DE3831616A1 - Verfahren zur herstellung von traegerkoerpern fuer katalytische reaktoren zur abgasreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Trä­ gerkörpern beliebiger Querschnitte für katalytische Reaktoren zur Abgasreinigung, insbesondere von Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Verfahren dieser Art ist bekannt (DE-OS 35 27 111). Bei diesem Verfahren wird ein Wellband und ein Glattband jeweils so aufgewickelt, daß die Wicklungen auf einer Seite des Wickel­ umfangs eng aneinanderliegen und dort auch untereinander be­ festigt werden, während sie in dem gegenüberliegenden Bereich lose und mit Abstand zueinander gewickelt werden. Durch Ver­ formen des lose gewickelten Teiles eines solchen Trägerkörpers gelingt es, insbesondere beim Einsetzen in eine Metallhülse, dem so vorbereiteten Wickelkörper eine von der runden oder ovalen Form abweichende Gestalt zu geben. Solche Formgebungen sind insbesondere im Kraftfahrzeugbau bei den dort vorgegebenen engen Raumverhältnissen, unter denen die Abgasleitungen verlegt werden, gewünscht. Das Verfahren, den Trägerkörper in der vor­ her geschilderten Weise zu wickeln, ist relativ aufwendig. Die mit einem solchen Verfahren erzeugbare Dichte des entstehenden Wabenkörpers nach der Verformung kann aber nicht in allen Bereichen gleichbleibend gewährleistet sein.

Bekannt ist auch ein Verfahren (Kühler-Behr-Wickelstifte), bei dem der Wickelvorgang nicht um einen zentralen Kern herum, son­ dern um in verschiedenen Abständen von einer Wickelachse ange­ ordnete Wickelstifte herum erfolgt, die nach dem Wickelvorgang oder auch schon während des Wickelns, axial wieder aus dem Wik­ kelkörper herausgezogen werden. Mit einem solchen Verfahren können auch Trägerkörper mit weitgehend beliebigen Querschnit­ ten hergestellt werden. Auch ein solches Wickelverfahren und die dafür notwendige Vorrichtung erfordert einen relativ großen Aufwand, der auch die Herstellungskosten des Trägerkörpers erhöht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzusehen, bei dem der Trägerkörper beliebiger Querschnitte, ohne den vorher erwähnten Wickelaufwand, so hergestellt werden können, daß die Wabendichte auch in allen Bereichen des Träger­ körpers und des dann daraus hergestellten Katalysators gleich­ bleibend ist. Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Ver­ fahren der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 vorgesehen. Der zunächst in bekannter Weise hergestellte Wabenblock weist eine vollkommen gleichmäßi­ ge Dichte der Waben auf. Der gewünschte Querschnitt wird erst durch den anschließenden Trennvorgang erzeugt. Vorteilhaft ist es dabei gemäß Anspruch 2, die Länge des zu fertigenden Träger­ körpers gleich bei der Herstellung des Wabenkörperblockes zu berücksichtigen, so daß nur noch der gewünschte Querschnitt herausgetrennt werden muß. Es gibt eine Reihe einsetzbarer Trennverfahren, wie beispielsweise Ausstanzen mit einem ent­ sprechend geformten Schnittwerkzeug, Diamantdrahtsägen, oder durch Wasserstrahlschneiden, Erodieren oder auch Laserstrahl­ trennverfahren.

Der Ausgangswabenkörperblock kann in an sich bekannter Weise aus gestapelten Lagen hergestellt werden; er kann aber auch in bekannter Weise gewickelt sein. Die aus ihm herauszutrennenden Trägerkörper können im Querschnitt so bemessen oder aufeinander abgestimmt werden, daß der verbleibende Wabenkörperabfall so gering als möglich wird.

Die Erfindung ist anhand von zwei Ausführungsbeispielen von möglichen Herstellungsverfahren in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Teilansicht der Stirnseite eines rechteckigen Wabenkörperblockes, der aus gestapelten Blechstücken hergestellt ist und aus dem die Trägerkörper heraustrennbar sind,

Fig. 2 einen gewickelten Wabenkörperblock und

Fig. 3 schließlich eine perspektivische schematische Teildarstellung eines aus dem Wabenkörperblock der Fig. 1 herausgetrennten Trägerkörpers.

Aus der Fig. 1 ist erkennbar, daß ein im Querschnitt rechtecki­ ger Wabenkörperblock (13) aus einzelnen Stücken eines glatten Metallbandes (9) und eines gewellten Metallbandes (8) herge­ stellt ist, die zu mehreren Lagen (10, 11, 12) übereinander je­ weils so gestapelt werden, daß jeweils ein Glattbandstück (9) in ein Wellbandstück (8) angrenzend in gleicher Reihenfolge verlegt wird, so daß jedes Wellbandstück (8) zwischen zwei Glattbandstücken (9), jedes Glattbandstück (9) zwischen zwei Wellbandstücken (8) zu liegen kommt. Die Außenseiten können von einem Glattbandstück (9), wie gezeigt, aber auch von einem Wellbandstück gebildet werden. Die auf diese Weise zu einem rechteckigen Block übereinandergestapelten Metallbandstücke (8 bzw. 9), die zweckmäßig in einer Form übereinandergeschichtet werden, werden anschließend zu der Endform des Wabenkörperblok­ kes (13) in bekannter Weise verlötet.

Aus dem so geschaffenen rechteckigen Wabenkörperblock (13) kön­ nen dann verschiedene Querschnitte (1, 2, 3, 4, 5, 6 bzw. 7) heraus­ geschnitten werden, und zwar so, daß die Außenkontur, z.B. (5 a) oder (6 a), des dazugehörigen Trägerkörpers (5 bzw. 6) mit Hilfe eines geeigneten Trennverfahrens so herausgetrennt werden, daß der Trennvorgang jeweils parallel zu den einzelnen Lagen (10, 11, 12) und parallel zu den Außenkanten des Wabenkörperblockes (13) erfolgt. Wird z.B. der Querschnitt (6) auf eine solche Weise aus dem Wabenkörperblock (13) herausgetrennt, dann entsteht der Trägerkörper (60) der in Fig. 3 dargestellt ist. Dieser Trägerkörper (60) weist den Querschnitt (6) und die Länge (L) auf, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht wurde, daß die Tiefe (T) des Wabenkörperblockes (13), der im übrigen die Höhe (H) und die Breite (B) aufweist, von vorneherein so bemessen wurde, daß sie der später gewünschten Länge (L) des Trägerkörpers (60) entspricht. Der Trägerkörper (60) ist daher durch seinen Querschnitt (6) und bedingt durch den Trennschnitt an den Außenkanten (8 a bzw. 9 a) mit den vom Trennvorgang herrührende Schnittspuren gekennzeichnet, die an allen Außenkanten über die gesamte Länge (L) verlaufen und auch an allen Außenkanten, möglicherweise auch an geschnittenen Scheiteln (17) der Wellungen des Wellbandes (8) in der gleichen Richtung, nämlich parallel zu den Lagen (10, 11) und parallel zu der Außenkontur (6 a) verlaufen.

Aus dem Wabenkörperblock (13) lassen sich alle möglichen Quer­ schnittsformen ausschneiden, wobei komplizierte Querschnitts­ formen, wie die Querschnitte (5, 6 und 7), mit anderen Herstel­ lungsverfahren nicht oder nur sehr umständlich und ungenügend hergestellt werden können. Auch andere Querschnittsformen sind denkbar.

Die Fig. 2 zeigt einen Wabenkörperblock (14), der im Gegensatz zum Wabenkörperblock (13) nicht aus Teilstücken von Metallble­ chen gestapelt ist, sondern in ebenfalls bekannter Weise aus einem Glattband (9′) und einem Wellband (8′) durch Wickeln um eine Rotationsachse (18) gebildet ist. Auch der Wabenkörper­ block (14), der im wesentlichen eine runde Außenkontur aufwei­ sen wird, ist nach dem Wickelvorgang verlötet, d.h., daß auch er einen kompakten Block bildet, in dem alle einzelnen Lagen (10′, 11′, 12′) untereinander fest verbunden sind, oder jeden­ falls so weit verbunden sind, daß sie untereinander zusammen­ halten. Auch aus einem so hergestellten Wabenkörperblock (14) lassen sich dann in der gleichen Weise, wie anhand des Waben­ körperblockes (13) geschildert, verschiedene Querschnitte (5′ bzw. 6′) heraustrennen, wobei dann sich die so hergestellten Trägerkörper von den Trägerkörpern nach Fig. 1 und 3 lediglich dadurch unterscheiden, daß die einzelnen Lagen (15, 16) eine von der ursprünglichen Wicklung des Wabenkörperblockes (14) herrührende Wölbung aufweisen, die in etwa kreisbogenförmig verlaufen wird. Die Außenkontur (6 a) des aus dem Wabenkörper­ block (14) ausgeschnittenen Trägerkörpers mit dem Querschnitt (6′), entspricht aber der Außenkontur, wie sie der Trägerkörper (60) der Fig. 3 auch aufweist. Auch in diesem Fall sind die Au­ ßenkanten der zur Bildung der Lagen (15, 16) verwendeten Glatt­ bänder (9′) und Wellbänder (8′) durch in einer gemeinsamen Richtung verlaufende Schnittspuren gekennzeichnet, die je nach dem verwendeten Trennverfahren zwar unterschiedlich sein kön­ nen, dennoch aber erkennen lassen, daß alle Schnitte von einem gemeinsamen Trennschnitt herrühren.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Trägerkörpern beliebiger Querschnitte für katalytische Reaktoren zur Abgasreinigung, insbesondere von Brennkraftmaschinen, bei dem ein gewelltes Me­ tallband oder ein gewelltes und ein glattes Metallband in ver­ schiedenen Lagen zu einem Wabenkörper gewickelt, gefaltet oder geschichtet werden, der dann in sich verfestigt und mit einer Metallhülse umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Wabenkörperblock (13, 14) mit größeren Abmessungen als der gewünschte Querschnitt hergestellt wird und daß aus diesem Wabenkörperblock dann die Trägerkörper (1 bis 7) mit dem ge­ wünschten Querschnitt durch einen parallel zu den Lagen (10, 11, 12) erfolgenden Trennvorgang ausgeschnitten und jeweils mit Mantelhülsen versehen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wabenkörperblock (13, 14) eine Tiefe (T) aufweist, die der gewünschten Länge (L) der Trägerkörper (1 bis 7) entspricht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet,daß der Wabenkörperblock (13) rechteckigen Querschnitt aufweist und aus gestapelten Lagen (10, 11, 12) von Metallband­ stücken (8, 9) besteht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wabenkörperblock (14) einen etwa kreisrunden Querschnitt aufweist und aus einem gewellten oder aus einem ge­ wellten (8′) und einem glatten Metallband (9′) gewickelt ist.

5. Trägerkörper für einen katalytischen Reaktor zur Abgas­ reinigung, der nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt ist, gekennzeichnet durch eine mindestens teilweise von einem durch alle Lagen verlaufenden, gemeinsamen Trenn­ schnitt gebildete Außenkontur (5 a, 6 a).

6. Trägerkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Kanten (8 a, 9 a, 8 a′, 9 a′) der die Lagen (10, 11, 12) bildenden Metallbänder (8, 9) bzw. (8′, 9′) gleichartige, von einem gemeinsamen Trennvorgang herrührende Schnittspuren auf­ weisen.