DE102006015657B4 - Method for producing exhaust gas-conducting devices, in particular exhaust gas purification devices - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Herstellen von abgasführenden Vorrichtungen, insbesondere Abgasreinigungsvorrichtungen, die jeweils ein Außengehäuse (14) mit einem darin geklemmten Einleger haben, wobei der Einleger ein abgasdurchströmtes Substrat (10) und ein das Substrat (10) umgebendes elastisches Ausgleichselement (12) umfaßt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:a) jedes Ausgleichselement (12) wird einzeln in vorbestimmter Weise durch Ausübung eines Druckes verformt, wobei lediglich ein Teilbereich (26) des Ausgleichselements (12) belastet wird,b) aus den dabei ermittelten Werten wird die Sollverformung des Ausgleichselements (12), die zum Erreichen eines Solldrucks notwendig ist, bestimmt,c) das Ausgleichselement (12) wird um das Substrat (10) gelegt, undd) der so erhaltene Einleger wird in einem Außengehäuse (14) montiert, dessen Innenabmessungen den Außenabmessungen des Einlegers bei der ermittelten Sollverformung entsprechen.Method for producing exhaust-gas-conducting devices, in particular exhaust-gas cleaning devices, each having an outer housing (14) with an insert clamped therein, the insert comprising a substrate (10) through which the exhaust gas flows and an elastic compensation element (12) surrounding the substrate (10), characterized by the following steps: a) each compensating element (12) is individually deformed in a predetermined manner by exerting a pressure, wherein only a partial region (26) of the compensating element (12) is loaded, b) from the values determined thereby the desired deformation of the compensating element (12 c) the compensating element (12) is placed around the substrate (10); and d) the insert thus obtained is mounted in an outer housing (14) whose internal dimensions accomodate the outer dimensions of the insert correspond to the determined nominal deformation.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von abgasführenden Vorrichtungen, insbesondere Abgasreinigungsvorrichtungen, die jeweils ein Außengehäuse und einen im Außengehäuse geklemmten Einleger haben, wobei der Einleger ein abgasdurchströmtes Substrat und ein das Substrat umgebendes elastisches Ausgleichselement umfaßt.The invention relates to a method for producing exhaust gas-carrying devices, in particular exhaust gas cleaning devices, each having an outer housing and an insert clamped in the outer housing, wherein the insert comprises an exhaust gas-flowed substrate and an elastic compensation element surrounding the substrate.
Die abgasführenden Vorrichtungen, um die es sich bei der Erfindung handelt, sind beispielsweise Schalldämpfer, insbesondere aber Abgasreinigungsvorrichtungen wie Katalysatoren und Partikelfilter.The exhaust gas-carrying devices which are involved in the invention are, for example, mufflers, but in particular exhaust gas purification devices, such as catalysts and particle filters.
In solchen Vorrichtungen sind gegen radialen Druck sehr empfindliche Einleger untergebracht, bislang handelt es sich dabei überwiegend um axial durchströmte Keramiksubstrate, die mit einem elastischen Ausgleichselement (z.B. in Form einer Matte) umwickelt sind. Diese Einleger werden, wenn möglich, nur durch radiale Klemmung im Außengehäuse in axialer und radialer Richtung gehalten. Dabei muß die Klemmung groß genug sein, damit im Fahrbetrieb durch den Gasdruck oder durch Vibrationen keine Verschiebung des Einlegers relativ zum Außengehäuse in axialer Richtung zustande kommt. Auf der anderen Seite darf natürlich der radiale Druck nicht so groß sein, dass es zum Zerstören des Einlegers kommt, insbesondere zum Zerstören des auf Druck empfindlichen Katalysatorsubstrats bzw. Partikelfiltersubstrats. Es sind nun Bestrebungen vorhanden, Einleger mit geringerer Masse zu verbauen, die sich im Fahrbetrieb schneller aufheizen. Solche Substrate bestehen beispielsweise aus einer wellpappeartigen Trägerstruktur, die mit Katalysatormaterial beschichtet ist.In such devices very sensitive inserts are accommodated against radial pressure, so far it is predominantly to axially flowed through ceramic substrates, which are wrapped with an elastic compensation element (for example in the form of a mat). These inserts are, if possible, held only by radial clamping in the outer housing in the axial and radial directions. The clamping must be large enough so that in driving operation by the gas pressure or vibration no displacement of the insert relative to the outer housing in the axial direction is established. On the other hand, of course, the radial pressure must not be so great that it will destroy the insert, especially for destroying the pressure-sensitive catalyst substrate or particulate filter substrate. There are now efforts to install depositors with lower mass, which heat up faster when driving. Such substrates consist for example of a corrugated cardboard-like support structure, which is coated with catalyst material.
Das Einbringen und Klemmen des Einlegers im Außengehäuse erfolgt bislang üblicherweise entweder durch Wickeln eines Blechmantels um den Einleger, durch Einschieben des Einlegers in ein Rohr mit oder ohne nachträgliches Kalibrieren oder Schließen von Schalen. Wenn die aufgebrachte Kraft zu groß ist, kann es zum Zerstören des Einlegers, das heißt bei Katalysatoren oder Partikelfiltern des Substrats, kommen.The insertion and clamping of the insert in the outer housing is usually done either by winding a sheet metal jacket around the insert, by inserting the insert into a tube with or without subsequent calibration or closing of trays. If the applied force is too large, it can lead to the destruction of the inserter, that is to say in the case of catalysts or particle filters of the substrate.
Die
Aus der
Eine große Schwierigkeit beim Herstellen von Abgasreinigungsvorrichtungen besteht darin, dass zwischen dem Substrat und dem Außengehäuse das elastische Ausgleichselement, typischerweise die Lagermatte, vorgesehen ist, die für einen Druckausgleich und eine stetige Vorspannung sorgt. Der Nachteil dieser Lagermatte besteht jedoch darin, dass sie, nachdem sie zusammengedrückt wird, einem gewissen Setzungsvorgang unterworfen ist, man spricht von Relaxieren, so dass der über sie an das Substrat weitergegebene Druck abnimmt. Das Zurückfedern des Außengehäuses nach dem Einbringen und Klemmen führt ebenfalls dazu, dass der anfänglich aufgebrachte Druck auf das Substrat und damit die aufgebrachte Klemmkraft nachläßt. Weiterhin nimmt der Haltedruck der Lagermatte im Betrieb ab (z.B. durch Alterung). Dies führt dazu, dass man im Hinblick auf die spätere sichere Klemmung des Substrats im Außengehäuse sicherheitshalber das Außengehäuse noch mehr anfänglichen Druck auf den Einleger ausüben läßt, weshalb man bei einzelnen Substraten an die Grenzen der Stabilität geht.A great difficulty in manufacturing exhaust gas purification devices is that between the substrate and the outer housing, the elastic compensation element, typically the bearing mat, is provided, which ensures a pressure equalization and a constant bias. The disadvantage of this bearing mat, however, is that, after it is compressed, it is subjected to a certain setting process, one speaks of relaxation, so that the pressure passed through it to the substrate decreases. The springback of the outer housing after insertion and clamping also causes the initially applied pressure on the substrate and thus the applied clamping force to decrease. Furthermore, the holding pressure of the bearing mat decreases during operation (for example, due to aging). As a result, with regard to the subsequent secure clamping of the substrate in the outer housing, the outer housing can exercise even more initial pressure on the inserter, which is why the limits of stability are at hand for individual substrates.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzustellen, das auch bei sehr druckempfindlichen Einlegern für eine ausreichend sichere Klemmung im Außengehäuse bei minimalen Ausschußraten sorgt.The object of the invention is to provide a method which ensures a sufficiently secure clamping in the outer housing at minimal reject rates even with very pressure-sensitive inserts.
Dies wird durch folgende Verfahrensschritte erreicht: Zunächst wird jedes Ausgleichselement einzeln in vorbestimmter Weise durch Ausübung eines Druckes verformt, wobei lediglich ein Teilbereich des Ausgleichselements belastet wird. Aus den dabei ermittelten Werten wird die Sollverformung des Ausgleichselements, die zum Erreichen eines Solldrucks notwendig ist, bestimmt. Anschließend wird das Ausgleichselement um das Substrat gelegt und der so erhaltene Einleger in einem Außengehäuse montiert, dessen Innenabmessungen den Außenabmessungen des Einlegers bei der ermittelten Sollverformung entsprechen.This is achieved by the following method steps: First, each compensating element is individually deformed in a predetermined manner by exerting a pressure, wherein only a portion of the compensating element is loaded. From the values determined thereby, the desired deformation of the compensating element, which is necessary to achieve a setpoint pressure, is determined. Subsequently, the compensation element is placed around the substrate and the insert thus obtained is mounted in an outer housing, the inner dimensions of which correspond to the outer dimensions of the insert in the determined nominal deformation.
Bei den bislang bekannten Verfahren wird mit einer stets konstanten, vorgegebenen Kraft das Außengehäuse um einen vorbestimmten Weg plastisch deformiert, unabhängig von der Belastbarkeit des gerade verbauten Einlegers. Die Erfindung geht einen anderen Weg, indem sie zuerst die tatsächlich notwendige Kompression der Lagermatte bestimmt, um dann das Außengehäuse auf die Klemmkraft abzustimmen, die zum Erreichen der gewünschten Kompression notwendig ist. Auf jede Lagermatte wird deshalb im unverbauten Zustand, also noch vor dem Wickeln um das zugeordnete Substrat, eine Kraft und damit ein entsprechender Druck ausgeübt, etwa durch einen Stempel. Da hierbei die Lagermatte in Mitleidenschaft gezogen wird, und zwar sowohl durch Brechen als auch durch Ausrichten von Fasern, was den durch die Matte ausgeübten Druck verringert, ist erfindungsgemäß vorgesehen, nur einen Teilbereich der Matte zu belasten. Auf diese Weise wird die „Beschädigung“ des elastischen Ausgleichselements so gering wie möglich gehalten. Ein weiterer Vorteil einer nur anteiligen Messung der Druck-Verformungskennlinie besteht darin, dass hierbei, verglichen mit einer sehr großen Meßfläche, Winkelfehler der Meßvorrichtung (etwa durch eine nicht vollflächige Auflage des Meßstempels) weniger stark ins Gewicht fallen.In the previously known method, the outer housing is plastically deformed by a predetermined path with a constant, predetermined force, regardless of the load capacity of the currently installed insert. The invention takes a different approach by first determining the actual necessary compression of the bearing mat to then tune the outer housing to the clamping force necessary to achieve the desired Compression is necessary. Therefore, in the uninstalled state, that is to say before the winding around the assigned substrate, a force and thus a corresponding pressure are exerted on each bearing mat, for example by means of a punch. Since in this case the bearing mat is affected, both by breaking and by aligning fibers, which reduces the pressure exerted by the mat, it is provided according to the invention to burden only a portion of the mat. In this way, the "damage" of the elastic compensation element is kept as low as possible. Another advantage of an only proportionate measurement of the pressure-deformation characteristic is that, compared to a very large measuring surface, angular errors of the measuring device (for example due to a non-full-surface support of the measuring ram) are of less importance.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist hierbei vorgesehen, dass auf jedes Ausgleichselement ein vorbestimmter Druck ausgeübt und die Sollverformung dadurch bestimmt wird, dass die elastische Verformung des Ausgleichselements zumindest beim Erreichen des vorbestimmten Drucks gemessen wird. Es wird also ein zunehmender Druck aufgebracht und zumindest währenddessen gemessen, wie stark sich das Ausgleichselement beim gerade ausgeübten Druck elastisch verformt. Da die elastische Verformung mattenspezifisch ist, werden für jedes Ausgleichselement geringfügig unterschiedliche Verformungswerte ermittelt werden. Die Sollverformung, bei der das Ausgleichselement den Solldruck ausübt, kann dann auf zwei verschiedene Weisen ermittelt werden. Dabei ist der Solldruck ein vorbestimmter Druck, der, abhängig vom erforderlichen Haltedruck, mehr oder weniger knapp unterhalb des Druckwertes liegt, ab dem die Einleger plastisch deformiert und damit zerstört werden.According to a first embodiment of the invention, it is provided that a predetermined pressure is exerted on each compensating element and the desired deformation is determined by measuring the elastic deformation of the compensating element at least when the predetermined pressure is reached. Thus, an increasing pressure is applied and at least meanwhile measured how much the compensating element elastically deforms during the pressure being exerted. Since the elastic deformation is mat specific, slightly different deformation values will be determined for each compensation element. The desired deformation at which the compensation element exerts the desired pressure can then be determined in two different ways. In this case, the target pressure is a predetermined pressure, which, depending on the required holding pressure, more or less just below the pressure value, from which the depositors are plastically deformed and thus destroyed.
Eine erste Variante zur Bestimmung der Sollverformung sieht vor, jedes Ausgleichselement mit dem Solldruck zu beaufschlagen, um daraus die Sollverformung und damit die Außenmaße des Einlegers zum Erreichen des Solldrucks festzulegen.A first variant for determining the set deformation provides for each compensating element to be acted upon by the setpoint pressure in order to determine therefrom the setpoint deformation and thus the outer dimensions of the insert for reaching the setpoint pressure.
Nachdem die Sollverformung für das spezielle Ausgleichselement bestimmt wurde, können ohne besonderen Aufwand die entsprechenden Innenabmessungen des auf den Einleger aufzubringenden Außengehäuses bestimmt werden.After the desired deformation has been determined for the special compensation element, the corresponding inner dimensions of the applied to the insert outer housing can be determined without any special effort.
Im abschließenden Verfahrensschritt wird dann das Außengehäuse mit denjenigen Innenabmessungen auf die vorgefertigte Einheit aus Substrat und Ausgleichselement aufgebracht, die den Außenabmessungen des Einlegers bei ermittelter Sollverformung entsprechen. Es wird also, mit anderen Worten, mit der Meßvorrichtung, über die der Druck auf das Ausgleichselement aufgebracht wird, der spätere Druck des Außengehäuses simuliert, und anschließend wird erst das Außengehäuse abhängig von den Meßwerten maßgerecht erzeugt oder ausgewählt.In the final method step, the outer housing with those inner dimensions is then applied to the prefabricated unit of substrate and compensating element, which correspond to the outer dimensions of the insert when the nominal deformation is determined. In other words, with the measuring device by means of which the pressure is applied to the compensating element, the subsequent pressure of the outer casing is simulated, and subsequently the outer casing is first produced or selected according to the measured values.
Gemäß einer zweiten, besonders bevorzugten Variante zur Bestimmung der Sollverformung ist vorgesehen, dass der vorbestimmte aufgebrachte Druck unterhalb des zu erzielenden Solldrucks liegt. Die Sollverformung, die zum Erreichen dieses Solldrucks nötig ist, wird dann in einer Steuerung ermittelt. Dies erfolgt dadurch, dass die beim Aufbringen des Drucks gemessene Verformung des Ausgleichselements extrapoliert wird, um zur Sollverformung zu kommen. Dabei kann die Verformung stetig mit zunehmendem Druck gemessen werden. Alternativ kann sie natürlich auch nur bei einigen bestimmten Druckwerten gemessen werden, um dann anschließend zu extrapolieren.According to a second, particularly preferred variant for determining the nominal deformation, it is provided that the predetermined applied pressure is below the target pressure to be achieved. The desired deformation, which is necessary to achieve this target pressure, is then determined in a controller. This is done by extrapolating the deformation of the compensating element measured during the application of the pressure in order to arrive at the desired deformation. The deformation can be measured continuously with increasing pressure. Alternatively, it can of course only be measured at some specific pressure values, and then extrapolated.
Diese Variante, bei der der aufgebrachte Druck vorzugsweise deutlich unterhalb des Solldrucks liegt, bietet gegenüber dem erstgenannten Verfahren (Ausgleichselement wird bereits mit dem Solldruck beaufschlagt) den Vorteil, dass ein Druckverlust aufgrund von Mehrfachkompression des Ausgleichselements vermieden oder zumindest begrenzt wird. Diesbezüglich wurde, wie schon erwähnt, festgestellt, dass die üblicherweise vorgesehene Matte bei jeder Kompression einem gewissen Setzungsvorgang, also einer plastischen Verformung, unterworfen ist, wodurch auch der durch die Matte ausgeübte Haltedruck abnimmt. Wird nun also die Lagermatte in einer entsprechenden Meßvorrichtung (ggf. sogar mehrmals) mit dem Solldruck beaufschlagt und daraus die Sollverformung bestimmt, so ist eine spätere sichere Klemmung des Einlegers im Außengehäuse, das auf eben diese Sollverformung ausgelegt ist, unter Umständen nicht mehr gewährleistet, da der Haltedruck der Matte sich durch die Mehrfachkompression verringert hat. Ein ähnlicher Druckverlust tritt im übrigen auch auf, wenn die Matte zur Kompensation einer möglichen Rückfederung des Außengehäuses „überkomprimiert“, also über den Solldruck hinaus beaufschlagt wird. Wird jedoch nur ein deutlich unterhalb des Solldrucks liegender Druck auf das Ausgleichselement ausgeübt, der gerade ausreichend ist, um den (weiteren) Verlauf der Druck-Verformungs-Kennlinie mit hinreichender Genauigkeit extrapolieren zu können, läßt sich der beschriebene Effekt vermeiden oder zumindest stark verringern.This variant, in which the applied pressure is preferably well below the target pressure, offers the advantage over the former method (compensating element is already subjected to the target pressure) that a pressure loss due to multiple compression of the compensating element is avoided or at least limited. In this regard, it has been found, as already mentioned, that the usually provided mat is subject to a certain setting process, ie a plastic deformation, with each compression, as a result of which the holding pressure exerted by the mat also decreases. Now, if the bearing mat in a corresponding measuring device (possibly even several times) applied to the target pressure and determines the desired deformation, then a subsequent secure clamping of the insert in the outer housing, which is designed for just this nominal deformation, may no longer be guaranteed, because the holding pressure of the mat has decreased due to the multiple compression. Incidentally, a similar pressure loss also occurs when the mat is "over-compressed" to compensate for possible springback of the outer housing, that is, beyond the setpoint pressure. However, if only one lying below the target pressure pressure exerted on the compensating element, which is just sufficient to extrapolate the (further) course of the pressure-deformation curve with sufficient accuracy, the effect described can be avoided or at least greatly reduced.
Alternativ zur Ausübung eines vorbestimmten Drucks auf das Ausgleichselement und Messung der dadurch hervorgerufenen Verformung besteht auch die Möglichkeit, bei dem Ausgleichselement durch Druckbeaufschlagung eine vorbestimmte Verformung hervorzurufen und die Sollverformung dadurch zu bestimmen, dass zumindest der zum Erreichen der vorbestimmten Verformung nötige Druck auf das Ausgleichselement gemessen wird. Bei dieser vorbestimmten Verformung kann es sich um eine Verformung um einen bestimmten Betrag (d.h. die innerhalb gewisser Grenzen variable Dicke jedes Ausgleichselements wird um einen konstanten, vorher festgelegten Wert verringert) oder aber um eine Verformung auf einen vorbestimmten Wert, nämlich eine vorher festgelegte Dicke, handeln. Unter einer Messung des Druckes ist in diesem Zusammenhang selbstverständlich auch eine Messung der benötigten Kraft, beispielsweise mit Hilfe einer Kraftmeßdose, zu verstehen, von der dann (unter Berücksichtigung der Fläche der Kraftmeßdose) unmittelbar auf den Druck geschlossen werden kann.Alternatively to the exercise of a predetermined pressure on the compensating element and measurement of the deformation caused thereby, it is also possible to cause the compensating element by pressurization a predetermined deformation and to determine the desired deformation in that at least the Reaching the predetermined deformation necessary pressure is measured on the compensating element. This predetermined deformation may be a deformation by a certain amount (ie the variable thickness of each compensating element within certain limits is reduced by a constant, predetermined value) or a deformation to a predetermined value, namely a predetermined thickness, act. Under a measurement of the pressure in this context, of course, a measurement of the required force, for example by means of a load cell to understand, from which then (taking into account the surface of the load cell) can be directly closed to the pressure.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht auch hier vor, dass die vorbestimmte Verformung unterhalb der Sollverformung liegt und die Sollverformung aufgrund des bei der vorbestimmten Verformung ausgeübten Druckes extrapoliert wird. Die vorbestimmte Verformung ist dabei möglichst gering zu wählen; vorteilhaft ist sie gerade groß genug, um eine hinreichend genaue Extrapolation des Druck-Verformungs-Verhaltens des speziellen Ausgleichselements zu ermöglichen. So wird der bereits im Zusammenhang mit dem druckgesteuerten Verfahren erläuterte Druckverlust durch Mehrfachkompression des Ausgleichselements vermieden oder zumindest begrenzt.A particularly preferred embodiment of the invention also provides here that the predetermined deformation is below the desired deformation and the target deformation is extrapolated due to the pressure exerted at the predetermined deformation. The predetermined deformation is to be chosen as low as possible; Advantageously, it is just large enough to allow a sufficiently accurate extrapolation of the pressure-deformation behavior of the special compensating element. Thus, the already described in connection with the pressure-controlled method pressure loss is avoided by multiple compression of the compensating element or at least limited.
Um die spätere Klemmung des Einlegers im Außengehäuse weiter zu optimieren, können bei der Extrapolation weitere Parameter berücksichtigt werden. Insbesondere sind hier die z.B. bei gewickelten Gehäusen auftretende Rückfederung des Außengehäuses nach dem Schließvorgang bzw. die nach der Montage auftretende Aufweitung des Gehäuses (im Falle eines vorgefertigten zylindrischen Außengehäuses, in das der Einleger eingeschoben wird) zu nennen. Weiterhin ist es vorteilhaft, die bei (im Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung unvermeidlichen) Temperaturänderungen auftretende Formänderung des Außengehäuses zu berücksichtigen; gerade Gehäuse mit unrundem Querschnitt neigen dazu, „rund zu werden“. Wird diese Tendenz bereits bei der Bestimmung des individuell maßgeschneiderten Außengehäuses für den jeweiligen Einleger einkalkuliert, indem beispielsweise ein ovales Gehäuse etwas länglicher ausgeführt wird, können lokale Druckspitzen in den Bereichen mit kleinerem Radius vermieden werden. Auf diese Weise ergibt sich eine geringere Substratbelastung, was weniger Ausschuß und eine bessere Dauerhaltbarkeit zur Folge hat.In order to further optimize the subsequent clamping of the insert in the outer housing, additional parameters can be taken into account during the extrapolation. In particular, here are the e.g. occurring in wound casings spring back of the outer housing after the closing process or occurring after assembly expansion of the housing (in the case of a prefabricated cylindrical outer housing into which the insert is inserted) to call. Furthermore, it is advantageous to take into account the change in shape of the outer housing which occurs during temperature changes which are unavoidable during operation of the exhaust gas purification device; straight casings with non-round cross-section tend to "round". If this tendency is taken into account in the determination of the individually tailored outer housing for the respective depositor, for example by making an oval housing somewhat longer, local pressure peaks in the areas of smaller radius can be avoided. In this way results in a lower substrate load, which has less waste and a better durability.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich zur Ermittlung der Sollverformung des Ausgleichselements die individuelle Außengeometrie des Substrats bestimmt, die ebenfalls in die Berechnung der Gehäusegeometrie mit einfließt.According to the preferred embodiment, in addition to determining the nominal deformation of the compensating element, the individual outer geometry of the substrate is determined, which is also included in the calculation of the housing geometry.
Hierzu wird das Substrat z.B. gemessen, was mit Hilfe einer Kamera, durch Lasermessung oder auf mechanischem Weg erfolgen kann.For this, the substrate is e.g. measured, which can be done with the help of a camera, by laser measurement or by mechanical means.
Insbesondere handelt es sich bei dem durch Ausübung eines Druckes verformten Teilbereich des Ausgleichselements um einen zusammenhängenden Bereich. Alternativ ist es auch möglich, die Kompressibilitätsmessung anhand mehrerer kleiner Meßflächen vorzunehmen.In particular, the portion of the compensating element deformed by the application of pressure is a continuous area. Alternatively, it is also possible to carry out the compressibility measurement using a plurality of small measuring surfaces.
Um meßbedingte Beschädigungen des Ausgleichselements gering zu halten, sollte die Fläche des Teilbereichs weniger als die Hälfte, vorzugsweise zwischen 15 und 25 %, der Fläche des Ausgleichselements betragen. Im Falle eines Katalysators, dessen Lagermatte etwa 400 mm lang und 100 mm breit ist, bietet sich eine Meßfläche von etwa 100 mm * 100 mm (oder eine vergleichbare nichtquadratische Fläche) an. Im Falle eines Partikelfilters, dessen Lagermatte die Abmessungen 300 mm * 400 mm hat, liefert eine Meßfläche von (150 mm)2 eine hinreichende Genauigkeit.In order to minimize measurement-related damage to the compensating element, the area of the portion should be less than half, preferably between 15 and 25%, of the surface of the compensating element. In the case of a catalyst whose bearing mat is about 400 mm long and 100 mm wide, offers a measuring area of about 100 mm * 100 mm (or a comparable non-square area) at. In the case of a particle filter whose bearing mat has the dimensions 300 mm * 400 mm, a measuring area of (150 mm) 2 provides a sufficient accuracy.
Um Meßfehler durch Rand- bzw. Schneideeffekte zu vermeiden, sollte der Teilbereich, in dem die Druckmessung erfolgt, ein vom Rand entfernter, insbesondere mittlerer Bereich des Ausgleichselements sein.In order to avoid measurement errors due to edge or cutting effects, the subregion in which the pressure measurement takes place should be a region of the compensating element which is remote from the edge, in particular the middle region.
Wie bereits erwähnt, ist die Vorrichtung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird, gemäß der bevorzugten Ausführungsform ein Abgaskatalysator oder ein Partikelfilter, die beide mit einem labilen Substrat als Kern des Einlegers versehen sind. Auch eine Kombination aus Katalysator und Partikelfilter ist möglich.As already mentioned, the device produced by the method according to the invention is, according to the preferred embodiment, an exhaust gas catalyst or a particle filter, both of which are provided with a labile substrate as the core of the insert. A combination of catalyst and particle filter is possible.
Das Gehäuse ist insbesondere als Blechgehäuse ausgeführt, und das Ausgleichselement ist insbesondere eine Lagermatte.The housing is designed in particular as a sheet-metal housing, and the compensation element is in particular a bearing mat.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf sämtliche bislang bekannten Verfahren zum Herstellen abgasführender Vorrichtungen angewandt werden.The method according to the invention can be applied to all hitherto known methods for producing exhaust gas-conducting devices.
Ein erstes Verfahren ist das sogenannte Wickeln, bei dem ein plattenförmiger Blechabschnitt um den Einleger gewickelt und anschließend ab Erreichen der vorbestimmten Innenabmessungen an seinen Rändern befestigt und geschlossen wird.A first method is the so-called winding, in which a plate-shaped sheet metal section is wound around the insert and then fastened and closed at its edges after reaching the predetermined internal dimensions.
Ein zweites Verfahren ist das Kalibrieren, bei dem von außen am Umfang des vorgefertigten Rohres gegen dieses gedrückt wird, um es plastisch zu deformieren und gegen den Einleger zu pressen.A second method is the calibration, is pressed against the outside of the circumference of the prefabricated tube against this to plastically deform and press against the insert.
Ein drittes Verfahren sieht ein Gehäuse aus mehreren Schalen vor, die gegen den Einleger gepreßt und anschließend aneinander befestigt werden.A third method involves a shell made up of several shells that bear against the depositor pressed and then attached to each other.
Eine vierte Ausführungsform sieht ein sogenanntes Stopfverfahren vor. Hierbei werden mehrere zylindrische Gehäuse mit unterschiedlichen Innenabmessungen vorgefertigt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden ja die Innenabmessungen des Gehäuses ermittelt, die für den gewünschten Druck sorgen. Anschließend kann dann das Gehäuse mit den entsprechenden Maßen verwendet werden, um stirnseitig den Einleger in das Gehäuse einzuschieben. Alternativ kann das Gehäuse mit dem in der Druck- bzw. Wegmessung und Berechnung ermittelten optimalen Durchmesser speziell angefertigt werden.A fourth embodiment provides a so-called stuffing method. Here, several cylindrical housing with different internal dimensions are prefabricated. By the method according to the invention, the inner dimensions of the housing are determined so that provide the desired pressure. Then then the housing can be used with the appropriate dimensions to insert the end face of the insert into the housing. Alternatively, the housing can be custom-made with the optimum diameter determined in the pressure or displacement measurement and calculation.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Längsschnittansicht durch eine durch die Erfindung hergestellte Vorrichtung in Form einer Abgasreinigungsvorrichtung, - -
2 schematische Ansichten von beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Meßvorrichtungen und Werkzeugen; - -
3 ein Druck-Verfahrweg-Diagramm, das für das erfindungsgemäße Verfahren charakteristisch ist; - -
4 in Draufsicht verschiedene elastische Ausgleichselemente, bei denen der Teilbereich für die Druckbelastung markiert ist; - -
5 eine stirnseitige Ansicht einer durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Vorrichtung, wobei das Außengehäuse gewickelt ist; - -
6 eine perspektivische Ansicht eines beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Kalibrier-Werkzeugs, teilweise im Schnitt ; - -
7 eine stirnseitige Ansicht einer durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Vorrichtung mit einem aus Schalen hergestellten Außengehäuse; und - -
8 eine Prinzipskizze, die das beim erfindungsgemäßen Verfahren alternativ angewandte Stopfen zeigt.
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1 a longitudinal sectional view through an apparatus produced by the invention in the form of an exhaust gas purification device, - -
2 schematic views of measuring devices and tools used in the method according to the invention; - -
3 a pressure-travel diagram that is characteristic of the method according to the invention; - -
4 in plan view different elastic compensation elements, in which the portion is marked for the pressure load; - -
5 an end view of a device produced by the inventive method, wherein the outer housing is wound; - -
6 a perspective view of a calibration tool used in the method according to the invention, partly in section; - -
7 an end view of a device produced by the method according to the invention with an outer casing made of shells; and - -
8th a schematic diagram showing the alternatively used in the inventive method plug.
In
Kernstück der Abgasreinigungsvorrichtung ist ein langgestrecktes, zylindrisches Substrat
Das Substrat
Im Betrieb strömt Abgas über den Einströmtrichter
Die Herstellung der Abgasreinigungsvorrichtung wird im folgenden anhand der
In
In einer ersten Meßvorrichtung
In einer Zug-Druck-Prüfmaschine
Dabei wird die auf die Lagermatte
Vorzugsweise wird man jedoch, wie zuvor schon einmal erläutert, deutlich unterhalb des Solldruckes
Zur Extrapolation der Druck-Verfahrweg-Kennlinie kann anstelle des Druckes po auch der Verfahrweg Xo des Stempels
Mit den ermittelten Daten über den zu verbauenden Einleger (bestehend aus Substrat
In einem nächsten Schritt wird dieses ermittelte Außengehäuse
Anschließend wird das Ausgleichselement in Form der Lagermatte
Neben dem Wickeln des Außengehäuses
Anstatt der in
Die in
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet zahlreiche Vorteile. So ist z. B. eine Anwendbarkeit auch bei im Querschnitt nicht runden Substraten gegeben, etwa bei ovalen oder bei sogenannten tri-ovalen Substratdurchmessern. Bei der Druckbelastung der flachen Matte ist (im Gegensatz zu einer Druckbelastung des gesamten Einlegers) kein Verdrehen bzw. Verkanten möglich. Zudem wird gleichzeitig eine Qualitätsprüfung der Matte durchgeführt. Durch die Bestimmung der Substratgeometrie ist eine geometrische Prüfung des Substrats ebenfalls im Verfahren enthalten. Somit läßt sich der zusätzliche Prüfaufwand reduzieren. Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich der funktionale Parameter Druck kontrollieren und eine verbesserte Prozeßgenauigkeit sowie Wiederholbarkeit erreichen. Es wird eine verbesserte Qualität der hergestellten Abgasreinigungsvorrichtung erzielt; insbesondere eignet sich das Verfahren für sogenannte Ultradünnwandsubstrate.The method according to the invention offers numerous advantages. So z. As an applicability is also given in non-circular cross-section substrates, such as oval or so-called tri-oval substrate diameters. In the pressure load of the flat mat is (in contrast to a pressure load of the entire insert) no twisting or tilting possible. In addition, a quality inspection of the mat is performed simultaneously. By determining the substrate geometry, a geometric examination of the substrate is also included in the process. Thus, the additional testing effort can be reduced. The inventive method can control the functional parameter pressure and achieve improved process accuracy and repeatability. There is achieved an improved quality of the produced exhaust gas purification device; in particular, the method is suitable for so-called ultrathin wall substrates.
Zu betonen ist, dass das dargestellte Verfahren nicht etwa für Versuchszwecke gedacht ist, bei denen ein einzelner Katalysator oder Partikelfilter hergestellt wird. Vielmehr ist das Verfahren gerade für die Massenfertigung gedacht, bei der jede einzelne Lagermatte zuvor auf Druck belastet und gemessen wird.It should be emphasized that the illustrated method is not intended for experimental purposes where a single catalyst or particulate filter is made. Rather, the method is just meant for mass production, in which each individual bearing mat is previously loaded and measured for pressure.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Substratsubstratum
- 1212
- Lagermattebearing mat
- 1414
- Außengehäuseouter casing
- 1616
- Einströmtrichterinflow funnel
- 1818
- Ausströmtrichteroutflow funnel
- 2020
- Steuerungcontrol
- 2222
- Meßvorrichtungmeasuring device
- 22'22 '
- CCD-KameraCCD camera
- 22"22 "
- Lasermeßvorrichtunglaser measuring device
- 2424
- Zug-Druck-PrüfmaschineTrain-pressure testing machine
- 2525
- Stempelstamp
- 2626
- Teilbereichsubregion
- 2727
- Umformwerkzeugforming tool
- 2828
- Wickelvorrichtungwinder
- 30, 3230, 32
- Rändermargins
- 3434
- Backento bake
- 35, 3635, 36
- SchalenPeel
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EMCON TECHNOLOGIES GERMANY (AUGSBURG) GMBH, 86, DE |
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R020 | Patent grant now final | ||
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