WO1996014500A1

WO1996014500A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines wabenkörpers, insbesondere katalysator-trägerkörpers, mit gehäuse

Info

Publication number: WO1996014500A1
Application number: PCT/EP1995/004007
Authority: WO
Inventors: Gottfried W. Haesemann; Lutz Guthke; Ludwig Wieres
Original assignee: Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh
Priority date: 1994-11-07
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1996-05-17
Also published as: AU3841095A; CN1069948C; DE59502017D1; CN1163653A; JP2950997B2; KR970707367A; ES2116777T3; MY114904A; TW529474U; EP0791132B1; EP0791132A1; JPH10502577A; KR100351339B1; DE4439685A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wabenkörpers (3) mit einem Mantelrohr (2), die mehrere radial verschiebliche Segmente (5) umfasst, durch die das Mantelrohr verformbar ist. Die Segmente weisen jeweils eine im Querschnitt keilförmige Gleitfläche (9) auf. Es ist wenigstens ein ringförmiges, die Segmente umgebendes, axial verschiebliches Schliesselement (7) vorgesehen, das wenigstens eine schräg ausgebildete Fläche (8) aufweist, die auf der Gleitfläche eines jeden Segmentes gleitet. Zur Betätigung des Schliesselementes (7) ist eine Betätigungseinrichtung (10) vorgesehen, die mit dem Schließelement verbunden ist. Der Wabenkörper mit einem Mantelrohr wird in einem durch die Segmente begrenzten Raum angeordnet. Das Schließelement wird anschließend axial verschoben, wobei die Fläche des Schließelementes auf einer an jedem Segment im Querschnitt keilförmig ausgebildeten Gleitfläche gleitet und die Segmente radial zum Mantelrohr verschoben werden und dabei dieses verformen.

Description

B E S C H R E I B U N G

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Wabenkörpers, insbesondere Katalysator-Trägerkörpers, mit Gehäuse

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wabenkörpers, insbesondere zur Reinigung von Ab¬ gasen von Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Mantelrohr oder Gehäuse angeordneten Katalysator-Trägerkörper, der eine Vielzahl von einem Abgas durchströmbare Kanäle aufweist.

Es sind Vorrichtungen zur Abgasreinigung bekannt, die einen metalli¬ schen Katalysator-Trägerköφer aufweisen. Der metallische Katalysator- Trägerköφer wird durch Wickeln oder Verschlingen von Blechlagen hergestellt, wobei wenigstens ein Teil der Blechlagen strukturiert ist. Solche Katalysator-Trägerköφer sind beispielsweise in der EP 0 245 738 beschrieben.

Die Katalysator-Trägerköφer werden in einem Mantelrohr oder Gehäuse angeordnet. Die einzelnen Blechlagen werden untereinander und mit dem Mantelrohr z. B. durch Löten, Sintern oder Schweißen verbunden.

Die Vorrichtung wird in einem Abgassystem integriert. Da die beiden Enden der Vorrichtung mit jeweils einem Rohr des Abgassystems ver¬ bunden werden müssen, wird die Vorrichtung auf der Abgaseintrittsseite mit einem Diffusor und auf der Abgasaustrittsseite mit einem Reduzier¬ stück verbunden. Der Diffusor hat die Aufgabe, den Strömungsquerschnitt für das Abgas von dem Querschnitt des Rohres auf den Querschnitt der Vorrichtung zu erweitern und das Reduzierstück den Strömungsquerschnitt auf der Austrittsseite der Vorrichtung auf den Querschnitt des sich anschließenden Rohres zu reduzieren. Die Verbindung des Diffusors und des Reduzierstückes mit der Vorrichtung erfolgt durch Schweißen. Hierzu ist es notwendig, daß die Abmessungen des Rohres auf der Gaseintritts¬ und der Gasaustrittsseite sowie die Kontur des Mantelrohres innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen liegen. Das Mantelrohr steht meist ca. 5 bis 10 mm an beiden Stirnseiten des Katalysator-Trägerköφers über. Um die zum Anschluß an den Diffursor bzw. das Reduzierstück vorgegebene Geometrie und Abmessungen des Mantelrohres zu erreichen, wird das Mantelrohr vor und/oder nach dem Einsetzen des Katalysator-Trägerkör¬ pers von innen kalibriert. Die Kalibrierung erfolgt bisher im allgemeinen in der Art und Weise, daß ein Werkzeug, welches mehrere Segmente aufweist, in das Mantelrohr eingeführt und die einzelnen Segmente radial nach außen gespreizt werden. Die Spreizung der Segmente erfolgt über die Fließgrenze des Mantelrohrwerkstoffes hinaus, so daß in diesem Bereich das Mantelrohr spannungsfrei ist. Da die Segmente des Werkzeu¬ ges radial nach außen gespreizt werden, kann eine exakt vorgegebene Kontur nicht erreicht werden.

Durch die US 5,096,111 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wabenköφers mit einem Mantelrohr bekannt, die mehrere radial ver- schiebliche Segmente umfaßt, durch die das Mantelrohr des Wabenkör- pers verformbar ist. Die einzelnen Segmente sind mit ihrem einen Ende mit einem Träger verbunden, der mit einer Kolbenstange einer Zylinder- Kolben-Einheit verbunden ist. Der Träger mit den Segmenten ist axial in einem zylindrischen Köφer und aus diesem heraus verschiebbar. Hierzu ist die Zylinder-Kolben-Einheit mit dem zylinderförmigen Köφer ver- bunden. Im Eintrittsbereich des zylinderförmigen Köφers ist ein koni- scher Abschnitt ausgebildet, der sich von der Eintrittsseite her in axialer Richtung verjüngt.

Zur Verformung des Mantelrohres umgreift eine Vielzahl von Segmenten das Mantelrohr des Wabenköφers. Anschließend wird der Wabenköφer mittels der Zylinder-Kolben-Einheit in den zylinderförmigen Köφer hineingezogen. Beim Hereinziehen des Wabenköφers wird dieser in dem konischen Abschnitt sukzessive verformt. Nach der erfolgten Verformung wird der Wabenköφer mit den Segmenten durch die Zylinder-Kolben- Einheit aus dem zylinderförmigen Köφer heraus gebracht. Während der axialen Verschiebung der Segmente gleiten diese an der Innenmantel¬ fläche des zylinderförmigen Köφers entlang.

Durch die GB 2 020 190 A ist es bekannt, zur Verformung des Mantel- rohres eines Wabenköφers eine Vorrichtung zu verwenden, die mehrere radial bewegliche Segmente aufweist.

Es sind ferner Vorrichtungen zur Abgasreinigung bekannt, bei denen der Katalysator-Trägerköφer aus einem keramischen Werkstoff besteht. Solche Katalysator-Trägerköφer werden in einem zweiteiligen Gehäuse angeord¬ net. Das G 87 01 980.9 UI beschreibt ein solches Gehäuse zur Auf¬ nahme eines monolithischen KeramikkÖφers.

Die Halbschalen des Gehäuses werden aus einem Blech durch Tiefziehen hergestellt. Zur Lagerung des keramischen Katalysator-Trägerköφers wird zwischen der Außenseite des Trägerköφers und dem Gehäuse eine Ummantelung für den Keramikköφer vorgesehen.

Die beiden Gehäuseschalen werden dann zusammengepreßt und an ihren Berührungsflächen gasdicht verschweißt. Entsprechende Herstellungsver- fahren für eine Vorrichtung zur Abgasreinigung mit metallischen Kataly- sator-Trägerköφern sind durch die DE 28 56 030 C2 und die EP 0117 602 Bl bekannt.

Die Gehäuseteile können mit hoher Genauigkeit gefertigt werden. Dem¬ gegenüber lassen sich die keramischen Katalysator-Trägerköφer nicht exakt genug herstellen. Es ist daher notwendig, das Gehäuse so zu dimensionieren, daß auch keramische Katalysator-Trägerköφer mit Über¬ maß oder leichten Verformungen in das Gehäuse integriert werden können. Um zu verhindern, daß zwischen dem Katalysator-Trägerköφer und dem Gehäuse ein Spalt entsteht, durch den das Abgas ungereinigt hindurchtritt, wird eine Zwischenschicht, insbesondere eine sogenannte Quellmatte eingelegt. Auch andere Zwischenschichten mit Drahtgeflechten u. ä. sind bekannt. Diese Schichten können auch mit einem Katalysator beschichtet werden.

Die Herstellung einer Vorrichtung zur Abgasreinigung mit einem kerami¬ schen Katalysator-Trägerköφer ist daher relativ aufwendig.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wabenköφers anzugeben, die konstruktiv einfach ausgebildet ist und rationell eine gleichmäßige und schonende Verformung des Mantel¬ rohres bewirkt. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Wabenköφers anzugeben, welches die Herstellung eines Wabenköφers vereinfacht und höhere Taktzeiten bei der Herstellung des Wabenköφers erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit dem Merkmal des Anspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An- Spruches 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Wabenköφers mit einem Mantelrohr, insbesondere eines Katalysator-Trägerköφers für Verbrennungskraftmaschinen, zeichnet sich dadurch aus, daß die Segmente jeweils eine im Querschnitt keilförmige Gleitfläche aufweisen. Die Seg¬ mente sind umgeben von einem axial verschieblichen, ringförmigen Schließelement, das wenigstens eine schräg ausgebildete Fläche aufweist. Die schräg ausgebildete Fläche des Schließelementes gleitet bei einer axialen Verschiebung des Schließelementes, auf der keilförmig ausgebilde¬ ten Gleitfläche eines jeden Segmentes, wodurch die axiale Verschiebung des Ringes eine radiale Verschiebung der Segmente zum Mantelrohr bewirkt. Die gleichzeitige radiale Bewegung der Segmente hat zur Folge, daß alle Segmente synchron auf das Mantelrohr eine Kraft ausüben, durch die das Mantelrohr plastisch verformt wird. Für die axiale Ver¬ schiebung des Schließelementes ist eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, die mit dem Schließelement verbunden ist. Die von dem Schließelement auf die Segmente übertragene Kraft kann durch den Winkel der geneig- ten Flächen entsprechend eingestellt werden.

Die Neigung der Gleitfläche eines jeden Segmentes und die an der Gleitfläche angreifende Schrägfläche des Schließelementes muß nicht für jedes Segment gleich sein. Entsprechend dem Einsatzbereich der Vor- richtung und der durch die Vorrichtung erzeugte Deformation können die Neigungsflächen unterschiedlich ausgebildet sein, wodurch auf das Mantel¬ rohr in Umfangsrichtung betrachtet unterschiedliche Kräfte einwirken können. Hierdurch kann eine gleichmäßige Beanspruchung des Wabenköφers erzielt werden. Dies ist insbesondere bei Wabenköφern aus keramischen Werkstoffen oder bei extrudierten metallischen Wabenköφern von Inter¬ esse, da hierdurch eine gleichmäßige Druckbelastung eingestellt werden kann, ohne daß Zug- oder Schwerkräfte auftreten, die den Köφer zerstören würden.

Die Segmente können das Mantelrohr unmittelbar verformen. Hierbei stellen die Segmente zugleich Werkzeugsegmente dar.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Gedanken wird vorgeschlagen, innere Werkzeugsegmente mit den Segmenten lösbar zu verbinden, z. B. durch Einhängen. Durch diese Weiterbildung wird ein breiter Einsatzbereich der Vorrichtung erreicht. Durch einen einfachen Austausch der inneren Werkzeugsegmente können unterschiedliche Querschnitte eines Mantelroh¬ res durch plastische Deformation erzeugt werden. Die Anzahl der Werk¬ zeugsegmente muß nicht zwingend der Anzahl der Segmente entsprechen. Von Vorteil ist es jedoch, wenn die Anzahl der Werkzeugsegmente gleich der Anzahl der Segmente ist.

Vorzugsweise steht die schräge Fläche des Schließelementes nur teilweise mit der Gleitfläche in Kontakt, so daß die beiden Flächen zueinander einen freien Winkel bilden. Dieser Winkel beläuft sich vorzugsweise auf 0,5 bis 3°. Hierdurch wird sichergestellt, daß eine Klemmung des Schließ- elementes mit den Segmenten nicht eintritt.

Vorteilhafterweise sind die Segmente gegen eine Federkraft radial ein¬ wärts verschieblich angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß nach einer erfolgten plastischen Deformation des Mantelrohres und einer axialen Verschiebung des Schließelementes in eine Position, in der die Gleit- fläche und die schräge Fläche nicht mehr in Kontakt stehen, die Seg¬ mente sich selbsttätig radial auswärts bewegen, wodurch diese den Wa¬ benköφer freigeben.

Vorzugsweise ist wenigstens ein Federelement vorgesehen, das mit jedem Segment verbunden ist. Bei dem Federelement handelt es sich vorteilhaf¬ terweise um einen Federring, der in einer auf der der Gleitfläche gegen¬ überliegenden Fläche eines jeden Sektors ausgebildeten Nut angeordnet ist.

Das Federelement wird dann auf Druck belastet. Sollen die Segmente gleichzeitig Werkzeugteile sein, die das Mantelrohr unmittelbar verformen, so ist es zweckmäßig, die Nuten abzudecken oder das Federelement an der Außenfläche der Segmente anzuordnen, wodurch über die axiale Erstreckung der Segmente keine Unstetigkeiten in der Fläche des Seg¬ mentes, welche zur Anlage an das Mantelrohr gelangt, auftreten.

Zur Betätigung des Schließelementes ist eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, die wenigstens zwei, vorzugsweise vier, Stangen, eine Platte und eine Zylinder-Kolben-Einheit umfaßt. Die Kolbenstange der Zylinder- Kolben-Einheit ist mit der Platte verbunden. Das eine Ende einer jeden Stange ist mit der Platte und das andere Ende einer jeden Stange mit dem Schließelement verbunden. Die Zylinder-Kolben-Einheit überträgt die axiale Bewegung über die Platte und die Stangen zu dem Schließelement. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß nur eine Zylinder-Kolben-Einheit zur Krafterzeugung eingesetzt werden muß.

Zweckmäßigerweise ist die Platte gleitend geführt, wodurch eine eventuel¬ le Schiefstellung des Schließelementes verhindert wird. Vorzugsweise sind die Segmente auf einer Grundplatte angeordnet. Unterhalb der Grundplatte ist eine Bodenplatte vorgesehen. Zwischen der Grund- und der Bodenplatte sind Träger angeordnet, wobei die Grund¬ platte und die Bodenplatte sowie die Träger ein Gestell der Vorrichtung bilden. Auf der Bodenplatte ist die Zylinder-Kolben-Einheit angeordnet. Die an dem Schließelement angreifenden Stangen erstrecken sich durch in der Grundplatte ausgebildeten Bohrungen hindurch. Diese Durchgangs¬ bohrungen können gleichzeitig als Führungen für die Stangen dienen. Gegebenenfalls bilden die Träger Führungen für die Platte, wodurch die Träger eine Doppelfunktion haben und auf zusätzliche Führungen der Platte verzichtet werden kann.

Vorzugsweise ist in der Grundplatte koaxial zu der durch die Segmente bildenden Aufnahme für den Wabenköφer eine Bohrung vorgesehen, durch welche ein Stempel einer Auswerfeinrichtung in den durch die Segmente begrenzenden Raum einbringbar und entfernbar ist. Dies hat den Vorteil, daß die Wabenköφer aus der Vorrichtung in einer ein¬ fachen Art und Weise entfernt werden können. Die Auswurfeinrichtung ist vorzugsweise eine pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Zylinder- Kolben-Einheit.

Die Auswurfeinrichtung kann auch ein um eine Achse verschwenkbarer Hebel sein, dessen erster Arm mit einer Stange oder der Platte gekop¬ pelt ist und der zweite Arm mit dem Stempel verbunden ist.

Gemäß einem weiteren erfinderischen Gedanken wird vorgeschlagen, die Vorrichtung mit einem Gestell auszubilden, in dem eine ringförmige Kammer ausgebildet ist. In der ringförmigen Kammer ist ein Kolben angeordnet, der mit Stangen verbunden ist, die an dem Verschlußelement angreifen. Die Kammer ist mit einem Fluid, das über Zuleitungen aus einem Durckspeicher geliefert wird, beaufschlagbar, wodurch die relative Lage des Kolbens veränderbar ist. Der Vorteil dieser Ausbildung kann darin gesehen werden, daß der Kraftfluß besonders günstig ist. Die Segmente sind dabei auf dem Gestell angeordnet, so daß das Gestell durch die axiale Komponente der einwirkenden Kraft auf Druck belastet wird. Ein weiterer Vorteil ist die Integration der Betätigungseinrichtung in das Gestell, wodurch eine ausgesprochen kompakte Bauweise erzielt wird.

Vorzugsweise ist zur Festlegung der axialen Position eines Wabenköφers ein Anschlag vorgesehen. Der Anschlag ist vorzugsweise in Form von Nasen ausgebildet, die an wenigstens zwei Segmenten vorgesehen sind.

Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung so ausgebildet, daß unterhalb der Segmente eine Durchtrittsöffnung vorgesehen ist, durch die ein Waben¬ köφer nach erfolgter plastischer Verformung aus dem Verformungsbe¬ reich entnehmbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es nun möglich, wenigstens einen Teilbereich, vorzugsweise Endbereich des Mantelrohres durch radial verschiebliche Segmente allseitig plastisch von außen nach innen zu einer Außenkontur vorgegebener Abmessungen zu verformen. Durch diese Ver¬ fahrensweise wird die Herstellung des Wabenköφers vereinfacht, da nun¬ mehr die die plastische Verformung bewirkenden Segmente nicht von innen an dem schmalen verbleibenden Überstand des Mantelrohres angreifen, sondern von außen auf einen größeren Endbereich einwirken können. Der vorstehend genannte Überstand des Mantelrohres vor und/- oder hinter den Katalysator-Trägerköφer kann auf ein Minimum redu¬ ziert werden. Der Überstand kann dann so bemessen werden, daß nur noch die für eine Schweißverbindung des Mantelrohres mit einem Diffu- sor bzw. einem Reduzierstück notwendige Fläche zur Verfügung gestellt wird. Alle hier beschriebenen Vorgänge und Vorrichtungen gelten glei¬ chermaßen für runde, elliptische, ovale und andere Querschnittsformen, obwohl der Hauptanwendungsfall derzeit bei runden Querschnittsformen liegt.

Wird der Wabenköφer nur an einem Endbereich des Mantelrohres pla¬ stisch verformt, so ist es für die plastische Verformung des zweiten Endbereichs notwendig, eine zweite Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzusehen oder das Mantelrohr um seine Querachse um 180° zu drehen. Beide Lösungen liefern nicht immer ein befriedigendes Ergeb¬ nis. Es wird daher vorgeschlagen, die plastische Verformung durch Seg¬ mente vorzunehmen, die an beiden Endbereichen des Mantelrohres angreifen.

Das gesamte Mantelrohr kann durch die Segmente plastisch verformt werden. Das Mantelrohr weist dabei zunächst eine Geometrie auf, die nach einer plastischen Verformung zu der gewünschten Geometrie der Vorrichtung führt. Hierbei ist nicht zwingend, daß der Katalysator-Träger- köφer vor dem Verformen bereits fest mit dem Mantelrohr verbunden ist. Nach diesem erfindungsgemäßen Gedanken können auch Keramikkör¬ per, die in ihrem Querschnitt rund, elliptisch oder oval (Race-Track- Form) sind, in einem Mantelrohr mit als Gehäuse befestigt werden. Durch plastische Verformung des Mantelrohres, wobei die Segmente eine entsprechende Kontur aufweisen, kann ein einteiliges Gehäuse für den Keramikköφer hergestellt werden, ohne daß der Köφer zerstört wird, da der Köφer auf Druck belastet wird. Gegenüber einem Gehäuse aus Halbschalen kann eine allseitig gleichmäßige Einspannung des Wabenkör¬ pers erreicht werden, wodurch ein Bruch der Keramikwände selbst bei großen Einspannkräften vermieden wird. Hierdurch wird die aufwendige Herstellung eines Wabenköφers mit einem Mantelrohr sehr vereinfacht. Die Segmente können zur Klemmung des Mantelrohres an dem Katalysa¬ tor-Trägerköφer mit entsprechenden Erhebungen oder Ausnehmungen ausgebildet sein. Sieht man an den Segmenten Ausnehmungen vor, so führen diese zu Außensicken und dadurch zu einer höheren Steifigkeit des Mantelrohres, was von besonderem Vorteil ist, da keine oder nur sehr geringe Kräfte auf den Köφer einwirken, die aus einer Torsion (Verwindung) des Mantelrohres herrühren. Man kann auch das Mantel¬ rohr in der Vorrichtung noch stauchen, um besondere Formen zu erzeu- gen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nunmehr möglich, auch keramische Köφer in einem einstückigen Mantelrohr anzuordnen, ohne daß durch die plastische Verformung des Mantelrohres der keramische Wabenköφer zerstört wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Wabenköφers mit einem Mantelrohr zeichnet sich dadurch aus, daß der Wabenköφer unter Beibehaltung seiner Transportrichtung wenigstens eine Kalibrierstation durchläuft, in der das Mantelrohr des Wabenköφers verformt wird. Durch diese Ausgestaltung des Verfahrens wird die Möglichkeit angege¬ ben die Taktzeit erheblich zu reduzieren. Es ist nunmehr nicht mehr notwendig, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, den Waben¬ köφer zunächst in eine Kalibrierstation einzubringen und nach erfolgter Kalibrierung rückwärts wieder aus der Kalibrierstation herauszubefördern. Durch die fortlaufende Bearbeitung des Wabenköφers reduziert sich auch der für die Herstellung des Wabenköφers notwendige apparative Aufbau, da keine Handhabungsgeräte mehr notwendig sind, die einen Wabenkör¬ per in eine Kalibrierstation einbringen und aus dieser wieder heraus- bringen. Bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem der Wabenkörper nacheinander mehrere Kalibrierstationen durchläuft. Vorzugsweise wird in den einzelnen Kalibrierstationen nur ein vorbestimmter Axialabschnitt des Mantelrohres verformt. Der Durchlauf des Wabenköφers durch einzelne Kalibrier- Stationen, in denen nur vorbestimmte Axialabschnitte des Mantelrohres verformt werden haben den Vorteil, daß die Werkzeuge, mit denen die Verformung durchgeführt wird, einfacher gestaltet werden können. Die Verformung des Mantelrohres kann relativ groß sein. Um den Verschleiß der Werkzeuge zu minimieren sowie zur schonenden Bearbeitung des Mantelrohres wird vorgeschlagen das Mantelrohr in den aufeinanderfol¬ genden Kalibrierstationen sukzessive zu verformen. Der Verformungsgrad, d.h. der Untschied zwischen der Gestalt des Mantelrohres vor und nach der Verformung bezogen auf die Ausgangsgestalt des Mantelrohres ist in den einzelnen Kalibrierstationen gleich. Gemäß einem weiteren vorteilhaf- ten Gedanken wird jedoch vorgeschlagen bei der Herstellung des Waben¬ köφers in den einzelnen Kalibrierstationen das Mantelrohr unterschied¬ lich stark zu verformen. Eine unterschiedlich starke Verformung des Mantelrohres in den einzelnen Kalibrierstationen führt zu einer gün¬ stigeren Beanspruchung des Mantelrohres, da sich der Mantelrohrwerk- stoff zwischen den Kalibrierstationen erholen kann.

Die einzelnen Kalibrierstationen werden vorzugsweise von den Wabenkör¬ pern unmittelbar nacheinander durchlaufen.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Gedanken wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der Wabenköφer wenigstens nach einer Kalibrier¬ station mindestens einem weiteren Herstellungsschritt unterzogen wird. Unter einem Herstellungsschritt sind nicht nur Schritte zu verstehen, durch die der Herstellungsfortschritt fortgesetzt wird, sondern auch solche Schritte zu verstehen, die den Herstellungsvorgang als solchen begün- stigen. So kann es beispielhaft und zweckmäßig sein, das Mantelrohr zwischen zwei Kalibrierstationen außen mit einem Gleitmittel zu ver¬ sehen, um die Reibung zwischen einem Schließsegment und dem Mantel¬ rohr zu reduzieren.

Vorzugsweise wird der Wabenköφer mit einem Mantelrohr in einer Kalibrierstation verformt, in der der Wabenköφer mit dem Mantelrohr in einem durch Segmente begrenzten Raum angeordnet wird. Danach wird wenigstens ein ringförmiges mindestens eine schräge Fläche auf- weisendes Schließelement axial verschoben, wobei die Fläche auf einer an jedem Segment im Querschnitt keilförmig ausgebildeten Gleitfläche gleitet und die Segmente radial zum Mantel verschoben werden. Durch die radiale Verschiebung der Segmente wird der Mantel verformt.

Nach dem Verformen des Mantels wird das Schließelement axial in entgegengesetzter Richtung verschoben wodurch die Segmente das Man¬ telrohr freigeben. Anschließend kann der Wabenköφer mit dem Mantel¬ rohr wegtransportiert werden. Die Verformung des Mantelrohres durch den Schließvorgang muß nicht zwingend in einem einzigen Schließvorgang erfolgen. Es wird vorgeschlagen die Segmente mehrmals zu schließen und zu öffnen, wodurch dem Mantelrohr sukzessive seine vorgegebene Gestalt verliehen wird.

Soll der Wabenköφer rotationssymmetrisch ausgebildet werden, so wird vorgeschlagen den Wabenköφer um seine Längsachse so zu verdrehen, daß der Verdrehwinkel kleiner ist als der Bogenwinkel eines Segmentes. Die Segmente üben mehrfach eine Kraft auf das Mantelrohr aus. Hier¬ durch wird auch eine noch gleichmäßigere plastische Verformung erreicht. Durchläuft der Wabenköφer mehrere Kalibrierstationen, so ist es von Vorteil, wenn der Wabenköφer vor dem Eintritt in mindestens eine auf eine Kalibrierstation folgende Kalibrierstation um seine Längsachse verdreht wird, wobei der Verdrehwinkel kleiner ist als der Bogenwinkel eines Segmentes.

Das Mantelrohr eines mit der erfinderischen Vorrichtung hergestellten Wabenköφers behält seine Festigkeitseigenschaften bei, da der Faserver¬ lauf im Werkstoff nicht zerstört wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Vorrichtung werden anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert, ohne daß hierdurch eine Beschränkung auf diese erfolgen soll. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung im Quer¬ schnitt,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung im Quer¬ schnitt,

Fig. 3 eine Ansicht von unten entlang der Schnittlinie III-III,

Fig. 4 vergrößert im Ausschnitt ein Segment und ein Schließele ment,

Fig. 5 schematisch einen Ausschnitt aus einer Transferstraße und

Fig. 6 ein Diagramm.

Die Vorrichtung umfaßt eine Bodenplatte 17 und eine Grundplatte 18.

Die Boden- und die Grundplatte 17 bzw. 18 sind mit Abstand zuein- ander angeordnet. Zwischen der Bodenplatte 17 und der Grundplatte 18 sind Träger 19 angeordnet. Das jeweilige Ende eines Trägers 19 ist mit der Bodenplatte 17 bzw. der Grundplatte 18 verbunden.

Auf der Grundplatte 18 sind mehrere Segmente 5 angeordnet. Die Segmente 5 sind im wesentlichen radial verschieblich. Zwischen den Segmenten 5 und der Grundplatte 18 ist eine Gleitplatte 20 angeordnet, auf der die Segmente 5 gleiten. Die Gleitplatte 20 kann z. B. durch eine lösbare Verbindung, insbesondere durch eine Schraubverbindung, mit der Grundplatte 18 verbunden sein. Die Segmente 5 können in der Gleit- platte 20 und/oder der Grundplatte 18 geführt werden. Hierzu können die Segmente 5 entsprechende Vorsprünge aufweisen, die in Führungs¬ nuten eingreifen. Jedenfalls verhindert eine relativ große Gleitfläche zwischen Grundplatte 18 und Segmenten 5 ein Verkippen der Segmente.

Jedes Segment 5 weist eine im Querschnitt keilförmige Gleitfläche 9 auf. Die Segmente 5 sind umgeben von einem ringförmigen Schließelement 7, der eine konisch ausgebildete Fläche 8 aufweist. Die Gleitfläche 9 und die Fläche 8 gleiten bei einer axialen Verschiebung des Ringes entspre¬ chend den Pfeilen V aufeinander.

Bei einer Abwärtsbewegung des ringförmigen Schließelementes 7, d. h. zur Grundplatte 18 hin, werden die Segmente 5 radial einwärts ver¬ schoben. Durch diese Bewegung üben sie eine Kraft auf das Mantelrohr 2 eines Wabenköφers 1 zur Abgasreinigung aus und deformieren diesen plastisch.

Das ringförmige Schließelement 7 weist einen umlaufenden Kragen 21 auf, der mit Durchgangsbohrungen 22 versehen ist. Um eine hohe Festig¬ keit des ringförmigen Schließelementes 7 zu erreichen, sind Versteifungs- rippen 23 am Umfang des ringförmigen Schließelementes verteilt ausge¬ bildet.

Durch die Durchgangsbohrungen 22 erstrecken sich Schrauben 24, die jeweils mit einer Stange 11 verbunden sind, die sich durch die Grund¬ platte 18 im wesentlichen parallel zur Längsachse 25 erstrecken. Das gegenüberliegende Ende einer jeden Stange 11 ist mit einer Platte 12 verbunden. Die Verbindung kann durch Verschraubungen 24, wie darge¬ stellt, erfolgen. Die Platte 12 kann an den Trägern 19 geführt sein. Die Platte 12 weist eine zentral ausgebildete Gewindebohrung 26 auf, in die ein Gewindezapfen 27 eingeschraubt ist. Der Gewindezapfen 27 bildet ein Ende einer Kolbenstange 28 einer Zylinder-Kolben-Einheit 13. Die Zylinder-Kolben-Einheit 13 ist an der Bodenplatte 17 fest angeordnet.

In der Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung eines Wabenköφers dargestellt. Gleiche Teile der Vorrich¬ tung weisen dieselben Bezugszeichen wie in der Fig. 1 auf.

Die Vorrichtung weist ein Gestell 30 auf. In dem Gestell 30 ist eine ringförmige Kammer 31 ausgebildet, welche den Zylinder einer Zylinder- Kolben-Einheit 14 bildet.

Die Kammer 31 ist mittels einer Verschlußplatte 32 verschlossen. Die Verschlußplatte 32 ist mit dem Gestell 30 mittels Schrauben 33 ver¬ schraubt. Zwischen dem Gestell 30 und der Verschlußplatte 32 ist jeweils ein Dichtring - O-Ring - angeordnet. In der Kammer 31 ist ein Kolben 35 angeordnet, der einen ringförmigen Querschnitt aufweist. Zwischen dem Kolben 35 und der Wandung der Kammer 31 ist jeweils ein Radi- alwellendichtring 36, 37 angeordnet. Mit dem Kolben 35 sind Stangen 11 verbunden, die mit ihren einem Ende an dem Ring 7 angreifen. Jede Stange 11 ist mittels einer Schrau¬ be 38 mit dem Kolben 35 verbunden. Jede Stange 11 wird in einer Gleitbuchse 39 gleitend geführt. Jede Gleitbuchse ist in einer entspre- chenden Ausnehmung 40 im Gestell 30 angeordnet.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Vorrichtung acht Segmente 5 auf. Die Segmente 5 weisen in einer Ebene liegende Ausnehmungen auf, in denen ein Federring 41 bzw. 42 angeordnet ist.

Unterhalb der Segmente 5 ist eine Durchgangsöffnung 43 ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 43 weist einen Querschnitt auf, der im wesentli¬ chen dem Querschnitt der durch die Segmente gebildeten Innenkontur entspricht. Nachdem ein Wabenköφer durch die Segmente plastisch verformt wurde und die Segmente den Wabenköφer wieder freigeben, kann der Wabenköφer durch die Öffnung 43 die Vorrichtung verlassen.

Das Schließelement 7 weist eine konische Fläche auf. Diese Fläche 8 gleitet auf der Gleitfläche 9 des Segmentes 5. Die beiden Flächen 8 und 9 weisen bezüglich der Längsachse 25 unterschiedliche Neigungswinkel auf.

Die Neigungswinkel sind so gewählt, daß zwischen den beiden Flächen 8 und 9 ein offener Winkel α entsteht, der in einem Bereich zwischen 0,5 und 3° liegt. Die Druckfläche, innerhalb der die Kraft von dem Schließelement auf die Segmente 5 eingeleitet wird, ist in der Figur 2 gestrichelt dargestellt.

In der Figur 5 ist schematisch ein Ausschnitt einer Transferstraße 48 dargestellt. Die Transferstraße 48 umfaßt die Kalibrierstationen 43, 44, 46 und 47. Zwischen den Kalibrierstationen 44 und 46 ist eine Bearbeitungs¬ station 45 angeordnet. Mit T ist die Transportrichtung der Wabenköφer gekennzeichnet. Die einzelnen Stationen, Kalibrierstationen und Bearbei¬ tungsstationen, werden von den Wabenköφern nacheinander durchlaufen. Eine Kalibrierstation umfaßt wenigstens eine Vorrichtung wie sie z. B. in der Figur 2 dargestellt ist. Die einzelnen Wabenköφer durchlaufen sukzessive die Kalibrierstationen 43, 44, 46 und 47, wobei ein jeder die einzelnen Kalibrierstationen durchlaufender Wabenköφer unter Beibehal¬ tung seiner Transportrichtung T verformt wird. In der Bearbeitungsstation 45 kann der Wabenköφer einer weiteren Bearbeitung unterzogen werden, wobei Bearbeitung im weitesten Sinne zu verstehen ist. Hierbei kann es sich auch um eine Qualitätskontrolle des Wabenköφers handeln. In den einzelnen Kalibrierstationen 43, 44, 46 und 47 kann die radiale Reduk¬ tion des Mantelrohres betragsmäßig gleich oder unterschiedlich sein. In der Figur 6 ist schematisch ein Diagramm dargestellt, welches den Durchmesser eines rotationssymmetrischen Wabenköφers nach einzelnen Kalibrierstationen K_j bis K₄ dargestellt. Wie aus dem Diagramm ersicht¬ lich ist, erfolgt in der Kalibrierstation K₂ eine im Vergleich zu den anderen Kalibrierstationen K_j, K₃ oder K₄ eine wesentlich stärkere Reduktion des Durchmessers des Mantelrohres von D_j auf D₂. Die Darstellung der Figur 6 ist schematischer Natur. Wie groß die Reduktion des Mantelrohres innerhalb der einzelnen Kalibrierstationen erfolgen soll ist auch davon abhängig um welchen Wabenköφer es sich handelt und für welchen Zweck dieser verwendet werden soll. Bezugszeichenliste:

1 Wabenköφer

2 Mantelrohr

3 Katalysator-Trägerköφer

4 Kanäle

5 Segmente

6 Außenkontur

7 Schließelement

8 konische Fläche

9 keilförmige Fläche

10 Betätigungsmittel

11 Stange

12 Platte

13 Zylinder-Kolben-Einheit

14 Zylinder-Kolben-Einheit

15 Kolben

16 Kolbenstnage

17 Bodenplatte

18 Grundplatte

19 Träger

20 Gleitplatte

21 Kragen

22 Bohrungen

23 Rippen

24 Schrauben

25 Längsachse

26 Gewindebohrung 27 Gewindezapfen

28 Kolbenstange

30 Gestell

31 Kammer 32 Verschlußplatte

33 Schrauben

34 Dichtring

35 Kolben

36, 37 Radialwellendichtring 38 Schraube

39 Gleitbuchse

40 Ausnehmung

41 Federring

42 Federring 43 Kalibrierstation

44 Kalibrierstation

45 Bearbeitungsstation

46 Kalibrierstation

47 Kalibrierstation 48 Transferstraße

T Transportrichtung

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung eines Wabenköφers (3) mit einem Mantelrohr (2), die mehrere radial verschiebliche Segmente (5) umfaßt, durch die das Mantelrohr (2) verformbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (5) jeweils eine im Querschnitt keilförmige Gleit¬ fläche (9) aufweisen, daß wenigstens ein ringförmiges, die Segmente (5) umgebendes, axial verschiebliches Schließelement (7) vorgesehen ist, das wenigstens eine schräg ausgebildete Fläche (8) aufweist, daß die Fläche (8) auf der Gleitfläche (9) gleitet, und daß eine mit dem Schließelement (7) verbundene Betätigungsein- richtung (10) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenig¬ stens vier, vorzugsweise sechs, insbesondere acht, Segmente (5) vor¬ gesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor¬ richtung (1) zwölf Segmente (5) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (5) das Mantelrohr (2) unmittelbar verformen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (5) mit Werkzeugsegmenten lösbar verbindbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Werkzeugsegmente gleich der Anzahl der Segmente (5) ist.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die schräge Fläche (9) teilweise mit der Gleitfläche (8) in Kontakt steht, und daß die beiden Flächen (8 und 9) zueinander einen Winkel von vorzugsweise 0,5 bis 3° bilden.

0 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Segmente (5) gegen eine Federkraft radial einwärts verschieblich angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenig- 5 stens ein Federelement (41, 42) vorgesehen ist, das mit jedem

Segment (5) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (41, 42) ein Federring ist. 0

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (10) wenigstens zwei, vor¬ zugsweise vier, Stangen (11), eine Platte (12) und eine Zylinder- Kolben-Einheit (13) umfaßt, wobei die Kolbenstange (28) der Zylin- der-Kolben-Einheit (13) mit der Platte (12), das eine Ende einer jeden Stange (11) mit der Platte (12) und das andere Ende einer jeden Stange (11) mit dem Schließelement (7) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12) gleitend geführt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (5) auf eine Grundplatte (18) angeordnet sind, daß unterhalb der Grundplatte (18) eine Bodenplatte (17) vorgesehen ist, daß zwischen der Grund- und der Bodenplatte (18 bzw. 17) Träger (19) angeordnet sind, daß auf der Bodenplatte (17) die Zylinder-

Kolben-Einheit (13) angeordnet ist, daß die Grundplatte (18) Durch¬ gangsbohrungen aufweist, durch die sich die Stangen (11) erstrecken, und daß gegebenenfalls die Platte (12) auf den Trägern (19) geführt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß un¬ terhalb der Segmente (5) in der Grundplatte (18) eine Bohrung ausgebildet ist, in die ein Stempel einer Auswurfeinrichtung eingreift.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswurfeinrichtung eine Zylinder-Kolben-Einheit ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß diese ein Gestell (30) aufweist, in dem eine ringförmi- ge Kammer (31) ausgebildet ist, daß in der Kammer (31) ein Kol¬ ben (32) angeordnet ist, der mit Stangen (11) verbunden ist, die an dem Verschlußelement (7) angreifen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn- zeichnet, daß ein Anschlag vorgesehen ist, der die axiale Position des Wabenköφers zwischen den Segmenten festlegt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag durch an wenigstens zwei Segmenten ausgebildete Nasen gebildet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine Austrittsöffnung (43) unterhalb der Segmente (5) ausgebildet ist, deren Querschnitt im wesentlichen der durch die Segmente (5) in einer radialen Ebene gebildeten Kontur entspricht.

20. Verfahren zum Herstellen eines Wabenköφers (1) mit einem Man¬ telrohr (2), bei dem der Wabenköφer (1) unter Beibehaltung seiner Transportrichtung (T) wenigstens eine Kalibrierstation (43, 44, 46, 47) durchläuft, in der das Mantelrohr (2) verformt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Wabenköφer (1) nach¬ einander mehrere Kalibrierstationen (43, 44, 46, 47) durchläuft.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem in den Einzelnen Kalibrier- Stationen (43, 44, 46, 47) nur vorbestimmte Axialabschnitte des

Mantelrohres (2) verformt werden.

23. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem das Mantelrohr (2) in den aufeinanderfolgenden Kalibrierstationen (43, 44; 46, 47) sukzessive verformt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, bei dem der Verformungsgrad des Mantelrohres (2) in den einzelnen Kalibrierstationen (43, 44, 46, 47) verschieden ist.

25. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 21 bis 24, bei dem der Wabenköφer (1) die einzelnen Kalibrierstationen (43, 44, 46. 47) unmittelbar nacheinander durchläuft.

26. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 21 bis 24, bei dem der Wabenköφer (1) wenigstens nach einer Kalibrierstation (43, 44, 46, 47) mindestens einem weiteren Herstellungsschritt unterzogen wird.

27. Verfahren zur Herstellung eines Wabenköφers (1) mit einem Man¬ telrohr (2), insbesondere nach einem der Ansprüche 20 bis 27, wobei der Wabenköφer (1) mit dem Mantelrohr (2) in einem durch Segmente (5) begrenzten Raum angeordnet wird, wenigstens ein ringförmiges, wenigstens eine schräge Fläche (8) aufweisendes, Schließelement (7) axial verschoben wird, wobei die Fläche (8) auf einer an jedem Segment (5) im Querschnitt keilförmig ausgebildeten Gleitfläche (9) gleitet, und die Segmente (5) radial zum Mantelrohr (2) verschoben werden und dieses verformen.

28. Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die Segmente (5) mehrmals geschlossen und geöffnet werden.

29. Verfahren zum Herstellen eines rotationssymmetrischen Wabenköφers nach einem der Ansprüche 20 bis 28, bei dem der Wabenköφer (1) vor dem Eintritt in mindestens eine auf eine Kalibrierstation (43, 44, 46) folgende Kalibrierstation (44, 46, 47) und/oder zwischen zwei

Schließvorgängen der Segmente (5) um seine Längsachse verdreht wird, wobei der Verdrehwinkel kleiner ist als der Bogenwinkel eines Segmentes (5).