DE69623556T2 - Monolithischer Katalysator und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Monolithischer Katalysator und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Katalysator-Konverters gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1.
- Ein monolithischer Katalysator-Konverter umfasst einen Katalysator-Container, der mit den Leitungen eines Abgassystems verbunden ist, und einen monolithischen Katalysator, der in dem Container untergebracht ist. Durch die Verwendung des monolithischen Katalysator- Konverters können Abgase, die vom Motor abgegeben werden, mittels einer Einlassleitung des Abgassystems in Kontakt mit dem monolitischen Katalysator gebracht werden. Dadurch kann der monolithische Katalysator die schädlichen Komponenten reinigen, die sich in den Abgasen befinden.
- Bekannt ist ein haubenförmiger (oder scheibenförmiger) monolithischer Katalysator-Konverter. Der haubenförmige monolithische Katalysator-Konverter wird auf die folgende Weise hergestellt: Ein oberes Teil und ein unteres Teil werden durch Pressen geformt. Sowohl das obere Teil wie auch das untere Teil sind wie eine Schale geformt und weisen einen Flansch auf, der um den ganzen Umfang herum ausgebildet ist, und so eine Anschlussoberfläche bildet. Dann wird ein monolithischer Katalysator in dem oberen und dem unteren Teil gehalten. Schließlich werden der obere Teil und der untere Teil, die den monolithischen Katalysator halten, an den Flanschen verschweißt. Bei dem sich ergebenden haubenförmigen monolithischen Katalysator-Konverter bilden das obere Teil und das untere Teil einen Katalysator-Container, der ein rohrförmiges Teil und ein Paar trichterförmiger kegelartiger Teile umfasst; das rohrförmige Teil hält die Abstützung des monolithischen Katalysators; und die trichterförmigen kegelartigen Teile weisen eine diametrisch reduzierte Öffnung auf, die mit einer Leitung eines Abgassystems verbunden ist.
- Bei dem haubenförmigen monolithischen Katalysator- Konverter, der den Katalysator-Container aufweist, ist es jedoch wahrscheinlich, dass der Katalysator-Container, der aus dem oberen Teil und dem unteren Teil hergestellt worden ist, durch thermische Einflüsse währende des Schweißens deformiert wird und dementsprechend im Hinblick auf die Montierbarkeit bezüglich der Abgasleitungen des Abgassystems beschädigt wird.
- Darüber hinaus bleiben bei dem haubenförmigen monolithischen Katalysator-Konverter geschweißte Bereiche im rohrförmigen Teil des Katalysator-Containers als verbundene Bereiche übrig, die einander in achsialer Richtung zugewandt sind, und diese können auch in den trichtenförmigen kegelartigen Teilen als verbundene Bereiche übrig bleiben, die einander in radialer Richtung zugewandt sind. Die geschweißten Bereiche resultieren aus dem Verschweißen des oberen Teils und des unteren Teils an deren Flanschen. Daher sollte, um sicher zu verhindern, dass die Abgase durch all die verbundenen Bereiche austreten, der haubenförmige monolithische Katalysator-Konverter mittels eines aufwändigen Leckagetests daraufhin inspiziert werden, ob all die verbundenen Bereiche luftdicht ausgebildet sind.
- Darüber hinaus ist es bei dem haubenförmigen monolithischen Katalysator-Konverters wahrscheinlich, dass der Strom der Abgase durch die verbundenen Bereiche im Katalysator-Container gestört wird. Der gestörte Strom vergrößert den Abgaswiderstand und kann möglicherweise die Leistung der Motoren verschlechtern. Insbesondere wird angenommen, dass die Verschlechterung der Leistung der Motoren im Wesentlichen aus den verbundenen Bereichen resultiert, die sich radial in den trichterförmigen kegelartigen Teilen erstrecken. Wenn auf der anderen Seite ein rohrförmiges Teil und Paar kegelförmiger Teile zunächst unabhängig voneinander vorbereitet werden, und wenn diese drei Teile dann miteinander in Umfangsrichtung verschweißt werden, sodass sie einen Katalysator- Container bilden, ergeben die geschweißten Bereiche die verbunden Bereiche, die sich in Umfangsrichtung des rohrförmigen Teils und der kegelförmigen Teile erstrecken.
- Es wird auch angenommen, dass diese sich in Umfangsrichtung erstreckenden verbundenen Bereiche ähnliche Probleme verursachen wie diejenigen, die durch die sich in achsialer Richtung erstreckenden verbundenen Bereiche verursacht werden.
- Darüber hinaus sollten bei dem haubenförmigen monolithischen Katalysator-Konverter das obere Teil und das untere Teil jeweils mit einem Flansch versehen sein, der rings um den Umfang ausgebildet ist, sodass er eine Anschlussoberfläche bildet, und das obere und das untere Teil sollten miteinander an den Flanschen über eine lange Distanz durch teure Schweißeinrichtungen verschweißt werden. Folglich sind, wenn der haubenförmige monolithische Katalysator-Konverter hergestellt wird, die Materialkosten und die Schweißkosten so hoch, dass sie die gesamten Herstellungskosten erhöhen. Zusätzlich bestehen Bedenken, dass das Schweißen die Arbeitsumgebung negativ beeinträchtigen könnte.
- Hierzu schlägt die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2-264,110 einen monolitischen Katalysator-Konverter vor, dessen Katalysator-Container einstückig ist. Gemäß dieser Veröffentlichen wird ein einstückiger Katalysator- Container auf die folgende Weise hergestellt: Ein rohrförmiges Werkstück wird an den einander gegenüberliegenden Enden gepresst, sodass sich ein Einlassanschluss und obere und untere geschlossene Enden, die sich von dem Einlassanschluss zu den entgegengesetzten Seiten hin erstrecken und ein Auslassanschluss und obere und untere geschlossene Enden, die sich von diesem Auslassanschluss zu den entgegengesetzten Seiten hin erstrecken, bildet. Anschließend werden an den einander gegenüberliegenden Enden des gepressten rohrförmigen Werkstückes alle oberen und unteren geschlossenen Enden miteinander verschweißt, um so einen einstückigen Katalysator-Container zu komplettieren. Bei dem sich ergebenden monolithischen Katalysator-Konverter ist der Katalysator-Container integral aus einem rohrförmigen Werkstück gebildet. Daher kann bei der Herstellung des monolithischen Katalysator- Konverters das Schweißen über eine reduzierte Länge an den entgegengesetzten oberen und unter geschlossenen Enden ausgeführt werden. Damit ist es sozusagen möglich, die Herstellkosten zu reduzieren und eine gute Arbeitsumgebung zu erreichen.
- Jedoch bleiben bei dem monolithischen Katalysator- Konverter, der in der Veröffentlichung offenbart ist, die verschweißten Bereiche, die aus dem Verschweißen der entgegengesetzten oberen und unteren geschlossenen Enden resultieren, als verbundene Bereiche übrig, die sich in radialer Richtung erstrecken. Daher wurde selbst dieser monolithische Katalysator-Konverter durch die thermischen Einflüsse beim Schweißen nachteilig beeinflusst und zeigt daher kaum eine perfekte Montierbarkeit bezüglich der Abgasleitungen des Abgassystems. Darüber hinaus wird angenommen, dass die folgenden Probleme sich aus den sich radial erstreckenden verbundenen Bereichen ergeben: Sie machen die Inspektion der Luftdichtheit unumgänglich und sie verschlechtern die Leistung der Motoren. Zusätzlich können die sich radial erstreckenden verbundenen Bereiche die Herstellkosten nicht reduzieren und nicht komplett eine gute Arbeitsumgebung erzeugen.
- Aus der EP 0 425 983 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines monolithischen Katalysator-Konverters gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt. Die entgegengesetzten offenen Enden des rohrförmigen Werkstücks werden in ihrer Größe reduziert, indem sie sich einer Längsachse nähern, die durch den länglichen Container definiert ist. Der Schritt des Reduzierens wird durch das Einführen der entgegengesetzten offenen Enden in ein Gesenk erzielt.
- Um eine höhere Bearbeitungsflexibilität zu erreichen, wurde überlegt, eine Drehtechnologie zu verwenden, wie sie beispielsweise in SEROPE KALPAKJAN: "Manufacturing Engineering and Technology, September 1992, ADDISON- WESLEY, Reading, Menlo-Park, New York, beschrieben oder in der JP-U-61-110-823 offenbart ist. Jedoch ist im Stand der Technik das Problem der lästigen Untersuchung auf Luftdichtigkeit nicht zufriedenstellend gelöst.
- Die vorliegende Erfindung wurden im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände entwickelt. Es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines monolithischen Katalysator- Konverters zur Verfügung zu stellen, der eine zufriedenstellende Montierbarkeit bezüglich der Abgasleitungen eines Abgassystemes aufweisen kann, der die lästige Inspektion auf Luftdichtigkeit vermeiden kann, und der die Verschlechterung der Motorleistung verhindern kann, die durch die Turbulenz der Abgase verursacht wird, wobei das Verfahren zur Herstellung eines solchen monolithischen Katalysator-Konverters bei reduzierten Kosten und unter einer guten Arbeitsumgebung ausgeführt werden sollte.
- Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gelöst, das in Anspruch 1 definiert ist.
- Demgemäß sind bei der vorliegenden Ausführung das rohrförmige Teil und die trichterförmigen kegelartigen Teile integral und ohne Schweißen ausgebildet, sodass sie den Katalysator-Container bilden. Der Katalysator- Container ist frei von verbundenden Bereichen, die aus den Schweißbereichen resultieren, und die sich in achsialer Richtung, in radialer Richtung oder in Umfangsrichtung erstrecken.
- Bei der Herstellung des vorliegenden monolithischen Katalysator-Konverters kann ein rohrförmiges Werkstück verwendet werden. Ausgenommen den Fall in dem ein nahtloses rohrförmiges Werkstück verwendet werden kann, wird das rohrförmige Werkstück für gewöhnlich durch das Biegen eines blechförmigen Werkstück zu einem Rohr hergestellt. Daher kann ein sich achsial erstreckender verbundener Bereich ursprünglich bei dem so hergestellten rohrförmigen Werkstück vorhanden sein. Folglich ist es vorteilhaft, ein nahtloses rohrförmiges Werkstück als das rohrförmige Werkstück zu verwenden. Es sei jedoch angemerkt, dass, selbst falls das rohrförmige Werkstück ein rohrförmiges Werkstück mit Naht ist, das allgemein im Handel erhältlich ist, dessen sich achsial erstreckende verbundene Bereich kaum die Luftdichtigkeit des endgültigen Katalysator-Containers beeinträchtigt, selbst nachdem es komplett verarbeitet worden ist. Folglich beinhaltet bei der vorliegenden Erfindung der Begriff "verbundener Bereich" nicht die verbundenen Bereiche, die ursprünglich bei dem rohrförmigen Werkstück vorhanden sind. Mit anderen Worten können das rohrförmige Teil und die trichterförmigen kegelartigen Teile ohne Schweißen und integral aus einem rohrförmigen Werkstück gebildet werden, das ursprünglich einen sich achsial erstreckenden geschweißten Bereich aufweist. Somit kann der Katalysator-Container des vorliegenden monolithischen Katalysator-Konverters aus einem nahtlosen rohrförmigen Werkstück oder einem rohrförmigen Werkstück mit Naht hergestellt werden. Daher bezeichnet bei dem Begriff "ohne Schweißen hergestellt" der Begriff "Schweißen" nicht das Schweißen, mittels dem ein plattenförmiges oder blechförmiges Werkstück zu einem rohrförmigen Werkstück verschweißt worden ist.
- Somit wird der vorliegende monolithische Katalysator- Konverter ohne jegliches Ausführen einer Schweißoperation hergestellt, die konventionellerweise durchgeführt wird. Daher ist der Katalysator-Container wenig durch die thermischen Einflüsse beeinträchtigt, die sich aus dem Schweißen ergeben.
- Darüber hinaus weist der vorliegende monolithische Katalysator-Konverter nicht die verbundenen Bereiche auf, die bei dem haubenförmigen monolithischen Katalysator- Konverter nach dem Stand der Technik vorhanden sind. Folglich ist es, ohne den vorliegenden monolithischen Katalysator-Konverter der lästigen Inspektion auf Leckage zu unterwerfen, der herkömmlicherweise durchgeführt wird, möglich, zuverlässig zu verhindern, dass Abgase entweichen. Zusätzlich treten bei dem Katalysator- Container des vorliegenden monolithischen Katalysator- Konverters keine verbundenen Bereiche auf, die bei dem Katalysator-Container des haubenförmigen monolithischen Katalysator-Konverters nach dem Stand der Technik vorhanden sind. Als Ergebnis können die Abgase im Katalysator-Container ungestört strömen.
- Wie vorstehend beschrieben weist der vorliegende monolithische Katalysator-Konverter, der gemäß des Verfahrens nach Anspruch 1 hergestellt worden ist und daher frei von den verbundenen Bereichen ist, die sich aus dem Schweißen ergeben, die folgenden Vorteile auf: Er kann vorteilhafte Montierbarkeit bezüglich der Abgasleitungen eines Abgassystemes aufweisen; er kann die lästige Inspektion auf Luftdichtigkeit vermeiden; und er die Verschlechterung der Motorleistung verhindern, die durch die Turbulenz der Abgase verursacht wird.
- Das Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Katalysator-Konverters kann wahlweise in den folgenden zwei unterschiedlichen Arten ausgeführt werden:
- Vor dem Schritt des Einsetzens bzw. Befestigens des monolithischen Katalysators kann das rohrförmige Werkstück an einem der entgegengesetzt liegenden offenen Enden in eine Trichterform gezogen werden. Dann kann der Schritt des Befestigens des monolithischen Katalysators ausgeführt werden. Schließlich kann der Schritt des Drehens des rohrförmigen Werkstücks ausgeführt werden, wodurch das rohrförmige Werkstück an dem anderen der entgegengesetzt liegenden offenen Enden in eine Trichterform gezogen wird; und
- der Schritt des Einsetzens bzw. Befestigens des monolithischen Katalysators kann vor dem oben beschriebenen Schritt des Drehens des rohrförmigen Werkstücks ausgeführt werden. Dann kann das rohrförmige Werkstück, in dem der monolithische Katalysator angeordent ist, an beiden der einander gegenüberliegenden offenen Enden in eine Trichterform gezogen werden.
- Zusammengefasst ist es möglich, den monolithischen Katalysator-Konverter mit den vorstehend beschriebenen Vorteilen herzustellen. Bei dem daraus resultierenden vorliegenden monolithischen Katalysator-Konverter ist der Katalysator-Container integral aus dem rohrförmigen Werkstück ausgebildet und nicht verschweißt. Daher ist es bei der Herstellung des vorliegenden monolithischen Katalysators möglich, die Materialkosten zu reduzieren und das herkömmliche Schweißen zu vermeiden.
- Das Herstellungsverfahren weist insbesondere die folgenden Vorteile auf: Es kann die Materialkosten reduzieren; und es kann das herkömmliche Schweißen verhindern. Folglich kann der vorliegende Prozess zum Herstellen eines monolithischen Katalysator-Konverters den monolithischen Katalysator-Konverter gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung zu verringerten Herstellkosten unter einer guten Umgebung fertigstellen.
- Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und vieler ihrer Vorteile ergibt sich, wenn sie anhand der folgenden detaillierten Beschreibung besser verstanden wird, wenn diese in Verbindung mit den Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung betrachtet wird, die alle Teil der Offenbarung bilden:
- Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung einiger Basisschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines monolithischen Katalysator-Konverters, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
- Fig. 2 ist ein Querschnitt zur Erläuterung eines Zwischenprodukt bei der Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines monolithischen Katalysators und dazu gehöriger Komponenten, die beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
- Fig. 4 ist ein Querschnitt zur Erläuterung des endgültigen Produktes des Verfahrens zur Herstellung des monolithischen Katalysator-Konverters und einer Aufspannvorrichtung, die dabei verwendet wird; und
- Fig. 5 ist ein Querschnitt zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Drehen und Ziehen, die alternativ bei der ersten und zweiten bevorzugten Ausführung verwendet werden kann.
- Nachdem vorstehend die vorliegende Erfindung allgemein beschrieben worden ist, ergibt sich ein besseres Verständnis anhand der spezifischen bevorzugten Ausführungsformen, die hier nur zum Zwecke der Erläuterung gegeben werden und nicht dazu dienen, den Schutzbereich der Ansprüche einzuschränken.
- Wie in den Fig. 1(A) und 1(B) gezeigt, werden ein rohrförmiges Werkstück 1 und ein monolithischer Katalysator 2 vorbereitet, wobei die Vorbereitung des Katalysators 2 detaillierter anhand von Fig. 4 beschrieben wird. Das rohrförmige Werkstück 1 ist aus rostfreiem Stahl hergestellt und wurde durch das Biegen eines blechförmigen Querschnitts zu einem Rohr hergestellt. Somit verbleibt ein sich achsial erstreckender Schweißbereich ursprünglich im rohrförmigen Werkstück 1. Der monolithischer Katalysator 1 umfasst eine keramische Abstützung, die als Substratabstützung dient, eine Katalysatorträgerschicht, die aus Keramik gebildet und auf der keramischen Abstützung angeordnet ist, und einen Katalysatorzusatz wie etwa Platin oder dergleichen, mit der die Katalysatorträgerschicht angereichert ist. Es sei angemerkt, dass es an Stelle der Keramikabstützung auch möglich ist, eine metallische Abstützung als eine Substratabstützung für den monolithischen Katalysator 2 zu verwenden. Die metallische Abstützung umfasst dabei eine wabenförmige Substanz, die durch das Biegen einer geriffelten Platte und einer flachen Platte gebildet wird, und eine äußere Röhre zum Halten der wabenförmigen Substanz darin.
- Anschließend wird, wie in Fig. 1(B) gezeigt, ein monolithischer Katalysator 2 durch ein anderes der entgegengesetzt liegenden offenen Enden 1b in das Innere des rohrförmigen Werkstücks eingefügt.
- Dann wird, wie in Fig. 1(D) gezeigt, das rohrförmige Werkstück 1 an einem entgegengesetzt liegenden offenen Ende 1a in eine Trichterform gezogen. Bei diesem Ziehen wird eine Vorrichtung 1 zum Drehen verwendet, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist.
- Beispielsweise kann bei der Vorrichtung zum Drehen und Ziehen ein Spannfutter 20 ein rohrförmiges Werkstück 1 so halten, dass sich ein entgegengesetze offen liegendes Ende 1a des rohrförmigen Werkstücks 1 horizontal erstreckt. Das Spannfutter 20 ist mit einer Drehwelle eines Motors 21 fest verbunden. Somit ist das rohrförmige Werkstück 1 drehbar um seine achsiale Hauptachse gelagert. Über dem entgegengesetzt liegenden offenen Ende 1a des rohrförmigen Werkstücks 1 ist ein vertikal beweglicher Tisch 23 angeordnet, der durch einen hydraulischen Zylinder 22 vertikal bewegt werden kann. Darüber hinaus weist der vertikal bewegbare Tisch 23 einen horizontal bewegbaren Tisch 25 auf, der durch einen hydraulischen Zylinder 24 horizontal bewegt werden kann. Darüber hinaus ist der horizontal bewegbare Tisch 25 mit einer Walze 27 durch eine Gabel 26 versehen. Die Walze 27 weist eine achsiale Hauptachse auf, die parallel zu der des rohrförmigen Werkstücks 1 ist, und kann daher entsprechend angetrieben werden, wenn das rohrförmige Werkstück 1 sich dreht.
- Dann wird, wie in Fig. 1(B) gezeigt, das rohrförmige Werkstück 1 an dem entgegengesetzt liegenden offenen Ende 1a in eine Trichterform gezogen. Bei diesem alternativen Ziehen wird, wie aus Fig. 5 ersichtlich, das rohrförmige Werkstück 1 durch den Motor 21 um seine achsiale Hauptachse gedreht und gleichzeitig die Walze 27 allmählich, doch kräftig auf das entgegengesetzt liegende offene Ende 1a des rohrförmigen Werkstücks 1 durch entsprechende Kontrolle der Bewegungen der Hydraulikzylinder 22 und 24 gepresst. Das alternative Ziehen wird so an dem entgegengesetzt liegenden offenen Ende 1a des rohrförmigen Werkstücks 1 vervollständigt. Dabei ist zu beachten, dass es auch bei dem alternativen Ziehen möglich ist, das entgegengestzt liegende offene Ende 1a lokal wärme zu behandeln oder anzulassen beziehungsweise auszuglühen, um die Formbarkeit zu verbessern.
- Schließlich wird, wie in Fig. 1(C) dargestellt, das entgegengesetzt liegende offene Ende 1b des rohrförmigen Werkstücks 1 unter Verwendung der Vorrichtung zum Ziehen mit Gesenken gezogen, oder unter Verwendung der Vorrichtung zum Drehen und Ziehen. Somit wird auf die gleiche Weise, wie sie beim Schritt des Ziehens vorgehend beschrieben worden ist, das entgegengesetzt liegende offene Ende 1b in ein trichterförmiges kegelartiges Teil 1e gezogen. Dabei ist zu beachten, dass das trichterförmige Teil 1c durch den Bereich des rohrförmigen Werkstücks 1 ausschließlich der kegelartigen Teile 1d und 1e gebildet wird.
- Ein Zwischenprodukt eines monolithischen Katalysator- Konverters wird somit wie in Fig. 3 dargestellt hergestellt. In diesem monolithischen Katalysator- Konverter sind das rohrförmige Teil 1c und die entgegengesetzt liegenden kegelartigen Teile 1d und 1e integral aus dem rohrförmigen Werkstück ausgebildet, sodass sie den Katalysator-Container 1 bilden. Der monolithische Katalysator 2 wird in dem rohrförmigen Teil 1c gehalten. Die entgegengesetzt liegenden kegelartigen Teile 1d und 1e sind mit den Leitungen des Abgassystems an ihren diametrisch reduzierten Öffnungen verbunden.
- Zusammengefasst und wie in Fig. 1(A) dargestellt wird bei der zweiten bevorzugten Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung ein monolithischer Katalysator 2 zunächst durch entweder ein entgegengesetzt liegendes offenes Ende 1a oder das andere entgegengesetzt liegende Ende 1b in ein rohrförmiges Werkstück 1 eingeführt.
- Dann werden, wie in den Fig. 1(B) und 1(C) die entgegengesetzt liegenden offenen Enden 1a und 1b des rohrförmigen Werkstücks 1 kontinuierlich unter Verwendung der Vorrichtung zum Drehen und Ziehen (wie sie in Fig. 5 dargestellt ist) gezogen. Somit werden die entgegengesetzt liegenden offenen Enden 1a und 1b in die trichterförmigen kegelartigen Teile 1d und 1e gezogen. Ausgenommen, dass die entgegengesetzt liegenden offenen Enden 1a und 1b dem kontinuierlichen Ziehen unterworfen werden, wird der Schritt des Ziehens bei der zweiten bevorzugten Ausführung auf dieselbe Weise wie bei der ersten bevorzugten Ausführung ausgeführt.
- Entsprechend dieses Herstellungsprozesses kann das Ziehen kontinuierlich ausgeführt werden. Daher ist es möglich, die Gesamtherstellungszeit zu reduzieren.
- Wie in Fig. 3 dargestellt, ist gemäß der vorliegenden Erfindung der monolithische Katalysator 2 mit ringförmigen Halteteilen 3 und 4 versehen. Die ringförmigen Halteteile 3 und 4 sind auf der Umfangsoberfläche der entgegengesetzt liegenden Stirnseiten des monolithischen Katalysators 2 befestigt und umfassen eine Ansammlung von Fasern aus rostfreiem Stahl, die einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen als der des rohrförmigen Werkstücks 1. Darüber hinaus weist der monolithische Katalysator 2 ein Dichtungselement 5 auf. Das Dichtungselement 5 ist um die mittlere Umfangsoberfläche des monolithischen Katalysators 2 gewunden und umfasst Keramikfasern und Wurmstein. Der monolithische Katalysator 2 mit den Extrakomponenten wird anstelle des monolithischen Katalysators 2 in ein rohrförmiges Werkstück 1 eingesetzt, wie es in vereinfachter Weise in Fig. 1 dargestellt ist.
- Wenn das Zwischenprodukt wie in Fig. 2 dargestellt vorbereitet worden ist, wird ein Spannfutter wie in Fig. 4 dargestellt vorbereitet. Wie in der Zeichnung gezeigt umfasst das Spannfutter einen Schaft 6, eine Walze 7 mit der Hauptbreite, die um den Schaft 6 herum angeordnet ist, und ein Paar Walzen 8 und 9 mit geringerer Breite, die auf beiden Seiten der Walze 7 um den Schaft 6 herum angeordnet sind. Die Walze 7 mit der Hauptbreite hat eine Breite, die ein wenig kleiner als die des Dichtungselementes 5 ist. Die Walzen 8 und 9 mit kleinerer Breite weisen eine Breite auf, die kleiner als der Zwischenraum zwischen dem Dichtungselement 5 und den halbringförmigen Halteteilen 3 und 4 ist. Somit ist das Spannfutter so aufgebaut, dass die Walze 8 mit kleinerer Breite zwischen dem Halteteil 3 und dem Dichtungselement 5 positioniert werden kann und so, dass die Walze 9 mit kleinerer Breite zwischen dem Halteteil 4 und dem Dichtungselement 5 positioniert werden kann.
- Nach dem Schritt des Einsetzens des monolithischen Katalysators und dem Schritt des Ziehens auf die vorgehend beschriebene Weise werden das rohrförmige Werkstück 1 und das Spannfutter um die achsiale Hauptachse gedreht und gegeneinander gepresst. Dementsprechend deformiert die Walze 8 plastisch das rohrförmige Teil 1c zwischen dem Halteteil 3 und dem Dichtungselement 5 und die Walze 9 deformiert plastisch das rohrförmige Teil 1c zwischen dem Halteteil 4 und dem Dichtungselement 5. Somit werden eine ringförmige Einbuchtung 1g und eine ringförmige Einbuchtung 1h zwischen dem Halteteil 3 und dem Dichtungselement 5 beziehungsweise zwischen dem Halteteil 4 und dem Dichtungselement ausgebildet. Darüber hinaus deformiert die Walze 7 plastisch das rohrförmige Werkstück zwischen den Einbuchtungen 1g und 1h. Somit wird das rohrförmige Teil 1c zwischen den Einbuchtungen 1g und 1h diametrisch reduziert.
- Somit ist schließlich ein monolithischer Katalysator- Konverter hergestellt. Bei diesem monolithischen Katalysator-Konverter dehnen sich die Halteteile 3 und 4 thermisch mehr aus als der Katalysator-Container 1 und klemmen die Einbuchtungen 1g und 1h des rohrförmigen Teils 1c zwischen sich und dem Dichtungselement 5. Daher kann der monolithische Katalysator 2 fest im Katalysator- Container 1 gehalten werden. Darüber hinaus dehnt sich im monolithischen Katalysator-Konverter das Dichtungselement 5 aus und verdichtet sich zwischen den Einbuchtungen 1g und 1h, wo das rohrförmige Teil 1c diametrisch reduziert ist, und zeigt dementsprechend eine große Federkraft. Folglich kann der monolithische Katalysator-Konverter nicht nur eine hohe Steifigkeit zum Halten des monolithischen Katalysators 2 verwirklichen, sondern auch eine hohe Luftdichtigkeit. Darüber hinaus sind in dem monolithischen Katalysator-Konverter die Halteteile 3 oder 4 auf der Abgaseinlassseite des monolithischen Katalysator-Konverters und können verhindern, dass die Abgase mit erhöhter Temperatur das Dichtungsmittel 5 verschlechtern. Zusätzlich zu diesen zusätzlichen Vorteilen weist ein monolithischer Katalysator, der wie vorgehend beschrieben hergestellt worden ist, die folgenden Vorteile auf:
- Da er nicht einem Schweißen unterzogen worden ist, das herkömmlicherweise durchgeführt wird, das heißt, sein Katalysator-Container 1 wird wenig durch die thermischen Einflüsse beeinträchtigt, die aus dem Schweißen resultieren; und es ermöglicht die gute Montierbarkeit der entgegengesetzt liegenden kegelartigen Teile 1d und 1e.
- Darüber hinaus weist der monolithische Katalysator- Konverter keine sich achsial erstreckenden verbundenen Bereiche auf, keine sich radial erstreckenden verbundenen Bereiche und keine sich in Umfangsrichtung erstreckenden verbundenen Bereiche, die sich aus den geschweißten Teilen ergeben. Daher ist es nicht notwendig, den monolithischen Katalysator-Konverter der lästigen Inspektion auf Leckage zu unterziehen, die herkömmlicherweise durchgeführt wird. In der Tat kann der monolithische Katalysator-Konverter sicher verhindern, dass Abgase austreten, und kann mit einer hohen Materialausbeute (oder einer niedrigen Abfallrate) hergestellt werden.
- Darüber hinaus sind, verglichen mit dem herkömmlichen haubenförmigen monolithischen Katalysator-Konverter, der das obere und das untere Teil verwendet, die Flansche aufweisen, die Materialkosten bei der Herstellung des monolithischen Katalysator-Konverters reduziert und das Schweißen wird dabei vermieden. In der Tat ermöglicht der monolithische Katalysator-Konverter es, die Herstellungskosten zu reduzieren und eine gute Arbeitsumgebung zu realisieren.
- Darüber hinaus nimmt beim Betrieb der monolithische Katalysator-Konverter die Abgase, die vom Motor mittels der Einlassleitung des Abgassystemes ausgestoßen werden, auf, um sie dem monolithischen Katalysator 2 einzuführen, und der monolithische Katalysator 2 reinigt die schädlichen Komponenten, die in den Abgasen enthalten sind. Bei dieser Reinigung können die Abgase glatt in dem Katalysator-Container 1 strömen, da der monolithische Katalysator-Konverter keine verbundenen Bereiche im Katalysator-Container 1 enthält. Solche verbundenen Bereiche treten unvermeidlich bei dem Katalysator- Container des herkömmlichen haubenförmigen monolithischen Katalysator-Konverters auf. Als Ergebnis kann der monolithische Katalysator-Konverter verhindern, dass der Abgaswiderstand steigt und dementsprechend verhindern, dass die Motorleistung sich verschlechtert.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung eines monolithischen
Katalysator-Konverters, mit den Schritten:
Einsetzen eines monolithischen Katalysators (2) in
ein rohrförmiges Werkstück (1) mit entgegengesetzt
liegenden offenen Enden (1a, 1b) durch eines der
entgegengesetzt liegenden offenen Enden (1a, 1b),
gekennzeichnet durch
vor dem Schritt des Einsetzens des monolithischen
Katalysators Anordnen eines Dichtungselements (5) an
einer mittleren Umfangsoberfläche des monolithischen
Katalysators (2) und neben dem Dichtungselement eines
ringförmigen Halteteils (3, 4) an jeder der beiden
entgegengesetzt liegenden Stirnseiten des Dichtungselements (5),
Ziehen des rohrförmigen Werkstücks (1) an den
entgegengesetzt liegenden offenen Enden (1a, 1b) in eine
Trichterform mittels Drehen, und
im Anschluß an den Schritt des Ziehens des
rohrförmigen Werkstücks Pressen des rohrförmigen Werkstücks (1)
an einem Abschnitt, der zwischen dem Dichtungselement (5)
und dem ringförmigen Halteteil (3, 4) liegt,
wodurch der monolithische Katalysator-Konverter ohne
Ausführen einer Schweißbearbeitung fertiggestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt des
Ziehens des rohrförmigen Werkstücks im Anschluß an den
Schritt des Einsetzens des monolithischen Katalysators
das rohrförmige Werkstück (1) kontinuierlich an den
entgegengesetzt liegenden offenen Enden (1a, 1b) in eine
Trichterform gezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Schritt
des Anordnens neben dem Dichtungselement (5) ein Paar
ringförmiger Halteteile (3, 4) an den beiden entgegengesetzt
liegenden Stirnseiten des Dichtungselements (5)
angeordnet werden, und
im Schritt des Pressens das rohrförmige Werkstück
(1) an den Abschnitten (1g, 1h), die zwischen dem
Dichtungselement (5) und dem einen der ringförmigen
Halteteile (3, 4) bzw. zwischen dem Dichtungselement (5) und
dem anderen der ringförmigen Halteteile (3, 4) liegen,
gepresst wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
der Schritt des Pressens durch Walzen ausgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
vor dem Schritt des Ziehens des rohrförmigen Werkstücks
das rohrförmige Werkstück (1) an den entgegengesetzt
liegenden offenen Enden (1a, 1b) lokal wärmebehandelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im
Schritt des Ziehens des rohrförmigen Werkstücks das
rohrförmige Werkstück (1) an den entgegengesetzt liegenden
offenen Enden (1a, 1b) lokal wärmebehandelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
das rohrförmige Werkstück (1) durch ein Spannfutter (20)
festgehalten und in Drehung gesetzt und durch eine
drehbar angeordnete Walze (27) an den entgegengesetzt
liegenden offenen Enden (1a, 1b) in die Trichterform gezogen
wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei
das Dichtungselement (5) aus einem Material hergestellt
ist, das sich bei erhöhten Temperaturen ausdehnt und
verfestigt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei
das Halteteil (3, 4) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweist, der größer ist als derjenige des rohrförmigen
Werkstücks (1).
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