WO2008107337A1 - Verfahren zur herstellung eines wabenkörpers und entsprechender wabenkörper - Google Patents

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Rolf BRÜCK
Naroa Zaldua-Moreno
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    • F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
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    • F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
    • F01N2330/04—Methods of manufacturing

Definitions

  • the present invention is a process for producing a honeycomb body and a correspondingly produced honeycomb body, which can be preferably used as a catalyst carrier body or filter body in exhaust systems of internal combustion engines.
  • Honeycomb bodies can be constructed from metallic layers, for example spirally wound, as known for example from EP 0 422 000 B2, or else from one or more stacks of metallic layers by twisting of the layers, for example from EP 0 245 737 A1 or DE 89 08 671 Ul known.
  • the metallic layers which in the context of this invention are understood to mean not only a sheet metal layer but also an at least partially fluid-throughflow, for example porous metallic layer, are often soldered together ("brazing") elaborate process step.
  • the present invention seeks to provide a method for producing a honeycomb body, in which the soldering is done in a simple manner and to propose a corresponding honeycomb body.
  • the method according to the invention for producing a honeycomb body from at least one metallic layer wherein the layer has a width in a throughflow direction of the honeycomb body and a length transverse to a throughflow direction.
  • Direction of the honeycomb body and having a top and a bottom wherein the at least one layer a) wound or b) stacked to at least one stack and at least one stack is twisted, characterized in that on at least one of the following pages i) the bottom and ii) the upper side of at least one layer is adhesively secured to at least one solder foil strip having a strip length corresponding to the length.
  • an adhesive attachment preferably takes place by gluing with a suitably formed adhesive.
  • the attachment here can take place at a point or over the entire length or area of the solder foil strip, preferably over the entire length of the solder foil strip.
  • the solder film strip is made of a solder suitable for brazing exhaust gas components, the width of the solder film strip is preferably smaller than the width of the layer, and the metallic layer, which may be a sheet layer and / or a porous layer, may be smooth or
  • a corrugated layer is understood here to mean a layer with a periodic structure, preferred is the formation of a honeycomb body in which at least one smooth and at least one corrugated layer is produced, and one or more stacks are produced With regard to the production and formation of such honeycomb bodies, reference is made to EP 0 245 737 A1 and DE 89 08 671 U1, the disclosure content of which is incorporated in this document as far as this is concerned.
  • the sticking of a LötfolienstAINs is a simple application option for the solder, which can be used in particular for the formation of offset in the flow direction of the honeycomb body attachment zones of the honeycomb body.
  • a honeycomb body here means a structure having a plurality of cavities through which a fluid can flow, which cavities form during winding or twisting of the layers, wherein at least one layer must be at least partially structured.
  • Preferred is an embodiment in which at least 50% of the layers are correspondingly provided with solder foil strips, preferably at least 75%, particularly preferably at least 90% or even 100%.
  • At least one LötfolienstMail on the top and at least one LötfolienstMail on the bottom is attached to at least one layer.
  • At least one LötfolienstMail on the top and at least one LötfolienstMail on the bottom of the layer are fixed so that they overlap each other in the flow direction at least partially. Furthermore, it is alternatively or additionally possible to fasten at least one solder foil strip on the upper side and at least one solder foil strip on the lower side of the layer in such a way that they are offset in the flow direction from one another. This advantageously allows the formation of honeycomb bodies which have a certain elasticity, so that they are more durable against thermal shocks z. B. locally strong heating or cooling.
  • honeycomb body prepared by the method according to the invention is proposed.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a layer for use in the method according to the invention in plan view
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a layer for use in the method according to the invention in cross section
  • Fig. 4 shows a honeycomb body according to the invention in a frontal view.
  • Fig. 1 shows schematically a first embodiment of a metallic layer 1, which may be substantially smooth or at least partially structured (not shown here).
  • the layer 1 has a width 2 in a later flow direction 3 of the honeycomb body and a length 4 transversely to the flow direction 3.
  • the layer 1 has two solder foil strips 5 with a strip length 6 which essentially corresponds to the length 4 of the layer 1. This is understood to mean
  • the strip length 6 deviates by a maximum of 10% from the length 4 of the layer 1, preferably by a maximum of 5%, particularly preferably by a maximum of 2%.
  • Fig. 2 shows a cross section through the first embodiment of the layer 1.
  • the layer 1 has an upper side 7 and a lower side 8.
  • two solder strips 5 are formed, as also seen in Fig. 1.
  • On the bottom 8 a Lötfolienstsammlung 5 is formed. This overlaps entirely in the direction of flow 3 with the corresponding formed on the upper side 7 LötfolienstMail. 5
  • Fig. 3 shows a cross section of a second embodiment of a metallic layer 1.
  • the honeycomb body 9 has a honeycomb structure 10 in a jacket tube 11.
  • the honeycomb structure 9 is formed of three stacks consisting of a plurality of substantially smooth layers 12 and corrugated layers 13. Smooth 12 and corrugated layers 13 form channels 14.
  • smooth 12 and / or corrugated layers 13 may be formed with one or more bonded solder foil strips 5 on the upper side 7 and / or on the lower side 8.
  • the formation of the LötfolienstAIN on both sides 7, 8 a substantially smooth layer 12th
  • the inventive method for producing a honeycomb body 9 allows in a simple manner the application of solder at arbitrary locations, in particular on the top 7 and the bottom 8 of a layer 1, 12, 13 offset from one another. th or each other partially overlapping sites, so that a good elasticity of the honeycomb body 9 and thus a good resistance to thermal gradients and transients can be achieved.

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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers (9) aus mindestens einer metallischen Lage (1, 12, 13), wobei die Lage (1, 12, 13) eine Breite (2) in einer Durchströmungsrichtung (3) des Wabenkörpers (9) und eine Länge (4) quer zu der Durchströmungsrichtung (3) und eine Oberseite (7) und eine Unterseite (8) aufweist, wobei die mindestens eine Lage (1, 12, 13) a) gewickelt oder b) zu mindestens einem Stapel gestapelt und mindestens ein Stapel verwunden wird, zeichnet sich dadurch aus, dass auf mindestens eine der folgenden Seiten i) der Unterseite (7) und ii) der Oberseite (8) mindestens einer Lage (1) mindestens ein Lötfolienstreifen (5) adhäsiv befestigt wird, der eine Streifenlänge (6) aufweist, die der Länge (4) entspricht. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers (9) erlaubt in einfacher Weise die Applikation von Lot an beliebigen Stellen, insbesondere an auf der Oberseite (7) und der Unterseite (8) einer Lage (1, 12, 13) an zueinander versetzten oder einander teilweise überlappenden Stellen, so dass eine gute Elastizität des Wabenkörpers (9) und damit eine gute Beständigkeit gegenüber thermischen Gradienten und Transienten erreicht werden kann.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers und entsprechender Wabenkörper
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers und ein entsprechend hergestellter Wabenkörper, die bevorzugt als Katalysatorträgerkörper oder Filterkörper in Abgassystemen von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden können.
Wabenkörper können aus metallischen Lagen aufgebaut werden, beispielsweise spiralförmig aufgewickelt wie zum Beispiel aus der EP 0 422 000 B2 bekannt oder auch aus einem oder mehreren Stapeln von metallischen Lagen durch Verwinden der Lagen wie beispielsweise aus der EP 0 245 737 Al oder der DE 89 08 671 Ul bekannt. Hierbei werden die metallischen Lagen, unter denen im Rahmen dieser Erfindung neben einer Blechlage auch eine zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbare, beispielsweise poröse metallische Lage, verstanden wird, oftmals miteinander verlötet („brazing"). Die Applikation des Lotes stellt dabei einen oftmals recht aufwändigen Verfahrensschritt dar.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers anzugeben, bei dem der Lotauftrag auf einfache Weise erfolgt sowie einen entsprechenden Wabenkörper vorzuschlagen.
Die Aufgaben werden gelöst durch die unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers aus mindestens einer metallischen Lage, wobei die Lage eine Breite in einer Durchströ- mungsrichtung des Wabenkörpers und eine Länge quer zu einer Durchströmungs- richtung des Wabenkörpers und eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei die mindestens eine Lage a) gewickelt oder b) zu mindestens einem Stapel gestapelt und mindestens ein Stapel verwunden wird, zeichnet sich dadurch aus, dass auf mindestens eine der folgenden Seiten i) der Unterseite und ii) der Oberseite mindestens einer Lage mindestens ein Lötfolienstreifen adhäsiv befestigt wird, der eine Streifenlänge aufweist, die der Länge entspricht.
Bevorzugt erfolgt hierbei eine adhäsive Befestigung durch Kleben mit einem entsprechend ausgebildeten Kleber. Grundsätzlich kann hier die Befestigung punktu- ell oder auf der gesamten Länge oder Fläche des Lötfolienstreifens erfolgen, be- vorzugt über die gesamte Länge des Lötfolienstreifens.
Der Lötfolienstreifen besteht aus einem für das Löten („brazing") von Abgaskomponenten geeigneten Lot. Die Breite des Lötfolienstreifens ist bevorzugt kleiner als die Breite der Lage. Die metallische Lage, die eine Blechlage und/oder eine poröse Lage sein kann, kann glatt oder zumindest in Teilbereichen gewellt ausgebildet sein. Unter einer gewellten Lage wird hier eine Lage mit einer periodischen Struktur verstanden. Bevorzugt ist die Ausbildung eines Wabenkörpers, bei der aus mindestens einer glatten und mindestens einer gewellten Lage ein Stapel von Lagen hergestellt wird und ein oder mehrere Stapel gleich- oder gegensinnig mit- einander verwunden werden. In Bezug auf die Herstellung und Ausbildung solcher Wabenkörper wird auf EP 0 245 737 Al und DE 89 08 671 Ul Bezug genommen, deren Offenbarungsgehalt in soweit in dieses Dokument aufgenommen wird. Die Aufklebung eines Lötfolienstreifens, dessen Länge der Länge der Lage entspricht, ist eine einfache Applikationsmöglichkeit für das Lot, die insbesondere auch zur Ausbildung von in Durchströmungsrichtung des Wabenkörpers versetzten Anbindungszonen des Wabenkörpers einsetzbar ist.
Grundsätzlich wird hier unter einem Wabenkörper eine Struktur mit mehreren von einem Fluid durchströmbaren Hohlräumen verstanden, die sich beim Wickeln oder Verwinden der Lagen bilden, wobei mindestens eine Lage mindestens teilweise strukturiert sein muss. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der mindestens 50% der Lagen entsprechend mit Lötfolienstreifen ausgestattet sind, bevorzugt mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 90% oder sogar 100%.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfmdungsgemäßen Verfahrens wird an mindestens einer Lage mindestens ein Lötfolienstreifen auf der Oberseite und mindestens ein Lötfolienstreifen auf der Unterseite befestigt.
Die Aufbringung von Lötfolienstreifen auf Ober- und Unterseite einer Lage erlaubt die Ausbildung eines festen Verbundes zwischen im Wabenkörper benachbarten Lagen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfmdungsgemäßen Verfahrens werden mindestens ein Lötfolienstreifen auf der Oberseite und mindestens ein Lötfolienstreifen auf der Unterseite der Lage so befestigt, dass diese einander in Durchströmungsrichtung zumindest teilweise überlappen. Weiterhin ist es al- ternativ oder zusätzlich möglich, mindestens einen Lötfolienstreifen auf der Oberseite und mindestens einen Lötfolienstreifen auf der Unterseite der Lage so zu befestigen, dass diese in Durchströmungsrichtung gegeneinander versetzt ausgebildet sind. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise die Ausbildung von Wabenkörpern, die eine gewisse Elastizität aufweisen, so dass diese haltbarer gegenüber thermischen Schocks z. B. bei lokal starker Aufheizung oder Abkühlung sind.
Weiterhin wird ein Wabenkörper, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf den erfindungsgemäßen Wabenkörper übertragen und anwenden und um- gekehrt. Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lage zur Benutzung im erfin- dungsgemäßen Verfahren in Draufsicht;
Fig. 2 das erste Ausführungsbeispiel im Querschnitt;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lage zur Benutzung im er- fmdungsgemäßen Verfahren im Querschnitt;
Fig. 4 einen erfindungsgemäß hergestellten Wabenkörper in einer stirnseitigen Ansicht.
Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer metallische Lage 1, die im Wesentlichen glatt oder zumindest teilweise strukturiert (hier nicht gezeigt) sein kann. Die Lage 1 weist eine Breite 2 in einer späteren Durchströmungsrichtung 3 des Wabenkörpers und eine Länge 4 quer zur Durchströmungsrichtung 3 auf. Die Lage 1 weist zwei Lötfolienstreifen 5 mit einer Streifenlänge 6 auf, die im Wesentlichen der Länge 4 der Lage 1 entspricht. Hierunter wird verstanden,
- A - dass die Streifenlänge 6 um maximal 10% von der Länge 4 der Lage 1 abweicht, bevorzugt um maximal 5%, besonders bevorzugt um maximal 2%.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel der Lage 1. Die Lage 1 weist eine Oberseite 7 und eine Unterseite 8 auf. Auf der Oberseite 7 sind zwei Lötstreifen 5 ausgebildet, wie auch in Fig. 1 zu sehen. Auf der Unterseite 8 ist ein Lötfolienstreifen 5 ausgebildet. Diese überlappt gänzlich in Durchströmungsrichtung 3 mit dem entsprechenden auf der Oberseite 7 ausgebildeten Lötfolienstreifen 5.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer metallischen Lage 1. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel der Lage 1 überlappen die Lötfolienstreifen 5 auf der Oberseite 7 und der Unterseite 8 der Lage 1 auf der linken Seite der Abbildung nur teilweise, während sie auf der rechten Seite der Abbildung der Lage 1 gar nicht überlappen sondern versetzt zueinander ausgebildet sind.
Fig. 4 zeigt schematisch einen erfindungsgemäß hergestellten Wabenkörper 9. Der Wabenkörper 9 weist eine Wabenstruktur 10 in einem Mantelrohr 11 auf. Die Wabenstruktur 9 ist aus drei Stapeln ausgebildet, die aus einer Mehrzahl von im Wesentlichen glatten Lagen 12 und gewellten Lagen 13 bestehen. Glatte 12 und gewellte Lagen 13 bilden Kanäle 14. Glatte 12 und/oder gewellte Lagen 13 können erfindungsgemäß mit einem oder mehreren aufgeklebten Lötfolienstreifen 5 auf der Oberseite 7 und/oder auf der Unterseite 8 ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Ausbildung der Lötfolienstreifen auf beiden Seiten 7, 8 einer im wesentlichen glatten Lage 12.
Das erfmdungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers 9 erlaubt in einfacher Weise die Applikation von Lot an beliebigen Stellen, insbesondere an auf der Oberseite 7 und der Unterseite 8 einer Lage 1, 12, 13 zueinander versetz- ten oder einander teilweise überlappenden Stellen, so dass eine gute Elastizität des Wabenkörpers 9 und damit eine gute Beständigkeit gegenüber thermischen Gradienten und Transienten erreicht werden kann.
Bezugszeichenliste
1 metallische Lage
2 Breite
3 Durchströmungsrichtung
4 Länge
5 Lötfo lienstreifen
6 Streifenlänge
7 Oberseite
8 Unterseite
9 Wabenkörper
10 Wabenstruktur
11 Mantelrohr
12 glatte metallische Lage
13 gewellte metallische Lage
14 Kanal

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers (9) aus mindestens einer metallischen Lage (1, 12, 13), wobei die Lage (1, 12, 13) eine Breite (2) in einer Durchströmungsrichtung (3) des Wabenkörpers (9) und eine Länge (4) quer zu der Durchströmungsrichtung (3) und eine Oberseite (7) und eine Unterseite (8) aufweist, wobei die mindestens eine Lage (1, 12, 13) a) gewickelt oder b) zu mindestens einem Stapel gestapelt und mindestens ein Stapel verwunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens eine der folgenden Seiten i) der Unterseite (7) und ii) der Oberseite (8) mindestens einer Lage (1) mindestens ein Lötfolienstreifen (5) adhäsiv befestigt wird, der eine Streifenlänge (6) aufweist, die der Länge (4) entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem an mindestens einer Lage (1, 12, 13) mindestens ein Lötfolienstreifen (5) auf der Oberseite (7) und mindestens ein Lötfolienstreifen (5) auf der Unterseite (8) befestigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens ein Lötfolienstreifen (5) auf der Oberseite (7) und mindestens ein Lötfolienstreifen (5) auf der Unterseite (8) der Lage (1, 12, 13) so befestigt werden, dass diese einander in Durchströmungsrichtung (3) zumindest teilweise überlappen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Lötfolienstreifen (5) auf der Oberseite (7) und mindestens ein Lötfolien- streifen (5) auf der Unterseite (8) der Lage (1, 12, 13) so befestigt werden, dass diese in Durchströmungsrichtung (3) gegeneinander versetzt ausgebildet sind.
5. Wabenkörper (9), hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorher- gehenden Ansprüche.
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