밸브 스템 헤드는 상기 개방 상태 및 상기 폐쇄 상태 둘 모두에서 상기 밸브 시트의 하류에 위치되는, 밸브 조립체.
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