WO2007115623A1 - Verfahren zum herstellen von abgasführenden vorrichtungen, insbesondere abgasreinigungsvorrichtungen - Google Patents

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WO2007115623A1
WO2007115623A1 PCT/EP2007/002036 EP2007002036W WO2007115623A1 WO 2007115623 A1 WO2007115623 A1 WO 2007115623A1 EP 2007002036 W EP2007002036 W EP 2007002036W WO 2007115623 A1 WO2007115623 A1 WO 2007115623A1
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pressure
deformation
insert
outer housing
predetermined
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PCT/EP2007/002036
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Inventor
Peter Kroner
Stefan MERSCHKÖTTER
Stefan Schmidt
Original Assignee
Emcon Technologies Germany (Augsburg) Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/0211—Arrangements for mounting filtering elements in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • 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
    • 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
    • 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
    • F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
    • F01N2450/02—Fitting monolithic blocks into the housing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for producing exhaust gas-carrying devices, in particular exhaust gas purification devices, each one
  • the exhaust gas-carrying devices which are involved in the invention are, for example, mufflers, but in particular exhaust gas purification devices, such as catalysts and particle filters.
  • the insertion and clamping of the insert in the outer housing is usually done either by winding a sheet metal jacket around the insert, by inserting the insert into a tube with or without subsequent calibration or closing of trays. If the applied force is too big, - -
  • a great difficulty in manufacturing exhaust gas purification devices is that between the substrate and the outer housing, the elastic compensation element, typically the bearing mat, is provided, which ensures a pressure equalization and a constant bias.
  • the disadvantage of this bearing mat is that, after it is compressed, it is subjected to a certain setting process, one speaks of relaxation, so that the pressure passed through it to the substrate decreases.
  • the spring back of the outer housing after insertion and clamping also causes the initially applied pressure on the substrate and thus the applied clamping force decreases.
  • the holding pressure of the bearing mat decreases during operation (for example, due to aging).
  • the outer housing can exert even more initial pressure on the inserter, which is why the limits of stability are encountered in individual substrates.
  • the object of the invention is to provide a method which ensures a sufficiently secure clamping in the outer housing at minimal reject rates even with very pressure-sensitive inserts.
  • each compensating element is individually deformed in a predetermined manner by exerting a pressure, wherein only a portion of the compensating element is loaded. From the values determined thereby, the desired deformation of the compensating element, which is necessary to achieve a setpoint pressure, is determined. Subsequently, the compensation element is placed around the substrate and the insert thus obtained is mounted in an outer housing, the inner dimensions of which correspond to the outer dimensions of the insert in the determined nominal deformation.
  • the outer housing is plastically deformed by a predetermined path with a constant, predetermined force, regardless of the load capacity of the currently installed insert.
  • the invention takes a different approach, by first taking the actual - -
  • Another advantage of only a proportionate measurement of the pressure-deformation characteristic is that, compared to a very large measuring surface, angular errors of the measuring device (for example due to a non-full surface) are avoided Edition of the Meßstkovs) less significant.
  • a predetermined pressure is exerted on each compensation element and the desired deformation is determined by measuring the elastic deformation of the compensation element at least when the predetermined pressure is reached.
  • an increasing pressure is applied and at least meanwhile measured how much the compensating element elastically deforms during the pressure being exerted. Since the elastic deformation is mat specific, slightly different deformation values will be determined for each compensation element.
  • the desired deformation at which the compensation element exerts the desired pressure can then be determined in two different ways.
  • the target pressure is a predetermined pressure, which, depending on the required holding pressure, more or less just below the pressure value, from which the depositors are plastically deformed and thus destroyed.
  • a first variant for determining the set deformation provides for each compensating element to be acted upon by the setpoint pressure in order to determine therefrom the setpoint deformation and thus the outer dimensions of the insert for reaching the setpoint pressure.
  • the corresponding inner dimensions of the applied to the insert outer housing can be determined without any special effort.
  • the outer housing with those inner dimensions is then applied to the prefabricated unit of substrate and compensating element, which correspond to the outer dimensions of the insert when the nominal deformation is determined.
  • the subsequent pressure of the outer casing is simulated, and subsequently the outer casing is first produced or selected according to the measured values.
  • the predetermined, applied pressure is below the target pressure to be achieved.
  • the desired deformation which is necessary to achieve this target pressure, is then determined in a controller. This is done by extrapolating the deformation of the compensating element measured during application of the pressure in order to arrive at the desired deformation.
  • the deformation can be measured continuously with increasing pressure. Alternatively, it can of course only be measured at some specific pressure values, and then extrapolated.
  • This variant in which the applied pressure is preferably well below the target pressure, offers the advantage over the first-mentioned method (compensating element is already subjected to the target pressure) that a pressure loss due to multiple compression of the compensating element is avoided or at least limited.
  • the usually provided mat is subject to a certain setting process, ie a plastic deformation, with each compression, as a result of which the holding pressure exerted by the mat also decreases.
  • Compensating element and measurement of the deformation caused thereby is also possible to cause the compensating element by pressurizing a predetermined deformation and to determine the desired deformation characterized in that at least the necessary pressure to achieve the predetermined deformation is measured on the compensating element.
  • This predetermined deformation may be deformation by a certain amount (ie the variable thickness of each compensating element within certain limits is reduced by a constant, predetermined value) or a deformation to a predetermined value, namely a predetermined thickness, act.
  • a measurement of the required force for example by means of a load cell to understand, from which then (taking into account the surface of the load cell) can be directly closed to the pressure.
  • a particularly preferred embodiment of the invention also provides here that the predetermined deformation is below the desired deformation and the target deformation is extrapolated due to the pressure exerted at the predetermined deformation.
  • the predetermined deformation is to be chosen as low as possible; Advantageously, it is just large enough to allow a sufficiently accurate extrapolation of the pressure-deformation behavior of the special compensating element.
  • the already described in connection with the pressure-controlled method pressure loss is avoided by multiple compression of the compensating element or at least limited.
  • additional parameters can be taken into account during the extrapolation.
  • the individual outer geometry of the substrate is determined, which is also included in the calculation of the housing geometry.
  • the substrate is e.g. measured, which can be done with the help of a camera, by laser measurement or by mechanical means.
  • the portion of the compensating element deformed by the application of pressure is a continuous area.
  • the area of the portion should be less than half, preferably between 15 and 25%, of the surface of the compensating element.
  • a catalyst whose bearing mat is about 400 mm long and 100 mm wide, offers a measuring area of about 100 mm x 100 mm (or a comparable non-square area) at.
  • a particulate filter whose bearing mat the Dimensions of 300 mm x 400 mm, provides a measuring area of (150 mm) 2 a sufficient accuracy.
  • the subregion in which the pressure measurement takes place should be a region of the compensating element which is remote from the edge, in particular the middle region.
  • Catalytic converter or a particulate filter both with a labile substrate as
  • Core of the insert are provided.
  • a combination of catalyst and particle filter is possible.
  • the housing is designed in particular as a sheet-metal housing, and the compensation element is in particular a bearing mat.
  • the method according to the invention can be applied to all hitherto known methods for producing exhaust gas-conducting devices.
  • a first method is the so-called winding, in which a plate-shaped
  • Sheet metal section wrapped around the insert and then attached and closed from reaching the predetermined inner dimensions at its edges.
  • a second method is the calibration, is pressed against the outside of the circumference of the prefabricated tube against this to plastically deform and press against the insert.
  • a third method provides a housing of several shells, which are pressed against the insert and then secured together.
  • a fourth embodiment provides a so-called stuffing method.
  • several cylindrical housing with different internal dimensions are prefabricated.
  • the inner dimensions of the housing are determined so that provide the desired pressure.
  • the housing can be used with the appropriate dimensions to insert the end face of the insert into the housing.
  • the housing with the in the printing or Displacement measurement and calculation determined optimal diameter are custom made.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional view through an apparatus in the form of an exhaust gas purification device produced by the invention
  • FIG. 2 shows schematic views of measuring devices and tools used in the method according to the invention
  • FIG. 3 is a pressure traverse diagram, which is for the inventive
  • Figure 5 is an end view of a device made by the method according to the invention, the outer casing being wound;
  • FIG. 6 is a perspective view of a calibration tool used in the method according to the invention, partly in section;
  • FIG. 7 shows an end view of a device produced by the method according to the invention with an outer housing produced from shells
  • FIG. 8 shows a schematic diagram showing the stopper alternatively used in the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exhaust-gas-conducting device accommodated in a motor vehicle in the form of an exhaust gas purification device.
  • the exhaust gas purification device is either an exhaust gas catalyst or a particulate filter or a combination of both.
  • an elongated, cylindrical substrate 10 which may be made, for example, of a ceramic substrate or a type of wound corrugated cardboard or another catalytic carrier. or filter material with or without coating.
  • the substrate 10 may have a circular cross section or a non-circular cross section. For the sake of simplicity, a circular cross-section is shown in the figures.
  • the substrate is surrounded by a bearing mat 12, which acts as an elastic compensation element between the substrate 10 and an outer housing 14.
  • the outer housing 14 is made very thin-walled and in particular made of sheet metal. Upstream and downstream, an inflow funnel 16 and an outflow funnel 18 are connected to the outer housing 14, respectively.
  • the substrate 10 forms, together with the bearing mat 12, a unit which is referred to below as a depositor.
  • exhaust gas flows via the inflow funnel 16 into the front side of the substrate 10 and leaves with fewer pollutants finally the substrate 10 on the opposite end face to leave the purifying device 18 via the discharge device.
  • FIG. 2 shows various measuring stations with which properties of each individual substrate 10 and each bearing mat 12 are determined with regard to an individually matched outer housing for achieving an optimized clamping force of the insert in the outer housing 14.
  • the measuring stations are coupled via a controller 20 with tools for producing the outer housing 14 or for mounting and clamping the insert in the outer housing 14.
  • the stations explained below are described in the preferred order of the manufacturing process.
  • the outer geometry (shape and outer dimensions, in particular circumference) of the substrate 10 is determined by means of preferably non-contact measuring sensors.
  • the measuring device 22 is connected to the controller 20, in which the obtained measured values for the substrate are stored.
  • a CCD camera 22 ' or a laser measuring device 22 " can also be used to determine the external geometry.
  • the bearing mat 12 is increasingly pressure-loaded by a punch 25 in a partial area.
  • the force applied to the bearing mat 12 force is steadily increased until reaching a predetermined pressure.
  • the trajectory parallel to the bearing mat 12 force is steadily increased until reaching a predetermined pressure.
  • the predetermined pressure can be that of the
  • the tension-compression testing machine 24 is also coupled to the controller 20.
  • Figure 3 shows schematically the course of the force exerted on the bearing mat 12 pressure p as a function of (actual or calculated) travel X.
  • the pressure po which is a travel X 0 of the Stamp 25 corresponds.
  • the value po is previously determined depending on the materials used for the inserter and is constant for all components of a series.
  • a plurality of measured values for the pressure p as a function of the travel X are transferred to the controller 20. From these measured values which are specific for each bearing mat 12, the further course of the pressure-displacement characteristic for the respective bearing mat 12 is extrapolated.
  • FIG. 4 shows various examples of bearing mats 12, wherein the partial regions 26 loaded by the punch 25 are shown hatched.
  • the partial area 26 may be a continuous area (FIGS. 4a, b, d) or a plurality of individual areas (FIG. 4c). All examples have in common that the loaded portion is an edge-spaced, central region of the bearing mat 12. In particular, therefore, it is not arranged in the region of the bearing mat 12 in which, in the assembled state of the bearing mat 12, its end edges abut one another (compare FIG. 4d).
  • the proportion of the loaded portion of the total area of the bearing mat 12 is approximately 15 to 25%.
  • Substrate 10 and bearing mat 12 is determined in the controller 20 adapted to at least the compressibility of the bearing mat 12 geometry of the outer housing 14, which can be done by arithmetic or by comparison with a stored in the controller 20 allocation matrix.
  • the individual geometry is designed to achieve the required, individually tailored to the depositor and exercising clamping force.
  • this determined outer housing 14 is made with a matched geometry, for example by incremental forming (see position 27 in Figure 2). This can be done by mandrel or roll bending, but the bending roll must be very small dimensions in order to produce the necessary small transformations can.
  • the compensation element in the form of the bearing mat 12 is placed around the substrate 10, and the insert thus obtained is installed in its tailor-made outer housing 14 in the so-called winding process (see position 28).
  • the prefabricated outer housing 14 is slightly spread and the insert laterally inserted into the outer housing 14.
  • the outer housing 14 is closed pressure and / or path controlled by the overlapping edges 30, 32 are pushed far enough so that the dimensions of the resulting outer housing 14 correspond to the previously determined values.
  • the closing process is carried out by means of suitable, previously determined in the controller 20 and the individual substrate 10 and the bearing mat 12 tuned parameters.
  • the overlapping edges are joined, eg welded, folded, soldered or glued.
  • the finished product is shown in FIG.
  • the assembly can also be done by a so-called calibration.
  • a corresponding calibration device is shown in FIG. This includes numerous circular segment-shaped, radially movable jaws 34 which can close to form a ring.
  • the circular cylindrical tubular outer housing 14 is placed, in which the insert is inserted axially.
  • the jaws 34 are then moved radially inward, wherein in particular the values previously stored in the controller 20 with respect to the travel X A can be used. That is, the previously determined by the controller 20 desired outer dimensions of the insert are achieved by a path-controlled movement of the jaws 34 with simultaneous plastic deformation of the outer housing 14.
  • the prerequisite is, of course, that the insert was positioned approximately free of play in the outer housing 14 before the deformation or the game in the deformation was taken into account.
  • the pressure applied to the insert by the plastically deformed outer housing 14 thus corresponds (after springback) to the desired pressure p s .
  • the calibration can also be done by means of rollers which are laterally pressed against the outer housing with inserter provided therein by the predetermined travel X A and rotated.
  • a so-called pressing is possible in this context, in which the outer housing 14 is moved with inserts arranged therein relative to the predetermined travel X A against a single role and then a relative rotation between the roller and the outer housing together with insert takes place, so that the Roller circumferentially pressed into the outer housing and this plastically deformed about the travel X A inward.
  • the embodiment shown in Figure 7 operates with two or more shells 35, 36 which are telescoped. Again, the shells 35, 36 are controlled away as far as pushed into each other until the inner dimensions correspond to the specific outer dimensions of the insert. The shells 35, 36 are then z. B. welded together, folded or soldered. Again, a springback or expansion compensation is to be included.
  • Figure 8 shows schematically the so-called plug.
  • the desired outer dimensions of the insert are determined.
  • a cylindrical, tubular outer housing 14 is produced with the desired diameter. This calibration may be done in one or more operations or in a continuous process (e.g., rolling).
  • the insert is stuffed axially into the selected outer housing 14.
  • corresponding funnel-shaped aids or aids for radial precompression are provided. The widening of the outer housing 14 taking place during the stuffing process is compensated analogously to the procedure described for the springback when determining the desired deformation.
  • the method according to the invention offers numerous advantages. So z. As an applicability is also given in non-circular cross-section substrates, such as oval or so-called tri-oval substrate diameters. In the
  • Pressure loading of the flat mat is (in contrast to a pressure load of the entire insert) no twisting or tilting possible.
  • a quality inspection of the mat is performed simultaneously. By determining the substrate geometry, a geometric examination of the substrate is also in the
  • the functional parameter can be any parameter.

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen einer abgasführenden Vorrichtung, insbesondere einer Abgasreinigungsvorrichtung, die ein Aussengehäuse (14) mit einem darin geklemmten Einleger, bestehend aus einem abgasdurchströmten Substrat (10) und einem das Substrat (10) umgebenden elastischen Ausgleichselement, hat, wird das Ausgleichselement einzeln in vorbestimmter Weise durch Ausübung eines Druckes verformt, wobei lediglich ein Teilbereich des Ausgleichselements belastet wird. Aus den dabei ermittelten Werten wird die Sollverformung des Ausgleichselements, die zum Erreichen eines Solldrucks notwendig ist, bestimmt, und das Ausgleichselement wird um das Substrat (10) gelegt. Schlieβlich wird der so erhaltene Einleger in einem Aussengehäuse (14) montiert, dessen Innenabmessungen den Aussenabmessungen des Einlegers bei der ermittelten Sollverformung entsprechen.

Description

Verfahren zum Herstellen von abgasführenden Vorrichtungen, insbesondere
Abgasreinigungsvorrichtungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von abgasführenden Vorrichtungen, insbesondere Abgasreinigungsvorrichtungen, die jeweils ein
Außengehäuse und einen im Außengehäuse geklemmten Einleger haben, wobei der Einleger ein abgasdurchströmtes Substrat und ein das Substrat umgebendes elastisches Ausgleichselement umfaßt.
Die abgasführenden Vorrichtungen, um die es sich bei der Erfindung handelt, sind beispielsweise Schalldämpfer, insbesondere aber Abgasreinigungsvorrichtungen wie Katalysatoren und Partikelfilter.
In solchen Vorrichtungen sind gegen radialen Druck sehr empfindliche Einleger untergebracht; bislang handelt es sich dabei überwiegend um axial durchströmte Keramiksubstrate, die mit einem elastischen Ausgleichselement (z.B. in Form einer Matte) umwickelt sind. Diese Einleger werden, wenn möglich, nur durch radiale Klemmung im Außengehäuse in axialer und radialer Richtung gehalten. Dabei muß die Klemmung groß genug sein, damit im Fahrbetrieb durch den Gasdruck oder durch Vibrationen keine Verschiebung des Einlegers relativ zum Außengehäuse in axialer Richtung zustande kommt. Auf der anderen Seite darf natürlich der radiale Druck nicht so groß sein, daß es zum Zerstören des Einlegers kommt, insbesondere zum Zerstören des auf Druck empfindlichen Katalysatorsubstrats bzw. Partikelfiltersubstrats. Es sind nun Bestrebungen vorhanden, Einleger mit geringerer Masse zu verbauen, die sich im Fahrbetrieb schneller aufheizen. Solche Substrate bestehen beispielsweise aus einer wellpappeartigen Trägerstruktur, die mit Katalysatormaterial beschichtet ist.
Das Einbringen und Klemmen des Einlegers im Außengehäuse erfolgt bislang üblicherweise entweder durch Wickeln eines Blechmantels um den Einleger, durch Einschieben des Einlegers in ein Rohr mit oder ohne nachträgliches Kalibrieren oder Schließen von Schalen. Wenn die aufgebrachte Kraft zu groß ist, - -
kann es zum Zerstören des Einlegers, das heißt bei Katalysatoren oder Partikelfiltern des Substrats, kommen.
Eine große Schwierigkeit beim Herstellen von Abgasreinigungsvorrichtungen besteht darin, daß zwischen dem Substrat und dem Außengehäuse das elastische Ausgleichselement, typischerweise die Lagermatte, vorgesehen ist, die für einen Druckausgleich und eine stetige Vorspannung sorgt. Der Nachteil dieser Lagermatte besteht jedoch darin, daß sie, nachdem sie zusammengedrückt wird, einem gewissen Setzungsvorgang unterworfen ist, man spricht von Relaxieren, so daß der über sie an das Substrat weitergegebene Druck abnimmt. Das Zurückfedern des Außengehäuses nach dem Einbringen und Klemmen führt ebenfalls dazu, daß der anfänglich aufgebrachte Druck auf das Substrat und damit die aufgebrachte Klemmkraft nachläßt. Weiterhin nimmt der Haltedruck der Lagermatte im Betrieb ab (z.B. durch Alterung). Dies führt dazu, daß man im Hinblick auf die spätere sichere Klemmung des Substrats im Außengehäuse sicherheitshalber das Außengehäuse noch mehr anfänglichen Druck auf den Einleger ausüben läßt, weshalb man bei einzelnen Substraten an die Grenzen der Stabilität geht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzustellen, das auch bei sehr druckempfindlichen Einlegern für eine ausreichend sichere Klemmung im Außengehäuse bei minimalen Ausschußraten sorgt.
Dies wird durch folgende Verfahrensschritte erreicht: Zunächst wird jedes Ausgleichselement einzeln in vorbestimmter Weise durch Ausübung eines Druckes verformt, wobei lediglich ein Teilbereich des Ausgleichselements belastet wird. Aus den dabei ermittelten Werten wird die Sollverformung des Ausgleichselements, die zum Erreichen eines Solldrucks notwendig ist, bestimmt. Anschließend wird das Ausgleichselement um das Substrat gelegt und der so erhaltene Einleger in einem Außengehäuse montiert, dessen Innenabmessungen den Außenabmessungen des Einlegers bei der ermittelten Sollverformung entsprechen.
Bei den bislang bekannten Verfahren wird mit einer stets konstanten, vorgegebenen Kraft das Außengehäuse um einen vorbestimmten Weg plastisch deformiert, unabhängig von der Belastbarkeit des gerade verbauten Einlegers. Die Erfindung geht einen anderen Weg, indem sie zuerst die tatsächlich - -
notwendige Kompression der Lagermatte bestimmt, um dann das Außengehäuse auf die Klemmkraft abzustimmen, die zum Erreichen der gewünschten Kompression notwendig ist. Auf jede Lagermatte wird deshalb im unverbauten Zustand, also noch vor dem Wickeln um das zugeordnete Substrat, eine Kraft und damit ein entsprechender Druck ausgeübt, etwa durch einen Stempel. Da hierbei die Lagermatte in Mitleidenschaft gezogen wird, und zwar sowohl durch Brechen als auch durch Ausrichten von Fasern, was den durch die Matte ausgeübten Druck verringert, ist erfindungsgemäß vorgesehen, nur einen Teilbereich der Matte zu belasten. Auf diese Weise wird die „Beschädigung" des elastischen Ausgleichselements so gering wie möglich gehalten. Ein weiterer Vorteil einer nur anteiligen Messung der Druck-Verformungskennlinie besteht darin, daß hierbei, verglichen mit einer sehr großen Meßfläche, Winkelfehler der Meßvorrichtung (etwa durch eine nicht vollflächige Auflage des Meßstempels) weniger stark ins Gewicht fallen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist hierbei vorgesehen, daß auf jedes Ausgleichselement ein vorbestimmter Druck ausgeübt und die Sollverformung dadurch bestimmt wird, daß die elastische Verformung des Ausgleichselements zumindest beim Erreichen des vorbestimmten Drucks gemessen wird. Es wird also ein zunehmender Druck aufgebracht und zumindest währenddessen gemessen, wie stark sich das Ausgleichselement beim gerade ausgeübten Druck elastisch verformt. Da die elastische Verformung mattenspezifisch ist, werden für jedes Ausgleichselement geringfügig unterschiedliche Verformungswerte ermittelt werden. Die Sollverformung, bei der das Ausgleichselement den Solldruck ausübt, kann dann auf zwei verschiedene Weisen ermittelt werden. Dabei ist der Solldruck ein vorbestimmter Druck, der, abhängig vom erforderlichen Haltedruck, mehr oder weniger knapp unterhalb des Druckwertes liegt, ab dem die Einleger plastisch deformiert und damit zerstört werden.
Eine erste Variante zur Bestimmung der Sollverformung sieht vor, jedes Ausgleichselement mit dem Solldruck zu beaufschlagen, um daraus die Sollverformung und damit die Außenmaße des Einlegers zum Erreichen des Solldrucks festzulegen. - A -
Nachdem die Sollverformung für das spezielle Ausgleichselement bestimmt wurde, können ohne besonderen Aufwand die entsprechenden Innenabmessungen des auf den Einleger aufzubringenden Außengehäuses bestimmt werden.
Im abschließenden Verfahrensschritt wird dann das Außengehäuse mit denjenigen Innenabmessungen auf die vorgefertigte Einheit aus Substrat und Ausgleichselement aufgebracht, die den Außenabmessungen des Einlegers bei ermittelter Sollverformung entsprechen. Es wird also, mit anderen Worten, mit der Meßvorrichtung, über die der Druck auf das Ausgleichselement aufgebracht wird, der spätere Druck des Außengehäuses simuliert, und anschließend wird erst das Außengehäuse abhängig von den Meßwerten maßgerecht erzeugt oder ausgewählt.
Gemäß einer zweiten, besonders bevorzugten Variante zur Bestimmung der Sollverformung ist vorgesehen, daß der vorbestimmte, aufgebrachte Druck unterhalb des zu erzielenden Solldrucks liegt. Die Sollverformung, die zum Erreichen dieses Solldrucks nötig ist, wird dann in einer Steuerung ermittelt. Dies erfolgt dadurch, daß die beim Aufbringen des Drucks gemessene Verformung des Ausgleichselements extrapoliert wird, um zur Sollverformung zu kommen. Dabei kann die Verformung stetig mit zunehmendem Druck gemessen werden. Alternativ kann sie natürlich auch nur bei einigen bestimmten Druckwerten gemessen werden, um dann anschließend zu extrapolieren.
Diese Variante, bei der der aufgebrachte Druck vorzugsweise deutlich unterhalb des Solldrucks liegt, bietet gegenüber dem erstgenannten Verfahren (Ausgleichselement wird bereits mit dem Solldruck beaufschlagt) den Vorteil, daß ein Druckverlust aufgrund von Mehrfachkompression des Ausgleichselements vermieden oder zumindest begrenzt wird. Diesbezüglich wurde, wie schon erwähnt, festgestellt, daß die üblicherweise vorgesehene Matte bei jeder Kompression einem gewissen Setzungsvorgang, also einer plastischen Verformung, unterworfen ist, wodurch auch der durch die Matte ausgeübte Haltedruck abnimmt. Wird nun also die Lagermatte in einer entsprechenden Meßvorrichtung (ggf. sogar mehrmals) mit dem Solldruck beaufschlagt und daraus die Sollverformung bestimmt, so ist eine spätere sichere Klemmung des Einlegers im Außengehäuse, das auf eben diese Sollverformung ausgelegt ist, unter Umständen nicht mehr gewährleistet, da der Haltedruck der Matte sich durch die Mehrfachkompression verringert hat. Ein ähnlicher Druckverlust tritt im übrigen auch auf, wenn die Matte zur Kompensation einer möglichen Rückfederung des Außengehäuses „überkomprimiert", also über den Solldruck hinaus beaufschlagt wird. Wird jedoch nur ein deutlich unterhalb des Solldrucks liegender Druck auf das Ausgleichselement ausgeübt, der gerade ausreichend ist, um den (weiteren) Verlauf der Druck-Verformungs-Kennlinie mit hinreichender Genauigkeit extrapolieren zu können, läßt sich der beschriebene Effekt vermeiden oder zumindest stark verringern.
Alternativ zur Ausübung eines vorbestimmten Drucks auf das
Ausgleichselement und Messung der dadurch hervorgerufenen Verformung besteht auch die Möglichkeit, bei dem Ausgleichselement durch Druckbeaufschlagung eine vorbestimmte Verformung hervorzurufen und die Sollverformung dadurch zu bestimmen, daß zumindest der zum Erreichen der vorbestimmten Verformung nötige Druck auf das Ausgleichselement gemessen wird. Bei dieser vorbestimmten Verformung kann es sich um eine Verformung um einen bestimmten Betrag (d.h. die innerhalb gewisser Grenzen variable Dicke jedes Ausgleichselements wird um einen konstanten, vorher festgelegten Wert verringert) oder aber um eine Verformung auf einen vorbestimmten Wert, nämlich eine vorher festgelegte Dicke, handeln. Unter einer Messung des Druckes ist in diesem Zusammenhang selbstverständlich auch eine Messung der benötigten Kraft, beispielsweise mit Hilfe einer Kraftmeßdose, zu verstehen, von der dann (unter Berücksichtigung der Fläche der Kraftmeßdose) unmittelbar auf den Druck geschlossen werden kann.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht auch hier vor, daß die vorbestimmte Verformung unterhalb der Sollverformung liegt und die Sollverformung aufgrund des bei der vorbestimmten Verformung ausgeübten Druckes extrapoliert wird. Die vorbestimmte Verformung ist dabei möglichst gering zu wählen; vorteilhaft ist sie gerade groß genug, um eine hinreichend genaue Extrapolation des Druck-Verformungs-Verhaltens des speziellen Ausgleichselements zu ermöglichen. So wird der bereits im Zusammenhang mit dem druckgesteuerten Verfahren erläuterte Druckverlust durch Mehrfachkompression des Ausgleichselements vermieden oder zumindest begrenzt. Um die spätere Klemmung des Einlegers im Außengehäuse weiter zu optimieren, können bei der Extrapolation weitere Parameter berücksichtigt werden. Insbesondere sind hier die z.B. bei gewickelten Gehäusen auftretende Rückfederung des Außengehäuses nach dem Schließvorgang bzw. die nach der Montage auftretende Aufweitung des Gehäuses (im Falle eines vorgefertigten zylindrischen Außengehäuses, in das der Einleger eingeschoben wird) zu nennen. Weiterhin ist es vorteilhaft, die bei (im Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung unvermeidlichen) Temperaturänderungen auftretende Formänderung des Außengehäuses zu berücksichtigen; gerade Gehäuse mit unrundem Querschnitt neigen dazu, „rund zu werden". Wird diese Tendenz bereits bei der Bestimmung des individuell maßgeschneiderten Außengehäuses für den jeweiligen Einleger einkalkuliert, indem beispielsweise ein ovales Gehäuse etwas länglicher ausgeführt wird, können lokale Druckspitzen in den Bereichen mit kleinerem Radius vermieden werden. Auf diese Weise ergibt sich eine geringere Substratbelastung, was weniger Ausschuß und eine bessere Dauerhaltbarkeit zur Folge hat.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich zur Ermittlung der Sollverformung des Ausgleichselements die individuelle Außengeometrie des Substrats bestimmt, die ebenfalls in die Berechnung der Gehäusegeometrie mit einfließt.
Hierzu wird das Substrat z.B. gemessen, was mit Hilfe einer Kamera, durch Lasermessung oder auf mechanischem Weg erfolgen kann.
Insbesondere handelt es sich bei dem durch Ausübung eines Druckes verformten Teilbereich des Ausgleichselements um einen zusammenhängenden Bereich. Alternativ ist es auch möglich, die Kompressibilitätsmessung anhand mehrerer kleiner Meßflächen vorzunehmen.
Um meßbedingte Beschädigungen des Ausgleichselements gering zu halten, sollte die Fläche des Teilbereichs weniger als die Hälfte, vorzugsweise zwischen 15 und 25 %, der Fläche des Ausgleichselements betragen. Im Falle eines Katalysators, dessen Lagermatte etwa 400 mm lang und 100 mm breit ist, bietet sich eine Meßfläche von etwa 100 mm x 100 mm (oder eine vergleichbare nichtquadratische Fläche) an. Im Falle eines Partikelfilters, dessen Lagermatte die Abmessungen 300 mm x 400 mm hat, liefert eine Meßfläche von (150 mm)2 eine hinreichende Genauigkeit.
Um Meßfehler durch Rand- bzw. Schneideeffekte zu vermeiden, sollte der Teilbereich, in dem die Druckmessung erfolgt, ein vom Rand entfernter, insbesondere mittlerer Bereich des Ausgleichselements sein.
Wie bereits erwähnt, ist die Vorrichtung, die durch das erfindungsgemäße
Verfahren hergestellt wird, gemäß der bevorzugten Ausführungsform ein
Abgaskatalysator oder ein Partikelfilter, die beide mit einem labilen Substrat als
Kern des Einlegers versehen sind. Auch eine Kombination aus Katalysator und Partikelfilter ist möglich.
Das Gehäuse ist insbesondere als Blechgehäuse ausgeführt, und das Ausgleichselement ist insbesondere eine Lagermatte.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf sämtliche bislang bekannten Verfahren zum Herstellen abgasführender Vorrichtungen angewandt werden.
Ein erstes Verfahren ist das sogenannte Wickeln, bei dem ein plattenförmiger
Blechabschnitt um den Einleger gewickelt und anschließend ab Erreichen der vorbestimmten Innenabmessungen an seinen Rändern befestigt und geschlossen wird.
Ein zweites Verfahren ist das Kalibrieren, bei dem von außen am Umfang des vorgefertigten Rohres gegen dieses gedrückt wird, um es plastisch zu deformieren und gegen den Einleger zu pressen.
Ein drittes Verfahren sieht ein Gehäuse aus mehreren Schalen vor, die gegen den Einleger gepreßt und anschließend aneinander befestigt werden.
Eine vierte Ausführungsform sieht ein sogenanntes Stopfverfahren vor. Hierbei werden mehrere zylindrische Gehäuse mit unterschiedlichen Innenabmessungen vorgefertigt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden ja die Innenabmessungen des Gehäuses ermittelt, die für den gewünschten Druck sorgen. Anschließend kann dann das Gehäuse mit den entsprechenden Maßen verwendet werden, um stirnseitig den Einleger in das Gehäuse einzuschieben. Alternativ kann das Gehäuse mit dem in der Druck- bzw. Wegmessung und Berechnung ermittelten optimalen Durchmesser speziell angefertigt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- Figur 1 eine Längsschnittansicht durch eine durch die Erfindung hergestellte Vorrichtung in Form einer Abgasreinigungsvorrichtung,
- Figur 2 schematische Ansichten von beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Meßvorrichtungen und Werkzeugen;
- Figur 3 ein Druck- Verfahrweg-Diagramm, das für das erfindungsgemäße
Verfahren charakteristisch ist;
- Figur 4 in Draufsicht verschiedene elastische Ausgleichselemente, bei denen der Teilbereich für die Druckbelastung markiert ist;
- Figur 5 eine stirnseitige Ansicht einer durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Vorrichtung, wobei das Außengehäuse gewickelt ist;
- Figur 6 eine perspektivische Ansicht eines beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Kalibrier-Werkzeugs, teilweise im Schnitt ;
- Figur 7 eine stirnseitige Ansicht einer durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Vorrichtung mit einem aus Schalen hergestellten Außengehäuse; und
- Figur 8 eine Prinzipskizze, die das beim erfindungsgemäßen Verfahren alternativ angewandte Stopfen zeigt.
In Figur 1 ist eine in einem Kraftfahrzeug untergebrachte abgasführende Vorrichtung in Form einer Abgasreinigungsvorrichtung dargestellt. Die Abgasreinigungsvorrichtung ist entweder ein Abgaskatalysator oder ein Partikelfilter oder eine Kombination aus beiden.
Kernstück der Abgasreinigungsvorrichtung ist ein langgestrecktes, zylindrisches Substrat 10, das beispielsweise aus einem keramischen Substrat oder einer Art gewickelter Wellpappe oder einem anderen katalytischen Träger- oder Filtermaterial mit oder ohne Beschichtung besteht. Das Substrat 10 kann einen kreisförmigen Querschnitt oder einen unrunden Querschnitt aufweisen. Nur zur vereinfachten Darstellung ist in den Figuren ein kreisförmiger Querschnitt dargestellt. Das Substrat ist von einer Lagermatte 12 umgeben, die als elastisches Ausgleichselement zwischen dem Substrat 10 und einem Außengehäuse 14 wirkt. Das Außengehäuse 14 ist sehr dünnwandig ausgeführt und insbesondere aus Blech. Stromaufwärts und stromabwärts sind mit dem Außengehäuse 14 ein Einströmtrichter 16 bzw. ein Ausströmtrichter 18 verbunden.
Das Substrat 10 bildet zusammen mit der Lagermatte 12 eine Einheit, die im folgenden als Einleger bezeichnet wird.
Im Betrieb strömt Abgas über den Einströmtrichter 16 stirnseitig in das Substrat 10 ein und verläßt mit weniger Schadstoffen versehen schließlich das Substrat 10 an der gegenüberliegenden Stirnseite, um über den Ausströmtrichter 18 die Reinigungsvorrichtung zu verlassen.
Die Herstellung der Abgasreinigungsvorrichtung wird im folgenden anhand der Figuren 2 bis 5 erläutert.
In Figur 2 sind verschiedene Meßstationen gezeigt, mit denen Eigenschaften jedes einzelnen Substrats 10 und jeder Lagermatte 12 im Hinblick auf ein individuell abgestimmtes Außengehäuse zur Erzielung einer optimierten Klemmkraft des Einlegers im Außengehäuse 14 ermittelt werden. Die Meßstationen sind über eine Steuerung 20 mit Werkzeugen zur Herstellung des Außengehäuses 14 bzw. zum Montieren und Klemmen des Einlegers im Außengehäuse 14 gekoppelt. Die im folgenden erläuterten Stationen werden in der bevorzugten Reihenfolge des Herstellungsverfahrens beschrieben.
In einer ersten Meßvorrichtung 22 wird die Außengeometrie (Form und Außenabmessungen, insbesondere Umfang) des Substrats 10 mittels vorzugsweise berührungsloser Meßsensoren ermittelt. Die Meßvorrichtung 22 ist mit der Steuerung 20 verbunden, in der die erhaltenen Meßwerte für das Substrat abgelegt werden. Alternativ kann zur Bestimmung der Außengeometrie auch eine CCD-Kamera 22' oder eine Lasermeßvorrichtung 22" Anwendung finden. In einer Zug-Druck-Prüfmaschine 24 wird die Lagermatte 12 durch einen Stempel 25 in einem Teilbereich zunehmend druckbelastet.
Dabei wird die auf die Lagermatte 12 aufgebrachte Kraft stetig gesteigert bis zum Erreichen eines vorbestimmten Druckes. Während des Verfahrens des Stempels 25 wird punktuell oder stetig auch die Verfahrstrecke parallel zum
Druck aufgenommen. Von der Kontaktierung der Lagermatte 12 bis zur Stellung des Stempels 25 bei Erreichen des vorbestimmten Drucks wird beispielsweise ein Verfahrweg X ermittelt. Der vorbestimmte Druck kann dabei der der
Sollverformung entsprechende Solldruck sein, mit dem dann später der Einleger im Außengehäuse 14 geklemmt sein soll.
Vorzugsweise wird man jedoch, wie zuvor schon einmal erläutert, deutlich unterhalb des Solldruckes ps das Meßverfahren beenden und dazu bis zu dem vorgegebenen, niedrigeren vorbestimmten Druck p0 den Stempel 25 auf die Lagermatte 12 zu bewegen, um über die bis dahin ermittelten Meßparameter auf den Verfahrweg (und somit die nötige Sollverformung) zur Erreichung des Solldruckes ps hochzurechnen. Hierzu ist die Zug-Druck-Prüfmaschine 24 ebenfalls mit der Steuerung 20 gekoppelt.
Figur 3 zeigt schematisch den Verlauf des auf die Lagermatte 12 ausgeübten Druckes p in Abhängigkeit vom (tatsächlichen oder berechneten) Verfahrweg X. Wie bereits erwähnt, wird auf die Lagermatte 12 durch den Stempel 25 nur der Druck po ausgeübt, der einem Verfahrweg X0 des Stempels 25 entspricht. Der Wert po wird zuvor in Abhängigkeit von den für den Einleger verwendeten Materialien festgelegt und ist für alle Bauteile einer Serie konstant. Während der Bewegung des Stempels 25 werden mehrere Meßwerte für den Druck p in Abhängigkeit vom Verfahrweg X an die Steuerung 20 übergeben. Aus diesen für jede Lagermatte 12 spezifischen Meßwerten wird der weitere Verlauf der Druck- Verfahrweg-Kennlinie für die jeweilige Lagermatte 12 extrapoliert. Dabei wird auch die spätere Rückfederung des Außengehäuses 14 sowie evtl. weitere Parameter berücksichtigt, weshalb der Solldruck ps (rechnerisch) um einen Betrag Δp erhöht wird. Auf diese Weise gelangt man zu dem durch das Außengehäuse 14 aufzubringenden Druck pA, der einem Verfahrweg XA des Stempels 25 entspricht. Dieser Verfahrweg XA legt die Sollverformung der Lagermatte 12 fest. Zur Extrapolation der Druck-Verfahrweg-Kennlinie kann anstelle des Druckes
Po auch der Verfahrweg X0 des Stempels 25 für die jeweilige Serie auf einen konstanten Wert festgelegt werden, wobei wiederum beim Bewegen des
Stempels 25 der Druck p in Abhängigkeit vom Verfahrweg X gemessen und an die Steuerung 20 übermittelt wird.
Figur 4 zeigt verschiedene Beispiele für Lagermatten 12, wobei die durch den Stempel 25 belasteten Teilbereiche 26 schraffiert dargestellt sind. Bei dem Teilbereich 26 kann es sich um einen zusammenhängenden Bereich (Figur 4a, b, d) oder um mehrere Einzelbereiche (Figur 4c) handeln. Allen Beispielen ist gemeinsam, daß der belastete Teilbereich ein vom Rand beabstandeter, mittlerer Bereich der Lagermatte 12 ist. Insbesondere ist er also nicht in dem Bereich der Lagermatte 12 angeordnet, in dem im montierten Zustand der Lagermatte 12 deren Stirnkanten aneinanderstoßen (vgl. Figur 4d). Der Anteil des belasteten Teilbereichs an der Gesamtfläche der Lagermatte 12 beträgt in etwa 15 bis 25 %.
Mit den ermittelten Daten über den zu verbauenden Einleger (bestehend aus
Substrat 10 und Lagermatte 12) wird in der Steuerung 20 eine auf zumindest die Kompressibilität der Lagermatte 12 abgestimmte Geometrie des Außengehäuses 14 ermittelt, was durch Rechnen oder durch Vergleichen mit einer in der Steuerung 20 abgelegten Zuordnungsmatrix erfolgen kann. Die individuelle Geometrie wird auf die Erzielung der erforderlichen, individuell auf den Einleger abgestimmten und auszuübenden Klemmkraft ausgelegt.
In einem nächsten Schritt wird dieses ermittelte Außengehäuse 14 mit abgestimmter Geometrie beispielsweise durch inkrementales Umformen hergestellt (siehe Position 27 in Figur 2). Dies kann durch Dorn- oder Walzenbiegen erfolgen, jedoch muß die Biegewalze dabei sehr klein dimensioniert sein, um die nötigen kleinen Umformungen herstellen zu können.
Anschließend wird das Ausgleichselement in Form der Lagermatte 12 um das Substrat 10 gelegt, und der so erhaltene Einleger wird in seinem maßgeschneiderten Außengehäuse 14 im sogenannten Wickelverfahren verbaut (siehe Position 28). Dazu wird das vorgefertigte Außengehäuse 14 leicht gespreizt und der Einleger seitlich in das Außengehäuse 14 eingeschoben. Das Außengehäuse 14 wird druck- und/oder weggesteuert geschlossen, indem die sich überlappenden Ränder 30, 32 soweit übereinander geschoben werden, daß die Abmessungen des entstehenden Außengehäuses 14 den zuvor ermittelten Werten entsprechen. Der Schließprozeß erfolgt dabei anhand geeigneter, zuvor in der Steuerung 20 ermittelter und auf das individuelle Substrat 10 bzw. die Lagermatte 12 abgestimmter Parameter. Anschließend werden die sich überlappenden Ränder gefügt, z.B. geschweißt, gefalzt, gelötet oder geklebt. Das fertige Produkt ist in Figur 5 dargestellt.
Neben dem Wickeln des Außengehäuses 14 kann die Montage auch durch ein sogenanntes Kalibrieren erfolgen. Eine entsprechende Kalibriervorrichtung ist in Figur 6 gezeigt. Diese umfaßt zahlreiche kreissegmentförmige, radial bewegliche Backen 34, die sich zu einem Ring schließen können. Ins Innere des durch die Backen 34 umschriebenen Arbeitsraums wird das kreiszylindrische, rohrförmige Außengehäuse 14 gelegt, in welches der Einleger axial eingeschoben ist. Die Backen 34 werden anschließend radial nach innen verfahren, wobei insbesondere die zuvor in der Steuerung 20 abgelegten Werte bezüglich des Verfahrweges XA herangezogen werden können. Das bedeutet, die durch die Steuerung 20 zuvor ermittelten gewünschten Außenabmessungen des Einlegers werden durch eine weggesteuerte Bewegung der Backen 34 unter gleichzeitiger plastischer Verformung des Außengehäuses 14 erreicht. Voraussetzung ist natürlich, daß der Einleger vor der Verformung annähernd spielfrei im Außengehäuse 14 positioniert war oder das Spiel bei der Verformung mitberücksichtigt wurde. Der durch das plastisch verformte Außengehäuse 14 auf den Einleger aufgebrachte Druck entspricht damit (nach erfolgter Rückfederung) dem Solldruck ps.
Anstatt der in Figur 6 gezeigten Backen 34 kann das Kalibrieren auch mittels Rollen erfolgen, die gegen das Außengehäuse mit darin vorgesehenem Einleger seitlich um den vorbestimmten Verfahrweg XA gedrückt und gedreht werden.
Auch ein sogenanntes Drücken ist in diesem Zusammenhang möglich, bei dem das Außengehäuse 14 mit darin angeordnetem Einleger relativ um den vorbestimmten Verfahrweg XA gegen eine einzelne Rolle bewegt wird und anschließend eine Relativdrehung zwischen der Rolle und dem Außengehäuse samt Einleger erfolgt, so daß sich die Rolle umfangsmäßig in das Außengehäuse drückt und dieses plastisch um den Verfahrweg XA nach innen deformiert. Die in Figur 7 gezeigte Ausführungsform arbeitet mit zwei oder mehreren Schalen 35, 36, die ineinandergeschoben werden. Auch hier werden die Schalen 35, 36 weggesteuert soweit ineinander geschoben, bis die Innenabmessungen den bestimmten Außenabmessungen des Einlegers entsprechen. Die Schalen 35, 36 werden dann z. B. aneinandergeschweißt, gefalzt oder gelötet. Auch hier ist wiederum eine Rückfederungs- bzw. Aufweitungskompensation mit einzurechnen.
Figur 8 zeigt schematisch das sogenannte Stopfen. In der Meßeinrichtung werden die gewünschten Außenabmessungen des Einlegers ermittelt. Anschließend wird ein zylindrisches, rohrförmiges Außengehäuse 14 mit dem gewünschten Durchmesser hergestellt. Dieses Kalibrieren kann in einem oder mehreren Arbeitsschritten oder in einem kontinuierlichen Prozeß (z.B. Walzen) erfolgen. Anschließend wird der Einleger axial in das ausgewählte Außengehäuse 14 gestopft. Hierbei sind natürlich entsprechende trichterförmige Hilfsmittel oder Hilfsmittel zur radialen Vorkompression vorgesehen. Die beim Stopfverfahren erfolgende Aufweitung des Außengehäuses 14 wird analog zu dem für die Rückfederung beschriebenen Vorgehen bei der Bestimmung der Sollverformung kompensiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet zahlreiche Vorteile. So ist z. B. eine Anwendbarkeit auch bei im Querschnitt nicht runden Substraten gegeben, etwa bei ovalen oder bei sogenannten tri-ovalen Substratdurchmessern. Bei der
Druckbelastung der flachen Matte ist (im Gegensatz zu einer Druckbelastung des gesamten Einlegers) kein Verdrehen bzw. Verkanten möglich. Zudem wird gleichzeitig eine Qualitätsprüfung der Matte durchgeführt. Durch die Bestimmung der Substratgeometrie ist eine geometrische Prüfung des Substrats ebenfalls im
Verfahren enthalten. Somit läßt sich der zusätzliche Prüfaufwand reduzieren.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich der funktionale Parameter
Druck kontrollieren und eine verbesserte Prozeßgenauigkeit sowie
Wiederholbarkeit erreichen. Es wird eine verbesserte Qualität der hergestellten Abgasreinigungsvorrichtung erzielt; insbesondere eignet sich das Verfahren für sogenannte Ultradünnwandsubstrate.
Zu betonen ist, daß das dargestellte Verfahren nicht etwa für Versuchszwecke gedacht ist, bei denen ein einzelner Katalysator oder Partikelfilter hergestellt wird. Vielmehr ist das Verfahren gerade für die Massenfertigung gedacht, bei der jede einzelne Lagermatte zuvor auf Druck belastet und gemessen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von abgasführenden Vorrichtungen, insbesondere Abgasreinigungsvorrichtungen, die jeweils ein Außengehäuse (14) mit einem darin geklemmten Einleger haben, wobei der Einleger ein abgasdurch- strömtes Substrat (10) und ein das Substrat (10) umgebendes elastisches Ausgleichselement umfaßt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) jedes Ausgleichselement wird einzeln in vorbestimmter Weise durch Ausübung eines Druckes verformt, wobei lediglich ein Teilbereich (26) des Ausgleichselements belastet wird, b) aus den dabei ermittelten Werten wird die Sollverformung des
Ausgleichselements, die zum Erreichen eines Solldrucks notwendig ist, bestimmt, c) das Ausgleichselement wird um das Substrat (10) gelegt und d) der so erhaltene Einleger wird in einem Außengehäuse (14) montiert, dessen Innenabmessungen den Außenabmessungen des Einlegers bei der ermittelten Sollverformung entsprechen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß auf jedes Ausgleichselement ein vorbestimmter Druck ausgeübt und die Sollverformung dadurch bestimmt wird, daß die elastische Verformung des Ausgleichselement zumindest beim Erreichen des vorbestimmten Drucks gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte, aufgebrachte Druck der Druck ist, bei dem der Einleger mit dem Solldruck beaufschlagt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte, aufgebrachte Druck unterhalb des Solldrucks liegt und die Sollverformung aufgrund der Verformung bei der Beaufschlagung mit dem vorbestimmten Druck extrapoliert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Ausgleichselement durch Druckbeaufschlagung eine vorbestimmte Verformung hervorgerufen und die Sollverformung dadurch bestimmt wird, daß zumindest der zum Erreichen der vorbestimmten Verformung nötige Druck auf das Ausgleichselement gemessen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Verformung unterhalb der Sollverformung liegt und die SoII- Verformung aufgrund des bei der vorbestimmten Verformung ausgeübten Druckes extrapoliert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Extrapolation mindestens einer der folgenden Parameter berücksichtigt wird: Rückfederung des Außengehäuses, Aufweitung des Außen- gehäuses, Formänderung des Außengehäuses bei Temperaturänderungen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Ermittlung der Sollverformung des Ausgleichselements die individuelle Außengeometrie des Substrats (10) bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat
(10) zur Bestimmung der individuellen Außengeometrie gemessen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem durch Ausübung eines Druckes verformten Teilbereich (26) des Ausgleichselements um einen zusammenhängenden Bereich handelt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Teilbereichs (26) weniger als die Hälfte, vorzugsweise zwischen 15 und 25 %, der Fläche des Ausgleichselements beträgt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilbereich (26) ein vom Rand entfernter, insbesondere mittlerer Bereich des Ausgleichselements ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Abgaskatalysator oder ein Partikelfilter oder eine Kombination aus beiden ist.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Außengehäuse (14) ein Blechgehäuse verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (14) durch Wickeln um den Einleger erzeugt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (14) durch Kalibrieren gegen den Einleger gepreßt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (14) aus mehreren Schalen (35, 36) besteht, die gegen den Einleger gepreßt und aneinander befestigt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleger in ein vorgefertigtes zylindrisches Außengehäuse (14) gestopft wird, dessen Innenabmessungen den ermittelten Außenabmessungen des Einlegers entsprechen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009021269A1 (de) 2009-05-14 2010-11-18 Volkswagen Ag Verfahren zum Herstellen einer Abgasreinigungsvorrichtung
US8997352B2 (en) 2010-01-25 2015-04-07 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Method for manufacturing exhaust gas ducting device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0703354A2 (de) * 1994-09-23 1996-03-27 Firma J. Eberspächer Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren, insbesondere Mittelstücken von Kraftfahrzeug-Katalysatoren in Modulbauweise
WO1999032215A1 (en) * 1997-12-19 1999-07-01 Corning Incorporated Method of making a catalytic converter
EP0982480A2 (de) * 1998-08-27 2000-03-01 Delphi Technologies, Inc. Bestimmung der Grösse eines Konvertergehäuses anhand der Grösse des Trägerkörpers
US20030167854A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-11 Sango Co., Ltd. Method and apparatus of producing a columnar member container
EP1445443A1 (de) * 2003-02-07 2004-08-11 Scambia Industrial Developments Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Abgaskatalysators oder Diesel-Partikelfilters

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0703354A2 (de) * 1994-09-23 1996-03-27 Firma J. Eberspächer Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren, insbesondere Mittelstücken von Kraftfahrzeug-Katalysatoren in Modulbauweise
WO1999032215A1 (en) * 1997-12-19 1999-07-01 Corning Incorporated Method of making a catalytic converter
EP0982480A2 (de) * 1998-08-27 2000-03-01 Delphi Technologies, Inc. Bestimmung der Grösse eines Konvertergehäuses anhand der Grösse des Trägerkörpers
US20030167854A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-11 Sango Co., Ltd. Method and apparatus of producing a columnar member container
EP1445443A1 (de) * 2003-02-07 2004-08-11 Scambia Industrial Developments Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Abgaskatalysators oder Diesel-Partikelfilters

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009021269A1 (de) 2009-05-14 2010-11-18 Volkswagen Ag Verfahren zum Herstellen einer Abgasreinigungsvorrichtung
US8997352B2 (en) 2010-01-25 2015-04-07 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Method for manufacturing exhaust gas ducting device

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