DE3726502C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-
Trägerkörpers für einen Konverter zur Abgasreinigung, insbesondere bei Brennkraftmaschinen
von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Bei einem solchen Verfahren (DE-OS 36 03 882) sollte der Lotauftrag vorzugsweise
durch Aufsprühen eines Gemisches aus festen Lotpartikeln und einem
Binder auf die zu verlötende Stirnseite des Trägerkörpers erfolgen. Darüber hinaus
war auch vorgeschlagen worden, das Lot mittels eines Pinsels oder
dgl. aufzutragen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere
auch für Großserienfertigung geeignetes, nach Möglichkeit automatisierbares
Herstellungsverfahren zu schaffen, das eine sichere Verlötung
der einzelnen Stahlblechlagen des Trägerkörpers untereinander sowie mit
einem den Trägerkörper umgebenden Gehäuse bei geringem Ausschuß gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe wird erreicht durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Grundsätzlich ist es aus der nicht gattungsgemäßen DE-PS 30 37 796 bekannt,
zur Verlötung eines spiralig gewickelten Trägerkörpers diesen mit einem
Haftmittel zu versehen, auf das anschließend Lötpulver aufgetragen wird.
Allerdings erfolgt dort der Lötpulverauftrag großflächig über die gesamte
axiale Länge des Trägerkörpers, so daß in nachteiliger Weise mehr Lot aufgetragen
wird, als es zur sicheren Verbindung der einzelnen Lagen der Stahlbleche
unbedingt nötig ist. Darüber hinaus vermittelt die DE-PS 30 37 796
keinerlei Hinweise zur Verlötung des Metallträgers mit einem den Metallträger
umgebenden Gehäuse.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß
durch die Art der Auftragung des Lotes eine sehr einfache und gut kontrollierbare
Lötung des Trägerkörpers ermöglicht wird. Aus diesem Grunde kann eine
solche Lötung vorteilhaft in einem automatisierten Verfahren durchgeführt
werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines solchen Lötverfahrens
dargestellt, bei dem die einzelnen Figuren die aufeinanderfolgenden Schritte
des Herstellungsverfahrens andeuten.
In der Zeichnung ist jeweils mit 1 der Trägerkörper bezeichnet, der aus einem
aus übereinandergeschichteten Lagen von glatten und gewellten, hitzebeständigen
Stahlblechen oder -folien besteht, die an wenigstens einer Stirnseite 2 durch Lötung
miteinander verbunden werden sollen. Dabei kann der Trägerkörper zweckmäßigerweise
zylindrisch ausgeführt sein, indem in an sich bekannter Weise zwei Folienbänder,
nämlich ein glattes und ein mit parallel zur Aufwickelachse verlaufenden Wellen
ausgebildetes Folienband, spiralförmig übereinander gewickelt werden. Es ergibt
sich dann ein etwa wabenförmiger Körper mit in Längsrichtung durchlaufenden
Kanälen, deren Form im wesentlichen durch die Wellenform des gewellten Folien
bandes bestimmt wird. Die durchlaufenden Kanäle sind in der Zeichnung jeweils
mit 5 bezeichnet.
Der auf diese Weise hergestellte Rohträgerkörper wird zweckmäßigerweise durch eine
Punktschweißung oder durch andere Mittel in seiner Form fixiert und zunächst,
wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist, mit der zu verlötenden Stirnseite 2 in
eine Bindemittellösung 4 eingetaucht, die beispielsweise in einem Behälter 3 be
findlich ist. Die Eintauchtiefe t des Trägerkörpers 1 soll dabei der gewünschten
Löttiefe entsprechen, die zwischen 1 und 10 mm, vorzugsweise bei etwa 5 mm,
liegen soll. Als Bindemittel kann zweckmäßigerweise ein Zement auf Kunststoff
basis, verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, als Bindemittel einen Nitro
klarlack oder einen anderen Binder, der bei der anschließenden Lötung nach Mög
lichkeit restlos verbrennen sollte, zu verwenden.
Nach dem Eintauchen des Trägerkörpers 1 in das flüssige oder teigige Bindemittel
wird der Bindemittelüberschuß, der die durchgehenden Kanäle 5 des Trägerkörpers 1
im Bereich der Stirnseite 2 verstopfen könnte,
dadurch entfernt, daß ein unter
Druck stehendes Gas, vorzugsweise Druckluft, durch den Innenraum des Trägerkörpers,
also durch die Kanäle 5 hindurchgeblasen wird (Fig. 2). Dazu wird zum Beispiel eine Druck
luftleitung 8 unter Zwischenschaltung einer elastischen, beispielsweise aus Gummi
bestehenden Anschlußmanschette 6 an die der zu verlötenden Stirnseite 2 abgewandte
Stirnseite des Trägerkörpers 1 angeschlossen und der Trägerkörper in Richtung
der Pfeile 7 mit Druckluft durchblasen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß
nur die die Durchgangskanäle 5 des Trägerkörpers 1 begrenzenden Wände der
Stahlblech- oder -folienlagen bis zur Eintauchtiefe mit dem Bindemittel benetzt
bleiben und eine Verstopfung der Kanäle ausgeschlossen wird. Am Außenumfang
des Trägerkörpers 1 kann dagegen das Bindemittel in einer etwas dickeren Schicht
aufgetragen bleiben, da dort eine Verstopfung nicht zu befürchten ist und anderer
seits ein dort reichlicher aufgetragenes Bindemittel auch eine größere Menge
an Lotpulver aufnehmen kann, das dann eine sicherere Verlötung mit dem Gehäuse
gewährleistet.
Auf die von dem Bindemittel benetzte und von dem Bindemittelüberschuß befreite
Stirnfläche 2 des Trägerkörpers 1 wird anschließend das Lot in Pulverform aufge
bracht. Dies kann beispielsweise so erfolgen, daß der Trägerkörper 1 gemäß der
Darstellung in der Fig. 3 in eine lose Lotpulverschüttung 10 eingetaucht wird.
Diese Lotpulverschüttung kann dabei in einem Behälter 9 bereitgestellt sein. An
den Stellen, an denen der Trägerkörper von Bindemittel benetzt ist, bleibt dann
das Lotpulver haften, wobei überschüssiges Lotpulver, wiederum zur Vermeidung
von Verstopfungen der Gasdurchtrittskanäle 5, durch Schütteln des Trägerkörpers
oder durch Klopfen, beispielsweise mittels eines Hammers 12 aus Kunststoff oder
dgl., beseitigt wird (Fig. 4).
Der so zur Lötung vorbereitete Trägerkörper 1 wird dann, wie aus der Fig. 5
ersichtlich ist, in ein ein Gehäuse bildendes zylindrisches Rohr 15 eingesteckt,
dessen lichte Weite zunächst ein gegenüber dem Außendurchmesser des Trägerkörpers
ausreichendes Spiel aufweist. Nach dem Einführen zumindest der zu verlötenden
Stirnseite 2 des Trägerkörpers 1 in das rohrförmige Gehäuse 15 wird dieses durch
radiales Zusammendrücken kalibriert, wodurch der Trägerkörper 1 in dem Gehäuse
15 durch Klemmsitz festgehalten wird (Fig. 6).
Der auf diese Weise in dem rohrförmigen Gehäuse 15 gehaltene Trägerkörper 1
wird dann in einem Vakuumlötofen einer Hochtemperaturlötung bei Temperaturen
bis zu 1200°C unterworfen, wobei in dem mit 2 bezeichneten Stirnseitenbereich
des Trägerkörpers aufgrund des zuvor erfolgten Lotauftrages eine Verlötung der
miteinander in Berührung stehenden Stahlblech- oder -folienlagen des Trägerkörpers
bzw. dessen Außenkontur mit der Innenkontur des Gehäuses 15, und zwar in einer
Ebene, erfolgt (Fig. 7). Als Endergebnis steht ein Metall-Katalysator zur Verfügung, der
nach Beschichtung seiner inneren Oberfläche mit Keramik und anschließend einem
herkömmlichen, katalytisch wirksamen Material, wie zum Beispiel einem Edelmetall,
als Konverter zur Abgasreinigung in der Auspuffanlage einer Fahrzeug-Brennkraft
maschine eingebaut werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß das für die Lötung
erforderliche Lot verhältnismäßig genau in einer angestrebten Tiefe an der Stirnseite
des Trägerkörpers aufgebracht werden kann. Die hier geschilderten Einzelschritte
des Verfahrens lassen sich dabei in einfacher Weise automatisieren, so daß dieses
Verfahren für eine Serienfertigung von Metallkatalysatoren eingesetzt werden
kann.
Selbstverständlich kann die Benetzung der zu verlötenden Stirnseite des Träger
körpers mit dem Bindemittel auch auf andere Weise als durch Eintauchen in eine
Bindemittellösung erfolgen. So kann beispielsweise das Bindemittel auch aufge
sprüht werden, jedoch ist hierbei das Erreichen einer gleichmäßigen Benetzungstiefe
nicht so einfach möglich, wie dies beim Eintauchen des Trägerkörpers in die Binde
mittellösung der Fall ist.
Auch die Aufbringung des Lotpulvers auf die mit dem Bindemittel benetzte Stirn
seite des Trägerkörpers kann auf eine andere als oben beschriebene Weise geschehen.
Beispielsweise wäre es auch denkbar, das Lotpulver auf die benetzte Stirnseite
des Trägerkörpers aufzublasen, aufzustreuen oder aufzusprühen.
Weiter liegt es innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens, den Trägerkörper
unmittelbar nach seiner Benetzung mit dem Bindemittel und dem Aufbringen
des Lotpulvers der Hochtemperatur-Vakuumlötung zu unterziehen, um ihn erst
anschließend in einem Gehäuse zu lagern. In diesem Fall könnte die Anordnung
zum Entfernen des überschüssigen Bindemittels so ausgestaltet sein, daß auch
der sich am Außenumfang des Trägerkörpers befindende Bindemittel-Überschuß
mitentfernt wird.
Schließlich können selbstverständlich, wenn dies erwünscht wird, in der gleichen
zuvor beschriebenen Weise auch beide Stirnseiten des Trägerkörpers bis zu einer
Tiefe von ca. 10 mm verlötet werden.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung eines Metall-Trägerkörpers für einen Konverter zur
Abgasreinigung, insbesondere bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, der
aus einem in einem Gehäuse gehaltenen, an seiner Oberfläche mit einer katalytisch
wirksamen Schicht versehenen, wabenförmigen Körper aus abwechselnd übereinander
geschichteten und miteinander durch Lötung verbundenen Lagen von glatten und
gewellten, hitzebeständigen Stahlblechen oder -folien besteht, wobei zunächst
der Trägerkörper durch Aufeinanderschichtung der einzelnen Stahlblechlagen gebildet
wird, danach nur an wenigstens einer Stirnseite des Trägerkörpers bis zu
einer Tiefe von mindestens 1 und höchstens 10 mm das Lot aufgetragen und anschließend
der so behandelte Trägerkörper einer Hochtemperaturlötung unter
Vakuum und bei Temperaturen bis zu 1200°C unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Auftragen des Lots die zu verlötende Stirnseite (2) des Trägerkörpers
(1) zunächst durch Eintauchen in eine Bindemittel-Lösung (4) bis zu einer
vorgegebenen Tiefe mit einem Bindemittel benetzt wird, daß danach das Lot
in Form von Lotpulver (10) auf die benetzte Stirnseite des Trägerkörpers aufgebracht
wird und daß der Trägerkörper (1) nach dem Lotauftrag mit Spiel in ein aus hitzebeständigem
Stahlblech bestehendes Gehäuse (15) eingebracht wird, das nach dem
Einsetzen des Trägerkörpers bis zur Anlage an diesem zusammengedrückt wird,
und daß bei der anschließenden Verlötung die einzelnen Lagen der Stahlbleche
des Trägerkörpers (1) an dessen Stirnseiten (2) untereinander sowie der Trägerkörper
und das Gehäuse (15) miteinander verbunden werden, wobei das am Außenumfang
des Trägerkörpers aufgetragene Lot die Verbindung des Trägerkörpers mit dem
Gehäuse herstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem
Benetzen das überschüssige Bindemittel aus dem Innenraum des wabenförmigen
Trägerkörpers (1) durch Ausblasen mit einem unter Druck stehenden Gas ent
fernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen des
Lotpulvers die mit dem Bindemittel benetzte Stirnseite (2) des Trägerkörpers
(1) in eine Lotpulverschüttung (10) eingetaucht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen des
Lotpulvers die mit dem Bindemittel benetzte Stirnseite (2) des Trägerkörpers
(1) mit Lotpulver besprüht oder bestreut wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Aufbringen des Lotpulvers der Überschuß durch Klopfen oder
Schütteln des Trägerkörpers (1) beseitigt wird.
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