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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft katalytische Konverter, und insbesondere
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial
von einem Wabenkörper
eines katalytischen Konverters, durch den ein Fluid hindurchfließen kann
und der Durchflusskanäle
aufweist. Die allgemeine Fließrichtung
der Durchflusskanäle
ist durch die Längsachse
des Wabenkörpers definiert,
und der Wabenkörper
hat eine axiale Länge und
einen Schwerpunkt. Der Wabenkörper
wird oberflächenbeschichtet
und wird dann um eine erste Rotationsachse mit einer ersten Rotationsfrequenz
in Richtung der Längsachse
gedreht. Der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Wabenkörpers und
der Rotationsachse ist mindestens 1,5-mal die axiale Länge des
Wabenkörpers.
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Ein
katalytischer Konverterträgerkörper umfasst
im allgemeinen einen Wabenkörper,
der eine Oberfläche
aufweist, die groß genug
ist, durch den Trägerkörper fließende Abgase
mit großer
Effektivität auszutauschen.
Wie in 1 gezeigt wird, umfasst ein Wabenkörper 2 eine
Mehrzahl von Strömungskanälen 17,
die aus gewickelten oder geschichteten Metallfolien 4 gebildet
sind, die sich zwischen Begrenzungsschichten 3 befinden.
Die Strömungskanäle 17 definieren
eine Längsachse
des Wabenkörpers 5.
Der Wabenkörper 2 ist
vorzugsweise aus rostbeständigem
und hochtemperaturbeständigem
Stahl gefertigt.
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Obwohl
die Strömungskanäle 17 des
Wabenkörpers 2 vorzugsweise
eine Oberfläche
haben, die groß genug
ist, um schädliche
Abgase auszutauschen, ist es im Stand der Technik bekannt, die Strömungskanäle 17 des
Wabenkörpers 2 mit
einem Beschichtungsmateriall zu beschichten. Solche Beschichtungsmaterialien
können
Gamma-Aluminiumoxid umfassen oder aus Oxiden hergestelltes Washcoat.
Diese Beschichtungen sind katalytisch aktiv oder sind notwendige
Coating-Materialien für
Maschinen.
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Aufgrund
des extrem intensiven Kontakts der Katalysatoren mit den Abgasen
hebt das Beschichtungsmaterial insbesondere Katalysatoren, wie Platin oder
Rhodium an und verursacht dabei ein weiteres Vermischen der Abgase,
die durch den Wabenkörper 2 fließen. Normalerweise
wird der Wabenkörper 2 in ein
Bad von emulgiertem Beschichtungsmaterial getaucht oder mit einem
solchen Material besprüht,
so dass die gesamte Oberfläche
des Wabenkörpers 2 beschichtet
wird. Anschließend
wird das überschüssige Beschichtungsmaterial
mit Hilfe von Druckluft, insbesondere von den Strömungskanälen 17,
von der Oberfläche
entfernt. Der Prozess zum Entfernen des überschüssigen Beschichtungsmaterials
ist geeignet, wenn der Querschnitt des Strömungskanals 17 groß genug
ist und wenn die Beschichtungsdicke relativ dick ist, da in solch
einem Fall die Oberflächenspannung
der Kapillarkraft keine Bedeutung hat.
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Um
jedoch die Oberfläche
des Katalysators zur Erhöhung
der katalytischen Umwandlungseffektivität zu erhöhen, ist es nötig, die
Dichte der Strömungskanäle 17 weiter
zu erhöhen.
Bis vor kurzem waren Zelldichten von weniger als 600 cpsi (cells
per square inch: Zellen pro Quadratzoll) üblich, aber das angestrebte
Ziel ist jetzt das Erreichen einer Zelldichte von 1000 oder mehr
cpsi. Bei höheren
Zelldichten, bestehen kleinere Querschnitte von Strömungskanälen 17,
so dass der Einfluss der Oberflächenspannung
und der Kapillarkraft zunehmen. Dies bewirkt, dass Tropfen des Beschichtungsmaterials 1 in
die Strömungskanäle 17 fallen,
was zu einer Beschichtungsoberfläche
mit variierender Dicke 19 führt und was zuweilen den Strömungskanal 17 verstopft
und beschädigt,
wie in 2 gezeigt ist. Somit ist die variierende Dicke
D der Beschichtung ein wichtiges Problem verbunden mit zunehmenden
Zelldichten in Wabenkörpern 2.
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Deswegen
wird auf dem Fachgebiet ein Verfahren benötigt, mit dem man überschüssiges Beschichtungsmaterial
von Wabenkörpern
entfernen kann, die hohe Zelldichten und kleine Strömungskanäle haben,
um ein gleichmäßiges Aufbringen
des Beschichtungsmaterials bereitzustellen. Weiterhin wird eine
Vorrichtung benötigt,
die dazu geeignet ist, diesen Vorgang durchzuführen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von
einem Wabenkörper
umfasst die Schritte des Beschichtens des Wabenkörpers mit einem Beschichtungsmaterial,
das Definieren einer Längsachse
des Wabenkörpers,
und das Drehen des Wabenkörpers um
eine erste Rotationsachse mit einer ersten Rotationsfrequenz, um
eine Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen. Der Rotationsschritt
umfasst den Schritt des Drehens des Wabenkörpers um die erste Rotationsachse
mit der ersten Rotationsfrequenz in wenigstens einer Teilrichtung
der Längsachse
des Wabenkörpers,
um die Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen. Der Abstand zwischen
dem Schwerpunkt des Wabenkörpers
und der ersten Rotationsachse ist bevorzugt mindestens 1,5 mal,
besonders bevorzugt fünf
mal und am meisten bevorzugt zehn mal länger als die Länge des
Wabenkörpers.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Zentrifugalbeschleunigung um eine zusätzliche Beschleunigung erhöht. Die
zusätzliche
Beschleunigung kann durch Verändern
der Frequenz der ersten Rotationsfrequenz oder durch Drehen des
Wabenkörpers
um eine zweite Rotationsachse mit einer zweiten Rotationsfrequenz
erzeugt werden, wobei sich die erste Rotationsachse von der zweiten
Rotationsachse unterscheidet. Bevorzugt ist die erste Rotationsfrequenz
schneller als die zweite Rotationsfrequenz, so dass das Verhältnis der
ersten Rotationsfrequenz zur zweiten Rotationsfrequenz mindestens 5:1,
besonders bevorzugt 20:1 und am meisten bevorzugt 100:1 beträgt. Zudem
ist die aus einer Summe aus der zentrifugalen Beschleunigung und
der zusätzlichen
Beschleunigung resultierende Gesamtbeschleunigung mindestens zweimal
höher,
besonders bevorzugt sechsmal höher
und am meisten bevorzugt 20-mal höher als eine Beschleunigung
der Schwerkraft.
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Das
Verfahren kann weiterhin die Schritte des Aussetzens des Wabenkörpers einem
zusätzlichen
Druckluftstrom vor oder nach Erzeugung der zentrifugalen Beschleunigung umfassen.
Der Wabenkörper
kann während
der Rotationsstufe auch Vibration ausgesetzt sein.
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Eine
Vorrichtung zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial
von einem Wabenkörper
wird ebenfalls bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen exzentrischen
Mitnehmer, der dazu in der Lage ist, mindestens einen Wabenkörper zu
halten. Der exzentrische Mitnehmer dreht den Wabenkörper um
die erste Rotationsachse mit der ersten Rotationsfrequenz, um die
Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen. Ein erster Motor versorgt
den Exzenter mir Energie, damit dieser sich um die erste Rotationsachse
dreht. Der erste Motor verändert
die Frequenz der ersten Rotationsfrequenz, um eine erste zusätzliche
Beschleunigung zu erhalten. Der exzentrische Mitnehmer dreht den
Wabenkörper
auch um die zweite Rotationsachse mit der zweiten Rotationsfrequenz,
um eine zweite zusätzliche
Beschleunigung zu erzielen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird durch das Lesen der ausführlichen
Beschreibung der ersten bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit einer Betrachtung
der Zeichnungen besser verstanden. Es zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht des zu beschichtenden Wabenkörpers.
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2 einen
Querschnitt eines Strömungskanals
in dem Wabenkörper
von 1.
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3 einen
Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die überschüssiges Beschichtungsmaterial
von einem Wabenkörper
entfernt.
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4 eine
Draufsicht der Vorrichtung von 3 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 eine
Draufsicht der Vorrichtung von 3 gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
Veranschaulichungen und Beispiele, die in der nachfolgenden Beschreibung
erläutert
werden, werden zum Zweck der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung bereitgestellt und sind nicht dazu vorgesehen, die
Erfindung darauf zu beschränken.
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Das
Verfahren zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial
von einem Wabenkörper
der vorliegenden Erfindung sieht eine gleichmäßige Beschichtungsoberfläche auf
dem Wabenkörper
vor. Dies ist besonders wichtig bei Wabenkörpern 2, die eine
hohe Zelldichte oder kleine Querschnitte der Strömungskanäle aufweisen, wie metallische
Wabenkörper 2,
die teilweise als gewickelte oder geschichtete Bleche 4 strukturiert
sind, wie in den 1 und 2 gezeigt
ist. Die keilförmigen dreieckigen
Bereiche der Strömungskanäle 17,
die besonders in metallischen Wabenkörpern 2 auftreten,
hindern den Abgasstrom daran, durch den Trägerkörper 2 zu fließen, und
tragen weniger zur katalytischen Umwandlung bei, absorbieren jedoch
normalerweise eine hohe Menge von teurem Beschichtungsmaterial.
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Zur
Entfernung des überschüssigen Beschichtungsmaterials
aus den Strömungskanälen 17 wird
der Wabenkörper
um eine erste Rotationsachse 6 mit hoher Exzentrizität durch
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial
gedreht. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Vorrichtung
einen exzentrischen Mitnehmer 14, der dazu in der Lage
ist, mindestens einen Wabenkörper 2 zu
halten. Obwohl die Figuren und diese Erläuterung sich manchmal auf den
Mitnehmer 14 beziehen, der zwei Wabenkörper 2, 2' hält, versteht
sich von selbst, das die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Der exzentrische Mitnehmer 14 kann auch nur einen Wabenkörper 2 umfassen.
Der Mitnehmer 14 dreht die Wabenkörper 2, 2' um eine erste
Rotationsachse 6 mit einer ersten Rotationsfrequenz mit
Hilfe eines ersten Motors 13, der mit dem Mitnehmer 14 verbunden
ist. Diese Rotation setzt Zentrifugalkräfte 8 frei, die radial
von der ersten Rotationsachse 6 aus nach außen gerichtet sind.
Die Zentrifugalbeschleunigung 8 entfernt wirkungsvoll überschüssiges Beschichtungsmaterial von
den Wabenkörpern 2, 2', um eine gleichmäßige Beschichtungsfläche der
Wabenkörper 2, 2' zu erzielen.
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Die
Wabenkörper 2, 2' haben eine
axiale Länge
L und einen Schwerpunkt S. Vorzugsweise ist die Entfernung A des
Schwerpunktes S der Wabenkörper 2, 2' zur ersten
Rotationsachse 6 mindestens 1,5 mal länger, vorzugsweise fünf mal länger, und
am meisten bevorzugt 10 mal länger
als die axiale Länge L
der Wabenkörper 2, 2'. Die minimale
Entfernung A des Schwerpunkts S der Wabenkörper 2, 2' zur ersten
Rotationsachse 6 stellt gleich bleibende Beträge der zentrifugalen
Beschleunigung 8 auf das Beschichtungsmaterial in verschiedenen
Abschnitten innerhalb der Wabenkörper 2, 2' bereit, wobei
somit eine gleichmäßige Beschichtungsfläche zur
Verfügung
gestellt wird. Wenn der Abstand A des Schwerpunkts S des Wabenkörpers 2 zur
ersten Rotationsachse 6 5-mal die Länge L des Wabenkörpers %
ist, ist die Änderung
der zentrifugalen Beschleunigung 8 an zwei Raumpunkten
innerhalb eines (symmetrischen) Wabenkörpers 2 nicht größer als
etwa 20 %. In gleicher Weise beträgt die Differenz zwischen der zentrifugalen
Beschleunigung 8 an einem Punkt im Wabenkörper 2,
der am nächsten
zur ersten Rotationsachse 6 liegt und der zentrifugalen
Beschleunigung 8 an einem Punkt im Wabenkörper, der
am weitesten von der ersten Rotationsachse 6 liegt, etwa
10 %. Dies ist auch der Fall, wenn eine Entfernung A vom Schwerpunkts
S des Wabenkörpers 2 zehnmal länger ist
als die Länge
L des Wabenkörpers 2.
Mit anderen Worten, je größer der
Abstand A des Wabenkörpers 2 zur
ersten Rotationsachse 6, desto gleichmäßiger ist die Wirkung der zentrifugalen
Beschleunigung 8 an verschiedenen Stellen innerhalb des
Wabenkörpers 2.
Je geringer die Differenz der zentrifugalen Beschleunigung 8 an
verschiedenen Stellen innerhalb des Wabenkörpers 2, desto gleichmäßiger ist
die Schicht des verbleibenden Beschichtungsmaterials.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Zentrifugalbeschleunigung 8 von
einer zusätzlichen
Beschleunigung 9 überlagert,
um noch mehr an Gleichmäßigkeit
an Beschichtungsoberfläche
zu erzielen und um die Antriebskraft der zentrifugalen Beschleunigung 8,
wie in 4 gezeigt wird, zu erhöhen. Diese zusätzliche Beschleunigung 9 kann
entweder durch Verändern der
Rotationsfrequenz der ersten Rotationsachse 6 oder durch
Drehen der Wabenkörper 2, 2' um eine zweite
Rotationsachse 7, 7',
die sich von der ersten Rotationsachse 6 unterscheidet,
erfolgen. Die zusätzliche
Beschleunigung 9 ermöglicht
es, eine gleichmäßigere Beschichtung
zu erhalten, da noch mehr überschüssiges Beschichtungsmaterial,
das zur Erzeugung einer variierenden Dicke der Beschichtungsschicht
führt,
entfernt werden kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird die zusätzliche
Beschleunigung 9 durch Verändern der Rotationsfrequenz
um die erste Rotationsachse 6, hinzugefügt. Diese Veränderung
der ersten Rotationsfrequenz verursacht eine zusätzliche, Translationsbeschleunigungskraft,
da die zusätzliche
Beschleunigung 9 tangential zu Kreisen um die erste Rotationsachse 6 verläuft und
die Vektorgeschwindigkeit des Wabenkörpers hauptsächlich ihre
Höhe, aber
nicht ihre Richtung verändert.
Die Veränderung
der ersten Rotationsfrequenz kann entweder durch das Beschleunigen
oder durch Abbremsen der Drehbewegung mit dem Motor 13 erfolgen,
der an dem exzentrischen Mitnehmer 14 befestigt ist. Der
Motor 13 verändert
vorzugsweise die Rotationsfrequenz um die erste Rotationsachse 6,
basierend auf zeitlich festgelegte, vorgegebene Werte. Es wird zum
Beispiel bevorzugt, dass der Wabenkörper 2 die maximale
Rotationsfrequenz nach einem vorgegebenen Lauf erreicht und, nach
einem gleichen Lauf, die Rotationsfrequenz gebremst wird, oder noch
vorteilhafter, abrupt gestoppt wird. In diesem Fall kann die zusätzliche
Beschleunigung 9 extrem höher sein als die Zentrifugalbeschleunigung 8.
Die Höhe
der Exzentrizität der
vorgegebenen Frequenz, die sich so verändert, wie am besten geeignet,
um eine gleichmäßige Beschichtung
des Wabenkörpers 2 zu
erhalten, basiert auf die Entfernung A zwischen dem Schwerpunkt
S des Wabenkörpers 2 und
der ersten Rotationsachse 6. Vorzugsweise ist die Entfernung
vom Schwerpunkt S des Wabenkörpers 2 zur
ersten Rotationsachse 6 mindestens 1.5 mal, besonders bevorzugt
fünf mal, und
am meisten bevorzugt zehn mal die Länge des Wabenkörpers. Die
minimale Entfernung hält
die verschiedenen Beschleunigungskräfte an verschiedenen Punkten
im Wabenkörper 2 ausreichend
klein. Dies ist besonders wichtig, wenn metallische Wabenkörper mit
einer hohen Zelldichte gleichmäßig beschichtet
werden müssen.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung tritt die zusätzliche Beschleunigung 9 durch
die Rotation des Wabenkörpers 2, 2' mit einer zweiten
Rotationsfrequenz um eine zweite Rotationsachse 7, 7' auf, die sich
von der ersten Rotationsachse 6 unterscheidet. Die zweite
Rotationsachse 7, 7' verläuft entweder
parallel zur ersten Rotationsachse 6 (ohne identisch zu
sein), schneidet die erste Rotationsachse 6, oder ist schief
zur ersten Rotationsachse 6. Wie in 4 gezeigt,
drehen sich die Wabenkörper 2, 2' jeweils um
die zweiten Rotationsachsen 7, 7' auf dem exzentrischen Mitnehmer 14. Der
exzentrische Mitnehmer 14 dreht sich mit Hilfe des ersten
Motors 13 um die erste Rotationsachse 6, und die
Wabenkörper 2, 2' drehen sich
mit Hilfe der zusätzlichen
Motoren 18, 18' oder
mit Hilfe von Zahnradmechanismen um die zweiten Rotationsachsen 7, 7'. Die Motoren 18, 18' geben jeweils
die Rotationsrichtung um die zweiten Rotationsachsen 7, 7' vor. Das Wählen der
richtigen Rotationsfrequenz um die einzelne Achse 7 sowie
die Rotationsrichtung stellt eine besonders gleichmäßige Beschichtung
des Wabenkörpers 2 mit
Beschichtungsmaterial bereit.
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Die
Zentrifugalbeschleunigung 8 erfolgt durch Rotation der
Wabenkörper 2, 2' um die erste Rotationsachse 6 und
durch den Transport des überschüssigen Beschichtungsmaterials
in den Wabenkörpern 2, 2' radial nach
außen.
So basiert die Antriebskraft zum Entfernen des überschüssigen Beschichtungsmaterials
auf die Zentrifugalbeschleunigung 8 um die erste Rotationsachse 6.
Die Rotation der Wabenkörper 2, 2' um die jeweilige
zweite Rotationsachse 7, 7' gleicht die Dicke der Beschichtungsschicht
aus, um eine gleichmäßigere Beschichtung zu
erzielen. Dieses Ausgleichen findet statt, da die Bereiche der Wabenkörper 2, 2' sich näher zur
ersten Rotationsachse 6 befinden, und sie werden mit Hilfe der
Rotation um die jeweilige zweite Rotationsachse 7, 7' nach außen transportiert,
wo sie einer ausreichend höheren
zentrifugalen Beschleunigung unterworfen werden. Was die Zeit anbetrifft,
so ist die Zentrifugalbeschleunigung 8 im allgemeinen konstant
für alle
Bereiche im Wabenkörper 2,
wenn die Rotationsfrequenz um die zweite Rotationsachse 7 bedeutend geringer
ist als die Rotationsfrequenz um die erste Rotationsachse 6.
Das Verhältnis
der ersten Rotationsfrequenz zur zweiten Rotationsfrequenz beträgt vorzugsweise
5:1, besonders bevorzugt 20:1 und am meisten bevorzugt 100:1. Die
wachsende Rotationsfrequenz 8, die durch Drehen des Wabenkörpers 2 um
die erste Rotationsachse 6 auftritt, und welche gleichsinnig
mit dem Abstand zwischen dem Wabenkörper 2 und der ersten
Rotationsachse 6 zunimmt, wird mit der zusätzlichen
Zentrifugalbeschleunigung 9 überlagert, welche durch Drehen
des Wabenkörpers 2 um
die zweite Rotationsachse 7 auftritt, und welche gleichsinnig
mit dem Abstand zwischen dem Wabenkörper 2 und der zweiten
Rotationsachse 7 zunimmt. Die Nicht-Homogenität der Beschleunigung gleicht
sich im ganzen Wabenkörper 2 aus,
da der beträchtliche
Abstand A von dem Schwerpunkt des Wabenkörpers 2 aus zur Rotationsachse 6 (mindestens
1,5-mal die Länge
L des Wabenkörpers)
Unterschiede bei der Zentrifugalbeschleunigung 8 an verschiedenen
Punkten im Wabenkörper 2 einschränkt. Deswegen
führt die
Kombination der Zentrifugalbeschleunigung 8 mit der zusätzlichen
Beschleunigung 9, sowie im zeitlichen Mittel berechnet
zu einer gleichmäßigen Zentrifugalbeschleunigung
an allen Punkten im Wabenkörper 2 und
zu einem gleichmäßigen Entfernen
von überschüssigem Beschichtungsmaterial.
Das Ergebnis ist eine gleichmäßige Beschichtungsfläche im ganzen
Wabenkörper 2.
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Der
Mitnehmer 14 kann ein Gehäuse zum Sammeln des überschüssigen Beschichtungsmaterials,
das von dem Wabenkörper 2 entfernt
wird, aufweisen. Somit kann überschüssiges Beschichtungsmaterial
in einem Behälter 16 zu
Recyclingzwecken gesammelt werden.
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Eine
ausreichende und rechtzeitige Zugabe der Zentrifugalbeschleunigung 8 und
die zusätzliche Beschleunigung 9,
wie oben beschrieben, nivelliert im Wesentlichen die Beschichtung,
um eine gleichmäßige Beschichtungsoberfläche bereitzustellen. Die
zusätzliche
Beschleunigung 9 kann sich mit der Zeit verändern. Bei
der zusätzlichen
Beschleunigung 9 kann zum Beispiel innerhalb bestimmter
Zeitintervalle das Ausmaß oder
die Richtung verändert
werden. Insbesondere, wenn ein Wabenkörper 2 um die erste
Rotationsachse 6 zentrifugiert wurde, kann er um 180° gedreht
und dann um die zweite Rotationsachse 7, 7' zentrifugiert
werden. Es ist besonders vorteilhaft, den Wabenkörper 2 mit seiner
Längsachse 5 parallel
zur resultierenden Gesamtbeschleunigung 10 einzustellen.
Die Gesamtbeschleunigung ergibt sich aus der Summe der Zentrifugalbeschleunigung 8 aufgrund
der Bewegung um die erste Rotationsachse 6 und der zusätzlichen
Beschleunigung 9. Das überschüssige Beschichtungsmaterial
kann dann aufgrund der parallelen Ausrichtung des Wabenkörpers 2 zur
resultierenden Gesamtbeschleunigung 10 die Strömungskanäle 17 ungehindert
verlassen. Dadurch wird für
eine gleichmäßigere Beschichtung
des Wabenkörpers
gesorgt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gibt es zwei Wege, um die zusätzliche
Beschleunigung 9 durch Drehen des Wabenkörpers 2 um
die zweite Rotationsachse 7, wie oben erläutert, zu
erhalten. In der ersten Variation werden die Rotationsfrequenzen
um beide Achsen 6, 7 auf unterschiedliche Weise
bestimmt. Wie in 4 gezeigt, ist die Rotation 20 des
exzentrischen Mitnehmers 14 um die Rotationsachse 6 entgegengesetzt zu
der Drehung 21 um die zweiten Rotationsachsen 7, 7'. Die Wabenkörper 2, 2' werden insbesondere
im Uhrzeigersinn um die erste Rotationsachse 6 mit dem
Motor 13 gedreht, und die Wabenkörper 2, 2' werden gegen
den Uhrzeigersinn um die jeweilige zweite Rotationsachse 7, 7' mit Hilfe ihres
jeweiligen zusätzlichen
Motors 18, 18' gedreht.
Wenn die Rotationsfrequenz um die erste Rotationsachse 6 abrupt gestoppt
wird, ergibt sich eine Gesamtbeschleunigung 10 aufgrund
der Überlagerung
der Zentrifugalbeschleunigung 8 und der zusätzlichen
Beschleunigung 9, was durch die Änderung der Rotationsfrequenz
um die erste Rotationsachse 6 hervorgerufen wird. Der Wabenkörper 2 wird
so eingestellt, dass er mit seiner Längsachse 5, d.h. mit
seinen Strömungskanälen 17 in
die Richtung der Gesamtbeschleunigung 10 zeigt, so dass
das überschüssige Beschichtungsmaterial
entlang der Strömungskanäle 17 herausgeschleudert
wird. Das entfernte Beschichtungsmaterial 1 wird zum Behälter 16 transportiert.
Durch das Einstellen der beiden Wabenkörper 2, 2' auf den exzentrischen
Mitnehmer 14 wird deshalb die Zentrifugalbeschleunigung 8 oder
die Gesamtbeschleunigung 10 des maßgeblichen Wabenkörpers 2 von dem
anderen Wabenkörper 2' ausgeglichen.
Die Antriebskraft zum Entfernen des Beschichtungsmaterials ist hauptsächlich die
translaterale zusätzliche
Beschleunigung aufgrund der Veränderung
der Rotationsfrequenz der ersten Rotationsachse 6. Die
Drehung gegen den Uhrzeigersinn um die zweite Rotationsachse 7, 7' dient dazu,
die Dicke der Beschichtung wirkungsvoll zu glätten, wobei überhall
innerhalb des Wabenkörpers 2, 2' die gleiche Zentrifugalkraft 8 aufgrund
der Linearität
zwischen der Zentrifugalkraft 8 und dem Radius bei einer
konstanten Rotationsfrequenz erzeugt wird. Daher wird eine gleichmäßige Beschichtungsfläche erzielt.
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In
der zweiten Variation werden die Rotationsfrequenzen um beide Achsen 6, 7 gleich
bestimmt. Die Längsachse
des Wabenkörpers 2 zeigt
in die gleiche räumliche
Richtung, wenn beide Drehungen eine Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn
zeigen. Der Wabenkörper 2 bewegt
sich auf einer kreisförmigen
Bahn, die Antriebskraft zum Entfernen des überschüssigen Beschichtungsmaterials
bewegt sich jedoch in einer Hin- und
-her-Bewegung. Wie in 5 gezeigt ist, ist die Rotationsfrequenz
um die erste Rotationsachse 6 wesentlich höher als
die Rotationsfrequenz um die zweite Rotationsachse 7, 7'. In diesem
Fall hat die Rotation 21 um die zweite Rotationsachse 7, 7' im Hinblick
auf die Drehung 20 um die erste Rotationsachse 6 keine
wesentliche Bedeutung. Wenn beide Drehungen dieselbe Drehrichtung haben,
sind höhere
Beschleunigungskräfte
zeitweise wirksamer an Punkten, die weiter von der zweiten Rotationsachse 7 entfernt
sind, als an Punkten, die sich näher
zur zweiten Rotationsachse 7 befinden. Deshalb werden verschiedene
Punkte in dem Wabenkörper 2 höheren, aber
auch unterschiedlichen, Beschleunigungskräften ausgesetzt. Dies bedeutet, dass
der Unterschied der Beschichtungsdicke zwischen einem Ort im Inneren
des Wabenkörpers
und einem Ort an seinem Rand, die Tendenz hat, bei einer Drehung
in dieselbe Rotationsrichtung höher
zu sein als bei einer unterschiedlichen Rotationsrichtung. Eine
identische Drehung um beide Rotationsachsen 6, 7 gleicht
weiterhin die Beschichtung aus, damit eine gleichmäßigere Beschichtungsfläche erzielt
wird.
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Zur
Verbesserung der Wirksamkeit der angreifenden Beschleunigungskräfte ist
der Betrag aus der effektiver Gesamtbeschleunigung 10,
die aus dem Betrag der Zentrifugalbeschleunigung 8 und
der zusätzlichen
Beschleunigung 9 resultiert, vorzugsweise mindestens zweimal,
besonders bevorzugt mindestens sechsmal und am meisten bevorzugt mindestens
20 mal höher
als die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft. Solch eine zusätzliche
Beschleunigung 9 resultiert in einer besonders schnellen
und wirkungsvollen Entfernung von überschüssigem Beschichtungsmaterial.
Dadurch wird auch eine dünne
Beschichtungsfläche
zur Verfügung
gestellt.
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Der
Wabenkörper 2 durchläuft weiterhin
einen zusätzlichen
Druckluftstrom in axialer Richtung, bevor oder während er der Wirkung der Zentrifugalbeschleunigung 8 unterworfen
wird, wobei folglich das Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial
unterstützt
wird.
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Um
zu verhindern, dass sich Beschichtungsmaterial absetzt, ist ein
Vibrationsgenerator 22 vorgesehen, damit der Wabenkörper 2 während des Zentrifugierens
vibriert. Durch die Vibration bleibt das Beschichtungsmaterial viskos,
so dass sich das Beschichtungsmaterial nicht absetzen kann. Das
Ergebnis ist eine sehr dünne
Beschichtung des Wabenkörpers 2.
Der Vibrationsgenerator ist vorzugsweise ein Ultraschallwandler,
der Schallwellen bei Frequenzen zwischen 20 kHz bis 1 MHz, vorzugsweise
bei Frequenzen zwischen 50 kHz und 100 kHz, aussendet.
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Der
Wabenkörper
ist in der Nähe
von der ersten Rotationsachse 6 montiert und wird von dort
entfernt, um während
des kontinuierlichen Herstellungsprozesses den Kontakt mit überschüssigem Beschichtungsmaterial
zu vermeiden. Dadurch wird eine kontinuierliche und einfache Zufuhr
der Wabenkörper 2, 2' in die Zentrifuge,
ein Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial
und ein einfaches Herausnehmen der Wabenkörper 2, 2' aus der Zentrifuge
ermöglicht.
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Das
oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren
und die Vorrichtung zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial
von einem Wabenkörper
sorgt für
eine gleichmäßige Beschichtung,
dort, wo der Wabenkörper
mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet wird und anschließend einer
Rotation um eine erste Rotationsachse unterworfen wird, wobei der
Abstand A vom Schwerpunkt des Wabenkörpers zur Rotationsachse mindestens
1,5 mal die Länge
des Wabenkörpers
ist. Es wird sogar eine noch gleichmäßigere Beschichtungsdicke erzielt,
wenn der Wabenkörper
um eine zweite Rotationsachse gedreht wird, die sich von der ersten
Rotationsachse unterscheidet.
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Die
Fachleute werden beim Lesen der obigen Beschreibung bestimmte Veränderungen
und Verbesserungen vornehmen. All diese Veränderungen und Verbesserungen
der vorliegenden Erfindung wurden zur Verkürzung und aus Gründen der
Lesbarkeit hier weggelassen, bewegen sich jedoch im Rahmen der nachfolgenden
Ansprüche.
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von
einem Wabenkörper,
umfassend folgende Schritte:
Beschichten des Wabenkörpers mit
einem Beschichtungsmaterial;
Definieren einer Längsachse
des Wabenkörpers;
und
Drehen des Wabenkörpers
um eine erste Rotationsachse mit einer ersten Rotationsfrequenz,
um eine Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial
von einem Wabenkörper,
umfassend einen exzentrischen Mitnehmer, der dazu in der Lage ist,
wenigstens einen Wabenkörper
zu halten, wobei der exzentrische Mitnehmer den Wabenkörper um eine
erste Rotationsachse mit einer ersten Rotationsfrequenz dreht, um
eine Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen.