專利名稱：制造擠出蜂窩體的方法和擠出模具的制作方法

發明內容
本發明涉及一種制造帶有由至少局部具有表面(波紋)構造以下簡稱為構造的壁區限定的通道的擠出蜂窩體的方法。這種類型的蜂窩體特別是用作用來凈化內燃機廢氣的催化器基體。其次本發明涉及一種用來制造這種類型的蜂窩體的擠出模具。
背景技術：
這種擠出的蜂窩體的主要成份通常由陶瓷材料組成。這里擠出方法通常這樣進行，即將部分陶瓷的原料輸入擠出機。擠出機借助于所謂的螺桿混和并在某些情況下壓緊/壓實不同的原材料，并將這些物質輸送給擠出模具。現在受壓緊/壓實的物質受壓通過擠出模具，這時形成大多是無端的型材，接著對它們進行熱處理。這里擠出的蜂窩體的確切形狀首先取決于擠出模具，擠出模具原則上構成一掩模。在熱處理以前這種擠出的蜂窩體被稱為“生坯”，這時由于制造方法它具有基本上光滑的穿過蜂窩體的通道壁的輪廓。
但是鑒于這樣類型的陶瓷蜂窩體優選用作排氣系統中的催化器基體希望，蜂窩體內部的通道壁設有構造，就像在金屬蜂窩體中已經以優好的效果所做的那樣。通常通道壁具備催化活性涂層，這里必須保證，流過蜂窩體的廢氣與這個催化活性表面強力接觸，以便確保有效地凈化有害廢氣。因此通道壁的構造一方面促使流過的廢氣產生渦旋，造成強烈的擴散，和/或加長廢氣在蜂窩體內的逗留時間，而不必改變蜂窩體的外部尺寸。
例如由資料US5,487,865已知一種制造帶有具有構造的通道的陶瓷蜂窩體的方法。其中建議，首先擠出規則結構的蜂窩體，接著將生坯相對相互錯開拼接在一起。特別是建議，將擠出的生坯分割成片狀的段，將它們相對旋轉并拼接，這時借助于燒結工藝單個片拼接成最終的蜂窩體，用這種方法可以在蜂窩體內制造螺旋形的流動路徑。但是按照這種方法制造通道壁的構造從加工工藝的觀點來看可以算是非常困難的。因為按這種方法只能分別在片狀段的棱邊處形成一個構造。每個通道的構造數量取決于段的厚度。因此為了產生每個通道高的構造數區段必須做得比較薄，由此使這類蜂窩體的自動加工造成大的問題。

發明內容
本發明的目的是，提供一種擠出蜂窩體的制造方法。其中也可以以高的單位通道長度數量制造通道壁的構造。其中特別是應該改善在這種蜂窩體的連續制造方面的過程的可靠性。此外還應該提供一種擠出模具，它特別適合于制造這種蜂窩體。
這個目的通過按權利要求1的特征的擠出蜂窩體的制造方法以及借助于按權利要求12特征的擠出模具實現。其他優良的結構在各從屬權利要求中介紹。
推薦的方法用來制造特別是作為用來凈化內燃機廢氣的催化器基體的帶通道的擠出蜂窩體，其中通道由至少局部設有構造的壁區圍成。這里按本發明蜂窩體的擠出模具這樣擠出，使得蜂窩體和擠出模具之間發生附加的相對運動，它導致通道壁區的變形。這意味著，擠出的生坯在從擠出模具出來后立即相對于擠出掩模(Extrdiermaske)運動，從而連續地制出連續擠壓型材，它以后可以切斷成希望的長度。這里相對運動這樣調整，使得避免損壞通道壁，特別是避免弄破壁區或堵塞通道。因此可以成批制造具有同樣質量的形成構造的通道壁的陶瓷蜂窩體。
相對運動最好做成擠出模具和蜂窩體之間的轉動。其中在擠出期間至少擠出模具或蜂窩體間歇旋轉。在某些情況下這種旋轉形成通道的螺旋形結構，這時通道長度相對于蜂窩體軸向加大。這里旋轉速度取決于所用材料和所用的擠出掩模。例如擠出的通道壁越復雜，旋轉速度選擇得越小，以避免其損壞。
按本方法的另一種方案建議，相對運動通過蜂窩體或擠出模具相對于優選擠出方向的至少是間歇的偏移產生。這里可以形成具有凸臺或臺階的通道，其中通道壁厚基本上保持不變。在將這種蜂窩體用作催化器基體時臺階或凸臺用作流動轉向面，使得流過的廢氣產生渦流。
按照另一種方案建議，蜂窩體或擠出期間至少間歇地拉長和/或鐓粗。特別是從擠出模具出來后立即鐓粗或拉長生坯使得蜂窩體沿擠出方向產生不同的材料分布。這樣使通道壁域形成不同厚度。結果在通道壁區上形成例如環形的凸耳狀微構造。這里鐓粗和/或拉長過程這樣進行，以防止通道的閉合。
按本方法的又一種方案蜂窩體和/或擠出模具在擠出期間至少間歇地相對于優選擠出方向作往復運動。用這種方法形成波浪形通道，其往復運動的頻率最終確定通道長度上構造的數量。用這種方法在通道長度上制造分布比較均勻的構造，這時也產生單位通道長度數量多的構造。
按照本方法另一種方案蜂窩體在從擠出工具中出來后立即進行熱處理。這里尤其是使生坯冷卻，以固化通道壁區上形成的構造。
按照本方法又一種方案帶有形成的構造的蜂窩體接著切斷到一定的長度。這里長度特別是取決于蜂窩體以后的使用目的。這里蜂窩體在切斷后進行熱處理特別有利。其中特別是通過燒結過程提高蜂窩體的強度。由此保證，這樣制成的蜂窩體即使經過長的時間段以后仍能經受在內燃機排氣系統內的高的熱和動力學負荷。
按照本發明的另一個方面推薦一種用來制造帶通道的擠出蜂窩體的擠出模具，通道由壁區圍成，其中此擠出模具包括多個固定的成形銷(Profilstift)和一殼體，它們共同構成一擠出掩模。擠出模具的特征是，在制造過程中擠出掩模是可變的。因此可形成帶構造的壁區。這里擠出掩模特別是指一個橫截面的自由的、可用于流經擠出原料的區域，該橫截面基本上垂直于擠出方向，并通過成形銷的尤其是最大的橫截面(同樣垂直于擠出方向)設置。因此擠出掩模基本上相當于擠出的蜂窩體的一個橫截面。因此借助于這種類型的可隨時間改變的擠出掩模直接影響蜂窩體的造型。這樣例如可以在其厚度和相互位置方面控制不同的壁區。
按照擠出模具的一種優選結構方案，至少可預先規定數量的成形銷和殼體的至少部分區域可相互相對運動。這種相對運動可以作為旋轉運動和/或在垂直于優選的擠出方向進行。
其中特別有利的是，殼體做得帶有可相對移動的塊。這里具有局部彈性的塊特別合適，它們最好設置在擠出模具的出口端附近，以免在外壁處損壞生坯。這里在某些情況下所產生的形成構造的的生坯外壁可以在后續刮削過程中重新得到所希望的光滑外表面。
此外建議，成形銷的支架可相對于殼體運動。其中此支架最好設置在決定形狀的殼體的外面，并特別是具有柵網形結構。柵格點尤其是用來將成形銷固定在殼體內。其中支架可垂直于優選的擠出方向運動，或例如作旋轉運動。成形銷支架設計得可以彎曲，是特別有利的，這里為了使成形銷產生相對于殼體的相對運動殼體彎曲或翹曲。在成形銷與支架比較剛性地連接時，改變成形銷相互的位置。
按照另一種結構方案至少一個可預先規定數量的成形銷由鐵磁材料組成，在這種情況下擠出模具包括一促使成形銷相對于殼體相對運動的磁化裝置。如果成形銷由鐵磁材料組成，那么在成形銷區域內磁場的產生可以造成成形銷暫時磁化，這時它們例如相互相向運動。在撤消這個磁場后這些成形銷重新占有其原先的位置。在這種情況下磁場特別是可控制相對運動的頻率。
按照另一種結構方案成形銷具有可改變的外形。例如通過使它們改變其垂直于擠出方向的橫截面，便會對擠出掩模便立即產生影響。
附圖的簡要說明下面借助于附圖對推薦的方法作較詳細的說明。此外說明擠出模具特別優選的實施形式。
附圖表示


圖1示意表示一適合于實施所推薦的方法的裝置，圖2一擠出的蜂窩體的示意透視圖，圖3通道壁構造的第一種實施形式，圖4通道壁構造的第二種實施形式，圖5蜂窩體內通道的第三種實施形式，圖6擠出模具一種實施形式的結構的示意透視圖。
本發明具體的實施方式圖1示意表示一用來制造帶有通道2(未畫出)的，特別是作為用來凈化內燃機廢氣的催化器基體的擠出蜂窩體1的裝置，其中通道2由至少局部設有構造4(未畫出)的壁區3(未畫出)圍成，其中蜂窩體1用擠出模具5這樣地擠出，使得蜂窩體1和擠出模具5之間發生附加的相對運動9，10，11，這造成通道2壁區3的變形。
這時在擠出機的料斗14內放入相應的顆粒(例如包括陶瓷粉末、金屬添加物、滑動劑)，顆粒借助于螺桿12攪拌和壓縮。為了支持這個過程裝置在螺桿12區域內做得帶一加熱裝置13，它保證輸出材料有良好的可成形性。擠出模具5具有一出口件8，它基本上由殼體18圍成。出口件構成一個擠出掩模19，它最終確立蜂窩體1或連續制造的連擠型材15的造型。從出口件8中擠出的連擠型材15用一固定裝置16固定。這時蜂窩體1或連擠型材15沿優選的擠出方向從出口件中擠出。為了在蜂窩體1的壁區3上產生構造4裝置允許例如出口件8的旋轉9，以及制成的蜂窩體1或連擠型材15借助于固定裝置16沿橫向10移動。因此可以在一連續的過程中制造帶有不同構造4的不同蜂窩體1，同時保證構造4質量均勻的結構。
圖2表示一由陶瓷材料組成的擠出的蜂窩體1。蜂窩體1具有多個由壁區3圍成的通道2。所示蜂窩體1是圓柱形的并有一規定的長度7。鑒于這種蜂窩體用作內燃機排氣系統內的催化器基體，希望通道2的數量選得盡可能大。這里通道密度優選大于600cpsi(“每平方英寸單元數”)，特別是大于800cpsi。
圖3表示用所建議的方法制造的蜂窩體1的通道2的第一種實施形式。圍成通道2的壁區3具有構造4，它例如可以通過在擠出期間蜂窩體1間歇地鐓粗制成。在這種情況下構造4通過通過壁區3變化的厚度24構成。在鐓粗過程中產生短時間的材料積聚。這造成壁區3加厚的結構。
圖4表示通道2的另一示意局部剖視圖。壁區3的所示構造4例如通過擠出模具5相對于蜂窩體1或連擠型材15的相對偏移制成。與圖3中所示實施形式不同這里所示的實施形式具有基本上恒定的壁區3的厚度24。
圖5示意和透視地表示蜂窩體1通道2的一種實施形式，這里在擠出過程中蜂窩體1相對于擠出模具5沿方向9連接旋轉。用這種方法形成具有基本類似螺旋形結構的通道2。由于采用這種蜂窩體來凈化廢氣，它造成廢氣在蜂窩體1內逗留時間的加長，這樣有害物質轉化的相關效率得到改善。
圖6示意和透視地表示按本發明的擠出模具5的一個優選實施形式。該擠出模具5適合于用來制造擠出的、特別是陶瓷的蜂窩體1(未畫出)。擠出模具5具有多個固定的成形銷17和一殼體18，它們構成一擠出掩模19。擠出掩模19在制造過程中是可變的。因此可以制造其壁區3具有構造4的蜂窩體1。這時擠出材料(未畫出)首先沿著擠出方向6輸送，穿過呈柵格形的支架22。成形銷17固定在支架22上，成形銷一直延伸到殼體18的內部區域。這里殼體18的部分區域20可相對于成形銷17運動。為此殼體18分成幾塊21，其中沿擠出方向6設置在最后的一塊21做成可做旋轉的運動9。這造成例如，借助于成形銷17產生的蜂窩結構接著立即扭轉，這時形成例如基本上類似螺旋形的通道2。
作為另一種選擇擠出模具5的所示實施形式提供這樣的可能性，即改變成形銷17相互的位置。其中例如可以使支架22彎曲，使得改變成形銷17相互的位置。此外所示擠出模具5具有一磁化裝置23，它可以在其相互位置或相對于殼體18的位置方面影響由鐵磁材料組成的成形銷17。此外擠出模具5還提供第三種可能性，使成形銷17相對于殼體18運動。為此支架22做成這樣，使它可以沿橫向10移動。
按本發明的用來制造帶有在內部具有構造的通道的擠出蜂窩體的方法以及特別適合于用來實施這種方法的擠出模具，使得能夠以工藝簡單的方法制造多個適合于用來影響特別是流過的流體流的構造。
附圖標記表1蜂窩體 2通道3壁區4構造5擠出模具6擠出方向7長度8出口件9旋轉方向11橫向11軸線 12螺桿13加熱裝置 14料斗15連擠型材 16固定裝置17成形銷 18殼體19擠出掩模 20部分區域21塊 22支架23磁化裝置
權利要求
1.用來制造帶有通道(2)的，特別是用作用來凈化內燃機廢氣的催化器基體的擠出蜂窩體(1)的方法，其中通道(2)由至少局部設有構造(4)的壁區(3)圍成，蜂窩體(1)用擠出模具(5)這樣地擠出，使得蜂窩體(1)和擠出模具(5)之間發生附加的相對運動(9、10、11)，該相對運動造成通道(2)壁區(3)的變形。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于擠出模具在擠出過程中至少間歇地旋轉(9)。
3.按權利要求1或2所述的方法，其特征在于蜂窩體(1)在擠出過程中至少間歇地旋轉(9)
4.按權利要求1至3之任一項所述的方法，其特征在于擠出模具(5)在擠出過程中相對于優選的擠出方向(6)至少間歇地被偏移(10)。
5.按權利要求1至4之任一項所述的方法，其特征在于蜂窩體(1)在擠出過程中相對于優選的擠出方向(6)至少間歇地被偏移(10)。
6.按權利要求1至5之任一項所述的方法，其特征在于蜂窩體(1)在擠出過程中至少間歇地被鐓粗(11)。
7.按權利要求1至6之任一項所述的方法，其特征在于蜂窩體(1)在擠出過程中至少間歇地被拉長(11)。
8.按權利要求1至7之任一項所述的方法，其特征在于蜂窩體(1)和/或擠出模具(5)在擠出期間至少間歇地作相對于優選的擠出方向(6)的往復運動。
9.按權利要求1至8之任一項所述的方法，其特征在于蜂窩體(1)在從擠出模具(5)中出來后立即進行熱處理。
10.按權利要求1至9之任一項所述的方法，其特征在于接著將帶有構造(4)的蜂窩體(1)切斷到希望的長度(7)。
11.按權利要求10所述的方法，其特征在于在切斷后對蜂窩體(1)進行熱處理。
12.用來制造帶有由壁區(3)圍成的通道(2)的擠出蜂窩體(1)的擠出模具(5)，它包括多個固定的成形銷(17)和一殼體(18)，所述成形銷和殼體構成擠出掩模(19)，其特征為擠出掩模(19)在制造過程中是可變的，使得可形成帶構造(4)的壁區(3)。
13.按權利要求12所述的擠出模具(5)，其特征為至少規定數量的成形銷(17)和殼體(18)的至少部分區域(20)可相互相對運動(9，10，11)。
14.按權利要求12或13所述的擠出模具(5)，其特征為殼體(18)具有可相對移動的塊(21)。
15.按權利要求12至14之任一項所述的擠出模具(5)，其特征為成形銷(17)的支架(22)可相對于殼體(18)運動。
16.按權利要求12至15之任一項所述的擠出模具(5)，其特征為成形銷(17)的支架(22)是可彎曲的。
17.按權利要求12至16之任一項所述的擠出模具(5)，其特征為至少規定數量的成形銷(17)由鐵磁材料組成，并且擠出模具(5)包括一磁化裝置(23)，它促使成形銷(17)相對于殼體(18)相對運動。
18.按權利要求12至17之任一項所述的擠出模具(5)，其特征為成形銷(17)具有可變的外部形狀。
全文摘要
用來制造帶有通道(2)的特別是作用凈化內燃機廢氣的催化器基體的擠出蜂窩體(1)，其中通道(2)由至少局部設有構造(4)的壁區(3)圍成，蜂窩體(1)用擠出模具(5)這樣地擠出，使蜂窩體(1)和擠出模具(5)之間發生附加的相對運動(9、10、11)，這造成通道(2)壁區(3)的變形。此外推薦一種包含多個固定的成形銷(17)和殼體(18)的用來制造擠出蜂窩體(1)的擠出模具(5)，其中擠出掩模(19)由成形銷(17)和殼體(18)構成，并在制造過程中是可變的，使得可以形成帶有構造(4)的壁區(3)。因此可以用制造工藝簡單的方法制造內部具有適合于用來影響流過的流體流的構造(4)的擠出蜂窩體(1)。
文檔編號B28B3/20GK1496299SQ02806600
公開日2004年5月12日 申請日期2002年2月28日 優先權日2001年3月16日
發明者R·布呂克, W·莫斯, R 布呂克 申請人:排放技術有限公司