DE102007029417A1 - Method for producing a honeycomb body for a catalyst or particle filter, and extruder device for producing such a honeycomb body - Google Patents
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Abstract
Ein Wabenkörper (10) für einen Katalysator oder Partikelfilter wird dadurch hergestellt, dass eine keramische Masse so extrudiert wird, dass das Extrusionsprodukt eine mittige Gitterstruktur (12) und einen umlaufenden massiven Mantel (14) mit einer Außenfläche (16) aufweist. Nach dem Sintern wird mindestens ein Teil der Außenfläche (16) des Mantels (14) so abgetragen, dass das Endprodukt eine gewünschte Außenform aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Außenfläche (16) des Mantels (14) beim Extrudieren mit einer Strukturierung (22) versehen wird.A honeycomb body (10) for a catalyst or particulate filter is made by extruding a ceramic mass so that the extrusion product has a central grid structure (12) and a circumferential solid shell (14) with an outer surface (16). After sintering, at least a portion of the outer surface (16) of the shell (14) is removed so that the final product has a desired outer shape. It is proposed that the outer surface (16) of the jacket (14) is provided with a structuring (22) during extrusion.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wabenkörpers und eine Extrudervorrichtung nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche.The The invention relates to a method for producing a honeycomb body and an extruder device according to the preambles of the siblings Claims.
Keramische Wabenkörper werden als Katalysatorträger oder Partikelfilter im Abgasstrang von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Die Wabenkörper werden durch Extrudieren mit einer Strangpresse hergestellt, wobei unterschiedliche Keramikmaterialien zum Einsatz kommen, beispielsweise SiC, Cordierit, und ähnliche Materialien. Aus der Extrudervorrichtung tritt ein Materialstrang aus, der eine Gitterstruktur und einen umlaufenden massiven Mantel aufweist. Der extrudierte Materialstrang wird dann weiterverarbeitet, unter anderem gesintert und getrocknet, was zu einem Volumenschwund und möglicherweise auch sonstigen Abweichungen von der idealen zylindrischen Form führt. Dies kann den Einbau des fertigen Wabenkörpers in ein meist metallisches Gehäuse erschweren. Es ist daher ebenfalls bekannt, die Außenkontur des Wabenkörpers durch Abtragen so nachzubearbeiten, dass die gewünschte Außenform erhalten wird, was jedoch bisher vergleichsweise aufwändig ist.ceramic honeycombs are used as catalyst supports or particulate filter used in the exhaust system of internal combustion engines. The honeycomb will be produced by extrusion with an extruder, with different Ceramic materials are used, for example SiC, cordierite, and similar Materials. From the extruder device enters a strand of material from, which has a grid structure and a circumferential solid shell. The extruded strand of material is then processed further, below sintered and dried, resulting in a volume shrinkage and possibly also leads to other deviations from the ideal cylindrical shape. This can the installation of the finished honeycomb body in a mostly metallic casing difficult. It is therefore also known, the outer contour of the honeycomb body by post-processing so that the desired outer shape is obtained, which but so far is relatively expensive.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Extrudervorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Herstellung eines formgenauen Wabenkörpers möglichst einfach und preiswert ist.task The present invention is a method and an extruder apparatus of the aforementioned type so that the production a dimensionally accurate honeycomb body preferably simple and inexpensive.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und durch eine Extrudervorrichtung mit den Merkmalen des jeweiligen nebengeordneten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind darüber hinaus in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. Die Merkmale können dabei für die Erfindung in ganz unterschiedlichen Kombinationen und auch in Alleinstellung wichtig sein, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird.These The object is achieved by a method and by an extruder device solved with the features of the respective independent claim. advantageous Further education is about it in dependent claims specified. For the invention important features are also found in the following Description and the drawing. The features can be used for the invention in very different combinations and also in a unique position important, without explicit reference.
Indem eine Außenfläche des massiven Mantels des Extrusionsprodukts beim Extrudieren mit einer Strukturierung versehen wird, muss beim Nachbearbeiten, um den Wabenkörper in eine gewünschte Form zu bringen, weniger Material abgetragen werden. Dadurch ist für diesen Verfahrensschritt weniger Zeit erforderlich, es muss weniger Ausgangsmaterial verwendet werden und der Verschleiß am Werkzeug, welches für die Nachbearbeitung eingesetzt wird, wird reduziert. Dies führt neben der Zeitersparnis auch zu einer Kostenersparnis bei der Herstellung des Wabenkörpers.By doing an outer surface of the solid shell of the extrusion product when extruding with a Structuring is provided when post-processing to the honeycomb body in a desired one To bring shape, less material will be removed. This is For this Process step requires less time, there must be less starting material be used and the wear on the tool, which is for post-processing is used is reduced. This leads besides the time savings also to a cost savings in the production of the honeycomb body.
Eine erste vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Strukturierung der Außenfläche mindestens bereichsweise durch im Querschnitt wellenförmige Erhebungen und Täler gebildet wird. Die wellenförmige Erhebung kann beispielsweise sinusförmig sein oder aus zueinander entgegengesetzten Kreissegmenten bestehen. Der Umfang des Materialabtrags nimmt also mit dessen Tiefe zu, was bei bestimmten Materialien und/oder Anwendungsformen von Vorteil ist.A first advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the structuring of the outer surface at least partially by wavy in cross-section Elevations and valleys is formed. The wavy elevation may be sinusoidal, for example be or consist of mutually opposite circular segments. The extent of material removal thus increases with its depth, which for certain materials and / or applications advantageous is.
Möglich ist auch, dass die Strukturierung der Außenfläche mindestens bereichsweise durch im Querschnitt dreieckförmige Erhebungen und Täler gebildet wird. Bei einer solchen nimmt der Materialabtrag im Wesentlichen linear mit der Tiefe zu. Auch dies hat bei bestimmten Materialien und/oder Anwendungen Vorteile.Is possible also, that the structuring of the outer surface at least partially by triangular in cross section Elevations and valleys formed becomes. In such a material removal essentially takes linear with the depth too. This too has certain materials and / or applications benefits.
Vorgeschlagen wird ferner, dass die Strukturierung der Außenfläche mindestens bereichsweise durch im Querschnitt rechteckförmige Erhebungen und Täler gebildet wird. In diesem Fall ist der Materialabtrag mit der Tiefe im Wesentlichen konstant.proposed is further that the structuring of the outer surface at least partially through rectangular in cross-section Elevations and valleys is formed. In this case, the material removal with the depth essentially constant.
Die Höhe der Strukturierungen und/oder deren Periodizität kann individuell auf den jeweiligen Anwendungsfall und das zu verarbeitende Material ausgerichtet werden. Eine kleine Periode, also eine vergleichsweise "feine" Strukturierung hat den Vorteil, dass nach der Nachbearbeitung durch einen Materialabtrag eine insgesamt gleichmäßige Oberfläche vorliegt. Eine große Periode, also eine vergleichsweise "grobe" Strukturierung hat den Vorteil, dass diese auch mit vergleichsweise zähen Materialien hergestellt werden kann. Ähnliches gilt auch im Hinblick auf die Höhe.The height of Structuring and / or their periodicity may be customized to the specific application and the material to be processed become. A small period, so a comparatively "fine" structuring has the advantage that after the post-processing by a material removal an overall uniform surface is present. A big Period, ie a comparatively "rough" structuring has the advantage that This also comparatively tough Materials can be produced. The same applies with regard to to the heights.
Besonders einfach und kostengünstig kann das Verfahren realisiert werden, wenn die Strukturierung beim Extrudieren durch eine entsprechende Form eines Außenrings eines Mundstücks einer Extrudervorrichtung hergestellt wird. Eine entsprechende Extrudervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Außenrahmen eine Struktur aufweist, beispielsweise eine wellen-, dreieckförmige oder rechteckförmige Struktur, derart, dass eine Außenfläche des Mantels am Extrusionsprodukt beim Extrudieren mit einer Strukturierung versehen wird.Especially easy and inexpensive The process can be realized when structuring at Extrude through a corresponding shape of an outer ring a mouthpiece an extruder device is produced. A corresponding extruder device characterized by the fact that the outer frame has a structure, for example, a wave, triangular or rectangular structure, such that an outer surface of the Mantels on the extrusion product during extrusion with a structuring is provided.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:following become exemplary embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings. In show the drawing:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Der
keramische Wabenkörper
Die durch die Bohrungen gebildeten einzelnen Massestränge fließen in der sich anschließenden Gatterung zu einer geschlossenen Gitterstruktur zusammen, die durch einen massiven Mantel ("Außenring") begrenzt wird. Aus dem Extruder tritt also ein Materialstrang aus, der eine mittige Gitterstruktur und einen umlaufenden massiven Mantel ("Skinning") aufweist.The formed by the holes formed individual mass strands flow in the subsequent Gated together to form a closed lattice structure a massive shell ("outer ring") is limited. From the extruder thus emerges a strand of material, which has a central Lattice structure and a circumferential solid cladding ("skinning") has.
Der extrudierte Materialstrang wird anschließend in Stücke einer bestimmten Länge geschnitten. In einem speziellen Trockner wird das noch feuchte Material vom Wasser befreit. Nach dem Trocknungsvorgang ist das Rohmaterial ausreichend fest, um mechanisch bearbeitet werden zu können. Aus den geschnittenen Stücken werden nun einzelne Substrate gesägt. Diese monolithischen Substrate werden dann nach einem bestimmten Temperaturprogramm gesintert. Die Spitzentemperatur beträgt bei der Herstellung von Cordieritkeramiken beispielsweise circa 1.400° Celsius.Of the extruded strand of material is then cut into pieces of a certain length. In a special dryer is the still moist material from the water freed. After the drying process, the raw material is sufficient firmly in order to be machined. From the cut pieces now individual substrates are sawed. These monolithic substrates are then sintered after a certain temperature program. The peak temperature is for example, in the production of cordierite ceramics about 1,400 ° Celsius.
Während der Trocknungs- und Sintervorgänge tritt eine Schwindung des monolithischen Substrats ein, die bei der Bemessung der Extrudervorrichtung beziehungsweise der Gitterstruktur des Mundstücks und beim Sägen der monolithischen Substrate berücksichtigt werden muss, damit das Endprodukt die gewünschten Maße hat.During the Drying and sintering processes occurs shrinkage of the monolithic substrate, which at the dimensioning of the extruder device or the lattice structure of the mouthpiece and when sawing considered the monolithic substrates must be, so that the final product has the desired dimensions.
Der
hergestellte keramische Wabenkörper wird
typischerweise in einem Rußpartikelfilter
oder einem Katalysator eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine
verwendet. Hierzu muss der keramische Wabenkörper
Bei
diesem Aufbau steigt die Haltekraft mit dem Druck, den das Metallgehäuse auf
die Matte aus Keramikfasern und damit das monolithische Substrat ausübt. Mit
zunehmendem Druck steigt jedoch auch die Bruchgefahr für den keramischen
Wabenkörper
Durch
den oben bezeichneten Herstellungsprozess des keramischen Wabenkörpers
Wie
aus den beiden
Wie
aus den
Nachfolgend
werden weitere mögliche
Ausführungsformen
eines keramischen Wabenkörpers
Bei
der in den
Bei
der in
Claims (7)
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