DE60300045T2

DE60300045T2 - Metallischer Katalysatorträgerkörper und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE60300045T2
Application number: DE60300045T
Authority: DE
Inventors: Fumihiko Nakano-ku Kato
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2023-01-11
Also published as: US20030152795A1; EP1329603B1; US6821639B2; EP1329603A1; DE60300045D1; JP2003200060A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Metallsubstrat zum Tragen eines Katalysators, der in einem Auslasssystem eines Fahrzeuges zum Reinigen von Abgas entsprechend des Oberbegriffabschnittes von Anspruch 1 vorgesehen ist, und ein Verfahren zur Herstellung desselben entsprechend des Oberbegriffabschnittes von Anspruch 3.
Beschreibung der zugehörigen Technik
Ein Substrat zum Tragen des Katalysators ist aus der US 5,272,875 bekannt, die derart aufgebaut ist, dass eine Mehrzahl von wabenförmigen Matrizen, die durch eine Walzmetallfolie gebildet werden, innerhalb eines Einzelgehäuses in Reihe angeordnet sind.
Entsprechend dieser Technologie sind im Vergleich mit einem Substrat zum Tragen eines Katalysators, dessen gesamter Körper durch eine einzelne Wabenmatrize gebildet ist, die geteilten, einzelnen Wabenmatrizen kompakt und die Wärmekapazität vermindert sich. Daher ergibt sich daraus ein Vorteil dadurch, dass sich die Temperatur zu einem frühen Zeitpunkt beim Starten von einer wabenförmigen Matrize, die in einer Abgas- Einlassseite zu einer Zeit des Kaltstartens des Motors angeordnet ist, erhöht, und die Aktivierung des Katalysators beginnt.
Solch ein Metallsubstrat zum Tragen eines Katalysators, in dem die Mehrzahl von wabenförmigen Matrizen in Reihe angeordnet ist, wird durch ein Verfahren hergestellt, in dem die individuellen Wabenmatrizen an einer Innenoberfläche der kurzen Außenrohre hartverlötet werden, um Einheitssubstrate zu bilden, und die Außenrohre der Einheitssubstrate werden in einen Monolith stoß- geschweißt, oder durch ein Verfahren, in dem, nachdem die individuellen Wabenmatrizen, die jeweils Harflöt-Füllmaterial haben, das darum gewickelt wird, in ein Außenrohr in vorbestimmten Abständen eingesetzt wird, wobei die Wabenmatrizen an der Innenoberfläche des Außenrohres während des Erwärmens hartverlötet werden.
Jedoch in Bezug auf das Metallsubstrat auf der Grundlage der früheren Herstellungsverfahren muss das Schweißen in Bezug auf jedes Einheitssubstrat ausgeführt werden, so dass die Herstellung Zeit erfordert. Auch in Bezug auf das Metallsubstrat auf der Grundlage des letzteren Herstellungsverfahrens ist es schwierig, die Mehrzahl der Wabenmatrizen mit dem darum gewickelten Füllmaterial in das Außenrohr unter Beibehaltung der vorbestimmten Abstände einzusetzen.
Übrigens tritt eine thermische Beanspruchung in der Wabenmatrize infolge des Temperaturunterschiedes zwischen stromauf und stromab einer Strömung von Abgas auf. Demzufolge ist es, um eine Verschlechterung in der Haltbarkeit infolge dieses Unterschiedes zu vermeiden, wenn die Wabenmatrize in dem Außenrohr hartverlötet wird, notwendig, einen Hartlötabschnitt auf einer stromabwärtigen Seite zu begrenzen und eine Abgaseinlassseite vom Zwang zu befreien, um eine thermische Ausdehnung zu gestatten. Es gibt jedoch Probleme dadurch, da die Länge der Wabenmatrize kurz ist, neigt das Hartlöt-Füllmaterial zu fließen und es ist schwierig, den Hartlötbereich in einer Wabenmatrize zu steuern, und dadurch, weil der Abstand von dem Hartlötabschnitt zu einem freien Ende in allen Wabenmatrizen kurz ist, kann die Beanspruchungsverminderung im Wesentlichen nicht in allen Wabenmatrizen erwartet werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Demzufolge ist es in Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme das Ziel der Erfindung, ein Metallsubstrat zum Tragen eines Katalysators, das leicht hergestellt werden kann und in dem die Verminderung der thermischen Beanspruchung leicht bei niedrigen Kosten erreicht werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen.
Zu diesem Zweck sind entsprechend eines ersten Aspektes der Erfindung ein Metallsubstrat zum Tragen eines Katalysators, der ein Außenrohr (2) enthält, und eine Mehrzahl von Wabenmatrizen (4a–4d) in Reihe in dem Außenrohr (2) angeordnet. Das Metallsubstrat weist ein Zwischenrohr (8) auf, das durch Aufwickeln eines breiten Bleches (6), hergestellt aus einer Metallfolie, rund um eine äußere Umfangsoberfläche der Mehrzahl der Wabenmatrizen (4a–4d) gebildet wird, wodurch das Zwischenrohr (8) mit der Mehrzahl der Wabenmatrizen (4a–4d) haftverbunden wird, und das Zwischenrohr (8) wird in einem vorbestimmten Bereich an einer äußeren Umfangsoberfläche desselben verlötet, wodurch das Zwischenrohr (8) mit dem Außenrohr (2) durch Löten eines Abschnittes in der Nähe des stromabwärtigen Endes der Strömung des Auslassgases haftverbunden wird, und die Wabenmatrizen und das breite Blech werden durch Diffusions-Haftverbinden verbunden.
Trotz der Tatsache, dass eine Mehrzahl von Wabenmatrizen vorgesehen ist, wird das Hartlöten an einem Abschnitt bewirkt, so dass die Kosten vermindert werden können und die thermische Beanspruchung zuverlässig reduziert werden kann.
Entsprechend eines dritten Aspektes der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Metallsubstrats zum Tragen eines Katalysators vorgesehen, wobei das Metallsubstrat eine Mehrzahl von Wabenmatrizen (4a–4d) hat, die in Reihe in einem Au ßenrohr (2) angeordnet sind. Das Verfahren enthält die Schritte von Aufwickeln eines breiten Bleches (6), gebildet aus einer Metallfolie rund um die äußeren Umfangsoberflächen der Mehrzahl der Wabenmatrizen (4a–4d), um eine Unteranordnung zu bilden, in der die Mehrzahl der Wabenmatrizen (4a–4d) in einem Zwischenrohr (8), gebildet in dem breiten Blech (6), angeordnet ist, Aufwickeln eines Hartlöt-Füllmateriales rund um eine äußere Umfangsoberfläche des Zwischenrohres (8), Einsetzen der Unteranordnung (12) in das Außenrohr (2), und Wärmebearbeitung des Außenrohres (2), in dem die Unteranordnung (12) eingesetzt wird.
Entsprechend eines vierten Aspektes der Erfindung haftverbindet in dem dritten Aspekt der Wärmebearbeitungsschritt die Mehrzahl der Wabenmatrizen (4a–4d) mit dem Zwischenrohr (8) und verlötet das Zwischenrohr (8) mit dem Außenrohr (2).
Da die Mehrzahl der Wabenmatrizen (4a–4d) in das Außenrohr (2) als eine Unteranordnung (12) eingesetzt wird und das hartlöten bewirkt wird, ist der Vorgang sehr einfach.
entsprechend eines fünften Aspektes der Erfindung enthält das Verfahren von irgendeinem des dritten oder vierten Aspektes außerdem die schritte von Überlappen und aufwickeln jedes gewellten Bleches (16) und jedes flachen Bleches (18) rund um eine gemeinsame Kernstange (10), um die Mehrzahl der Wabenmatrizen (4a–4d) gleichzeitig zu bilden, Aufwickeln des breiten Bleches (6) rund um die Mehrzahl der Wabenmatrizen (4a–4d), um das Zwischenrohr (8) zu bilden, und Herausziehen der gemeinsamen Kernstange (10) aus den Wabenmatrizen (4a–4d), um die Unteranordnung (12) zu bilden.
Da die Mehrzahl der Wabenmatrizen (4a–4d) auf der gemeinsamen Kernstange gleichzeitig hergestellt wird, können die Wabenmatrizen in derselben Größe effizient hergestellt werden, und die Ausbildung des Zwischenrohres kann anschließend einfach bewirkt werden.
Entsprechend eines sechsten Aspektes der Erfindung enthält das Verfahren von einem der dritten bis fünften Aspekte außerdem die schritte von Reduzieren eines Außendurchmessers des Außenrohres (2), in das die Unteranordnung (12) eingesetzt ist, bevor der Wärmebearbeitungsschritt ausgeführt wird.
Durch den Vorteil der Durchmesserreduzierung kann der Kontaktgrad zwischen den benachbarten Wabenmatrizen, dem Zwischenrohr und dem Außenrohr unterstützt werden, um es dadurch möglich zu machen, ein zufriedenstellendes Haftverbinden oder Hartlöten sicher zu stellen.
Entsprechend eines sechsten und siebten Aspekts der Erfindung ist das breite Blech (69 in einer überlappt- aufgewickelten, geschichteten Form gebildet, in der ein fla ches Blech und ein gewelltes Blech überlappt und aufgewickelt sind. Demzufolge kann eine Erhöhung in der Festigkeit des breiten Bleches erhalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung, die ein Metallsubstrat in Übereinstimmung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung darstellt;
2 ist eine beispielhafte Darstellung, die den Herstellungsvorgang des Metallsubstrates veranschaulicht;
3 ist eine beispielhafte Darstellung, die den Herstellungsvorgang des Metallsubstrates veranschaulicht;
4 ist eine vordere, vergrößerte Darstellung, die einen Abstandshalter veranschaulicht;
5 ist eine beispielhafte Darstellung, die den Herstellungsvorgang des Metallsubstrates veranschaulicht, und die einen Zustand darstellt, in der eine Seitenhälfte des Abstandshalte5rs entfernt worden ist;
6 ist eine beispielhafte Darstellung, genommen aus einer axialen Richtung, die den Herstellungsvorgang des Metallsubstrates veranschaulicht;
7 ist eine beispielhafte Darstellung, die den Herstellungsvorgang des Metallsubstrates veranschaulicht;
8 ist eine beispielhafte Darstellung, die den Herstellungsvorgang des Metallsubstrates veranschaulicht, und die einen Zustand darstellt, in dem eine Kernstange entfernt worden ist;
9 ist eine beispielhafte Darstellung, die den Herstellungsvorgang des Metallsubstrates veranschaulicht, und die einen Zustand darstellt, in dem die kurzen Kernstangen eingesetzt worden sind;
10 eine Querschnittsdarstellung, die eine Unteranordnung darstellt; und
11 ist eine beispielhafte Darstellung. die den Herstellungsvorgang des Metallsubstrates veranschaulicht, und die einen Zustand darstellt, in dem ein hart zu verlötendes Füllmaterial rund um die Unteranordnung 12 aufgewickelt ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung gegeben.
1 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung, die das Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Ein Metallsubstrat 1 zum Tragen eines Katalysators hat vier wabenförmige Matrizen 4 (4a, 4b, 4c und 4d) in einem Außenrohr 2. Die jeweiligen wabenförmigen Mat rizen 4, die in derselben Größe gebildet sind, haben durch Überlappen und Aufwickeln eines gewellten Bleches und eines flachen Bleches, die jeweils aus einer Metallfolie gebildet sind, denselben Durchmesser. Außerdem ist ein breites Blech 6 aus einer Metallfolie, das eine Breite zum Abdecken aller wabenförmigen Matrizen hat, mehrfach (z. B. dreifach) rund um die äußeren Umfänge der vier wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d aufgewickelt und in einer Reihe in dazwischen vorgesehenen, vorbestimmten Abständen angeordnet, um dadurch ein Zwischenrohr 8 zu bilden.
Wie das breite Blech 6 wird es bevorzugt, eine Metallfolie zu verwenden, die aus demselben Material hergestellt ist und die dieselbe Dicke wie jene des gewellten Bleches und das flache Blech zum Bilden der wabenförmigen Matrizen 4 hat.
Die benachbarten Schichten des gewellten Blattes und das flache Blech in jeder wabenförmigen Matrize 4, die benachbarten Schichten in dem breiten Blech 6 und jede der wabenförmigen Matrize 4 und das breite Blech 6 werden jeweils durch Diffusions-Haftverbinden verbunden.
Zusätzlich wird das Zwischenrohr 8, gebildet aus dem breiten Blech 6, innerhalb dessen die vier wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d aufgewickelt sind, in dem Außenrohr 2 in einem Kontaktzustand mit der Innenwand des Außenrohres 2 aufgenommen, und ist mit dem Außenrohr 2 durch Hartlöten in einem vorbestimmten Bereich in der Nähe eines stromabwärtigen Endes der Strömung des Auslassgases verbunden.
Es sollte beachtet werden, dass, in der 1, das Zwischenrohr 8 und die Innenwand des Außenrohres 2 als beabstandet zu sein gezeigt werden, um das Verstehen zu erleichtern.
Das Metallsubstrat 1, das aufgebaut ist, wie oben beschrieben, wird in der folgenden Herstellungsweise hergestellt.
(1) Zuerst werden, wie in der 2 gezeigt, vier Sätze eines gewellten Bleches 16 und eines flachen Bleches 18 zum Aufbauen der wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d auf eine gemeinsame Kernstange 10 in vorbestimmten Abständen aufgebracht und überlappt und darum aufgewickelt.
Zu dieser Zeit werden, wie in der 3 gezeigt, die eine Draufsicht ist, die Außenseiten der wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d an beiden Enden durch ein Scheibenpaar 20, das vorgesehen ist, um zusammen mit der Kernstange 10 drehbar zu sein, begrenzt. Abstandshalter 22 der zweiteiligen Art sind auf der Kernstange 10 zwischen den benachbarten wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d montiert, um die Abstände zwischen den benachbarten wabenförmigen Matrizen zu begrenzen.
Wie in der 4 gezeigt, enthält der Abstandshalter 22 zwei Hälften 23 (23a und 23b), die entlang einer Linie, die durch die Kernstange 10 hindurchgeht, geschlitzt sind.
Jede Hälfte 23 hat eine halbkreisförmige Form. Ein Magnetpaar 24 ist in jeder Schlitzoberfläche vorgesehen. Eine Bohrung, durch die die Kernstange 10 hindurchgeht, wenn die Magnete 24 zueinander angezogen werden, um die Schlitzoberflächen zu verbinden, ist in der Mitte des Abstandshalters 22 gebildet. Die Ausrichtungen der Schlitzoberflächen der drei Abstandshalter 22 werden vorgenommen, um einander überein zu stimmen.
(2) Nachdem das gewellte Blech 16 und das flache Blech 18 überlappt und auf eine vorbestimmte Größe aufgewickelt und die vier wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d gleichzeitig gebildet sind, werden die Wickelenden der jeweiligen wabenförmigen Matrizen 4 durch Punktschweißen provisorisch befestigt.
(3) Als nächstes wird, wie in der 5 gezeigt, die einseitigen Hälften 23a auf derselben Seite des Abstandshalters 22 entfernt, um nur die Hälfte 23b zurück zu lassen. Es wird angenommen, dass zu dieser Zeit die Hälften 23b infolge der Berührung mit den wabenförmigen Matrizen nicht abfallen werden. Es wird jedoch bevorzugt, einen Magneten auch an einem Abschnitt jeder Hälfte anzuordnen, der mit der Kernstange 10 in Berührung kommt, um so zu sichern, dass die Hälften nicht abfallen werden.
Wie außerdem in der 6 gezeigt ist, wird das breite Blech 6, das aus demselben Material wie jenes des flachen Bleches hergestellt wird, durch eine halbe Drehung rund um die Außenumfänge der vier wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d in Übereinstimmung mit dem Bereich, wo die Hälften 23a entfernt worden sind, aufgewickelt. Das breite Blech 6 wird mit den wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d durch Punktschweißen befestigt. 7 ist ein perspektivische Darstellung, die diesen Zustand veranschaulichen.
(4) Dann wird, wie in der 8 gezeigt, die Kernstange 10 aus den vier wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d herausgezogen. Zu dieser Zeit, wenn die Kernstange 10 z. B. in die Richtung zu der Seite der wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d herausgezogen wird, hat die wabenförmigen Matrize 4a ihre Endfläche bei den Scheiben 20 gelagert, und die anderen wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d haben ihre Endflächen bei den Hälften 23b der Abstandshalter 22, die an den Abständen zwischen den wabenförmigen Matrizen verbleiben, gelagert. Daher wird jede dieser wabenförmigen Matrizen gehindert, ihre Form zu verlieren.
(5) Anschließend werden, wie in der 9 gezeigt, jeweils zwei kurze Kernstangen 10A in die wabenförmigen Matrizen 4a, und 4d an beiden Enden eingesetzt. Die kurzen Kernstangen 10A, 10A werden so eingesetzt, um die jeweils benachbarten wabenförmigen Matrizen 4b und 4c zu erreichen. Auch in diesem Fall lagern die Hälften 23b der Abstandshalter 22 die Innenendflächen der wabenförmigen Matrizen 4a und 4d, wobei die wabenförmigen Matrizen 4a und 4d zu der Zeit des Einsetzens der kurzen Kernstangen 10A gehindert werden, ihre Form zu verlieren.
(6) Anschließend wird, nachdem alle verbleibenden Hälften 23b der Abstandshalter 22 entfernt sind, das breite Blech 6 weiter mehrfach bei den kurzen Kernstangen 10A, 10A an beiden Enden, die als die Drehmitte dienen, aufgewickelt, wobei die Wickelenden des breiten Blechs provisorisch durch Punktschweißen befestigt werden. Hier werden die Kernstangen 10A jeweils aus den wabenförmigen Matrizen 4a und 4d durch das Verwenden der Scheiben 20 als Lager für die Endflächen herausgezogen.
Demzufolge wird, wie in der 10 gezeigt, eine Unteranordnung 12 gebildet, die die vier wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d innerhalb des Zwischenrohres 8, das aus dem breiten Blech 6 gebildet wird, gebildet.
(7) Als nächstes wird, wie in der 11 gezeigt, ein Hartlöt- Füllmaterial 14, das eine vorbestimmte Breite hat, rund um einen Außenumfang dieser Unteranordnung 12 auf der Seite aufgewickelt, die dem stromabwärtigen Ende des Stromes des Auslassgases entspricht.
(8) Als nächstes wird, nachdem die Unteranordnung 12 mit dem darum aufgewickelten Hartlöt- Füllmaterial 14 in das Außenrohr 2, das eine geschlossen Abschnitt hat, eingesetzt ist, das Außenrohr 2 der Durchmesserreduzierung unterworfen. Dann wird der Satz dieses Außenrohres 2 und der Unteranordnung 12 einer Wärmebehandlung in einem Vakuum unterzogen.
Als ein Ergebnis werden das gewellte Blech, das flache Blech und das breite Blech 6 in der Unteranordnung 12 miteinander diffusions- haftverbunden. Das breite Blech 6 (das Zwischenrohr 8) der Unteranordnung 12 und das Außenrohr 2 werden miteinander hartverlötet. Das Metallsubstrat 1 wird derart, wie das eine in der 1 gezeigte, in Bezug auf das Erläuterte, erreicht.
Das Metallsubstrat zum Tragen eines Katalysators bei diesem Ausführungsbeispiel ist wie oben beschrieben aufgebaut. Die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d, die in einer Reihe angeordnet sind, wird durch das breite Blech 6, hergestellt aus derselben Metallfolie wie die, die die wabenförmigen Matrizen bildet, wird aufgewickelt, um in einer Einheit die Unteranordnung 12 zu bilden. Diese Unteranordnung 12 wird in das Außenrohr 2 eingesetzt. Demzufolge kann das Hartlöten nur an einem begrenzten, vorbestimmten Abschnitt ausgeführt werden, was die Kosten vermindert. Da zusätzlich das Zwischenrohr 8, mit dem die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen 4a, 4b, 4c und 4d verbunden ist, aus derselben Folie, wie jene des gewellten Bleches und des flachen Bleches gebildet ist, was die wabenförmigen Matrizen aufbaut, kann die thermische Beanspruchung in jeder wabenförmigen Matrize zuverlässig reduziert werden.
Ähnlich ist es, weil eine Unteranordnung 12 lediglich mit einem Außenrohr 2 verbunden ist, unnötig, die kurzen Außenrohre durch Schweißen zu verbinden, und es wird auch kein Problem beim Einhalten der Abstände zwischen den benachbarten wabenförmigen Matrizen nach sich ziehen.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl in dem Ausführungsbeispiel eine Beschreibung des Falles gegeben worden ist, wo die Anzahl der wabenförmigen Matrizen 4 vier beträgt, die Erfindung nicht auf dasselbe begrenzt ist. Die Erfindung ist auf ein Metallsubstrat zum Tragen eines Katalysators anwendbar, in dem eine beliebige von wabenförmigen Matrizen in dem Außenrohr angeordnet ist.
Zusätzlich ist, obwohl es beschrieben worden ist, dass jede wabenförmige Matrize 4 unter Verwendung der flachen Platte und der gewellten Platte und durch Überlappen und Aufwickeln von ihnen gebildet worden ist, die Erfindung nicht auf dasselbe begrenzt, Jede wabenförmige Matrize 4 kann durch Überlappen und Aufwickeln eines gewellten Bleches mit verhältnismäßig kurzer Steigung oder eines gewellten Bleches mit verhältnismäßig langer Steigung gebildet werden. Demzufolge kann in dieser Erfindung das flache Blech ein gewelltes Blech mit kurzer Steigung enthalten, dessen Rückenhöhe kleiner als jene eines gewellten Bleches ist.
Als das breite Blech 6 ist es möglich, ein oder mehrere flache Bleche oder ein oder mehrere flache Bleche eines Einzeltyps zu verwenden, die übereinandergelegt werden. Zusätzlich kann das breite Blech 6 in einer überlappt- aufgewickelten, geschichteten Form gebildet werden, in der solch ein flaches Blech und ein gewelltes Blech in fünf Schichten oder weniger (oder mit einer Schichtdicke von ungefähr 10 mm) gebildet wird, um zusammen mit den wabenförmigen Matrizen einem Diffusions-Haftverbinden unterworfen zu werden. Dies verbessert die Festigkeit des breiten Bleches, beseitigt die Möglichkeit der Deformation oder dergleichen während des Einsetzens der Unteranordnung in das Außenrohr und erleichtert das Einsetzen.
Außerdem wird in Bezug auf die Anordnung des Außenrohres 2 und die Unteranordnung 12 vor einer Wärmebehandlung, die Unteranordnung 12 in das Außenrohr 2, das einen geschlossenen Abschnitt hat, eingesetzt, und das Außenrohr 2 wird einer Durchmesserreduzierung, wie oben beschrieben, unterworfen. Jedoch alternativ kann, nachdem die Unteranordnung 12 in das Außenrohr 2, das einen C-förmigen Abschnitt hat, eingesetzt ist, das Außenrohr 2 verstemmt oder gebördelt werden und seine Seitenkanten können zusammen verschweißt werden.
Wie oben beschrieben wird in dem Metallsubstrat in Übereinstimmung mit der Erfindung die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen mit einem Zwischenrohr verbunden, das durch Aufwickeln eines breiten Bleches der Metallfolie rund um den Außenumfang derselben herum gebildet wird, und dadurch wird das Zwischenrohr durch Hartlöten an einem vorbestimmten Bereich einer äußeren Umfangsoberfläche eines Endabschnittes desselben verbunden. Demzufolge wird die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen mit dem Außenrohr durch Hartlöten an einem Abschnitt verbunden, so dass daraus die Vorteile entstehen, dass die Kosten vermindert werden, und dass die thermische Beanspruchung zuverlässig vermindert wird.
In dem Herstellungsverfahren wird in Übereinstimmung mit der Erfindung eine Unteranordnung, in der die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen angeordnet ist, in einem Zwischenrohr der Metallfolie, gebildet aus einem breiten Blech, durch Aufwickeln des breiten Bleches rund um die äußeren Umfänge der Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen, die in Reihe angeordnet sind, gebildet; ein Hartlöt- Füllmaterial ist rund um eine äußere Umfangsoberfläche eines Endabschnittes des Zwischenrohres aufgewickelt und die Unteranordnung ist in das Außenrohr eingesetzt; und das Außenrohr wird einer Wärmebehandlung unterworfen, um dadurch die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen und das Zwischenrohr zusammen zu verbinden und das Zwischenrohr und das Außenrohr zusammen hart zu verlöten. Demzufolge wird die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen in das Außenrohr als eine Einheit eingesetzt, und das Hartlöten wird ausgeführt, so dass der Vorgang extrem einfach gestaltet werden kann.
Insbesondere wird die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen durch das jeweilige überlappte aufwickeln eines gewellten Bleches und eines flachen Bleches rund um eine gemeinsame Kernstange gleichzeitig hergestellt, wobei das Zwischenrohr durch aufwickeln des breiten Bleches rund um die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen auf der Kernstange hergestellt wird, und die Kernstange anschließend aus den wabenförmigen Matrizen herausgezogen wird, um die Unteranordnung zu bilden. Demzufolge kann die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen in derselben Größe effizient hergestellt werden und die Ausbildung des Zwischenrohres kann anschließend sehr einfach bewirkt werden.
Zusätzlich kann durch das Unterwerfen des Außenrohres mit der darin für die Durchmesserreduzierung vor der Wärmebehandlung eingesetzten Unteranordnung, der Berührungsgrad zwischen den benachbarten wabenförmigen Matrizen, dem Zwischenrohr und dem Außenrohr unterstützt werden, um es dadurch möglich zu machen, ein noch zuverlässigeres Haftverbinden oder Hartlöten zu sichern.
Überdies kann durch Ausbilden des breiten Bleches durch überlapptes Aufwickeln eines flachen Bleches und eines gewellten Bleches in einer überlappt- aufgewickelten Form, eine Erhöhung der Festigkeit des breiten Bleches erreicht werden, wobei die Möglichkeit der Deformation oder dergleichen während des Einsetzens der Unteranordnung in das Außenrohr beseitigt wird, und das Einsetzen erleichtert wird.

Claims

Metallsubstrat zum Tragen eines Katalysators mit: einem Außenrohr (2), und einer Mehrzahl von wabenförmigen Matrizen (4a–4d), in Reihe in dem Außenrohr (2) angeordnet, wobei das Metallsubstrat ein Zwischenrohr (8) aufweist, das durch Aufwickeln eines breiten Bleches (6), hergestellt aus einer Metallfolie rund einer Außenumfangsoberfläche der Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen (4a–4d), gebildet wird; das Zwischenrohr (8) mit der Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen (4a–4d) haftverbunden ist, und das Zwischenrohr (8) in einem vorbestimmten Bereich an einer Außenumfangsoberfläche mit einem Endabschnitt derselben hartverlötet ist, gekennzeichnet dadurch, dass das Zwischenrohr (8) mit dem Außenrohr (2) durch Hartlöten an einem Abschnitt in der Nähe eines stromabwärtigen Endes der Abgasströmung haftverbunden ist, und dass die wabenförmigen Matrizen (4a–4d) und das breite Blech (8) durch Diffusions- Haftverbinden verbunden sind.
Metallsubstrat nach Anspruch 1, wobei das breite Blech (6) zu einer überlappt gewickelten, Schichten aufweisenden Form gebildet ist, in der ein flaches Blech und ein gewelltes Blech überlappt und aufgewickelt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Metallsubstrats zum Tragen eines Katalysators, wobei das Metallsubstrat eine Mehrzahl von wabenförmigen Matrizen (4a–4d) hat, angeordnet in Reihe in einem Außenrohr (2), wobei das Verfahren die Schritte aufweist von: Aufwickeln eines breiten Bleches (6), gebildet aus einer Metallfolie rund um die Außenumfangsoberfläche der Mehrzahl von honigwabenförmigen Matrizen (4a–4d), um eine Unteranordnung zu bilden, in der die Mehrzahl von honigwabenförmigen Matrizen (4a–4d) in einem Zwischenrohr (8), gebildet aus dem breiten Blech (6), angeordnet ist; gekennzeichnet durch: Aufwickeln eines zu Hartlöt-Füllmateriales rund um eine Außenumfangsoberfläche des Zwischenrohres (8) an einem Endabschnitt des Zwischenrohres (8); Einsetzen der Unteranordnung (12) in ein Außenrohr; und Wärmebehandeln des Außenrohres (2), in das die Unteranordnung (12) eingesetzt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Wärmebearbeitungsschritt die Mehrzahl von wabenförmigen Matrizen (4a–4d) mit dem Zwischenrohr (8) haftverbindet und das Zwischenrohr (8) mit dem Außenrohr (2) hartverlötet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, außerdem mit den Schritten von: Überlappen und Aufwickeln jedes gewellten Bleches (16) und jedes flachen Bleches (18) rund um eine gemeinsame Kernstange (10), um die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen (4a–4d) gleichzeitig zu bilden; Aufwickeln des breiten Bleches (6) rund um die Mehrzahl der wabenförmigen Matrizen (4a–4d), um das Zwischenrohr (8) zu bilden; und Herausziehen der gemeinsamen Kernstange (10) aus den honigwabenförmigen Matrizen (4a–4d), um die Unteranordnung (12) zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3–5, außerdem mit den Schritten von Reduzieren eines Außendurchmessers des Außenrohres (2), in das die Unteranordnung (12) eingesetzt wird, ehe der Wärmebehandlungsschritt ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3–6, außerdem mit den Schritten von Überlappen und Aufwickeln eines gewellten Bleches und eines flachen Bleches in einer überlappt- aufgewickelten, geschichteten Weise, um das breite Blech (6) zu bilden.