DE3511825C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen aus kera
mischem Material bestehenden offenzellig rohrartig
ausgebildeten Sinterformkörper mit einem kompakt
ausgebildeten Rohrmantel, seine Anwendung und ein
Verfahren zu seiner Herstellung.
Ein offenzellig rohrartig ausgebildeter
Sinterformkörper aus keramischem Material mit einem
kompakt ausgebildeten Rohrmantel ist aus der DE-PS
29 17 773 bekannt. Die Zellen dieses
Sinterformkörper haben Wabenform, so daß der
Strömungsverlauf in nachteiliger Weise in den
parallel der Längsachse angeordneten Zellen laminar
erfolgt und der Kontakt des Abgasstromes mit den
Wänden noch nicht optimal ist. Die Herstellung
dieses bekannten Sinterformkörpers erfolgt durch
Extrusion einzelner Segmente, die in Form von
Grünkörpern nebeneinander angeordnet werden und
durch langsame Anhebung der Temperatur zu einem
Körper zusammengesintert werden. Ein nach
Zusammenfügen der einzelnen Segmente angebrachter
Rohrmantel dient dem Ziel, einen zusätzlichen Halt
für die zusammengesetzten Einzelsegmente zu
bewirken.
Gesinterte Formkörper aus Aluminiumoxid sind
desweiteren aus der DE-PS 23 55 498 zur Anwendung
als Katalysatorträger bekannt. Poröse, offenzellige
Schaumstrukturen aus Keramik, hergestellt durch Im
prägnieren eines aus organischem Material bestehen
den Schaumstoffs mit keramischer Suspension und Ent
fernen des organischen Materials durch Erhitzen oder
Auslösen mit geeigneten Lösungsmitteln sind aus der
DE-AS 23 01 662, der DE-OS 24 53 176 und der DE-PS
26 13 023 bekannt. Die beschriebenen Sinterformkör
per werden gemäß DE-OS 24 53 176 als Katalysatorträ
ger, Filter, Schallisolatoren, Wärmeisolatoren,
Wärmetauscher u. a. verwendet, während die DE-PS 26
13 023 als Anwendungsgebiet das Filtrieren von Me
tallschmelzen angibt. Gänzlich anders aufgebaute
Filter sind aus der EP-A-36 321 und der EP-A-89 756
bekannt. Die dort zum Filtrieren von Abgasen einer
Dieselkraftmaschine beschriebenen Filter sind in
Form einer Honigwabe ausgebildet, wobei motorensei
tig ein Teil der Längszellen verschlossen ist und
andere Zellen wiederum auspuffseitig verschlossen
sind, so daß der Abgasstrom die porösen Zwischen
wände der Längszellen diffundieren muß, um am ande
ren Ende austreten zu können.
Alle diese bekannten Filter weisen noch gewisse
Nachteile auf. Diese Nachteile bestehen bei den be
kannten offenzelligen schwammartigen Strukturen da
rin, daß sie auch im Bereich ihres Umfangs offene
Zellen aufweisen und sie daher zur Erzielung einer
ausreichenden Befestigung mit metallischen Bauteilen
nicht dadurch mit diesen verbunden werden können,
daß sie in diese metallischen Bauteile eingegossen
werden. Infolge ihrer auch im Bereich ihres Umfangs
offenen Zellen würde es dabei zu unerwünschten Luft
einschlüssen und damit verringerter Gußqualität kom
men, bzw. würde die metallische Schmelze unkontrol
liert in die offenzellige Schaumstruktur eindringen.
Demgegenüber besteht bei den honigwabenartig ausge
bildeten Filterkörpern der Nachteil darin, daß der
Strömungsverlauf in den parallel der Längsachse
angeordneten Zellen laminar erfolgt und es dadurch
nur zu einem teilweisen Kontakt der vom Abgasstrom
mitgeführten Partikeln mit den Kanalwänden kommt.
Diese honigwabenartig ausgebildeten Filterelemente
werden heute zumeist durch Extrusion hergestellt.
Dadurch ergibt sich der weitere Nachteil, daß ihre
Formgebung auf Formen beschränkt ist, die über ihre
gesamte Länge einen gleichen Querschnitt aufweisen
und deren Längsachse gerade verläuft. Honigwabenar
tig ausgebildete Sinterformkörper, die als Kataly
satoren oder als Abgasfilter von Dieselkraftmaschi
nen Verwendung finden, können daher nicht in den ge
krümmt verlaufenden, motorennah angebrachten Abgas
leitungen eingebaut werden, sie werden vielmehr in
einer schon relativ großen Distanz von der Verbren
nungskammer entfernt, in der Nähe des Auspufftopfes,
in einem geradlinig verlaufenden Bereich der Abgas
leitung angebracht, freilich mit dem Nachteil, daß
die Abgase bei Eintritt in den Honigwabenkörper
schon stark abgekühlt sind und ihre Reaktivität da
durch vermindert ist. Zusammengefaßt sind aus dem
Stand der Technik also lediglich solche Sinterform
körper zur Anwendung als Katalysatorträger oder als
Filter für die Abgase von Dieselkraftmaschinen be
kannt, die entweder aufgrund ihrer äußeren Form
(Honigwabenkörper) nicht in gekrümmt verlaufende
Abgasleitungen oder aufgrund ihrer auch am Umfang
offenzelligen Struktur in metallische Abgasleitungen
nicht eingießbar sind und aus diesem Grunde in rela
tiv weiter Entfernung von der Verbrennungskammer an
geordnet werden müssen.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen
Sinterformkörper zu entwickeln, der in eine
metallische Abgasleitung ohne die Bildung von
Gießfehler verursachenden Lufteinschlüssen und ohne
unerwünschtes Eindringen der flüssigen Schmelze in
seine offenzellige Struktur eingießbar ist. Dabei
soll der Sinterformkörper über eine ausreichende
Festigkeit, insbesondere auch in seinem Umfangsbe
reich verfügen, so daß er nicht nur gut handhabbar
ist, sondern auch gegenüber den beim Eingießen auf
tretenden Kräften einen ausreichend hohen Widerstand
entgegensetzen kann.
Eine weitere Aufgabe sieht die Erfindung in der
Entwicklung eines einfach durchzuführenden Herstel
lungsverfahrens, mit dessen Hilfe auch die Herstel
lung von unregelmäßig geformten Sinterformkörpern,
z. B. mit entlang ihrer ggf. gekrümmt verlaufenden
Mittellinie unterschiedlichen Querschnitten möglich
ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei
einem Sinterformkörper der eingangs beschriebenen
Art die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 vor.
Unter dem in Ansprüchen und Beschreibung verwendeten
Ausdruck "integrierend" ist zu verstehen, daß die
innere schwammartige Struktur und der Rohrmantel ein
einheitliches, aus einem einzigen Stück bestehendes
Bauteil bilden. Mit "offenzellig" sind ineinander
übergehende Zellen gemeint, so daß unter einer
offenzelligen Struktur eine für Gase oder Flüssig
keiten durchgängige Struktur zu verstehen ist. Unter
dem Begriff "offenzellige Struktur" ist aber auch
noch eine Struktur zu verstehen, die eine geringe
Anzahl geschlossener Zellen enthält, die bei der
Fertigung solcher Strukturen in technisch unvermeid
barer Weise gebildet werden. "Rohrartig" bedeutet im
Rahmen der vorliegenden Erfindung ein an seinen En
den in soweit "offenes", nicht vom Rohrmantel umfaß
tes Bauteil, bei dem endseitig betrachtet, die inne
re schwammartige Struktur erkennbar ist. Darunter
sind auch rohrartige aus einer einzigen Einheit ge
bildete Sinterformkörper zu verstehen, die aus meh
reren ineinander übergehenden Rohrstücken mit bei
spielsweise drei Aus- oder Eingangsöffnungen be
stehen. Die Querschnittsform der erfindungsgemäßen
Sinterformkörper ist an sich beliebig und kann rund,
oval, quadratisch, ggf. auch unregelmäßig ausgebil
det sein. Schwammartig bedeutet die unregelmäßige
Anordnung von Zellen, die in ihrer Form ebenfalls
unregelmäßig sind.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung einer
offenzelligen, inneren schwammartigen Struktur, die
mit einem sie umhüllenden Rohrmantel integrierend
verbunden ist, führt infolge des im äußeren Umfangs
bereich kompakten, eine dichte und geschlossene
Außenhaut bildenden Rohrmantels zu einem gut ein
gießbaren Sinterformkörper. Der integrierenden Ver
bindung zwischen schwammartiger Struktur und Rohr
mantel kommt dabei insofern eine besondere Bedeutung
zu, weil der Rohrmantel dadurch eine ausgezeichnete
Festigkeit erhält. Die innere Struktur stützt dabei
mit ihren im Bereich des Umfangs liegenden, teilwei
se in den Rohrmantel hineinragenden offenen Zellen
den Rohrmantel und wirkt dabei einem Kollabieren des
Rohrmantels sowohl in Teilbereichen als auch insge
samt entgegen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sieht vor, daß die innere schwammartige
Struktur aus offenen Zellen mit einer Größe von 0,1
bis 6 mm gebildet ist. Eine solche Zellengröße er
gibt eine besonders gute Festigkeit, verbunden mit
einer guten Filterwirkung.
Sowohl die Filterwirkung als auch die Festigkeit
läßt sich gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfüh
rungsform dadurch verbessern, daß der mittlere
Durchmesser der Zellen bei 0,3 bis 5 mm liegt. Die
Ausbildung der inneren Struktur mit diesem Durch
messer führt zu einer besonders hohen Gleichmäßig
keit, wobei einer hohen Gleichmäßigkeit, insbeson
dere in bezug auf das Thermoschockverhalten des
Sinterformkörpers, eine hohe Bedeutung zukommt.
Zur Erzielung einer besonders guten Filterwirkung
haben sich gemäß der vorliegenden Erfindung innere
schwammartige Strukturen als geeignet erwiesen,
deren Porosität im Bereich von 10 bis 95%, bevor
zugt bei 60 bis 80%, liegt.
Die Porosität des Rohrmantels liegt bevorzugt im
Rahmen der Porosität üblicher Sinterwerkstoffe, d. h.
zum Beispiel für Aluminiumoxid, Zirkonoxid und Sili
ziumkarbid in einem Bereich der nicht kleiner 1 und
nicht größer 1,5% ist. Im Einzelfall, z. B. bei An
wendung von Aluminiumtitanat kann der Rohrmantel je
doch auch eine höhere Porosität aufweisen, diese
sollte jedoch 15% nicht überschreiten.
Die Dicke des Rohrmantels liegt in der Regel um ein
Mehrfaches höher als die Dicke der Wände zwischen
den Poren der inneren Struktur. Zur Erzielung einer
ausreichenden Handhabbarkeit und um ein problemloses
Eingießen zu gewährleisten, hat sich eine Dicke von
0,5 bis 8 mm, bevorzugt von 1,5 bis 5 mm, als beson
ders geeignet erwiesen. Ein in dieser Größenordnung
ausgebildeter Rohrmantel aus keramischem Werkstoff
hat dabei gleichzeitig eine ausgezeichnete wärme
isolierende Wirkung.
Für die Anwendung als Katalysatorträger oder als
Filter für die Abgase von Dieselkraftmaschinen kann
der erfindungsgemäße Sinterformkörper einen oder
mehrere Bögen aufweisen, d. h. seine Mittellinie kann
gekrümmt verlaufen. Eine solche Ausführungsform er
möglicht die Anbringung des Sinterformkörpers be
reits in der unmittelbar von der Verbrennungskammer
wegführenden, im Zylinderkopf liegenden Abgaslei
tung. Ein eine gekrümmt verlaufende Mittellinie auf
weisender erfindungsgemäßer Sinterformkörper kann
aber auch in vorteilhafter Weise in die unmittelbar
an den Motorblock anschließenden Abgasleitungen ein
gegossen werden, wobei die Erfindung es gestattet,
bei einem Mehrzylindermotor in jeder einzelnen, von
einer Verbrennungskammer wegführenden Abgasleitung,
einen der erfindungsgemäßen Sinterformkörper anzu
ordnen. Diese verbrennungskammernahe Anordnung eines
erfindungsgemäßen Sinterformkörpers mit der Funktion
eines Katalysatorträgers oder Filers für die Abgase
einer Dieselkraftmaschine ist mit dem Vorteil ver
bunden, daß die Abgase infolge ihrer noch sehr hohen
Temperatur zu einer besseren Reaktivität des Kata
lysators bzw. zu einer wirksameren Verbrennung der in
den Zellen der inneren Struktur gesammelten Rußpar
tikelchen führen.
Die Form des Sinterkörpers ist an sich nicht kri
tisch und kann den jeweiligen Anwendungsbereichen
angepaßt werden.
So kann beispielsweise gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform der Sinterformkörper einen runden
Querschnitt haben und entlang seiner Mittellinie
unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Eine wei
tere Ausführungsform sieht endseitig unterschied
liche Durchmesser des Sinterformkörpers vor.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sinterform
körpers hat sich ein Verfahren als besonders geeig
net erwiesen, bei dem eine schwammartige und offen
zellige Struktur aus einer keramischen Suspension,
die Füllkörper aus organischem Material enthält, da
durch gebildet wird, daß die Füllkörper durch geeig
nete Lösungsmittel oder durch thermische Zersetzung
nach Ausbildung des Grünkörpers entfernt werden, wo
bei erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß zur Bildung
des Rohrmantels eine füllkörperfreie keramische Sus
pension in eine rohrartig ausgebildete Gießform,
vorzugsweise aus Gips, deren Innendurchmesser dem
Außendurchmesser des Rohrmantelrohlings (Grünkörper)
entspricht, gegossen wird, das flüssige Medium der
füllkörperfreien keramischen Suspension unter Aus
bildung des Rohrmantels teilweise entfernt wird und
die sich im Inneren des Rohrmantels befindende Sus
pension gegen die Füllkörper enthaltende keramische
Suspension ausgetauscht wird, worauf zur weiteren
Entwässerung und zur Bildung eines Grünkörpers ge
trocknet und nach Entfernung der Füllkörper der aus
offenzelliger Struktur und diese umhüllenden Rohr
mantel bestehende Grünkörper gesintert wird. Die
Füllkörper können dabei unter statischen Druck so
aufeinandergepreßt werden, daß zwischen ihren Berüh
rungsflächen die keramische Suspension verdrängt
wird.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen dieses
Verfahrens können als Füllkörper Polystyrolkugeln,
ganz besonders bevorzugt vorgeblähte Kugeln aus
Polystyrol verwendet werden. Die Zellengröße, der
durchschnittliche Zellendurchmesser und die Porosi
tät insgesamt können dabei durch die Wahl der Durch
messer der Füllkörper bzw. durch die der Suspension
zugesetzte Menge an Füllkörpern vorbestimmt werden.
Wenngleich auch das Herauslösen der aus organischem
Material bestehenden Füllkörper mit einem Lösungs
mittel bevorzugt ist, weil dabei jede Rückstands
bildung und damit jede Beeinflussung der inneren
schwammartigen Struktur vermieden wird, ist gemäß
einer weiteren geeigneten Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Verfahrens auch die Entfernung der aus
organischem Material bestehenden Füllkörper durch
Verbrennen während des Trocknens und/oder Sinterns
möglich.
Statt bereits vorgeblähter Kügelchen aus Polystyrol
oder einem anderen geeigneten Material können auch
noch nicht aufgeschäumte aber bereits ein Schaum
mittel enthaltende organische Füllkörper, z. B. Kü
gelchen aus Polystyrol, verwendet werden, in dem sie
der keramischen Suspension zugemischt werden, mit
der die ursprünglich das Innere der Gießform aus
füllende keramische Suspension ausgetauscht wird.
Durch Erwärmung des sich bildenden Grünkörpers kommt
es zum Aufblähen der das Blähmittel enthaltenden
organischen Füllkörper und damit zur Bildung der
inneren schwammartigen Struktur.
Besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Sinter
formkörper als Katalysatorträger oder Filter für die
Abgase in der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors,
insbesondere einer Dieselkraftmaschine. Bei der Ver
wendung als Katalysator ist der inneren schwammar
tigen Struktur dabei eine katalytisch aktive Sub
stanz zugesetzt. Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform ist der Sinterformkörpers dabei in
eine metallische Abgasleitung eingegossen. Die Wir
kung als Rußfilter in der Abgasleitung einer Diesel
kraftmaschine ist dabei insofern überraschend, da
die abzufilternden Rußteilchen wesentlich feiner
sind als die ausgebildeten Poren. Voraussichtlich
läßt sich dies auf die im Inneren des Sinterform
körpers herrschenden, sich verändernden Strömungs
verhältnisse zurückführen, wodurch es zu einer Abla
gerung der Rußteilchen an den Zellenwänden kommt.
Geeignete keramische Materialien zur Herstellung des
erfindungsgemäßen Sinterformkörpers sind Aluminium
oxid, Zirkonoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid,
Aluminiumtitanit, Cordierit, Magnesium-Aluminiumti
tanat sowie Lithium-Aluminiumsilikat. Besonders be
vorzugt sind infolge ihres geringen thermischen Aus
dehnungskoeffizienten Aluminiumtitanat, Cordierit
sowie Lithium-Aluminiumsilikat. Es liegt im Rahmen
der Erfindung, die genannten keramischen Werkstoffe
einzeln oder Mischungen dieser Materialien zu ver
wenden, wobei auch die üblichen Sinterhilfsmittel
und Zusätze, wie z. B. die Oxide des Magnesiums,
Kalziums und Yttriums verwendet werden können. Zur
Erzielung eines besonders homogenen Aufbaus und
eines einheitlichen Längenausdehnungsverhaltens bei
durch thermische Beanspruchung induzierter Belastung
wird es im Rahmen der Erfindung vorgezogen, daß
Rohrmantel und innere schwammartig ausgebildete
Struktur aus ein und demselben keramischen Material
bestehen. In gewissen Fällen, wo das Thermoschock
verhalten nicht im Vordergrund steht, können Rohr
mantel und innere schwammartige Struktur aber auch
aus unterschiedlichen keramischen Materialien be
stehen. Zur Herstellung eines solchen Sinterform
körpers wird dabei, wie oben angegeben, verfahren,
lediglich mit dem Unterschied, daß die keramische
Suspension, in der die aus organischem Material be
stehenden Füllkörper enthalten sind, ein anderes
keramisches Material enthält, als die zur Ausbildung
des Rohrmantels verwendete keramische Suspension.
Die nachfolgenden Fig. 1 und 2 und das Beispiel
dienen der näheren Erklärung der Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen
erfindungsgemäßen Sinterformkörper, die Fig. 2
einen vergrößerten Ausschnitt in Perspektive im Be
reich II der Fig. 1. Beim Sinterformkörper 10 ist
die innere schwammartige Struktur 1 von einem kom
pakt ausgebildeten Rohrmantel 2 umhüllt. Die innere
Struktur 1 besteht aus offenen Zellen 3, die im Be
reich des Umfanges U 1, U 2 teilweise in den Rohrman
tel 2 hineinragen. Innere schwammartige Struktur 1
und Rohrmantel 2 bestehen aus keramischem Material.
Enden 4 und 5 des Sinterformkörpers 10 weisen unter
schiedliche Durchmesser U 1, U 2 auf. Der Sinterform
körper 10 ist entlang seiner Mittellinie A leicht
gekrümmt und weist einen Bogen 6 auf. In Fig. 2
sind einige Abgasströme mit Pfeilen 11 kenntlich
gemacht.
Beispiel:
In eine rohrartige Gipsform von 240 mm Länge, die
entlang ihrer Mittellinie leicht gebogen ist, wird
eine wässrige Suspension von Aluminiumtitanat, ein
sogenannter Gießschlicker, gegossen. Der Innendurch
messer der Gipsform beträgt an einem Ende 60 mm und
verjüngt sich auf 48 mm am anderen Ende. Mit einset
zender Entwässerung des Gießschlickers setzt am In
nenumfang der Gipsform die Wandbildung des Rohrman
tels ein. Nachdem der Rohrmantel eine Dicke von 3,5
mm erreicht hat, wird der im Inneren des Rohrmantels
noch befindliche Gießschlicker durch eine weitere
Aluminiumtitanatsuspension, die aufgeschäumte Poly
styrol-Kügelchen mit einem Durchmesser von 1,2 bis
2,0 mm enthält, ausgetauscht. Während der nachfol
genden Entwässerungsphase und Trocknung entsteht
zwischen der inneren Wand des bereits ausgebildeten
Rohrmantels und der langsam sich entwässernden bzw.
trocknenden, Polystyrol-Kügelchen enthaltenden Alu
miniumtitanatsuspension eine feste Verbindung. Nach
einer Trockenzeit von 24 Stunden bei Raumtemperatur
werden die Polystyrol-Kügelchen mit Aceton entfernt
und der entstandene Grünkörper gesintert. Der ferti
ge Sinterformkörper weist im Bereich seiner inneren
Struktur eine Porosität von 77% auf.
Claims (13)
1. Aus keramischem Material bestehender offenzellig
rohrartig ausgebildeter und einen kompakt
ausgebildeten Rohrmantel aufweisender Sinter
formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sinterformkörper (10) eine innere schwammartige
Struktur (1) aus offenen Zellen (3) aufweist,
die mit dem Rohrmantel (2) integrierend dadurch
verbunden ist, daß ihre im Bereich des Umfanges
(U 1, U 2) liegenden Zellen (3) teilweise in den
Rohrmantel (2) hineinragen.
2. Aus keramischem Material bestehender Sinterform
körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die die innere schwammartige Struktur (1)
bildenden Zellen (3) eine Größe von 0,1 bis 6 mm
aufweisen.
3. Aus keramischem Material bestehender Sinterform
körper nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser der
Zellen (3) bei 0,3 bis 5 mm liegt.
4. Aus keramischem Material bestehender Sinterform
körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die innere schwammartige
Struktur (1) eine Porosität von 60 bis 80% auf
weist.
5. Aus keramischem Material bestehender Sinterform
körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rohrmantel (2) eine
Porosität von 1 bis 15% aufweist.
6. Aus keramischem Material bestehender Sinterform
körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rohrmantel (2 ) eine
Dicke von 0,5 bis 8 mm aufweist.
7. Aus keramischem Material bestehender Sinterform
körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sinterformkörper (10)
einen oder mehrere Bögen ( 6) aufweist.
8. Aus keramischem Material bestehender Sinterform
körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sinterformkörper (10) an
seinen Enden (4, 5) und entlang seiner Mittel
linie unterschiedliche Querschnitte aufweist.
9. Aus keramischem Material bestehender Sinterform
körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß innere schwammartige Struk
tur (1) und Rohrmantel (2) aus dem gleichen
keramischen Werkstoff hergestellt sind.
10. Verfahren zum Herstellen eines offenzelligen
Sinterformkörpers, der einen kompakten
Rohrmantel aufweist und bei dem eine schwammartige
und offenzellige Struktur aus einer keramischen
Suspension, die Füllkörper aus organischem
Material enthält, dadurch gebildet wird, daß die
Füllkörper durch geeignete Lösungsmittel oder
durch thermische Zersetzung nach Ausbildung des
Formkörpers entfernt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bildung des Rohrmantels
(2) eine füllkörperfreie keramische Suspension
in eine rohrartig ausgebildete Gießform,
vorzugsweise aus Gips, mit einem dem Außen
durchmesser des Rohrmantelrohlings entspre
chenden Innendurchmesser gegossen wird, das
flüssige Medium dieser keramischen Suspension
zumindest teilweise unter Ausbildung des Rohr
mantels (2) entfernt wird und die sich im Inne
ren des Rohrmantels befindende Suspension gegen
die Füllkörper enthaltende keramische Suspension
ausgetauscht wird, worauf zur weiteren Ent
wässerung und zur Bildung eines Grünkörpers ge
trocknet und nach Entfernung der Füllkörper der
Grünkörper gesintert wird.
11. Anwendung des Sinterformkörpers (10) nach einem
der Ansprüche 1 bis 9 als Bestandteil einer
Abgasführung eines Verbrennungsmotors, wobei der
Sinterformkörper in die metallische Abgasleitung
eingegossen ist.
12. Anwendung des Sinterformkörpers (10) nach
Anspruch 11 in der Abgasleitung eines Diesel
motors.
13. Anwendung des Sinterformkörpers (10) nach An
spruch 11, wobei der inneren schwammartigen
Struktur eine katalytisch aktive Substanz zuge
setzt ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19853511825 DE3511825A1 (de) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | Sinterkoerper aus keramischem material |
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DE19853511825 DE3511825A1 (de) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | Sinterkoerper aus keramischem material |
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DE3511825A1 DE3511825A1 (de) | 1986-10-02 |
DE3511825C2 true DE3511825C2 (de) | 1987-08-06 |
Family
ID=6266959
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DE19853511825 Granted DE3511825A1 (de) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | Sinterkoerper aus keramischem material |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3812910A1 (de) * | 1988-04-18 | 1989-10-26 | Hanseatische Praezisions Und O | Keramik-verbundwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4777153A (en) * | 1986-05-06 | 1988-10-11 | Washington Research Foundation | Process for the production of porous ceramics using decomposable polymeric microspheres and the resultant product |
DE3729683A1 (de) * | 1987-09-04 | 1989-03-30 | Mototech Motoren Umweltschutz | Einrichtung zur nachbehandlung der abgase von kleinvolumigen zweitaktottomotoren sowie verfahren zu ihrer herstellung |
US4916110A (en) * | 1988-11-01 | 1990-04-10 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Microporous catalytic material and support structure |
NL8902250A (nl) * | 1989-09-08 | 1991-04-02 | Veg Gasinstituut Nv | Werkwijze voor het uitvoeren van een chemische reactie en daarbij te gebruiken reactor. |
DE19851041A1 (de) * | 1998-11-05 | 1999-12-16 | Siemens Ag | Katalysator und Verfahren zu dessen Herstellung |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2355498C3 (de) * | 1973-11-07 | 1979-08-30 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Herstellung eines schwammartigen keramischen Körpers |
JPS5839799B2 (ja) * | 1978-05-02 | 1983-09-01 | 日産自動車株式会社 | 大型ハニカム構造体の製造方法 |
-
1985
- 1985-03-30 DE DE19853511825 patent/DE3511825A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3812910A1 (de) * | 1988-04-18 | 1989-10-26 | Hanseatische Praezisions Und O | Keramik-verbundwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3511825A1 (de) | 1986-10-02 |
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