DE102004005809A1 - Method for producing an exhaust filter for an IC machine especially a small engine has a filter element pressed into a sleeve and welded to a mounting flange - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Abgaskomponente, welche einen Wabenkörper im Inneren eines Gehäuses umfasst, wobei das Gehäuse ein Kragenelement aufweist. Weiter betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Abgaskomponente.The The present invention relates to a process for the preparation of a Exhaust gas component comprising a honeycomb body inside a housing, the case having a collar element. Furthermore, the invention also relates to a Device for producing such an exhaust gas component.
Mit Abgaskomponente sind insbesondere Vorrichtungen gemeint, die zur Behandlung von Abgasen bzw. zur Umwandlung von im Abgas enthaltener Schadstoffe eingesetzt werden. Einsatzgebiete für derartige Abgasbehandlungskomponenten liegen insbesondere im mobilen Bereich, also beispielsweise bei PKWs, Motorrädern, Kettensägen, Rasenmähern, etc.. Sie dienen dabei bevorzugt der Reinigung von Abgasen mobiler Verbrennungskraftmaschinen, wie beispielsweise Dieselmotoren oder Ottomotoren. Das von diesen Motoren erzeugte Abgas hat üblicherweise Schadstoffe in unterschiedlichen Konzentrationen, insbesondere langkettige Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Schwefel, Stockoxide, Partikel, etc.. Die Abgasbehandlungskomponente dient nunmehr zur Beseitigung, Speicherung oder Konvertierung dieser Schadstoffe in unschädliche bzw. minderschädliche Komponenten. Als Beispiele für derartige Abgasbehandlungskomponenten seien an dieser Stelle katalytische Konverter, Adsorber, Filter, Partikelfallen genannt. Unter Abgasbehandlungskomponenten sind hier beispielsweise auch Strukturen zu subsumieren, die eine Beeinflussung des Abgases bewirken, beispielsweise eine Strömungsvergleichmäßigung, eine Verwirbelung, eine Wasserabscheidung, etc.With Exhaust gas components are in particular devices meant to Treatment of exhaust gases or for the conversion of contained in the exhaust gas Pollutants are used. Fields of application for such exhaust gas treatment components are especially in the mobile area, so for example at Cars, motorbikes, chainsaws, lawn mowers, etc. They are preferably used for cleaning exhaust gases mobile Internal combustion engines, such as diesel engines or Gasoline engines. The exhaust gas generated by these engines usually has Pollutants in different concentrations, especially long-chain Hydrocarbons, carbon monoxide, sulfur, oxides, particles, etc. The exhaust gas treatment component is now used for elimination, Storage or conversion of these pollutants into harmless or less harmful Components. As examples of Such exhaust gas treatment components are catalytic at this point Converter, adsorber, filters, called particle traps. Under exhaust treatment components Here, for example, structures should also be subsumed that have a Influencing the exhaust effect, for example, a flow equalization, a turbulence, a water separation, etc.
Diese Abgasbehandlungskomponenten weisen bevorzugt einen vom Abgas durchströmten Wabenkörper und ein darum angeordnetes Gehäuse auf. Der Wabenkörper hat üblicherweise eine Vielzahl von für das Abgas durchströmbare Kanäle, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Ausgangsmaterial bei der Herstellung eines solchen Wabenkörpers kann keramisches oder metallisches Material sein. Da das Gehäuse üblicherweise aus Metall ist, ist es vorteilhaft, auch einen metallischen Wabenkörper zu verwenden, um ein ähnliches thermisches Ausdehnungsverhalten von Wabenkörper und Gehäuse zu verwirklichen. Damit ist eine verlängerte Lebensdauer der Abgasbehandlungskomponente selbst unter den hohen thermischen und dynamischen Beanspruchungen im Abgassystem mobiler Verbrennungskraftmaschinen möglich.These Exhaust gas treatment components preferably have a honeycomb body through which exhaust gas flows and a housing arranged around it. The honeycomb body usually has a variety of for the exhaust gas can flow through Channels, which are arranged substantially parallel to each other. starting material in the manufacture of such a honeycomb body may be ceramic or be metallic material. Since the housing is usually made of metal, it is advantageous to also have a metallic honeycomb body use a similar one Thermal expansion behavior of honeycomb body and housing to realize. This is an extended one Lifespan of the exhaust treatment component even among the high thermal and dynamic stresses in the exhaust system of mobile internal combustion engines possible.
Diese Abgasbehandlungskomponenten werden also schließlich in einem Abgassystem bzw. Abgasstrang der mobilen Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Hierzu weist der Abgasstrang entsprechende Aufweitungen bzw. Einschnürungen auf, die eine Bewegung der Abgasbehandlungskomponente im Inneren des Abgasstrangs unterbinden. Weiter ist auch bekannt, dass das Gehäuse selbst mit bestimmten Kragenelementen oder Sicken ausgestattet ist, die eine Anschlagkante für einen Sitz im Abgassystem bilden. Gerade bei Anschlussstellen der Abgasleitung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Abgasbehandlungskomponente nahe ihrer Stirnseite oder an einer anderen Stelle ihres Umfangs ein Kragenelement aufweist, das in eine Fügestelle der Abgasleitung eingesetzt werden kann. Damit wird die Abgasbehandlungskomponente über die Verbindung der benachbarte angeordneten Leitungsabschnitte des Abgassystems in einfacher Weise mit fixiert. So kann beispielsweise der Ausgang des Motorblocks bzw. der Beginn des Krümmers zur Positionierung einer solchen Abgasbehandlungskomponente eingesetzt werden, indem ein entsprechendes Kragenelement zwischen Motorblock und dem Krümmer angeordnet und gemeinsam mit diesen Teilen verschraubt wird. Ähnliche Möglichkeiten bieten sich auch im sogenannten „Utility"-Bereich (Rasenmäher, Motorsägen, etc..), wo das Abgassystem aufgrund der vorliegenden Platzenge häufig Verbindungsstellen aufweist.These Exhaust treatment components are thus finally in an exhaust system or exhaust line of the mobile internal combustion engine arranged. For this purpose, the exhaust system has corresponding expansions or constrictions, a movement of the exhaust treatment component inside the Prevent exhaust system. It is also known that the housing itself equipped with certain collar elements or beads that a stop edge for form a seat in the exhaust system. Especially with connection points of the Exhaust pipe, it has proved to be advantageous that the exhaust gas treatment component near her front or at another part of her circumference a collar member which is inserted into a joint of the exhaust pipe can be. Thus, the exhaust treatment component over the Connection of the adjacent arranged line sections of the exhaust system fixed in a simple way. For example, the output of the engine block or the beginning of the bend for positioning a Such exhaust treatment component can be used by a corresponding collar element between the engine block and the manifold arranged and screwed together with these parts. Similar options are also available in the so-called "utility" area (lawnmowers, chainsaws, etc ..), where the exhaust system often has joints due to the amount of space available.
Die Herstellung solcher metallischen Abgasbehandlungskomponenten mit einem Kragenabschnitt erfolgte in der Weise, dass zunächst das Gehäuse hergestellt wird. Befindet sich der Kragen nahe einer Stirnseite des Gehäuses, so wurde dieses üblicherweise durch Umformen eines Metallbandes hergestellt, wobei das Metallband schließlich in die gewünschte (zylindrische) Form des Gehäuses gebracht und an der Stoßfläche verschweißt wurde. Sollte der Kragenabschnitt in einem Bereich zwischen den Stirnseiten ausgebildet sein, so wurden üblicherweise zwei Rohrabschnitte gewählt, zwischen die ein Kragen in Form einer Ringscheibe, oder in ähnlicher Gestalt platziert und verscheißt wurde.The Production of such metallic exhaust gas treatment components with a collar portion was made in such a way that the first casing will be produced. The collar is near a front of the housing, this became common produced by forming a metal strip, wherein the metal strip after all in the desired (cylindrical) shape of the housing brought and welded at the abutting surface. Should the collar portion is formed in an area between the end faces so were usually two pipe sections selected, between which a collar in the form of an annular disc, or in similar Shape placed and smashed has been.
Nachdem das Gehäuse mit Kragen fertig gestellt war, wurde der Wabenkörper im Inneren des Gehäuses angeordnet, einer thermischen Behandlung unterzogen, beschichtet, etc.. Aufgrund der Tatsache, dass für all diese Arbeitsschritte eine Handhabung der Abgasbehandlungskomponente über das Gehäuse erfolgt, sind wegen des Kragens besondere Anforderungen an die Fertigung gegeben. So sind die Gehäuse beispielsweise auf Transport- und/oder Bearbeitungsvorrichtungen weiter voneinander entfernt angeordnet, so dass der Platzbedarf pro herzustellender Abgasbehandlungskomponente groß ist. Gleichzeitig ist die Handhabung derartiger Gehäuse schwieriger, weil die Mantelfläche nicht „eben" bzw. gleichmäßig ist.After this the housing finished with collar, the honeycomb body was placed inside the housing, subjected to a thermal treatment, coated, etc .. Due the fact that for all of these operations are handled by the exhaust treatment component via the housing, because of the collar special requirements for the production given. That's the case for example, on transport and / or processing devices arranged further apart so that the space required per produced exhaust treatment component is large. simultaneously is the handling of such housing difficult because the lateral surface is not "even" or even.
Unter Umständen haben zudem die folgenden Bearbeitungsschritte Einfluss auf die Gestalt des Kragens, beispielsweise das wiederholte Aufheizen und Abkühlen beim Beschichten bzw. Löten solcher metallischer Wabenkörper. Dies erschwert weiterhin das Handlung derartiger Abgasbehandlungskomponenten und bereitet zudem Schwierigkeiten bei der Montage im Abgassystem mobiler Verbrennungskraftmaschinen. Eine über die Serie gleichmäßige Ausgestaltung des Kragens ist wichtig, weil er ggf. in Verbindungsabschnitte von Abgasleitungen integriert wird. Eine über die Maßen große Abweichung der Formtoleranz könnte dazu füh ren, dass solche Verbindungen nicht mehr gasdicht auszuführen sind, wodurch die Umgebung mit ungereinigtem Abgas kontaminiert werden kann.Under circumstances In addition, the following processing steps have an influence on the Shape of the collar, for example, the repeated heating and cooling down during coating or soldering such metallic honeycomb body. This further complicates the action of such exhaust treatment components and also causes difficulties in mounting in the exhaust system mobile internal combustion engines. A uniform design over the series of the collar is important because it may be in connecting sections of Exhaust pipes is integrated. An exceedingly large deviation of the form tolerance could lead to that such compounds are no longer gas-tight, so the environment can be contaminated with unpurified exhaust gas.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bei der Herstellung von Abgasbehandlungskomponenten mit Kragenabschnitten bekannten technischen Schwierigkeiten und Probleme zu lösen. Insbesondere ist es Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich derartige Abgasbehandlungskomponenten einfach und preiswert herstellen lassen. Dabei steht insbesondere ein geringer Raumbedarf für die Fertigungsprozesse als auch ein sicheres Handlung bzw. Transportieren der Abgasbehandlungskomponenten im Vordergrund. Zudem soll eine Vorrichtung zur Herstellung einer Abgasbehandlungskomponente mit einem solchen Kragenabschnitt angegeben werden, die insbesondere für den Einsatz in einer Serienfertigung geeignet ist, wobei die damit produzierten Abgasbehandlungskomponenten prozesssicher hergestellt werden können.task The present invention is useful in the manufacture of exhaust treatment components with collar sections known technical difficulties and To solve problems. In particular, it is an object to provide a method with which produce such exhaust treatment components easily and inexpensively to let. In particular, there is a small space requirement for the manufacturing processes as well as a safe action or transportation of the exhaust gas treatment components in the foreground. In addition, a device for producing a Exhaust treatment component specified with such a collar portion that are in particular for the use in a series production is suitable, with the produced Exhaust treatment components can be produced reliably.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung darstellen. Die Erfindung kann zudem durch Merkmale der Beschreibung näher charakterisiert werden.These Tasks are solved with a method according to the features of claim 1 or a device with the features according to claim 10. Advantageous developments of the method are the subject the dependent Claims. It should be noted at this point that the features listed individually in the patent claims combined in any technically meaningful way can and can represent further embodiments of the invention. The invention can be further characterized by features of the description.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Abgasbehandlungskomponente umfasst zumindest folgende Schritte:
- – Erzeugen eines Wabenkörpers;
- – Einführen des Wabenkörpers in ein Gehäuse mit einer Außenfläche;
- – Anbringen wenigstens eines Kragenelementes an die Außenfläche zumindest eines Gehäuses mit Wabenköper.
- - Creating a honeycomb body;
- Inserting the honeycomb body into a housing having an outer surface;
- - Attaching at least one collar element to the outer surface of at least one housing with honeycomb body.
Grundsätzlich sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass unter einer Abgasbehandlungskomponente jede der derzeit bekannten Komponenten zu verstehen ist, also insbesondere katalytische Konverter, Adsorber, Kohlenwasserstoff-Fallen, Partikelfilter, etc. Dabei sind unter Umständen auch Komponenten in einem Stadium gemeint, die allein eine Strömungsbeeinflussung zum Ziel haben (Verwirbelung, Umlenkung, ...), denen also beispielsweise die Beschichtung fehlt.Basically at this point once again pointed out that under one Exhaust treatment component of any of the currently known components is to be understood, ie in particular catalytic converter, adsorber, Hydrocarbon traps, particulate filters, etc. These are under circumstances Also meant components in one stage, which alone influence the flow have the goal (turbulence, diversion, ...), which, for example the coating is missing.
Im Hinblick auf den ersten Herstellungsschritt ist anzumerken, dass grundsätzlich nicht ein einzelner Wabenkörper separat hergestellt werden muss, es ist auch möglich, dass mehrere Wabenkörper gleichzeitig hergestellt werden können. Somit ist es gegebenenfalls auch möglich, mehrere solcher Wabenkörper in dem Gehäuse vorzusehen. Mit Wabenkörper ist insbesondere eine Struktur gemeint, die auf der Stirnseite eine Vielzahl von für ein Abgas durchströmbare Öffnungen hat, an die sich vorteilhafterweise Kanäle anschließen. Mit Kanal ist insbesondere der gradliniger Verlauf eines Strömungsweges gemeint, wobei dessen Querschnitt nicht zwingend konstant sein muss. Es ist auch möglich, dass die Kanäle zumindest teilweise verschlossen sind und gegebenenfalls in den Kanalwandungen Löcher vorgesehen sind, so dass Teilabgasströmungen in benachbarte Kanäle ausweichen können. Vorteilhafterweise weist ein solcher Wabenkörper bezogen auf eine Einheitsquerschnittsfläche eine Kanaldichte von bis zu 1.600 cpsi („cells per square inch"; Zellen pro Quadrat-Zoll; Umrechnung: 1 Quadrat-Zoll entspricht in etwa 6,4516 Quadrat-Zentimeter) auf. Bevorzugt liegt die Kanaldichte jedoch in einem Bereich von 50 cpsi bis 200 cpsi. Der Wabenkörper kann grundsätzlich aus einer keramischen Masse oder aus metallischen Komponenten hergestellt sein.in the With regard to the first production step, it should be noted that in principle not a single honeycomb body must be made separately, it is also possible that several honeycomb body at the same time can be produced. Thus, it is also possible, if necessary, several such honeycomb body in the housing provided. With honeycomb body In particular, a structure is meant which on the front side a Variety of for an exhaust gas permeable through openings has, to which advantageously channels connect. With channel is particular the rectilinear course of a flow path meant, wherein the Cross section does not necessarily have to be constant. It is also possible that the channels are at least partially closed and optionally in the Sewer walls holes are provided, so avoid partial exhaust gas flows in adjacent channels can. Advantageously, such a honeycomb body has a relation to a unit cross-sectional area Channel density of up to 1,600 cpsi (cells per square inch; cells per square inch; Conversion: 1 square inch equals approximately 6.4516 square centimeters) on. However, the channel density is preferably within a range of 50 cpsi to 200 cpsi. The honeycomb body can basically made of a ceramic mass or of metallic components be.
Mindestens einer dieser Wabenkörper wird nun in ein Gehäuse eingeführt. Das Gehäuse hat eine Außenfläche, die sich beispielsweise durch die beiden Stirnflächen und eine Umfangsfläche beschreiben lässt. Damit sind insbesondere die Flächen gemeint, die nicht in Kontakt mit dem Wabenkörper sind.At least one of these honeycomb bodies will now be in a housing introduced. The housing has an outer surface that For example, describe by the two end faces and a peripheral surface leaves. This is especially the surfaces meant, which are not in contact with the honeycomb body.
Nun wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass wenigstens ein Kragenelement an diese Außenfläche zumindest eines Gehäuses mit Wabenkörper angebracht wird. „Anbringen" ist hier insbesondere so zu verstehen, dass eine Fixierung des Kragenelements an der gewünschten Stelle der Außenfläche des Gehäuses gegeben ist. Diese ist bevorzugt fügetechnischer Natur, so dass ein Stoffschluss von Kragenelement und Gehäuse realisiert ist. Dies umfasst insbesondere Schweiß-, Löt- und/oder Diffusionsverbindungen.Now According to the invention, it is proposed that at least one collar element on this outer surface of at least one housing honeycombs is attached. "Attach" is here in particular to understand that a fixation of the collar member to the desired Place the outer surface of the housing given is. This is preferably joining technical nature, so that a material connection of collar element and housing is realized. this includes especially welding, Soldering and / or diffusion connections.
Bei der Herstellung einer Abgasbehandlungskomponente sind unterschiedliche Varianten von Zuordnungen eines Kragenelementes im Gegensatz zu einem Gehäuse möglich. So kann ein Kragenelement beispielsweise mehrere Gehäuse aufnehmen, es ist aber auch möglich, dass mehrere Kragenelemente an ein einzelnes Gehäuse angebracht werden. Vielfach wird jedoch genau ein Kragenelement an ein einzelnes Gehäuse angebracht. Mit „Kragenelement" ist ein separates Bauteil gemeint, welches zumindest schräg und bevorzugt im wesentlichen senkrecht zur Umfangsfläche des Gehäuses ausgerichtet ist. Das Kragenelement ist vorteilhafterweise über den Umfang des Gehäuses umlaufend ausgebildet, dies ist jedoch nicht zwingend der Fall. Die Kragenbreite muss demnach über den Umfang des Gehäuses auch nicht gleich ausgeführt sein. Das Kragenelement kann eine runde, ovale, eckige oder eine anderen Form aufweisen. Weiter ist es möglich, dass das Kragenelement Aussparungen, Nuten, unterschiedliche Materialdicke, etc. ausgeführt ist.In the production of an exhaust gas treatment lungskomponente are different variants of assignments of a collar element in contrast to a housing possible. For example, a collar element can accommodate a plurality of housings, but it is also possible for a plurality of collar elements to be attached to a single housing. In many cases, however, exactly one collar element is attached to a single housing. By "collar element" is meant a separate component which is oriented at least obliquely and preferably substantially perpendicularly to the peripheral surface of the housing The collar element is advantageously formed circumferentially around the circumference of the housing, but this is not necessarily the case The collar element can also have a round, oval, angular or other shape, and it is also possible for the collar element to have recesses, grooves, different material thickness, etc.
Vorteil bei der hier vorgeschlagenen Abfolge von Bearbeitungsschritten ist, dass das die Fertigung behindernde bzw. schwieriger gestaltende Kragenelement erst zum Schluss an das Gehäuse angebracht wird. Alle vorherigen Bearbeitungsschritte, die beispielsweise zur Fertigstellung des Wabenkörpers dienen, können in der sonst üblichen Weise durchgeführt werden. Dies schließt mit ein, dass die Gehäuse der Wabenkörper bei der thermischen Behandlung der Wabenkörper bzw. bei der Beschichtung dicht nebeneinander platziert und einfach zu handhaben sind. Für den Fall dass die Gehäuse eine im wesentlichen zylindrische Gestalt haben, können diese gemeinsam mit den Wabenkörpern auch rollend transportiert werden. Erst am Ende des Fertigungsprozesses wird das Gehäuse mit dem Kragenelement versehen. Dadurch wird ermöglicht, dass auch solche Abgasbehandlungskomponenten in existierende Fertigungsketten eingeschleust werden können, und der finale Bearbeitungsschritt auf einer extra dafür vorgesehenen Bearbeitungsstation vorgenommen werden kann. Dies führt zu einer sehr einfachen und kostengünstigen Fertigung. Zudem wird das Kragenelement nur einer geringen Stoß- und Wärmebelastung ausgesetzt, so dass eine hohe Formgenauigkeit des Kragenelementes nach der Herstellung der Abgasbehandlungskomponente sichergestellt ist.advantage in the sequence of processing steps proposed here, that that hampers production or makes it harder to design Collar element is attached to the housing only at the end. All previous ones Processing steps, for example, to complete the Serving honeycomb bodies, can in the usual way Manner performed become. This concludes with one that the case of the honeycombs in the thermal treatment of the honeycomb body or in the coating placed close together and easy to handle. In the case that the case have a substantially cylindrical shape, they can together with the honeycomb bodies also be transported rolling. Only at the end of the manufacturing process becomes the case provided with the collar element. This allows that also such exhaust treatment components can be introduced into existing production chains, and the final processing step on a specially provided Processing station can be made. This leads to a very simple and inexpensive Production. In addition, the collar element is only a low shock and heat load exposed so that a high dimensional accuracy of the collar element ensured after the preparation of the exhaust treatment component is.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Anbringen des mindestens einen Kragenelementes durch Schweißen mit einem umlaufenden Lichtbogen. Dieses stellt ein besonderes Schweißverfahren dar, wobei gerade umlaufende Schweißnähte sehr gut und wirtschaftlich herstellbar sind. Bei diesem Schweißverfahren erfolgt eine Verschiebung der Lichtbogensäule durch ein äußeres Magnetfeld. Der zwischen dem Gehäuse und dem Kragenelement erzeugte Lichtbogen wird mittels einer durch ein äußeres Magnetfeld erzeugten Tangentialkraft in Rotation versetzt. Damit wird ein entsprechendes Schmelzbad erzeugt. Nach Ablauf der erforderlichen Schweißzeit werden die beiden Komponenten gegeneinander gedrückt, so dass ein Stoffschluss stattfindet. Dieses Schweißver fahren zeichnet sich durch sehr kurze Schweißzeiten, geringere Wärmebelastung, niedrigen Energiebedarf, genaues Endmaß und eine hohe Wirtschaftlichkeit aus. Durch den geringen Energieeintrag und die spritzfreie Schweißtechnik erübrigen sich Nacharbeiten wegen Wärmeverzug oder festhaltenden Schweißperlen.According to one preferred embodiment of the method, the attachment of the at least one collar element by welding with a rotating arc. This represents a special welding process, being straight circumferential welds very good and economical to produce. In this welding process a displacement of the arc column takes place through an external magnetic field. The between the case and The arc generated by the collar element is by means of an external magnetic field generated tangential force rotated. This will be a corresponding Melting bath produced. After the required welding time has expired pressed the two components against each other, leaving a fabric bond takes place. Drive this welding process characterized by very short welding times, lower heat load, low energy consumption, accurate final dimensions and high efficiency out. Due to the low energy input and the splash-free welding technology unnecessary reworking because of heat distortion or holding beads of sweat.
Dieses Verfahren bietet sich für den hier beschriebenen Anwendungsfall insbesondere deshalb an, weil in gewissem Maße auch Toleranzen bei der Herstellung von Kragenelement und Gehäuse erlaubt sind. Betrachtet man beispielsweise andere Schweißverfahren, so haben diese üblicherweise entweder eine großflächige und intensive Wärmeeinbringung zur Folge oder erfordern einen sehr geringen Spalt zwischen den zu verbindenden Bauteilen. Die hohe Wärmeinbringung kann in vielen Fällen einen Wärmeverzug des Kragenelementes oder weitere Bestandteile der Abgasbehandlungskomponente zur Folge haben. Sehr geringe Fertigungstoleranzen bezüglich des Kragenelements bzw. des Gehäuses müssten eingehalten werden, wenn beispielsweise Laser-Schweißen zum Einsatz gelangen sollte, da hier nahezu nur eine spaltlose Verbindung möglich ist.This Procedure is available for the application described here, in particular because In some way tolerances in the production of collar element and housing allowed are. For example, consider other welding methods, so they usually either a large and intensive heat input result or require a very small gap between the to be connected components. The high heat input can be in many make a heat distortion the collar element or other constituents of the exhaust treatment component to Episode. Very low manufacturing tolerances regarding the Collar element or the housing would have to be respected be used, for example, when laser welding should be used, since here almost only a gapless connection is possible.
Diese
Nacheile werden vermieden durch die Anwendung des Schweißens mit
einem umlaufenden Lichtbogen. Durch elektrische Kontaktierung der Bauteile
wird zwischen ihnen ein Lichtbogen ausgebildet, der durch das Anlegen
eines äußeren Magnetfeldes
entlang einer Kante des Kragenelements bzw. des Gehäuses entlangläuft. So
wird ein Schmelzbad generiert, das letztendlich Basis für den Stoffschluss ist.
Zur Veranschaulichung des Verfahrens ist insbesondere auch auf die
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Wabenkörper mit zumindest teilweise strukturierten metallischen Lagen erzeugt. Somit ist als erstes festzuhalten, dass als bevorzugte Ausgestaltung des Wabenkörpers dieser mit metallischem Material aufgebaut ist. Die Lagen können insbesondere mit Metallfolien, Streck metallen, Faserfliesen, etc. gebildet sein. Zumindest ein Teil dieser Lagen ist strukturiert, das heißt, dass mindestens eine glatte und eine strukturierte Lage oder eine in Teilbereichen strukturierte und in anderen Teilbereichen glatte Lage zum Einsatz kommt. Die zumindest teilweise strukturierten metallischen Lagen bilden bevorzugt Kanäle, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Die Lagen können dabei spiralig aufgewickelt, parallel zueinander gestapelt, miteinander gewunden oder verschlungen angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Enden der zumindest teilweise strukturierten metallischen Lagen alle mit einer Innenfläche des Gehäuses in Kontakt sind, so dass eine sichere Fixierung der metallischen Lagen hin zum Gehäuse möglich ist.According to a development of the method, the honeycomb body is produced with at least partially structured metallic layers. Thus, it should first be noted that as a preferred embodiment of the honeycomb body, this is constructed with metallic material. The layers may in particular be formed with metal foils, expanded metals, fiber tiles, etc. At least some of these layers are structured, that is to say that at least one smooth and one structured layer or a layer structured in partial regions and in other partial regions smooth is used. The at least partially structured metallic layers preferably form channels which are arranged substantially parallel to one another. The layers can be spirally wound, stacked parallel to each other, wound together or devious arranged. It is particularly advantageous that the ends of the at least partially structured metallic layers are all in contact with an inner surface of the housing, so that secure fixing of the metallic layers to the housing is possible.
Außerdem wird auch vorgeschlagen, dass das Gehäuse mit einem Durchmesser bis 70 mm ausgeführt ist. Damit wird insbesondere ein bevorzugter Anwendungsbereich für das vorstehend genannte Schweißverfahren mit umlaufenden Lichtbogen benannt. Derartige Gehäuse lassen sich in eine erste Aufnahme eines entsprechenden Werkzeuges aufnehmen und mit Strom kontaktieren, so dass sich beispielsweise an den Stirnflächen des Gehäuses ein Lichtbogen ausbildet.In addition, will also suggested that the housing with a diameter of up to 70 mm. This will in particular a preferred application for the above welding process named with circulating arc. Leave such housing to record in a first shot of a corresponding tool and contact with electricity, so that, for example, at the end faces of the Housing Arc forms.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird das Gehäuse mit wenigstens einer Anschlagkante erzeugt. Unter einer Anschlagkante wird insbesondere eine umlaufende Sicke verstanden, die als Anlage für das mindestens eine Kragenelement dient. Wird also das Gehäuse mit einer solchen Anschlagkante durch eine Öffnung des Kragenelementes hindurchgesteckt, so ist die Weite der Anschlagkante bzw. der Sicke größer als der Innendurchmesser dieser Öffnung des Kragenelements. Dadurch kann eine exakte Positionierung des Kragenelementes auf der Außenfläche des Gehäuses vorgenommen werden. Die Sicke wird dabei bevorzugt vor dem Einführen des Wabenkörpers in das Gehäuse ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Anschlagkante durch ein weiteres separates Bauteil auf der Außenfläche des Gehäuses bereitgestellt wird.According to one Another embodiment of the method, the housing with generates at least one stop edge. Under a stop edge is in particular a circumferential bead understood that as an attachment for the at least a collar element is used. So if the case with such a stop edge through an opening inserted through the collar element, so is the width of the stop edge or the bead is larger than the inner diameter of this opening of the collar element. This allows an exact positioning of the Collar element on the outer surface of the Housing made become. The bead is preferred before inserting the honeycomb in the case educated. in principle it is also possible that the stop edge by another separate component the outer surface of the housing provided.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das Gehäuse mit einer Dicke von 0,2 mm bis 2,0 mm erzeugt. Somit stellt das vorgeschlagene Verfahren insbesondere die Möglichkeit bereit, sehr dünnwändige Gehäuse mit einem Kragen zu versehen, beispielsweise mit einer Dicke kleiner 1,0 mm. Ursache dafür ist vor allem der sehr geringe und lokal begrenzte Wärmeeinfluss, wenn die Fixierung des Kragenelementes an der Außenfläche des Gehäuses mittels des Verfahrens des rotierenden bzw. umlaufenden Lichtbogens vorgenommen wird.According to one advantageous development of the method, the housing with a thickness of 0.2 mm to 2.0 mm produced. Thus, the proposed Procedure in particular the possibility ready to use very thin case with to provide a collar, for example, with a smaller thickness 1.0 mm. Cause for it is above all the very small and localized heat influence, when the fixation of the collar element on the outer surface of the housing by means of the method the rotating or circulating arc is made.
Nach einer Weiterbildung des Verfahrens weist das Gehäuse wenigstens im Bereich des Kontaktes mit dem wenigstens einen Kragenelement einen von einem runden Querschnitt abweichenden Querschnitt auf. Das heißt mit anderen Worten, dass der Querschnitt des Gehäuses im Bereich des Kontaktes oder bevorzugt auch über die gesamte Länge des Gehäuses nicht zylindrisch bzw. rund ist. Vielmehr lassen sich hier auch dreieckige, viereckige, ovale oder andere Querschnittsformen realisieren. Dies ist insbesondere aufgrund der beengten Platzverhältnisse an den Stellen des Abgassystems von Vorteil, die üblicherweise für die Anbringung solcher Abgasbehandlungskomponenten vorgesehen sind (im Krümmer, in einer Motorsäge, etc.).To a development of the method, the housing has at least in the area of Contact with the at least one collar element one of a round cross section deviating cross section. That means with others Words that the cross section of the housing in the area of contact or preferably over the entire length of the housing not cylindrical or round. Rather, you can also be here realize triangular, quadrangular, oval or other cross-sectional shapes. This is particularly due to the cramped space in the places of Exhaust system of advantage, usually for the Attachment of such exhaust treatment components are provided (im manifolds, in a chainsaw, Etc.).
Weiter wird auch ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der Wabenkörper nach dem Einführen in das Gehäuse einem thermischen Fügeverfahren unterzogen wird. Bei einem thermischen Fügeverfahren werden insbesondere Verbindungen zwischen den Komponenten des Wabenkörpers bzw. zwischen dem Wabenkörper und dem Gehäuse ausgebildet. Bevorzugt werden hierzu Löt-, Schweiß- und/oder Diffusionsprozesse eingesetzt, wobei dies für metallische Wabenkörper gilt. In besonderem Maße hat sich dabei das Hochtemperatur-Vakuum-Löten für eine gleichzeitige Verbindung von den Wabenkörperbildende metallischen Lagen untereinander sowie der Lagen mit dem Gehäuse herausgestellt.Further is also proposed a method in which the honeycomb body after the insertion in the housing subjected to a thermal joining process becomes. In a thermal joining process In particular, connections between the components of the honeycomb body or between the honeycomb body and the housing educated. For this purpose, soldering, welding and / or diffusion processes are preferred used this for metallic honeycomb bodies applies. In particular It has the high-temperature vacuum brazing for a simultaneous connection from the honeycomb body forming metallic layers with each other and the layers exposed to the housing.
Einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens zufolge wird der Wabenkörper vor dem Anbringen des wenigstens einen Kragenelementes wenigstens teilweise beschichtet. Die Beschichtung umfasst dabei jede derzeit bekannte, bei Abgasbehandlungskomponenten eingesetzte Beschichtung. Dies betrifft (insbesondere Platin-haltige) katalytisch aktive Beschichtungen, adsorbierende Beschichtungen, etc. Dabei ist auch möglich, dass der Wabenkörper nur teilweise, beispielsweise in einem Bereich nahe einer Stirnseite, mit einer Beschichtung versehen wird. Es ist auch möglich, dass der Wabenkörper mehrere Zonen mit unterschiedlichen Beschichtungen aufweist. Wird auch das Beschichten noch vor der Anbringung des mindestens einen Kragenelementes durchgeführt, kann praktisch auf bekannte Fertigungsstraßen zur Herstellung derartiger Abgasbehandlungskomponenten zurückgegriffen werden, wobei nur noch der zusätzliche Schritt des einfachen und unkomplizierten Anbringens des Kragenelementes, beispielsweise durch einen umlaufenden Lichtbogen, noch bewerkstelligt werden muss. Dies vereinfacht die Fertigung erheblich und führt zu einer sehr kostengünstigen Herstellung.one According to another embodiment of the method, the honeycomb body is present the attachment of the at least one collar element at least partially coated. The coating includes any currently known, used in exhaust treatment components coating. This concerns (in particular Platinum-containing) catalytically active coatings, adsorbent Coatings, etc. It is also possible that the honeycomb body only partially, For example, in an area near a front side, with a Coating is provided. It is also possible that the honeycomb body several Has zones with different coatings. Will that too Coating before the attachment of the at least one collar element carried out, can be used on known production lines for the production of such Exhaust treatment components used be, with only the additional Step of simple and uncomplicated attachment of the collar element, For example, by a rotating arc, still accomplished must become. This simplifies the production significantly and leads to a very cost-effective Production.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer Abgasbehandlungskomponente vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine erste Aufnahme für mindestens ein Gehäuse mit einem Durchmesser von 30,0 mm bis 70,0 mm und einen zweite Aufnahme für wenigstens ein Kragenelement. Zusätzlich sind Mittel zur Erzeugung eines Schweißstromes und Mittel zur Erzeugung eines umlaufenden Magnetfeldes vorgesehen. Die Vorrichtung ist somit in der Lage, das vorstehend genannte Verfahren zum Anbringen des Kragenelementes durch Schweißen mit einem umlaufenden Lichtbogen durchzuführen. Die erste Aufnahme für mindestens ein Gehäuse ist dabei in vorteilhafter Weise als Kontakt für den Schweißstrom ausgebildet, der auf das Gehäuse übertragen wird. Als Mittel zur Erzeugung des umlaufenden Magnetfeldes sind insbe sondere Magnetspulen vorteilhaft, die um das Gehäuse herum ein entsprechendes Magnetfeld ausbilden.According to a further aspect of the invention, an apparatus for producing an exhaust gas treatment component is proposed. The device comprises a first receptacle for at least one housing with a diameter of 30.0 mm to 70.0 mm and a second receptacle for at least one collar element. In addition, means for generating a welding current and means for generating a rotating magnetic field are provided. The device is thus able to perform the above-mentioned method of attaching the collar member by welding with a circulating arc. The first receptacle for at least one housing is advantageously as a contact for the welding current formed, which is transmitted to the housing. As a means for generating the rotating magnetic field special solenoid coils are particularly advantageous, which form around the housing around a corresponding magnetic field.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf die diese jedoch nicht begrenzt ist. Es zeigen:The Invention and the technical environment are based on the figures below explained. The figures show particularly preferred embodiments of the invention, to which, however, this is not limited. Show it:
Auf
der Außenfläche
Das
Gehäuse
Nachdem
nun mittels des Schweißstrom-Erzeugers
Nachdem
nun der Wabenkörper
Der
so fügetechnisch
verbundene Wabenkörper
wird anschließend
beschichtet. Wie in Schritt E gekennzeichnet, weisen die Lagen
Als
finaler Herstellungsschritt (Schritt F) wird nun ein Kragenelement
Die so hergestellte Abgasbehandlungskomponente zeichnet sich durch die einfache Handhabung während der Herstellung sowie einer hohen Formgenauigkeit in der letztendlich gewünschten Gestalt aus. Das Verfahren ist zudem einfach in bestehende Fertigungsreihen zu integrieren und mit dem Schweißverfahren des umlaufenden Lichtbogens auch prozesssicher zu betreiben. Damit bietet es sich insbesondere an, das geschilderte Verfahren für die Serienfertigung von Abgasbehandlungskomponenten einzusetzen.The Thus produced exhaust treatment component is characterized by the easy handling during the production as well as a high dimensional accuracy in the end desired shape out. The process is also easy in existing production lines integrate and with the welding process of circulating To operate the arc also process reliable. That's what it's all about in particular, the described method for the mass production of exhaust treatment components use.
- 11
- AbgasbehandlungskomponenteExhaust gas treatment component
- 22
- Wabenkörperhoneycombs
- 33
- Gehäusecasing
- 44
- Außenflächeouter surface
- 55
- Kragenelementcollar element
- 66
- LichtbogenElectric arc
- 77
- Lagelocation
- 88th
- Durchmesserdiameter
- 99
- Anschlagkantestop edge
- 1010
- Dickethickness
- 1111
- Querschnittcross-section
- 1212
- Erste AufnahmeFirst admission
- 1313
- Zweite AufnahmeSecond admission
- 1414
- Schweißstrom-ErzeugerWelding current generators
- 1515
- Magnetfeld-ErzeugerMagnetic field generator
- 1616
- Stirnflächeface
- 1717
- Umfangsflächeperipheral surface
- 1818
- Stirnseitefront
- 1919
- Lotsolder
- 2020
- Beschichtungcoating
- 2121
- Bohrungdrilling
- 2222
- Kanalchannel
- 2323
- Öffnungopening
- 2424
- Umlaufcirculation
- 2525
- Magnetfeldwirkungmagnetic effect
- 2626
- Kraftwirkungforce action
- 2727
- Katalysatorcatalyst
- 2828
- SchweißnahtWeld
- 2929
- Spaltgap
- 3030
- Ofenoven
- 3131
- Abstanddistance
- 3232
- Kragenbreitecollar width
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