EP0710164B1 - Vorrichtung zur ummantelung von werkstücken - Google Patents

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EP0710164B1
EP0710164B1 EP94924768A EP94924768A EP0710164B1 EP 0710164 B1 EP0710164 B1 EP 0710164B1 EP 94924768 A EP94924768 A EP 94924768A EP 94924768 A EP94924768 A EP 94924768A EP 0710164 B1 EP0710164 B1 EP 0710164B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
jaws
workpiece
subsequent
pressure chambers
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP94924768A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0710164A1 (de
Inventor
Johann Maischberger
Reinhold Neider
Thomas Biewald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUKA Systems GmbH
Original Assignee
KUKA Schweissanlagen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KUKA Schweissanlagen GmbH filed Critical KUKA Schweissanlagen GmbH
Publication of EP0710164A1 publication Critical patent/EP0710164A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0710164B1 publication Critical patent/EP0710164B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/04—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/047—Mould construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
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    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing

Definitions

  • the invention relates to a device for sheathing catalysts, with a tightly fitting and overlapping sheath at the ends.
  • the core In catalyst technology, the core, the so-called monolith, is tightly enclosed with a jacket sheet.
  • a protective insert e.g. a fiber mat may be provided.
  • the jacket sheet is intended to prevent combustion gases from escaping from the side and to protect the fragile monolith.
  • the cladding sheet consists of a finite long sheet which is wrapped around the monolith and pressed tightly, the sheet ends of the cladding sheet abutting or overlapping each other.
  • tensioning straps In practice (closest prior art) it is known to press the jacket sheet with tensioning straps. This has the disadvantage that local pressure peaks occur in the case of non-circular cross sections, which can place excessive loads on the monolith.
  • a uniformly tight contact of the cladding sheet over the entire circumference of the monolith cannot be guaranteed.
  • FR-C-1.209.505 shows a method and an apparatus for producing welded zinc tubes.
  • a flat sheet of two movable half-shell-shaped jaws is bent around a support tube and then welded along the overlapping sheet metal edges.
  • the jaws must form the flat sheet during their swiveling movement and gradually bend around the massive support tube.
  • the jaws have smooth inner walls made of a sufficiently resistant material.
  • the known method and the associated device cannot be used for the sheathing of sensitive workpieces, such as catalysts, and are also not intended for this.
  • a sheet-like material such as sheets or plastic sheets
  • a two-part press tool which has a solid support core and a trough-shaped press head.
  • a semi-rigid membrane pocket is placed between the sheet material to be molded and the press head, which can be inflated with fluidic pressure and pressed against the workpiece.
  • the membrane pocket is a loose component that is placed on the workpiece and then overlapped by the press head.
  • the membrane pocket should also be heated externally in order to transfer heat to the workpiece during the pressing process.
  • the arrangement shown is intended and usable for sheet metal and plastic plate deformation, but not for the coating of catalysts. It is also limited to simple shapes, such as saddle-shaped bends in the plate material. The all-round sheathing of a catalyst cannot be carried out with it.
  • the invention solves this problem with the features in the main claim.
  • the sheathing device according to the invention can be used for any catalysts and for any type of sheath.
  • a preferred area of application is sheet metal sheathing of catalyst cores or monoliths.
  • the risk of breakage or damage can be significantly reduced by the uniform pressure distribution in the jacket system.
  • the sheathing device according to the invention has a receptacle with a plurality of movable jaws which have one or more expandable pressure chambers on the inside, which ensure the tight and gentle pressing of the sheath onto the workpiece.
  • the pressure chambers ensure a very even contact of the jacket even with complicated forms of catalyst.
  • the sheathing device according to the invention can be adapted to any shape of catalyst.
  • the pressure chambers It is preferably a tubular, elastic sheath that can be filled and inflated with a suitable fluid pressure medium. This enables a particularly good pressure distribution and shape adaptation to the catalyst.
  • the sheathing device can be provided with a plurality of pressure chambers which are pressurized separately from one another by means of a corresponding control. In this way, successive pressing of the jacket and stripping of the jacket along the workpiece can be achieved.
  • the jacket is in contact with the catalytic converter, length compensation in the jacket is possible without the jacket being stretched or compressed and thereby changing its thickness.
  • the sheathing device can be specially adapted to the shape of the catalyst.
  • FIG. 1 to 4 show a sheathing device (1) with which a sheath (4) is tightly applied around the circumference of a workpiece (2).
  • the workpiece (2) consists of an elongated catalyst core, the monolith.
  • the jacket (4) consists of a finely long sheet metal sheet which is wrapped around the workpiece (2), the ends of which overlap at the contact point (5).
  • One or more intermediate layers (3) can optionally be additionally arranged between the jacket (4) and the workpiece (2).
  • an intermediate layer (3) is provided in the form of a tight-fitting sealing mat.
  • the workpiece (2) is already delivered with a loosely folded jacket (4), but the jacket (4) is not yet tight against the workpiece (2) or the intermediate layer (3). The tight contact takes place only in the sheathing device (1).
  • the sheathing device (1) has a receptacle (6) for the workpiece (2) with the sheath (4), which in the exemplary embodiment shown has two jaws (7) which can be moved relative to one another and which can be opened and closed via a closing device (11) .
  • a closing device (11) there can be more than two jaws.
  • the jaws (7) are largely reshaped on the inside of the workpiece contour facing the workpiece (2). They carry on this inner side one or more expandable pressure chambers (8) which can be filled with a suitable pressure medium (9) from the outside via one or more pressure medium connections (10) and thus inflated.
  • the free space (14) corresponds to the expansion or expansion volume by which the pressure chamber enlarges when activated.
  • the inflated pressure chambers (8) press the jacket (4) evenly against the workpiece (2) or the intermediate layer (3).
  • the pressure chambers (8) consist of a transverse elastic hose made of plastic or another suitable material. It can also be a bladder, a pressure pad, a cavity with sealing lips or the like. Other suitable embodiments. Fluids, such as water, air, hydraulic oil, silicone gel or the like, are particularly suitable as pressure medium.
  • a pressure chamber can also consist of a controllably expanding material, which changes its volume, for example due to the application of a voltage or heat, and then shrinks again.
  • the pressure medium connection is accordingly designed as a power or heating connection.
  • Figure 1 shows the sheathing device (1) in the starting position with closed jaws (7) but not yet activated pressure chambers (8). In this position, no external force acts on the jacket (4).
  • Figure 2 shows the functional position with inflated pressure chambers (8) which have pressed the jacket (4) firmly and tightly against the workpiece (2) or the intermediate layer (3) with uniform pressure on all sides. Corners and edges are also formed uniformly and densely. Figures 1 and 2 show this in a workpiece (2) with an irregular cross-sectional contour.
  • the pressure chambers (8) are preferably designed here such that they preferably have the same width or thickness in the expanded state along the circumference of the workpiece.
  • the jaws (7) can be spaced apart from one another at the ends and thereby leave an access opening (15) free between them. It is advisable to place the overlap (5) of the jacket (4) in this area. The overlap (5) is then freely accessible in the access opening (15) and can be processed further.
  • the overlapping ends of the sheet metal jacket are welded by an industrial robot and firmly connected to one another.
  • the pressure chambers (8) are attached with their rear wall to the inside of the jaws (7).
  • the jaws (7) can have support lugs (16) protruding laterally. Otherwise, the pressure chambers (6) can also support each other in abutting areas.
  • the pressure chambers (8) are preferably acted upon simultaneously by a suitable control device.
  • FIG. (4) shows this variant.
  • the two pressure chambers (8) located in the lower region of the workpiece (2) are first acted upon and press on the jacket (4).
  • a length compensation can take place over the upper, still unloaded jacket areas.
  • the pressure chambers (8) adjacent upwards are acted upon step by step.
  • the activations of the pressure chambers (8) can also overlap one another in time. In this way, the jacket (4) is gradually pressed from bottom to top. This technique makes it easier to grasp problematic workpiece contours and prevent wrinkles or stretching in the jacket (4).
  • the controller (18) controls suitable blocking elements, e.g. Solenoid valves on the pressure medium connections (10).
  • the pressure medium (9) is available in a suitable storage tank or the like and is pumped into the pressure chambers (8) when the pressure medium connections (10) are open.
  • the pressure chambers (8) can expand in partial steps, which in turn can take place simultaneously or in succession in the case of a plurality of pressure chambers (8). Due to the partial expansion, there is first a Coarse deformation of the jacket (4). The pressure chambers (8) can then expand together or successively to their final volume and thereby exert the full contact pressure on the jacket (4).
  • Figure 4 also illustrates a further variant with regard to the cheek design.
  • the jaws 7 were reshaped in their inner contour to the workpiece (2).
  • the jaws (7) have interchangeable inserts (17) which each carry one or more pressure chambers (8) with associated pressure medium connections (10).
  • the inserts (17) are adapted to the workpiece contour.
  • the inserts (17) are exchanged when the workpiece is changed.
  • the jaws (7) as carriers for the inserts (17) remain.
  • the sheathing device (1) can thus be quickly and easily adapted without great effort.
  • Fig. 3 shows a variant with regard to the shape of the workpiece (2) and the shape and actuation of the jaws (7).
  • the workpiece (2) is formed here from a circular cylinder or as a circular tube.
  • the inner contour of the jaws (7) and the pressure chambers (8) is adapted accordingly.
  • the locking device (11) is designed as a thrust drive (13) which turns the movable jaws (7) in a horizontal sliding movement on the fixed jaws (7).
  • Figures 1 and 2 show the variant with a swivel drive (12) for a pincer-shaped receptacle (6).
  • the jacket (4) is closed around the lateral circumference of the workpiece (2).
  • the receptacle (6) can also encompass the workpiece (2) on the end faces with suitable jaws (7) and thereby act and press on the jacket (4) in three dimensions.
  • suitable jaws (7) can be created and tightly pressed, for example, spherical sheaths or any other space-shaped sheath. The number and arrangement of the jaws is selected accordingly and the type and shape of the closing device (11) is also designed.
  • the jaws (7) can be multi-part and movable in order to also grasp more complicated workpiece shapes.
  • the pressure chambers (8) do not have to enclose the entire jacket (4) (apart from the access opening (15)). In some places there may also be direct contact between the jaws (7) and the jacket (4).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zur Ummantelung von Werkstücken, insbesondere von Katalysatoren, mit einem dicht anliegenden und an den Enden überlappenden Mantel (4). Die Ummantelungsvorrichtung (1) besitzt eine Aufnahme (6) mit mehreren beweglichen Backen (7), die das Werkstück (2) mit dem lose angelegten Mantel (4) formschlüssig umgreifen. Die Backen (7) haben an der zum Werkstück (2) weisenden Innenseite mindestens eine expandierfähige Druckkammer (8), die vorzugsweise als eine mit einem Druckmittel (9) befüllbare und aufblähbare schlauchförmige Hülle ausgebildet ist. Die Backen (7) und die Druckkammern (8) sind an die Werkstückkontur angepaßt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ummantelung von Katalysatoren, mit einem dicht anliegenden und an den Enden überlappenden Mantel.
  • In der Katalysatorentechnik wird der Kern, der sogenannte Monolith, mit einem Mantelblech dicht umschlossen. Zum Schutz des Monolithen kann zwischen Mantelblech und Monolith eine schützende Einlage, z.B. eine Fasermatte, vorgesehen sein. Das Mantelblech soll den seitlichen Austritt von Verbrennungsgasen verhindern und den bruchempfindlichen Monolithen schützen. Das Mantelblech besteht aus einer endlich langen Bahn, die um den Monolithen geschlagen und dicht angepreßt wird, wobei die Bahnenden des Mantelblechs aneinanderstoßen oder einander überlappen. In der Praxis (Nächster Stand der Technik) ist es bekannt, das Mantelblech mit Spannbändern anzupressen. Dies hat den Nachteil, daß bei nicht kreisrunden Querschnitten lokale Druckspitzen entstehen, die den Monolithen übermäßig belasten können. Zudem kann keine gleichmäßig dichte Anlage des Mantelblechs am gesamten Umfang des Monolithen gewährleistet werden.
  • Die FR-C-1.209.505 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von geschweißten Zinkrohren. Dabei wird ein flaches Blech von zwei beweglichen halbschalenförmigen Backen um ein Stützrohr gebogen und anschließend längs der überlappenden Blechränder geschweißt. Die Backen müssen während ihrer Schwenkbewegung das ebene Blech formen und nach und nach um das massive Stützrohr biegen. Die Backen haben dazu glatte Innenwände aus einem genügend widerstandsfähigen Material. Das bekannte Verfahren und die zugehörige Vorrichtung lassen sich für die Ummantelung empfindlicher Werkstücke, wie Katalysatoren, nicht einsetzen und sind dafür auch nicht vorgesehen.
  • Aus der GB-A-2 139 934 ist es bekannt, ein blattförmiges Material, wie Bleche oder Kunststoffplatten in eine konturierte Form zu pressen. Hierfür kommt ein zweiteiliges Preßwerkzeug zum Einsatz, das einen massiven Stützkern und einen wannenförmigen Preßkopf aufweist. Zwischen das zu formende Blattmaterial und den Preßkopf wird eine halbstarre Membrantasche gelegt, die mit fluidischem Druck aufgeblasen und gegen das Werkstück gepreßt werden kann. Die Membrantasche ist ein loses Bauteil, das auf das Werkstück gelegt und dann vom Preßkopf übergriffen wird. Die Membrantasche soll außerdem extern erhitzt werden, um beim Preßvorgang Wärme auf das Werkstück zu übertragen. Die gezeigte Anordnung ist für Blech- und Kunststoffplattenverformung, nicht aber für die Ummantelung von Katalysatoren vorgesehen und einsetzbar. Sie beschränkt sich außerdem auf einfache Formgestaltungen, wie sattelförmige Biegungen des Plattenmaterials. Die allseitige Ummantelung eines Katalysators läßt sich damit nicht durchführen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Ummantelung von Katalysatoren aufzuzeigen, die eine bessere und sicherere Ummantelung ermöglicht.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
  • Die erfindungsgemäße Ummantelungsvorrichtung läßt sich für beliebige Katalysatoren und für beliebige Mantelarten einsetzen. Ein bevorzugter Einsatzbereich ist die Blechummantelung von Katalysatorkernen oder Monolithen. Für diese empfindliche Katalysatorkerne kann die Bruch- oder Beschädigungsgefahr durch die gleichmäßige Druckverteilung bei der Mantelanlage wesentlich gemindert werden.
  • Die erfindungsgemäße Ummantelungsvorrichtung hat eine Aufnahme mit mehreren beweglichen Backen, welche auf der Innenseite eine oder mehrere expansionsfähige Druckkammern aufweisen, die für die dichte und schonende Anpressung des Mantels an das Werkstück sorgen. Durch die Druckkammern ist eine sehr gleichmäßige Anlage des Mantels auch bei komplizierten Katalysatorformen gewährleistet. Die erfindungsgemäße Ummantelungsvorrichtung kann an beliebige Katalysatorformen angepaßt werden.
  • Für die technische Ausgestaltung der Druckkammern gibt es verschiedene Möglichkeiten. Vorzugsweise handelt es sich um um eine schlauchförmige elastische Hülle, die mit einem geeigneten fluidischen Druckmittel befüllt und aufgebläht werden kann. Hierdurch ist eine besonders gute Druckverteilung und Formanpassung an den Katalysator möglich.
  • Die Ummantelungsvorrichtung kann mit mehreren Druckkammern versehen sein, die getrennt voneinander über eine entsprechende Steuerung mit Druckmittel beaufschlagt werden. Dadurch läßt sich eine sukzessive Anpreßung des Mantels und ein Ausstreifen des Mantels entlang des Werkstückes erreichen. Bei der Anlage des Mantels an den Katalysator ist ein Längenausgleich im Mantel möglich, ohne daß der Mantel gedehnt oder gestaucht wird und dadurch seine Dicke ändert.
  • Die Ummantelungsvorrichtung kann mit ihrer Aufnahme speziell an die Katalysatorform angepaßt sein. Es ist alternativ möglich, die Ummantelungsvorrichtung als Wechselwerkzeug auszubilden und austauschbare Einsätze mit Druckkammern vorzusehen, die an Formbacken befestigt werden. Bei einem Werkstückwechsel erfolgt nur ein Austausch der Einsätze. Die Ummantelungsvorrichtung läßt sich dadurch universeller nutzen.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegegeben.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
    • Figur 1:
    eine Ummantelungsvorrichtung in Schließstellung vor dem Anliegen des Mantels,
    Figur 2:
    die Ummantelungsvorrichtung von Figur 1 mit aufgeblähten Druckkammern und angelegten Mantel,
    Figur 3:
    eine Variante der Ausführungsform von Figur 1 und 2 mit anderen Schließmechanismus für die Aufnahme und
    Figur 4:
    eine Variante von Figur 1 mit Einsätzen an den Backen der Aufnahme.
  • Figur 1 bis 4 zeigen eine Ummantelungsvorrichtung (1), mit der ein Mantel (4) um den Umfang eines Werkstückes (2) dicht angelegt wird. Das Werkstück (2) besteht aus einem länglichen Katalysatorkern, dem Monolithen. Der Mantel (4) besteht aus einer endlich langen Blechbahn, die um das Werkstück (2) geschlagen wird, wobei deren Enden an der Kontaktstelle (5) überlappen. Zwischen dem Mantel (4) und dem Werkstück (2) können gegebenenfalls ein oder mehrere Zwischenschichten (3) zusätzlich angeordnet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Zwischenschicht (3) in Form einer eng anliegenden Dichtmatte vorgesehen. Das Werkstück (2) wird bereits mit einem lose umgeschlagenen Mantel (4) angeliefert, wobei der Mantel (4) aber noch nicht dicht am Werkstück (2) bzw. der Zwischenschicht (3) anliegt. Die dichte Anlage erfolgt erst in der Ummantelungsvorrichtung (1).
  • Die Ummantelungsvorrichtung (1) besitzt eine Aufnahme (6) für das Werkstück (2) mit dem Mantel (4), die im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei relativ zueinander bewegliche Backen (7) aufweist, die über eine Schließvorrichtung (11) geöffnet und geschlossen werden können. Alternativ können es auch mehr als zwei Backen sein.
  • Die Backen (7) sind an ihrer zum Werkstück (2) weisenden Innenseite der Werkstückkontur weitgehend nachgeformt. Sie tragen auf dieser Innenseite eine oder mehrere expansionsfähige Druckkammern (8), die über ein oder mehrere Druckmittelanschlüsse (10) von außen mit einem geeigneten Druckmittel (9) gefüllt und dadurch aufgebläht werden können.
  • Im Ruhezustand der Druckkammern (8) besteht ein Freiraum (14) zwischen den Druckkammern (8) und dem Mantel (4). Der Freiraum (14) entspricht dem Expansions- oder Blähvolumen, um das die Druckkammer sich bei Aktivierung vergrößern. Die aufgeblähten Druckkammern (8) pressen den Mantel (4) gleichmäßig an das Werkstück (2) bzw. die Zwischenschicht (3) an.
  • Die Druckkammern (8) bestehen im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem querelastischen Schlauch aus Kunstoff oder einem anderen geeigneten Material. Es kann sich auch um eine Blase, ein Druckkissen, einen Hohlraum mit Dichtlippen oder dgl. andere geeignete Ausführungsformen handeln. Als Druckmittel kommen vor allem Fluide in Betracht, wie Wasser, Luft, Hydrauliköl, Silikongel oder dgl..
  • Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel kann eine Druckkammer auch aus einem steuerbar expandierenden Werkstoff bestehen, der beispielsweise durch Anliegen einer Spannung oder durch Wärmezufuhr sein Volumen ändert und danach wieder schrumpft. Der Druckmittelanschluß ist dementsprechend als Strom- oder Heizanschluß ausgebildet.
  • Figur 1 zeigt die Ummantelungsvorrichtung (1) in der Ausgangsstellung mit geschlossenen Backen (7) aber noch nicht aktivierten Druckkammern (8). In dieser Stellung wirkt keine äußere Kraft auf den Mantel (4) ein. Figur 2 zeigt die Funktionsstellung mit aufgeblähten Druckkammern (8), die den Mantel (4) mit allseits gleichmäßigen Druck fest und dicht an das Werkstück (2) bzw. die Zwischenschicht (3) gepreßt haben. Dabei werden auch Ecken und Kanten gleichmäßig dicht angeformt. Figur 1 und 2 zeigen dies bei einem Werkstück (2) mit unregelmäßiger Querschnittskontur.
  • Die Druckkammern (8) sind hier wie in den anderen Ausführungsbeispielen vorzugsweise so ausgelegt, daß sie entlang des Werkstückumfangs vorzugsweise überall die gleiche Breite oder Dicke im Expansionszustand haben.
  • Wie Figur 1 und 2 ferner verdeutlichen, können die Backen (7) endseitig ein Stück voneinander distanziert sein und hierdurch eine Zugangsöffnung (15) zwischen sich frei lassen. Es empfiehlt sich, in diesen Bereich die Überlappungsstelle (5) des Mantels (4) zu legen. Die Überlappung (5) liegt dann in der Zugangsöffnung (15) frei zugänglich und kann weiter bearbeitet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden die überlappenden Enden des Blechmantels durch einen Industrieroboter geschweißt und fest miteinander verbunden.
  • Die Druckkammern (8) sind mit Ihrer Rückwand an der Innenseite der Backen (7) befestigt. Um quer dazu Schubkräfte und Verformungen der expandierenden Druckkammern (8) aufzufangen, können die Backen (7) seitlich vorstehende Stütznasen (16) aufweisen. Ansonsten können sich die Druckkammern (6) in Stoßbereichen auch gegenseitig abstützen.
  • Für die Betätigung der Druckkammern (8) gibt es verschiedene Möglichkeiten. In der in Figur 1 und 2 gezeigten Ausführungsform werden die Druckkammern (8) durch eine geeignete Steuerungsvorrichtung vorzugsweise gleichzeitig beaufschlagt.
  • Sind an einem Backen (7) in Abweichung vom gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere Druckkammern (8) angeordnet, können diese auch getrennt und nacheinander beaufschlagt werden. Figur (4) zeigt diese Variante. In diesem Fall hat z.B. die linke Backe (7) zwei Druckkammern (8) und die rechte Backe (7) drei Druckkammern (8). Mittels der Steuerung (18) werden die beiden im unteren Bereich des Werkstückes (2) liegenden Druckkammern (8) zuerst beaufschlagt und drücken den Mantel (4) an. Hierbei kann über die oberen, noch unbelasteten Mantelbereiche ein Längenausgleich erfolgen. Danach werden die nach obenzu benachbarten Druckkammern (8) Schritt für Schritt beaufschlagt. Die Aktivierungen der Druckkammern (8) können auch einander zeitlich überschneiden. Auf diese Weise wird der Mantel (4) nach und nach von unten nach oben fortschreitend angepreßt. Mit dieser Technik lassen sich problematische Werkstückkonturen besser erfassen und Falten oder Dehnungen im Mantel (4) vermeiden.
  • Die Steuerung (18) steuert über Signalleitungen geeignete Sperrelemente, z.B. Magnetventile, an den Druckmittelanschlüssen (10) an. Das Druckmittel (9) steht in einem geeigneten Vorratstank oder dgl. zur Verfügung und wird bei geöffneten Druckmittelanschlüssen (10) in die Druckkammern (8) gepumpt.
  • Über die Steuerung (18) sind auch andere Anpreßtechniken möglich. Beispielsweise können die Druckkammern (8) in Teilschritten expandieren, was wiederum bei mehreren Druckkammern (8) gleichzeitig oder nacheinander erfolgen kann. Durch die Teilexpandierung erfolgt zunächst eine Grobverformung des Mantels (4). Anschließend können die Druckkammern (8) wiederum gemeinsam oder nacheinander auf ihr Endvolumen expandieren und dadurch die volle Anpreßkraft auf den Mantel (4) ausüben.
  • Figur 4 verdeutlicht auch eine weitere Variante hinsichtlich der Backengestaltung. In Figur 1 und 2 waren die Backen 7 in ihrer Innenkontur dem Werkstück (2) nachgeformt. Im Ausführungsbeispiel von Figur 4 haben die Backen (7) austauschbare Einsätze (17), die jeweils ein oder mehrere Druckkammern (8) mit zugehörigen Druckmittelanschlüssen (10) tragen. In diesem Fall sind die Einsätze (17) an die Werkstückkontur angepaßt. Bei einem Werkstückwechsel werden die Einsätze (17) ausgetauscht. Die Backen (7) als Träger für die Einsätze (17) bleiben bestehen. Die Ummantelungsvorrichtung (1) läßt sich dadurch schnell und einfach ohne großen Aufwand anpassen.
  • Fig. 3 zeigt eine Variante hinsichtlich der Form des Werkstücks (2) und der Form und Betätigung der Backen (7). Das Werkstück (2) ist hier aus kreisrunder Zylinder oder als kreisrundes Rohr ausgebildet. Entsprechend ist die Innenkontur der Backen (7) und der Druckkammern (8) angepaßt.
  • In Fig. 3 ist die Schließvorrichtung (11) als Schubantrieb (13) ausgebildet, der den fahrbaren Backen (7) in einer horizontalen Schiebebewegung an den festen Backen (7) anstellt. Figur 1 und 2 zeigen die Variante mit einem Schwenkantrieb (12) für eine zangenförmige Aufnahme (6).
  • In den gezeigten Ausführungsformen wird der Mantel (4) um den seitlichen Umfang des Werkstücks (2) geschlossen. In Abwandlung der dargestellten Ausführungsbeispiele kann die Aufnahme (6) das Werkstück (2) auch an den Stirnseiten mit geeigneten Backen (7) umfassen und dadurch den Mantel (4) dreidimensional beaufschlagen und anpressen. Bei entsprechender Mantelgestaltung können dadurch beispielsweise Kugelummantelungen oder sonstige andere beliebige raumförmige Mäntel angelegt und dicht angepreßt werden. Entsprechend wird die Zahl und Anordnung der Backen gewählt und auch die Art und Form der Schließvorrichtung (11) ausgebildet.
  • Es sind weitere Ausgestaltungen und Varianten der erfindungsgemäßen Ummantelungsvorrichtung (1) dahingehend möglich, daß zum einen die Backen (7) in sich mehrteilig und beweglich sein können, um auch kompliziertere Werkstückformen zu erfassen. Die Druckkammern (8) müssen auch nicht gesamten Mantel (4) umschließen (abgesehen von der Zugangsöffnung (15)). Es kann stellenweise auch ein direkter Kontakt zwischen den Backen (7) und den Mantel (4) bestehen.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Ummantelungsvorrichtung
    2
    Werkstück, Katalysator
    3
    Zwischenschicht, Dichtmatte
    4
    Mantel, Blech
    5
    Überlappung, Mantelüberlappung
    6
    Aufnahme
    7
    Backen
    8
    Druckkammer, Schlauch
    9
    Druckmittel
    10
    Druckmittelanschluß
    11
    Schließvorrichtung
    12
    Schwenkantrieb
    13
    Schubantrieb
    14
    Freiraum
    15
    Zugangsöffnung
    16
    Stütznase
    17
    Einsatz
    18
    Steuerung

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Ummantelung von Katalysatoren (2), mit einen rundum anliegenden und an den Enden überlappenden Mantel (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelungsvorrichtung (1) eine Aufnahme (6) mit mehreren der Werkstückform angepaßten, beweglichen Backen (7) aufweist, die den Katalysator (2) mit dem vorab lose angelegten Mantel (4) formschlüssig umgreifen, wobei jede Backe (7) an der zum Werkstück (2) weisenden Innenseite mindestens eine expandierfähige Druckkammer (8) trägt, die bei Betätigung den lose angelegten Mantel (4) dicht an den Katalysator (2) preßt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (8) als eine mit einem Druckmittel (9) befüllbare und aufblähbare schlauchförmige Hülle ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (8) einen durch die Backen (7) nach außen führenden Druckmittelanschluß (10) aufweisen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (7) und die Druckkammern (8) an die Werkstückkontur angepaßt sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Backen (7) mehrere Druckkammern (8) aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (7) das Werkstück (2) mit einem seitlichen Freiraum (14) umschließen, der dem Expansionsvolumen der Druckkammer (8) entspricht.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (7) ein oder mehrere Stütznasen (16) für die Druckkammern (8) aufweisen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (6) eine Schließvorrichtung (11) zur Betätigung der Backen (7) aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (7) zwischen sich eine Zugangsöffnung (15) frei lassen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugangsöffnung (15) im Bereich der Mantelüberlappung (5) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (7) ein oder mehrere austauschbare Einsätze (17) mit Druckkammer(n) (8) aufweisen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (18) vorgesehen ist, mit der die Druckkammern (8) einzeln beaufschlagbar sind.
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