CH675750A5 - - Google Patents

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CH675750A5
CH675750A5 CH4183/88A CH418388A CH675750A5 CH 675750 A5 CH675750 A5 CH 675750A5 CH 4183/88 A CH4183/88 A CH 4183/88A CH 418388 A CH418388 A CH 418388A CH 675750 A5 CH675750 A5 CH 675750A5
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CH
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honeycomb body
exhaust gas
fastening means
core
axis
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Veikko Loukeinen
Reijo Lylykangas
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Kemira Oy
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Description

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CH 675 750 A5
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers für Abgaskatalysatoren, wobei je ein flaches und ein gewelltes Folienband abwechselnd übereinander aufgewickelt werden, und einen nach diesem Verfahren hergestellten Wabenkörper.
Einen solchen Wabenkörper kennt man bereits u.a. von der GB-Patentschrift 2 069 364 her. Gemäss dem in besagtem Patent beschriebenen Verfahren wird aus unbeschichteten Folienbändern zuerst ein Wabenkörper hergestellt. Dann werden an beiden oder an der einen Stirnseite dieses Körpers eine oder mehrere Schweissnähte gelegt, die verhindern sollen, dass sich die gewundenen Folienbänder axial zueinander bewegen. Bei diesem Verfahren kann der Wabenkörper erst nach erfolgtem Schweissen mit einer Stützmateriaischicht und mit Katalysatorstoff beschichtet werden, da das Stützmaterial die elektrische Leitfähigkeit herabsetzt und somit den Stromfluss beim Schweissen ver- bzw. behindert. Wird das Stützmaterial in den fertigen Wabenkörper eingebracht, so verteilt es sich dort nicht gleichmässig, sondern sammelt sich in den von den Folienverbindungsstelien gebildeten Nischen und zieht katalytisch aktiven Stoff an sich, so dass dieser nicht effektiv genutzt wird. Die Folgen sind ein Ansteigen der Material- und Herstellungskosten und eine Leistungsverringerung.
Im DE-Patent 2 924 592 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorwabenkörpers beschrieben, bei dem unbeschichtetes gewelltes und planes Folienband durch Verlöten miteinander verbunden wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass beim Löten hohe Temperaturen zur Anwendung gebracht werden müssen, was zu Strukturschwächung und Verschlechterung der Oberfläche führt. Löten ist als Verfahren eine teure Massnahme und begrenzt die in Frage kommenden Wabenwerkstoffe auf lötbare Metalle. Derartige Werkstoffe sind jedoch nicht unbedingt zu den besten Katalysatorwaben-Werkstoffen zu rechnen. Auch bei diesem Verfahren kann das Beschichten des Wabenkörpers mit einer Stützmaterialschicht und mit katalytisch aktivem Stoff erst nach dem gegenseitigen Verbinden der Folien erfolgen.
In der finnischen Patentanmeldung 861 801 ist ein Verfahren zur Herstellung und Verstärkung eines Katalysatorwabenkörpers beschrieben. Bei diesem Verfahren wird im voraus sowohl mit einer Stützmaterialschicht als auch mit einer Katalysatorschicht versehenes gewelltes und planes Folienband an einer Zentralachse befestigt, die aus einer dünnen Stange besteht, und um die herum ein Wabenkörper gewünschter Grösse gebildet wird, wonach an den Achsenden stirnseitige Stützen so befestigt werden, dass sie etwas in den Körper versenkt sind und ein axiales Bewegen der Folien verhindern. Bei diesem Verfahren verursacht die im Wabenkörper verbleibende Zentralachse zusätzliches Gewicht, und ausserdem wird im Querschnitt die offene bzw. freie Kanalfläche des Katalysatorwabenkörpers durch die Zentralachse mit ihren stirnseitigen Stützen verringert.
Mit dieser Erfindung soll ein zur Herstellung und Verstärkung eines Katalysatorwabenkörpers dienendes Verfahren geschaffen werden, das frei von den Mängeln der bereits bekannten Verfahren ist.
Diese Aufgabe wird verfahrensgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 definierten Merkmale und als Erzeugnis gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich nach den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.
Bei dem nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Wabenkörper für Abgaskatalysatoren sind die beiden Stirnflächen, .an welchen einerseits der Abgasstrom in den Katalysatorkörper eintritt und anderseits austritt, frei von irgendwelchen Befestigungs- oder Verbindungsmitteln. Die ganzen Endflächen bestehen aus der Vielzahl von freien Kanalflächen und den Kantenflächen der übereinander gewickelten Folienbänder. Dadurch steht die volle Kanalfläche dem Abgasstrom zur Verfügung. Das Befestigungsmittel wird durch den Wabenkörper hindurch geführt, und zwar nach dem Wickeln der bereits beschichteten Folienbänder. Die Befestigung der gewickelten Folienbänder mittels des Befestigungsmittels erfolgt dabei durch Einpressen oder dadurch, dass die über das Aus-senmass des Wabenkörpers vorstehenden Enden des Befestigungsmittels Anschläge für die äusser-ste Folienlage aufweisen. Solche Anschläge werden durch Stauchen, aufgeschraubte Muttern oder andere bekannte Mittel gebildet.
Bei der Herstellung des Wabenkörpers wird so vorgegangen, dass die in einem vorherigen Prozessschritt mit Stützmaterial und Katalysatorstoff beschichteten flachen und gewellten Folienbänder dicht aneinander anliegend um einen Kern gewickelt werden. Dabei wird so vorgegangen, dass im Querschnitt immer eine flache und eine gewellte Schicht miteinander abwechseln, wodurch im gewickelten Körper eine Vielzahl von Einzelkanälen entstehen. Es werden so viele Lagen von Folien auf den Kern gewickelt, bis das gewünschte Aussenmass des Wabenkörpers erreicht ist. Der nur als Hilfsmittel dienende Kern wird aus dem Wabenkörper herausgezogen, wodurch vorübergehend ein Kernhohlraum entsteht. Nun wird der Wabenkörper in Richtung einer Linie quer zur Achse zusammenge-presst, und zwar so lange und gerade so stark, dass der Kernhohlraum vollständig zusammengedrückt und aufgefüllt wird. Durch das Aufbringen dieser Querkraft wird der Wabenkörper in eine ovale Form gestaucht und erhält im Querschnitt eine sogenannte «race track» oder «Rennbahn»-Form. Nachdem der Wabenkörper in diese Form gebracht wurde, wird mindestens ein Befestigungsmittel durch den Wabenkörper gepresst, wobei dieses Befestigungsmittel in bekannter Weise durch Einschlagen oder Einschiessen oder Durchstecken durch eine Bohrung angebracht wird. Bei grossen oder sehr flachen Wabenkörpern werden mehrere Befestigungsmittel eingebracht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von eine Ausführungsform darstellenden Zeichnungen nä5
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her erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Stirnansicht eines Wabenkörpers mit teilweise eingezeichneten Abgaskanälen,
Fig. 2 die Seitenansicht eines Wabenkörpers in perspektivischer Ansicht.
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Wabenkörper 1, welcher gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurde. Der Wabenkörper 1 besteht aus flachem Folienband 3 und gewelltem Folienband 2, welches vom Zentrum des Wabenkörpers 1 ausgehend wechselweise übereinander gewickelt ist. Die Folienbänder 2 und 3 weisen dabei eine Breite auf, welche der Länge des Wabenkörpers 1 in Richtung der Achse 5 entspricht. Die Oberflächen der Folienbänder 2 und 3 sind mit einer Stützmaterialschicht und mit Katalysatorstoff beschichtet, wobei diese Beschichtung vor dem Wickeln der Folienbänder 3 und 4 entsprechend bekannten Verfahren aufgebracht wurde. Dadurch ist gewährleistet, dass die Stützmaterialschicht und der Katalysatorstoff in allen Bereichen des Wabenkörpers 1 in gleichmässiger und optimaler Dicke aufgebracht ist. Auch an den Kontaktstellen zwischen den Bändern 2 und 3 befindet sich Katalysatorstoff in gleichmässiger Dicke, und im ganzen Wabenkörper 1 sind keine ungewünschten Verdickungen der Beschichtung oder Materialansammlungen vorhanden. Die beiden stirnseitigen Enden 6 und 7 des Wabenkörpers 1 weisen über den ganzen Querschnitt eine Vielzahl von freien Kanalflächen 8 auf, welche von den Kantenflächen der Folienbänder 3 und 4 umschlossen werden. Die beiden Endflächen 6 und 7 weisen keine zusätzlichen störenden Befestigungsmittel auf, und der ganze Querschnitt des Wabenkörpers 1 steht somit als Strömungsfläche für das zu reinigende Abgas zur Verfügung. Im Zentrum des Wabenkörpers 1 ist quer zur Achse 5 ein Befestigungsmittel 4 angeordnet, welches im dargestellten Beispiel aus einem eingéschossenen Bolzen besteht. Dieser Bolzen 4 steht infolge des Einschiessens in kraftschlüssiger Verbindung mit den Folienbändern 2 und 3 und hält diese in ihrer Position fest. Durch den Bolzen bzw. das Befestigungsmittel 4 wird verhindert, dass sich die Folienbänder 2 und 3 in Richtung der Achse 5 gegeneinander verschieben können. Um zu verhindern, dass sich der ovale Querschnitt des Wabenkörpers 1 verändert, sind die über das Aussenmass des Wabenkörpers 1 vorstehenden Enden des Bolzens 4 gestaucht und bilden dadurch Anschläge für die äusserste Lage des Folienbandes 3.
Die Herstellung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Wabenkörpers 1 erfolgt in der Weise, dass um einen nicht dargestellten Kern vorerst eine Lage des gewellten Folienbandes 2 gewickelt und anschliessend eine Lage des flachen Folienbandes 3 aufgebracht wird. Nun werden die beiden Folienbänder 2 und 3 gemeinsam weiter aufgewickelt, bis der gewünschte kreisförmige Aussendurchmesser des Wabenkörpers 1 erreicht ist. Der Kern wird aus dem Wabenkörper 1 herausgezogen und anschliessend der Wabenkörper 1 in Richtung einer Achse quer zur Längsachse 5 zusammengedrückt. Die aufgebrachten Kräfte sind dabei gerade so gross, dass der um die Achse 5 durch das Herausziehen des Kernes entstandene Hohlraum vollständig zusammengedrückt wird, aber gleichzeitig die durch das gewellte Folienband 2 entstandenen Strömungskanäle nicht zusammengepresst werden. Anschliessend wird zur Stabilisierung des Wabenkörpers 1 der Bolzen bzw. das Befestigungsmittel 4 eingebracht, und dadurch werden die Folienbänder 2 und 3 in ihrer Position festgelegt. Dieses Verfahren gewährleistet eine rasche und kostengünstige Herstellung von Wabenkörpern, ohne dass spezielle Materialien zum Einsatz gelangen müssen. Auf Schweiss- und Lötverfahren kann vollständig verzichtet werden, wodurch die Qualität und die Leistung des Wabenkörpers bzw. des Katalysators verbessert werden.

Claims (8)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers für Abgaskatalysatoren, wobei je ein flaches und ein gewelltes Folienband um eine Achse abwechselnd übereinander aufgewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folien vor dem Wickeln mit Stütz- und Katalysatormaterial beschichtet werden, anschliessend die Folien um einen Kern zu einem Wabenkörper aufgewickelt werden, nach dem Wickeln der Kern aus dem Wabenkörper entfernt wird, dann der Wabenkörper quer zur Kernachse deformiert und dadurch der vom Kern gebildete Hohlraum zusammengedrückt wird und anschliessend die Folien gegen Verschiebungen gesichert werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung gegen Verschiebungen der Folien ein Befestigungsmittel durch den Körper geschlagen oder geschossen wird.
3. Wabenkörper für Abgaskatalysatoren, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper (1) quer zur Achse (5) einen im wesentlichen ovalen Querschnitt aufweist und die ganze Querschnittsfläche an den beiden Enden (6, 7) des Körpers (1) nur aus freien Kanalflächen (8) und Kantenflächen (9) der Folienbänder (2, 3) besteht.
4. Wabenkörper für Abgaskatalysatoren gemäss Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Befestigungsmittel (4) quer zur Achse (5) durch den Körper (1) gesteckt ist.
5. Wabenkörper für Abgaskatalysatoren gemäss Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (4) ein in den Körper einge-presster Nagel oder ein Bolzen ist.
6. Wabenkörper für Abgaskatalysatoren gemäss Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Wabenkörper (1) eine Querbohrung angeordnet und das Befestigungsmittel (4) durch diese Bohrung gesteckt ist.
7. Wabenkörper für Abgaskatalysatoren nach einem der Patentansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (4) aus hitzebeständigem Stahl besteht.
8. Wabenkörper für Abgaskatalysatoren nach ei-
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nem der Patentansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den Wabenkörper (1) geführte Befestigungsmittel (4) 1 bis 10 mm grösser ist als das Aussenmass des Wabenkörpers (1) und die beiden vorstehenden Enden Anschläge für die äusserte Folienlage aufweisen.
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