改进蜂窝体的催化活性涂层涂覆的方法与流程

本发明涉及一种用于制造用于排气后处理的设备的以及用于为设置在该设备中的蜂窝体涂覆催化活性表面涂层的方法，其中，该蜂窝体由多个至少部分结构化的金属箔形成，这些金属箔彼此堆叠并且卷绕，使得蜂窝体形成多个能沿主穿流方向穿流的流动通道，其中，蜂窝体被接纳在内套中并与内套永久连接，其中，内套布置在用作壳体的外套中并且与外套永久连接。

背景技术：

1、用于内燃机排气后处理的催化(转化)器的蜂窝体具有多个能沿主穿流方向穿流的流动通道。蜂窝体、特别是由金属制成的蜂窝体由多个光滑的和/或至少部分结构化的金属箔形成，这些金属箔彼此堆叠并卷绕成最终的蜂窝体。由金属箔形成的基体被插入壳体中并与壳体永久连接以用于实现稳定并防止机械干扰。

2、在最简单的情况下，壳体由设计成在内部接纳基体的管形成。壳体的另一个功能是确保穿流过蜂窝体，并且特别是防止排气绕过蜂窝体流动。

3、一方面，基体在壳体中的固定必须持久，但同时壳体应尽可能轻且因此以薄壁的形式构造。催化器的一些实施例具有直接接纳基体的内套。然后，内套经由合适的支撑件相对于壳体或外套支撑。

4、现有技术中的设备的缺点特别是，在催化器的各个元件之间，例如内套和外套之间可能会出现空隙，当基体被涂覆催化活性材料，即，所谓的载体涂料/涂层(washcoat)时，该材料可能被添加到空隙中。由于运行时的机械振动和热影响可能会导致粘附在空隙中的材料脱离，从而导致位于下游的用于排气后处理的部件损坏和/或催化失活。

5、此外不利的是，施加到间隙中的载体涂料不参与蜂窝体上的催化反应，并且因此不起作用。因此，用于涂覆蜂窝体实际所需的载体涂料的量本来可以更低。如果载体涂料包含昂贵的贵金属，则不必要的额外消耗是特别不利的。

技术实现思路

1、因此本发明的目的是提出一种方法，该方法使得能够实现以最小所需的载体涂料量尽可能精确地涂覆壳体中的蜂窝体，并且特别是避免将载体涂料施加到不参与催化反应的区域中。

2、在方法方面的目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。

3、本发明的一个实施例涉及一种用于制造排气后处理设备的以及为设置在该设备中的蜂窝体涂覆催化活性表面涂层的方法，其中，该蜂窝体由多个至少部分结构化(具有特定结构)的金属箔形成，这些金属箔彼此堆叠并且卷绕，使得蜂窝体形成多个能沿主穿流方向穿流的流动通道，其中，蜂窝体被接纳在内套中并与内套永久连接，其中，内套布置在用作壳体的外套中并且与外套永久连接，其中，在将催化活性涂层施加到由蜂窝体形成的流动通道中之前，在外套与布置在外套中的部件之间形成的一个或多个空隙被填充材料填充。

4、用于制造具有位于内套(内套永久地接纳在外套中)中的蜂窝体的设备的基本方法在现有技术中是已知的。基体通过堆叠至少部分结构化的多个金属箔并且通过随后将所形成的层堆叠绕着一个或多个芯进行卷绕而产生。在将基体插入到内套中之后，例如通过焊接工艺将蜂窝体的基体与内套连接。

5、内套优选设计得非常薄，并且主要用于稳定基体，从而使基体不会卷起或展开。

6、随后将蜂窝体插入由外套形成的、用作相对于环境的封闭部的壳体中，并且例如通过焊接永久地与壳体连接。外套比内套厚得多，并且外套用于对排气进行流动引导、对蜂窝体进行机械保护且与用于排气后处理的其他部件进行连接。

7、特别地，由于各个部件的公差或仅由于各个部件的几何形状，在内套和壳体之间可能形成空隙。在此，通常会在内套和壳体之间形成沿周向方向完全环绕的空隙。空隙在此在轴向方向上通常仅沿着与在内套和外套都贴靠的部分区段延伸。该空隙形成空腔，该空腔可以从由外套所包围的容积(排气流路径)进入。

8、为了涂覆基体，例如通过过压或负压将涂覆材料通过基体的流动通道压入或吸入。由此，流动通道的表面被涂覆，并进而形成了催化活性表面，在该表面上与排气发生化学反应。通过施加涂覆材料，基体外部的结构也可能被加载涂覆材料，特别是，涂覆材料可以被施加到所形成的空隙中并留存在此。一方面，这显着增加了设备中残留的涂覆材料的量，此外，涂覆材料可能在运行期间从空隙中脱离，从而被排气流携带，并且可能会损坏沿流动方向位于下游的、用于排气后处理的组件。特别地，当催化活性材料与其他蜂窝体上的其他类型的催化活性材料接触时，可能造成所谓的“中毒”。然后可能发生化学反应，这完全或至少部分破坏下游催化器。因此，迫切需要避免催化活性涂覆材料沉积在未设置涂层的区域。

9、为了防止涂覆材料被施加到空隙中，在施加涂覆材料之前先用填充材料填满空隙。例如，可以使用注射针将该填充材料施加到空隙中。

10、填充材料在空隙中被固化到如下程度，使得填充材料不会由于施加涂覆材料而被挤出并且不会自己从空隙中流出或被从空隙中被吸出。

11、填充材料可以优选地通过开口从外套被施加到空隙中。代替地，填充材料可以从外套的敞开的横截面直接被施加到空隙中。

12、特别有利的是，填充材料是凝胶状有机物质。凝胶状有机物质有利于确保通过将填充材料直接注射到空隙中可以快速且简单地填充整个空隙。填充材料优选地具有允许其被注射到空隙中的材料特性。此外，填充材料被设计为在空隙内实现足够的强度，使得其不易从空隙中被吸出或挤出。

13、有利的是，在对设备进行另外的热处理——例如干燥或煅烧——之前将填充材料施加到间隙中。这是有利的，因为通过干燥或煅烧会引起设备的温度显着升高，并且填充材料优选具有有限的热稳定性，因此该填充材料从特定的温度作用起不再稳定或完全溶解。

14、一个优选实施例的特征在于，在施加催化活性涂层之后将填充材料从空隙中去除。有利的是，在将设备投入运行之前去除填充材料。否则，填充材料可能会在运行过程中在机械应力和热的相互作用下从空隙中脱离。并且导致流动通道被堵死或排气系统中的部件损坏。

15、还优选的是，通过热工艺从空隙中去除填充材料。这是有利的，因为蜂窝体或者说整个设备通常要经历多个承受强烈高温作用的工艺步骤。因此可以确保，在不设置额外的加工步骤的情况下，将填充材料加热到填充材料的临界温度之上，并且填充材料由此溶解。

16、此外有利的是，以如下方式填充空隙，使得朝向施加部位的开口横截面被填充材料封闭，通过所述施加部位施加催化活性涂层。这对于确保涂覆材料不会粘附在空隙中尤为重要。这通过封闭开口横截面来确保。

17、在一优选实施例中，填充材料可以被设计成使得其在被施加之后膨胀，并且必要时，被施加的填充材料的一部分从空隙中膨胀出来，以确保没有涂覆材料能够进入空隙中。

18、本发明的有利改进方案在从属权利要求和下面的附图描述中进行了描述。

技术特征：

1.一种用于制造用于排气后处理的设备的以及用于为设置在该设备中的蜂窝体(1)涂覆催化活性表面涂层的方法，其中，该蜂窝体(1)由多个至少部分结构化的金属箔形成，所述金属箔彼此堆叠并且卷绕，使得蜂窝体形成多个能沿主穿流方向穿流的流动通道，其中，蜂窝体被接纳在内套(2)中并与内套永久连接，其中，内套(2)布置在用作壳体的外套(6)中并且与外套永久连接，其特征在于，在将催化活性涂层施加到由蜂窝体(1)形成的流动通道中之前，在外套(6)与布置在外套中的部件之间形成的一个或多个空隙(7)被填充材料(8)填充。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充材料(8)是凝胶状有机物质。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在对设备进行另外的热处理——例如干燥或煅烧——之前将填充材料(8)施加到间隙(7)中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在催化活性涂层被施加之后将填充材料(8)从空隙(7)中去除。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过热工艺从空隙(7)中去除填充材料(8)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以如下方式填充空隙(7)，使得朝向施加部位的开口横截面被填充材料(8)封闭，通过所述施加部位施加催化活性涂层。

技术总结
本发明涉及一种用于制造用于排气后处理的设备的以及为设置在该设备中的蜂窝体(1)涂覆催化活性表面涂层的方法，其中，该蜂窝体(1)由多个至少部分结构化的金属箔形成，所述金属箔彼此堆叠并且卷绕，使得蜂窝体形成多个能沿主穿流方向穿流的流动通道，蜂窝体被接纳在内套(2)中并与内套永久连接，内套(2)布置在用作壳体的外套(6)中并且与外套永久连接，在将催化活性涂层施加到由蜂窝体(1)形成的流动通道中之前，在外套(6)与布置在外套中的部件之间形成的一个或多个空隙(7)被填充材料(8)填充。

技术研发人员：O·霍尔兹,D·奥登塔尔
受保护的技术使用者：纬湃技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17