EP0218062B1 - Support matrix, particularly for a catalytic reactor for purifying exhaust gases of internal-combustion engines - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a carrier matrix for a catalytic reactor for exhaust gas purification in internal combustion engines, with at least one metallic carrier strip which is profiled essentially in its transverse direction and from which the carrier matrix is wound, which is enveloped by a jacket.
- Such a method is known from DE-A 2 302 746.
- smooth tapes are unrolled from two supply rolls, one of which is profiled by means of a corrugating machine.
- the corrugated and smooth strips are then fed via deflection rollers to a winding machine, which winds the two strips onto a winding core. This creates a carrier matrix in which the smooth and the wavy tape spiral around the winding core.
- Such production methods can also only be used if the flow resistance of the finished catalyst body caused by the remaining winding core is negligible.
- the present invention is therefore based on the object of providing a method and a device for producing a carrier matrix with which an arbitrarily definable cross-section can be achieved without great difficulty and thus the possibility can be created of the carrier body thus wound to existing spaces in the exhaust pipe optimally adapt a motor vehicle.
- the characterizing features of claim 1 are provided in a method according to the preamble of claim 1.
- This procedure ensures that the carrier matrix can already have trapezoidal or triangular cross-sections in a very simple manner, with the deflecting means keeping the layers which are later adjacent to one another at a distance, which only disappears when they are deformed into the final shape.
- the carrier matrix is composed of several wound carrier matrix parts, it becomes possible to provide the cross section of the carrier matrix, in particular with concave curvatures, which could not previously be achieved in such a simple manner.
- the new method causes the carrier tape to be lifted from the respective underlying winding layer by the deflecting means and is deflected around the deflecting means by the application of the carrier tape.
- the dimensions of the deflection means leave deflection points on the wound carrier matrix which are adapted to their cross-sectional shape.
- the deflecting means are removed from the carrier matrix and the carrier matrix is introduced into the jacket with deformation, which has the final shape of the carrier matrix.
- the carrier matrix is deformed into the shape of the jacket either before or during insertion into the jacket. This measure ensures that the exhaust gases flowing through the carrier matrix during operation are not hindered by the deflecting means, that is to say the functionality of the carrier matrix is not restricted, but at the same time the desired cross section of the carrier matrix generated by means of the deflecting means is retained.
- the distance between the deflection means, over which the carrier tape is wound one after the other with continuous winding corresponds to the length of the carrier tape between the deflections after the carrier matrix has been introduced into the jacket with deformation.
- the spatial position of the deflecting means is no longer bound to the desired cross section of the carrier matrix, but rather the deflecting means can only be introduced as a function of their distance between the winding layers of the carrier tape.
- the deflection means on lines, in particular in a star shape. This makes it possible to wind the carrier matrix at a high and uniform winding speed without the need for complicated winding drives.
- An advantageous embodiment consists in that the carrier tape is provided with the weak points assigned to the deflections before the winding. This measure has the effect that the deflection points are formed even better and more precisely by the kinks or perforations present in the carrier tape.
- a carrier matrix according to the invention is provided with two rotatably connected disks provided with a rotary drive, at least one of which is provided with receptacles for the deflecting means at a distance from the axis of rotation.
- a rotary drive at least one of which is provided with receptacles for the deflecting means at a distance from the axis of rotation.
- two coaxial pins which run parallel to the axis of the disks and are arranged opposite one another in the disks. This measure enables further automation and acceleration of the winding process. It is particularly advantageous if the outer surfaces of the pins form deflection edges. This causes a more precise definition of the deflection points when winding the carrier tape.
- An advantageous further development comprises a device for deforming the carrier matrix and for adapting its shape to the shape of the jacket. With the aid of this device, after the pins serving as deflection means have been removed, the carrier matrix is either first deformed and then inserted into the jacket, or at the same time deformed into the final shape of the carrier matrix when inserted into the jacket.
- FIG. 1 a desired cross-sectional shape of a carrier matrix is shown with the aid of a hatched area 12, which is predetermined, for example, by the carrier matrix being fastened in the region of the cardan tunnel of a motor vehicle and intended to fill the entire available space there.
- a carrier matrix with the cross section shown in FIG. 1 is explained below with reference to FIG. 2.
- a carrier matrix 15 consists of a high-temperature-resistant, metallic carrier tape 16 which is wound around a winding core 17 and around deflection means 18.
- An axis of rotation 19 forms the center of the winding.
- Reference number 22 denotes a single winding layer of the carrier matrix, which always consists of a full wrapping of the carrier tape 16 around the winding core 17.
- the carrier tape 16 consists of a smooth and a corrugated metal tape, the width of which corresponds to the desired axial length of the carrier matrix 15. However, it is also possible for the carrier tape 16 to be in the form of a trapezoidal profiled tape.
- the winding core 17 is of elongated shape, while the deflection means 18 are circular cylindrical bodies.
- the deflecting means 18 are arranged on both sides of the winding core 17 in a respective plane 21, which each form an obtuse angle with the plane of the winding core 17. It is also possible for the deflecting means 18 to be offset, in particular arranged in a zigzag shape to the plane 21.
- the carrier tape 16 is fastened to the right end of the winding core 17 and lies on the upper side thereof. At the left end of the winding core 17, the carrier tape 16 is guided over a deflection means 18, in order to then arrive at a deflection means 18 located at the right end of the winding core 17, parallel to the underside of the winding core 17. A winding layer 22 of the carrier matrix 15 is thus implemented. Thereafter, the carrier tape 16 either lies on the previous winding layer 22 or is wound around a further deflecting means 18.
- the individual deflecting means 18 are introduced one after the other, always after the winding layer running under the deflecting means to be introduced is wound up, ie only shortly before the carrier tape 16 is to be wound over the respective deflecting means 18.
- the finished wound carrier matrix of FIG. 2 is in a jacket 10, the cross section of which corresponds to the cross section 12 shown in FIG. 1.
- the carrier matrix 15 of FIG. 2 has been introduced into this jacket 10 after the winding core 17 and the deflection means 18 have been removed from the carrier matrix 15.
- deflection points 20 have formed, which are located on both sides of the winding core 17 in the plane 21.
- the deflection points have a more or less large acute angle.
- the two planes 21 containing the deflection points 20 form an obtuse angle with the two parallel side surfaces of the carrier matrix and intersect at an intersection point 23.
- the jacket 10 is advantageously made of steel and has the desired cross-section, as shown in FIG. 1, even before the carrier matrix 15 of FIG. 2 is introduced.
- the production of the jacket 10 is known and will not be explained in more detail. However, the insertion of the carrier matrix 15 into the jacket 10 will be described.
- the deflection means 18 are arranged such that almost the desired cross section of the carrier matrix 15 is obtained by the winding alone. To produce a different cross section, it is therefore only necessary to arrange the deflecting means 18 differently and to wrap it with the carrier tape 16. In principle, however, it is not necessary to produce a winding body that largely has its final shape when winding the carrier tape 16. If necessary, it may be advantageous not to use a winding core 17, but rather to start winding the carrier matrix 15 immediately with the aid of deflection means 18. In these cases, the beginning of the carrier tape 16 can be fastened to a deflection means 18 or to the winding axis 19. It is also possible to use differently shaped winding cores 17 and / or deflection means 18.
- any cross-section of a carrier matrix 15 when using an elastically deformable carrier tape 16, it is not the spatial position of the deflecting means 18 that is decisive, but rather the circumferential length of each individual winding layer 22 of the carrier matrix 15 each individual winding position can be calculated or measured.
- the successive deflection points 18 can basically be arranged spatially as long as the resulting winding layers have the corresponding circumferential lengths. Due to the elastic deformability of the carrier tape 16, after the winding body 15 has been wound, the core 17 and the surrounding means 18 have been removed, it is possible to press the carrier matrix 15 into the desired shape when it is inserted into the jacket 10 without plastic deformation of the carrier matrix 15 occur.
- the deflecting means 18 is particularly advantageous to design the deflecting means 18 as star-shaped as possible, e.g. to be arranged in the form of a right-angled cross extending from the winding axis. This makes it possible to wind the carrier matrix 15 at a high and uniform winding speed without the need for complicated winding drives.
- FIG. 4a A desired cross section of a further carrier matrix is shown in FIG. 4a with the aid of a hatched area 32.
- a carrier matrix is produced from a total of three winding bodies from the carrier tape 16, two of which have the triangular cross section of the winding body 35 shown in FIG. 4b and one has the annular cross section of the winding body 36 shown in FIG. 4c.
- the winding bodies shown in FIGS. 4b and 4c are produced analogously to FIGS. 1 to 3, with no winding core in the winding body of FIG. 4b, but deflection means 39 arranged in a star shape and a core 38 and linear in the winding body of FIG. 4c arranged deflection means 39 are used.
- FIG. 5 shows a carrier matrix 15 which is located in a jacket 30, the cross section of which corresponds to the cross section shown in FIG. 4a.
- the carrier matrix 15 consists of the two winding bodies 35 and the winding body 36 of FIGS. 4b and 4c. After the winding core 38 and the deflection means 39 have been removed, the two winding bodies 35 are inserted into the interior of the winding body 36. A force 37 is then applied to the top of the winding body 36. As a result, the upper part of the annular winding body 36 is arched inwards, so that the entire carrier matrix 15 can thereby be inserted into the preformed jacket 30.
- Any cross-section of carrier matrices can be produced by combining several winding bodies into a carrier matrix.
- FIG. 6 shows a winding device 50 for producing a carrier matrix.
- two winding disks 52 are connected to one another in a rotationally fixed manner by means of an axis 51.
- each winding disk 52 there are identical bores 53 which are arranged in radially directed planes.
- the entire winding arrangement 50 is rotated about the axis of rotation 19 manually or with the aid of corresponding drive machines.
- the beginning of it is fastened to the axis 51 and the winding device 50 is then set in a rotational movement. If a deflection means is to be introduced between the winding layers during the winding process, this deflection means is introduced through the corresponding bore 53 into the area between the two winding disks 52 and the carrier tape is wound over it. This is shown again in FIG. 7.
- FIG. 7 shows a partial section of the winding device 50 of FIG. 6, namely the area of the connection of the axis 51 to a winding disk 52.
- This connection is shown by way of example by means of a screw 58, pins 73 being able to be present for the torsional strength.
- the carrier tape 16 consists of a corrugated and a smooth tape, which are identified in FIG. 7 by the reference numbers 57 and 56. The distance between the two belts 56 and 57 arises from the profiling of the corrugated belt 57.
- a deflection pin 55 is shown, which extends into the area between the two winding wheels 52, the winding area 66 and on which therefore the smooth belt 56 of the carrier tape 16 rests.
- the pin 55 is guided by the bore 53 and has an edge 67 in the winding area 66 through which the carrier tape 16 ge is kinked, that is, the angular shape shown in FIG. 3 receives the deflection 20.
- Each pin 55 runs parallel to the axis of rotation 19 of the winding arrangement 50 and is inserted through two holes 53 belonging to the two winding disks 52 to form a deflection 20. It is particularly advantageous to use two pins to form a deflection point 20 which are inserted into two mutually opposing bores 53 of the two winding disks 52 and thus run coaxially and which extend only slightly into the winding area 66.
- FIG. 8 also shows a partial section of a winding arrangement 50 according to FIG. 6, in which, however, the individual deflecting means are automatically moved into the winding area.
- the springs 62 are located in recesses 63 between the winding wheel 52 and the pins 59.
- a slider 60 which is connected to the winding wheel 52 by means of a holder 61, is attached to the outside of the winding wheel 52 so that it passes over the pins 59 can be pushed away.
- pins 59 are particularly advantageous to provide the pins 59 with a triangular cross section, the tip of the triangle pointing away from the axis 51 and thus forming an edge for the carrier tape 16. It is also advantageous to connect the slide 60 to the device driving the entire winding arrangement 50, so that the individual pins 59 are automatically inserted into the winding area 66 at the right time.
- the carrier tape can also be used in a particularly advantageous manner before the winding up at the corresponding deflection points Kink or perforation or the like can be provided.
- the carrier matrix is wound and any existing winding cores and deflection pins have been removed, the carrier matrix is transferred into the jacket and thus into its final shape with the aid of the device shown in FIG. 9.
- the cross section of the carrier matrix can be changed without the carrier matrix, in particular the profiling of the carrier tape, being plastically deformed. This is possible because, due to the deflection points of the carrier matrix, the circumferences of the individual winding layers of the carrier matrix are matched to the desired shape.
- a funnel 70 opens into a holding device 72, in which the jacket 10 is inserted.
- the outlet cross section of the funnel 70 and the holding device 72 corresponds to the cross section of the casing 10.
- the carrier matrix 15 is moved forward in the direction 71, so that its cross section is automatically reshaped to the cross section of the casing 10 due to the conical surfaces of the funnel 70.
- the carrier matrix 15 into the jacket 10 with the aid of other devices.
- flat jaws which at least partially have the shape of the desired cross section of the carrier matrix, can hold the carrier matrix on its outer surface and, if necessary, deform it, in order then to insert it into the jacket with the aid of a stamp.
- the jacket consists of several parts and forms the flat jaws. In this case, the individual parts of the jacket have to be welded together, for example, after the carrier matrix has been introduced.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Trägermatrix für einen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung bei Brennkraftmaschinen, mit wenigstens einem im wesentlichen in seiner Querrichtung profilierten, metallischen Trägerband, aus dem die Trägermatrix gewickelt ist, die von einem Mantel umhüllt ist.The invention relates to a method for producing a carrier matrix for a catalytic reactor for exhaust gas purification in internal combustion engines, with at least one metallic carrier strip which is profiled essentially in its transverse direction and from which the carrier matrix is wound, which is enveloped by a jacket.
Eine derartiges Verfahren ist aus der DE-A 2 302 746 bekannt. Dort werden von zwei Vorratsrollen glatte Bänder abgerollt, von denen eines mittels einer Wellmaschine profiliert wird. Danach werden das wellenförmige und das glatte Band über Umlenkwalzen einer Wickelmaschine zugeführt, die die beiden Bänder auf einen Wickelkern aufwickelt. Dadurch entsteht eine Trägermatrix, bei der sich das glatte und das wellenförmige Band spiralförmig um den Wickelkern winden.Such a method is known from DE-A 2 302 746. There, smooth tapes are unrolled from two supply rolls, one of which is profiled by means of a corrugating machine. The corrugated and smooth strips are then fed via deflection rollers to a winding machine, which winds the two strips onto a winding core. This creates a carrier matrix in which the smooth and the wavy tape spiral around the winding core.
Weiter ist bekannt (DE-A 2 856 030), als Wickelkern einen kreisförmigen oder ovalen Zylinder vorzusehen, der nach dem Wickelvorgang aus der Trägermatrix herausgezogen wird. Der so entstandene Hohlraum wird nach dem Wickelvorgang durch Drücken oder Pressen geschlossen, wobei der Querschnitt des Wickelkörpers verändert wird. Diese Veränderungsmöglichkeiten sind auf elliptische oder flachovale Formen beschränkt, da sonst das Trägerband selbst verformt und beschädigt würde.It is also known (DE-A 2 856 030) to provide a circular or oval cylinder as the winding core, which is pulled out of the carrier matrix after the winding process. The resulting cavity is closed after the winding process by pressing or pressing, the cross section of the winding body being changed. These change options are limited to elliptical or flat oval shapes, otherwise the carrier tape itself would be deformed and damaged.
Dies gilt auch für Herstellungsverfahren (GB-A 2 072 064), bei denen ein plattenförmiger rechteckiger Wickelkern in dem gewickelten Trägerkörper verbleibt, an dem jeweils der Anfang des wickelnden Trägerbandes punktförmig angeschweißt wird.This also applies to manufacturing processes (GB-A 2 072 064), in which a plate-shaped rectangular winding core remains in the wound carrier body, to which the beginning of the winding carrier tape is welded at a point.
Solche Herstellungsverfahren können auch nur dann eingesetzt werden, wenn der durch den verbleibenden Wickelkern verursachte Strömungswiderstand des fertigen Katalysatorkörpers vernachlässigbar ist.Such production methods can also only be used if the flow resistance of the finished catalyst body caused by the remaining winding core is negligible.
Bekannt ist es aber auch, eine Trägermatrix für einen katalytischen Reaktor dadurch herzustellen (EP-A 1 210 546), daß ein Rohling aus abwechselnden Lagen glatter und gewellter Blechstreifen jeweils aus unterschiedlich langen Windungen dieser gewickelten Blechstreifen hergestellt wird, deren jeweilige Länge beim Wickelvorgang auf die angestrebte Endform ausgelegt sein muß. Dabei wird so vorgegangen, daß eine Seite des zu wickelnden Rohlinges dicht, d.h. mit eng aneinander liegenden und auch durch Punktschweißung o.dgl. gegeneinander fixierten Lagen hergestellt wird, während die auf der anderen Seite entstehenden Schlaufen mehr oder weniger lose bleiben und erst bei der anschließenden Verformung zur Endform in aneinander liegende Lagen gebracht werden. Die Durchführung eines solchen Wickelverfahrens ist, da stets eine Seiten eng gewickelt und die Lagen dort untereinander fixiert werden müssen, recht aufwendig.However, it is also known to produce a support matrix for a catalytic reactor (EP-A 1 210 546) in that a blank is produced from alternating layers of smooth and corrugated sheet metal strips each from turns of these wound sheet metal strips of different lengths, the respective lengths of which during the winding process the desired final shape must be designed. The procedure is such that one side of the blank to be wound is tight, i.e. with close to each other and also by spot welding or the like. layers fixed against each other is produced, while the loops formed on the other side remain more or less loose and are only brought into adjacent layers during the subsequent deformation to the final shape. The implementation of such a winding process is quite complex since one side is always tightly wound and the layers have to be fixed there with one another.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Trägermatrix zu schaffen, mit dem ein beliebig vorgebbarer Querschnitt ohne große Schwierigkeiten erreicht werden und damit die Möglichkeit geschaffen werden kann, den so gewickelten Trägerkörper an vorhandene Räume in der Abgasleitung eines Kraftfahrzeuges optimal anzupassen.The present invention is therefore based on the object of providing a method and a device for producing a carrier matrix with which an arbitrarily definable cross-section can be achieved without great difficulty and thus the possibility can be created of the carrier body thus wound to existing spaces in the exhaust pipe optimally adapt a motor vehicle.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 vorgesehen. Durch diese Verfahrensweise wird erreicht, daß die Trägermatrix in sehr einfacher Weise von Haus aus schon trapezförmige oder dreieckförmige Querschnitte besitzen kann, wobei durch die Umlenkmittel die später aneinandergrenzenden Lagen noch etwas auf Abstand gehalten werden, der erst bei der Verformung zur Endform verschwindet. Insbesondere, wenn die Trägermatrix aus mehreren gewickelten Trägermatrixteilen zusammengesetzt wird, wird es möglich, den Querschnitt der Trägermatrix, insbesondere mit konkaven Einwölbungen zu versehen, was bisher nicht auf so einfache Weise erreicht werden konnte. Durch das neue Verfahren wird bewirkt, daß das Trägerband durch die Umlenkmittel von der jeweils darunter liegenden Wickellage abgehoben wird und durch das Anlegen des Trägerbandes um das Umlenkmittel umgelenkt wird. Die Abmessungen der Umlenkmittel hinterlassen dabei an der gewickelten Trägermatrix Umlenkstellen, die an ihre Querschnittsform angepaßt sind.To solve this problem, the characterizing features of claim 1 are provided in a method according to the preamble of claim 1. This procedure ensures that the carrier matrix can already have trapezoidal or triangular cross-sections in a very simple manner, with the deflecting means keeping the layers which are later adjacent to one another at a distance, which only disappears when they are deformed into the final shape. In particular, if the carrier matrix is composed of several wound carrier matrix parts, it becomes possible to provide the cross section of the carrier matrix, in particular with concave curvatures, which could not previously be achieved in such a simple manner. The new method causes the carrier tape to be lifted from the respective underlying winding layer by the deflecting means and is deflected around the deflecting means by the application of the carrier tape. The dimensions of the deflection means leave deflection points on the wound carrier matrix which are adapted to their cross-sectional shape.
Nach dem Wickelvorgang werden die Umlenkmittel aus der Trägermatrix entfernt und die Trägermatrix unter Verformung in den Mantel eingeführt, der die Endform der Trägermatrix besitzt. Die Trägermatrix wird dabei entweder vor oder bei dem Einführen in den Mantel in die Form des Mantels verformt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die im Betrieb durch die Trägermatrix hindurchströmenden Abgase von den Umlenkmitteln nicht behindert, die Funktionsfähigkeit der Trägermatrix also nicht eingeschränkt wird, gleichzeitig jedoch der mittels der Umlenkmittel erzeugte gewünschte Querschnitt der Trägermatrix erhalten bleibt.After the winding process, the deflecting means are removed from the carrier matrix and the carrier matrix is introduced into the jacket with deformation, which has the final shape of the carrier matrix. The carrier matrix is deformed into the shape of the jacket either before or during insertion into the jacket. This measure ensures that the exhaust gases flowing through the carrier matrix during operation are not hindered by the deflecting means, that is to say the functionality of the carrier matrix is not restricted, but at the same time the desired cross section of the carrier matrix generated by means of the deflecting means is retained.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung entspricht der Abstand der Umlenkmittel, über die das Trägerband bei fortlaufender Wicklung nacheinander gewickelt wird, der Länge des Trägerbands zwischen den Umlenkungen, nachdem die Trägermatrix unter Verformung in den Mantel eingeführt worden ist. Dies hat zur Folge, daß die räumliche Lage der Umlenkmittel nicht mehr an den gewünschten Querschnitt der Trägermatrix gebunden ist, sondern die Umlenkmittel einzig in Abhängigkeit von ihrem Abstand zwischen die Wickellagen des Trägerbands eingebracht werden können. Besonders vorteilhaft ist es dabei, die Umlenkmittel auf Linien insbesondere sternförmig anzuordnen. Damit ist es möglich, die Trägermatrix mit einer hohen und gleichmäßigen Wickelgeschwindigkeit zu wickeln, ohne daß komplizierte Wickelantriebe vorgesehen werden müssen.In an advantageous development, the distance between the deflection means, over which the carrier tape is wound one after the other with continuous winding, corresponds to the length of the carrier tape between the deflections after the carrier matrix has been introduced into the jacket with deformation. The consequence of this is that the spatial position of the deflecting means is no longer bound to the desired cross section of the carrier matrix, but rather the deflecting means can only be introduced as a function of their distance between the winding layers of the carrier tape. It is particularly advantageous to arrange the deflection means on lines, in particular in a star shape. This makes it possible to wind the carrier matrix at a high and uniform winding speed without the need for complicated winding drives.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß das Trägerband vor dem Wickeln mit den Umlenkungen zugeordneten Schwachstellen versehen wird. Diese Maßnahme bewirkt, daß die Umlenkstellen durch die im Trägerband vorhandenen Knicke oder Perforationen noch besser und genauer ausgebildet werden.An advantageous embodiment consists in that the carrier tape is provided with the weak points assigned to the deflections before the winding. This measure has the effect that the deflection points are formed even better and more precisely by the kinks or perforations present in the carrier tape.
Bei einer zweckmäßigen Vorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Trägermatrix sind zwei drehfest miteinander verbundene, mit einem Drehantrieb versehene Scheiben vorgesehen, von denen wenigstens eine im Abstand von der Drehachse mit Aufnahmen für die Umlenkmittel versehen ist. Mit Hilfe dieser Anordnung ist es möglich, gleichzeitig mit dem Wickeln des Trägerbands durch Einstecken der Umlenkmittel die Umlenkungen zu erzeugen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn als Umlenkmittel wenigstens aus einer Scheibe in den Wickelbereich hinein ausfahrende Stifte dienen, wobei für die Stifte ein Ausfahrantrieb vorgesehen sein kann, der entsprechend der fortschreitenden Wicklung schaltbar ist. Prinzipiell ist es auch möglich, den Drehantrieb mit nur einer Scheibe zu versehen, auf die das Trägerband aufgewickelt und in die die Umlenkmittel eingesteckt werden.In a suitable device for the manufacture A carrier matrix according to the invention is provided with two rotatably connected disks provided with a rotary drive, at least one of which is provided with receptacles for the deflecting means at a distance from the axis of rotation. With the help of this arrangement, it is possible to generate the deflections simultaneously with the winding of the carrier tape by inserting the deflection means. It is particularly advantageous if pins serve as deflecting means which extend at least from a disk into the winding area, an extension drive being able to be provided for the pins and being switchable in accordance with the progressive winding. In principle, it is also possible to provide the rotary drive with only one disk, onto which the carrier tape is wound and into which the deflection means are inserted.
Bei einer Weiterbildung sind je zwei koaxiale, parallel zur Achse der Scheiben verlaufende, in den Scheiben einander gegenüberliegend angeordnete Stifte vorgesehen. Mittels dieser Maßnahme ist eine weitere Automatisierung und Beschleunigung des Wickelvorgangs möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Außenflächen der Stifte Umlenkkanten bilden. Dies bewirkt eine genauere Festlegung der Umlenkstellen beim Wickeln des Trägerbands.In one development, two coaxial pins, which run parallel to the axis of the disks and are arranged opposite one another in the disks, are provided. This measure enables further automation and acceleration of the winding process. It is particularly advantageous if the outer surfaces of the pins form deflection edges. This causes a more precise definition of the deflection points when winding the carrier tape.
Eine vorteilhafte Weiterbildung umfaßt eine Einrichtung zum Verformen der Trägermatrix und zum Anpassen seiner Form an die Form des Mantels. Mit Hilfe dieser Einrichtung wird die Trägermatrix nach dem Entfernen der als Umlenkmittel dienenden Stifte entweder zuerst verformt und dann in den Mantel eingeführt oder beim Einführen in den Mantel gleichzeitig in die Endform der Trägermatrix verformt.An advantageous further development comprises a device for deforming the carrier matrix and for adapting its shape to the shape of the jacket. With the aid of this device, after the pins serving as deflection means have been removed, the carrier matrix is either first deformed and then inserted into the jacket, or at the same time deformed into the final shape of the carrier matrix when inserted into the jacket.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:
- Fig. 1 einen aus Raumgründen geforderten Querschnitt für eine Trägermatrix,
- Fig. 2 den Querschnitt einer gewickelten, jedoch noch nicht in einen Mantel eingeführten Trägermatrix,
- Fig. 3 den Querschnitt einer im Mantel befindlichen Trägermatrix,
- Fig. 4a einen aus Raumgründen geforderten Querschnitt für eine weitere Trägermatrix,
- Fig. 4b den Querschnitt eines dreieckförmigen Wickelkörpers,
- Fig. 4c den Querschnitt eines ringförmigen Wickelkörpers,
- Fig. 5 den Querschnitt einer aus drei Trägermatrixteilen zusammengesetzten und in einem Mantel befindlichen Trägermatrix,
- Fig. 6 eine schematisch dargestellte Wickelvorrichtung,
- Fig. 7 einen Teilschnitt der Wickelvorrichtung der Fig. 6,
- Fig. 8 einen Teilschnitt einer automatischen Wickelvorrichtung gemäß der Fig. 6 und
- Fig. 9 eine Einführeinrichtung.
- 1 is a cross section required for a carrier matrix for reasons of space,
- 2 shows the cross section of a wound carrier matrix which has not yet been introduced into a jacket,
- 3 shows the cross section of a carrier matrix located in the jacket,
- 4a is a cross section required for another carrier matrix for reasons of space,
- 4b shows the cross section of a triangular winding body,
- 4c shows the cross section of an annular winding body,
- 5 shows the cross section of a carrier matrix composed of three carrier matrix parts and located in a jacket,
- 6 is a schematically shown winding device,
- 7 is a partial section of the winding device of FIG. 6,
- Fig. 8 is a partial section of an automatic winding device according to FIGS. 6 and
- Fig. 9 an insertion device.
In der Fig. 1 ist mit Hilfe einer schraffierten Fläche 12 eine gewünschte Querschnittsform einer Trägermatrix dargestellt, die beispielsweise dadurch vorgegeben ist, daß die Trägermatrix im Bereich des Kardantunnels eines Kraftfahrzeugs befestigt wird und dort den gesamten zur Verfügung stehenden Raum ausfüllen soll. Die Herstellung einer Trägermatrix mit dem in der Fig. 1 gezeigten Querschnitt ist anhand der Fig. 2 nachfolgend erläutert.In FIG. 1, a desired cross-sectional shape of a carrier matrix is shown with the aid of a hatched
In der Fig. 2 besteht eine Trägermatrix 15 aus einem hochtemperaturfesten, metallischen Trägerband 16, das um einen Wickelkern 17 und um Umlenkmittel 18 herumgewickelt ist. Eine Drehachse 19 bildet dabei die Mitte der Wicklung. Mit der Bezugsziffer 22 ist eine einzelne Wickellage der Trägermatrix gekennzeichnet, die immer aus einer vollen Umwicklung des Trägerbands 16 um den Wickelkern 17 besteht. Das Trägerband 16 besteht dabei aus einem glatten und einem gewellten Metallband, deren Breite der gewünschten axialen Länge der Trägermatrix 15 entspricht. Es ist jedoch auch möglich, daß das Trägerband 16 in der Form eines trapezförmig profilierten Bandes vorliegt. Der Wickelkern 17 ist von länglicher Form, während die Umlenkmittel 18 kreiszylindrische Körper sind. Die Umlenkmittel 18 sind zu beiden Seiten des Wickelkerns 17 in jeweils einer Ebene 21 angeordnet, die mit der Ebene des Wickelkerns 17 jeweils einen stumpfen Winkel einschließen. Dabei ist es auch möglich, daß die Umlenkmittel 18 versetzt, insbesondere zickzackförmig zur Ebene 21 angeordnet sind.In FIG. 2, a
Das Trägerband 16 ist am rechten Ende des Wickelkerns 17 befestigt und liegt an dessen Oberseite auf. Am linken Ende des Wickelkerns 17 ist das Trägerband 16 über ein Umlenkmittel 18 geführt, um dann parallel zur Unterseite des Wickelkerns 17 zu einem am rechten Ende des Wickelkerns 17 befindlichen Umlenkmittel 18 zu gelangen. Damit ist eine Wickellage 22 der Trägermatrix 15 ausgeführt. Danach liegt das Trägerband 16 entweder auf der jeweils vorhergehenden Wickellage 22 auf oder ist um jeweils ein weiteres Umlenkmittel 18 gewunden. Die einzelnen Umlenkmittel 18 werden dabei nacheinander eingebracht, und zwar immer nachdem die jeweils unter dem einzubringenden Umlenkmittel verlaufende Wickellage aufgewickelt ist, also erst kurz bevor das Trägerband 16 über das jeweilige Umlenkmittel 18 gewunden werden soll. Die Art und Weise wie der Wickelkern 17 und die Umlenkmittel 18 in die Trägermatrix 15 eingebracht und befestigt werden, wird später noch erläutert. Insgesamt ergibt sich durch das Aufwickeln des Trägerbands 16 auf den Wickelkern 17 und über die Umlenkmittel 18 eine Trägermatrix 15 mit trapezförmiger Gestalt.The
In der Fig. 3 befindet sich die fertig gewickelte Trägermatrix der Fig. 2 in einem Mantel 10, dessen Querschnitt dem in der Fig. 1 dargestellten Querschnitt 12 entspricht. In diesen Mantel 10 ist die Trägermatrix 15 der Fig. 2 eingeführt worden, nachdem der Wickelkern 17 und die Umlenkmittel 18 aus der Trägermatrix 15 entfernt worden sind. Durch das Einführen der Trägermatrix 15 in den Mantel 10 haben sich Umlenkstellen 20 ausgebildet, die beidseits des Wickelkerns 17 jeweils in der Ebene 21 liegen. Abhängig von der Krümmung des Trägerbands 16 an einer derartigen Umlenkstelle 20, weisen die Umlenkstellen einen mehr oder weniger großen spitzen Winkel auf. Die beiden die Umlenkstellen 20 enthaltenden Ebenen 21 bilden ähnlich wie die Umlenkmittel 18 der Fig. 2 einen stumpfen Winkel mit den beiden parallelen Seitenflächen der Trägermatrix und schneiden sich in einem Schnittpunkt 23.In FIG. 3 the finished wound carrier matrix of FIG. 2 is in a
Der Mantel 10 ist vorteilhafterweise aus Stahl gefertigt und besitzt schon vor dem Einführen der Trägermatrix 15 der Fig. 2 den gewünschten Querschnitt, wie er in der Fig. 1 dargestellt ist. Die Herstellung des Mantels 10 ist bekannt und soll nicht näher erläutert werden. Das Einführen der Trägermatrix 15 in den Mantel 10 jedoch wird noch beschrieben werden.The
In der Fig. 2 sind die Umlenkmittel 18 so angeordnet, daß durch das Wickeln alleine nahezu der gewünschte Querschnitt der Trägermatrix 15 erhalten wird. Zur Erzeugung eines anderen Querschnitts ist es daher nur notwendig, die Umlenkmittel 18 entsprechend anders anzuordnen und mit dem Trägerband 16 zu umwickeln. Prinzipiell ist es aber nicht notwendig, bereits beim Wickeln des Trägerbands 16 einen Wickelkörper zu erzeugen, der weitgehend seine endgültige Form hat. Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, keinen Wickelkern 17 zu verwenden, sondern die Wicklung der Trägermatrix 15 sofort mit Hilfe von Umlenkmitteln 18 zu beginnen. In diesen Fällen kann der Beginn des Trägerbands 16 an einem Umlenkmittel 18 oder an der Wickelachse 19 befestigt sein. Auch ist es möglich, anders geformte Wickelkerne 17 und/oder Umlenkmittel 18 zu verwenden.2, the deflection means 18 are arranged such that almost the desired cross section of the
Zur Erzeugung eines beliebigen Querschnitts einer Trägermatrix 15 ist bei Verwendung eines elastisch verformbaren Trägerbands 16 nicht die räumlich Lage der Umlenkmittel 18 ausschlaggebend, sondern die Umfangslänge jeder einzelnen Wickellage 22 der Trägermatrix 15. Ausgehend von dem gewünschten Querschnitt kann dieser Umfang vor dem Wickeln der Trägermatrix für jede einzelne Wickellage berechnet oder gemessen werden. Die aufeinanderfolgenden Umlenkstellen 18 können nun im Grunde genommen räumlich beliebig angeordnet werden, solange die dadurch entstehenden Wickellagen die entsprechenden Umfangslängen aufweisen. Aufgrund der elastischen Verformbarkeit des Trägerbands 16 ist es nach dem Wickeln des Wickelkörpers 15, dem Entfernen des Kerns 17 und der Umienkmittei 18 möglich, die Trägermatrix 15 beim Einführen in den Mantel 10 in die gewünschte Form zu drükken, ohne daß dabei plastische Verformungen der Trägermatrix 15 auftreten.For the generation of any cross-section of a
Besonders vorteilhaft ist es, die Umlenkmittel 18 möglichst sternförmig, z.B. in der Form eines rechtwinkligen von der Wikkelachse ausgehenden Kreuzes anzuordnen. Damit ist es möglich, die Trägermatrix 15 mit einer hohen und gleichmäßigen Wickelgeschwindigkeit zu wickeln, ohne daß komplizierte Wickelantriebe vorgesehen werden müssen.It is particularly advantageous to design the deflecting means 18 as star-shaped as possible, e.g. to be arranged in the form of a right-angled cross extending from the winding axis. This makes it possible to wind the
In der Fig. 4a ist mit Hilfe einer schraffierten Fläche 32 ein gewünschter Querschnitt einer weiteren Trägermatrix gezeigt. Eine derartige Trägermatrix wird aus insgesamt drei Wickelkörpern aus dem Trägerband 16 hergestellt, von denen zwei den dreieckförmigen Querschnitt des in der Fig. 4b dargestellten Wickelkörpers 35 und einer den ringförmigen Querschnitt des in der Fig. 4c gezeigten Wickelkörpers 36 besitzen. Die in den Fig. 4b und 4c gezeigten Wickelkörper sind dabei analog zu den Fig. 1 bis 3 hergestellt, wobei dazu beim Wickelkörper der Fig. 4b kein Wickelkern, jedoch sternförmig angeordnete Umlenkmittel 39 und beim Wickelkörper der Fig. 4c ein Kern 38 und linienförmig angeordnete Umlenkmittel 39 verwendet werden.A desired cross section of a further carrier matrix is shown in FIG. 4a with the aid of a hatched
In der Fig. 5 ist eine Trägermatrix 15 dargestellt, die sich in einem Mantel 30 befindet, dessen Querschnitt dem in der Fig. 4a dargestellten Querschnitt entspricht. Die Trägermatrix 15 besteht aus den beiden Wickelkörpern 35 und dem Wickelkörper 36 der Fig. 4b und 4c. Die beiden Wickelkörper 35 sind nach dem Entfernen des Wickelkerns 38 und der Umlenkmittel 39 in den Innenraum des Wickelkörpers 36 eingeführt. Der Wickelkörper 36 wird dann an seiner Oberseite mit einer Kraft 37 beaufschlagt. Dadurch wird der obere Teil des ringförmigen Wickelkörpers 36 nach innen gewölbt, so daß sich dadurch die gesamte Trägermatrix 15 in den vorgeformten Mantel 30 einführen läßt.FIG. 5 shows a
Durch die Zusammensetzung mehrerer Wickelkörper zu einer Trägermatrix sind beliebige Querschnitte von Trägermatrizen herstellbar. Insbesondere ist es möglich, eine Trägermatrix mit einer konkaven Einwölbung zu versehen.Any cross-section of carrier matrices can be produced by combining several winding bodies into a carrier matrix. In particular, it is possible to provide a carrier matrix with a concave curvature.
Die Fig. 6 zeigt eine Wickelvorrichtung 50 zur Herstellung einer Trägermatrix. Zu diesem Zweck sind zwei Wickelscheiben 52 mit Hilfe einer Achse 51 drehfest miteinander verbunden. In jeder Wickelscheibe 52 befinden sich identische Bohrungen 53, die in radial gerichteten Ebenen angeordnet sind. Die gesamte Wickelanordnung 50 wird manuell oder mit Hilfe entsprechender Antriebsmaschinen um die Drehachse 19 gedreht. Zum Wickeln einer Trägermatrix wird der Anfang derselben an der Achse 51 befestigt und dann die Wickelvorrichtung 50 in eine Drehbewegung versetzt. Soll während des Wickelvorgangs zwischen die Wickellagen ein Umlenkmittel eingebracht werden, so wird dieses Umlenkmittel durch die entsprechende Bohrung 53 in den Bereich zwischen die beiden Wickelscheiben 52 eingeführt und das Trägerband darüber hinweggewickelt. Dies ist in der Fig. 7 nochmals dargestellt.6 shows a winding
Die Fig. 7 zeigt einen Teilschnitt der Wickelvorrichtung 50 der Fig. 6, nämlich den Bereich der Verbindung der Achse 51 mit einer Wickelscheibe 52. Diese Verbindung ist beispielhaft mittels einer Schraube 58 dargestellt, wobei für die Drehfestigkeit Stifte 73 vorhanden sein können. Wie eingangs schon erwähnt wurde, besteht das Trägerband 16 aus einem gewellten und einem glatten Band, die in der Fig. 7 mit den Bezugsziffern 57 und 56 gekennzeichnet sind. Der Abstand zwischen den beiden Bändern 56 und 57 entsteht dabei durch die Profilierung des gewellten Bands 57. Weiter ist ein Umlenkstift 55 dargestellt, der in den Bereich zwischen die beiden Wickelräder 52, den Wickelbereich 66 hineinreicht und auf dem daher das glatte Band 56 des Trägerbandes 16 aufliegt. Der Stift 55 wird von der Bohrung 53 geführt und weist im Wickelbereich 66 eine Kante 67 auf, durch die das Trägerband 16 geknickt wird, also die in der Fig. 3 dargestellte winklige Gestalt der Umlenkung 20 erhält. Jeder Stift 55 verläuft parallel zur Drehachse 19 der Wickelanordnung 50 und ist zur Bildung einer Umlenkung 20 durch zwei zusammengehörige Bohrungen 53 der beiden Wickelscheiben 52 gesteckt. Besonders vorteilhaft ist es, zur Bildung einer Umlenkstelle 20 zwei Stifte zu verwenden, die in zwei zusamm engehörende gegenüberliegende Bohrungen 53 der beiden Wickelscheiben 52 gesteckt sind und damit koaxial verlaufen und die nur wenig in den Wickelbereich 66 hineinreichen. Durch die Stabilität des Trägerbands 16, insbesondere aufgrund dessen Profilierung, ist es für die Bildung von Umlenkungen ausreichend, das Trägerband 16 nur an dessen Rand über entsprechende Stifte 55 hinwegzuführen. Auch ist es möglich, das Trägerband 16 auf nur eine Wikkelscheibe 52 aufzuwickeln und nur durch diese Stifte 59 zur Bildung der Umlenkstellen 20 hindurchzustecken.FIG. 7 shows a partial section of the winding
Die Fig. 8 zeigt ebenfalls einen Teilschnitt einer Wickelanordnung 50 gemäß der Fig. 6, bei der jedoch die einzelnen Umlenkmittel automatisch in den Wickelbereich eingefahren werden. Zu diesem Zweck befinden sich in den Bohrungen 53 des Wickelrads 52 der Fig. 8 Stifte 59, die mit Hilfe von Federn 62 aus dem Wickelbereich 66 herausgedrückt werden. Die Federn 62 befinden sich dabei in Ausnehmungen 63 zwischen dem Wickeirad 52 und den Stiften 59. Ein Schieber 60, der mit Hilfe eines Halters 61 mit dem Wickelrad 52 verbunden ist, ist an der Außenseite des Wickelrads 52 so angebracht, daß er über die Stifte 59 hinweggeschoben werden kann. Erreicht dabei der Schieber 60 mit seiner schrägen Stirnfläche 65 einen Stift 59, so wird die Vorwärtsbewegung des Schiebers 60 über die schräge Oberfläche 64 des Stifts 59 in eine Bewegung des Stifts 59 umgelenkt. Dadurch reicht die Spitze des Stifts 59 in den Wickelbereich 66 hinein, was durch das Darüberwickeln des Trägerbands 16 eine Umlenkung 20 desselben zur Folge hat. Beim Eindrücken des Stifts 59 wird auch die Feder 62 zusammengedrückt, so daß beim Zurückziehen des Schiebers 60 und damit Freigeben des Stiftes 59 dieser automatisch wieder aus dem Wickelbereich 66 herausgezogen wird.FIG. 8 also shows a partial section of a winding
Besonders vorteilhaft ist es, die Stifte 59 mit einem dreieckförmigen Querschnitt zu versehen, wobei die Spitze des Dreiecks von der Achse 51 wegzeigt und damit eine Kante für das Trägerband 16 bildet. Weiter ist es vorteilhaft, den Schieber 60 mit der die gesamte Wickelanordnung 50 antreibenden Einrichtung zu verbinden, so daß die einzelnen Stifte 59 automatisch zum richtigen Zeitpunkt in den Wickelbereich 66 eingeführt werden.It is particularly advantageous to provide the
In ähnlicher Weise ist es möglich, die einzelnen Stifte 59 verschieden lang auszugestalten, so daß sie im Ausgangszustand verschieden weit aus der Scheibe 52 abstehen. Eine Platte, die parallel zur Wickelscheibe 52 auf diese zubewegt wird, drückt dann die einzelnen Stifte 59 nacheinander in den Wickelbereich 66 hinein. Der Zeitpunkt des Eindrückens ist abhängig von der Länge des jeweiligen Stiftes 59.In a similar way, it is possible to design the
Es ist auch möglich, statt der in der Fig. 8 dargestellten Wickelanordnung andere Vorrichtungen zu verwenden, die z.B. hydraulisch, pneumatisch oder mittels elektrisch oder elektronisch gesteuerter Magnetventile die einzelnen Stifte 59 betätigen. Insbesondere bei der Verwendung elektronischer Einrichtungen, beispielsweise eines entsprechend programmierten Rechengeräts, kann in besonders vorteilhafter Weise zusätzlich zur Steuerung der Drehzahl der Wickelanordnung und der Zeitpunkte des Einschiebens der einzelnen Stifte zur Bildung der Umlenkstellen auch noch das Trägerband vor dem Aufwickeln an den entsprechenden Umlenkstellen mit einem Knick oder einer Perforation oder ähnlichem versehen werden.It is also possible to use other devices instead of the winding arrangement shown in FIG. Actuate the
Ist die Trägermatrix gewickelt und sind eventuell vorhandene Wickelkerne und Umlenkstifte entfernt, so wird die Trägermatrix mit Hilfe der in der Fig. 9 gezeigten Einrichtung in den Mantel und damit in ihre endgültige Form überführt. Bei diesem Vorgang kann, wie schon erwähnt wurde, der Querschnitt der Trägermatrix verändert werden, ohne daß dabei die Trägermatrix, insbesondere die Profilierung des Trägerbands plastisch verformt wird. Dies ist dadurch möglich, daß aufgrund der Umlenkstellen der Trägermatrix die Umfänge der einzelnen Wickellagen der Trägermatrix auf die gewünschte Form abgestimmt sind.If the carrier matrix is wound and any existing winding cores and deflection pins have been removed, the carrier matrix is transferred into the jacket and thus into its final shape with the aid of the device shown in FIG. 9. In this process, as already mentioned, the cross section of the carrier matrix can be changed without the carrier matrix, in particular the profiling of the carrier tape, being plastically deformed. This is possible because, due to the deflection points of the carrier matrix, the circumferences of the individual winding layers of the carrier matrix are matched to the desired shape.
In der Fig. 9 mündet ein Trichter 70 in eine Haltevorrichtung 72, in der der Mantel 10 eingelegt ist. Der Austrittsquerschnitt des Trichters 70 und der Haltevorrichtung 72 entspricht dabei dem Querschnitt des Mantels 10. Die Trägermatrix 15 wird in die Richtung 71 vorwärtsbewegt, so daß sich ihr Querschnitt aufgrund der konusförmigen Flächen des Trichters 70 automatisch zum Querschnitt des Mantels 10 umformt.9, a
Es ist auch möglich, mit Hilfe anderer Vorrichtungen die Trägermatrix 15 in den Mantel 10 einzuführen. So können beispielsweise flächige Backen, die zumindest teilweise die Form des gewünschten Querschnitts der Trägermatrix aufweisen, die Trägermatrix an ihrer Außenfläche festhalten und ggf. verformen, um sie dann mit Hilfe eines Stempels in den Mantel einzuführen. Dabei ist es möglich, daß der Mantel aus mehreren Teilen besteht und die flächigen Backen bildet. In diesem Fall müssen die einzelnen Teile des Mantels nach dem Einführen der Trägermatrix beispielsweise miteinander verschweißt werden.It is also possible to insert the
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