DE2954174C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Her­ stellen einer Trägermatrix für einen katalytischen Re­ aktor zur Abgasreinigung bei Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Eine derartige Trägermatrix ist aus der DE-OS 23 02 746 be­ kannt. Für diese Trägermatrix wurde bereits vorgeschla­ gen, die einzelnen Lagen der Stahlbleche punktuell oder insgesamt untereinander zu verlöten.

In der US-PS 38 44 027 ist ein Verfahren zur Herstel­ lung von Matrizen unter Verwendung von Kupferlot be­ schrieben, wobei verschiedene Techniken des Aufbringens des Lotes erläutert werden. Als Nachteil für das Auf­ sprühen von Lot wird ausgeführt, daß das Lotmaterial nicht gleichmäßig in die tiefen Kanäle der Matrix ein­ dringt. Als nachteilig beim Aufstreichen wird heraus­ gestellt, daß die aufgebrachte Schicht nicht gleichmä­ ßig dick ist und auch die Verwendung von Auftragrollen keine Verbesserung bringt. Das Eintauchen in ein Lot bringt die Gefahr mit sich, daß Luftblasen in den Ma­ trix-Durchgängen auftreten und eine ungleichmäßige Be­ schichtung mit verschiedenen Erhöhungen und Einfällen bewirken. Auch ein Schütteln während des Eintauchens in einen Lot-Schütteltisch löst nicht das Luftblasen-Pro­ blem. Ferner wird auch das Eintauchen und Schütteln ei­ ner vollständigen Matrix in einem Behälter von Lötmate­ rial als nicht zweckmäßig abgelehnt.

In der GB-PS 13 34 683 ist ein Verfahren zum Hochtempe­ raturlöten beschrieben. Dabei werden die Teile, die zu verlöten sind, zunächst in eine Reinigungsflüssigkeit getaucht. Anschließend wird ein Klebemittel und darauf eine monopartikulare Schicht eines pulverförmigen Lotes aufgetragen. Die Lötung erfolgt bei einer Temperatur von ca. 1000°C.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, einfache und anpassungsfähi­ ge sowie für verschiedene Matrixformen anwendbare Löt­ verfahren zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der genannten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Gemäß einer vorteilhaften Maßnahme der Erfindung wird die erforderliche Lotmenge in Form eines Pulvers mittels eines Siebes gleichmäßig aufgebracht.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird eine oder beide Stirnflächen des gewickelten Wabenkörpers mit einer aus Lotpulver und Binder bestehenden Lotpaste geeigneter Viskosität versehen. Die Aufbringung der Lotpaste erfolgt in vorteilhafter Weise mittels einer Walze.

Gemäß einer Abwandlung der Erfindung wird die Lotpaste eingepreßt.

Gemäß einer noch weiteren Abwandlung wird stirnseitig in den Wabenkörper eine aus einem Binder und Lotpartikeln bestehende Lotfolie bestimmter Dicke eingepreßt.

Gemäß einer vorteilhaften Abwandlung dieses Verfahrens wird in eine Stirnfläche des gewickelten Wabenkörpers nach dem Aufbringen des Binders mittels einer Lotspritzpistole eine vorbestimmte Lotmenge eingespritzt.

Eine besonders zweckmäßige Maßnahme besteht darin, daß als Binder ein handelsüblicher flüssiger, klebriger Kunststoff verwendet wird.

Gemäß einer vorteilhaften Abwandlung dieses Verfahrens wird in eine Stirnfläche des gewickelten Wabenkörpers mittels einer Lotspritzpistole eine vorbestimmte Lotmenge einge­ spritzt.

Bei einem weiteren abgewandelten Verfahren der Erfindung zum Herstellen der vorbeschriebenen Trägermatrix für einen katalytischen Reaktor werden erfindungsgemäß zunächst die Stahlbleche in an sich bekannter Weise entfettet und oder gebeizt, die glatten und gewellten Stahlblechen zu einem zylindrischen Wabenkörper aufgewickelt, wird ein Zusatzwerkstoff mittels eine Lichtbogens aufgeschmolzen und anschließend auf eine oder beide Stirnflächen des gewickelten Wabenkörpers mittels eines Preßluftstrahles gespritzt und durch Aufheizen der Matrix erfolgt eine gleichzeitige Ver­ bindung aller Lagen untereinander.

In vorteilhafter Weise wird der Zusatzwerkstoff zum Flamm­ spritzverfahren als Draht zugeführt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Maßnahme wird bei diesem Verfahren eine an sich bekannte Flammspritzpistole relativ zur jeweiligen Stirnseite des Wabenkörpers bewegt.

Gemäß einer weiteren Abwandlung wird der Zusatzwerkstoff zum Acetylen-Sauerstoff-Preßluftverfahren in Pulverform zugeführt.

Das Verfahren nach der Erfindung und seine verschiedenen Abwandlungen und weiterbildenden Maßnahmen werden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die äußerste Lage der Trägermatrix durch ein gewelltes Band gebildet wird,

Fig. 2a bis d einzelne Verfahrensschritte zum Aufbringen eines Lotes auf eine oder beide Stirnflächen eines gewickelten Wabenkörpers,

Fig. 3a und b das Aufbringen einer Lotpaste auf eine oder beide Stirnflächen einer Matrix und

Fig. 4 das Einpressen einer Lotfolie in mindestens eine Stirnfläche eines gewickelten Wabenkörpers.

In Fig. 1 ist schematisch im Teilquerschnitt eine ausgeführte Trägermatrix in einem Mantel 4 gezeigt, bei dem die letzte Matrixlage aus gewelltem Band 2 besteht, wodurch die Anlötung an den Mantel 1 erleichtert bzw. ermöglicht wird.

Durch diese Maßnahme soll bewirkt werden, daß sich zwischen der Innenfläche des Mantels 4 und den Wellenkämmen beim Lötvorgang ein Meniskus ausbildet, der eine besonders feste Lötverbindung zwischen äußerer Lage und dem Mantel 4 bildet.

Bei dem in den Fig. 2a bis d dargestellten Verfahrensschritten wird das Lot auf die Stirnseiten einer aufgewickelten Träger­ matrix 13 aus glatten und gewellten Bändern 1 bzw. 2 aufgebracht. Dabei wird gemäß Fig. 2a die Trägermatrix 13 nach dem Reinigen und Entfetten in ein Tauchbad 44 für einen Binder mit den Stirnflächen 43′ bzw. 43′′ einge­ taucht, wodurch sich benetzte Zonen 45′, 45′′ ergeben. Die Beschichtung mit Lot erfolgt gemäß Fig. 2b dadurch, daß aus einem Lotpulver-Speicher 46 über ein Sieb 47 das Lot auf die stirnseitigen Benetzungsflächen 45′ bzw. 45′′ aufgetragen wird. Innerhalb des Lotpulver-Speichers 46 oder mit diesem verbunden können Rüttelvorrichtungen, Rührvorrichtungen oder dergl. zusätzlich vorgesehen sein.

Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt das Trocknen der Trägermatrix 13 in einer Trockenkammer 48, wie in Fig. 2c schematisch dargestellt. Anschließend wird im Vakuum- bzw. Schutzgas, d. h. in einer entsprechenden Kammer 49 gemäß Fig. 2d die Lötung durchgeführt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn beide Stirnflächen des gewickelten Wabenkörpers 13 ca. 10 mm tief in den Binder 44 eintauchen und die erforderliche Lotmenge mittels des Siebes 47 gleichmäßig aufgebracht wird. Die gleichmäßige Lotverteilung kann mittels einem oder mehreren hintereinandergeschalteten Lottrichtern 46 mit Sieb 47 erfolgen. Die Wabenkörper 13 werden dabei je nach gewünschter Lotmenge entsprechend schnell mittels eines (nicht dargestellten) Förderbandes unter dem (den) Lottrichter(n) 46 durchgeführt. Das Lot fällt in den Waben­ körper 13 und klebt am vorher getauchten Binder. Eine Lotmenge von ca. 8 bis 10 g pro Matrix ist nötig um eine Lötung mit ausreichender Festigkeit zu erzielen. Um ein Verkleben des Lotes im Lotdepot 46 bzw. im Sieb 47 zu verhindern, ist auf eine möglichst trockene Umgebungsluft besonders zu achten.

In der Kammer 49 ist zweckmäßig eine Aufheizvorrichtung 50 untergebracht.

Ein abgewandeltes erfindungsgemäßes Verfahren ist in den Fig. 3a und 3b dargestellt. Dabei wird stirnseitig eine Lotpaste aufgewalzt, wobei das Aufbringen der Lotpaste aus einem Lotpasten-Speicher 51 über Auftragswalzen 53 bzw. 54 stirnseitig auf die Matrix 13 erfolgt. Die Matrix wird dabei mit entsprechendem Anpreßdruck gegen die relativ weiche Auftragswalze 54 angedrückt. Die Lotpaste, eine Mischung aus Lotpulver und Binder in bestimmter Viskosität, wird dabei auf die Stirnseite des Wabenkörpers 13 aufgetragen und setzt sich ca. 5 mm tief an der Wabeninnen­ seite ab. Hierbei ist auf exakte Lotpositionierung zu achten, da ein Überangebot von Lot zu Anlegierungen führen kann. Der Transport der Wabenkörper kann beispielsweise mittels eines Förderbandes erfolgen.

Gemäß einer nicht dargestellten Abwandlung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens kann auch die Trägermatrix 13 stirnseitig auf Anschlag soweit in eine dünnflüssige Lotpaste eingetaucht werden, daß die benötigte Lotmenge (ca. 8 bis 10 g) in den Waben verkleben kann. Mittels eines Überlaufes im Lotbehälter wird die gleiche Lothöhe garantiert.

Es ist ferner auch möglich, mittels einer speziellen Lotspritz­ pistole eine genau dosierte Lotmenge stirnseitig in den Wabenkörper 13 einzuspritzen. Das Lot-Binder-Gemisch setzt sich dabei an den Wabenwandungen ab. Die Rückseite des Wabenkörpers 13 ist dabei abgedeckt, um ein Durchspritzen des Lotes zu verhindern. Der Spritzstrahl der Spritzpistole ist derart eingestellt, daß eine gleichmäßige Lotverteilung gewährleistet ist.

Gemäß einer noch weiteren Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die in Fig. 4 dargestellt ist, wird stirnseitig eine Lotfolie in die Trägermatrix 13 eingepreßt.

Dabei wird die Stirnseite der Trägermatrix 13, die zweck­ mäßig auf einer Abstützung 58 ruht, in die Lotfolie in bestimmter Dicke entsprechend der benötigten Lotmenge in den gewickelten Wabenkörper soweit eingepreßt, daß das Lot während des Lötvorganges in den einzelnen Waben verbleibt. Das Loteinpressen erfolgt mit Hilfe von Andrück­ vorrichtungen 56 bzw. 57, wobei sich dann beschichtete Zonen 59′ und 59′′ ergeben. Der Vorteil bei dieser Variante besteht darin, daß eine exakt gleiche Lotmenge zugeführt wird.

Gemäß einer weiteren (nicht dargestellten) erfindungsge­ mäßen Verfahrensvariante wird bei einem Lichtbogen-Preß­ luft-Verfahren ein Zusatzwerkstoff, z. B. NiAl-Draht (95% Ni; 5% Al) in Drahtform mittels eines Lichtbogens aufge­ schmolzen und durch einen Preßluftstrahl stirnseitig auf den Wabenkörper gespritzt. Die einzelnen aufgespritzten Partikel verschweißen und verketten sich auf den stirnseitigen Anlagepunkten der einzelnen Bänder 1 bzw. 2. Durch die exakte Reaktion des Aluminium im Zusatzwerkstoff und des Grundwerkstoffes entsteht eine feste Haftung der Spritzschicht. Beim Spritzen kann die Flammspritzpistole pendelnd über die Matrix (Stirn)-Fläche bewegt werden bzw. die Matrix wird am Flammspritzstrahl vorbeigeführt. Das aufzuspritzende Drahtgewicht ist genau zu bemessen, um bei ausreichender Festigkeit ein Zusetzen der Wabendurchzüge zu verhindern.

Alternativ kann das Acetylen-Sauerstoff-Preßluft-Verfahren eingesetzt werden. Hierbei wird als Zusatzwerkstoff NiAl 955 in Pulverform verspritzt. Der Vorteil bei diesem Verfahren besteht in einem geringeren Spritzverlust beim Auftragen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschrie­ benen Verfahrensmaßnahmen und Merkmale beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiter­ bildungen sowie Teil- und Unterkombinationen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen einer Trägermatrix für ei­ nen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, welche aus hochtemperaturfesten Stahlblechen, die mit Kataly­ satormaterial beschichtet werden, gebildet ist, wobei die Stahlbleche als glatte und gewellte Ble­ che ausgebildet und lagenweise abwechselnd angeord­ net sind und die einzelnen Lagen der Stahlbleche punktuell oder insgesamt untereinander verlötet sind, wobei die Stahlbleche entfettet und/oder ge­ beizt und die glatten und gewellten Stahlbleche zu einem zylindrischen Wabenkörper aufgewickelt wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß danach eine oder beide Stirnflächen des gewic­ kelten Wabenkörpers mit einem Kleber- oder Binder­ auftrag versehen werden, die erforderliche Lot­ menge in Form von festen Lotpartikeln aufgebracht wird und schließlich durch Aufheizen der Matrix eine gleichzeitige Verlötung aller Lagen unterein­ ander erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erforderliche Lotmenge in Form eines Pulvers mittels eines Siebes gleichmäßig aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine (oder beide) Stirnflächen des gewickelten Wabenkörpers mit einer aus Lotpulver und Binder bestehenden Lotpaste ge­ eigneter Viskosität versehen wird (werden).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lotpaste mit­ tels einer Walze aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lotpaste einge­ preßt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine aus einem Binder oder Lotpartikeln bestehende Lötfolie be­ stimmter Dicke stirnseitig in den Wabenkörper ein­ gepreßt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach dem Aufbringen des Binders in eine Stirnfläche des gewickelten Wa­ benkörpers mittels einer Lotspritzpistole eine vor­ bestimmte Lotmenge eingespritzt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Binder ein flüssiger, klebriger Kunststoff ver­ wendet wird.

9. Verfahren zum Herstellen einer Trägermatrix für ei­ nen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, welche aus hochtemperaturfesten Stahlblechen gebildet ist, die mit Katalysatormaterial beschichtet werden, wobei die Stahlbleche als glatte und gewellte Bleche aus­ gebildet und lagenweise abwechselnd angeordnet sind und die einzelnen Lagen der Stahlbleche punktuell oder insgesamt untereinander verlötet sind, wobei die Stahlbleche entfettet und/oder gebeizt und die glatten und gewellten Stahlbleche zu einem zylin­ drischen Wabenkörper aufgewickelt werden, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Zusatzwerkstoff mittels eines Lichtbogens aufge­ schmolzen und anschließend auf eine oder beide Stirnflächen des gewickelten Wabenkörpers mittels eines Preßluftstrahles gespritzt wird und durch Aufheizen der Matrix eine gleitzeitige Verbindung aller Lagen untereinander erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff zum Flammspritzverfahren als Draht zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine an sich bekann­ te Flammspritzpistole relativ zur jeweiligen Stirn­ seite des Wabenkörpers bewegt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff zum Acetylen-Sauerstoff-Preßluftverfahren in Pul­ verform zugeführt wird.