DE102005041512A1

DE102005041512A1 - Verfahren zum Einsetzen eines keramischen Funktionskörpers in ein rohrförmiges Metallgehäuse

Info

Publication number: DE102005041512A1
Application number: DE102005041512A
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Terres
Original assignee: Heinrich Gillet GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-03-08
Also published as: CN1924371A; US20070048198A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Einsetzen eines keramischen Funktionskörpers in ein rohrförmiges Metallgehäuse. DOLLAR A Nach dem Ausmessen des Funktionskörpers wird dieser mit einer Lagermatte umwickelt und in das Gehäuse eingeschoben. Darauf folgt ein Aufheizen des gesamten Gehäuses. In diesem Zustand wird das Gehäuse dann auf ein Maß reduziert, welches sich aus dem aktuellen Maß des keramischen Funktionskörpers zuzüglich dem angestrebten Spaltmaß im heißen Zustand ergibt. Beim Abkühlen schrumpft das Gehäuse und der Funktionskörper sitzt korrekt.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Einsetzen eines keramischen Funktionskörpers in ein rohrförmiges Metallgehäuse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Keramische Funktionskörper werden als Katalysatoren sowie als Dieselrußpartikelfilter in Abgasanlagen für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor eingesetzt. Die keramischen Funktionskörper befinden sich in einem Metallgehäuse, welches einen Blechmantel, einen Eingangskonus und einen Ausgangskonus aufweist. Um die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Keramik ausgleichen zu können, werden die Keramikkörper mit einer geeigneten Lagermatte umwickelt und in das Gehäuse eingeführt. Damit der keramische Funktionskörper seinen Halt im Metallgehäuse behält, wenn die Umgebungstemperatur auf z.B. –30 °C fällt oder wenn die Abgase Temperaturen bis zu 900 °C erreichen, müssen die Abmessungen des Metallgehäuses, der Lagermatte und des keramischen Funktionskörpers genau aufeinander abgestimmt sein.
Leider haben keramische Funktionskörper aufgrund des Herstellungsverfahrens starke Durchmessertoleranzen. Es ist daher erforderlich, jeden Keramikkörper auszumessen, um das dazu passende Metallgehäuse bestimmen zu können. Das ist einigermaßen aufwändig.

Es wurde schon vorgeschlagen, ein Metallgehäuse mit Übergröße zu verwenden und das Metallgehäuse nach Einführen des mit der Lagermatte umwickelten Keramikkörpers zu kalibrieren. Die US 5 055 274 zeigt ein solches Kalibrierverfahren unter Verwendung eines Kalibrierwerkzeuges mit Kalibrierbacken. Die EP 0 768 451 A zeigt ein Verfahren, bei dem das Metallgehäuse mit Hilfe von Drückrollen kalibriert wird.

Da das Metallblech des Gehäuses die Eigenschaft hat, nach dem Kalibrieren, d. h. nach dem Reduzieren des Durchmessers, wieder zurückzufedern, muss der Durchmesser zunächst stärker reduziert werden. Dabei besteht die Gefahr, dass der keramische Funktionskörper beschädigt wird. Da das Gehäuse bereits geschlossen ist, kann diese Beschädigung nicht mehr erkannt werden. Außerdem wird durch die kurze Überkomprimierung die Lagermatte in ihrer Funktion stark geschädigt. Die in den beiden genannten Schriften beschriebenen Verfahren zum nachträglichen Kalibrieren des Metallgehäuses konnten sich daher nicht durchsetzen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe eine nachträgliche Kalibrierung des Gehäuses ohne die Gefahr einer Beschädigung des keramischen Funktionskörpers oder der Lagermatte durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Dank dem Aufheizen des Gehäuses vor dem Reduzieren des Durchmessers werden zwei Vorteile erreicht: Zum einen lässt sich das erhitzte und somit erweichte Blechmaterial mit geringem Kraftaufwand verformen und besitzt nur eine minimale Neigung zurückzufedern. Zum anderen braucht der Durchmesser des Gehäuses nur auf den Durchmesserwert verringert zu werden, den das Gehäuse im Betrieb bei der höchsten Erhitzung maximal einnehmen wird, wodurch auf Lagermatte und Keramikkörper nur minimale Kräfte ausgeübt werden, so dass Beschädigungen ausgeschlossen sind. Sobald das Gehäuse auf Umgebungstemperatur abgekühlt ist, sitzt der keramische Funktionskörper korrekt im Gehäuse.

Das Aufheizen des Gehäuses erfolgt bevorzugt mittels induktiver Erwärmung. Alternativ oder ergänzend lässt sich das Gehäuse auch mittels einer Flamme aufheizen.

Vorzugsweise wird das Gehäuse auf Rot- bis Weißglut aufgeheizt, entsprechend Temperaturen bis 900 °C.

Das aufgeheizte Gehäuse kann wie an sich bekannt mittels Kalibrierbacken oder auch mittels Drückrollen kalibriert werden.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen jeweils rein schematisch
1 das Einsetzen eines mit einer Lagermatte umwickelten keramischen Funktionskörpers in ein rohrförmiges Metallgehäuse,
2 das Aufheizen des Gehäuses und
3 das Kalibrieren des erhitzten Gehäuses auf das dem keramischen Funktionskörper entsprechende Durchmessermaß.
Anhand der 1 bis 3 wird rein schematisch der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
Zunächst wird ein keramischer Funktionskörper 1, beispielsweise ein Katalysator oder Dieselrußpartikelfilter, ausgemessen. Dabei wird insbesondere der Durchmesser d ermittelt.
Anschließend wird der keramische Funktionskörper 1 mit einer Lagermatte 2 umwickelt.
In 1 wird der umwickelte Funktionskörper 1, 2 mit Hilfe eines Trichters 11 in ein rohrförmiges Gehäuse 3 eingesetzt. Das Gehäuse 3 hat ein deutliches Übermaß D. Dadurch wird die Lagermatte 2 praktisch nicht komprimiert. Sie erfährt keine Scherkräfte. Keramikkörper 1 und Lagermatte 2 lassen sich im Gehäuse 3 präzise positionieren. Die Lagermatte 2 behält ihre Lage, der Keramikkörper 1 kann nicht verkanten.
Nach dem Einschieben des umwickelten Keramikkörpers 1, 2 wird das Gehäuse 3, wie in 2 dargestellt, in ca. 5 Sekunden auf Rot- bis Weißglut aufgeheizt. Dabei wird bevorzugt eine Induktionsschleife 5.2 eingesetzt. Ergänzend oder auch alternativ ist eine Erhitzung mittels Flamme 5.1 möglich. Die Enden 4 des Gehäuses 3 müssen nicht erhitzt werden.
3 zeigt, wie das aufgeheizte Gehäuse 3 mit Hilfe von Kalibrierbacken 6.1, 6.2 kalibriert wird. Dabei wird sein Durchmesser D' im heißen Zustand auf das in 1 ermittelte Durchmessermaß d zuzüglich dem Schrumpfmaß kalibriert.
Beim nachfolgenden Abkühlen schrumpft das Gehäuse 3 auf das angestrebte Endmaß, wobei die Lagermatte 2 in schonendster Weise auf die gewünschten Werte komprimiert wird. Dabei können weder der Keramikkörper 1 noch die Lagermatte 2 beschädigt werden. Der keramische Funktionskörper 1 behält in allen Betriebszuständen seine Position im Inneren des Gehäuses 3.

Claims

Verfahren zum Einsetzen eines keramischen Funktionskörpers (1) in ein rohrförmiges Metallgehäuse (3), umfassend die Schritte – Ausmessen des Funktionskörpers (1), – Umwickeln des Funktionskörpers (1) mit einer Lagermatte (2), – Einschieben des umwickelten Funktionskörpers (1, 2) in das Gehäuse (3), – Reduzieren des Gehäusedurchmessers, gekennzeichnet durch die Merkmale: – Aufheizen des Gehäuses (3) vor dem Reduzieren des Durchmessers, – Abkühlen des Gehäuses (3) nach dem Reduzieren des Durchmessers, bis der Funktionskörper (1, 2) korrekt sitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal: – Aufheizen des Gehäuses (3) mittels induktiver Erwärmung (5.2).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal: – Aufheizen des Gehäuses (3) mittels Flamme (5.1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch das Merkmal: – Aufheizen des Gehäuses (3) auf Rot- bis Weißglut.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch das Merkmal: – Reduzieren des Durchmessers mittels Kalibrierbacken (6.1, 6.2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch das Merkmal: – Reduzieren des Durchmessers mittels Drückrollen.