DE3922264A1

DE3922264A1 - Aus metall hergestellter traegerkoerper fuer einen abgasreinigungskatalysator und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3922264A1
Application number: DE3922264A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Usui; Haruo Serizawa
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1989-07-06
Publication date: 1990-02-01
Anticipated expiration: 2009-07-07
Also published as: KR920005089B1; US5026611A; DE8908268U1; KR900001412A; DE3922264C2

Description

Die Erfindung betrifft zum einen einen aus Metall herge stellten Trägerkörper zur Aufnahme eines Abgas-Reinigungs katalysators, der durch Übereinanderanordnung eines fla chen Metallbandes, hergestellt aus einem dünnen Metall blech, und eines gewellten Metallbandes, hergestellt aus einem weiteren dünnen Metallblech, das eine über dem anderen in fortlaufender Weise zu einer Waben-Kernstruktur spiralförmiger oder laminierter Gestalt gebildet ist, die viele netzartig angeordnete Gasströmungskanäle entlang der Mittelachse aufweist, und wobei die Waben-Kernstruktur innerhalb eines rohrförmigen Metallgehäuses untergebracht ist.

Die Erfindung betrifft zum anderen ein Verfahren zur Her stellung eines aus Metall hergestellten Trägerkörpers zur Aufnahme eines Abgas-Reinigungskatalysators, wobei ein flaches Metallband, hergestellt aus einem dünnen Metall blech, und ein gewelltes Band, hergestellt aus einem ande ren dünnen Metallblech, das eine über dem anderen in fort laufender Weise zu einer Waben-Kernstruktur spiralförmiger oder laminierter Gestalt, die viele netzartig angeordnete Gasströmungskanäle entlang ihrer Mittelachse aufweist, übereinander angeordnet werden und danach die Waben-Kern struktur innerhalb eines rohrförmigen Metallgehäuses ein gesetzt und erstere an letzterem befestigt wird.

Die Erfindung bezieht sich also auf aus Metall herge stellte Trägerkörper zur Aufnahme eines Abgas-Reinigungs katalysators, der im allgemeinen als Abgasreinigungsmittel an einer mittleren Stelle einer Abgasleitung eines Auto mobils angeordnet ist.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen aus Metall hergestellten Trägerkörper zur Aufnahme eines Ab gas-Reinigungskatalysators, bei dem die einzelnen Bauteile des Trägerkörpers unter erhöhter Festigkeit miteinander verbunden sind, um so einer gegenseitigen Lösung infolge thermischer Beanspruchungen zu widerstehen. Die Erfindung befaßt sich auch mit einem Verfahren zur Herstellung eines solchen aus Metall hergestellten Trägerkörpers.

Herkömmliche, aus Metall hergestellte Trägerkörper der vorstehend angegebenen Art, die zur Aufnahme eines Abgas- Reinigungskatalysators bestimmt und geeignet sind, umfas sen auch jene mit einer durch schichtweises Laminieren mindestens eines flachen Metallbandes und mindesten seines gewelltenMetallbandes oder durch gemeinsames Zusammenrollen derselben zu einem Mehrschicht-Verbundkörper gebildeten Struktur zur Vergrößerung der Trägeroberfläche pro Ein heitsvolumen, nämlich um die wirksame Kontaktfläche zwi schen Abgas und Abgas-Reinigungskatalysator pro Einheits volumen möglichst weit zu erhöhen, und ferner zur maxima len Reduzierung des Eigengewichts des aus Metall herge stellten Trägerkörpers. Da die Struktur die Form einer Bienenwabe aufweist, wird sie nachfolgend als "Waben- Kernstruktur" bezeichnet.

Beispielsweise werden ein flaches Metallband hergestellt aus einem hitzebeständigen, dünnen Metallblech mit einer Dicke von 0.1 mm oder weniger und ein gewelltes Band her gestellt aus einem weiteren dünnen Metallblech dersel ben Art übereinander angeordnet, um dazwischen Berührungs flächen zu bilden. Sie werden dann spiralförmig zu einer Waben-Kernstruktur unter Bildung vieler netzartig ange ordneter Gasströmungskanäle entlang einer Mittelachse derselben, um den Durchtritt von Abgas zu ermöglichen, zusammengerollt. Die Waben-Kernstruktur ist innerhalb eines rohrförmigen Metallgehäuses mit einer Einschicht- Struktur aufgenommen, das an seinen einander gegenüberlie genden Enden offen ist. Die Elemente bzw. Teile der Waben- Kernstruktur, d.h. das flache Band und das gewellte Band, sind zu einer vibrationssicheren Struktur zusammenge bracht. Das flache Band und das gewellte Band ebenso wie dies zusammengerollte Waben-Kernstruktur und das Metall gehäuse sind an den gegenseitigen Berührungsflächen durch Verschweißen, Verlöten od. dgl. zusammengebracht. Diese Verbindungsmittel an den Berührungsbereichen zwischen der Waben-Kernstruktur und dem Metallgehäuse werden bspw. wie nachfolgend angegeben erreicht:

(I) durch Elektronenstrahlverschweißung, Laserstrahlverschwei ßung, Lichtbogenverschweißung etc. wie bspw. in der of fengelegten japanischen Patentanmeldung 13 462/1979 und der offengelegten japanischen Patentanmeldung 1 585/1982 angegeben ist.

(II) durch Verlöten wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 1 99 574/1986 angegeben ist. Dieses Verlöten umfaßt auch das Unterbringen einer Waben-Kernstruktur in einem Metallgehäuse unter Aufbringung eines Lötmate rials über Endbereichen einer solchen Verbundstruktur wie bspw. durch Aufpinseln oder Aufsprühen und unter Aufhei zen der Endbereiche der Verbundstruktur.

Die vorstehend angegebenen herkömmlichen Verbindungsver fahren führen zu den nachfolgenden Produktions- und Qua litätsproblemen:

Bei den Verbindungsverfahren nach oben (I) ist der Einsatz besonderer und teurer Einrichtungen erforderlich.

Bei den Verbindungsverfahren nach oben (II) ist die Auf bringung von Wachs arbeits- und zeitaufwendig und das Ausmaß der Verbindungsfestigkeit am mittleren Teil der Berührungsbereiche zwischen der Waben-Kernstruktur und dem Metallgehäuse nicht adäquat.

Im allgemeinen wird der aus Metall hergestellte Trägerkör per dieser Art unter erschwerten thermischen Umfeldbedin gungen verwendet, und macht er daher eine adäquate Fe stigkeit gegen jegliches Brechen, Reißen oder Trennen der den Trägerkörper bildenden Teile erforderlich. Bei dem Abgassystem eines Automobils sind die Teile des Trägerkör pers Beanspruchungen (nachfolgend als "thermische Bean spruchungen" bezeichnet) infolge des großen Unterschieds ihrer thermischen Ausdehnungskoeffizienten (Volumenausdeh nung und lineare Ausdehnung) unter dem erschwerten Abküh lungs- und Aufheizungszyklus von -20°C bis 900°C ausge setzt. Diese Teile sind auch vom Fahrzeugkörper des Auto mobils stammenden Vibrationen ausgesetzt. Folglich werden die Einzelteile voneinander getrennt, aufgerissen oder anderweitig beschädigt.

Wenn unterschiedliche Arten von Metallmaterialien, d.h. rostfreier austenitischer Stahl und rostfreier ferritischer Stahl, für das Metallgehäuse und die Waben-Kernstruktur in Hinblick auf das Oxidations-Widerstandsvermögen und die thermische Stabilität verwendet werden, ist der Grad der gegenseitigen Trennung dieser beiden Teile wegen des Unter schieds der thermischen Ausdehnung zwischen den beiden Teilen viel größer. Wenn einmal eine Trennung in auch nur geringem Ausmaß an den Berührungsbereichen zwischen dem Metallgehäuse und der Waben-Kernstruktur aufgetreten ist, erweitert sich diese kleine Auftrennung im weiteren. Gleichzeitig mit dieser Auftrennung erfahren diese beiden Teile, die von einem Kraftfahrzeugkörper erzeugte Vibra tion, so daß insbesondere die Berührungsbereiche zwischen einem flachen und einem gewelltem Band, die die Waben- Kernstruktur bilden, einem Auseinanderziehen, Reißen, Brechen oder einer anderen Beschädigung ausgesetzt werden.

Folglich müssen bei dem aus Metall hergestellten Träger körper dieser herkömmlichen Art die innere Wandfläche des Metallgehäuses und die äußere Umfangsfläche der Waben- Kernstruktur in adäquater Festigkeit zuverlässig miteinan der verbunden werden. Hierzu ist jedoch bisher kein wir kungsvolles Verbindungsverfahren vorgeschlagen worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus Metall hergestellten Trägerkörper zur Aufnahme eines Abgas-Reini gungskatalysators zu schaffen, bei dem die gegenseitige Tren nung der wesentlichen Teile des Trägerkörpers sowie das Reißen der wesentlichen Teile selbst verhindert sind, wodurch eine adäquate Reinigungsfunktion für eine lange Zeitspanne gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zur Herstellung des Trägerkörpers anzugeben.

Die Aufgabe wird durch einen gattungsgemäßen Trägerkörper gelöst, bei dem das rohrförmige Metallgehäuse an seiner Innenwand feine Aussparungen zur Begünstigung des Eindrin gens von geschmolzenem Lötmaterial aufweist.

Die Aufgabe wird ferner auch durch ein gattungsgemäßes Verfahren gelöst, wobei (I) ein rohrförmiges Metallgehäuse mit feinen Aussparungen zur Begünstigung des Eindringens eines geschmolzenen Lötmaterials an der Innenwand des Gehäuses als rohrförmiges Metallgehäuse verwendet wird und die Waben-Kernstruktur in das Metallgehäuse mit oder ohne in den feinen Aussparungen eingefülltes Lötmaterial fest eingesetzt wird und (II) das Metallgehäuse zusammen mit der in diesem eingesetzten Waben-Kernstruktur anschließend einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur mindestens gleich derjenigen des Schmelzpunktes des Lötmaterials ohne Auf bringen des Lötmaterials oder nach Aufbringen des Lötmate rials auf die Randbereiche der einander gegenüberliegenden offenen Enden des rohrförmigen Metallgehäuses unterworfen wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschrei bung und den begleitenden Zeichnungen, in denen verschie dene Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, bei denen die erfindungsgemäßen Prinzipien realisiert sind. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines zusam mengerollten, aus Metall hergestellten Trägerkörpers zur Aufnahme eines Abgas- Reinigungskatalysators,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines lami nierten, aus Metall hergestellten Träger körpers entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen auf geraden Linien parallel zur Mittelachse des Gehäu ses entsprechend einer ersten Ausführungs form der Erfindung ausgebildet sind,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse,

bei dem feine Aussparungen auf geraden Linien entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgebil det sind,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen auf gewundenen Linien entsprechend einer dritten Ausfüh rungsform der Erfindung ausgebildet sind,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen auf einander schneidenden, geraden Linien entsprechend einer vierten Ausführungsform der Erfin dung ausgebildet sind,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen auf einander schneidenden gebogenen Linien entsprechend einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungs form ausgebildet sind,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen auf geraden Li nien rechtwinklig zur Mittelachse des Ge häuses entsprechend einer sechsten erfin dungsgemäßen Ausführungsform ausgebildet sind,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen auf gewundenen Linien rechtwinklig zur Mittelachse des des Gehäuses entsprechend einer siebten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet sind,

Fig. 10 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäu se, bei dem feine Aussparungen stellen weise entsprechend einer achten Ausfüh rungsform der Erfindung ausgebildet sind,

Fig. 11 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen entsprechend einer neunten Ausführungsform der Erfin dung ausgebildet sind,

Fig. 12 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen entsprechend einer zehnten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet sind,

Fig. 13 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen entsprechend einer elften Ausführungsform der Erfindung ausgebildet sind,

Fig. 14 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen entsprechend einer zwölften Ausführungsform der Erfin dung ausgebildet sind,

Fig. 15 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen entsprechend einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet sind, und

Fig. 16 einen Längsschnitt durch ein Metallgehäuse, bei dem feine Aussparungen entsprechend einer vierzehnten Ausführungsform der Er findung ausgebildet sind.

Wie oben angegeben, ist ein wesentliches Charakteristikum der Erfindung die Verbesserung der Verbindungsfestigkeit zwischen den wesentlichen Bauteilen eines aus Metall her gestellten Trägerkörpers, insbesondere der Verbindungsfe stigkeit an den gesamten Berührungsbereichen zwischen der Innenwand eines rohrförmigen Metallgehäuses und der Umfangs- fläche einer Waben-Kernstruktur.

Ein weiteres wesentliches Charakteristikum der Erfindung besteht in der Schaffung eines adäquaten Grades der Verbin dungsfestigkeit an dem und rund um den mittleren Teil der Innenwand des rohrförmigen Metallgehäuses mit der Umfangs fläche der Waben-Kernstruktur.

Nachfolgend wird eine Verschiedenheit von Mitteln zur Verbesserung der Verbindungsfestigkeit zwischen der Waben- Kernstruktur und dem rohrförmigen Metallgehäuse unter Be zugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.

Fig. 1 und 2 zeigen perspektivische Ansichten eines aus Metall hergestellten Trägerkörpers 1, 1′ der Erfindung zur Aufnahme eines Abgas-Reinigungskatalysators. Der aus Metall hergestellte Trägerkörper 1, 1′ ist in der folgen den Weise gestaltet. Die Waben-Kernstruktur 2 der Fig. 1 ist aus einem flachen Metallband 3 und einem gewellten Metallband 4 aufgebaut, die zu einer spiralförmigen Ge stalt zusammengerollt sind. Die Waben-Kernstruktur 2′ der Fig. 2 ist aus einem flachen Metallband 3′ und einem gewellten Metallband 4′ aufgebaut, die übereinander gelegt sind. Danach ist die Waben-Kernstruktur 2, 2′ gemäß Fig. 1 und 2 in einem rohrförmigen Metallgehäuse 6, 6′ aufgenom men, und sie sind diese wesentlichen Bauteile in einer be schriebenen Weise miteinander verbunden, um den aus Metall hergestellten Trägerkörper 1, 1′ in einer Mehrschicht- Verbundform unter Ausbildung vieler netzförmig angeordne ter Gasströmungskanäle 5, 5′ entlang der Mittelachse des Trägerkörpers 1, 1′ auszubilden.

Zur Verbesserung der Verbindungsfestigkeit zwischen der Waben-Kernstruktur 2, 2′ und dem rohrförmigen Metallgehäu se 6, 6′ sind feine Aussparungen 7 zur Aufnahme von Lötma terial in der gesamten Innenwand des rohrförmigen Me tallgehäuses 6, 6′ oder im mittleren Teil (mit Ausnahme der den einander gegenüberliegenden offenen Enden benach barten Randbereiche) des Gehäuses 6, 6′ ausgebildet. Die Nuten 7 zur Aufnahme von Lötmaterial dienen dazu, das Lötmaterial festzuhalten. Die feinen Aussparungen 7 die nen zur Unterstützung des Eindringens eines geschmolzenen Lötmetalls.

Die feinen Aussparungen 7 zur Aufnahme von Lötmaterial können in der Innenwand des rohrförmigen Gehäuses 6, 6′ in einer Vielzahl von in den Fig. 3 bis 16 dargestellten Arten ausgebildet sein. Des weiteren können die feinen Aussparungen 7 auf geraden Linien, gebogenen Linien oder Stellen (wie bspw. bei einer Birnenschale) oder in Kom bination hiervon, bspw. durch Walzen, Schleifen, Pres sen (Stanzen) oder Honen, ausgebildet sein. Der Ausdruck "gebogene Linien" bedeutet "schlangenförmige Linien".

Die einzelne Aussparung 7 kann bspw. eine Breite von 0,03 bis 0,3 mm und eine Tiefe von 0,03 bis 0,3 mm aufweisen, was zur Erzielung eines verbesserten Grades der Verbin dungsfestigkeit ausreicht. Die Größe der Aussparung 7 ist nicht auf diese besonderen Werte beschränkt.

Im Rahmen der Erfindung können die Aussparungen 7 in der folgenden Weise ausgebildet sein.

(I) die feinen Aussparungen 7 können an der Innenwand des Gehäuses 6 über dessen gesamter Fläche in einer Vielzahl von in den Fig. 3 bis 10 dargestellten Mustern ausgebildet sein.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein zylindrisches Metallgehäuse 6, bei dem die feinen Aussparungen 7 auf der Innenwand entlang seiner gesamten Länge zwischen den ei nander gegenüberliegenden offenen Enden des Gehäuses 6 auf geraden Linien parallel zur Mittelachse des Gehäuses 6 und in gewünschten Abständen voneinander ausgebildet sind.

Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 4 stellen eine Modifi kation derjenigen der Fig. 3 dar. Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 4 sind ebenfalls auf geraden Linien parallel zur Mittelachse des Gehäuses 6 ausgebildet.

Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 8 stellen eine Modifi kation der Fig. 4 dar. Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 5 sind in Abweichung von denjenigen der Fig. 4 auf gebogenen Linien (schlangenförmigen Linien) ausgebildet.

Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 6 sind auf einander kreuzenden, geraden Linien ausgebildet, die sich unter einem gewünschten Winkel zur Mittelachse des rohrförmigen Metallgehäuses 6 und in gewünschten Abständen voneinander erstrecken.

Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 7 stellen eine Modifi kation derjenigen der Fig. 6 dar. Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 7 sind in Abweichung von den geraden Ausspa rungen der Fig. 6 auf gebogenen Linien ausgebildet.

Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 8 und 9 sind auf gera den oder gebogenen (schlangenförmigen) Linien ausgebildet, die sich rechtwinklig zur Mittelachse des Gehäuses 6 und in gewünschten Abständen voneinander erstrecken.

Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 10 sind stellenweise (nach Art einer Birnenschale) auf der gesamten Innenwand des rohrförmigen Metallgehäuses 6 ausgebildet.

(II) die feinen Aussparungen 7 können auf der Innenwand des rohrförmigen Metallgehäuses 6 an einem mittlerem Teil desselben in einer Vielzahl von in den Fig. 11 bis 16 dargestellten Ausführungsformen ausgebildet sein.

Fig. 11 zeigt einen Längsschnitt durch ein rohrförmiges Metallgehäuses 6, bei dem die feinen Aussparungen 7 an der Innenwand des Gehäuses 6 nur an dessen mittlerem Teil mit Ausnahme der den einander gegenüberliegenden offenen Enden des Gehäuses 6 benachbarten Randbereiche ausgebil det sind, wobei die feinen Aussparungen 7 auf geraden Linien parallel zur Mittelachse des Gehäuses 6 und in gewünschten Abständen voneinander verlaufen.

Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 12 stellen eine Modifi kation derjenigen der Fig. 11 dar. Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 12 sind ebenfalls auf geraden Linien parallel zur Mittelachse des rohrförmigen Metallgehäuses 6 ausge bildet.

Die feinen Aussparungen 7 der Fig. 13 sind auf einander kreuzenden, geraden Linien ausgebildet, die sich unter einem gewünschten Winkel zur Mittelachse des Gehäuses 6 und gewünschten Abständen voneinander erstrecken.

Die feinen Aussparungen der Fig. 14 und 15 sind auf gera den Linien ausgebildet, die sich rechtwinklig zur Mit telachse des Gehäuses 6 und in gewünschten Abständen von einander erstrecken.

Die feinen Aussparungen der Fig. 16 sind stellenweise (wie bei einer Birnenschale) ausgebildet.

Die Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten Beispiele beschränkt. Beispielsweise können die feinen Aussparungen 7 entsprechend jeder Kombination von geraden Linien, gebo genen (schlangenförmigen) Linien und stellen (wie bei einer Birnenschale) mittels eines geeigneten Verfahrens ausgebildet sein.

Im Rahmen der Erfindung dienen die an der Innenwand des rohrförmigen Metallgehäuses 6 ausgebildeten feinen Ausspa rungen 7 zur Unterstützung der gleichmäßigen Verteilung eines geschmolzenen Lötmaterials über die äußerste Umfangs fläche der Waben-Kernstruktur 2 unter Kapillarwirkung, bis das Lötmaterial den mittleren Teil der Innenwand des Ge häuses 6 erreicht. Das Lötmaterial kann in den feinen Aussparungen 7 vor Beginn der Lötarbeit eingefüllt sein. Andererseits kann das Lötmaterial auf die einander gegen überliegenden offenen Enden des rohrförmigen Metallgehäu ses 6 an den Berührungsbereichen zwischen dem Gehäuse 6 und der Waben-Kernstruktur 2 während des Lötens aufge bracht werden; das geschmolzene Lötmaterial kann von den Berührungsbereichen zwischen den beiden Bauteilen in Rich tung auf den mittleren Teil weiter durchdringen. Als Folge hiervon werden die Innenwand des zylindrischen Metallge häuses 6 und die äußere Umfangsfläche der Waben-Kernstruk tur 2 in adäquater Festigkeit miteinander verbunden. Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verwendende Löt material ist vorzugsweise ein Hochtemperatur-Lötmaterial wie bspw. Ni hinsichtlich der Bedingungen der Verwendung dieser Ausführungsform eines aus Metall hergestellten Trägerkörpers.

Bei der Herstellung des Metall hergestellten Trägerkörpers zur Aufnahme eines Abgas-Reinigungskatalysators, wie oben beschrieben, wird die Waben-Kernstruktur 2 in dem rohrförmigen Metallgehäuse 6 zur Ausbildung eines Mehr schicht-Verbundkörpers fest aufgenommen bzw. umschlos sen, und zwar mit oder ohne Einfüllung eines Lötmaterials in den in der Innenwand des Metallgehäuses 6 ausgebildeten feinen Aussparungen 7. Anschließend wird mit oder ohne Aufbringen eines Lötmaterials über den den einander gegen überliegenden offenen Enden des Metallgehäuses 6 benach barten Randbereichen, wie bspw. durch Aufpinseln oder Aufsprühen, der Verbundkörper auf eine Temperatur höher als diejenige des Schmelzpunktes des Lötmaterials aufge heizt. Das aufgeschmolzene Lötmaterial dringt einheitlich in den gesamten Kontaktbereich zwischen dem Metallgehäu se 6 und der Waben-Kernstruktur 2 unter Kapillarwirkung der feinen Aussparungen 7 ein, wodurch die beiden Bauteile in zuverlässiger Weise miteinander verbunden werden.

Im Rahmen der Erfindung sind das flache Metallband 3, 3′ und das gewellte Metallband 4, 4′, die die Waben-Kern struktur 2, 2′ bilden, an den Berührungsbereichen (das flache Band berührt den Rücken oder Mulden des gewellten Bandes) mit Hilfe bekannter Mittel miteinander verbunden.

Im Rahmen der Erfindung können, wenn das Lötmaterial auf die einander gegenüberliegenden offenen Enden des rohrför migen Metallgehäuses 6 aufgebracht worden ist, nachdem die Waben-Kernstruktur 2 in dem Gehäuse 6 untergebracht bzw. aufgenommen ist, die Berührungsbereiche zwischen dem fla chen Metallband und dem gewellten Metallband gleichzeitig mit der Ausbildung der Verbindung zwischen der Umfangsflä che der Waben-Kernstruktur 7 und dem Metallgehäuse 6 mit einander verbunden werden, wodurch eine verbesserte Produk tivität erreicht wird. In diesem Fall wird die Verwendung eines rohrförmigen Metallgehäuses 6 bevorzugt, bei dem die feinen Aussparungen in der Innenwand des rohrförmigen Metallgehäuses 6 ausgenommen an den den einander gegen überliegenden offenen Enden des Gehäuses 6 benachbarten Randbereichen ausgebildet sind.

Mit dem in der oben angegebenen Weise ausgebildeten, aus Metall hergestellten Trägerkörper ist es, da die feinen Aussparungen an der Innenwand des rohrförmigen Metallge häuses entlang der gesamten Wandfläche oder nur an dem mittleren Teil derselben ausgebildet sind, möglich, die nachfolgenden vorteilhaften Ergebnisse zu erreichen:

(I) Die Innenwand des Metallgehäuses und die Umfangsfläche der Waben-Kernstruktur können an ihren Berührungsbereichen mit adäquater Festigkeit miteinander verbunden werden, so daß der aus Metall hergestellte Trägerkörper eine außer gewöhnliche Haltbarkeit erlangt.

(II) Da das geschmolzene Lötmaterial sich gleichmäßig über die gesamte Umfangsfläche der Waben-Kernstruktur unter Kapillarwirkung der feinen Aussparungen eindringt, ist es möglich, die Verbindungsfestigkeit merklich zu verbessern.

(III) Es besteht die Möglichkeit der Kontrolle der Menge des zu verwendenden Lötmaterials; im allgemeinen wird ein teures Hochtemperatur-Lötmaterial wie bspw. Ni für die Herstellung eines aus Metall hergestellten Trägerkörpers verwendet.

Die Erfindung wird nachfolgend im Detail anhand von Bei spielen beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung sich nicht auf diese Erläuterungsbeispiele beschränkt

Beispiel 1

(I) Herstellung der Waben-Kernstruktur:

Ein hitzebeständiges, dünnes Stahlband hergestellt aus rostfreiem ferritischen Stahl (Cr-Gehalt: 20%, Al-Gehalt: 5%) und mit einer Dicke von 0,04 mm und einer Breite von 74,5 mm ist als flaches Metallband verwendet worden.

Das flache Metallband ist zwischen Formgebungswalzen hin durchgeführt worden, um ein gewelltes Metallband in Wel lenform zu erreichen, bei dem die in Längsrichtung ver laufenden Rücken in einem Scheitelabstand von 2,5 mm zueinander angeordnet sind.

Danach sind das flache Band und das gewellte Band überei nander gelegt worden, um zwischeneinander Berührungs bereiche zu bilden, wonach diese beiden Bänder zu einer Spiralform zusammengerollt und an gewünschten Stellen punktgeschweißt worden sind, um ihre gegenseitige Lösung zu verhindern. Demzufolge ist eine Waben- Kernstruktur mit einem Außendurchmesser von 70 mm und unter Bildung vieler netzartig angeordneter Gasströmungskanäle entlang der Mittelachse der Struktur ausgebildet worden.

(II) Herstellung des Metallgehäuses:

Feine Aussparungen mit einer Breite von 0,03 mm und einer Tiefe von 0,02 mm sind an einem Blech aus rostfreiem au stenitischen Stahl (SUS 504) durch Walzen des Blechs mit Hilfe von Rollen bzw. Walzen ausgebildet worden. Ein rohr förmiges Metallgehäuse mit einem Innendurchmesser von 70 mm, einer Dicke von 1,2 mm und einer Länge von 80 mm ist aus dem sich ergebenden Stahlblech hergestellt wor den, wobei feine Aussparungen in der Innenwand des Gehäu ses gemäß Darstellung in Fig. 3 angeordnet worden sind.

(III) Herstellung des aus Metall hergestellten Trägerkör pers:

Die an der Innenwand des Metallgehäuses ausgebildeten feinen Aussparungen sind mit einer Paste eines Lötmate rials (Nickel) gefüllt worden. Danach ist die Waben- Kernstruktur in dem Metallgehäuse fest umschlossen worden, wonach das Metallgehäuse und die Waben-Kernstruktur unter Aufheizung im Vakuum bei einer Temperatur mindestens gleich derjenigen des Schmelzpunktes des Lötmaterials miteinander verlötet worden sind. Als Ergebnis ist ein aus Metall hergestellter Trägerkörper mit dem Metall gehäuse und der Waben-Kernstruktur frei von jeglicher Trennung für eine lange Zeitspanne erreicht worden.

Beispiel 2

(I) Herstellung der Waben-Kernstruktur:

Das flache Metallband ist zwischen Formgebungswalzen hin durchgeführt worden, um ein gewelltes Metallband in Wel lenform zu erreichen, bei dem die in Längsrichtung verlau fenden Rücken in einem Scheitelabstand von 2,5 mm zueinan der angeordnet sind.

Danach sind das flache und das gewellte Band unter Ausbil dung von Berührungsbereichen zwischen diesen übereinander gelegt worden, wonach diese beiden Bänder zu einer Spiral form zusammengerollt und an gewünschten Stellen punktge schweißt worden sind, um ihre Trennung voneinander zu verhindern. Dadurch ist eine Waben-Kernstruktur mit einem Außendurchmesser von 70 mm unter Ausbildung vieler netzar tig angeordneter Gasströmungskanäle entlang der Mittelach se der Struktur ausgebildet worden.

(II) Herstellung des Metallgehäuses:

Feine Aussparungen mit einer Breite von 0,03 mm und einer Tiefe von 0,02 mm sind in einem Blech aus rostfreiem aus tenitischem Stahl (SUS 304) durch Schleifen des Blechs ausgebildet worden. Ein rohrförmiges Metallgehäuse mit einem Innendurchmesser von 70 mm, einer Dicke von 1,2 mm und einer Länge von 80 mm ist aus diesem Stahlblech herge stellt worden, wobei feine Aussparungen in der Innenwand des Gehäuses gemäß Darstellung in Fig. 11 angeordnet worden sind.

(III) Herstellung des aus Metall hergestellten Trägerkör pers:

Die an der Innenwand des Metallgehäuses ausgebildeten feinen Aussparungen sind mit einem Lötmaterial (Nickel) in Form von Drahtabschnitten gefüllt worden. Danach wurde die Waben-Kernstruktur durch das Metallgehäuse fest umschlos sen und danach das Metallgehäuse und die Waben-Kernstruk tur unter Aufheizung im Vakuum bei einer Temperatur minde stens gleich derjenigen des Schmelzpunktes des Lötmate rials miteinander verlötet. Als Ergebnis ist ein aus Me tall hergestellter Trägerkörper mit dem Metallgehäuse und der Waben-Kernstruktur frei von jeglicher Trennung für eine lange Zeitspanne erreicht worden.

Bezugszeichenliste

1 Trägerkörper
2 Verbund-Körper
3 flasches Metallband
4 gewelltes Metallband
5 Gaspassagen
6 Gehäuse
7 Aussparungen

Claims

1. Aus Metall hergestellter Trägerkörper zur Aufnahme eines Abgas-Reinigungskatalysators, der durch Übereinan deranordnung eines flachen Metallbandes, hergestellt aus einem dünnen Metallblech, und eines gewellten Metallban des, hergestellt aus einem weiteren dünnen Metallblech, das eine über dem anderen in fortlaufender Weise zu einer Waben-Kernstruktur spiralförmiger oder laminierter Gestalt gebildet ist, die viele netzartig angeordnete Gasströ mungskanäle entlang der Mittelachse aufweist, und wobei die Waben-Kernstruktur innerhalb eines rohrförmigen Me tallgehäuses untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Metallgehäuse (6) in seiner Innenwand feine Aussparungen (7) zur Begünstigung des Eindringens von geschmolzenem Lötmaterial aufweist.

2. Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aussparungen (7) auf der gesamten Innenwand des rohrförmigen Metallgehäuses (6) ausgebildet sind.

3. Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Innenwand des rohrförmigen Metallgehäuses (6) ausgebildeten feinen Aussparungen (7) nur an einem mittleren Teil der Innenwand vorgesehen sind.

4. Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aussparungen (7) in der Innenwand des rohr förmigen Metallgehäuses (6) auf geraden oder gebogenen Li nien ausgebildet sind, die sich unter einem Winkel zur Mittelachse des rohrförmigen Metallgehäuses (6) erstrecken.

5. Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aussparungen (7) an der Innenwand des rohr förmigen Metallgehäuses (6) auf geraden oder gebogenen Linien ausgebildet sind, die sich parallel zur Mittelachse des rohrförmigen Metallgehäuses (6) und in gewünschten Abständen voneinander erstrecken.

6. Trägerkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aussparungen (7) an der Innenwand des rohr förmigen Metallgehäuses (6) auf sich kreuzenden, geraden oder gebogenen Linien ausgebildet sind, die sich unter einem gewünschten Winkel zur Mittelachse des rohrförmigen Metallgehäuses (6) in gewünschten Abständen voneinander erstrecken.

7. Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aussparungen (7) an der Innenwand des rohr förmigen Metallgehäuses (6) auf geraden oder gebogenen Linien ausgebildet sind, die sich rechtwinklig zur Mittel achse des rohrförmigen Metallgehäuses (6) und in gewünsch ten Abständen voneinander erstrecken.

8. Trägerkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aussparungen (7) an der Innenwand des rohr förmigen Metallgehäuses (6) auf geraden oder gebogenen Linien ausgebildet sind, die sich unter einem gewünschten Winkel zum rohrförmigen Metallgehäuse (6) und in gewünsch ten Abständen voneinander erstrecken.

9. Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aussparungen (7) an der Innenwand des rohr förmigen Metallgehäuses (6) stellenweise ausgebildet sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines aus Metall hergestell ten Trägerkörpers zur Aufnahme eines Abgas-Reinigungskata lysators, wobei ein flaches Metallband, hergestellt aus einem dünnen Metallblech, und ein gewelltes Band, herge stellt aus einem anderen dünnen Metallblech, das ein über dem anderen in fortlaufender Weise zu einer Waben-Kern struktur spiralförmiger oder laminierter Gestalt, die viele netzartig angeordnete Gasströmungskanäle entlang ihrer Mittelachse aufweist, übereinander angeordnet werden und danach die Waben- Kernstruktur innerhalb eines rohr förmigen Metallgehäuses eingesetzt und erstere an letzte rem befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß (I) ein rohrförmiges Metallgehäuse mit feinen Aussparungen zur Begünstigung des Eindringens eines geschmolzenen Lötmate rials an der Innenwand des Gehäuses als rohrförmiges Me tallgehäuse verwendet wird und daß die Waben-Kernstruktur in das Metallgehäuse mit oder ohne in den feinen Aussparun gen eingefülltes Lötmaterial fest eingesetzt wird und (II) das Metallgehäuse zusammen mit der in diesem eingesetzten Waben-Kernstruktur anschließend einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur mindestens gleich derjenigen des Schmelz punktes des Lötmaterials ohne Aufbringen des Lötmaterials oder nach Aufbringen des Lötmaterials auf die Randbereiche der einander gegenüberliegenden offenen Enden des rohrför migen Metallgehäuses unterzogen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aussparungen an der gesamten Innenwand des rohrförmigen Metallgehäuses ausgebildet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aussparungen an der Innenwand des rohrför migen Metallgehäuses nur am mittlerem Bereich der Innenwand ausgebildet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aussparungen an der Innenwand des rohrförmigen Metallgehäuses auf geraden oder gebogenen Linien ausgebil det werden, die sich unter einem gewünschten Winkel zur Mittelachse des rohrförmigen Metallgehäuses erstrecken.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aussparungen an der Innenwand des rohrför migen Metallgehäuses stellenweise ausgebildet werden.