DE10347897A1

DE10347897A1 - Vorrichtung zum Füllen von Öffnungen eines Trägers mit einem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch sowie Verfahren

Info

Publication number: DE10347897A1
Application number: DE10347897A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ruppert; Rüdiger MANDT; Michael Dipl.-Phys. Winter; Simon Steigert
Original assignee: HJS Fahrzeugtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: HJS Emission Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-16
Also published as: DE10347897B4

Abstract

Eine Vorrichtung 1 zum Füllen von Öffnungen Ö eines Trägers 2 mit einem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch 12 zum Herstellen eines Sintermetallfilterstreifens oder -bandes umfasst DOLLAR A - ein Auflager 5, 6, 10, an dem der Träger 2 zur Befüllung seiner Öffnungen Ö anliegt, DOLLAR A - eine Einrichtung zum Transportieren des Trägers 2 und DOLLAR A - einen ortsfest gegenüber der Transportbewegung des Trägers 2 angeordneten Behälter 3, enthaltend das in die Öffnungen Ö einzubringende Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch 12, mit einer sich über die quer zur Transportrichtung verlaufenden Breite des Trägers 2 erstreckenden, zum Auflager 5, 6, 10 hin offenen Ausgabeöffnung 4, wobei der Behälter 3 mit der Stirnfläche 16 seiner in Transportrichtung des Trägers 2 hinteren, die Ausgabeöffnung 4 begrenzenden Querwand 14 bei einem Betrieb der Vorrichtung 1 zum Füllen der Öffnungen Ö des Trägers 2 auf der dem Auflager 5, 6, 10 abgewandten Oberfläche des Trägers 2 in einer schwimmenden, auf dieser Seite des Trägers 2 aufstehenden Anordnung gehalten ist. DOLLAR A Beschrieben ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Sintermetallfilterstreifens oder -bandes, beispielsweise mit einer solchen vorbeschriebenen Vorrichtung 1.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Füllen von Öffnungen eines Trägers mit einem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch zum Herstellen eines Sintermetallfilterstreifens oder -bandes sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Sintermetallfilterstreifens oder -bandes.
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.

Zum Einbringen der ungesinterten Sintermetallpulverpartikel in die Filteröffnungen eines Trägers ist in EP 0 166 606 A2 vorgeschlagen worden, das Trägermaterial durch eine stabilisierte Suspension, enthaltend die pulverförmig vorliegenden Sintermetallpulverpartikel, zu führen. Der Trä ger 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 Sintermetallpulverpartikeln 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 Sintermetallpulverpartikel 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 Sintermetallpulverpartikel nicht der Schwerkraft folgend nach unten absinken, sondern in Schwebe verbleiben. Diese Viskosität erschwert jedoch das Austreiben der in den Filteröffnungen enthaltenen Luftblasen.

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.

Bei der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtung sind ausgangsseitig an den Behälter mit der stabilisierten Suspension beidseitig Abstreifer angeordnet. Diese dienen zum Glattstreichen der Oberflächen des Trägers. Nur unzureichend kann mit diesen Abstreifern jedoch verhindert werden, dass auch eine Beschichtung des Trägers und nicht nur ein Füllen seiner Öffnungen erfolgt.

Ferner ist die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung nicht geeignet, um ein Trockenpulver in die Öffnungen des Trägers einzubringen.

Von Vorteil bei dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren ist, dass eine Herstellung von Sintermetallfiltermaterial quasi endlos erfolgen kann.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher zum einen die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte, gattungsgemäße Vorrichtung dergestalt weiterzubilden, dass die zum diskutierten Stand der Technik aufgezeigten Nachteile zumindest weitestgehend vermieden sind. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Sintermetallfilterstreifens oder -bandes bereitzustellen, mit dem auf möglichst einfache Weise eine bestimmungsgemäße Verfüllung der Filteröffnungen eines Trägers mit einem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch, insbesondere als Trockenpulver möglich ist.

Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird gelöst durch eine eingangs genannte Vorrichtung umfassend

– ein Auflager, an dem der Träger zur Befüllung seiner Öffnungen anliegt,
– eine Einrichtung zum Transportieren des Trägers und
– einen ortsfest gegenüber der Transportbewegung des Trägers angeordneten Behälter, enthaltend das in die Öffnungen einzubringende Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch, mit einer sich über die quer zur Transportrichtung verlaufenden Breite des Trägers erstreckenden, zum Auflager hin offenen Ausgabeöffnung, wobei der Behälter mit der Stirnfläche seiner in Transportrichtung des Trägers hinteren, die Ausgabeöffnung begrenzenden Querwand bei einem Betrieb der Vorrichtung zum Füllen der Öffnungen des Trägers auf der dem Auflager abgewandten Oberfläche des Trägers in einer schwimmenden, auf dieser Seite des Trägers aufstehenden Anordnung gehalten ist.

Bei dieser Füllvorrichtung liegt der zu befüllende Träger bei dem Vorgang des Befüllens an einem Auflager an. Dem Auflager gegenüberliegend befindet sich die Ausgabeöffnung eines Behälters, in dem das in die Öffnungen des Trägers einzubringende Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch enthalten ist. Zum Füllen der Öffnungen des Trägers wird der Träger durch einen zwischen dem Auflager und der Stirnseite der Ausgabeöffnung des Behälters befindlichen Spalt hindurchgezogen. Befindet sich das Auflager und der Behälter in einer vertikalen Anordnung übereinan der, dringt das Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch schwerkraftbedingt und/oder unter Druck in die Öffnungen des an der Ausgabeöffnung vorbeitransportierten Trägers ein. Das unterhalb des Trägers befindliche Auflager verhindert zum einen, dass das in die Öffnungen des Trägers eingetretene Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch unterseitig wieder austritt und bewirkt zum anderen dass der Träger einen glatten unteren Abschluss aufweist. Bei dieser Vorrichtung ist der Behälter mit der Stirnseite seiner Ausgabeöffnung schwimmend gegenüber der dem Auflager abgewandten Oberfläche des Trägers gehalten, wobei zumindest die in Transportrichtung hintere Querwand der Ausgabeöffnung mit ihrer Stirnseite auf der Oberseite des vorbeitransportierten Trägers aufsteht. In aller Regel wird der Behälter mit seiner Ausgabeöffnung mit seinen beiden quer zur Transportrichtung des Trägers sich erstreckenden Querwänden auf der Oberseite des Trägers aufsitzen und sich an dieser Oberfläche abstützen. Die schwimmende Abstützanordnung des Behälters an der Oberfläche des vorbeitransportierten Trägers hat mehrere Vorteile. Zum einen werden durch die schwimmende Anordnung Unregelmäßigkeiten in der Dicke des Trägers und vor allem Schläge des zweckmäßigerweise als Trommel oder Rad ausgebildeten Auflagers kompensiert, ohne dass dieses zu Verdickungen auf der Oberseite des Trägers infolge eines ungleichmäßigen Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch-Auftrags führt. Zum anderen bewirkt die hintere in Transportrichtung des Trägers die Ausgabeöffnung begrenzende Querwand durch die vorbeschriebene Abstützanordnung auf dieser Oberseite des Trägers ein Abstreifen von überschüssigem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch, so dass die Stärke des befüllten Trägers der Stärke des Trägers entspricht und eine solche Befüllung über die gesamte Länge des Trägers eine gleich bleibende Stärke aufweist.

Der unbefüllte Träger ist zweckmäßigerweise als Band auf einer Haspel bevorratet und wird nach seiner Befüllung wieder auf einer Haspel lose aufgerollt. Zum Transportieren des Trägers dient eine Einrichtung, beispielsweise ein Walzenantrieb, durch den der Träger von einer Bevorratungshaspel unbefüllt abgerollt, zu seiner Befüllung an der Ausgabeöffnung des Behälters vorbeitransportiert und anschließend lose auf einer Haspel aufgewickelt wird. Ein solcher Walzenantrieb befindet sich zweckmäßigerweise in Transportrichtung des Trägers hinter dem oder den Füllbehältern und vor der den befüllten Träger aufnehmenden Haspel, da dann ein Aufrollen des befüllten Trägers auf der Haspel lose erfolgt.

Die Träger können grundsätzlich unterschiedlich konfiguriert sein; bevorzugt wird als Träger ein Streckmetall eingesetzt, beispielsweise in einer Gesamtstärke von kleiner 0,5 mm. Die Zweckmäßigkeit des Einsatzes eines solchen Trägers liegt nicht nur in den für den Sintermetallfilterstreifen sich daraus ergebenden Vorteilen, sondern auch darin, dass infolge des Herstellungsprozesses zum Erstellen eines solchen Trägers dieser an seinen Flachseiten kantige, oftmals scharfkantige Abschlüsse aufweist. Die sich daraus ergebende abrasive Tätigkeit beim Vorbeiziehen des Trägers an dem unteren Abschluss der Ausgabeöffnung des Behälters hat zur Folge, dass die sich auf der Oberfläche des Trägers abstützenden Wände, insbesondere die in Transportrichtung des Trägers hintere Querwand sukzessive abgeschliffen werden und sich somit bei einem Betrieb der Vorrichtung optimal an die Oberflächengeometrie des Auflagers anpassen. Dieses gilt insbesondere für den Fall, dass die Oberseite des Auflagers konvex gekrümmt ist, was besonders bei einem Einsatz eines Streckmetallträgers bevorzugt sein wird. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch bei einem Behälter, der mit der Unterseite seiner Ausgabeöffnung auf einem geraden Auflager aufsteht.

Eine Realisierung der vorbeschriebenen schwimmenden Anordnung des unteren Abschlusses der Ausgabeöffnung auf der dem Auflager abgewandten Oberfläche des Trägers kann bei einer vertikalen Übereinanderanordnung von Auflager, Träger und Behälter durch den Andruck des Behälters mit seinem Eigengewicht erfolgen. Gleichwohl ist es auch möglich, den Behälter zusätzlich unter einer zum Auflager gerichteten Vorspannung zu lagern. In jedem Fall ist der Behälter in Transportrichtung des Trägers festgelegt.

Ein besonders gutes Abstreichergebnis durch die auf der dem Auflager abgewandten Oberseite des Trägers in Transportrichtung aufsitzende hintere Querwand der Ausgabeöffnung wird erreicht, wenn diese eine in Transportrichtung des Trägers sich erstreckende Stärke aufweist, die zumindest der Erstreckung von drei zweckmäßigerweise sogar mehr als acht Öffnungsreihen des Trägers entspricht, insbesondere wenn es sich bei dem Träger um einen Streckmetallträger handelt. Ein Verhaken infolge von Unregelmäßigkeiten in dem Träger bei einem Befüllungsbetrieb der Vorrichtung und ein daraus resultierendes unerwünschtes Springen des Behälters ist dadurch minimiert.

In der vorbeschriebenen Ausgestaltung der Füllvorrichtung ist ein zur Realisierung der schwimmenden Abstützanordnung nachgiebiger Behälter beschrieben worden. Ein gleiches Ergebnis lässt sich auch erzielen, wenn der Behälter ortsfest ist und das Auflager eine gewisse Nachgiebigkeit aufweist, beispielsweise dadurch, dass dieses unter seiner Oberfläche eine nachgiebige Gummischicht trägt und/oder durch eine entsprechende Lagerung des Auflagers, etwa durch ein Freilager realisiert ist. Selbstverständlich ist auch eine Kombination zwischen der Nachgiebigkeit des Behälters und derjenigen des Auflagers möglich.

Die beschriebene Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Füllen der Öffnungen eines Trägers mit einem trockenen Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch. Das Bindemittel ist in dem Gemisch gleichmäßig, bevorzugt dispers verteilt und weist zum Verbinden der einzelnen Sintermetallpartikel untereinander und ggf. mit dem Träger solche Eigenschaften auf, dass dieses bei relativ geringen Temperaturen verflüssigbar ist und bei einem anschließenden Sinterprozess rückstandsfrei, zumindest weitestgehend rückstandsfrei entfernt wird. Beispielsweise eignen sich als Bindemittel Wachse oder Harze, die als Pulver oder Granulat in dem in die Öffnungen einzubringenden Gemisch enthalten sind. Gleichzeitig kann das Bindemittel als Platzhalter für eine gewünschte Porengröße und/oder Porenkonfiguration eingesetzt werden. Von Vorteil bei dem Einsatz eines Trockenpulvergemisches zum Befüllen der Öffnungen eines Trägers ist unter anderem auch, dass eine Entmischung in dem das Gemisch bevorratenden Behälter nicht eintritt.

Unabhängig davon, ob in die Öffnung des Trägers ein Nass- oder Trockengemisch eingebracht wird, ist es zweckmäßig, dass das Auflager sich in Transportrichtung des Trägers soweit erstreckt, bis sich die gewünschte Verbindung zwischen dem Sintermetallpartikeln untereinander und ggf. mit dem Träger eingestellt hat und somit die Sintermetallpartikel aus den Öffnungen des Trägers nicht herausfallen, wenn der befüllte Träger von dem Auflager abgehoben wird. Für den Fall, dass ein Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch der trocknen Art in die Öffnungen des Trägers eingebracht wird, umfasst die Vorrichtung in Transportrichtung des Trägers dem Füllbehälter nachgeschaltet eine Heizeinrichtung. Diese dient zum Verflüssigen des Bindemittels, damit sich dieses verteilt und nach seiner Erhärtung die gewünschte Verfestigung herbeigeführt hat. Die Temperaturen zum Verflüssigen des Bindemittels liegen in jedem Fall oberhalb der Betriebstemperatur der Vorrichtung, sind zweckmäßigerweise jedoch so gering, dass eine klein dimensionierte Heizeinrichtung ausreichend ist, um die zum Verflüssigen des Bindemittels notwendige Temperatur zu erreichen. Bei einem Einsatz von Wachs als Bindemittel wird eine Erwärmung der von dem Auflager abgewandten Oberfläche des Trägers auf etwa 150° C als ausreichend angesehen, um die gewünschte Verflüssigung zu erzielen. Um ein Anhaften des Trägers auf der Oberfläche des Auflagers bei dem Prozess des Erwärmens möglichst gering zu halten, sind die Heizeinrichtung und das Auflager zweckmäßigerweise so aufeinander abgestimmt, dass sich innerhalb des befüllten Trägers bei einem Betrieb der Heizeinrichtung ein Temperaturgefälle einstellt, und zwar dergestalt, dass das auf dem Auflager aufliegende Bindemittel möglichst nicht verflüssigt wird. Erreicht werden kann dies beispielsweise dadurch, dass das Auflager eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, wie dies beispielsweise durch an der von dem Träger angewandten Seite des Auflagers angeordnete Kühlrippen realisiert sein kann. Zum Unterstützen der Ausbildung eines solchen Temperaturgradienten und zum Herbeiführen eines raschen Erhärtens verfügt die Vorrichtung zweckmäßigerweise über eine Kühleinrichtung, die der Heizeinrichtung nachgeschaltet ist. Bei dieser handelt es sich gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung um ein Gebläse, dessen Luftstrom auf die von dem Auflager abgewandte Oberfläche des Trägers und auf die Unterseite des Auflagers gerichtet ist. Dazu können ein oder auch mehrere Ventilatoren eingesetzt sein.

Die verfahrensbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:

– Heranführen eines mit Öffnungen versehenen Trägers an eine Füllstation mit einem an einer Flachseite des Trägers mit seiner Ausgabeöffnung anliegenden Behälter und mit einem der Ausgabeöffnung gegenüberliegenden Auflager, wobei in dem Behälter das in die Öffnungen des Trägers einzubringende Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch als Trockenpulvergemisch bevorratet ist, dessen Bindemittelanteil Eigenschaften aufweist, dass dieses bei relativ geringen Temperaturen verflüssigbar ist und sich bei den zum Sintern des befüllten Trägers vorgesehenen Temperaturen rückstandsfrei, zumindest weitgehend rückstandsfrei verflüchtigt,
– Vorbeitransportieren des Trägers an der Ausgabeöffnung des Behälters, wobei sich die Öffnungen des Trägers im Zuge des Vorbeitransports mit dem in dem Behälter enthaltenen Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch füllen,
– Verflüssigen des Bindemittels des in die Öffnungen des Trägers eingebrachten Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisches durch Wärmezufuhr und
– Kühlen zum Erhärten des durch seine Verflüssigung verteilten Bindemittels zum Verbinden der Sintermetallpulverpartikel untereinander und mit dem Träger.

Für den Fall, dass ein Träger eingesetzt wird, der aufgrund seiner Konfiguration Hinterschneidungen aufweist, wie dies beispielsweise bei einem Träger aus einem Runddraht oder auch bei Streckmetall der Fall ist, ist es zweckmäßig, den Träger prinzipiell in der vorbeschriebenen Art und Weise von beiden Seiten zu Befüllen.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
1: eine schematisierte Darstellung einer Vorrichtung zum Füllen von Öffnung eines Trägers mit einem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch zum Herstellen eines Sintermetallfilterstreifens und
2: eine vergrößerte Schnittdarstellung, darstellend den Prozess des Befüllens der Öffnungen des Trägers mit dem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch.
Eine Vorrichtung 1 zum Füllen von Öffnungen eines Trägers 2 mit einem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch umfasst eine nicht näher dargestellte Antriebseinrichtung zum Transportieren des Trägers 2 in der in 1 dargestellten Pfeilrichtung. Bei dem Träger 2 handelt es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um ein Streckmetall, das auf einer Haspel (nicht dargestellt) bevorratet ist und von der der Träger 2 bei einem Betrieb der Vorrichtung 1 abgewickelt wird. Mithin handelt es sich bei dem Träger um einen Streckmetallträger 2, der als Band vorliegt. Zum Füllen der Öffnungen des Streckmetallträgers 2 dient ein Behälter 3, in dem das in die Öffnungen des Sintermetallträgers 2 einzubringende Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch als trockenes Pulvergemisch bevorratet ist. Der Behälter 3 verfügt unterseitig über eine Ausgabeöffnung 4 (vgl. 2), durch die das in dem Behälter 3 enthaltene Pulvergemisch austreten kann. Unterhalb des Behälters 3 dient ein Rad 5 mit einer glatten zylindrischen Oberfläche 6 als Auflager. Das Rad 5 dreht sich bei einem Transport des Streckmetallträgers 2 mit. Der Streckmetallträger 2 wird zum Befüllen seiner Öffnungen Ö durch einen sich zwischen der Oberfläche 6 des als Auflager dienenden Rades 5 und der Unterseite des Behälters 3 befindlichen Spalt 7 hindurchgezogen, wobei während des Transportes des Streckmetallträgers 2 an der Ausgabeöffnung 4 des Behälters 3 vorbei sich die Öffnungen Ö des Streckmetallträgers 2 mit dem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch füllen.
Dem Behälter 3 in Transportrichtung des Streckmetallträgers 2 nachgeschaltet befindet sich eine Heizeinrichtung 8 mit einer zur Oberfläche des Streckmetallträgers 2 gerichteten Abstrahlrichtung (vgl. 1). In Transportrichtung des Streckmetallträgers 2 der Heizeinrichtung 8 nachgeschaltet ist eine Kühleinrichtung 9 vorgesehen, die in 1 symbolisiert durch einen Ventilator dargestellt ist. Nachdem der Streckmetallträger 2 durch seinen Vorbeitransport an der Ausgabeöffnung 4 des Behälters 3 mit dem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch befüllt und durch anschließendes Erwärmen dieses Gemisches infolge des Vorbeitransportes an der Heizeinrichtung 8 und dem anschließenden Kühlen infolge eines Vorbeitransports an der Kühleinrichtung 9 eine gewisse Verfestigung in den Öffnungen Ö des Streckmetallträgers 2 erfahren hat, so dass dieses aus den Öffnungen Ö nicht herausfällt, wird der auf die vorbeschriebene Weise befüllte Streckmetallträger 2 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einem weiteren, sich an einem Auflager 10 mit einer geraden Oberfläche abstützenden Behälter 11 zugeführt, um auch von der anderen Seite zum Nachfüllen eventuell durch den ersten Befüllungsvorgang nicht erreichter hinterschnittener Abschnitte der Öffnungen Ö befüllt zu werden. Nach Verflüssigen des von dem Behälter 11 rückseitig in die Öffnungen des Streckmetallträgers 2 eingebrachten Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisches wird auch dieses durch eine Heiz-Kühlkombination verfestigt, damit anschließend der Sintermetallträger 2 – von beiden Sei ten befüllt – lose auf einer Haspel aufgerollt werden kann.
Nachfolgend ist die Anordnung bestehend aus dem Behälter 3, dem durch die Oberfläche 6 (zylindrische Mantelfläche) des Rades 5 gebildeten Auflager und der Einpassung des Streckmetallträgers 2 in den Spalt 7 unter Bezugnahme auf 2 erläutert. Die Oberfläche 6 des Rades 5 ist zylindrisch gekrümmt, was sich vorteilhaft auf einen Ausgleich von in dem Streckmetallträger 2 vor seiner Befüllung befindlichen Spannungen und dadurch bedingten Verwölbungen zu ihrer Glättung auswirkt. Die Ausgabeöffnung 4 des Behälters 3, in dem das Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch 12 bevorratet ist, ist durch quer zur Transportrichtung des Streckmetallträgers 2 angeordnete Querwände 13, 14 begrenzt. Die den unteren Abschluss des Behälters 3 definierenden Stirnflächen 15, 16 der Querwände 13, 14 stützen sich auf der Oberseite des Streckmetallträgers 2 unter dem Eigengewicht des Behälters 3 und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Federn unter zusätzlicher Vorspannung stehend an der von der Oberfläche 6 des Rades 5 abgewandten Oberfläche des Streckmetallträgers 2 ab. Diese Abstützanordnung ist in vertikaler Richtung nachgiebig, so dass es sich bei dieser Abstützanordnung um eine schwimmende Anordnung des Behälters 2 in vertikaler Richtung zu der Oberfläche des Streckmetallträgers 2 handelt. In Transportrichtung des Streckmetallträgers 2 ist der Behälter 3 in nicht näher dargestellter Weise festgelegt. Die in Transportrichtung des Streckmetallträgers 2 hintere Querwand 14 ist stärker ausgebildet als die andere Querwand 13. Die hintere Querwand 14 erstreckt sich über mehrere in Transportrichtung sich erstreckende Öffnungsreihen des Streckmetallträgers 2. Infolge der unter Vorspannung und Eigengewicht an der Oberseite des Streckmetallträgers 2 anliegenden Stirnfläche 16 der hinteren Querwand 14 fungiert diese als Abstreifer, so dass eine Befüllung des Streckmetallträgers 2 bzw. seiner Öffnungen Ö nur in einem solchen Maße stattfindet, dass die ursprüngliche Stärke des Streckmetallträgers 2 nicht vergrößert wird und ein Auftrag von Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch über die Materialstärke (Dicke) des Sintermetallträgers 2 hinaus unterbunden ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Streckmetallträger 2 eine stärke von etwa 0,4 mm auf. Durch das unterhalb des Streckmetallträgers 2 befindliche, als Auflager dienende Rad 5 ist ein Herausrieseln des beim Transport des Streckmetallträgers 2 durch die Ausgabeöffnung 4 des Behälters 3 einge brachten Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisches verhindert. Durch das Anliegen der Unterseite des Sintermetallträgers 2 auf der Oberfläche des Rades 5 wird gleichfalls verhindert, dass das Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch auf der Unterseite des Streckmetallträgers 2 aufgetragen wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das Rad 5 das Widerlager für die schwimmende Anordnung des Behälters 3 gegenüber dem transportierten Streckmetallträger 2.
Das Innere des Behälters 3 weist in vertikaler Richtung eine gleichbleibende Querschnittsfläche auf. Es ist dann gewährleistet, dass sich der Behälter 3 mit seinen Querwänden 13, 14 insbesondere mit seiner Querwand 14 unter einem gleichbleibenden Druck auch bei sich sukzessiv entleerendem Behälter 3 auf der Oberseite des Streckmetallträgers 2 mit gleichbleibenden Andruck anliegt.
Infolge der gewichtsbelasteten Abstützung der Stirnseiten 15, 16 auf der von dem Rad 5 abgewandten Oberfläche des Streckmetallträgers 2 schleifen sich diese Stirnflächen 15, 16 beim Betrieb der Vorrichtung 1 ein, so dass gegebenenfalls beim ursprünglichen Einschleifen der Stirnflächen 15, 16 vorhandene Unregelmäßigkeiten auf diese Weise durch die kantige, zum Teil scharfkantige Oberfläche des Streckmetallträgers 2 egalisiert werden. Die Anordnung ist damit selbstoptimierend.
Mit der Vorrichtung 1 wird ein mit Öffnungen Ö versehener Träger, beispielsweise der Streckmetallträger 2 wie folgt befüllt. Mittels eines in den Figuren nicht dargestellten Antriebes wird der Sintermetallträger 2 von einer Haspel abgerollt und dem Behälter 3 zugeführt, wie dies in den 1 und 2 dargestellt ist. Der Sintermetallträger 2 wird an der Ausgabeöffnung 4 des Behälters 3 in der in 2 dargestellten Art und Weise vorbeigeführt, wobei schwerkraftbedingt das in dem Behälter 3 bevorratete Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch 12 in die Öffnungen Ö des Streckmetallträgers 2 eindringt. Der Streckmetallträger 2 wird mit der in den Figuren nicht dargestellten Transportvorrichtung an der Ausgabeöffnung 4 des Behälters 3 vorbeibewegt und aus dem Spalt 7 befüllt herausgeführt. Die Anlageanordnung des Sintermetallträgers 2 an der Oberfläche 6 des Rades 5 bleibt bei diesem Vorbeitransport an der Ausgabeöffnung 4 des Behälters 3 erhalten.
Dieser durch die beschriebene Anordnung zwischen Behälter 3 und dem durch das Rad 5 gebildeten Auflager bereitgestellten Füllstation ist die Heizeinrichtung 8 nachgeschaltet. Mit der Heizeinrichtung 8 wird der befüllte Streckmetallträger 2 von seiner von dem Rad 5 abgewandten Oberfläche her soweit erwärmt, dass das Bindemittel sich verflüssigt und von dem Sintermetallpulver aufgesogen wird. Dabei ist vorgesehen, dass eine Erwärmung des Streckmetallträgers 2 in diesem Abschnitt der Vorrichtung 1 dergestalt erfolgt, dass ein Temperaturgefälle zum Rad 5 hingegeben ist, so dass möglichst die an dem Rad 5 anliegenden Bindemittelpartikel nicht verflüssigt werden. Dieses Aufheizen ist in 2 (links) schematisiert dargestellt. Die Öffnungsbereiche mit verflüssigtem Bindemittel sind dunkler gerastert dargestellt als die anderen Bereiche. Sinn und Zweck des Erwärmens des Sintermetallträgers 2 bzw. des in die Öffnungen Ö eingebrachten Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisches 12 ist es das Bindemittel zu verteilen, um die Sintermetallpartikel untereinander und mit dem Streckmetallträger als solchem zu verbinden. Das eigentliche Verbinden erfolgt während einer Abkühlphase zum Erhärten des zuvor verflüssigten Bindemittels, zu welchem Zweck bei der Vorrichtung 1 die Kühleinrichtung 9 dient. Nach Passieren der Kühleinrichtung 9 ist das zuvor verflüssigte Bindemittel soweit erhärtet, dass die einzelnen Sintermetallpartikel untereinander gebunden und mit dem Träger 2 verbunden sind, so dass diese bei der anschließenden Handhabung des gefüllten Streckmetallträgers 2 nicht ohne weiteres aus den Öffnungen Ö herausfallen.
Zur Nachbearbeitung der Rückseite des Streckmetallträgers 2, die nach Umlaufen um das Rad 5 die Oberseite des Streckmetallträgers 2 darstellt, wird der Streckmetallträger 2 an einer weiteren Füllstation, gebildet aus dem Behälter 11 und dem Auflager 10, vorbeigeführt. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Füllstation mit dem Behälter 3 ist die Oberfläche des Auflagers 10 gerade. Das Auflager 10 liegt auf einer Gummiplatte 17 auf und bildet das Auflager für die stirnseitigen Abschlüsse der Ausgabeöffnung des Behälters 11. Zum Verbinden dieser mit dem Behälter 11 rückseitig aufgefüllten Öffnungen Ö des Streckmetallträgers 2 untereinander und mit dem bereits in den Öffnungen Ö befindlichen Sintermetallpartikeln dient eine dem Behälter 11 in Transportrichtung des Streckmetallträgers 2 nachgeschaltete Heiz-Kühlkombination 18. Anstelle des Vorsehens einer Kühleinrichtung kann sich auch eine Kühlstrecke an die Heizeinrichtung anschließen, ohne dass zusätzliche Maßnahmen zum Erhärten des Bindemittels durch Kühlen vorgesehen sind. Anschließend wird der beidseitig befüllte Sintermetallträger 2 lose auf einer Haspel aufgerollt und anschließend in einem Sinterofen gesintert. Bei dem Sintern verflüchtigt sich das Bindemittel. Anschließend können aus dem gesinterten Bandmaterial einzelne Sintermetallfilterstreifen zum Erstellen eines Filterkörpers für beispielsweise einen Dieselpartikelfilter geschnitten werden.
Damit durch die Heizeinrichtung 8 der Behälter 3 nicht soweit erwärmt wird, dass das darin enthaltene Bindemittel verflüssigt wird, ist der Behälter 3 in ein Lüftergehäuse 19 aufgenommen. Das Lüftergehäuse 19 bildet mit seiner zu der Heizeinrichtung 8 weisenden Wand eine thermische Trennung zur Heizeinrichtung 8. In das Lüftergehäuse 19 sind ein oder mehrere Axialventilatoren 20 eingesetzt, die einen zur Heizeinrichtung 8 gerichteten Luftstrom – in 1 durch die Pfeile symbolisiert dargestellt – fördern. Das Lüftergehäuse 19 ist unterseitig unter Belassung eines Spaltes 21 geöffnet, so dass unterseitig der von dem oder den Axialventilatoren 20 geförderte Luftstrom austreten kann. Insbesondere im in Transportrichtung des Streckmetallträgers 2 hinteren Bereich des Lüftergehäuses tritt sodann ein Luftstrom aus, der eine wirksame Wärmesperre gegenüber der Heizeinrichtung 8 darstellt.

1: Vorrichtung
2: Träger, Streckmetallträger
3: Behälter
4: Ausgabeöffnung
5: Rad
6: Oberfläche
7: Spalt
8: Heizeinrichtung
9: Kühleinrichtung
10: Auflage
11: Behälter
12: Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch
13: Querwand
14: Querwand
15: Stirnfläche
16: Stirnfläche
17: Gummiplatte
18: Heiz-Kühlkombination
19: Lüftergehäuse
20: Axialventilator
21: Spalt
Ö: Öffnung

Claims

Vorrichtung zum Füllen von Öffnungen (Ö) eines Trägers (2) mit einem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch (12) zum Herstellen eines Sintermetallfilterstreifens oder -bandes umfassend – ein Auflager (5, 6, 10), an dem der Träger (2) zur Befüllung seiner Öffnungen (Ö) anliegt, – eine Einrichtung zum Transportieren des Trägers (2) und – einen ortsfest gegenüber der Transportbewegung des Trägers (2) angeordneten Behälter (3), enthaltend das in die Öffnungen (Ö) einzubringende Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch (12), mit einer sich über die quer zur Transportrichtung verlaufenden Breite des Trägers (2) erstreckenden, zum Auflager (5, 6, 10) hin offenen Ausgabeöffnung (4), wobei der Behälter (3) mit der Stirnfläche (16) seiner in Transportrichtung des Trägers (2) hinteren, die Ausgabeöffnung (4) begrenzenden Querwand (14) bei einem Betrieb der Vorrichtung (1) zum Füllen der Öffnungen (Ö) des Trägers (2) auf der dem Auflager (5, 6, 10) abgewandten Oberfläche des Trägers (2) in einer schwimmenden, auf dieser Seite des Trägers (2) aufstehenden Anordnung gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ausgabeöffnung (4) weisende Oberfläche (6) des Auflagers (5) zylindrisch gekrümmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere, die Ausgabeöffnung (4) des Behälters (3) in Transportrichtung des Trägers (2) begrenzende Querwand (14) eine Stärke aufweist, die zumindest der Erstreckung mehrerer Öffnungsreihen in Transportrichtung des Trägers (2) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der schwimmenden Abstützanordnung zwischen dem Behälter (3) und der dem Auflager (5) abgewandten Oberseite des Trägers (2) das Auflager (5) als Widerlager ausgebildet ist und der Behälter (3) sich aufgrund seines Eigengewichtes und/oder unter Vorspannung stehend an der Oberseite des Trägers (2) abstützt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der schwimmenden Abstützanordnung zwischen dem Behälter und der dem Auflager abgewandten Oberfläche des Trägers das Auflager eine gewisse Nachgiebigkeit aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflager (6) die äußere Mantelfläche eines Rades (5) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Auflager (5, 6) soweit in Transportrichtung des Trägers (2) erstreckt, bis das in die Öffnungen (Ö) des Trägers (2) eingebrachte Sintermetallpulver zum Vermeiden eines Herausfallens aus den Öffnungen (Ö) des Trägers (2) einen ersten Verfestigungsgrad erreicht hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch (12) ein Trockenpulvergemisch ist, in dem das Bindemittel in dem Sintermetallpulver dispers verteilt ist, und wobei das Bindemittel Eigenschaften aufweist, dass dieses bei relativ geringen Temperaturen verflüssigbar ist und sich bei den zum Sintern des befüllten Trägers vorgesehenen Temperaturen rückstandsfrei, zumindest weitgehend rückstandsfrei verflüchtigt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Behälter (3) in Transportrichtung des Trägers (2) eine auf die von dem Auflager (5) abgewandte Seite des Trägers (2) gerichtete Heizeinrichtung (8) zum Verflüssigen zumindest eines Anteils des beim Befüllen in die Öffnungen (Ö) des Trägers (2) eingebrachten Bindemittels und der Heizeinrichtung (8) wiederum eine Kühleinrichtung (9) zum Erhärten des Bindemittels nachgeschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflager (5) gute Wärmeleitfähigkeitseigenschaften aufweist und die Heizeinrichtung (8) bezüglich ihrer Heizleistung so ausgelegt ist, dass infolge der Wärmeleitfähigkeit des Auflagers (5) bei einem Heizbetrieb innerhalb des befüllten Trägers (2) ein Temperaturgefälle von der der Heizeinrichtung (8) zugewandten Seite des Trägers (2) zum Auflager hin vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (9) ein Gebläse zum Kühlen des durch die Heizeinrichtung (8) erwärmten Trägers und zum Kühlen des Auflagers umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen weiteren Behälter (11) aufweist, der sich in analoger Weise wie der vorbeschriebene Behälter (3) auf der zweiten Seite des Trägers (2) abstützt.
Verfahren zum Herstellen eines Sintermetallfilterstreifens oder -bandes umfassend folgende Schritte: – Heranführen eines mit Öffnungen (Ö) versehenen Trägers (2) an eine Füllstation mit einem an einer Flachseite des Trägers (2) mit seiner Ausgabeöffnung (4) anliegenden Behälter (3) und mit einem der Ausgabeöffnung (4) gegenüberliegenden Auflager (5), wobei in dem Behälter (3) das in die Öffnungen des Trägers (2) einzubringende Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch (12) als Trockenpulvergemisch bevorratet ist, dessen Bindemittelanteil Eigenschaften aufweist, dass dieses bei relativ geringen Temperaturen verflüssigbar ist und sich bei den zum Sintern des befüllten Trägers vorgesehenen Temperaturen rückstandsfrei, zumindest weitgehend rückstandsfrei verflüchtigt, – Vorbeitransportieren des Trägers (2) an der Ausgabeöffnung (4) des Behälters (3), wobei sich die Öffnungen (Ö) des Trägers (2) im Zuge des Vorbeitransports mit dem in dem Behälter (3) enthaltenen Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch (12) füllen, – Verflüssigen des Bindemittels des in die Öffnungen (Ö) des Trägers (2) eingebrachten Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisches (12) durch Wärmezufuhr und – Kühlen zum Erhärten des durch seine Verflüssigung verteilten Bindemittels zum Verbinden der Sintermetallpulverpartikel untereinander und mit dem Träger (2).
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch (12) befüllte Träger (2) nach dem Schritt des Erhärtens des Bindemittels nochmals von der anderen Seite her mit denselben Verfahrensschritten befüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Wachspulver oder -granulat eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintermetallpulver-Bindemittel-Gemisch druckbeaufschlagt auf der Oberseite des Trägers (2) ansteht und durckunterstützt in die Öffnungen (Ö) des Trägers (2) eingebracht wird.