DE3726872C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Extruderdüse zum Extrudieren von Wabenkörpern.

Solche Extruderdüsen sind unter anderem bekannt aus der DE-PS 22 54 563, der DE-PS 22 22 468, der US-PS 30 38 201, der DE-OS 15 79 011, der DE-AS 17 29 027 und der CH-PS 4 78 644. Solche Extruderdüsen werden unter anderem be­ nötigt, um Wabenkörper aus keramischer Masse herzustellen, wie in der CH-PS 4 78 644 angegeben. Solche Wabenkörper können beispielsweise im chemischen Apparatebau als Füll­ körper oder Katalysatorträger verwendet werden. Dabei ist es denkbar, daß die Wabenkörper auf ihrer Oberfläche eine katalysierende Beschichtung erhalten oder aus einem kata­ lytisch wirksamen Material bestehen. Ein besonders bedeut­ sames Anwendungsgebiet solcher Wabenkörper ist die Abgas­ nachverbrennung bei Brennkraftmaschinen und bei Feuerungen, z. B. Kraftwerksfeuerungen. Aus der Vielfalt des Anwendungs­ gebiets ergibt sich, daß die Wabenkörper in unterschied­ lichen Dimensionen herzustellen sind. In jedem Fall ist es wünschenswert - bezogen auf die Masse des Katalysatorkörpers - eine möglichst große Oberfläche zur Verfügung zu stellen. Dies führt dazu, daß man die Wabenzellen mit möglichst kleinem Querschnitt und die zwischen den Wabenzellen liegen­ den Wabenwände mit möglichst geringer Wandstärke herstellen muß. Hierin liegt die besondere Schwierigkeit in dem Düsen­ aufbau. Diese Schwierigkeiten werden noch durch das rheolo­ gische Verhalten der zu extrudierenden Massen erhöht, ins­ besondere wenn es sich um keramische Massen , wie Tone, handelt.

Ausgehend von dem Stand der Technik, nach der CH-PS 4 78 644, betrifft die Erfindung eine Extruderdüse zum Ex­ trudieren von Wabenkörpern, insbesondere aus keramischer Masse, umfassend eine Mehrzahl von für die Durchströmung der zu extrudierenden Masse ausgebildeten Düsenrohren in Bündelanordnung,
wobei die Düsenrohre einen ersten Längsabschnitt größeren Außenquerschnitts und einen in Strömungsrichtung daran an­ schließenden zweiten Längsabschnitt kleineren Außenquer­ schnitts, vorzugsweise jeweils mit polygonalem Querschnitt, besitzen,
wobei weiter die Düsenrohre im Bereich des ersten Längsab­ schnitts dicht aneinander anliegen,
wobei weiter die Düsenrohre im Bereich des zweiten Längsab­ schnitts voneinander ringsum Abstand haben unter Bildung eines Wabenraumes,
wobei weiter die ersten Längsabschnitte an ihren von den zweiten Längsabschnitten abgelegenen Enden für das Ein­ strömen der zu extrudierenden Masse offen sind,
wobei weiter die zweiten Längsabschnitte an ihrer von den ersten Längsabschnitten abgelegenen Enden geschlossen sind, und
wobei weiter die Düsenrohre im wesentlichen radial gerichtete Durchbrechungen aufweisen, welche von den geschlossenen Enden der zweiten Längsabschnitte axialen Abstand haben, mindestens zum Teil im Bereich der zweiten Längsabschnitte liegen und die Innenräume der Düsenrohre mit dem Wabenraum verbinden.

Bei der bekannten Extruderdüse sind die zweiten Längsab­ schnitte der Düsenrohre auf ihrer ganzen Länge mit konstan­ tem Querschnitt ausgeführt. Es hat sich gezeigt, daß bei diesen bekannten Extruderdüsen insbesondere dann, wenn kleinzellige Wabenkörper hergestellt werden sollen, ein nicht unerheblicher Ausschuß auftritt. Man hat diesen Aus­ schuß bisher als unvermeidliche Folge der ungünstigen rheo­ logischen Eigenschaften der zu extrudierenden Massen ange­ sehen.

Aus der FR-PS 25 82 981 ist eine Extruderdüse entnehmbar, die anstelle einzelner Düsenrohre eine Reihe von lediglich an ihrer Außenoberfläche bearbeiteten Massivteilen auf­ weist. Durch den Einsatz derartiger Bauteile soll das kostenintensive und komplizierte Herstellverfahren für die einzelnen Düsenrohre und damit für die Extruderdüse insge­ samt vermieden werden. Die jeweiligen Massivteile sind da­ bei so gestaltet, daß die Extruderdüse nach einer axialen Zuflußöffnung eine Querschnittserweiterung und daran an­ schließend eine Querschnittsverengung aufweist. Durch die Verwendung der Massivteile lassen sich bei dieser Extru­ derdüse nur relativ dickwandige Werkstücke fertigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß auch bei kleinzelligen Wabenkörpern mit dünnen Wabenwänden eine gleichmäßige Struktur mit wesentlich ver­ ringertem Ausschuß erzielt wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zweiten Längsab­ schnitte der Düsenrohre im Bereich der Durchbrechungen eine konvergent - divergente Einschnürung besitzen, wobei die Durchbrechungen wenigstens mit einem Teil ihrer axialen Erstreckung in dem konvergenten Teil der Einschnürung liegen.

Es hat sich gezeigt, daß bei einem solchen Düsenaufbau Wa­ benkörper mit bisher unerreicht einheitlicher Struktur erstellt werden und der Ausschuß wesentlich verringert ist. Verringerung des Ausschusses bedeutet höhere Durchsatz­ leistung der Düsen beim Extruderprozeß. Dies ist im Hinblick auf die hohen Herstellungskosten der Extruderdüse von ent­ scheidender Bedeutung und führt zu einer Herabsetzung der Kosten der Wabenkörperherstellung bei gleichzeitiger Ver­ besserung der Qualität.

Eine Erklärung für die aus dem Erfindungsvorschlag resul­ tierende vorteilhafte Wirkung mag darin liegen, daß durch die konvergent - divergente Einschnürung zum einen die Strömungsgeschwindigkeit der zu extrudierenden Masse beim Durchtritt durch die Durchbrechungen erhöht wird, weil im Rohrinneren nur noch ein verringerter Strömungsquerschnitt zur Verfügung steht, und daß zum anderen an der Rohraußen­ seite ein Mischkammersystem zur Verfügung steht, in welchem eine die Gleichmäßigkeit der Wabenstruktur fördernde Durch­ mischung der aus den Durchbrechungen austretenden und in den Wabenraum eintretenden Masse erfolgt.

Besonders gute Ergebnisse werden erreicht, wenn die Durch­ brechungen in Durchströmungsrichtung der Düsenrohre vor dem Ort engsten Querschnitts der jeweiligen Einschnürung enden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Durchbrechungen sich in den Bereich des jeweiligen ersten Längsabschnitts hinein erstrecken. Durch diese Weiterbildung werden am Übergang von den ersten Längsab­ schnitten zu den zweiten Längsabschnitten im wesentlichen axial gerichtete Massestrahlen erzeugt, die in den Waben­ raum eintreten und im Bereich der Einschnürung die Durch­ mischung noch unterstützen. Durch in Achsrichtung längliche Gestaltung der Durchbrechungen wird es möglich, mit einfacher Durchbrechungsform die Durch­ brechungen sowohl in den Bereich der ersten Längsabschnitte als auch in den Bereich der zweiten Längsabschnitte zu legen und dadurch eine Kombination von Radialstrahlen und Axial­ strahlen zu erzeugen, die der Mischung im Bereich der Ein­ schnürung besonders förderlich sind.

Die Düsenrohre werden zumindest im Bereich ihrer ersten Längsabschnitte bevorzugt mit quadratischem Außenquerschnitt ausgeführt, wobei der Innen­ querschnitt bei konstanter Düsenrohrwandstärke vorzugsweise dem Außenquerschnitt entspricht. Durch einen polygonalen, insbesondere quadratischen Querschnitt wird es möglich, bei der Bündelung die Düsen­ rohre ohne Zwischenräume aneinander anzulegen, so daß die Befestigung der Düsenrohre im Bereich ihrer ersten Längs­ abschnitte aneinander keine Schwierigkeit bereitet und etwaige Zwischenräume zwischen benachbarten Düsenrohren leicht abgedichtet werden können.

Dies ist für die mechanische Stabilität der Düsenrohre von erheblicher Bedeutung, weil dann im Be­ reich der Durchbrechungen die stromaufwärtigen und die stromabwärtigen Teile des zweiten Längsabschnitts durch Eckstiele miteinander verbunden sind. Die mechanische Stabilität der Düsenrohre ist ein wesentlicher Gesichtspunkt, weil in den Extruderdüsen mit sehr hohen Drücken in der Größenordnung von 100 bar gerechnet werden muß, während gleichzeitig die Reibung der zu extrudierenden Masse an den Düsenrohrwänden auch eine hohe thermische Belastung bewirkt.

Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Durchbrechungen zusätzlich oder ausschließlich in den Bereichen der Polygon­ ecken anzuordnen, was der Gleichverteilung der zu extru­ dierenden Masse über den Außenumfang der zweiten Längsab­ schnitte förderlich sein kann.

Der Raum innerhalb der Düsenrohre und unterhalb der Durch­ brechungen wird von dem Strom des zu extrudierenden Materials nicht berührt. Man kann die Düsenrohre deshalb in diesem Be­ reich mit Vollquerschnitt ausführen, etwa durch Einbau eines entsprechenden Abschlußpfropfens. Man kann aber auch vor­ sehen, daß die Düsenrohre im Bereich ihres zweiten Längsab­ schnitts stromunterhalb der Durchbrechungen Hohlquerschnitt besitzen derart, daß sie sich im Extrusionsbetrieb mit einem stationären Extrusionsmassepfropfen füllen. Entscheidet man sich für die letztere Ausführungsform, so empfiehlt es sich, daß die zweiten Längsabschnitte an ihren von den ersten Längsabschnitten abgelegenen Enden durch Endwände abge­ schlossen sind, welche eine in den Innenraum des jeweiligen zweiten Längsabschnitts hineinragende Kuppe bilden. Durch diese Ausgestaltung wird die Ausbildung eines für die Strömung günstigen Profils des Extrusionsmassepropfens gefördert.

Ein weiterer Vorschlag der Erfindung zielt darauf ab, die spezifische Oberfläche der in der Extruder­ düse zu erzeugenden Wabenkörper noch zu vergrößern. Dieser Vorschlag besteht darin, daß die Düsenrohre im Bereich ihrer zweiten Längsabschnitte auf ihrer äußeren Oberfläche Riefen besitzen. Diese Riefen bilden sich an den Oberflächen der Wabenzellwand ab und vergrößern die spezifische Oberfläche der Wabenkörper beträchtlich. Es hat sich gezeigt, daß ins­ besondere dann, wenn die konvergent - divergenten Ein­ schnürungen vorhanden sind, eine exakte Abbildung der Düsen­ rohrriefen auf den Wabenzellwänden erhalten wird.

Die Verbindung der Düsenrohre, die erheblichen axialen Kräften beim Extrusionsprozeß standhalten muß, kann in der Weise her­ gestellt werden, daß die Düsenrohre im Bereich ihrer ersten Längsabschnitte miteinander und ggf. mit der Düsenrohrumfas­ sungsfläche verklebt oder verlötet sind. Die Klebe- oder Löt­ masse füllt dabei etwaige Zwischenräume zwischen den ersten Längsabschnitten der Düsenrohre aus.

Es ist stattdessen oder zusätzlich auch möglich, daß die Düsenrohre im Bereich ihrer ersten Längsabschnitte form­ schlüssig gegen relative Verschiebung in Achsrichtung gesichert sind und ggf. auch formschlüssig gegen Ver­ schiebung relativ zu den Düsenrohrumfassungsfläche ge­ sichert sind. Bei dieser formschlüssigen Sicherung wird es besonders einfach, einzelne Düsenrohre im Falle einer Zerstörung oder Beschädigung während des Extrusionspro­ zesses auszutauschen, so daß nicht etwa die ganze Extru­ sionsdüse weggeworfen werden muß sondern verhältnismäßig preiswert repariert werden kann. Grundsätzlich ist dies freilich auch bei Verklebung und insbesondere bei Verlötung der Düsenrohre möglich. Für den Fall der Verklebung wird als Kleber insbesondere ein Kleber auf Epoxydharzbasis vorgeschlagen.

Entschließt man sich für eine formschlüssige Sicherung der Düsenrohre, so kann man diese verhältnismäßig einfach da­ durch erreichen, daß aneinander anliegende Flächenbereiche der ersten Längsabschnitte und ggf. der Düsenrohrumfassungs­ fläche mit sich deckenden Vertiefungen versehen sind, welche je einen Verschiebesicherungskörper aufnehmen. Die Ver­ tiefungen können dabei halbkugelförmig sein und die Ver­ schiebesicherungskörper dementsprechend vollkugelförmig.

Die Herstellung der Düsenrohre von relativ komplizierter Form und unter Umständen äußerst geringem Querschnitt, ins­ besondere Innenquerschnitt, ist ein erhebliches Problem. Es hat sich gezeigt, daß dieses Problem dadurch gelöst werden kann, daß die Düsenrohrwandung durch Beschichtung, insbesondere Metallbeschichtung, eines entsprechend ge­ formten Kerns und anschließendes Herauslösen des Kerns aus der so gebildeten Düsenrohrwandung gebildet ist. Hierzu ist zu bemerken, daß die Herstellung von kanaldurchsetzten Metallkörpern, insbesondere Düsen und Düsenbauteilen durch Beschichtung eines Kerns und anschließendes Herauslösen des Kerns aus der so gebildeten Düsenrohrwandung an sich bekannt ist, nämlich aus der DE-AS 10 82 093 und der DE-AS 10 85 392.

Die Düsenrohrwandung kann mehrschichtig aufgebaut sein. Auf diese Weise können verschiedene Schichten verschiedene Funktionen übernehmen, etwa die Funktion der mechanischen Stabilitätserteilung und die Funktion der Abriebbeständig­ keit.

Im Hinblick auf die hohen Anforderungen an mechanische Stabilität bei gleichzeitiger erheblicher Temperaturbe­ lastung kann die Düsenrohrwandung mindestens eine Nickel- Kobalt-Legierungsschicht aufweisen oder eine "Superalloy- Schicht". Bei Superalloys, im deutschen Sprachgebrauch auch "Superlegierungen" genannt, handelt es sich um hochtemperatur­ beständige Legierungen aus Fe, Co, Ni, Cr mit kleinen Zu­ sätzen von Mo, W, Nb u. dgl. Es handelt sich hierbei um Werkstoffe, wie sie in der Luft- und Raumfahrt, beispiels­ weise für die Herstellung von Turbinenschaufeln benutzt werden.

Als besonders verschleißunempfindliche Schicht kommt eine Titan-Nitrid-Schicht in Frage.

Eine an die Beschichtung anschließende mechanische Behandlung, insbesondere im Bereich der zweiten Längsabschnitte, empfiehlt sich jedenfalls dann, wenn höchste Oberflächenpräzision verlangt wird.

Auch bei höchster Präzision der Düsenrohrherstellung ist es schwierig, durch einfaches Bündeln der Düsenrohre, d. h. durch gegenseitiges Anlegen der Düsenrohre im Bereich ihrer ersten Längsabschnitte, eine exakte gegenseitige Positionierung der zweiten Längsabschnitte und damit eine exakte Form des Wabenraums mit Zellwänden konstanter Wandstärke zu erhalten. Zur Lösung dieses Problems wird vorgeschlagen, daß bei der Bündelung der Düsenrohre zwischen die zweiten Längsabschnitte der Düsenrohre Abstandslehren eingelegt werden und daß hier­ auf die zweiten Längsabschnitte durch Kleben oder Verlöten miteinander verbunden werden. Wenn dann die Düsenrohre im Bereich der ersten Längsabschnitte miteinander verklebt oder verlötet werden, so werden die dort entstandenen keilförmigen Spalte durch das Klebe- bzw. Lötmittel aufge­ füllt. Die Lehren können insbesondere im Bereich von den ersten Längsabschnitten fernen Enden der zweiten Längsab­ schnitte angesetzt werden. Als besonders nützlich haben sich kreuzende Drähte als Lehren erwiesen.

Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Es stellen dar:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Extruderdüse;

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 2a einen Schnitt entsprechend Fig. 2 bei einer abge­ wandelten Gestaltung der Düsenrohrwandung;

Fig. 2b eine Vergrößerung der Wandstrukturen gemäß Fig. 2a;

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie III-III bei einer abge­ wandelten Ausführungsform;

Fig. 5 ein Düsenrohr in einer Zwischenphase seiner Her­ stellung;

Fig. 6 ein fertiges Düsenrohr;

Fig. 7 ein Düsenrohrbündel in einer Zwischenphase seiner Herstellung und

Fig. 8 einen Wabenkörper hergestellt mit einer Extruder­ düse gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 erkennt man einen Mantel 10 bestehend aus einem ersten Manteilteil 10 a und einem zweiten Mantelteil 10 b. Der Mantel 10, der auch einteilig ausgeführt sein kann, umschließt ein Bündel von Düsenrohren 12. Die Düsenrohre 12 umfassen einen ersten Längsabschnitt 12 a und einen zweiten Längsabschnitt 12 b. Im ersten Langsabschnitt 12 a haben die Düsenrohre 12 einen quadratischen Außenquer­ schnitt und einen quadratischen Innenquerschnitt. Auch im Längsabschnitt 12 b haben die Düsenrohre einen quadratischen Außenquerschnitt und einen quadratischen Innenquerschnitt, doch ist der Querschnitt im Bereich einer konvergent - di­ vergenten Einschnürung 14 in Achsrichtung der Düsenrohre 12 fortschreitend variabel und dann in einem Abschnitt 16 wieder konstant quadratisch, jedoch kleiner als im Bereich des ersten Längsabschnitts 12 a. In den Seitenwänden der Düsenrohre sind mittig Schlitze oder Durchbrechungen 20 vorgesehen, wie in Fig. 3 dargestellt. Diese Schlitze 20 erstrecken sich teils über den ersten Längsabschnitt 12 a, teils über den zweiten Längs­ abschnitt 12 b. Das untere Ende der Schlitze 20 liegt oberhalb des Querschnitts 22, in welchem die Einschnürung am stärksten ist. Am unteren Ende sind die Düsenrohre 12 durch Endwände 24 abgeschlossen, am oberen Ende (in Fig. 1 nicht dargestellt) sind die Düsenrohre 12 offen. Die Mantelteile 10 a und 10 b definieren eine Düsenrohrumfassungsfläche 26 a bzw. 26 b. Die Düsenrohrumfassungsfläche 26 a umschließt die Düsen­ rohre 12, und zwar so, daß sie dicht an den bündeläußeren Düsenrohren 12 anliegt. Die Düsenrohrumfassungsfläche 26 b umgibt die unteren Längsabschnitte 12 b der Düsenrohre 12, und zwar so, daß zwischen den bündeläußeren Düsenrohren 12 und der Düsenrohrumfassungsfläche 26 b ein Ringraum 28 ge­ bildet ist. Zwischen den zweiten Längsabschnitten 12 b der Düsenrohre ist ein Wabenraum 30 gebildet, der mit dem Ring­ raum 28 kommuniziert.

Die Durchbrechungen 20 aneinander anliegender Seitenwände der Düsenrohre 12 liegen in Deckung miteinander, wobei diese Durchbrechungen 20 im Bereich der Längsabschnitte 12 a direkt aneinander anliegen.

Beim Extruderprozeß wird die zu extrudierende Masse, beispiels­ weise Ton, in Pfeilrichtung 31 durch die Düsenrohre 12 ge­ preßt, um dann durch die Durchbrechungen 20 in den Wabenraum 30 bzw. den Ringraum 28 auszutreten. Aus dem Wabenraum 30 tritt dann ein Wabenkörper 32 aus, wie er in Fig. 8 darge­ stellt ist. Die Form des Wabenkörpers gemäß Fig. 8 entspricht der Form des Wabenraums 30 und des Ringraums 28 gemäß Fig. 1.

Zu beachten ist, daß die zu extrudierende Masse durch die Schlitze 20 in deren mittlerer Höhe annähernd in radialer Richtung hindurchtritt, wie durch die Strömungspfeile 34 angedeutet. Daneben bilden sich im Bereich der oberen Enden der Schlitze 20 auch Strömungsfäden 36 aus, welche beim Zusammentreffen in Achsrichtung der Düsenrohre 12 parallelisiert werden und deshalb in Achsrichtung in den Bereich der Ein­ schnürungen 14 eintreten. Die radial gerichteten Strömungs­ fäden 34 und die axial gerichteten Strömungsfäden 36 erzeugen in dem Bereich der Einschnürungen 14 eine intensive Durch­ mischung. Die kombinierten Strömungsfäden 36 kann man sich dabei als eine Art Jetstrahl vorstellen. Die Durchmischung innerhalb des Wabenraums 30 im Bereich der Einschnürungen 14 ist auch deshalb besonders intensiv, weil die Strömung inner­ halb der Düsenrohre 12 durch die innere Einschnürung be­ schleunigt wird, bevor die Strömungsfäden durch die Durch­ brechungen 20 hindurchtreten.

Die Düsenrohre 12 sind bis zu der Endwand 24 hin hohl. Es bilden sich deshalb innerhalb der Düsenrohre 12 Extrusions­ massepfropfen aus, welche im wesentlichen stationär sind. Diese Extrusionsmassepfropfen ergeben zwangsläufig ein optimales Strömungsprofil 38 im Bereich der Durch­ brechungen 20. Die Ausbildung dieses Strömungsprofils 38 kann noch dadurch verbessert werden, daß die Endwand 24, wie bei 24 a dargestellt, eine in das Rohrinnere hinein­ weisende Kuppe bildet. Es ist auch möglich, die Düsenrohre 12 im Bereich des Extrusionsmassepfropfens mit Vollquer­ schnitt auszuführen.

In Fig. 3 erkennt man, daß durch die Schlitze 20 in den Düsenrohren 12 Eckstiele 40 gebildet sind, welche die Stabi­ lität der Düsenrohre 12 auch im Bereich der Durchbrechungen 20 erhalten. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, können dank dieser Eckstiele 40 die Durchbrechungen 20 auch wesentlich ver­ breitert werden.

Fig. 2 zeigt die Düsenrohre 12 im Bereich ihres unteren Längsabschnitts 12 b. Die Düsenrohre sind dort auf ihren Außenseiten mit Riefen 42 versehen. Diese Riefen 42 erzeugen entsprechende Riefen an den Innenseiten der Zellwände des Wabenkörpers in Fig. 8. Die Riefen sind dort bei 44 ange­ deutet. Durch diese Riefen wird die spezifische Oberfläche des Wabenkörpers 32 vergrößert.

In Fig. 2a ist eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Quer­ schnittsform der Düsenrohre 12 im Bereich der zweiten Längs­ abschnitte 12 b dargestellt. Hier erscheinen die Riefen so­ wohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite der Düsenrohrwandung. Hierauf wird noch im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren der Düsenrohre einzugehen sein. Die Riefen können in beiden Fällen einen, in Strömungsrichtung betrach­ tet beispielsweise zickzack- oder wellenförmigen Querschnitt aufweisen.

In Fig. 5 erkennt man ein Düsenrohr 12 in einer Zwischen­ phase seiner Herstellung. Es wird ausgegangen von einem Aluminiumkern 46, dessen Oberfläche der Oberfläche des her­ zustellenden Düsenrohrs 12 entspricht. Dieser Aluminiumkern 46 wird mit einer Nickel-Kobalt-Legierung beschichtet, welche die Düsenrohrwandung 48 bildet. Diese Schicht bildet auch die Endwand 24. Am unteren Ende des Aluminiumkerns 46 wird nicht beschichtet, so daß sich dort eine Einströmöffnung 50 bilden kann. Die Auftragung der Schicht 48 erfolgt auf galvanischem Weg oder durch Aufdampfen oder durch Plasmaspritzen. Es sind dies in der Technik wohlbekannte Verfahren. Nach der Erzeugung der Schicht 48 kann diese mechanisch , z. B. durch Schleifen, geglättet werden. Hierauf werden die Schlitze 20 - wie in Fig. 6 dargestellt - eingefräst, eingebohrt oder mittels Elektronenstrahl oder Laserstrahl erzeugt. Nunmehr wird das noch mit dem Aluminiumkern gefüllte Düsenrohr in ein Lösebad von Natronlauge eingelagert, so daß der Aluminium­ kern 46 herausgelöst wird. Der Angriff des Lösebads erfolgt dabei einerseits vom unteren offenen Ende 50 her und anderer­ seits durch die Durchbrechungen 20.

Die fertigen Düsenrohre 12 werden sodann - wie in Fig. 7 dargestellt - gebündelt, so daß sie mit ihren ersten Längs­ abschnitten 12 a annähernd dicht aneinanderliegen und mit ihren zweiten Längsabschnitten 12 b wieder den Wabenraum 30 definieren. Um nun die Wandstärken im Bereich des Wabenraums 30 exakt festzulegen, unabhängig von etwaigen Herstellung­ toleranzen der Düsenrohre 12, werden als Lehren Längs- und Querdrähte 52 und 54 zwischen die zweiten Längsabschnitte 12 b eingelegt, und zwar an einer Stelle stromabwärts der Einschnürung 14. Zwischen den Längsabschnitten 12 a mögen sich dabei Keilräume 55 ergeben. Diese Keilräume werden beim nachfolgenden Verlöten oder Verkleben der Düsenrohre ausgefüllt. Zur formschlüssigen Sicherung der Düsenrohre 12 in ihrer Längsrichtung relativ zueinander sind in der Düsenrohrwandung - wie in Fig. 7 dargestellt - halbkugel­ förmige Vertiefungen 56 vorgesehen, welche jeweils einen kugelförmigen Verschiebesicherungskörper 58 zwischen sich aufnehmen. Die Vertiefungen lassen sich bei dem unter Bezug­ nahme auf Fig. 5 beschriebenen Herstellungsverfahren der Düsenrohre leicht herstellen, indem entsprechende Ver­ tiefungen bereits in dem Aluminiumkern 46 vorgesehen werden.

Das Düsenrohrbündel gemäß Fig. 7 wird anschließend durch die Mantelteile 10 a und 10 b ummantelt, wobei zur Verschiebe­ sicherung gegenüber den Mantelteilen 10 a ebenfalls Kugeln 58 gemäß Fig. 7 Verwendung finden können.

Der in Fig. 8 dargestellte Wabenkörper ist beispielsweise ein Katalysator für die Nachverbrennung der Abgase einer Brennkraftmaschine, wobei die Zellen 60 in Pfeilrichtung 62 von den Abgasen durchströmt werden.

Die Ausführungsform des Querschnitts der Längsabschnitte 12 b gemäß Fig. 2a läßt sich leicht dadurch gewinnen, daß ein entsprechend geriefter Kern 46 gemäß Fig. 5 eingesetzt wird.

Neben dem beispielhaft dargestellten Quadratquerschnitt der Düsenrohre sind auch andere Querschnitte z. B. Hexagonal­ querschnitte, Oktogonalquerschnitte und schließlich auch Rundquerschnitte möglich.

Bei der Bemessung des Ringraums 28 in Fig. 1 ist darauf zu achten, daß in dem Wabenraum 30 und in dem Ringraum 28 etwa gleiche Strömungsgeschwindigkeiten auftreten.

Die Beschichtung des Aluminiumkerns gemäß Fig. 5 kann in mehreren Verfahrensstufen erfolgen, wobei mehrere Schichten entstehen. Insbesondere können neben einer tragenden Metall­ schicht, insbesondere aus Nickel-Kobalt-Legierung oder Super­ alloy, oder Innen- und Außenverschleißschichten, insbesondere aus Titan-Nitrid, gebildet werden.

Grundsätzlich ist es denkbar, daß auch zwischen den ersten Längsabschnitten Zwischenstrukturen vorgesehen sind, z. B. Drähte oder Folien.

Die Verbindung der ersten Längsabschnitte kann auch durch Verschweißen erfolgen.

Als Metallschicht bei der Herstellung der Düsenrohre kommt neben den bereits genannten Schichten auch eine Nickelschicht in Frage, die durch ein galvanisches, ggf. durch organische Zusätze vergütetes Bad mit überwiegendem Nickelanteil gewonnen werden kann.

In Fig. 2b ist eine Vergrößerung einander benachbarter Wand­ strukturen gemäß Fig. 2a dargestellt. Man erkennt, daß die einander zugekehrten Riefen ineinandergreifen, so daß die Wabenstruktur eine Form annimmt, wie in Fig. 8 dargestellt.

Claims (23)

1. Extruderdüse zum Extrudieren von Wabenkörpern, insbesondere aus keramischer Masse, umfassend eine Mehrzahl von für die Durchströmung der zu extrudierenden Masse ausgebildeten Düsen­ rohren (12) in Bündelanordnung,
wobei die Düsenrohre (12) einen ersten Längsabschnitt (12 a) größeren Außenquerschnitts und einen in Strömungsrichtung da­ ran anschließenden zweiten Längsabschnitt (12 b) kleineren Außenquerschnitts, vorzugsweise jeweils mit polygonalem Quer­ schnitt, besitzen,
wobei weiter die Düsenrohre (12) im Bereich des ersten Längs­ abschnitts (12 a) dicht aneinander anliegen,
wobei weiter die Düsenrohre (12) im Bereich des zweiten Längs­ abschnitts (12 b) voneinander ringsum Abstand haben unter Bil­ dung eines Wabenraumes (30),
wobei weiter die ersten Längsabschnitte (12 a) an ihren von den zweiten Längsabschnitten (12 b) abgelegenen Enden für das Ein­ strömen der zu extrudierenden Masse offen sind,
wobei weiter die zweiten Längsabschnitte (12 b) an ihren von den ersten Längsabschnitten (12 a) abgelegenen Enden (24) ge­ schlossen sind, und
wobei weiter die Düsenrohre (12) im wesentlichen radial ge­ richtete Durchbrechungen (20) aufweisen, welche von den ge­ schlossenen Enden (24) der zweiten Längsabschnitte (12 b) axia­ len Abstand haben, mindestens zum Teil im Bereich der zweiten Langsabschnitte (12 b) liegen und die Innenräume der Düsenrohre (12) mit dem Wabenraum (30) verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Längsabschnitte (12 b) der Düsenrohre (12) im Bereich der Durchbrechungen (20) eine konvergent - divergente Einschnürung (14) besitzen, wobei die Durchbrechungen (20) we­ nigstens mit einem Teil ihrer axialen Erstreckung in dem kon­ vergenten Teil der Einschnürung (14) liegen.

2. Extruderdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (20) in Durchströmungsrichtung der Düsenrohre (12) vor dem Ort engsten Querschnitts (22) der jeweiligen Ein­ schnürung (14) enden.

3. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchbrechungen (20) sich in den Bereich des jeweiligen ersten Längsabschnitts (12 a) hinein erstrecken.

4. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchbrechungen (20) in Achsrichtung der Dü­ senrohre (12) länglich sind.

5. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düsenrohre (12) zumindest im Bereich ihrer ersten Längsabschnitte (12 a) quadratischen Außenquerschnitt besitzen.

6. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzliche Durchbrechungen in den Polygonecken angeordnet sind.

7. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düsenrohre im Bereich ihres zweiten Längsab­ schnitts stromunterhalb der Durchbrechungen Vollquerschnitt besitzen.

8. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düsenrohre (12) im Bereich ihres zweiten Längsabschnitts (12 b) stromunterhalb der Durchbrechungen (20) Hohlquerschnitt besitzen, welcher im Extrusionsbetrieb mit einem stationären Extrusionsmassepfropfen ausgefüllt ist.

9. Extruderdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Längsabschnitte (12 b) an ihren von den ersten Längsab­ schnitten (12 a) abgelegenen Enden durch Endwände (24) abge­ schlossen sind, welche eine in den Innenraum des jeweiligen zweiten Längsabschnitts (12 b) hineinragende Kuppe (24 a) bilden.

10. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Düsenrohre (12) im Bereich ihres zwei­ ten Längsabschnitts (12 b) auf ihrer äußeren Oberfläche Riefen (42) besitzen, welche im wesentlichen in Achsrichtung der Düsenrohre (12) verlaufen.

11. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Düsenrohre (12) im Bereich ihrer ersten Längsabschnitte (12 a) miteinander und ggf. mit der Düsenrohr­ umfassungsfläche (26 a) verklebt oder verlötet oder verschweißt sind.

12. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Düsenrohre (12) im Bereich ihrer ersten Längsabschnitte (12 a) formschlüssig gegen relative Verschie­ bung in Achsrichtung gesichert sind und ggf. auch formschlüs­ sig gegen Verschiebung relativ zu der Düsenrohrumfassungs­ fläche (26 a) gesichert sind.

13. Extruderdüse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß aneinander anliegende Flächenbereiche der ersten Längsab­ schnitte (12 a) und ggf. der Düsenrohrumfassungsfläche (26 a) mit sich deckenden Vertiefungen versehen sind, welche je einen Verschiebesicherungskörper (58) aufnehmen.

14. Extruderdüse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (56) halbkugelförmig und die Verschiebesi­ cherungskörper (58) kugelförmig ausgebildet sind.

15. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Düsenrohrwandung durch Beschichtung, insbesondere Metallbeschichtung, eines entsprechend geformten Kerns (46) und anschließendes Herauslösen des Kerns (46) aus der so gebildeten Düsenrohrwandung (48) gebildet ist.

16. Extruderdüse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenrohrwandung (48) mehrschichtig aufgebaut ist.

17. Extruderdüse nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die Düsenrohrwandung (48) mindestens eine Nickel- Kobalt-Legierungsschicht oder Nickelschicht aufweist.

18. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Düsenrohrwandung (48) mindestens eine Superalloy-Schicht aufweist.

19. Extruderdüse nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Düsenrohrwandung (48) mindestens eine Titan-Nitrid-Schicht als Verschleißschicht aufweist.

20. Extruderdüse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenrohrwandung (48) zumindest im Bereich der zweiten Längsabschnitte (12 b) auf ihrer Außenseite mechanisch nach­ bearbeitet ist.

21. Verfahren zur Herstellung einer Extruderdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die zweiten Längsabschnitte (12 b) der Düsenrohre (12) Abstands­ lehren (52, 54) eingelegt werden und daß hierauf die ersten Längsabschnitte (12 a) durch Kleben oder Verlöten oder Ver­ schweißen miteinander verbunden werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lehren (52, 54) im Bereich von den ersten Längsabschnitten (12 a) fernen Enden der zweiten Längsabschnitte (12 b) ange­ setzt werden.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Lehren sich kreuzende Drähte (52, 54) verwendet werden.