DE20306641U1

DE20306641U1 - Sintermetallfiltertasche zur Ausbildung eines Filterkörpers eines Abgaspartikelfilters sowie Abgaspartikelfilter

Info

Publication number: DE20306641U1
Application number: DE20306641U
Authority: DE
Original assignee: HJS Fahrzeugtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: HJS Emission Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2013-04-29

Description

Schröter & Haverkamp Patentanwälte

European Patent and Trademark Attorneys

HJS

Fahrzeugtechnik GmbH & Co.

Dieselweg 12
D-58706 Menden
Deutschland

Sintermetallfiltertasche zur Ausbildung eines Filterkörpers eines Abgaspartikelfilters sowie Abgaspartikelfilter

Die Erfindung betrifft eine Sintermetallfiltertasche zur Ausbildung eines Filterkörpers eines Abgaspartikelfilters, gebildet aus einem gesinterten Metallblechstreifen, bestehend aus einem Öffnungen aufweisenden Träger und in die Öffnungen des Trägers eingebrachten Sintermetallpartikeln, der zur Ausbildung einer solchen Tasche in zumindest einem Randabschnitt durch Schmelzschweißen oder Löten mit einem weiteren Randabschnitt desselben oder eines weiteren gleichartigen Metallblechstreifens verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Abgaspartikelfilter mit

&iacgr;&ogr; einem Filterkörper, gebildet aus solchen Sintermetallfiltertaschen.

Filterkörper, die aus derartigen Sintermetallfiltertaschen gebildet sind, vermögen nicht nur den hohen Temperaturen eines Abgasstromes sondern auch den weitaus höheren Temperaturen Stand zu halten, die bei einer Regeneration eines solchen Filterkörpers durch Bewirken eines Russabbrandes entstehen. Als Träger zur Ausbildung der Metallblechstreifen werden in aller Regel Drahtgewebe eingesetzt. Auch die Verwendung von Streckmetall als Träger ist bekannt. In die Öffnungen des Trägers ist Sintermetallpulver eingebracht. Durch einen Sinterprozess werden die Sintermetallpartikel untereinander verbacken. Derartige Metallblechstreifen sind poröse Metallteile mit einer Raumerfüllung von etwa 50 %.

Zur Erstellung eines solchen Filterkörpers werden einzelne Filtertaschen durch Kanten eines solchen Sintermetallstreifens gebildet. Die Filtertaschen sind bei einem vorbekannten Filterkörper in radialer Richtung und in Richtung der Längsachse des Filterkörpers keilförmig verjüngt ausgebildet, so dass die beiden zu verbindenden Taschenwandabschnitte aneinander grenzen. Zum Schließen dieser gekanteten Filtertaschen ist es notwendig, eine Längsseite und eine Stirnseite miteinander zu verbinden. Verbunden werden diese Filterwände zum Verschließen einer Filtertasche durch Rollennahtschweißen. Dieses ist auch ohne weiteres möglich, da &iacgr;&ogr; die aufeinander liegenden Filterwandabschnitte problemlos durch den Rollenspalt einer Rollennahtschweißanlage hindurch geführt werden können.

Zur Ausbildung des eigentlichen Filterkörpers werden z. B. kreisförmig eine Vielzahl zuvor erstellter Filtertaschen angeordnet. Zum Verschließen des Filterkörpers ist es notwendig, die aneinander grenzenden Wandabschnitte der einseitig offenen Filtertaschen miteinander zu fügen. Da die Öffnungsweite der Taschen nur wenige Millimeter beträgt und sich diese radial von außen nach innen zudem verjüngen, kann diese benötigte stoffliche Verbindung nicht durch eine Rollennahtschweißung erstellt werden. Man hat daher versucht, diese aneinander grenzenden Wände aus porösem Sintermetall miteinander durch Schmelzschweißen zu verbinden. Befriedigende Schweißergebnisse konnten jedoch nicht erzielt werden; es war nicht möglich, gleichmäßige Schweißnahtverläufe zu erzeugen.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte, gattungsgemäße Sintermetallfiltertasche dergestalt weiterzubilden, dass die zum vorbekannten Stand der Technik aufgezeigten Nachteile vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die durch Schmelzschweißen oder Löten miteinander verbundenen Randabschnitte des oder der Metallblechstreifen gegenüber angrenzenden Abschnitten des oder der Metallblechstreifen durch Verdichten eine größere Raumerfüllung aufweisen.

Beansprucht ist ferner ein Abgaspartikelfilter, dessen Filterkörper durch eine Vielzahl derartiger Sintermetallfiltertaschen gebildet ist.

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Zur Erzielung einer bestimmungsgemäßen Schmelzschweiß- oder Lötverbindung sind die Randabschnitte der miteinander zu verbindenden Metallblechstreifen verdichtet worden und weisen somit eine größere Raumerfüllung auf.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Metallteile einzeln oder auch aneinander grenzend gemeinsam verdichtet werden, etwa durch eine Rollenpresse. Ein gemeinsames Verdichten der zu fügenden Abschnitte hat

&iacgr;&ogr; zudem den Vorteil, dass beim Vorgang des Verdichtens eine gewisse Verzahnung zwischen den beiden Abschnitten der Metallteile eintritt. Durch diese Maßnahme ist die Ausbildung eines Schweißspaltes bereits im Vorfeld verhindert. Zur Lötung kann das Lot auf geeignete Weise auf den später aneinandergrenzenden Flächen vorher angebracht werden. Ist eine gemeinsame Verdichtung der Abschnitte der beiden zu fügender Metallteile aufgrund räumlicher Gegebenheiten nicht möglich, werden diese Teile in einem früheren Verfahrensschritt verdichtet. Es ist dann beim Durchführen des Schweißens oder Lötens lediglich sicherzustellen, dass die beiden zu fügenden Abschnitte der Metallteile zum Verschweißen ohne Spalt bzw. mit definiertem Spalt aneinandergrenzen.

Infolge des Verdichtens der Randabschnitte der zu fügenden Metallblechstreifen wird in diesen Abschnitten die Porosität soweit herabgesetzt, dass diesen quasi die Eigenschaften eines nicht porösen Vollmaterials zukommen. Um die bestimmungsgemäßen Fügeerfolge zu erzielen, wird es als ausreichend angesehen, wenn die Porosität beim Vorgang des Verdichtens auf eine Raumerfüllung von etwa 80 % bevorzugt jedoch 90 % oder mehr reduziert worden ist.

Es ist zweckmäßig, die Randabschnitte der miteinander zu verbindenden Metallblechstreifen vor dem Schritt des Fügens materialzuverdicken. Dieses dient zum einen dem Zweck, dass einer mit einer Verdichtung einhergehenden Materialverdünnung entgegenwirkt ist, andererseits kann eine solche Maßnahme genutzt werden, um bestimmte statische Eigenschaften, beispielsweise tragende Eigenschaften auszubilden. Die Materialverdickung dient auch zur Unterstützung eines Schweißvorganges, da sich dickeres Material leichter Schweißen lässt als dünnes und die Wärmeabfuhr beim Schweißen verbessert ist. Eine solche Materialverdickung lässt

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sich beispielsweise durch ein- oder mehrfaches Umkanten der randlichen Abschnitte erreichen, wobei dieses Kanten vor oder auch nach dem Vorgang des Verdichtens vorgenommen werden kann. Für den Fall, dass ein solches Kanten zur Materialverdickung vorgesehen ist, kann die dadurch gebildete Kanttasche genutzt werden, um darin einen Vollmaterialstreifen aus nicht porösem Material, zweckmäßigerweise Metall, einzulegen. Mit dieser Maßnahme wird auf einfache Weise Masse und eine Wärmeableitung für einen Schweißvorgang bereitgestellt. Es ist dann nicht unbedingt notwendig, ein Schmelzschweißen mit Materialzugabe durchzuführen. In &iacgr;&ogr; Abhängigkeit von der Dicke der zu verbindenden verdichteten Abschnitte der Metallblechstreifen und dem eingesetzten Schweißverfahren ist es jedoch auch ohne eine solche Einlage möglich, die Metallteile ohne Materialzugabe miteinander im Wege eines Schmelzschweißverfahrens zu verbinden.

Zum Einsatz können sämtliche Schmelzschweißverfahren oder Lötverfahren gelangen, wobei im Falle eines Schweißens das Laserschweißen aufgrund seiner feinen Einstellbarkeit zum Verbinden von Sintermetallplatten zur Ausbildung von Filtertaschen und Filterkörpern von Abgaspartikelfiltern bevorzugt eingesetzt wird.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen schematisierten Querschnitt durch einen Sintermetall

blechstreifen,

Fig. 2 den Sintermetallblechstreifen der Figur 1, dessen Randabschnitt durch Verdichten eine größere Raumerfüllung aufweist und

Fig. 3 zwei Metallblechstreifen der Figur 2, deren Randabschnitte

zur Materialverdickung umgekantet sind und die aneinander grenzend die randliche Begrenzung einer Sintermetalfiltertasehe ausbilden.

Ein Sintermetallblechstreifen 1 besteht aus einem Öffnungen enthaltenden Träger, etwa einem Streckmetall, dessen Öffnungen mit Sintermetall-

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partikeln verfüllt sind. Figur 1 zeigt in einem schematisierten Querschnitt einen randlichen Abschnitt des Sintermetallblechstreifens 1. Der Sintermetallblechstreifen 1 dient zum Erstellen einer Filtertasche als Teil eines Filterkörpers eines Abgaspartikelfilters zur Integration in den Abgasstrang eines Dieselmotors. Zum Ausbilden der Filtertasche ist der Randabschnitt 2 des Sintermetallblechstreifens 1 verdichtet worden, so dass die Raumerfüllung von ursprünglich etwa 50 % auf etwa 85 % erhöht worden ist. Der bezüglich seines Randabschnittes 2 verdichtete Sintermetallblechstreifen 1 ist in Figur 2 wiedergegeben. Die Verdichtung des Randabschnittes 2 dient dem Zweck, dem Sintermetallblechstreifen 1 eine bestimmte randliche Konfiguration zu verleihen, um einen verstärkten Randabschnitt auszubilden. Dem verstärkten Randabschnitt 2 kommen statische Eigenschaften zu; ferner dient der verstärkte Randabschnitt 2 dem Zweck, dass dieser durch Schmelzschweißen oder Löten mit dem Randabschnitt eines weiteren Sintermetallblechstreifens verbunden werden kann. Zu diesem Zweck wird der verdichtete Randabschnitt 2, wie dieser in Figur 2 wiedergeben ist, gekantet, um eine Materialverdickung herbeizuführen. Dieser gekantete Randabschnitt 2 ist in Figur 3 wiedergegeben.

Figur 3 zeigt den Sintermetallblechstreifen 1, der mit seinem Randabschnitt 2 an dem Randabschnitt 2' eines weiteren Sintermetallblechstreifens V anliegt. Die beiden durch Kanten materialverdickten und verdichteten Randabschnitte 2, 2' grenzen aneinander. Aufgrund des geringen Porenvolumens bzw. aufgrund des hohen Raumerfüllungsgrades sind die beiden Sintermetallblechstreifen 1, 1' im Bereich ihrer Randabschnitte 2, 2' durch Schmelzschweißen oder Löten verbindbar. Die Randabschnitte 2, 2' definieren die anströmseitige Oberfläche eines Filterkörpers eines Abgaspartikelfilters, der lediglich in einem Ausschnitt gezeigt ist. Somit sind durch die beiden Sintermetallblechstreifen 1,1' zum einen anströmseitig offene Filtertaschen 3 und abströmseitig offene Filtertaschen 4, von denen in der Figur lediglich eine dargestellt, gebildet. Figur 3 zeigt lediglich den anströmseitigen Endbereich der abströmseitig offenen Filtertasche 4. Durch den dargestellten Ausschnitt der Filtertaschen 3, 4 bilden die Sintermetallblechstreifen 1, 1' die Filterwände. Der Filterkörper selbst besteht aus einer Vielzahl benachbart zueinander angeordneter wechselweise anströmseitig offener und abströmseitig offener Filtertaschen 3 bzw. 4.

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Die beiden Randabschnitte 2, 2' der beiden Sintermetallblechstreifen 1,1' können nunmehr von der Stirnseite 5 her durch Schmelzschweißen, etwa durch Laserschweißen oder dergleichen miteinander verbunden werden. Durch die Materialanhäufung und insbesondere die Materialverdichtung ist eine solche Schweißnaht an der Stirnseite 5 ohne weiteres erstellbar, insbesondere ohne die zum vorbekannten Stand der Technik aufgezeigten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Durch die Materialverdickung ist insbesondere auch eine gute Wärmeableitung beim Durchführen des Schweißvorganges gegeben.

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Bezugszeichenliste

1,1' Sintermetallblechstreifen

2,2' Randabschnitt

3 Filtertasche, anströmseitig offen

4 Filtertasche, abströmseitig offen

5 Stirnseite

Claims

1. Sintermetallfiltertasche zur Ausbildung eines Filterkörpers eines Abgaspartikelfilters, gebildet aus einem gesinterten Metallblechstreifen (1, 1'), bestehend aus einem Öffnungen aufweisenden Träger und in die Öffnungen des Trägers eingebrachten Sintermetallpartikeln, der zur Ausbildung einer solchen Tasche in zumindest einem Randabschnitt (2) durch Schmelzschweißen oder Löten mit einem weiteren Randabschnitt (2') desselben oder eines weiteren gleichartigen Metallblechstreifens (1, 1') verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Schmelzschweißen oder Löten miteinander verbundenen Randabschnitte (2, 2') des oder der Metallblechstreifen (1, 1') gegenüber angrenzenden Abschnitten des oder der Metallblechstreifen (1, 1') durch Verdichten eine größere Raumerfüllung aufweisen.

2. Sintermetallfiltertasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander durch Fügen verbundenen und verdichteten Randabschnitte (2, 2') ein- oder mehrfach in die Ebene des Metallblechstreifens (1, 1') gekantet sind.

3. Sintermetallfiltertasche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallstreifen aus nicht porösen Vollmaterial in den gekanteten Randabschnitt eingekantet ist.

4. Sintermetallfiltertasche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung in den gefügten Randabschnitten (2, 2') eine Raumerfüllung von etwa 80%, insbesondere 90% beträgt.

5. Abgaspartikelfilter, umfassend einen Filterkörper, aufgebaut aus mehreren Sintermetallfiltertaschen (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Filtertaschen (3, 4) des Filterkörpers jeweils zwei benachbart zueinander angeordnete Filtertaschenwände im Bereich einer Stirnseite (5) des Filterkörpers durch Schmelzschweißen oder Löten miteinander verbunden sind.