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Dokumentenidentifikation DE112004002757T5 08.02.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von einem Wabenkörper
Anmelder Advanced Technology Products, Inc., Wayne, Pa., US
Erfinder Becker, Robert, Devon, Pa., US;
Bruck, Rolf, 51429 Bergisch Gladbach, DE
Vertreter Müller-Wolff, T., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 53115 Bonn
DE-Aktenzeichen 112004002757
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, EP, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG
WO-Anmeldetag 24.02.2004
PCT-Aktenzeichen PCT/US2004/005536
WO-Veröffentlichungsnummer 2005084807
WO-Veröffentlichungsdatum 15.09.2005
Date of publication of WO application in German translation 08.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.02.2007
IPC-Hauptklasse B01J 37/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B05D 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft katalytische Konverter, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von einem Wabenkörper eines katalytischen Konverters, durch den ein Fluid hindurchfließen kann und der Durchflusskanäle aufweist. Die allgemeine Fließrichtung der Durchflusskanäle ist durch die Längsachse des Wabenkörpers definiert, und der Wabenkörper hat eine axiale Länge und einen Schwerpunkt. Der Wabenkörper wird oberflächenbeschichtet und wird dann um eine erste Rotationsachse mit einer ersten Rotationsfrequenz in Richtung der Längsachse gedreht. Der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Wabenkörpers und der Rotationsachse ist mindestens 1,5-mal die axiale Länge des Wabenkörpers.

Ein katalytischer Konverterträgerkörper umfasst im allgemeinen einen Wabenkörper, der eine Oberfläche aufweist, die groß genug ist, durch den Trägerkörper fließende Abgase mit großer Effektivität auszutauschen. Wie in 1 gezeigt wird, umfasst ein Wabenkörper 2 eine Mehrzahl von Strömungskanälen 17, die aus gewickelten oder geschichteten Metallfolien 4 gebildet sind, die sich zwischen Begrenzungsschichten 3 befinden. Die Strömungskanäle 17 definieren eine Längsachse des Wabenkörpers 5. Der Wabenkörper 2 ist vorzugsweise aus rostbeständigem und hochtemperaturbeständigem Stahl gefertigt.

Obwohl die Strömungskanäle 17 des Wabenkörpers 2 vorzugsweise eine Oberfläche haben, die groß genug ist, um schädliche Abgase auszutauschen, ist es im Stand der Technik bekannt, die Strömungskanäle 17 des Wabenkörpers 2 mit einem Beschichtungsmateriall zu beschichten. Solche Beschichtungsmaterialien können Gamma-Aluminiumoxid umfassen oder aus Oxiden hergestelltes Washcoat. Diese Beschichtungen sind katalytisch aktiv oder sind notwendige Coating-Materialien für Maschinen.

Aufgrund des extrem intensiven Kontakts der Katalysatoren mit den Abgasen hebt das Beschichtungsmaterial insbesondere Katalysatoren, wie Platin oder Rhodium an und verursacht dabei ein weiteres Vermischen der Abgase, die durch den Wabenkörper 2 fließen. Normalerweise wird der Wabenkörper 2 in ein Bad von emulgiertem Beschichtungsmaterial getaucht oder mit einem solchen Material besprüht, so dass die gesamte Oberfläche des Wabenkörpers 2 beschichtet wird. Anschließend wird das überschüssige Beschichtungsmaterial mit Hilfe von Druckluft, insbesondere von den Strömungskanälen 17, von der Oberfläche entfernt. Der Prozess zum Entfernen des überschüssigen Beschichtungsmaterials ist geeignet, wenn der Querschnitt des Strömungskanals 17 groß genug ist und wenn die Beschichtungsdicke relativ dick ist, da in solch einem Fall die Oberflächenspannung der Kapillarkraft keine Bedeutung hat.

Um jedoch die Oberfläche des Katalysators zur Erhöhung der katalytischen Umwandlungseffektivität zu erhöhen, ist es nötig, die Dichte der Strömungskanäle 17 weiter zu erhöhen. Bis vor kurzem waren Zelldichten von weniger als 600 cpsi (cells per square inch: Zellen pro Quadratzoll) üblich, aber das angestrebte Ziel ist jetzt das Erreichen einer Zelldichte von 1000 oder mehr cpsi. Bei höheren Zelldichten, bestehen kleinere Querschnitte von Strömungskanälen 17, so dass der Einfluss der Oberflächenspannung und der Kapillarkraft zunehmen. Dies bewirkt, dass Tropfen des Beschichtungsmaterials 1 in die Strömungskanäle 17 fallen, was zu einer Beschichtungsoberfläche mit variierender Dicke 19 führt und was zuweilen den Strömungskanal 17 verstopft und beschädigt, wie in 2 gezeigt ist. Somit ist die variierende Dicke D der Beschichtung ein wichtiges Problem verbunden mit zunehmenden Zelldichten in Wabenkörpern 2.

Deswegen wird auf dem Fachgebiet ein Verfahren benötigt, mit dem man überschüssiges Beschichtungsmaterial von Wabenkörpern entfernen kann, die hohe Zelldichten und kleine Strömungskanäle haben, um ein gleichmäßiges Aufbringen des Beschichtungsmaterials bereitzustellen. Weiterhin wird eine Vorrichtung benötigt, die dazu geeignet ist, diesen Vorgang durchzuführen.

Zusammenfassung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von einem Wabenkörper umfasst die Schritte des Beschichtens des Wabenkörpers mit einem Beschichtungsmaterial, das Definieren einer Längsachse des Wabenkörpers, und das Drehen des Wabenkörpers um eine erste Rotationsachse mit einer ersten Rotationsfrequenz, um eine Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen. Der Rotationsschritt umfasst den Schritt des Drehens des Wabenkörpers um die erste Rotationsachse mit der ersten Rotationsfrequenz in wenigstens einer Teilrichtung der Längsachse des Wabenkörpers, um die Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen. Der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Wabenkörpers und der ersten Rotationsachse ist bevorzugt mindestens 1,5 mal, besonders bevorzugt fünf mal und am meisten bevorzugt zehn mal länger als die Länge des Wabenkörpers.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zentrifugalbeschleunigung um eine zusätzliche Beschleunigung erhöht. Die zusätzliche Beschleunigung kann durch Verändern der Frequenz der ersten Rotationsfrequenz oder durch Drehen des Wabenkörpers um eine zweite Rotationsachse mit einer zweiten Rotationsfrequenz erzeugt werden, wobei sich die erste Rotationsachse von der zweiten Rotationsachse unterscheidet. Bevorzugt ist die erste Rotationsfrequenz schneller als die zweite Rotationsfrequenz, so dass das Verhältnis der ersten Rotationsfrequenz zur zweiten Rotationsfrequenz mindestens 5:1, besonders bevorzugt 20:1 und am meisten bevorzugt 100:1 beträgt. Zudem ist die aus einer Summe aus der zentrifugalen Beschleunigung und der zusätzlichen Beschleunigung resultierende Gesamtbeschleunigung mindestens zweimal höher, besonders bevorzugt sechsmal höher und am meisten bevorzugt 20-mal höher als eine Beschleunigung der Schwerkraft.

Das Verfahren kann weiterhin die Schritte des Aussetzens des Wabenkörpers einem zusätzlichen Druckluftstrom vor oder nach Erzeugung der zentrifugalen Beschleunigung umfassen. Der Wabenkörper kann während der Rotationsstufe auch Vibration ausgesetzt sein.

Eine Vorrichtung zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von einem Wabenkörper wird ebenfalls bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen exzentrischen Mitnehmer, der dazu in der Lage ist, mindestens einen Wabenkörper zu halten. Der exzentrische Mitnehmer dreht den Wabenkörper um die erste Rotationsachse mit der ersten Rotationsfrequenz, um die Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen. Ein erster Motor versorgt den Exzenter mir Energie, damit dieser sich um die erste Rotationsachse dreht. Der erste Motor verändert die Frequenz der ersten Rotationsfrequenz, um eine erste zusätzliche Beschleunigung zu erhalten. Der exzentrische Mitnehmer dreht den Wabenkörper auch um die zweite Rotationsachse mit der zweiten Rotationsfrequenz, um eine zweite zusätzliche Beschleunigung zu erzielen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird durch das Lesen der ausführlichen Beschreibung der ersten bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit einer Betrachtung der Zeichnungen besser verstanden. Es zeigen:

1 eine Perspektivansicht des zu beschichtenden Wabenkörpers.

2 einen Querschnitt eines Strömungskanals in dem Wabenkörper von 1.

3 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die überschüssiges Beschichtungsmaterial von einem Wabenkörper entfernt.

4 eine Draufsicht der Vorrichtung von 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

5 eine Draufsicht der Vorrichtung von 3 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Veranschaulichungen und Beispiele, die in der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden, werden zum Zweck der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung bereitgestellt und sind nicht dazu vorgesehen, die Erfindung darauf zu beschränken.

Das Verfahren zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von einem Wabenkörper der vorliegenden Erfindung sieht eine gleichmäßige Beschichtungsoberfläche auf dem Wabenkörper vor. Dies ist besonders wichtig bei Wabenkörpern 2, die eine hohe Zelldichte oder kleine Querschnitte der Strömungskanäle aufweisen, wie metallische Wabenkörper 2, die teilweise als gewickelte oder geschichtete Bleche 4 strukturiert sind, wie in den 1 und 2 gezeigt ist. Die keilförmigen dreieckigen Bereiche der Strömungskanäle 17, die besonders in metallischen Wabenkörpern 2 auftreten, hindern den Abgasstrom daran, durch den Trägerkörper 2 zu fließen, und tragen weniger zur katalytischen Umwandlung bei, absorbieren jedoch normalerweise eine hohe Menge von teurem Beschichtungsmaterial.

Zur Entfernung des überschüssigen Beschichtungsmaterials aus den Strömungskanälen 17 wird der Wabenkörper um eine erste Rotationsachse 6 mit hoher Exzentrizität durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial gedreht. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Vorrichtung einen exzentrischen Mitnehmer 14, der dazu in der Lage ist, mindestens einen Wabenkörper 2 zu halten. Obwohl die Figuren und diese Erläuterung sich manchmal auf den Mitnehmer 14 beziehen, der zwei Wabenkörper 2, 2' hält, versteht sich von selbst, das die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Der exzentrische Mitnehmer 14 kann auch nur einen Wabenkörper 2 umfassen. Der Mitnehmer 14 dreht die Wabenkörper 2, 2' um eine erste Rotationsachse 6 mit einer ersten Rotationsfrequenz mit Hilfe eines ersten Motors 13, der mit dem Mitnehmer 14 verbunden ist. Diese Rotation setzt Zentrifugalkräfte 8 frei, die radial von der ersten Rotationsachse 6 aus nach außen gerichtet sind. Die Zentrifugalbeschleunigung 8 entfernt wirkungsvoll überschüssiges Beschichtungsmaterial von den Wabenkörpern 2, 2', um eine gleichmäßige Beschichtungsfläche der Wabenkörper 2, 2' zu erzielen.

Die Wabenkörper 2, 2' haben eine axiale Länge L und einen Schwerpunkt S. Vorzugsweise ist die Entfernung A des Schwerpunktes S der Wabenkörper 2, 2' zur ersten Rotationsachse 6 mindestens 1,5 mal länger, vorzugsweise fünf mal länger, und am meisten bevorzugt 10 mal länger als die axiale Länge L der Wabenkörper 2, 2'. Die minimale Entfernung A des Schwerpunkts S der Wabenkörper 2, 2' zur ersten Rotationsachse 6 stellt gleich bleibende Beträge der zentrifugalen Beschleunigung 8 auf das Beschichtungsmaterial in verschiedenen Abschnitten innerhalb der Wabenkörper 2, 2' bereit, wobei somit eine gleichmäßige Beschichtungsfläche zur Verfügung gestellt wird. Wenn der Abstand A des Schwerpunkts S des Wabenkörpers 2 zur ersten Rotationsachse 6 5-mal die Länge L des Wabenkörpers % ist, ist die Änderung der zentrifugalen Beschleunigung 8 an zwei Raumpunkten innerhalb eines (symmetrischen) Wabenkörpers 2 nicht größer als etwa 20 %. In gleicher Weise beträgt die Differenz zwischen der zentrifugalen Beschleunigung 8 an einem Punkt im Wabenkörper 2, der am nächsten zur ersten Rotationsachse 6 liegt und der zentrifugalen Beschleunigung 8 an einem Punkt im Wabenkörper, der am weitesten von der ersten Rotationsachse 6 liegt, etwa 10 %. Dies ist auch der Fall, wenn eine Entfernung A vom Schwerpunkts S des Wabenkörpers 2 zehnmal länger ist als die Länge L des Wabenkörpers 2. Mit anderen Worten, je größer der Abstand A des Wabenkörpers 2 zur ersten Rotationsachse 6, desto gleichmäßiger ist die Wirkung der zentrifugalen Beschleunigung 8 an verschiedenen Stellen innerhalb des Wabenkörpers 2. Je geringer die Differenz der zentrifugalen Beschleunigung 8 an verschiedenen Stellen innerhalb des Wabenkörpers 2, desto gleichmäßiger ist die Schicht des verbleibenden Beschichtungsmaterials.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Zentrifugalbeschleunigung 8 von einer zusätzlichen Beschleunigung 9 überlagert, um noch mehr an Gleichmäßigkeit an Beschichtungsoberfläche zu erzielen und um die Antriebskraft der zentrifugalen Beschleunigung 8, wie in 4 gezeigt wird, zu erhöhen. Diese zusätzliche Beschleunigung 9 kann entweder durch Verändern der Rotationsfrequenz der ersten Rotationsachse 6 oder durch Drehen der Wabenkörper 2, 2' um eine zweite Rotationsachse 7, 7', die sich von der ersten Rotationsachse 6 unterscheidet, erfolgen. Die zusätzliche Beschleunigung 9 ermöglicht es, eine gleichmäßigere Beschichtung zu erhalten, da noch mehr überschüssiges Beschichtungsmaterial, das zur Erzeugung einer variierenden Dicke der Beschichtungsschicht führt, entfernt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform wird die zusätzliche Beschleunigung 9 durch Verändern der Rotationsfrequenz um die erste Rotationsachse 6, hinzugefügt. Diese Veränderung der ersten Rotationsfrequenz verursacht eine zusätzliche, Translationsbeschleunigungskraft, da die zusätzliche Beschleunigung 9 tangential zu Kreisen um die erste Rotationsachse 6 verläuft und die Vektorgeschwindigkeit des Wabenkörpers hauptsächlich ihre Höhe, aber nicht ihre Richtung verändert. Die Veränderung der ersten Rotationsfrequenz kann entweder durch das Beschleunigen oder durch Abbremsen der Drehbewegung mit dem Motor 13 erfolgen, der an dem exzentrischen Mitnehmer 14 befestigt ist. Der Motor 13 verändert vorzugsweise die Rotationsfrequenz um die erste Rotationsachse 6, basierend auf zeitlich festgelegte, vorgegebene Werte. Es wird zum Beispiel bevorzugt, dass der Wabenkörper 2 die maximale Rotationsfrequenz nach einem vorgegebenen Lauf erreicht und, nach einem gleichen Lauf, die Rotationsfrequenz gebremst wird, oder noch vorteilhafter, abrupt gestoppt wird. In diesem Fall kann die zusätzliche Beschleunigung 9 extrem höher sein als die Zentrifugalbeschleunigung 8. Die Höhe der Exzentrizität der vorgegebenen Frequenz, die sich so verändert, wie am besten geeignet, um eine gleichmäßige Beschichtung des Wabenkörpers 2 zu erhalten, basiert auf die Entfernung A zwischen dem Schwerpunkt S des Wabenkörpers 2 und der ersten Rotationsachse 6. Vorzugsweise ist die Entfernung vom Schwerpunkt S des Wabenkörpers 2 zur ersten Rotationsachse 6 mindestens 1.5 mal, besonders bevorzugt fünf mal, und am meisten bevorzugt zehn mal die Länge des Wabenkörpers. Die minimale Entfernung hält die verschiedenen Beschleunigungskräfte an verschiedenen Punkten im Wabenkörper 2ausreichend klein. Dies ist besonders wichtig, wenn metallische Wabenkörper mit einer hohen Zelldichte gleichmäßig beschichtet werden müssen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung tritt die zusätzliche Beschleunigung 9 durch die Rotation des Wabenkörpers 2, 2' mit einer zweiten Rotationsfrequenz um eine zweite Rotationsachse 7, 7' auf, die sich von der ersten Rotationsachse 6 unterscheidet. Die zweite Rotationsachse 7, 7' verläuft entweder parallel zur ersten Rotationsachse 6 (ohne identisch zu sein), schneidet die erste Rotationsachse 6, oder ist schief zur ersten Rotationsachse 6. Wie in 4 gezeigt, drehen sich die Wabenkörper 2, 2' jeweils um die zweiten Rotationsachsen 7, 7' auf dem exzentrischen Mitnehmer 14. Der exzentrische Mitnehmer 14 dreht sich mit Hilfe des ersten Motors 13 um die erste Rotationsachse 6, und die Wabenkörper 2, 2' drehen sich mit Hilfe der zusätzlichen Motoren 18, 18' oder mit Hilfe von Zahnradmechanismen um die zweiten Rotationsachsen 7, 7'. Die Motoren 18, 18' geben jeweils die Rotationsrichtung um die zweiten Rotationsachsen 7, 7' vor. Das Wählen der richtigen Rotationsfrequenz um die einzelne Achse 7 sowie die Rotationsrichtung stellt eine besonders gleichmäßige Beschichtung des Wabenkörpers 2 mit Beschichtungsmaterial bereit.

Die Zentrifugalbeschleunigung 8 erfolgt durch Rotation der Wabenkörper 2, 2' um die erste Rotationsachse 6 und durch den Transport des überschüssigen Beschichtungsmaterials in den Wabenkörpern 2, 2' radial nach außen. So basiert die Antriebskraft zum Entfernen des überschüssigen Beschichtungsmaterials auf die Zentrifugalbeschleunigung 8 um die erste Rotationsachse 6. Die Rotation der Wabenkörper 2, 2' um die jeweilige zweite Rotationsachse 7, 7' gleicht die Dicke der Beschichtungsschicht aus, um eine gleichmäßigere Beschichtung zu erzielen. Dieses Ausgleichen findet statt, da die Bereiche der Wabenkörper 2, 2' sich näher zur ersten Rotationsachse 6 befinden, und sie werden mit Hilfe der Rotation um die jeweilige zweite Rotationsachse 7, 7' nach außen transportiert, wo sie einer ausreichend höheren zentrifugalen Beschleunigung unterworfen werden. Was die Zeit anbetrifft, so ist die Zentrifugalbeschleunigung 8 im allgemeinen konstant für alle Bereiche im Wabenkörper 2, wenn die Rotationsfrequenz um die zweite Rotationsachse 7 bedeutend geringer ist als die Rotationsfrequenz um die erste Rotationsachse 6. Das Verhältnis der ersten Rotationsfrequenz zur zweiten Rotationsfrequenz beträgt vorzugsweise 5:1, besonders bevorzugt 20:1 und am meisten bevorzugt 100:1. Die wachsende Rotationsfrequenz 8, die durch Drehen des Wabenkörpers 2 um die erste Rotationsachse 6 auftritt, und welche gleichsinnig mit dem Abstand zwischen dem Wabenkörper 2 und der ersten Rotationsachse 6 zunimmt, wird mit der zusätzlichen Zentrifugalbeschleunigung 9 überlagert, welche durch Drehen des Wabenkörpers 2 um die zweite Rotationsachse 7 auftritt, und welche gleichsinnig mit dem Abstand zwischen dem Wabenkörper 2 und der zweiten Rotationsachse 7 zunimmt. Die Nicht-Homogenität der Beschleunigung gleicht sich im ganzen Wabenkörper 2 aus, da der beträchtliche Abstand A von dem Schwerpunkt des Wabenkörpers 2 aus zur Rotationsachse 6 (mindestens 1,5-mal die Länge L des Wabenkörpers) Unterschiede bei der Zentrifugalbeschleunigung 8 an verschiedenen Punkten im Wabenkörper 2 einschränkt. Deswegen führt die Kombination der Zentrifugalbeschleunigung 8 mit der zusätzlichen Beschleunigung 9, sowie im zeitlichen Mittel berechnet zu einer gleichmäßigen Zentrifugalbeschleunigung an allen Punkten im Wabenkörper 2 und zu einem gleichmäßigen Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial. Das Ergebnis ist eine gleichmäßige Beschichtungsfläche im ganzen Wabenkörper 2.

Der Mitnehmer 14 kann ein Gehäuse zum Sammeln des überschüssigen Beschichtungsmaterials, das von dem Wabenkörper 2 entfernt wird, aufweisen. Somit kann überschüssiges Beschichtungsmaterial in einem Behälter 16 zu Recyclingzwecken gesammelt werden.

Eine ausreichende und rechtzeitige Zugabe der Zentrifugalbeschleunigung 8 und die zusätzliche Beschleunigung 9, wie oben beschrieben, nivelliert im Wesentlichen die Beschichtung, um eine gleichmäßige Beschichtungsoberfläche bereitzustellen. Die zusätzliche Beschleunigung 9 kann sich mit der Zeit verändern. Bei der zusätzlichen Beschleunigung 9 kann zum Beispiel innerhalb bestimmter Zeitintervalle das Ausmaß oder die Richtung verändert werden. Insbesondere, wenn ein Wabenkörper 2 um die erste Rotationsachse 6 zentrifugiert wurde, kann er um 180° gedreht und dann um die zweite Rotationsachse 7, 7' zentrifugiert werden. Es ist besonders vorteilhaft, den Wabenkörper 2 mit seiner Längsachse 5 parallel zur resultierenden Gesamtbeschleunigung 10 einzustellen. Die Gesamtbeschleunigung ergibt sich aus der Summe der Zentrifugalbeschleunigung 8 aufgrund der Bewegung um die erste Rotationsachse 6 und der zusätzlichen Beschleunigung 9. Das überschüssige Beschichtungsmaterial kann dann aufgrund der parallelen Ausrichtung des Wabenkörpers 2 zur resultierenden Gesamtbeschleunigung 10 die Strömungskanäle 17 ungehindert verlassen. Dadurch wird für eine gleichmäßigere Beschichtung des Wabenkörpers gesorgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt es zwei Wege, um die zusätzliche Beschleunigung 9 durch Drehen des Wabenkörpers 2 um die zweite Rotationsachse 7, wie oben erläutert, zu erhalten. In der ersten Variation werden die Rotationsfrequenzen um beide Achsen 6, 7 auf unterschiedliche Weise bestimmt. Wie in 4 gezeigt, ist die Rotation 20 des exzentrischen Mitnehmers 14 um die Rotationsachse 6 entgegengesetzt zu der Drehung 21 um die zweiten Rotationsachsen 7, 7'. Die Wabenkörper 2, 2' werden insbesondere im Uhrzeigersinn um die erste Rotationsachse 6 mit dem Motor 13 gedreht, und die Wabenkörper 2, 2' werden gegen den Uhrzeigersinn um die jeweilige zweite Rotationsachse 7, 7' mit Hilfe ihres jeweiligen zusätzlichen Motors 18, 18' gedreht. Wenn die Rotationsfrequenz um die erste Rotationsachse 6 abrupt gestoppt wird, ergibt sich eine Gesamtbeschleunigung 10 aufgrund der Überlagerung der Zentrifugalbeschleunigung 8 und der zusätzlichen Beschleunigung 9, was durch die Änderung der Rotationsfrequenz um die erste Rotationsachse 6 hervorgerufen wird. Der Wabenkörper 2 wird so eingestellt, dass er mit seiner Längsachse 5, d.h. mit seinen Strömungskanälen 17 in die Richtung der Gesamtbeschleunigung 10 zeigt, so dass das überschüssige Beschichtungsmaterial entlang der Strömungskanäle 17 herausgeschleudert wird. Das entfernte Beschichtungsmaterial 1 wird zum Behälter 16 transportiert. Durch das Einstellen der beiden Wabenkörper 2, 2' auf den exzentrischen Mitnehmer 14 wird deshalb die Zentrifugalbeschleunigung 8 oder die Gesamtbeschleunigung 10 des maßgeblichen Wabenkörpers 2 von dem anderen Wabenkörper 2' ausgeglichen. Die Antriebskraft zum Entfernen des Beschichtungsmaterials ist hauptsächlich die translaterale zusätzliche Beschleunigung aufgrund der Veränderung der Rotationsfrequenz der ersten Rotationsachse 6. Die Drehung gegen den Uhrzeigersinn um die zweite Rotationsachse 7, 7' dient dazu, die Dicke der Beschichtung wirkungsvoll zu glätten, wobei überhall innerhalb des Wabenkörpers 2, 2' die gleiche Zentrifugalkraft 8 aufgrund der Linearität zwischen der Zentrifugalkraft 8 und dem Radius bei einer konstanten Rotationsfrequenz erzeugt wird. Daher wird eine gleichmäßige Beschichtungsfläche erzielt.

In der zweiten Variation werden die Rotationsfrequenzen um beide Achsen 6, 7 gleich bestimmt. Die Längsachse des Wabenkörpers 2 zeigt in die gleiche räumliche Richtung, wenn beide Drehungen eine Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn zeigen. Der Wabenkörper 2 bewegt sich auf einer kreisförmigen Bahn, die Antriebskraft zum Entfernen des überschüssigen Beschichtungsmaterials bewegt sich jedoch in einer Hin- und -her-Bewegung. Wie in 5 gezeigt ist, ist die Rotationsfrequenz um die erste Rotationsachse 6 wesentlich höher als die Rotationsfrequenz um die zweite Rotationsachse 7, 7'. In diesem Fall hat die Rotation 21 um die zweite Rotationsachse 7, 7' im Hinblick auf die Drehung 20 um die erste Rotationsachse 6 keine wesentliche Bedeutung. Wenn beide Drehungen dieselbe Drehrichtung haben, sind höhere Beschleunigungskräfte zeitweise wirksamer an Punkten, die weiter von der zweiten Rotationsachse 7 entfernt sind, als an Punkten, die sich näher zur zweiten Rotationsachse 7 befinden. Deshalb werden verschiedene Punkte in dem Wabenkörper 2 höheren, aber auch unterschiedlichen, Beschleunigungskräften ausgesetzt. Dies bedeutet, dass der Unterschied der Beschichtungsdicke zwischen einem Ort im Inneren des Wabenkörpers und einem Ort an seinem Rand, die Tendenz hat, bei einer Drehung in dieselbe Rotationsrichtung höher zu sein als bei einer unterschiedlichen Rotationsrichtung. Eine identische Drehung um beide Rotationsachsen 6, 7 gleicht weiterhin die Beschichtung aus, damit eine gleichmäßigere Beschichtungsfläche erzielt wird.

Zur Verbesserung der Wirksamkeit der angreifenden Beschleunigungskräfte ist der Betrag aus der effektiver Gesamtbeschleunigung 10, die aus dem Betrag der Zentrifugalbeschleunigung 8 und der zusätzlichen Beschleunigung 9 resultiert, vorzugsweise mindestens zweimal, besonders bevorzugt mindestens sechsmal und am meisten bevorzugt mindestens 20 mal höher als die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft. Solch eine zusätzliche Beschleunigung 9 resultiert in einer besonders schnellen und wirkungsvollen Entfernung von überschüssigem Beschichtungsmaterial. Dadurch wird auch eine dünne Beschichtungsfläche zur Verfügung gestellt.

Der Wabenkörper 2 durchläuft weiterhin einen zusätzlichen Druckluftstrom in axialer Richtung, bevor oder während er der Wirkung der Zentrifugalbeschleunigung 8 unterworfen wird, wobei folglich das Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial unterstützt wird.

Um zu verhindern, dass sich Beschichtungsmaterial absetzt, ist ein Vibrationsgenerator 22 vorgesehen, damit der Wabenkörper 2 während des Zentrifugierens vibriert. Durch die Vibration bleibt das Beschichtungsmaterial viskos, so dass sich das Beschichtungsmaterial nicht absetzen kann. Das Ergebnis ist eine sehr dünne Beschichtung des Wabenkörpers 2. Der Vibrationsgenerator ist vorzugsweise ein Ultraschallwandler, der Schallwellen bei Frequenzen zwischen 20 kHz bis 1 MHz, vorzugsweise bei Frequenzen zwischen 50 kHz und 100 kHz, aussendet.

Der Wabenkörper ist in der Nähe von der ersten Rotationsachse 6 montiert und wird von dort entfernt, um während des kontinuierlichen Herstellungsprozesses den Kontakt mit überschüssigem Beschichtungsmaterial zu vermeiden. Dadurch wird eine kontinuierliche und einfache Zufuhr der Wabenkörper 2, 2' in die Zentrifuge, ein Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial und ein einfaches Herausnehmen der Wabenkörper 2, 2' aus der Zentrifuge ermöglicht.

Das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von einem Wabenkörper sorgt für eine gleichmäßige Beschichtung, dort, wo der Wabenkörper mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet wird und anschließend einer Rotation um eine erste Rotationsachse unterworfen wird, wobei der Abstand A vom Schwerpunkt des Wabenkörpers zur Rotationsachse mindestens 1,5 mal die Länge des Wabenkörpers ist. Es wird sogar eine noch gleichmäßigere Beschichtungsdicke erzielt, wenn der Wabenkörper um eine zweite Rotationsachse gedreht wird, die sich von der ersten Rotationsachse unterscheidet.

Die Fachleute werden beim Lesen der obigen Beschreibung bestimmte Veränderungen und Verbesserungen vornehmen. All diese Veränderungen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung wurden zur Verkürzung und aus Gründen der Lesbarkeit hier weggelassen, bewegen sich jedoch im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche.

Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von einem Wabenkörper, umfassend folgende Schritte:

Beschichten des Wabenkörpers mit einem Beschichtungsmaterial;

Definieren einer Längsachse des Wabenkörpers; und

Drehen des Wabenkörpers um eine erste Rotationsachse mit einer ersten Rotationsfrequenz, um eine Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von einem Wabenkörper, umfassend einen exzentrischen Mitnehmer, der dazu in der Lage ist, wenigstens einen Wabenkörper zu halten, wobei der exzentrische Mitnehmer den Wabenkörper um eine erste Rotationsachse mit einer ersten Rotationsfrequenz dreht, um eine Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen.


Anspruch[de]
Ein Verfahren zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von einem Wabenkörper, umfassend folgende Schritte:

Beschichten des Wabenkörpers mit einem Beschichtungsmaterial;

Definieren einer Längsachse des Wabenkörpers; und

Drehen des Wabenkörpers um eine erste Rotationsachse mit einer ersten Rotationsfrequenz, um eine Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Rotationsschritt den Schritt des Drehens des Wabenkörpers um die erste Rotationsachse mit der ersten Rotationsfrequenz in mindestens eine Teilrichtung der Längsachse des Wabenkörpers umfasst, um die Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen einem Schwerpunkt des Wabenkörpers und der ersten Rotationsachse mindestens 1,5-mal eine Länge des Wabenkörpers ist. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen einem Schwerpunkt des Wabenkörpers und der ersten Rotationsachse mindestens 5-mal eine Länge des Wabenkörpers ist. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen einem Schwerpunkt des Wabenkörpers und der ersten Rotationsachse mindestens zehnmal eine Länge des Wabenkörpers ist. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt des Hinzufügens einer zusätzlichen Beschleunigung zur Zentrifugalbeschleunigung. Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin umfassend den Schritt des Positionierens des Wabenkörpers im Allgemeinen parallel zu einer Gesamtbeschleunigung, die aus einem Betrag der Zentrifugalbeschleunigung und der zusätzlichen Beschleunigung resultiert. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Zufügens einer zusätzlichen Beschleunigung den Schritt des Veränderns der Frequenz der ersten Rotationsfrequenz umfasst. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verändern der Frequenz der ersten Rotationsfrequenz vorgegeben ist. Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine zeitliche Steuerung der ersten Rotationsfrequenz vorgegeben ist. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Zufügens einer zusätzlichen Beschleunigung den Schritt des Drehens des Wabenkörpers um eine zweite Rotationsachse mit einer zweiten Rotationsfrequenz umfasst, wobei die erste Rotationsachse sich von der zweiten Rotationsachse unterscheidet. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Rotationsfrequenz schneller als die zweite Rotationsfrequenz ist. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verhältnis der ersten Rotationsfrequenz zur zweiten Rotationsfrequenz 5:1 ist. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verhältnis der ersten Rotationsfrequenz zur zweiten Rotationsfrequenz 20:1 ist. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verhältnis der ersten Rotationsfrequenz zur zweiten Rotationsfrequenz 100:1 ist. Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine Gesamtbeschleunigung, die sich aus einem Betrag aus der Zentrifugalbeschleunigung und der zusätzlichen Beschleunigung ergibt, mindestens zweimal höher als eine Schwerkraftbeschleunigung ist. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Gesamtbeschleunigung, die aus einem Betrag der Zentrifugalbeschleunigung und der zusätzlichen Beschleunigung resultiert, mindestens sechsmal höher als eine Schwerkraftbeschleunigung ist. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Gesamtbeschleunigung, die aus einem Betrag der Zentrifugalbeschleunigung und der zusätzlichen Beschleunigung resultiert, mindestens zwanzigmal höher als eine Schwerkraftbeschleunigung ist. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt des Unterwerfens des Wabenkörpers einem zusätzlichen Druckluftstrom, bevor die Zentrifugalbeschleunigung erzeugt wird. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt des Unterwerfens des Wabenkörpers einem zusätzlichen Druckluftstrom, nachdem die Zentrifugalbeschleunigung erzeugt wurde. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt des Vibrierens des Wabenkörpers während des Rotationsschrittes. Eine Vorrichtung zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial von einem Wabenkörper, umfassend einen exzentrischen Mitnehmer, der dazu in der Lage ist, wenigstens einen Wabenkörper zu halten, wobei der exzentrische Mitnehmer den Wabenkörper um eine erste Rotationsachse mit einer ersten Rotationsfrequenz dreht, um eine Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei ein Abstand von einem Schwerpunkt des Wabenkörpers zur ersten Rotationsachse mindestens 1,5-mal eine Länge des Wabenkörpers ist. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei ein Abstand von einem Schwerpunkt des Wabenkörpers zur ersten Rotationsachse mindestens 5-mal eine Länge des Wabenkörpers ist. Vorrichtung nach Anspruch 22, weiterhin umfassend einen ersten Motor zur Bereitstellung von Energie, um die Zentrifugalbeschleunigung zu erzeugen. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der erste Motor eine Frequenz der ersten Rotationsfrequenz verändert, um eine erste zusätzliche Beschleunigung zu erhalten. Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei der erste Motor vorgibt, um wie viel die Frequenz der ersten Rotationsfrequenz verändert wird. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei ein Abstand von einem Schwerpunkt des Wabenkörpers zur ersten Rotationsachse mindestens zehnmal die Länge des Wabenkörpers ist. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der exzentrische Mitnehmer den Wabenkörper um eine zweite Rotationsachse dreht, die sich von der ersten Rotationsachse unterscheidet, mit einer zweiten Rotationsfrequenz, um eine zweite zusätzliche Beschleunigung zu erzielen. Vorrichtung nach Anspruch 22, weiterhin umfassend einen Vibrationsgenerator zum Vibrieren des Wabenkörpers, indem die Zentrifugalbeschleunigung erzeugt wird.






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