DE2340887A1 - Extrudierform - Google Patents

Description

• Extrudierform Die Erfindung betrifft Extrudierformen zur Herstellung keramischer Zellenkörper als Träger für Katalysatoren, insbesondere zur Reinigung der Auspuffgase von Verbrennungsmotoren.
• Trager für Katalysatoren sollen eine möglichst grosse Wandfläche zur Aufnahme des katalytischen Materials besitzen.
• Gleichzeitig soll aber der Querschnitt des Gesamtkörpers moglichst klein sein, um, besonders beim Einsatz im Auspuff systern von Kraftfahrzeugen die Baugrösse niedrig zu halten. Dabei soll die Wärmedehnung möglichst klein sein, weil der Körper sonst reisst oder bricht. Auch muss die mechanische Festigkeit trotz der zahlreichen Öffnungen oder Bohrungen stark genug sein, um die Erschütterungen des Fahrzeugs auszuhalten.
• Die mit grosser Sorgfalt vorzunehmende Änfertigung der Extrudierformen für derartige Träger bereitet dabei rösste Schwierigkeiten. Die bisher übliche Herausarbeitung der zahlreichen Längsbohrungen aus einem Metallblock ist zeitraubend und kostspielig.
• Die Erfindung hat eine auf vergleichsweise einlache Weise herstellbare Extrudierform für keramische Katalysatorträger mit kleinem Querschnitt aber grosser Trägerfläche bei guter Festigkeit zur Aufgabe.
• Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Extrudierform dadurch gelöst, dass ein erster Formteil eine Vielzahl von einer Materialeingangsfläche bis zu einer Ausgangsfläche reichende, im gleichen Abstand ihrer jeweiligen Mittelachse angeordnete Längskanäle enthält, ein zweiter Teil Sechsergruppen von vergleichsweise engen und kurzen Rannlen enthält, die in jeder Sechsergrupne gegenseitige Winkel von 60° bilden und deren Schnittpunktsachsen den gleichen Abstand von Gruppe zu Gruppe haben, wie der Abstand der Mittelachsen der Längskanäle des ersten Formteils und deren Wände von rhombusförmigen Säulen mit Winkeln von je 60° gebildet werden, und die beiden Formteile so aneinanderliegen, dass die Mittelachsen der Längskanäle des ersten Teils mit den Mittelachsen der Sechsergruppen des zweiten Teils fluchten.
• Nach günstiger Ausgestaltung besteht jeder Formteil aus einer Anzahl aufeinander gestapelter Platten mit die Kanäle bildenden Bohrungen, und die je seche Radialkanäle werden von einer zur anderen Platte zunehmend schmaler.
• Die Herstellung dieser Extrudierformen erfolgt vorzugsweise nach dem erfindungsgemässen Verfahren, bei dem in eine Vielzahl von Platten aus photosensitivem Material die entsprechenden Kanäle eingeätzt und die Platten gestapelt werden oder umgekehrt die Platten erst gestapelt und dann geätzt werden, wobei in einer die Säulen aufweisender, Grundplatte ein voller Grundteil als zeitweiliger Träger für die Säulen belassen wird, die einzelnen Platten des Stapels aneinander geschmolzen werden und schliesslich der volle. zeitweilige Trägerteil soweit abgeschliffen wird, dass die Kanäle frei liegen.
• Die weitere Erläuterung erfolgt anhand der Zeichnungen. Es zeiten: die Figur 1 eine zylindrische Extrudierform in Vorderansicht vor dem Aneinanderschmelzen der gestapelten Teile; die Figur 2 die Form in Aufsicht entlang der Sichtlinie 2-2 der Figur 3; die Figur 3 die Form von unten entlang der Sichtlinie 3-3 der Figur 1 gesehen; die Figur 4 vergrössert den teilweise aufgeschnittenen Teil der Figur 1 und die Figur 5 vergrössert den teilweise aufgeschnittenen Teil der Figur 3; die Figur 6 den vergrösserten Längsschnitt durch einen der-Längskanäle der Form entlang der Schnittlinie 6-6 der Figur 4.
• Die Figur 1 zeigt die zylindrische Extrudierform 10 für die Extrusion von keramischem Material zur Herstellung eines Keramikkörpers für die katalytische Oxidation der Auspuffgase von Verbrennungsmotoren und dergleichen. Die Form besteht aus einem einheitlichen Zylinder mit einer Aussenwand 11 bestamter Dicke, z. B. 1,27 cm (vgl. auch die Fig. 2 und 3) und einem zylindrischen Rern 13 mit mehreren zueinander, zur Kernachse und Aussenwand parallelen Längskanälen, sowie senkrecht zu diesen an gegenüberliegenden Enden der Fläche 14 als Materialeingabeende und der Fläche 15 als Ausgabeende.
• Wie die Fig 1 und 6zeigen, enthält die Form 10 eine Vielzahl von verhältnismässig dünnen, flachen und vorzugsweise zylindrischen Scheiben oder Platten 16, 17a, 17b, , 17c, 18 gleichen Durchmessers und in der durch die gestrichelten Linien in der Figur 1 angedeuteten, flach aufeinandergestapelten Anordnung. Die Platten 16 bilden einen Teil, z. B. den oberen Teil des Stapels mit einer gewissen Dicke um dem Körper bessere Festigkeit zu verleihen. Die Platten 17a-c bilden einen .weiten, weniger dicken Teil und die Platten 18 einen dritten oder unteren Teil des Stapels.
• Die Platten oder Scheiben bestehen vorzugsweise aus einem Dhotosensitiven, opalisierbaren Glas oder glaskeramischen Material in das die vom einen bis zum oder fast bis zum anderen Ende reichenden Längsbohrungen oder Kanäle unterschiedlicher Querschnittsform eingeätzt oder im Wege des Photoskulpturverfahrens gem. US-PS 2,684,911, 2,971,853, 2,628,160 aus dem dort beschriebenen glaskeramischen Material hergestellt werden können, Der Durchmesser der Scheiben beträgt beispielsweise 15 cm, bei einer Dicke von z. B. 1,9 - 2,5 mm.
• Durch z. B. 30 solcher Scheiben werden Längsbohrungen 21a einer lichten Weite von z. B. 2,8 mm derart gegeneinander versetzt angebracht, dass ihre Mittelachsen im gleichen gegenseitigen Abstand liegen, z. B. von 3,8 mm und ohne Beeinträchtigung der Plattenfestigkeit auf einer bestimmten Fläche die grösstmögliche Zahl von oeffnungen angebracht werden kann. In ähnlicher Weise sind in dem zweiten Plattensatz von z. B. drei oder auch mehr Scheiben l7a-c einer Dicke von 0,075" durch die W-;nde 22, 22, 23, 24 begrenzte Bohrungen 22a, 23a, 24a mit geometrisch ähnlicher Querschnittsform aber unterschiedlicher Grösse angebracht; die Bohrungen 23a sind,also kleiner als die Bohrungen 22a und die Bohrungen 24a wi.ederum kleiner als die Bohrungen 23a (Fig. 1, 4, 6). In einer der Platten 18 wird eine durchgehende, ziemlich dünne bohrungsfreie Tragschicht 18a gelassen (Fig. lund 6), deren Dicke z. B. 0,25 mm beträgt. Die in parallel zu den Endflächen verlaufenden Ebenen angeordneten Kanäle bestehen aus einem durch die Seitenflächen 26a der rhombusförmigen Säulen 26 begrenzten Mittelkanal 18b und den in Sechsergruppen einander unter einem Winkel von je 600 schneidenden und zum Teil mit dem Mittelkanal verbundenen Radialkanälen 18d, deren Mittelachsen etwa den gleichen gegenseitigen Abstand wie die Mittelachsen der Eanäle in den Platten 16 und 17 haben (Fig. 4, 5, 6). Die diese Kanäle begrenzenden Wände werden durch Säulen 26 (Fig. 3-6) möglichst gleicher, rhombusförmiger Gestalt (mit Ausnahme der den Kanal 18b begrenzenden Säulen) gebildet. Die Weite der Kanäle 18b, 18d beträgt z. B. 0,25 mm, der Abstand der Schnittpunkte der Mittelachsen der Sechsergruppen von Kanälen 18d s. B. 3,8 mm, Die Platten werden in fluchtender Anordnung der Kanäle so gestapelt, dass die Kanäle der grössten Weite zuoberst, die mit der geringsten Weite zuunterst liegen, vgl.
• Fig. 1 und 6. Weiter werden die Platten 16 und 18 in der Folge 16-17a-c-18 gestapelt und zu dem einheitlichen Körper 10 aneinandergeschmolzen, gegebenenfalls nach Bestrahlung mit UV-Licht vor oder nach der Aufeinanderstapelung. Anschliessend wird die Schicht 18a abgenommen, z. B. abgeschliffen, wodurch die Kanäle 18b, 18d zwischen Säulen 26 freigelegt werden. Die zeitweilig mir von dieser Schicht 18a gehaltenen Säulen werden jetzt von den angeschmolzenen Platten 18. 17c getragen.
• Die Extrudierform 10 kann auch aus Metall hergestellt werden, jedoch ist die Herstellung umstandlicher. Anstatt der gezeiten Zylinderform kann sie auch oval, als Ellipse, Quadrat, Rechteck usf. ausgeführt werden.

Claims (5)

Patentansprüche

1. Extrudierform zur Herstellung keramischer Zellenkörper für katalytische Vorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Formteil eine Vielzahl von einer Materialeingangsfläche bis zu einer Ausgangsfläche reichende, im gleichen Abstand ihrer jeweiligen Mittelachse angeordnete Längskanäle enthält, ein zweiter Teil Sechsergruppen von vergleichsweise engen und kurzen Kanälen enthält, die in jeder Sechsergruppe gegenseitige Winkel von 60° bilden und deren Schnittpunktsachsen den gleichen Abstand von Gruppe zu Grunde haben wie der Abstand der Nittelachsen der Längskanäle des ersten Formteils, und deren Wände von rhombusförmigen Säuler mit Winkeln von je 60° gebildet werden und die beiden Formteile so aneinanderliegen, dass die Mittelachsen der Längskanäle des ersten Teils mit den Mittelachsen der Sechsergruppen des zweiten Teils fluchten.

2. Extrudierform gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Formteil aus einer Anzahl aufeinandergestapelter Platten mit die Kanäle bildenden Bohrungen besteht, und die je sechs Radialkanäle von einer zur anderen Platte zunehmend schmaler werden.

3. Extrudierform gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile zylindrisch sind.

4. Extrudierform gemäss Ansprüchen 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile aus aneinandergeschmolzenen diinnen Glasplatten aufgebaut sind.

5. Verfahren zum Herstellen der Extrudierform gemäss Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Vielzahl von Platten alls photosensitivem Material die entsprechenden Kanäle eingeätzt und die Platten gestapelt werden oder umgekehrt die Platten erst gestapelt und dann geätzt werden, wobei in einer die Säulen aufweisenden Grundplatte ein voller Grundteil als zeitweiliger Trager für die Säulen belassen wird, die einzelnen Platten des Stapels aneinandergeschmolzen werden und schliesslich der volle, zeitweilige Trägerteil soweit abgeschliffen wird, dass die Kanäle frei liegen.