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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sintermetallfilterstreifens
oder -bandes, bei dem in einem Verfahrensschritt mit einem Bindemittel
vermischte, pulverförmig
vorliegende Sintermetallpartikel in Filteröffnungen eines flachen metallischen
Trägers
eingebracht werden und nachfolgend der mit den Sintermetallpartikeln
beladene Träger
einem Sinterprozess unterworfen wird. Ferner betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung zum Herstellen eines Sintermetallfilterstreifens
oder -bandes aus einem Filteröffnungen
aufweisendem Träger
und einer Sintermetallpartikel enthaltenden Masse, wobei die Masse
in einem Behälter
bevorratet ist und der Träger
in Kontakt mit der in dem Füllbehälter befindlichen
Masse gelangt.
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Sintermetallfilterstreifen
werden zum Herstellen von Filterkörpern benötigt, die beispielsweise im
Rahmen von Abgasreinigungsanlagen von Verbrennungsmotoren eingesetzt
werden. Ein solcher Filter ist beispielsweise ein Dieselpartikelfilter.
Das Sintermetallfiltermaterial eines solchen Dieselpartikelfilters
besteht aus einem metallischen Träger, beispielsweise einem Drahtgewebe,
einem Streckmetall oder dergleichen, in dem Öffnungen – die Filteröffnungen – vorhanden
sind. In diesen Filteröffnungen befindet sich
poröses
gesintertes Metallmaterial, durch dass das zu filternde Medium,
etwa das Abgas hindurchgeführt
wird, um darin enthaltene Schwebstoffe, beispielsweise Russpartikel
herauszufiltern.
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Zum
Einbringen der ungesinterten Sintermetallpartikel in die Filteröffnungen
eines Trägers
ist in
EP 0 166 606
A2 vorgeschlagen worden, das Trägermaterial durch eine stabilisierte
Suspension, enthaltend die pulverförmig vorliegenden Sintermetallpartikel,
zu führen.
Der Träger
wird von einer Haspel abgerollt und zu diesem Zweck durch ein Suspensionsbad
geführt.
Zum Füllen
der Filteröffnungen
des Trägers
mit der Suspension und insbesondere mit den in der Suspension enthaltenen
Sintermetallpartikeln wird der Träger in der Suspension bewegt.
Im Prinzip wird bei diesem vorbekannten Verfahren der Träger durch
eine Schlämme
bewegt, bei welchem Bewegungsprozess Schlämmmaterial in den Filteröffnungen
und an dem Träger
haften bleibt. Um eine möglichst
vollständige
Befüllung
der Filteröffnungen
zu erreichen, müssen
die in den Filteröffnungen
beim Einbringen des Trägers
in die Suspension enthaltenen Luftblasen herausgebracht werden.
Dieses ist jedoch nicht in jedem Fall zu gewährleisten. Voraussetzung für die Durchführung dieses
Verfahrens ist, dass die Suspension fließfähig ist, damit die in der durch
das Bindemittel bereitgestellten Suspension enthaltenen Sintermetallpartikel
in die Filteröffnungen
des Trägers
hineinfließen
können.
Dieses hat jedoch zum Nachteil, dass in der Suspension ein relativ hoher
Bindemittelanteil vorhanden sein muss. Ferner muss das Bindemittel
eine Viskosität
aufweisen, damit die darin enthaltenen Sintermetallpartikel nicht der
Schwerkraft folgend nach unten absinken, sondern in Schwebe verbleiben.
Diese Viskosität
erschwert jedoch das Austreiben der in den Filteröffnungen
enthaltenen Luftblasen.
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Aufgrund
des hohen Bindemittelanteils zum Ausbilden der Suspension unterliegt
das in die Filteröffnungen
eingebrachte Material einer nicht unbeträchtlichen Schrumpfung. Ferner
müssen
im Wege des Sintervorganges die eingesetzten Bindemittel ausgetrieben
werden, insbesondere ohne den Sintervorgang zu beeinträchtigen.
Dies ist nur mit einem nicht unbeträchtlichen Aufwand möglich.
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Von
Vorteil bei dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren ist,
dass eine Herstellung von Sintermetallfiltermaterial quasi endlos
erfolgen kann.
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Ausgehend
von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher
zum einen die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Verfahren
dergestalt weiterzubilden, dass die zu diesem Verfahren aufgezeigten
Nachteile zumindest weitestgehend vermieden sind. Ferner liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen
eines Sintermetallfilterstreifens oder -bandes der eingangs genannten
Art dergestalt weiterzubilden, dass mit dieser auf möglichst einfache
Weise eine bestimmungsgemäße Verfüllung der
Filteröffnungen
des Trägers,
insbesondere auch in einem Endlosprozess möglich ist.
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Die
verfahrensbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Sintermetallpartikel mit dem Bindemittel zum Füllen der
Filteröffnungen
des Trägers
als mörtelartige,
nicht fließfähige Masse
vorliegen und diese Masse mittels zumindest einer eine spachtelartige
Bewegung entlang der Oberfläche
des Trägers
ausübenden
Fülleinrichtung mechanisch
in die Filteröffnungen
des Trägers
eingestrichen wird.
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Die
vorrichtungsbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
der Füllbehälter eine
untere Öffnung
aufweist, an der der Träger vorbeitransportiert
wird und dieser Öffnung
gegenüberliegend
ein Widerlager vorgesehen ist, und dass in dem Füllbehälter eine nach Art eines Zellenrades aufgebaute
Fächerwalze
mit mehreren Fächern
angeordnet ist, von denen zumindest die Enden elastisch sind, und
die Fächerwalze
entgegen der Transportrichtung des Trägers rotatorisch antreibbar
ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
dient als Masse zum Befüllen
der Filteröffnungen
des Trägers
eine solche, die mörtelartig
und insbesondere grundsätzlich
nicht fließfähig ist.
Diese Masse ist gebildet aus pulverförmigen Sintermetallpartikeln
in der gewünschten
Körnung
oder in dem gewünschten Korngrößenspektrum
und einem Bindemittel zum Erzielen der genannten Konsistenz. Aufgrund
der Konsistenz der Rohmasse, bei der ein korngestütztes Gefüge vorhanden
ist, wird zu ihrem Erstellen gegenüber dem vorbekannten Stand
der Technik eine deutlich geringere Bindemittelmenge benötigt. Diese Masse
wird beim Gegenstand der beanspruchten Erfindung mechanisch mittels
einer Fülleinrichtung
in die Filteröffnungen
des Trägers
eingestrichen. Die Fülleinrichtung übt zu diesem Zweck
eine spachtelartige Bewegung entlang zumindest einer Oberfläche des
Trägers
aus. Diese spachtelartige Bewegung kann beispielsweise von einer
der Fülleinrichtung
zugeordneten Fächerwalze
erfolgen, wobei die freien Enden der Fächer der Fächerwalze elastisch ausgebildet
sind. Die vor jedem Fächer
bei einer Rotation der Fächerwalze
befindliche Rohmasse wird sodann in die Filteröffnungen des Trägers eingestrichen. Durch
dieses mechanische Einspachteln und den damit verbundenen Eindrücken des
zur Ausbildung des Grünlings
vorgesehenen Materials in die Filteröffnungen ist eine Befüllung derselben
des Trägers
ohne eine Belassung von Hohlräumen
möglich.
Die zunächst
in den Filteröffnungen
des Trägers
enthaltene Luft wird beim Eindrücken
der die Sintermetallpartikel enthaltenen Masse aus den Filteröffnungen
herausgedrückt.
Durch diese Art der Befüllung
der Filteröffnungen
des Trägers
erfolgt gleichzeitig auch ein Abstreifen überschüssigen, auf der Oberseite des
Trägers
aufgebauten Materials, so dass die Dicke des befüllten Trägers der Ursprungsdicke des
Trägers entspricht
und lediglich die Filteröffnungen
mit der Masse zum Ausbilden des Grünlings durch dieses Verfahren
verfüllt
sind.
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Anstelle
des Einsatzes einer Fächerwalze kann
auch eine Fülleinrichtung
dienen, die spachtelähnlich
translatorisch oszillierend auf der Oberfläche des Trägers hin und her bewegt wird.
Gleichfalls sind Fülleinrichtungen
denkbar, die rotatorisch oszillierend arbeiten.
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Die
in die Filteröffnungen
einzubringende Masse ist grundsätzlich
nicht fließfähig, so
dass aus diesem Grunde auch nicht die Gefahr besteht, dass die in
die Filteröffnungen
eingebrachte Masse aus diesen selbsttätig wieder heraustritt. Aus
diesem Grunde kann der befüllte
Träger
auch vor dem eigentlichen Trocknungs- und/oder Sinterprozess bestimmten
Bearbeitungsschritten unterworfen werden.
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Bei
Einsatz eines Trägers,
bei dem aus der Sicht einer Oberfläche hinterschnittene Öffnungen vorhanden
sind, wie beispielsweise bei einem Drahtgewebe aus runden Drähten oder
wie beispielsweise bei einem Streckmetall der Fall, ist es zweckmäßig, die
Filteröffnungen
des Trägers
von beiden Seiten in der beschriebenen Art und Weise zu befüllen. Zu
diesem Zweck können
beispielsweise zwei Fächerwalzen
angeordnet sein, die die Sintermetallpartikel enthaltene Masse von
jeweils einer Seite in die Filteröffnungen einstreichen. Dabei
ist bevorzugt, die beiden Fä cherwalzen
beabstandet voneinander anzuordnen.
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Das
Bindemittel der die Sintermetallpartikel enthaltenden Masse besteht
zweckmäßigerweise aus
einem Lösungsmittel,
beispielsweise Wasser und einem Emulgator. Der Emulgator dient dem Zweck,
die Sintermetallpartikel untereinander in ihrer Grünlingsphase
zu binden. Der Emulgator kann gleichfalls dazu dienen, die Sintermetallpartikel
in dieser Phase an den Träger
zu binden. Zweckmäßigerweise
verbrennt der Emulgator rückstandsfrei
und insbesondere vergasungsarm während
des Sinterprozesses.
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Nachfolgend
ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1:
Eine schematisierte dreidimensionale Darstellung einer Vorrichtung
zum Herstellen eines Sintermetallfilterstreifens mit einer Fülleinrichtung,
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2:
eine vergrößerte Ansicht
einer Fülleinrichtung
der Vorrichtung der 1 und
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3:
eine schematisierte Darstellung des Füllvorganges von Filteröffnungen
des zum Herstellen des Sintermetallfilterstreifens eingesetzten
Trägers.
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Eine
Vorrichtung 1 dient zum kontinuierlichen Herstellen eines
Sintermetallfilterstreifens 2. Die Vorrichtung 1 umfasst
einen Haspelständer 3,
auf dem ein Coil eines Trägers 4 aufgerollt
bevorratet ist. Der Haspelständer 3 ist
gebremst. Als Träger 4 dient in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Drahtgewebe, dessen Öffnungen
Filteröffnungen
darstellen. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine aus zwei Füllstationen 5, 5' bestehende
Fülleinrichtung 6,
wobei die Füllstationen 5, 5' angeordnet
sind, um auf einer Oberfläche
des von dem Coil abgewickelten Trägers 4 seine Filteröffnungen
mit einer die zum Füllen der
Filteröffnungen
vorgesehenen Sintermetallpartikel enthaltenden Rohmasse 7 zu
befüllen.
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Die
Füllstationen 5, 5' der Fülleinrichtung 6 sind
grundsätzlich
gleich aufgebaut. Im folgenden ist die Füllstation 5 beschrieben;
entsprechendes gilt für die
Füllstation 5'. Die Füllstation 5,
die in einer Seitenansicht vergrößert in 2 dargestellt
ist, verfügt über einen sich trichterartig nach unten zur Oberfläche des
Trägers 4 hin
verjüngt
ausgebildeten Füllbehälter 8.
Der Füllbehälter 8 ist
unterseitig offen. In dem Füllbehälter 8 befindet
sich eine motorisch angetriebene, nach Art eines Zellenrades aufgebaute Fächerwalze 9.
Die Fächerwalze 9 besteht
aus mehreren umfänglich
verteilt angeordneten einzelnen Fächern 10, von denen
zumindest die freien Enden elastisch ausgebildet sind. Die Fächerwalze 9 mit
ihren Fächern 10 ist
innerhalb des Füllbehälters 8 dergestalt
angeordnet, so dass beim Drehen der Fächerwalze 9 die Enden
der einzelnen Fächer 10 bei
ihrem Vorüberstreifen über die
Oberfläche
des Trägers 4 umgebogen
werden. Die Fächerwalze 9 ist
entgegen der Bewegungsrichtung des Trägers 4 angetrieben. Durch
das Zusammenwirken der Fächer 10 mit
ihren elastischen Enden mit der Oberfläche des Trägers 4 wird bei einem
Betrieb der Vorrichtung 1 in dem Füllbehälter 8 enthaltene
Rohmasse 7 in die Filteröffnungen des Trägers 4 eingestrichen
bzw. eingedrückt. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
bildet eine als Spannwalze ausgebildete Umlenkwalze 11 das
Widerlager, damit die durch die Fächer 10 in die Filteröffnungen
des Trägers 4 eingepresste
Rohmasse 7 nicht auf der anderen Seite herausgedrückt wird.
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Die
Umlenkwalze 11 dient neben ihrem Zweck, ein Widerlager
für die
Füllstation 5 bereitzustellen
dem Zweck, den Träger 4 bzw.
das Trägerband 4 um
180° zu
wenden, damit die zuvor befindliche Oberseite des Trägers nunmehr
die Unterseite wird und die zuvor befindliche Unterseite des Trägers die
Oberseite darstellt. Dieses Wenden wird eingesetzt, damit ein Befüllen des
Trägers 4 bzw.
seiner Filteröffnungen
auch von der anderen Seite her erfolgen kann. Diesem Zweck dient
die weitere Füllstation 5' der Fülleinrichtung 6.
Die Füllstation 5' ist wiederum
auf einer Umlenkwalze 12 als Widerlager angeordnet. Durch
diese Maßnahme
werden die Filteröffnungen
des Trägers 4 von
beiden Seiten mit der Rohmasse 7 befüllt, was zweckmäßig ist,
da es sich bei dem Träger 4 um
ein Drahtgewebe handelt (vgl. 3) und dieses
somit aus der Sicht jeder Oberfläche
hinterschnittene Filteröffnungen
aufweist. Durch den Einsatz von zwei Füllstationen 5, 5', die jeweils zum
Befüllen
der Filteröffnungen
gegenüberliegender
Seiten des Trägers 4 dienen,
ist eine vollständige Befüllung der
Filteröffnungen
beidseitig gewährleistet.
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3 zeigt
nochmals schematisiert den Befüllungsvorgang
an der Füllstation 5.
Die Filteröffnungen
des Trägers 4 sind
mit den Bezugszeichen 13 gekennzeichnet. Deutlich erkennbar
in dieser Figur ist das Eindrücken
der Rohmasse 7 in die Filteröffnungen 13. Zu diesem
Zweck stützen
sich die Fächer 10 auf
der Oberseite der in 3 querverlaufenden Drähte ab,
so dass durch diese Maßnahme
gleichzeitig ein Abstreifen überschüssigen Materials
der Rohmasse 7 erfolgt. Die linke Filteröffnung 13 ist
im Begriff mit Rohmasse 7 verfüllt zu werden. Der Füllbehälter 8 ist
der Einfachheit halber und aufgrund der gewählten schematischen Darstellung
nicht in dieser Figur abgebildet. Zweistrichpunktiert dargestellt
ist die Rotationsbahn der Fächer 10 der
Fächerwalze 9.
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Nach
dem Befüllen
der Filteröffnungen 13 des
Trägers 4 mittels
der zweiten Füllstation 5' sind die Filteröffnungen 13 des
Trägers 4 vollständig mit der
Rohmasse 7 befüllt,
und zwar in einer Dicke, die der Dicke des Drahtgewebes des Trägers 4 entspricht.
Dabei sind insbesondere aus der Sicht einer Oberseite des Trägers hinterschnittenen
Bereiche der Filteröffnungen 13 ebenfalls
vollständig
verfüllt. Die
in den Filteröffnungen 13 eingebrachte
Rohmasse 7 ist sodann aufgrund der hinterschnittenen Ausbildung
der Filteröffnungen 13 zu
beiden Seiten hin formschlüssig
gehalten. Bei dem nachfolgenden Sinterprozess gehen die Sintermetallpartikel
jedoch auch eine Verbindung mit dem Drahtgewebe des Trägers 4 ein.
Der Füllstation 5' nachgeschaltet
ist eine Trocknungsstation 14 zum Trocknen der in die Filteröffnungen 13 eingebrachten
Rohmasse 7.
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Die
Rohmasse 7 selbst besteht aus Sintermetallpartikeln in
dem gewünschten
Korngrößenspektrum,
einem Lösungsmittel,
nämlich
Wasser, und einem Emulgator. Der Emulgator dient zum Bereitstellen
einer Bindung der einzelnen Sintermetallpartikeln untereinander
sowie an den Drähten
des Drahtgewebes des Trägers 4 solange
der gefüllte Träger 4 noch
nicht gesintert ist. Das Lösungsmittel dient
zum Einstellen der gewünschten
breiigen, nicht fließfähigen Konsistenz.
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In
der der Füllstation 5' nachgeschalteten Trocknungsstation 14 wird
das Lösungsmittel
(Wasser) aus der in den Filteröffnungen 13 befindlichen Rohmasse 7 ausgetrieben.
Anschließend
ist der sogenannte Grünling
fertig gestellt und wird in einem weiteren Bearbeitungsschritt einem
Sinterprozess unterworfen. Der Sinterprozess kann eine durchlaufende
Station ebenso wie die Trocknungsstation 14 sein; bei dem
hergestellten Sintermetallmaterial handelt es sich sodann um ein
Sintermetallfilterband. Nach dem Trocknen des Trägers 4 kann dieser
jedoch auch in einzelne Abschnitte geschnitten werden, die dann
einzeln oder in Ständern
in Gruppen vereint in einen Sinterofen eingebracht werden; Bei dem
hergestellten Sintermetallfiltermaterial handelt es sich sodann
um Sintermetallfilterstreifen.
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Bei
der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 ist der
Trocknungsstation 14 nachgeschaltet eine Antriebswalze 15 mit
einem Gummimantel angeordnet, die für den kontinuierlichen Transport
des Trägers 4 verantwortlich
ist.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Sintermetallfilterstreifen
- 3
- Haspelständer
- 4
- Träger
- 5,
5'
- Füllstation
- 6
- Fülleinrichtung
- 7
- Rohmasse
- 8
- Füllbehälter
- 9
- Fächerwalze
- 10
- Fächer
- 11
- Umlenkwalze
- 12
- Umlenkwalze
- 13
- Filteröffnung
- 14
- Trocknungsstation
- 15
- Antriebswalze