KR20010052562A - 다수의 유체 투과성 채널을 구비한 벌집체를 제조하기위한 방법 및 박판 팩 - Google Patents

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Abstract

적어도 부분적으로 구조화된 다수의 박판으로 부터 유체가 흐를 수 있는 다수의 채널을 가진 벌집체를 제조하기 위하여, 본 발명은 적어도 부분적으로 구조화된 다수의 박판으로 부터 만들어진 하나 이상의 스택을 제공한다. 박판층을 형성하기 위한 각 스택은 벤딩선을 따라 스택위에 스택이 접혀서 박판층은 굴곡된 제 1 단부영역 및 제 1단부영역을 마주보는 제 2 단부영역을 가진다. 제 2 단부영역은 스택의 제 1 단부섹션과 제 2 단부섹션에 의해 형성된다. 제 1 단부섹션은 제 1 단부면과 중앙면에 대해 제 1 각(α)을 이루고 제 2 단부섹션은 제 2 단부면과 중앙면에 대해 제 2 각(β)을 이루며, 제 1 각(α)은 제 2 각(β)보다 작은 각을 이룬다. 형틀의 중심부에 배치된 트위스팅 장치 및 형틀에 대해 트위스팅 장치의 상대적 회전에 의해 지지된 각 박판층은 벌집체를 형성하기 위해 감기게 된다.

Description

다수의 유체 투과성 채널을 구비한 벌집체를 제조하기 위한 방법 및 박판 팩{METHOD AND SHEET METAL PILE FOR PRODUCING A HONEYCOMB BODY WITH A PLURALITY OF CHANNELS THROUGH WHICH A FLUID IS ABLE TO FLOW}
금속성 벌집체는 촉매 변환기 지지체로써 사용되는 것으로 알려져 있다. 이런 벌집체는 적어도 부분적으로 구조화된 다수의 박판팩(sheet metal pack)으로 구성된다. 벌집체 구조의 수많은 실시예가 미국 특허 제 4,923,109호, 국제 출원 공개 공보 제 90/03220호, 유럽특허 제 0 322 566 A1호, 및 국제 출원 공개 공보 제 94/01661호에 개시되어 있다.
국제 출원 공개 공보 제 97/00725호에는 적어도 부분적으로 구조화된 다수의 층으로 이루어진 다수의 유체 투과성 채널을 구비한 벌집체의 제조를 다루고 있다. 이 공보에는 적어도 부분적으로 구조화된 다수의 박판층으로 형성된 하나 이상의 스택이 적층되는 것을 제안한다. 각 스택은 박판팩을 구성하기 위해 벤딩선 둘레로 접혀진다. 각 박판팩은 제조되는 벌집체 외형에 일치하는 윤곽을 가진 형틀 내에 배치된다. 각 스택은 형틀의 중심부에 배열된 루핑수단에 의해 지지된다. 그 다음, 모든 스택은 형틀에 대해 루핑수단의 회전에 의해 벌집체로 루핑된다. 이런 방법으로 준비된 벌집체는 재킷 튜브 내에 설치된다. 벌집체 제조의 다른 방법은 국제 출원 공개 공보 제 97/00135 호에 개시되어 있다.
다른 제조 단계에서, 벌집체는 재킷 튜브에 땜질된다. 즉, 각 박판층의 단부가 실질적으로 재킷 튜브에 땜질된다. 이런 방법으로 제조된 벌집체는, 각 스택이 스택 위로 접히는 단계와 스택이 벌집체 내로 루핑되는 단계에서 위험성을 가지게 되는데, 각 박판층이 재킷 튜브에 결합되는 영역에서, 어떤 박판층은 재킷 파이프 표면의 상대적으로 큰 섹션에 땜질되지만, 반면 다른 박판층은 단지 상대적으로 작은 둘레 섹션의 재킷 튜브에 땜질된다. 벌집체를 재킷 파이프와 결합하는 이런 형식은 기계적 응력 또는 열적 응력으로 인하여 벌집체가 손상될 위험성을 수반한다. 특히, 박판층 사이의 땜질된 결합부가 적어도 부분적으로 파손될 위험성이 있다.
본 발명의 주요 내용은 다수의 유체 투과 채널을 구비한 벌집체를 제조하기 위한 방법과 박판팩에 관한 것이다.
도 1은 스택의 개략적인 사시도,
도 2는 박판팩의 개략적인 사시도,
도 3은 세 개의 굴곡된 박판팩을 갖춘 장치의 평면도,
도 4 및 도 5는 각각 루핑 과정 동안의 순간적 형상을 도시하는 평면도,
도 6은 형틀 내에서 완벽하게 굴곡된 벌집체를 도시하는 평면도,
도 7은 도 3에 도시된 X부분의 확대도,
도 8은 도 1에 따르는 장치의 단면도이다.
본 발명의 목적은 가능한 재킷 파이프와 땜질된 연결부를 보다 평평하게 형성하는 벌집체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 구체적으로, 본 발명의 다른 목적은 벌집체를 형성하는 적당한 박판팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 제 1항의 특징을 구비한 벌집체를 제조하는 방법과, 제 8항의 특징을 구비한 박판팩에 의해 각각 구현된다. 본 발명에 따르는 방법과 박판팩의 양호한 추가적인 개선점 및 구조는 각 청구항의 주요 내용이다.
다수의 유체 투과성 채널을 구비한 벌집체를 제조하는 본 발명의 방법에 따라, 하나 이상의 스택은 적어도 부분적으로 구조화된 다수의 박판층이 적층되는 것을 제안한다. 그 다음, 각 스택은 박판팩을 형성하기 위해 벤딩선 둘레로 접혀져서, 박판팩은 굴곡된 제 1 단부영역 및 제 1 단부영역을 마주보는 제 2 단부영역을 가진다. 박판팩을 형성하기 위해 스택이 그 스택 위로 접히는 단계가 끝나면 제 2 단부영역은 스택의 제 1 단부섹션 및 제 2 단부섹션에 의해 형성된다. 제 1 단부섹션은 제 1 단부면을 가진다. 제 2 단부섹션은 제 2 단부면을 가진다. 제 1 단부면과 제 2 단부면이 함께 박판팩의 제 2 단부영역의 단부면을 형성한다. 양 단부면은 서로에 대해 상대적으로 경사져 있다. 제 1 단부면은, 스택이 접히면서 형성된 박판층의 중앙면에 대해 제 1 각(α)을 이룬다. 제 2 단부면은 중앙면에 대해 제 2 각(β)을 이룬다. 제 2 각(β)과 제 1 각(α)은 내각이다. 이들 각은 제 1 각(α)이 제 2 각(β)보다 작게 선택된다. 이것은 스택이 접히는 동안 제 1 단부섹션의 박판층이 실질적으로 제 2 단부섹션의 박판층보다 서로에 대해 상대적으로 훨씬 많이 변위되는 동안 얻어진다. 대체로, 박판의 스택의 제 2 단부섹션은 비대칭적으로 형성된다.
그 다음, 각 박판팩은 형틀의 중앙부에 배치된 루핑수단에 의해 지지되고 형틀에 대해 루핑수단의 회전에 의해 벌집체 내로 루핑된다.
예상 외로, 본 발명을 따르는 방법의 실행에 의해, 외부의 방향에서 보았을때, 벌집체는 상대적으로 평평하게 배열된 박판층 단부면를 가짐으로서, 재킷 파이프에 벌집체를 상당히 보다 더 평평하게 땜질하는 것이 가능하다. 벌집체가 더 고르게 땜질되어질 수 있기 때문에, 벌집체의 탁월한 작동 신뢰성을 얻을 수 있다.
본 방법의 양호한 추가적인 개선점에 따라, 스택이 접히는 동안 박판층의 상당히 큰 상대적 변위가 제 2 단부섹션 보다 제 1 단부섹션에서 일어나는 것을 제안한다. 구체적으로, 스택이 접히는 동안 제 2 단부섹션의 스택 박판층은 실질적으로 고정되는 것을 제안한다. 이런 방법에서, 박판팩의 제 2 단부섹션은 실질적으로 스택으로써 단부 섹션의 본래의 원형을 그대로 유지한다. 벌집체를 형성하기 위해 사용되는 다수의 박판 스택 및 제공된 벌집체의 모양에 따라, 다양한 박판 스택이 또한 다르게 형성된 단부 섹션으로 제공될 수 있다. 스택이 접히는 동안, 다양한 박판팩의 결합 및 제 2 단부섹션의 적절한 형성에 의해, 벌집체의 작동 신뢰성이 증가될 수 있다.
벌집체의 제조를 단순화하기 위해, 적어도 스택이 접히는 단계에서, 스택이 제 2 단부섹션과 벤딩선 사이의 적어도 한 곳에 지지되는 것을 제안한다. 예로, 이것은 제 2 단부섹션의 스택을 조임(clamping)으로써 구현될 수 있다. 또한 이런 조임은 박판층의 어떠한 변위를 일으킨다.
바람직하게는, 스택은 박판층이 층을 이루어 형성되므로, 제 2 단부섹션 스택의 제 2 단부면이 실질적으로 스택의 횡방향에 대해 수직을 이루는 것이다. 특히, 이런 형태의 세 개의 스택이 벌집체를 형성하기 위해 사용된다.
다른 바람직한 구조에 따라 하나 이상의 스택이, 적어도 부분적으로 구조화된 박판층으로 적층되며, 박판층이 접혀 실질적으로 완전히 포개지는 것을 제안한다.
본 방법의 또 다른 양호한 실행에 따라 두 개 이상의 박판팩이 형틀 내에 배치되는 것을 제안한다. 각 박판팩의 굴곡된 단부는 형틀의 중심부에 배치된다. 국제 출원 공개 공보 제 97/00725호에 개시된 바와 같이, 각 박판팩은 방사 외향으로 배열된다. 박판팩은 루핑수단에 의해 지지된다. 박판팩은 형틀 내에 배치되어 외부방향에서 보았을때, 제 1 단부섹션은 제 2 단부섹션과 번갈아 배열되어 있다. 형틀내 박판팩의 이런 배열은 각 박판팩의 굴곡이 동일한 방향으로 일어나는 장점을 가지고 있다. 이런 방법으로, 외부방향에서 보았을때, 박판팩의 각 박판층 단부에서 보다 평평한 배열을 구현할 수 있다.
본 방법의 또 다른 양호한 실행에 따라서, 루핑수단의 회전 방향은, 각 박판팩이 실질적으로 벤딩선에 대해 평행하고 제 2 단부섹션과 굴곡된 단부영역 사이에 놓여있는 박판층 외면에 인접한 각 벤딩축 둘레에서 굴곡 되도록 선택된다.
다른 발명의 개념에 따라, 박판팩이 다수의 유체 침투성 채널을 가진 벌집체를 제조하기 위해 제안된다. 박판팩은, 박판층이 층을 이루고 벤딩선에서 접혀진 적어도 부분적으로 구조화된 다수의 박판층으로 구성된다. 박판팩은 굴곡된 제 1 단부영역과 제 1 단부영역를 마주보고 있는 제 2 단부영역를 가진다. 제 2 단부영역은 제 1 단부섹션과 제 2 단부섹션에 의해 형성된다. 박판팩은 제 1 단부면을 가진 제 1 단부섹션과 제 2 단부면을 가진 제 2 단부섹션으로 구별되며, 제 1 단부면은 중앙면에 대해 이루는 제 1 각(α)을 포함하고 제 2 단면은 중앙면에 대해 이루는 제 2 각(β)을 포함하며, 제 1 각(α)은 제 2 각(β)보다 작은 각을 이룬다. 이렇게 형성된 박판팩이 벌집체를 제조하기 위한 적절한 박판팩이 된다. 벌집체를 형성하기 위한 적당한 구조의 다른 박판팩을 설명한 국제 출원 공개 공보 제 97/00725호 또는 국제 출원 공개 공보 제 97/00135호에 개시된 방법의 실행에 따라, 박판팩이 루핑될 수 있으며, 외부 방향에서 보았으때 현저히 평평하게 배열된 박판 단부를 가진 벌집체가 구현되어, 벌집체와 재킷 튜브사이에 상대적으로 평평한 땜질 결합부를 생산할 수 있다. 제 2 각(β)이 대략 90˚를 이루는 박판팩이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명을 방법과 박판팩의 상세함과 장점들이 도면에 도시된 실시예를 참조로 하여 후술되어질 것이다.
도 1은 스택(27)을 개략적으로 도시하고 있는 사시도이다. 스택(27)은 적어도 부분적으로 구조화된 박판층(28,29)을 다수 포함하고 있다. 도 1에 따른 스택은 평평한 박판층(28)과 주름진 박판층(29)으로 구성된다. 평평한 박판층(28)과 주름진 박판층(29)이 번갈아 배치된다. 평평한 박판층(28)과 주름진 박판층(29)은 본 실시예에서 완벽하게 포개진다. 양 박판층은 직각의 베이스를 갖춘 프리즘을 구성하기 위해 하나의 층위에 다른 층이 적층된다. 스택(27)이 포개지는 곳을 파선인 벤딩선(21)으로 도 1에 도시되고 있다. 벤딩선(21)은 실질적으로 스택(27)의 중앙에 위치한다.
벤딩선(21)둘레로 스택(27)이 스택위에 접혀짐으로서, 예시적인 방법으로 박판팩(1)은 도 2에서 도시하고 있는 것처럼 제조된다. 박판팩(1)은 제 1 단부영역(30)을 가진다. 벤딩선(21)에 인접한 제 1 단부영역(30)은 굴곡 된다. 박판팩(1)은 제 2 단부영역(31)을 가진다. 제 2 단부영역(31)은 제 1 단부영역(30)을 마주보고 있다. 제 2 단부영역(31)은 스택(27)의 제 1 단부섹션(32)과 제 2 단부섹션(33)을 가지고 형성된다.
제 1 단부섹션(32)은 제 1 단부면(35)을 가진다. 제 1 단부면(35)은 제 1 단부영역(30)에 대해 반대로 경사져 있다. 제 1 단부면(35)은 중앙면(34)에 대해 제 1 각 (α)을 이룬다. 제 2 단부면(36)은 중앙면(34)에 대해 제 2 각(β)을 이룬다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 각(α)은 제 2 각(β)보다 작은 각을 이룬다. 본 실시예에서 도시된 바와 같이, 제 2 각(β)은 대략 90°를 이룬다.
도 3은 형틀(5)내에 있는 세 개의 박판팩(1,2,3)의 배열을 도시하고 있는 평면도이다. 각 박판팩(1,2,3)은 형틀(5)의 중심부(7)에 굴곡된 제 1 단부영역(30)를 가지고 배열되어 있다. 박판팩(1,2,3)은 중심부(7)에 대해 방사 외향으로 배열된다. 박판팩(1,2,3)은 외부 방향에서 보았을때, 제 1 단부섹션(32)이 제 2 단부섹션(33)과 번갈아 배치되어 있다.
형틀은 벽(11)을 포함하며, 벽에 있는 세 개의 직사각형 통로(8,9,10)는 본 실시예에 도시된 바와 같이, 형틀의 둘레에 동일한 거리 상에 배치되어 있다. 도 8에서 도시된 바와 같이, 형틀은 외면 플랜지(13)와 기저부(14)로 인해 도시되지 않은 연결수단을 이용하여 연결되어질 수 있다. 작동막대(17)상에 배열된 다이(16)를 통과하는 통로 개구(15)를 구비한 기저 플레이트(14)가 제공된다. 개구(15)의 단면과 다이(16)의 단면은 형틀(5)의 단면과 일치한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 통로(8,9,10)는 단면상에서 볼록하게 형성되는 것이 바람직한 세로 표면(longitudinal surface;11)을 가진다. 세로 표면(11,12)이 세라믹 재료의 활주층인 활주층(18,19)을 가지고 제공되는 것이 바람직하다.
보다 나은 명료함을 위해, 도면의 면에 대해 수직적인 축(4)을 중심으로 박판팩(1,2,3)을 감을 수 있는 루핑수단의 일 실시예는 도시되지 않았다. 와인딩 수단은 각 박판팩(1,2,3)을 속박하며, 루핑 수단의 회전방향(S)으로 회전하는 와인딩 스핀들(24,25,26)을 가지고 있다. 와인딩 스핀들(24,25,26)은 벤딩선(21,22,23)영역과 관련된 박판팩(1,2,3)의 영역을 속박한다.
중심축(4)에 대해 와인딩 스핀들(24,25,26)을 S방향으로 감음으로서, 각각의 박판팩(1,2,3)은 동일한 방향으로 감기게 된다. 와인딩 과정에서, 박판팩(1,2,3)은 각 통로(8,9,10)의 활주층(18,19)을 따라 형틀의 내부로 활주한다. 각각의 박판팩은 벤딩축(37,38,39)에 대하여 굴곡 된다. 각각의 벤딩축(37,38,39)은 실질적으로 상기 벤딩선(21,22,23)과 와인딩 스핀들축(24,25,26)에 대해 평행하다. 각 박판팩(1,2,3)의 박판층(44)의 외부(40)는 제 2 단부섹션(33)과 굴곡된 제 1 단부영역(30)의 사이에 놓여진다. 루핑 과정동안, 벤딩축(37,38,39)의 변위가 일어난다. 벤딩축(37,38,39)의 위치는 박판팩(1,2,3)의 루핑된 둘레에 따라 달라진다.
루핑 과정에서, 박판층(28,29)의 변위가 일어나며 제 2 단부영역(31)은 실질적으로 형틀(5)의 내부모양에 조화된다. 각각의 박판층(28,29) 변위는 각 박판층(28,29) 단부의 배열이 벌집체(6)의 둘레 상에서 일어나는 것이다.
상술한 본 발명이, 다수의 유체 침투성 채널을 구비한 벌집체를 제조하는 방법의 바람직한 실시예이다. 대안적으로, 국제 출원 공개 공보 제 97/00135호에 개시된 발명에 의해 본 방법이 실행될 수 있다. 국제 출원 공개 공보 제 97/00135호와 독일 특허 제 195 21 685호의 내용이 완전히 채택된다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1,2,3 박판팩
4 중심축
5 형틀
6 벌집체
7 중심부
8,9,10 통로
11,12 세로 표면
13 외면 플랜지
14 플레이트
15 개구
16 다이
17 작동 막대
18,19 활주층
21,22,23 벤딩선
24,25,26 와인딩 스핀들
27 스택
28 평평한 박판층
29 주름진 박판층
30 제 1 단부영역
31 제 2 단부영역
32 제 1 단부섹션
33 제 2 단부섹션
34 중앙면
35 제 1 단부면
36 제 2 단부면
37,38,39 벤딩축
40 섹션
41 외부 박판층
α 제 1 각
β 제 2 각
S 회전 방향

Claims (10)

  1. 적어도 부분적으로 구조화된 다수의 박판층으로 유체 투과성 채널을 가지는 벌집체를 제조하는 방법으로서,
    하나 이상의 스택(27)을 적어도 부분적으로 구조화된 다수의 박판층(28,29)으로 적층하여 형성하는 단계,
    박판팩(1,2,3)을 형성하기 위해 각 스택(27)을, 박판팩(1,2,3)이 굴곡된 제 1 단부영역(30)및 상기 제 1 단부영역(30)을 마주보며 스택(27)의 제 1 단부섹션(32)과 제 2 단부섹션(33)에 의해 형성된 제 2 단부영역(31)을 가지도록, 벤딩선(21,22,23)둘레로 접히는 단계를 포함하며, 여기서 상기 제 1 단부섹션(32)의 제 1 단부면(35)은 중앙면(34)에 대해 제 1각(α)을 이루고 상기 제 2 단부섹션(33)의 제 2 단부면(36)은 중앙면(34)에 대해 제 2 각(β)을 이루며, 제 1 각(α)은 제 2 각(β)보다 작은 각을 이루며,
    또한, 각 박판팩(1,2,3)을 형틀(5)의 중심부(7)에 있는 루핑수단(24,25,26)에 의해 지지하고, 형틀(5)에 대해 상기 루핑수단의 회전에 의해 벌집체로 루핑하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스택(27)을 접히는 단계 동안 상기 박판층(28,29)의 서로에 대해 실질적으로 큰 상대적 변위를 상기 제 2 단부섹션(33)보다 제 1 단부섹션내에서 허용하는 방법.
  3. 제 3항에 있어서, 상기 접히는 단계동안, 상기 제 2 단부섹션(33)의 스택(27)의 박판층(28,29)을 실질적으로 고정하는 방법.
  4. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 접히는 단계 동안, 상기 스택(27)을 상기 제 2 단부섹션(33)및 벤딩선(21)사이의 적어도 한 영역에서 지지하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어는 한 항에 있어서, 상기 박판층(28,29)을 상기 제 2 단부섹션(33)의 스택(27)의 제 2 단부면(36)이 실질적으로 스택(27)의 횡방향에 대해 수직을 이루도록 층을 형성하는 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 스택(27)이 적어도 부분적으로 구조화된 다수의 박판층(28,29)을 적층하여 이루어지고, 상기 박판층(28,29)이 실질적으로 완전히 포개지는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 형틀(5)내에서 두 개 이상의 박판팩(1,2,3)을 상기 굴곡된 제 1 단부섹션(30) 각각에 대해 중심부(7)에 배열하고 방사 외향으로 정렬하며, 외부의 방향에서 보았을때, 제 1 단부섹션(32)이 제 2 단부섹션(33)과 번갈아 배치되도록 루핑수단(24,25,26)에 의해 지지하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 루핑수단(24,25,26)의 회전방향을 각 박판팩(1,2,3)이, 실질적으로 상기 벤딩선(21,22,23)에 대해 평행하고 상기 제 2 단부섹션(33)과 상기 굴곡된 제 1 단부영역(30)사이에 있는 외부 박판층(41)의 섹션(40)에 인접한 벤딩축(37,38,39) 주위에서 개별적으로 굴곡되도록 선택하는 방법.
  9. 다수의 유체 투과성 채널을 구비한 벌집체 제조를 위한 박판팩으로서,
    공동 벤딩선(21,22,23)둘레에 적층되어 접혀진 적어도 부분적으로 구조화된 다수의 박판층(27,28)을 가지며, 박판팩(1,2,3)은 굴곡된 제 1 단부영역(30) 및 제 1 단부영역(30)과 마주보며 제 1 단부섹션(32)과 제 2 단부섹션(33)에 의해 형성된 제 2 단부영역(31)을 가지는 박판팩에 있어서,
    상기 제 1 단부섹션(32)이 제 1 단부면(35)을 가지고 상기 제 2 단부섹션(33)이 제 2 단부면(36)을 가지며, 상기 제 1 단부면(35)이 중앙면(34)에 대해 제 1 각(α)을 이루고 상기 제 2 단부면(36)이 중앙면(34)에 대해 제 2 각(β)을 이루고, 상기 제 1 각(α)이 상기 제 2 각(β)보다 작은 각을 이루는 것을 특징으로 하는 박판팩.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 제 2 각(β)이 대략 90°를 이루는 것을 특징으로 하는 박판팩.
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