DE10301037A1

DE10301037A1 - Abgaspartikelfilter aus Sintermetall

Info

Publication number: DE10301037A1
Application number: DE10301037A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl.-Ing. Koll
Original assignee: HJS Fahrzeugtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: HJS Fahrzeugtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2002-05-25
Filing date: 2003-01-13
Publication date: 2004-02-05

Abstract

Ein Abgaspartikelfilter aus Sintermetall zur Beseitigung von in dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine enthaltenen Partikeln, aufgebaut aus einem Filtermaterial mit wenigstens einem Öffnungen Ö aufweisenden Träger 1 aus Metall, dessen Öffnungen Ö mit einem porösen, durch einen Sinterprozess verfestigten Sintermetall gefüllt sind, ist dadurch bestimmt, dass der Träger 1 ein Streckmetall ist und somit die die Öffnungen Ö des Trägers 1 begrenzenden Abschnitte in einem stofflichen Verbund miteinander stehen und dass der Abschluss des Trägers 1 zumindest entlang einer seiner Seiten durch einen ungestreckten Vollmaterialstreifen 3, 3' gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaspartikelfilter aus Sintermetall zur Beseitigung von in dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine enthaltenen Partikeln, aufgebaut aus einem Filtermaterial mit wenigstens einem Öffnungen aufweisenden Träger aus Metall, dessen Öffnungen mit einem porösen, durch einen Sinterprozess verfestigten Sintermetall gefüllt sind.
Sintermetallfilter werden eingesetzt als Abgaspartikelfilter für Brennkraftmaschinen, etwa für Dieselbrennkraftmaschinen, zum Beseitigen von in dem Abgasstrom enthaltenen Partikeln, beispielsweise Russpartikeln. Die in den Abgasstrang einer solchen Brennkraftmaschine eingeschalteten Abgaspartikelfilter müssen nicht nur den Temperaturen des den Abgaspartikelfilter durchströmenden Abgases sondern auch den bei einem Russabbrand zur Regeneration eines solchen Abgasfilters entstehenden Temperaturen standhalten. Diesen Anforderungen genügen Sintermetallfilter. Hergestellt werden derartige Sintermetallfilter durch Umformen von Filtermaterialstreifen zum Ausbilden von Filterplatten oder Filtertaschen, aus denen der Filterkörper hergestellt wird. Die Filterstreifen selbst bestehen üblicherweise aus einem Öffnungen aufweisenden Träger, etwa einem Drahtgewebe, das mit einem Sintermetallpulver zum Füllen der Öffnungen beschichtet und anschließend einem Sinterprozess unterworfen worden ist. Mit diesem Verfahren lassen sich Sintermetallplatten mit einer Porosität von etwa 50%–80% herstellen.
In EP 0 505 832 B1 ist ein solcher Sintermetallfilter beschrieben, bei dem ein Drahtgewebe als Träger eingesetzt ist. Zur Verbesserung einer Wärmeverteilung und auch einer Wärmeabfuhr beim Schweißen des Sintermetallmateriales dient als Träger ein Köperdrahtgewebe. Gegenüber ansonsten üblichen Drahtgeweben zeichnet sich ein Köperdrahtgewebe dadurch aus, dass zur Erhöhung der Kontaktpunkte der einzelnen Drähte untereinander zusätzliche Drähte mit in das Gewebe eingewoben werden, die als Schussdraht mehrere Kettdrähte jeweils überbrücken. Mit einem solchen Trägermaterial ist durch die erhöhte Anzahl von Kontaktpunkten zwischen den einzelnen Drähten eine Wärmeübertragung von einzelnen Drähten auf andere Drähte durch Erhöhen der Wärmeübergangsstellen gegenüber anderen Drahtgeweben verbessert. Jedoch erhöht sich durch die Implementierung zusätzlicher Drähte zur Ausbildung des Gewebes auch seine Steifigkeit und sein Gewicht. Dieses wirkt sich wiederum nachteilig auf den zum Erstellen von Filterplatten oder Filtertaschen notwendigen Umformprozess aus. Zur Umformung werden daher im Vergleich zu solchen Filtermaterialabschnitten mit anderen Geweben als Trägermaterial höhere Umformkräfte benötigt. Es kann daher vorkommen, dass das auf das Köperdrahtgewebe aufgebrachte Sintermaterial aufgrund seiner gegenüber dem Trägermaterial durch die Porösität reduzierten Festigkeitseigenschaften und den notwendigen zum Durchführen des Umformvorganges bereitzustellenden Kräften beschädigt wird oder sogar abplatzt.
Aus EP 0 166 606 B1 ist ein poröser Metallgegenstand, einsetzbar als Filter beschrieben. Bei diesem porösem Gegenstand dient ein Metallträger mit Öffnungen als Träger für in die Öffnungen eingebrachtes Sintermetallpulver, welches während des Prozesses des Sinterns untereinander und mit dem Träger verbacken wird. Als Träger zum Ausbilden dieses Filtermaterials sind Träger aus Metall mit Öffnungen gleich welcher Natur beschrieben worden, wobei in diesem Dokument auch Streckmetall als gleichwertiger Träger zu einem Träger aus einem ansonsten üblicherweise eingesetzten Drahtgewebe erwähnt ist. Gegenstand dieses Dokumentes ist das Füllen der Öffnungen des Trägers mit einem geeigneten Metallpulver, um auf diese Weise einen Metallfilter bereitzustellen, mit dem auch feinkörnige Partikel aus einem Massenstrom entfernt werden können. Allerdings ist in diesen Dokumenten nicht offenbart, dass es zweckmäßig sein könne, einen nach dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren hergestellten Filterkörper als Sintermetallfilter zur Beseitigung von in dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine enthaltenen Partikeln einzusetzen. Somit offenbart dieses Dokument auch keinerlei Hinweise darauf, wie ein solcher Sintermetallfilter zweckmäßig auszubilden wäre.
Zum Verbinden einzelner umgeformter Filterplatten oder Filtertaschen zum Ausbilden des eigentlichen Filterkörpers ist es notwendig, die Einzelelemente durch Fügen, beispielsweise Schweißen miteinander zu verbinden. Bei einer Ausbildung von Filterkörpern, aufgebaut aus einer Vielzahl einzelner, miteinander verbundener Filtertaschen werden in einem ersten Schritt die Filtertaschen hergestellt, wobei die Filterwände nach einem Kantvorgang üblicherweise durch Rollennahtschweißen zum Ausbilden einer solchen Tasche miteinander verbunden werden. Dieses ist auch ohne weiteres möglich, da die aufeinander liegenden Filterwandabschnitte problemlos durch den Rollenspalt einer Rollennahtschweißanlage hindurch geführt werden können.
Zur Ausbildung des eigentlichen Filterkörpers werden um ein Stützrohr radial eine Vielzahl derartiger, zuvor erstellter Filtertaschen angeordnet. Zum Verschließen des Filterkörpers ist es anschießend notwendig, die aneinander grenzenden Wandabschnitte der einseitig offenen Filtertaschen miteinander zu fügen. Da die Öffnungsweite der Taschen nur wenige Millimeter betragen kann und sich diese mitunter radial von außen nach innen zudem verjüngen können, 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 dem zuvor diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher vor allem die Aufgabe zugrunde, einen Sintermetallfilter der eingangs genannten, gattungsgemäßen Art dergestalt weiterzubilden, dass das zum Aufbau des Sintermetallfilters eingesetzte Filtermaterial, ohne die zum Stand der Technik aufgezeigten Nachteile hinnehmen zu müssen, leichter verschweißt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Träger ein Streckmetall ist und somit die die Öffnungen des Trägers begrenzenden Abschnitte in einem stofflichen Verbund miteinander stehen und dass der Abschluß des Trägers zumindest entlang einer seiner Seiten durch einen ungestreckten Vollmaterialstreifen gebildet ist.
Bei dem beanspruchten Sintermetallfilter besteht der Träger aus einem eine stoffliche Einheit bildenden Material – einem Streckmetall. Das Vorsehen eines Streckmetalls als Träger hat durch seine stoffliche Einheit zum einen den Vorteil, dass eine Wärmeverteilung innerhalb des daraus gebildeten Filters und somit eine Wärmeabfuhr beim Schweißen und auch bei einer Regeneration des Sintermetallfilters verbessert ist, da im Gegensatz zum vorbekannten Stand der Technik für den notwendigen Wärmetransport Wärmeübergänge innerhalb des Trägers infolge der stofflichen Einheit vermieden sind. Die Ausbildung des Trägers durch Streckmetall hat ferner Vorteile beim Umformen, insbesondere wenn Prägungen, wie beispielsweise Sicken oder dergleichen erstellt werden sollen. Infolge der stofflichen Einheit besteht bei einem solchen Sintermetallelement im Gegensatz zum vorbekannten Stand der Technik nicht die Gefahr, dass infolge des Umformvorganges einzelne Drähte eines Gewebes sich gegeneinander verschieben, was Ab- oder Ausplatzungen von Sintermetall zur Folge haben könnte. Somit ist dieses Trägermaterial sehr formstabil, insbesondere auch während des Umformprozesses. Ohne Einbußen hinsichtlich der Wärmeverteilung bzw. Wärmeabfuhr hinnehmen zu müssen, kann der Träger für das Sintermaterial eine relativ große Öffnungsweite aufweisen, was sich günstig auf den Abgasgegendruck auswirkt, da der Oberflächenanteil des Trägermaterials an der Filterfläche reduziert werden kann.
Der Einsatz eine Streckmetalls als Träger für den Abgaspartikelfilter hat ferner zum Vorteil, dass ein Randbereich des Trägers durch einen ungestreckten Vollmaterialstreifen ohne weiteres ausgebildet werden, letztendlich dadurch, dass in dem vorgesehenen Randbereich keine die Öffnungen bildenden Einschnitte vorgenommen werden. Das Vollmaterial im Randbereich, das sich zumindest entlang einer der Seiten des Trägers erstreckt, hat zum Vorteil, dass dieser Vollmaterialstreifen als Schweiß grundlage zum Fügen des Trägers bzw. des daraus gebildeten Sintermetallfilterstreifens verwendet werden kann. Die beim Schweißen von porösem Filtermaterials eintretenden Nachteile brauchen somit nicht in Kauf genommen zu werden. Der randliche Vollmaterialstreifen trägt gleichfalls zur Erhöhung der Stabilität des Filterstreifens bei.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem aus dem Vollmaterial bestehenden Randbereich eines solchen Trägers und dem gestreckten Bereich des Trägers ein Übergangsbereich angeordnet ist. Dieser ist gekennzeichnet durch einen geringeren Streckgrad als die angrenzenden gestreckten Bereiche des Trägers. Durch einen solchen Übergangsbereich, der sich auf eine einzige Öffnungsreihe beschränken sich jedoch auch über mehrere Öffnungsreihen hinweg erstrecken kann, ist ein sanfter Übergang zwischen dem steiferen Vollmaterial im Randbereich des Trägers und dem weniger steifen gestreckten Bereich geschaffen. Gegenüber den angrenzenden gestreckten Bereichen des Trägers ist im Bereich des Überganges das Verhältnis von Trägergewicht zu Sintermetallgewicht zugunsten des Trägergewichtes erhöht. Dieser allmählicher Übergang bezogen auf die Steifigkeit zwischen den gestreckten Bereichen und dem Vollmaterialrand wirkt sich lebensdauererhöhend aus.
Von Vorteil ist bei der Verwendung von Streckmetall als Träger ferner, dass dieser eine besonders gute gleichmäßige Formstabilität in unterschiedlichen Richtungen aufweist sowie einfach und kostengünstig in seiner Herstellung ist. Von besonderem Vorteil bei Einsatz eines Streckmetalls als Träger ist auch, dass durch den einheitlich oberen und unteren Abschluss der einzelnen, eine Öffnung definierenden Bereiche das Sintermetall keine durchgehend statisch wirksame Schicht auf dem Träger ausgebildet werden muß, sondern dieses lediglich in die Öffnungen des Trägers einzubringen ist. Dies senkt nicht nur die Menge des benötigten Sintermetalls, sondern hat zum Vorteil, dass im Wesentlichen beim Umformen die sich zwischen den Öffnungen befindlichen Stege des Streckmetalls umgeformt werden und nicht oder nur sehr untergeordnet das in die Öffnungen eingebrachte Sintermetall. Daher können Umformschritte, wie beispielsweise ein Kanten um 90° oder auch um 180° durchgeführt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass in die Öffnungen eingebrachtes Sintermetall herausbricht. Ein solches Kanten kann beispielswei se erforderlich sein, um den Randbereich einer Filterplatte zu verstärken.
Zweckmäßigerweise ist das Streckmetall nach seinem Streckvorgang kalandriert worden und zwar um nicht mehr als 70%. Dadurch ist sichergestellt, dass auch nach dem Kalandriervorgang die durch die Stege des Streckmetalls eingefassten Öffnungen eine ausreichende Widerlagerfläche bereitstellen, damit in den Öffnungen aufgenommenes Sintermetall formschlüssig darin gehalten ist, insbesondere um den Anforderungen beim bestimmungsgemäßen Einsatz des Sintermetallfilters zu genügen.
Das Gewichtsverhältnis der am Aufbau des Filtermateriales mitwirkenden Komponenten – Träger und Sintermetall – ist zweckmäßigerweise kleiner als 3 : 7 (Träger : Sintermetall), bevorzugt liegt dieses Verhältnis zwischen 2 : 8 und 1 : 9, wobei bei diesen Verhältnisangaben davon ausgegangen ist, dass sich allein in den Öffnungen des Trägers Sintermetallpulver befindet. Sind jedoch sehr hohe Stailitätsanforderungen an den Abgaspartikelfilter gestellt, dann können durchaus auch Verhältnisse von ca. 1 : 1 zum Einsatz kommen. Die Ausbildung eines Filtermateriales mit einem derart geringen Trägermaterialanteil ist mit herkömmlichen Trägern aus Geweben nicht realisierbar, zumindest nicht mit den bei dem Filtermaterial gemäß der Erfindung sich einstellenden Festigkeitswerten.
Bei Vorsehen eines Trägers aus Streckmetall ist zudem von Vorteil, dass durch den Streckprozess die zur Ausbildung der gitterförmigen Struktur notwendigen Öffnungen unterschiedliche Dimensionierungen aufweisen können. Erreicht werden kann dies durch den Grad des Streckens und/oder durch Einbringen unterschiedlicher Einschnitte vor dem eigentlichen Streckvorgang. Auf diese Weise können Elemente für einen Sintermetallfilter bereitgestellt werden, die eine unterschiedliche Öffnungsgeometrie in Abhängigkeit von ihrer Anordnung innerhalb des Sintermetallfilterkörpers aufweisen.
Bei Vorsehen eines Streckmetalls als Träger ist durch den Grad des Streckens neben der Öffnungsweite der Öffnungen des Trägers auch die Neigung der Stege zum Halten der Sintermetallfüllungen vorgebbar. Über den Schritt des Kalandrierens ist die Dicke einstellbar. Somit kann ein und dasselbe Ausgangsmaterial eingesetzt werden, um daraus Filtermaterialstreifen unterschiedlicher Ausbildung herzustellen zu können. Die Dicke eines solchen Filtermaterialstreifens ist bestimmt durch den Aufrichtegrad der die Öffnungen begrenzenden Stege des Trägers, so dass gegenüber Geweben, bei denen die Dicke durch die Dicke des eingesetzten Drahtes bestimmt ist, auch bezüglich ihrer Stärke dickere Filtermaterialstreifen hergestellt werden können, ohne dass der Anteil des Trägermateriales am Gesamtgewicht des Filtermaterialstreifens über Maßen zunimmt.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
1: Eine schematisierte Darstellung eines Ausschnittes eines Trägers eines Filtermaterials zum Ausbilden eines Sintermetallfilters,
2: einen schematisierten Schnitt entlang der Linie A – B durch einen vergrößerten Ausschnitt des Trägers der 1, dessen Öffnungen mit Sintermetallpulver gefüllt sind,
3: einen schematisierten Schnitt entsprechend 2 durch einen Randbereich des Trägers und
4: zwei miteinander durch Fügen verbundene Sintermetallfilterstreifen zum Ausbilden einer Filtertasche.
Ein Träger 1 zur Ausbildung von Filtermaterial für einen Sintermetallfilter zur Beseitigung von in dem Abgasstrom einer Dieselbrennkraftmaschine enthaltenden Partikeln ist aus Streckmetall hergestellt. Bei dem Träger 1 handelt es sich um ein Stahlblech als Ausgangsmaterial, in das zum Erstellen der Öffnungen im Wege des Streckvorganges Einschnitte eingebracht sind. Im Zuge eines Streckvorganges ist das Stahlblech in die in 1 gezeigte Form gebracht worden, wobei sich die ursprünglich in das Stahlblech eingebrachten Einschnitte zu Öffnungen Ö erweitert haben. Die Öffnungen Ö sind durch als Stege S bezeichnete Abschnitte des ursprünglichen Stahlbleches begrenzt, die jeweils in denjenigen Bereichen des Trägers 1 zusammenlaufen, in denen die Einschnitte enden. Diese Bereiche sind als Knotenpunkte K bezeichnet. Sämtliche Stege S des Trägers 1 befinden sich somit über die Knotenpunkte K in einem stofflichen Verbund miteinander. Dies ermöglicht die Ausbildung eines Trägers, der nicht nur eine besonders gute Wärmeabfuhr und Wärmeverteilung gewährleistet, sondern der auch bei einem sehr geringen Trägermaterialeinsatz eine sehr hohe und in unterschiedlichen Richtungen gleichmäßige Stabilität aufzuweisen vermag.
Der Öffnungswinkel ß zwischen zwei, durch einen Einschnitt getrennten Stegen S liegt zweckmäßiger Weise im Bereich zwischen 40° und 80°, bevorzugt zwischen 50° und 70°. Bei kleineren Öffnungswinkel ist die Öffnung so klein, dass das Filtermaterial grundsätzlich einen zu hohen Abgasgegendruck bereitstellen würde.
Der Aufbau des Trägers 1 ist vergrößert in dem Querschnitt der 2 erkennbar. Die dargestellte Schnittlinie durchkreuzt mehrere Knotenpunkte K, von denen sich jeweils Stege S zum nächsten Knotenpunkt K erstrecken. Die Stege S selbst sind, wie durch die Knotenpunkte K dargestellt, verkippt und bilden Öffnungen Ö mit geneigten Seitenflächen. Diese geneigten Seitenflächen gestatten eine besonders gute Verklammerung des darin eingebrachten Sintermetalls, wie dieses angedeutet in 2 dargestellt ist. Jede Öffnung Ö ist mit Sintermetall verfüllt, wobei durch den in 2 gezeigten Querschnitt erkennbar ist, dass die Sintermetallfüllungen jeweils formschlüssig in einer durch den Träger 1 bereitgestellten Öffnung Ö gehalten sind. Somit bietet der Träger 1 mit seinen Öffnungen Ö gute mechanische Verklammerungseigenschaften und ein wirksames Widerlager, so dass das in die Öffnungen eingebrachte Sintermetall trotz Druckdifferenz zwischen der anströmseitigen Filterseite und der abströmseitigen Filterseite nicht die Gefahr besteht, dass das Sintermetall aus einzelnen Öffnungen herausgedrückt wird. Die Sintermetallfüllungen sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel inselförmige Aggregate, aufgenommen jeweils in den Öffnungen Ö des Trägers 1.
Die Stärke des ursprünglichen Stahlbleches zur Ausbildung des Trägers 1 entspricht der Schmalseite eines Knotenpunktes K bzw. der Stegdicke S_d. Das Verhältnis von Stegbreite S_b zu Stegdicke S_d beträgt zweckmäßigerweise 1. Bei einem solchen Verhältnis sind die Stege im Querschnitt quadratisch, Um einen ausreichenden Formschluß mit dem Sintermetall zu erzielen können die Stege auch Stegbreiten-Stegdicken-Verhältnisse zwischen 0,5 und 2,0 aufweisen.
Der innige mechanische Verbund der am Aufbau des Trägers 1 beteiligten Stege S und Knotenpunkte K macht deutlich, dass der Träger 1 hohen mechanischen Beanspruchungen standzuhalten vermag. Da der Träger 1 eine stoffliche Einheit ausbildet und gegenüber dem Sintermetall leichter verformbar ist, erfolgt ein Umformen maßgeblich an den Stegen S und Knotenpunkten K für den Fall, dass das Filtermaterial etwa durch Kanten oder durch Einprägen von Sicken umgeformt wird.
Zur Verbessung der Bindungseigenschaften zwischen dem Sintermetallpulver beim Sintern und dem Träger ist es zweckmäßig, die Oberfläche des Trägers mit einer Strukturierung zu versehen, etwa einer Mikrostrukturierung, erstellt durch eine chemische Behandlung oder einen Strahlprozess mit Partikeln. Durch einen solchen Strahlprozess (Spannungstrahlen) läßt sich überdies eine gewisse Eigenspannung in den Träger einbauen, was sich günstig auf seine Stabilität auswirkt. Mit einer solchen Maßnahme wird die wirksame Oberfläche des Trägers vergrößert, insbesondere auch in den zueinander weisenden Seitenflächen der die Öffnungen einfassenden Stege, so dass auch eine Verklammerung des Sintermetallpulvers an den Stegen des Trägers verbessert ist.
Die Kornfraktion bzw. Partikelgröße des eingesetzten Sintermetallpulvers ist so bemessen, dass zumindest 10 Pulverlagen vorliegen sollten, um eine Öffnung Ö des Trägers 1 in Richtung der Stärke des Trägers 1 auszufüllen. Es hat sich jedoch als ausreichend herausgestellt, zur Ausbildung von Sintermetallfiltern zur Beseitigung von in dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine enthaltenen Partikeln die Öffnungen Ö des Trägers 1 mit Sintermetallpulver in einer Korngröße zu füllen, dass maximal 15 Pulverlagen in Richtung der Dicke des daraus gebildeten Filtermaterials vorliegen.
Als Ausgangsmaterial kann beispielsweise ein Stahlblech mit einer Stärke von 0,2 mm eingesetzt sein. Nach dem Durchführen des Streckvorganges kann je nach Konfigurierung und Anordnung der Einschnitte die Dicke des daraus gebildeten Trägers 3 mm betragen, wobei festzuhalten ist, dass unabhängig von der Dicke beim Streckvorgang sich das Trägergewicht nicht erhöht. Das gestreckte Material wird vor der Füllung seiner Öffnungen Ö kalandriert, beispielsweise auf eine Stärke von 0,9 mm, was einer Kalandrierung von 70 % entspricht.
3 zeigt einen Randbereich 2 des Träger 1. Dieser besteht aus einem Vollmaterialstreifen 3 und einem Übergangsbereich 4. Der Übergangsbereich 4 ist gekennzeichnet durch einen geringeren Streckgrad S_Ü, verglichen mit dem Streckgrad S_F der übrigen Bereiche des Trägers 1. Der geringere Streckgrad S_Ü hat zur Folge, dass die Öffnungsweite der Öffnungen im Übergangsbereich 4 kleiner ist als die Weite der Öffnungen Ö in den angrenzenden stärker gestreckten Trägerbereichen. Der geringere Streckgrad im Übergangsbereich 4 hat zur Folge, dass das Verhältnis Trägergewicht zu Sintermetallgewicht bzw. das Verhältnis Trägeranteile zu Öffnungsanteilen zugunsten des Trägergewichtes bzw. der Trägeranteile gegenüber den gestreckten, die eigentliche Filterfläche darstellenden Bereichen erhöht ist. Somit ist durch den Übergangsbereich 4 ein allmählicher Übergang von den gestreckten Bereichen des Trägers 1 mit dem Streckgrad S_F zu dem Vollmaterialstreifen 3 geschaffen. Der Vollmaterialstreifen 3 des Trägers 1 dient bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere zum Bereitstellen eines ausreichenden Schweißuntergrundes.
Der Übergangsbereich 4 erstreckt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Öffnungsreihe. Der unterschiedliche Streckgrad bzw. die unterschiedliche Öffnungsweite zwischen den gestreckten Bereichen des Trägers 1 und denjenigen des Übergangsbereiches 4 kann durch unterschiedlich tiefe Einschnitte erreicht werden, die in das Vollmaterial eingebracht werden. Aus diesem Grunde sind die in 1 mit K gekennzeichneten Knotenpunkte im Übergangsbereich 4 breiter ausgebildet als in dem mit dem Streckgrad S_F gestreckten Bereichen des Trägers 1.
Bei der Ausbildung des Trägers 1 ist bevorzugt, dass dieser an seinen beiden gegenüberliegenden und quer zur Transportrichtung des Vollmaterials zum Ausbilden des Streckmetalls Vollmaterialstreifen besitzt. Bei einer solchen Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, einen Sintermetallfilterstreifen zu kanten und die beiden dann aneinandergrenzenden Vollmaterialstreifen zur Ausbildung einer Tasche zu fügen (vgl. 4).
4 zeigt zwei Sintermetallfilterstreifen 5, 6 mit jeweils einem Träger 1. Die Sintermetallstreifen 5, 6 sind mit ihren randlichen Vollmaterialstreifen 3, 3' aneinandergrenzend angeordnet und durch Schweißen miteinander verbunden. Die Schweißschicht ist in 4 mit den Bezugszeichen 7 gekennzeichnet und lediglich schematisiert dargestellt. Die beiden Sintermetallfilterstreifen 5, 6 stellen den Rand einer Filtertasche 8 eines ansonsten nicht näher dargestellten Filterkörpers dar.
Die Möglichkeit des Fügens der beiden Vollmaterialstreifen 3, 3', beispielsweise durch Schweißen ist gegenüber den vorbekannten Möglichkeiten insbesondere auch dadurch verbessert, dass die Gefahr eines Wegbrennens von Material oder eines Wegfließens von Lot oder einer Schweißzugabe vermieden ist. Zusätzlich stellt diese Kante der Filtertasche 8 eine Verstärkung dar, so dass die Vollmaterialstreifen 3, 3' insbesondere nach einer Fügeverbindung miteinander ebenfalls tragende Funktionen übernehmen können.

1: Träger
2: Randbereich
3, 3': Vollmaterialstreifen
4: Übergangsbereich
5: Sintermetallfilterstreifen
6: Sintermetallfilterstreifen
7: Schweißschicht
8: Filtertasche
K: Knotenpunkt
Ö: Öffnung
S: Steg
Sb: Stegbreite
Sd: Stegdicke
S_Ü: Streckgrad
S_F: Streckgrad
β: Öffnungswinkel

Claims

Abgaspartikelfilter aus Sintermetall zur Beseitigung von in dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine enthaltenen Partikeln, aufgebaut aus einem Filtermaterial mit wenigstens einem Öffnungen (Ö) aufweisenden Träger (1) aus Metall, dessen Öffnungen (Ö) mit einem porösen, durch einen Sinterprozess verfestigten Sintermetall gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) ein Streckmetall ist und somit die die Öffnungen (Ö) des Trägers (1) begrenzenden Abschnitte in einem stofflichen Verbund miteinander stehen und dass der Abschluß des Trägers (1) zumindest entlang einer seiner Seiten durch einen ungestreckten Vollmaterialstreifen (3, 3') gebildet ist.
Abgaspartikelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den gestreckten Bereichen des Trägers (1) und dem aus dem Vollmaterial (3, 3') bestehenden Randbereich (2) ein aus zumindest einer Öffnungsreihe gebildeter Übergangsbereich (4) angeordnet ist, der einen geringeren Streckgrad (S_Ü) aufweist als die daran angrenzenden gestreckten Bereiche des Trägers (1 ).
Abgaspartikelfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich sich über mehrere Öffnungsreihen hin erstreckt, wobei der Streckgrad der Öffnungsreihen des Übergangsbereiches ausgehend von dem aus Vollmaterial bestehenden Randbereich sukzessive zunimmt.
Abgaspartikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) um einen Betrag, der 70% nicht überschreitet, insbesondere um nicht mehr als 50% kalandriert worden ist.
Abgaspartikelfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Trägergewicht zu Sintermetallgewicht bezogen auf das Gesamtgewicht des Filtermateriales zwischen 2 : 8 und 1 : 9 beträgt.
Abgaspartikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaspartikelfilter aus einzelnen Elementen aus dem Filtermaterial, etwa aus Filtertaschen (8) besteht, deren zu verbindende Randbereiche (2) jeweils einen Vollmaterialstreifen (3, 3') aufweisen.
Abgaspartikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Elemente des aus dem Filtermaterial hergestellten Abgaspartiklelfilters durch einen Prägevorgang, etwa zur Ausbildung von Sicken oder Versteifungselementen geprägt sind.
Abgaspartikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulvertraktion des eingesetzten Sintermetallpulvers dergestalt ausgelegt ist, dass in Anpassung an die jeweilige Dicke des Trägers (1) in einer Öffnung mindestens 10 Pulverlagen vorliegen.
Abgaspartikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel einer Öffnung des Trägers (1) zwischen 40° und 80° liegt.
Abgaspartikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen Stegbreite (Sb) und Stegdicke (Sd) des Trägers (1) zwischen 0,5 und 2,0, bevorzugt 1,0 oder etwa 1,0 beträgt.
Abgaspartikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Trägers zur Verbesserung einer Verklammerung zwischen dem Sintermetall und dem Träger strukturiert, insbesondere mikrostrukturiert ist.