DE102009030632A1

DE102009030632A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Katalysators

Info

Publication number: DE102009030632A1
Application number: DE102009030632A
Authority: DE
Inventors: Rafael Garcia Gomez
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: JP2013015143A; US20110171079A1; DE102009030632C5; DE102009030632B4; JP5167311B2; FR2947859B1; FR2947859A1; US8549747B2; JP2011005487A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, welcher einen mit einer Matte (3) ummantelten Monolithen (2) in einem Gehäuse (5) umfasst, bei welchem ein mittlerer Durchmesser (Dm) des Monolithen (2) und eine Dicke (M) der Matte (3) bestimmt und der Monolith (2) mit der Matte (3) ummantelt wird. Eine Gehäuseplatine (4) wird zu einem Gehäuse (5) umgeformt und der ummantelte Monolith (2) mit dem Gehäuse (5) eingefasst. Der mittlere Durchmesser (Dm) des Monolithen (2) wird dadurch bestimmt, dass der Monolith (2) in einen Messraum eingebracht wird, der Zwischenraum (11) zwischen dem Messraum und dem Monolithen (2) mit einem Fluid befüllt wird, die Fluidmenge, welche einer Volumendifferenz zwischen dem Monolithen (2) und dem Innenvolumen des Messraums entspricht, gemessen und dass der mittlere Durchmesser (Dm) des Monolithen (2) aus der Volumendifferenz berechnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators umfassend einen mit einer Matte ummantelten Monolithen sowie ein Gehäuse mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie Vorrichtungen zur Herstellung eines Katalysators mit den Merkmalen der Patentansprüche 10, 12 und 14.
Katalysatoren dienen der Abgasnachbehandlung in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Sie bestehen normalerweise aus einem Gehäuse, in welchem ein Monolith, beispielsweise ein Keramiksubstrat, angeordnet ist. Der Monolith wird mit einer Matte ummantelt, so dass ein Spalt zwischen dem Monolithen und dem Gehäuse durch diese Matte ausgefüllt und der Monolith somit lagegesichert wird. Das Gehäuse kann beispielsweise einteilig aus einem Rohr oder mehreren Gehäuseteilen hergestellt werden, welche durch Schrauben oder Verschweißen miteinander verbunden werden. Die Matte dient dazu, den Monolithen im Gehäuse in Position zu halten und die Lageorientierung über verschiedene Temperaturen in unterschiedlichen Lastbetrieben zu gewährleisten. Zudem schützt die Matte den Monolithen vor Beschädigungen, da dieser mit Abstand eines der teuersten Bauteile des Katalysators ist. Der Monolith weist normalerweise eine zylinderförmige Geometrie auf, wobei der Durchmesser des Monolithen herstellungstechnischen Schwankungen unterliegt. Fertigungstechnisch ist es einfacher, das Gehäuse den Abmessungen des Monolithen anzupassen. Hierzu wird der mittlere Durchmesser des Monolithen herangezogen.
Zur Einhäusung eines Monolithen für einen Katalysator gibt es im Stand der Technik verschiedene Verfahren. Eines dieser Verfahren ist in der EP 1 445 443 A1 beschrieben. Hierbei wird ein Blechstück in Abhängigkeit zu den Abmessungen des Monolithen bestimmter Größe zugeschnitten und zu einem Gehäuse umgeformt. Die Kanten werden durch Löten verbunden. Zur Bestimmung der äußeren Abmessung des Monolithen wird eine berührungslose Messung in einer Messstation durchgeführt, wobei der Monolith mit Hilfe eines Lasers an definierten Messstellen abgetastet und aus den ermittelten Durchmessern des Monolithen ein mittlerer Durchmesser bestimmt wird. Nachteilig ist, dass optische Messaufbauten mit zunehmender geforderter Genauigkeit relativ teuer und störempfindlich sind und dass erhöhter Aufwand durch genaue Positionierung von Monolith und Laser sowie bei der Einstellung der Messpunkte notwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein einfaches Verfahren zum Herstellen eines Katalysators sowie Vorrichtungen zum Herstellen des Katalysators aufzuzeigen.
Der verfahrensmäßige Teil wird durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.
Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 sowie den Merkmalen der Patentansprüche 12 und 14 gelöst.
Zur Herstellung eines Katalysators wird ein Monolith mit einer Matte ummantelt und in einem Gehäuse angeordnet. Die Matte dient dabei dem Schutz und der Positionierung des Monolithen. Da die Abmessungen der Monolithen herstellungstechnisch bedingten Schwankungen unterliegen, die Monolithen aber das mit Abstand teuerste Bauteil des Katalysators darstellen wird das Gehäuse den Abmessungen den Monolithen angepasst.
Hierzu wird in einem ersten Schritt der mittlere Durchmesser des Monolithen bestimmt. Ebenso wird eine Dicke der zur Ummantelung vorgesehenen Matte in einem komprimierten Zustand bestimmt und der Monolith mit der Matte ummantelt. Aus dem mittleren Durchmesser und der Dicke der Matte lässt sich ein erforderlicher innerer Durchmesser des Gehäuses bestimmen. Dieses wird aus einer Gehäuseplatine geformt und die Gehäuseplatine in Abhängigkeit des mittleren Durchmessers und der Dicke der Matte zugeschnitten. In einem letzten Schritt wird dann der mit der Matte ummantelte Monolith von der Gehäuseplatine eingefasst, indem diese beispielsweise rohrförmig zu einem Gehäuse umgeformt und verschweißt wird.
Zur Bestimmung des mittleren Durchmessers des Monolithen wird dieser in einen Messraum eingebracht, auf einer Grundplatte positioniert und an seiner der Grundplatte gegenüberliegenden Seite über einen Anpresskolben fixiert. An diesem Anpresskolben wiederum können Mittel vorgesehen sein zur Bestimmung einer Länge des Monolithen. Der Messraum kann beispielsweise in Form eines hohlen Messzylinders ausgeführt sein, dessen Innenvolumen bekannt ist.
Ein Zwischenraum zwischen dem Messraum und dem Monolithen wird zur Messung des Volumens des Monolithen mit einem Fluid befüllt. Die eingefüllte Fluidmenge entspricht einer Volumendifferenz zwischen dem Monolithen und dem Innenvolumen des Messraums und wird zur Berechnung des mittleren Durchmessers des Monolithen herangezogen.
Vorzugsweise ist zwischen einer Außenseite des Monolithen und einer Innenwand des Messraums ein Messschlauch angeordnet, welcher mit dem Fluid befüllt wird. So wird verhindert, dass der Monolith mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt, ohne dass er zusätzlich abgeschirmt werden muss. Der Messschlauch ist so ausgelegt, dass er flächig sowohl an der äußeren Umfangsseite des Monolithen als auch flächig an einer Innenwand des Messzylinders anliegt. Durch den Einsatz flexiblen Materials für den Messschlauch kann dieser sich beim Befüllen an die Kontur der äußeren Umfangsseite des Monolithen und entlang der Innenwand des Messzylinders anlegen.
Um den Anpresskolben herum können Begrenzer vorgesehen sein, welche den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Monolithen und der Innenwand des Messzylinders stirnseitig, d. h. in Längsrichtung des Monolithen der Grundplatte gegenüberliegend begrenzen. Alternativ ist es denkbar, dass der Anpresskolben gleichzeitig als Begrenzer eingesetzt wird. In diesem Fall entspricht die Querschnittsfläche des Anpresskolbens der Querschnittsfläche des Messzylinders abzüglich der notwendigen Toleranzen.
Weiterhin sind Mittel vorgesehen über welche der Messschlauch mit dem Fluid befüllt wird und über welche die eingefüllte Fluidmenge bestimmt werden kann. Darüber hinaus sind Mittel zur Berechnung der Volumendifferenz zwischen dem Monolithen und dem Innenraum des Messraumes vorgesehen, über welche auch der mittlere Durchmesser des Monolithen bestimmt wird. Für ein möglichst genaues Ergebnis kann auch die Wandstärke des Messschlauches in die Berechnungen einfließen.
Zu dem auf diese Wiese bestimmtenmittleren Durchmesser ist die Dicke der Matte im komprimierten, d. h. eingebauten, Zustand zwischen Gehäuse und Monolith, zu addieren. Die Dicke wird bestimmt, indem die Matte zwischen zwei ebenen Platten, welche an ihren Seitenflächen anliegen, bis zum Erreichen einer bestimmten Kraft zusammengepresst wird. Sobald diese Kraft erreicht ist, wird der Abstand der Platten gemessen, welcher der Dicke der Matte entspricht. Aus der Dicke der Matte und dem ermittelten mittleren Durchmesser des Monolithen ergibt sich der erforderliche innere Durchmesser für das Gehäuse.
Die Herstellung des Gehäuses erfolgt durch Umformung einer Gehäuseplatine. Diese wird entsprechend der für den mittleren Durchmesser des Monolithen und der Dicke der Matte ermittelten Werte zugeschnitten und zu einem rohrförmigen Gehäuse umgeformt. Die Längskanten der Gehäuseplatine können zum Verbinden auf Stoß gefügt werden. Da das Verbinden der Längskanten direkt über bzw. benachbart zur der Matte erfolgt, ist es von Vorteil, im Verbindungsbereich zwischen die Matte und das Gehäuse eine Molybdänfolie anzuordnen, um die Matte vor dem Zutritt von Schmelze aus einem Schweißvorgang oder vor dem Zutritt von Lot aus einem Lötvorgang zu schützen.
Vorzugsweise werden die Längskanten der Gehäuseplatine einander überlappend verbunden, wobei eine Längsseite vor dem Fügen stufenförmig abgekantet wird. Die stufenförmige Abkantung erfolgt mittels einer zwei Elektrodenpaare umfassenden Vorrichtung. Mittels dieser Vorrichtung wird eine positive und eine negative Elektrode eines inneren Elektrodenpaares auf einer Innenseite der Gehäuseplatine entlang eines Endes einer Längsseite derart angeordnet, dass eine erste, beispielsweise die positive, Elektrode zur Längskante weisend angeordnet ist und eine zweite, beispielsweise die negative, Elektrode auf der von der Längskante weg weisenden Seite der ersten Elektrode angeordnet ist. Die Elektroden des äußeren Elektrodenpaares werden spiegelsymmetrisch zum inneren Elektrodenpaar auf einer äußeren Seitenfläche der Gehäuseplatine angeordnet, so dass jeweils die Elektroden gleicher Ladung einander benachbart und durch die Gehäuseplatine getrennt angeordnet sind. In einer Ausgangsposition sind die Elektroden beider Elektrodenpaare um einen gleichen Abstand voneinander beabstandet. Das äußere Elektrodenpaar ist gegenüber dem inneren Elektrodenpaar um einen wenigstens der Dicke der Gehäuseplatine entsprechenden Abstand versetzt auf der Außenseite der Gehäuseplatine angeordnet. Dadurch entsteht ein Versatz in dem zwischen den zueinander weisenden Stirnflächen der Elektroden vorhandenen Spalt.
Bevor die Längsseite angekantet wird, wird das Material der Gehäuseplatine im Bereich des Spaltes durch Anlegen einer Spannung an beide Elektrodenpaare erwärmt. Dadurch wird das Material im Bereich des Spaltes bis zur Fließgrenze erweicht und kann leichter verformt werden.
Zur Erzeugung der stufenförmigen Abkantung werden die positiven Elektroden und die negativen Elektroden derart gegeneinander verschoben, dass sich der Spalt zwischen den Elektroden des inneren und den Elektroden des äußeren Elektrodenpaares gleichmäßig verringert. Gleichzeitig erfolgt eine Bewegung senkrecht zur Gehäuseplatine, durch welche die stufenförmige Abkantung erzeugt wird. In einer Endposition liegt ein radial nach außen weisender Bereich der äußeren Längsseite der Abkantung an einer Stirnfläche der zweiten Elektrode des äußeren und ein radial nach außen weisender Bereich der inneren Längsseite der Abkantung an einer Stirnfläche der ersten Elektrode des inneren Elektrodenpaares an. Die Stufe der Abkantung hat nach der Umformung eine Höhe, die in etwa der Dicke der Gehäuseplatine entspricht.
Die Position der Abkantung auf der Gehäuseplatine hängt von den ermittelten Abmessungen der Matte und des Monolithen ab. Maßgeblich ist der mittlere Durchmesser. Daher erfolgt das Abkanten der Gehäuseplatine erst nach der Ermittlung des mittleren Durchmessers. Die Abmessungen der abgekanteten Gehäuseplatine können so optimal an die Abmessungen des Monolithen angepasst werden. Bedingt dadurch liegt beim Einfassen des mit der Matte ummantelten Monolithen eine Längskante der Gehäuseplatine direkt an der inneren Seitenfläche des radial nach außen weisenden Bereichs der Längsseite an. Der Monolith ist mit der Matte umfangsseitig quasi lückenlos eingefasst.
Vorteilhafterweise wird die Matte bereits vor dem Einfassen des ummantelten Monolithen komprimiert. Dadurch wird verhindert, dass die Matte beim Verbinden der Längsseiten im Verbindungsbereich Falten schlägt. Hierzu wird beispielsweise ein Faden fest um die Matte herumgewickelt. Dies kann durch eine Vorrichtung erfolgen, in welcher der Monolith mit der Matte eingespannt ist, wobei entweder der Monolith durch Rotieren mit einem Faden umwickelt wird oder aber der Faden um den Monolithen bewegt und dieser somit umwickelt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen mit einem Gehäuse eingefassten Katalysator im Querschnitt;
2 bis 4c eine Vorrichtung zur Bestimmung eines mittleren Durchmessers eines Monolithen;
3 Platten zum Bestimmen einer Dicke einer Matte;
4 eine Vorrichtung zum Umwickeln der Matte;
5a und 5b Gehäusevarianten;
6 eine Abkantung einer Gehäuseplatine (Stand der Technik);
7a bis 7e Verfahrensschritte zur Abkantung einer Gehäuseplatine und
8a bis 8c Gehäuseplatinen mit Abkantungen.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Katalysators 1 im Querschnitt. In der Mitte des Katalysators 1 ist ein Monolith 2 angeordnet. Dieser ist mit einer Matte 3 ummantelt, durch welche der Monolith 2 in seiner Position fixiert und geschützt wird. Monolith 2 und Matte 3 sind mit einem aus einer Gehäuseplatine 4 umgeformten zylinder- oder rohrförmigen Gehäuse 5eingefasst. Dabei wird das Gehäuse 5 mit seinem inneren Durchmesser Dg an einen mittleren Durchmesser Dm des Monolithen 2 und eine Dicke M der Matte 3 angepasst.
2 zeigt den Aufbau einer Vorrichtung 6 zur Ermittlung des mittleren Durchmessers Dm des Monolithen 2 vor der Ummantelung mit einer Matte und vor dem Einfassen mit einem Gehäuse. Die Vorrichtung 6 umfasst eine Grundplatte 7 und einen Messzylinder 8. Der Monolith 2 wird auf der Grundplatte 7 innerhalb des Messraums des Messzylinders 8 positioniert. Dabei ist ein innerer Durchmesser Di des Messzylinders 8 so ausgelegt, dass zwischen einer äußeren Umfangsseite 9 des Monolithen 2 und einer Innenwand 10 des Messzylinders 8 immer ein Zwischenraum 11 besteht. In diesem Zwischenraum 11 wird ein Messschlauch 12 angeordnet. Dieser Messschlauch 12 besteht aus flexiblem Material und ist so ausgelegt, dass er an der gesamten äußeren Umfangsseite 9 des Monolithen anliegen kann (2a). Die Befüllung des Messschlauches 12 erfolgt durch Mittel 13 an der Wand des Messzylinders 8. An einer der Grundplatte 7 gegenüberliegenden Seite des Monolithen 2 ist ein Anpresskolben 14 in Längsrichtung LR des Messzylinders 8 angeordnet. Zum einen fixiert dieser den Monolithen 2 in seiner Position auf der Grundplatte 7 und zum anderen ist eine Länge L des Monolithen 2 über die Position des Anpresskolbens 14 bestimmbar.
Vor dem Befüllen des Messschlauches 12 wird der Zwischenraum 11 zwischen dem Monolithen 2 und dem Messzylinder 8 durch Begrenzer 15 begrenzt, welche auf der der Grundplatte 7 gegenüberliegenden Seite des Monolithen 2 um den Anpresskolben 14 herum angeordnet sind. So wird sichergestellt, dass sich der Messschlauch 12 nur innerhalb des von den Begrenzern 14, der Grundplatte 7, der Innenwand 10 des Messzylinders 8 und der Außenseite 9 des Monolithen 2 begrenzten Zwischenraums 11 ausdehnen kann und nur dieser Zwischenraum 11 mit Fluid befüllt wird.
Sobald am Fluideinlass ein bestimmter Druck anliegt, wird die eingefüllte Fluidmenge gemessen und über die Volumendifferenz zwischen dem bekannten Innenvolumen des Messzylinders 8 und der eingefüllten Flüssigkeitsmenge das Volumen des Monolithen 2 berechnet. Anhand dieses berechneten Volumens wird über die mittels des Anpresskolbens 14 ermittelte Länge L der mittlere Durchmesser Dm des Monolithen 2 berechnet.
Die Dicke M der Matte 3 wird, wie in 3 schematisch dargestellt, durch Aufbringen einer Kraft ermittelt. Hierbei werden die Seitenflächen der Matte 3 durch ebene Platten 16 bis zum Erreichen einer definierten Kraft Fm komprimiert. In diesem komprimierten Zustand wird dann eine Dicke M der Matte 3 gemessen. Die Flächenpressung zur Ermittlung der definierten Kraft ist eine Vorgabe des Mattenherstellers.
Über den ermittelten mittleren Durchmesser Dm des Monolithen 2 und der ermittelten Dicke M der Matte 3 wird ein erforderlicher innerer Durchmesser Dg des Gehäuses 5 nach der Gleichung Dg = 2M + Dm ermittelt. Ausgehend von diesem erforderlichen Durchmesser Dg werden dann die Abmessungen der Gehäuseplatine 4 berechnet und diese zugeschnitten.
Zur Herstellung des Katalysators 1 wird der Monolith 2 mit der Matte 3 umwickelt und anschließend durch das Gehäuse 5 eingefasst. Beim Einfassen mit dem Gehäuse 5 wird die Matte 3 komprimiert. Bei Verbinden der Längskanten 17, 18 (1) der Gehäuseplatine 4 können im Bereich eines Spaltes 19 zwischen den Längskanten 17, 18 Falten in der Matte 3 entstehen. Um ein gleichmäßiges Anliegen der Matte 3 am Monolithen 2 und an einer Innenseite 20 des Gehäuses 5 zu erzielen, ist es vorteilhaft, die Matte 3 vor dem Einfassen von Monolith 2 und Matte 3 mit der Gehäuseplatine 4 durch Umwickeln mit einem Faden 21 gleichmäßig zu komprimieren.
Dies kann beispielsweise über die in 4 dargestellte Wickelvorrichtung 22 erfolgen. Hier wird ein mit einer Matte 3 ummantelter Monolith 2 an seinen Stirnseiten in eine Halterung 23 eingespannt. Diese Halterung 23 kann an einem Ende einer Welle 24 rotierbar gelagert sein und wird beispielsweise relativ zu einer Fadenführung 25 um eine Längsachse LA des Monolithen 2 rotiert. Dabei wird der Faden 21 um die Matte 3 gewickelt und komprimiert diese. Alternativ ist es natürlich ebenso denkbar, den eingespannten Monolithen 2 festzuhalten, während eine Fadenführungsvorrichtung mit dem Faden 21 um den Monolithen 2 und die Matte 3 herumbewegt wird, so dass der Faden 21 sich um die Matte 3 legt und diese komprimiert. Es ist ebenso denkbar, dass Halterung 23 und Fadenführung 25 gleichzeitig gegenläufig rotieren. Zur Realisierung der Rotation von Fadenführung 25 oder Halterung 23 kann an der Welle 24 ein manueller oder automatischer Antrieb vorgesehen sein.
Bei der Herstellung eines Gehäuses 5 aus einer Gehäuseplatine 4 besteht die Möglichkeit, die Längskanten 17, 18 der Gehäuseplatine 4 auf Stoß (5a) zu fügen. Vorteilhafterweise werden diese aber einander überlappend gefügt (5b). Dies hat den Vorteil, dass zwischen der Schweißnaht und der Matte die Wand des Gehäuses 5 angeordnet ist und die Matte dadurch während des Schweißens geschützt ist. Hierzu wird im Bereich der Längskante 18 eine stufenförmige Abkantung 26 vorgesehen. Stand der Technik ist es, die Abkantung 26 durch Kaltumformen herzustellen. Der Nachteil hiervon ist, wie in 6 dargestellt, dass dabei relativ große Krümmungsradien R1 entstehen. Dadurch bildet sich zwischen der Längskante 17 und der Abkantung 26 eine undichte Stelle 27, durch welche Abgase austreten können.
Durch das in den 7a bis 7d dargestellte Verfahren kann die stufenförmige Abkantung 26 so hergestellt werden, dass der Austritt der Abgase verringert oder ganz vermieden wird, 7e.
Hierfür sind zwei Elektrodenpaare 28, 29 vorgesehen. Ein inneres Elektrodenpaar 28 ist dabei auf der Innenseite 20 einer sich an die Längskante 18 anschließenden Längsseite 18a der Gehäuseplatine 4 angeordnet. Ein äußeres Elektrodenpaar 29 ist auf der Außenseite 30 der Längsseite 18a der Gehäuseplatine 4 angeordnet. Der Abstand A1 der positiven Elektrode 31, 33 zur negativen Elektrode 32, 34 ist beim inneren und äußeren Elektrodenpaar 28, 29 gleich groß, so dass zwischen den Elektroden 31, 32; 33, 34 ein Spalt 35 konstanter Breite entsteht.
Die Elektrodenpaare 28, 29 sind zueinander in Richtung der Längskante 18 um einen Abstand A2 versetzt, welcher wenigstens einer Dicke S der Gehäuseplatine 4 entspricht.
Vor Beginn der Umformung wird an beide Elektrodenpaare 28, 29 eine Spannung U angelegt, dadurch entsteht der Stromfluss durch die Gehäuseplatine 4 im Bereich des Spaltes 35 zwischen den Elektroden 31, 32; 33, 34. Das Material der Gehäuseplatine 4 erwärmt sich und erweicht in diesem Bereich. Durch Verlagerung der positiven Elektroden 31, 33 gegenüber den negativen Elektroden 32, 34 in X-Richtung wird der Spalt 35 zwischen den einzelnen Elektroden 31, 32; 33, 34 der Elektrodenpaare 28, 29 gleichmäßig verringert. Gleichzeitig werden die positiven Elektroden 31, 33 in senkrechter Richtung Y zur Gehäuseplatine 45 verlagert. Dadurch wird das Material im Spaltbereich 35 so verformt, dass es zu einer definierten Stufenausbildung kommt. Hierbei passt sich das erweichte Material der Gehäuseplatine 4 der Geometrie des Spaltes 35 zwischen den zueinander weisenden Seitenflächen derart an, dass ein sich senkrecht zur Gehäuseplatine 4 erstreckender Abschnitt der Innenseite 20 an einer Seitenfläche 33a und ein sich senkrecht zur Gehäuseplatine 4 erstreckender Abschnitt der Außenseite 30 an einer Seitenfläche 32a anliegt. Dadurch werden die Radien R2 der Stufe der Abkantung 26 minimiert.
Bei der Umformung der Gehäuseplatine 4 zum Gehäuse 5 um den Monolithen 2 mit der Matte 3 liegt beim Verbinden der Gehäuseplatine 4 die Längskante 17 an einem radial nach außen gerichteten Abschnitt der Abkantung 26 an und es bleibt auf Grund des geringen Radius R2 der Stufe kein Freiraum, durch welchen Abgase entweichen können (7e).
Die 8a bis 8c zeigen jeweils das Gehäuse 5 mit einer abgekanteten Gehäuseplatine 4. Dabei sind die Abkantungen 26a, 26b, 26c in Abhängigkeit zu einem zuvor ermittelten mittleren Durchmesser eines Monolithen derart positioniert, dass der innere Durchmesser Dg des geschlossenen Gehäuses 5 an den mitteren Durchmesser des jeweiligen Monolithen angepasst ist. Es ist zu erkennen, dass die Abkantungen 26a, 26b, 26c in unterschiedlichen Abständen zur jeweiligen Längskante 18 angeordnet sind. 8a zeigt ein Gehäuse 5 für einen Monolithen mit einem kleinen mittleren Durchmesser. 8b zeigt ein Gehäuse 5 für einen Monolithen mit einem normalen und 8c zeigt ein Gehäuse 5 für einen Monolithen mit einem großen mittleren Durchmesser.
Bezugszeichenliste

1: Katalysator
2: Monolith
3: Matte
4: Gehäuseplatine
5: Gehäuse
6: Vorrichtung
7: Grundplatte
8: Messzylinder
9: Außenseite
10: Innenwand
11: Zwischenraum
12: Messschlauch
13: Mittel
14: Anpresskolben
15: Begrenzer
16: Platte
17: Längskante
18: Längskante
18a: Längsseite
19: Spalt
20: Innenseite
21: Faden
22: Wickelvorrichtung
23: Halterung
24: Welle
25: Fadenführung
26: Abkantung
26a: Abkantung
26b: Abkantung
26c: Abkantung
27: undichte Stelle
28: Elektrodenpaar
29: Elektrodenpaar
30: Außenseite
31: positive Elektrode
32: negative Elektrode
33: positive Elektrode
34: negative Elektrode
35: Spalt
A1: Abstand
A2: Abstand
Dg: innerer Durchmesser des Gehäuses
Di: innerer Durchmesser des Messzylinders
Dm: mittlerer Durchmesser des Monolithen
Fm: Anpresskraft
L: Länge des Monolithen
LA: Längsachse des Monolithen
LR: Längsrichtung
M: Dicke der komprimierten Matte
R1: Radius
R2: Radius
S: Dicke der Gehäuseplatine
U: Spannung
X: Richtung
Y: Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1445443 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, welcher einen mit einer Matte (3) ummantelten Monolithen (2) in einem Gehäuse (5) umfasst, mit folgenden Schritten: a) Bestimmen eines mittleren Durchmessers (Dm) des Monolithen (2); b) Bestimmen einer Dicke (M) der Matte (3); c) Ummanteln des Monolithen (2) mit der Matte (3); d) Umformen einer Gehäuseplatine (4) zu einem Gehäuse (5) und e) Einfassen des ummantelten Monolithen (2) mit dem Gehäuse (5), dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser (Dm) des Monolithen (2) dadurch bestimmt wird, dass der Monolith (2) in einen Messraum eingebracht wird, der Zwischenraum (11) zwischen dem Messraum und dem Monolithen (2) mit einem Fluid befüllt wird, die Fluidmenge, welche einer Volumendifferenz zwischen dem Monolithen (2) und dem Innenvolumen des Messraums entspricht, gemessen und dass der mittlere Durchmesser (Dm) des Monolithen (2) aus der Volumendifferenz berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Monolith (2) in einem Messzylinder (8) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messschlauch (12) zur Aufnahme des Fluids zwischen einer äußeren Umfangsseite (9) des Monolithen (2) und einer Innenseite (20) des Messraumes eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Monolith (2) durch einen Anpresskolben (14) in Längsrichtung (LR) des Messzylinders (8) auf der Grundplatte (7) fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (3) zusammengedrückt und die Dicke (M) der Matte (3) nach Erreichen einer definierten Kraft (Fm) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (3) vor dem Einfassen mit dem Gehäuse (5) durch Umwickeln komprimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) durch Umformen der Gehäuseplatine (4) zu einem Rohr hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Längskanten (17, 18) der Gehäuseplatine (4) auf Stoß gefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Längskanten (17, 18) der Gehäuseplatine (4) einander überlappend gefügt werden, wobei eine Längskante (18) vor dem Fügen stufenförmig abgekantet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkantung (26, 26a, 26b, 26c) in Abhängigkeit des ermittelten Durchmessers (Dm) des Monolithen (2) angeordnet wird.
Vorrichtung zur Bestimmung eines mittleren Durchmessers (Dm) eines Monolithen (2) umfassend eine Grundplatte (7), auf welcher der zu vermessende Monolith (2) positionierbar ist, einen Messzylinder (8) zur Aufnahme des auf der Grundplatte (7) angeordneten Monolithen (2), einen Begrenzer (15), der dafür vorgesehen ist, einen Messraum auf die Länge des Monolithen (2) zu begrenzen, einen Messschlauch (12), welcher in einen von der Grundplatte (7), dem Begrenzer (15), dem Messzylinder (8) und dem Monolithen (2) begrenzten Zwischenraum (11) angeordnet ist, wobei Mittel (13) zum Befüllen des Messschlauchs (12), Mittel zum Bestimmen der eingebrachten Fluidmenge und Mittel zur Berechnung der Volumendifferenz zwischen dem Monolithen (2) und dem Innenraum des Messraumes vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzer (15) für eine zum Anpresskolben (14) weisende Stirnfläche des Messschlauches (12) zwischen dem Anpresskolben (14) und der Innenwand (10) des Messzylinders (8) vorgesehen sind.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 9 mit einer Halterung (23) für den mit der Matte (3) ummantelten Monolithen (2), wobei entweder der Monolith (2) um seine Längsachse (LA) rotierbar eingespannt ist, so dass der Monolith (2) durch Rotation von einem Faden (21) umwickelbar ist oder der Monolith (2) feststehend eingespannt ist, wobei Mittel vorgesehen sind, um einen Faden (21) um den Monolithen (2) zu wickeln.
Verfahren zur Erzeugung einer stufenförmigen Abkantung (26) einer Längsseite (18a) einer Gehäuseplatine (4) eines Katalysators (1) umfassend einen mit einer Matte (3) umwickelten Monolithen (2), mit folgenden Schritten: a) Anordnen eines inneren Elektrodenpaares (29) mit einer positiven (33) und einer negativen Elektrode (34) auf einer Innenseite (20) der Gehäuseplatine (4) mit einem Abstand (A1) zwischen den Elektroden (33, 34); b) Anordnen eines äußeren Elektrodenpaares (28) mit einer positiven und einer negativen Elektrode (31, 32) um einen, wenigstens einer Dicke (S) der Gehäuseplatine (4) entsprechenden Abstand (A2) zum inneren Elektrodenpaar (29) versetzt auf einer Außenseite (30) der Längskante (18a) mit dem Abstand (A1) zwischen den Elektroden (31, 32); c) Anlegen einer Spannung an beide Elektrodenpaare (28, 29) und d) Verschieben der positiven Elektroden (31, 33) und der negativen (32, 34) Elektroden gegeneinander, so dass der Abstand (A1) zwischen den Elektroden (31, 32; 33, 34) der Elektrodenpaare (28, 29) gleichmäßig verringert wird, bei gleichzeitigem zu der Gehäuseplatine (4) senkrecht erfolgendem Versetzen der Elektroden (31, 32; 33, 34) zueinander.
Vorrichtung zur Erzeugung einer stufenförmigen Abkantung (26) einer Längsseite (18a) einer Gehäuseplatine (4) nach Anspruch 13 umfassend zwei Elektrodenpaare (28, 29), wobei die Elektrodenpaare (28, 29) zueinander parallel in einem Abstand (A1) angeordnet sind, wobei jeweils die Elektroden (31, 32; 33, 34) gleicher Ladung der Elektrodenpaare (28, 29) nebeneinander angeordnet sind und wobei alle Elektroden (28, 29) zueinander relativ verschiebbar angeordnet sind.
Katalysator umfassend einen mit einer Matte (3) ummantelten Monolithen (2) in einem Gehäuse (5), wobei das Gehäuse (5) eine umgeformte Gehäuseplatine (5) umfasst, deren Längskanten (17, 18) in einem Verbindungsbereich miteinander gefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Längsseite (18a) im Verbindungsbereich eine stufenförmige Abkantung (26) aufweist, wobei eine Längskante (17) an einem radial nach außen gerichteten Abschnitt der Innenseite (20) der Längsseite (18a) der Abkantung (26) anliegt.