MARTIN, Thomas (Hintere Str. 23, Redwitz, 96257, DE)
Ansprüche
1. Extrusionswerkzeug (4) zur Herstellung eines Wabenkörpers umfassend einen monolithischen Werkzeugkörper (5) mit einer Eintrittsseite (6) und einer Austrittsseite (2) für ein zu extrudierendes Material, wobei
- im Werkzeugkörper (5) mehrere durchgehende Kanäle (18) ausgebildet sind, die sich von einer eintrittsseitigen Eintrittsöffnung (8) bis zu einer austrittssei- tigen Austrittsöffnung (20) erstrecken,
- die Eintrittsöffnungen (8) diskret und durch Stege (10) voneinander getrennt sind,
- die Austrittsöffnungen (20) durch diskrete Dome (14) ausgebildet und an der Austrittsseite (2) miteinander verbunden sind, wobei
- die Kanäle (18) sich kontinuierlich von den Eintrittsöffnungen (8) zu den Austrittsöffnungen (20) verändern und kantenfrei ausgebildet sind.
2. Extrusionswerkzeug (4) nach Anspruch 1 , wobei die Kanäle (18) durch ein Drahterosionsverfahren erzeugt sind.
3. Extrusionswerkzeug (4) nach Anspruch 2, wobei die Kanäle (18) durch ein mehrstufiges Drahterosionsverfahren erzeugt sind, derart, dass die Wandung der Kanäle (18) nicht geradlinig verläuft.
4. Extrusionswerkzeug (4) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wandung (24) der durchgehenden Kanäle (18) geradlinig verläuft.
5. Extrusionswerkzeug (4) nach Anspruch 1 , wobei die Geometrie der Eintrittsöffnungen (8) gleichartig und insbesondere identisch mit einer Oberseite (19) der Dome (14) an der Austrittsseite (2) ist.
6. Extrusionswerkzeug (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die öffnungen (8, 20) an der einen Seite (6, 2), insbesondere die öffnungen (8, 20) an beiden Seiten (6, 2), ein eckiges Profil mit mehreren Eckbereichen (22) aufweisen.
7. Extrusionswerkzeug (4) nach Anspruch 5, wobei die Eckbereiche (22) an der einen Seite (2) die öffnungen (8) an der gegenüberliegenden Seite (6) überdecken.
8. Extrusionswerkzeug (4) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Eckbereiche (22) zumindest der Austrittsöffnungen (20) abgerundet sind.
9. Extrusionswerkzeug (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei in den Eckbereichen (22) zumindest der Austrittsöffnungen (20) ein stumpfer Winkel gebildet ist.
10. Extrusionswerkzeug (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eintrittsöffnungen (8) und / oder die Oberseiten (19) der Dome (14) an der Austrittsseite (2) nach Art eines Quadrats ausgebildet sind.
11.Extrusionswerkzeug (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Eintrittsöffnungen (8) und / oder die Oberseiten (19) der Dome (14) an der Austrittsseite (2) nach Art eines mehr als viereckigen Polygons, insbesondere Sechskants ausgebildet sind.
12. Extrusionswerkzeug (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Dome (14) an der Austrittsseiten (2) einen gerundeten, insbesondere kreisrunden Querschnitt aufweisen.
13. Verfahren zur Herstellung eines Extrusionswerkzeugs (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kanäle (18) mittels eines Erosionsverfahrens, insbesondere mittels Drahterosion ausgebildet werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Erosionsverfahren in mehreren Schritten durchgeführt wird, derart, dass ein nicht- geradliniger Verlauf der Wandung (24) der durchgehenden Kanäle (18) ausgebildet wird. |
Beschreibung
Extrusionswerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Extrusionswerkzeugs
Die Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug zur Herstellung eines Wabenkörpers umfassend einen Werkzeugkörper mit einer Eintrittsseite und einer Austrittsseite für ein zu extrudierendes Material.
Ein derartiges Extrusionswerkzeug wird zur Herstellung von als Wabenkörper ausge- bildeten Filtern oder Katalysatoren eingesetzt. Unter Wabenkörper werden hierbei monolithische Strömungskörper verstanden, bei denen eine Vielzahl von einem Fluid, beispielsweise einem Abgas durchströmbare Strömungskanälen ausgebildet sind, die durch Stege voneinander getrennt nebeneinander angeordnet sind. Derartige Wabenkörper werden beispielsweise als Partikelfilter oder als Abgaskatalysatoren für Kraft- fahrzeuge eingesetzt. Daneben finden sie auch zur Rauchgasreinigung bei industriellen Anlagen Einsatz. Die Materialwahl für den Wabenkörper richtet sich nach dem jeweiligen Einsatzzweck. Häufig besteht der Wabenkörper aus Keramik. Zur Herstellung wird eine keramische Masse bei einem Extrusionsvorgang durch das Extrusionswerkzeug gepresst. Der dabei entstehende monolithische Körper wird auch als Grünkörper be- zeichnet, der anschließend noch gesintert wird, um das Endprodukt zu erhalten.
Aus der EP 1 787 778 A2 ist ein Extrusionswerkzeug zur Herstellung von Filterelementen zu entnehmen, welches mehrteilig aufgebaut ist und einen Grundkörper mit mehreren parallelen Kanälen sowie zumindest eine am Grundkörper befestigte Profil- platte umfasst. An der Eintrittsseite sind die Kanäle nach Art von zylindrischen Bohrungen ausgestaltet. Da beim Positionieren und Befestigen der Profilplatten auf dem Grundkörper Ungenauigkeiten auftreten können, ist vorgesehen, die Profilplatten als Rohlinge auf dem Grundkörper aufzulöten und erst anschließend die Außenkontur mittels einer Erodiermaschine fertig zu bearbeiten. Dadurch ist die Anfertigung des Extru- sionswerkzeugs aufwändig und nimmt viel Zeit in Anspruch. Weiterhin sind die öffnungen des Grundkörpers zur Profilplatte hin größer als die öffnungen der Profilplatte, um zu gewährleisten, dass die Form des extrudierten Körpers allein durch die Profilplatte
definiert ist. Hierdurch sind Kanten in den einzelnen Kanälen des Werkzeugs im übergangsbereich zwischen dem Grundkörper und der Profilplatte ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Extrusionswerkzeug anzugeben, wel- ches einfach zum Herstellen ist und gute Strömungseigenschaften aufweist
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Extrusionswerkzeug zur Herstellung eines Wabenkörpers, beispielsweise eines Katalysators oder eines Abgas-Filters, umfassend einen Werkzeugkörper mit einer Eintrittsseite und einer Austrittsseite für ein zu extrudierendes Material, wobei
- im Werkzeugkörper (5) mehrere durchgehende Kanäle (18) ausgebildet sind, die sich von einer eintrittsseitigen Eintrittsöffnung (8) bis zu einer austrittssei- tigen Austrittsöffnung (20) erstrecken,
- die Eintrittsöffnungen (8) diskret und durch Stege (10) voneinander getrennt sind,
- die Austrittsöffnungen (20) durch diskrete Dome (14) ausgebildet und an der Austrittsseite (2) miteinander verbunden sind, wobei
- die Kanäle (18) sich im Hinblick auf ihre Querschnittsgeometrie kontinuierlich von den Eintrittsöffnungen (8) zu den Austrittsöffnungen (10) verändern und kantenfrei ausgebildet sind.
Zur Ausbildung des extrudierten Wabenkörpers sind daher eintrittsseitig für das zu ex- trudierende Material, nämlich die keramische Masse, einzelne, diskrete öffnungen vorgesehen. Austrittsseitig gehen diese öffnungen in eine gitternetzartige Struktur über, also in Austrittsöffnungen, die untereinander verbunden sind. Die gitternetzartige Struktur definiert beim Wabenkörper die einzelnen Stege. Die sich im Wabenkörper ausbildenden Strömungskanäle werden auf Seiten des Werkzeugkörpers durch einzelne diskrete zylinderartige Dome ausgebildet, wobei die Querschnittsgeometrie der Dome die Querschnittsgeometrie der Strömungskanäle des Wabenkörpers definiert. Die git- ternetzartige Struktur wird bei bisherigen Werkzeugen beispielsweise dadurch eingebracht, dass an dem Werkzeugkörper austrittsseitig gitterartige Nuten eingefräst werden, in denen sich während des Extrusionsvorgangs die über die üblicherweise als Bohrungen ausgeführten Kanäle zugeführte keramische Masse verteilen kann.
Von besonderem Vorteil ist der kontinuierliche, stetige übergang von der Geometrie der Eintrittsöffnungen zu der Geometrie der Austrittsöffnungen derart, dass im Verlauf des Strömungswegs in Strömungsrichtung keine Kanten, abrupten Formänderungen etc. vorliegen. Strömungshindernisse in Form von in den Strömungsweg hineinreichende Kanten oder Wandungsbereiche sind daher vermieden. Vielmehr verändert sich die Geometrie des jeweiligen Kanals, durch das die keramische Masse durchtritt, gleichmäßig und kontinuierlich. Die gleichmäßige änderung erstreckt sich hierbei über die gesamte Länge des Kanals. Durch diese Maßnahme haben die einzelnen Kanäle je- weils eine stetige, gleichmäßige Innenwandung ohne Erhebungen, Vertiefungen, Kanten oder dergleichen. Dadurch lässt sich ein homogener Massefluss ohne störende Ecken erreichen. Insgesamt ist dabei ein möglichst geringer Strömungswiderstand ausgebildet, wodurch ein im Vergleich zu bisherigen Werkzeugen geringerer Extrusions- druck eingestellt werden. Zudem ergibt sich durch den verbesserten Strömungswider- stand eine geringere Belastung des Werkzeugs, so dass höhere Werkzeugstandzeiten erreicht werden.
Zweckdienlicherweise ist vorgesehen, dass die Kanäle durch ein Erodieren, insbesondere mit Hilfe eines Drahterosionsverfahrens hergestellt sind. Dieses Verfahren erlaubt in einfacher und kostengünstiger Weise die Herstellung des beschriebenen Werkzeugkörpers. Hierbei ist vorgesehen, dass zunächst für jeden Kanal eine Durchgangsbohrung in den Werkzeugkörper eingebracht wird, durch die dann der für das Drahterosionsverfahren vorgesehene Draht geführt wird. Die Geometrie der Kanäle wird dann durch Verfahren des jeweiligen Drahtendes entlang einer vorgegebenen Linie erzielt. Da die Geometrie der Eintrittsöffnungen sich von denen der Austrittsöffnungen unterscheidet, werden die Drahtenden entlang unterschiedlicher Verfahrwege geführt.
Das Drahterosionsverfahren kann ein- oder auch mehrstufig erfolgen. Beim einstufigen Verfahren wird in nur einem Verfahrensschritt sowohl die Geometrie der Austrittsseite als auch der Eintrittsseite festgelegt. In diesem Fall verläuft die durch das Erodieren gebildete Innenwandung der Kanäle geradlinig, also knickfrei, von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung. Hierdurch ist gewährleistet, dass sich die Querschnittsgeomet-
rie der Kanäle über die gesamte Länge des Werkzeugkörpers gleichmäßig und kontinuierlich ändert, so dass sich möglichst gute Strömungsverhältnisse ausbilden können.
Vorzugsweise werden die Kanäle in einem mehrstufigen, insbesondere zweistufigen Verfahren ausgebildet. Bei diesem wird zumindest auf einer der beiden Seiten, insbesondere auf der Austrittsseite, die Geometrie erst in einem zweiten Schritt ausgebildet. Zuvor wird im ersten Schritt auf der Austrittsseite lediglich eine Grundöffnung mit beispielsweise runder Geometrie ausgebildet. Hierdurch bestehen größere Gestaltungsspielräume insbesondere beim Verlauf der Innenwandung der Kanäle. Vorzugsweise wird die Innenwandung nicht geradlinig ausgebildet. Vielmehr weist sie Wandungsbereiche auf, die beispielsweise unter einem kleinen Winkel zueinander orientiert sind oder einen gekrümmten Verlauf haben. Das Verfahren wird dabei vorzugsweise derart ausgeführt, dass auf der Eintrittsseite über einen möglichst langen Bereich möglichst viel Material zwischen den einzelnen Kanälen stehen bleibt, da dieser eintrittsseitige Bereich die Festigkeit des Werkzeuges definiert. Die später mit dem Werkzeug erzeugten Wabenkörper weisen üblicherweise im Querschnitt eine Ausdehnung von mehreren 10cm auf, die insbesondere keramische Masse wird bei der Herstellung mit einem Druck von beispielsweise 50 bar durch das Werkzeug gepresst, so dass dieses erheblichen Kräften standhalten muss. In der Regel weist das Werkzeug an seiner Eintrittssei- te dickere Wandungsbereiche zwischen den Kanälen als auf seiner Austrittsseite auf.
Das Drahterosionsverfahren bietet den besonderen Vorteil, dass eine große Designfreiheit bei der Festlegung des Verlaufs der Kanäle sowie der Geometrie der Ein- und Austrittsöffnungen möglich ist. Damit kann das Werkzeug möglichst optimal an die An- forderungen einerseits an das spätere Endprodukt, nämlich der Wabenkörper, und andererseits an das Extrusionswerkzeugs selbst ausgelegt werden. Dabei können gleichartige oder auch verschiedene Geometrien der Ein- und Austrittsöffnungen festgelegt werden.
Ein weiterer Vorteil dieses neuartigen Herstellungsverfahrens mittels der Drahterosion ist darin zu sehen, dass neben den verbesserten Strömungsbedingungen nunmehr auch im Hinblick auf ihre Verschleißfestigkeit verbesserte Werkstoffe ausgewählt werden können, so dass sich hierdurch die Standzeit des Werkzeugkörpers weiter erhöht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Eintrittsöffnungen im Hinblick auf ihre Querschnittsgeometrie gleichartig und insbesondere identisch zu der Geometrie der Dome an der Austrittsseite. Die Geometrie der Dome ist durch deren austrittsseitige Oberseite definiert. Unter gleichartiger Geometrie wird hierbei verstanden, dass die Eintrittsöffnungen und die Oberseiten zwar die gleiche Grundgeometrie, beispielsweise Viereck, Sechseck etc. aufweisen, jedoch unterschiedlich groß ausgebildet sind. Durch die gleichartige Ausgestaltung ergibt sich eine Symmetrie zwischen Eintrittsseite und Austrittsseite, die die Strömungsverhältnisse günstig beeinflusst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen zumindest die öffnungen an einer der beiden Seiten des Werkzeugkörpers, insbesondere die öffnungen an beiden Seiten, ein eckiges Profil mit mehreren Eckbereichen auf. Da die Eintritts- und/oder die Austrittsöffnungen nach Art eines Vielecks mit mehreren Seiten und Ecken ausgebildet sind, weisen diese Vielecke aufgrund eines im Vergleich zu einem kreisrunden Querschnitt vergrößerten Querschnitts eine höhere Speisekapazität auf.
Um die gewünschte Wabenstruktur bei guten Strömungsbedingungen zu erzielen, überdecken vorzugsweise die Eckbereiche an der einen Seite die öffnungen an der gegenüberliegenden Seite. Die Austrittsöffnungen sind daher gegenüber den Eintrittsöffnungen räumlich versetzt.
Vorzugsweise sind die Eckbereiche zumindest der Austrittsöffnungen abgerundet, so dass im Querschnitt betrachtet keine Störecken vorhanden sind. Hierdurch wird beim fertigen Wabenkörper eine hohe Festigkeit erreicht, da Ecken vermieden werden, die eine unerwünscht hohe Kerbwirkung erzeugen.
Alternativ zu den abgerundeten Ecken oder in Kombination mit diesen wird das Fließverhalten des zu extrudierenden Materials verbessert, indem bevorzugt in den Eckbe- reichen zumindest der Austrittsöffnungen ein stumpfer Winkel gebildet ist. Bei dieser Variante sind insbesondere sowohl die Austrittsöffnungen als auch die Eintrittsöffnungen nach Art eines Vielecks ausgebildet, beispielsweise nach Art eines Sechsecks oder eines Achtecks, dessen Seiten untereinander einen Winkel >90° einschließen. Ein sol-
ches Vieleck weist den Vorteil auf, dass eine Bildung von Strömungstotzonen in den Ecken vermieden ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Eintrittsöffnungen und / oder die Oberseiten der Dome an der Austrittsseite nach Art eines Quadrats ausgebildet. Sowohl quadratische öffnungen als auch Säulen oder Dome mit einem quadratischen Durchmesser lassen sich aufgrund ihrer einfachen Geometrie besonders leicht und schnell ausbilden. Zudem ist bei einer quadratischen öffnung im Vergleich zu einer kreisrunden öffnung mit einem Durchmesser, der der Quadratseite entspricht, eine größere Durchflussrate des zu extrudierenden Materials möglich. Das derart gestaltete Extrusionswerkzeug weist somit an der Eintrittsseite quadratische Eintrittsöffnungen auf, welche insbesondere symmetrisch verteilt sind und mittels kreuzförmiger Stege voneinander getrennt sind. Die Kreuzungspunkte der Stege bilden den Grund oder Fuß der Dome, welche ebenfalls einen quadratischen Querschnitt aufweisen und dessen Umfang in Richtung zur Austrittsseite hin kontinuierlich zunimmt. Somit weist die Austrittsseite die umgekehrte Struktur auf - die Austrittsöffnungen sind Kreuze, die miteinander verbunden sind und zwischen denen die quadratischen Oberseiten der Dome angeordnet sind.
Nach einer alternativen bevorzugten Ausführungsform sind die Eintrittsöffnungen und / oder die Oberseiten der Dome an der Austrittsseite nach Art eines mehr als viereckigen Polygons, insbesondere Sechskants oder Hexagons ausgebildet. Sechskantige öffnungen und Querschnitte der Dome wirken sich positiv auf die Stabilität und Festigkeit bei geringem Materialeinsatz aus. Hierbei sind die sechseckigen Eintrittsöffnungen ebenfalls durch Stege getrennt, welche ein wabenförmiges Gitter bilden. An den Kreuzungspunkten dieser Stege beginnen die Dome, die im Querschnitt gesehen auch sechseckig sind. Die Dome erstrecken sich in Richtung der Austrittsseite, wobei ihre Durchmesser kontinuierlich und stetig größer werden. An der Austrittsseite weisen die Dome insbesondere eine sechseckige Oberseite auf, welche der Größe der Eintrittsöff- nungen entspricht. Gleichzeig bilden die Austrittsöffnungen einen wabenförmigen Um- riss um die Oberseiten der Dome.
Alternativ hierzu weisen die Dome an der Austrittsseite einen kreisrunden Querschnitt auf, so dass beim Wabenkörper kreisförmige Fluidkanäle entstehen.
Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Her- Stellung eines solchen Extrusionswerkzeugs, wobei die Kanäle mittels eines Erosionsverfahrens, insbesondere mittels Drahterosion ausgebildet sind. Die Drahterosion beginnt entweder an einem Startpunkt am Werkstückrand oder in einer Startlochbohrung, durch welche der Draht eingefädelt wird. Der Draht ist zwischen zwei Drahtführungen ober- und unterhalb des zu bearbeitenden Werkstücks eingespannt. Die Drahtführun- gen führen und stützen den Draht, unterdrücken Schwingungen und ermöglichen den geraden Schnitt der durchgehenden Kanäle. Neben der Bildung eines geradlinigen Verlaufs der Kanalwandung zeichnet sich Drahterosion durch eine hohe Flexibilität bzw. große Vielfalt an Formen, die erzeugt werden können, aus. Dies wird insbesondere erreicht, indem die untere und die obere Drahtführung entlang unterschiedlicher Bahnen geführt werden. Im konkreten Fall bedeutet dies, dass die eintrittsseitige Drahtführung bei der Ausgestaltung der Eintrittsöffnungen einem quadratischen oder wabenartigen Verlauf folgt. Gleichzeitig führt die austrittsseitige Drahtführung eine Bewegung aus, so dass sie die kreuzförmigen bzw. sechseckförmigen Austrittsöffnungen ausbildet. Eine kontinuierliche, stetige Vergrößerung des Durchmessers der Dome ausgehend von der Eintrittsseite wird hierbei durch eine geneigte Stellung der austrittsseitigen gegenüber der eintrittsseitigen Drahtführung erreicht. Durch eine einfach realisierbare Führung des Drahts kann somit problemlos die komplexe Geometrie des Extrusionswerkzeugs ausgebildet werden, ohne dass zusätzliche Verfahrensschritte zur Ergänzung des Werkzeugkörpers durch weitere Elemente vorgesehen oder erforderlich sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Extrusionswerkzeugs, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Eintrittsseite eines Extrusionswerkzeugs mit quadratischen Eintrittsöffnungen,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Austrittsseite des Extrusionswerkzeugs gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Austrittsseite des Extrusionswerk- zeugs gemäß Fig. 2, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt einer Eintrittsseite eines
Extrusionswerkzeugs mit sechseckigen Eintrittsöffnungen, und Fig. 6 eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt einer Austrittsseite des
Extrusionswerkzeugs gemäß Fig. 5.
Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.
In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Austrittsseite 2 eines Extrusionswerkzeugs 4 gezeigt, welches in diesem Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines nicht gezeigten wabenartigen und damit porösen Abgas-Katalysators oder Filters für einen Diesel-Motor eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird. In einem mittleren Bereich des Werkzeugs 4 ist ein komplexer Werkzeugkörper 5 gebildet, welcher sich zwischen der Austrittsseite 2 und einer in Fig. 2 gezeigten Eintrittsseite 6 erstreckt und zur Formgebung des Katalysators dient.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Eintrittsseite 6 mit einer Vielzahl von Eintrittsöffnungen 8 versehen. Die Eintrittsöffnungen 8 weisen alle die gleiche Größe auf und sind in diesem Ausführungsbeispiel quadratisch ausgebildet. Die Eintrittsöffnungen 8 sind durch Stege 10 getrennt, welche stets die gleiche Form und Breite aufweisen. Somit ist an der Eintrittsseite 6 ein symmetrisches, sich immer wieder widerholendes Muster aus quadratischen öffnungen 8 geschaffen. Die Eckbereiche 12 der Eintrittsöffnungen 8 sind abgerundet ausgebildet.
Beim Durchblick durch die Eintrittsöffnungen 8 sind in den Eckenbereichen 12 weitere abgerundete Strukturen zu erkennen, welche teilweise die Eintrittsöffnungen 8 überdecken. Diese Strukturen stellen die Projektion von Domen 14, 14a dar, deren Füße im Bereich der Kreuzungspunkte 16 der Stege 10 liegen und welche sich hin zur Austritts- seite 2 erstrecken, wobei ihr Querschnitt stetig zunimmt. Am Rand des Werkzeugkörpers 5 sind im Ausführungsbeispiel die Dome 14a der äußeren Reihen etwas kleiner ausgestaltet, damit ein massiver Randbereich des mittels des Extrusionswerkzeuges 4 hergestellten Katalysators ausgebildet werden kann.
Zwischen den Domen 14, 14a sind durchgehende Kanäle 18 gebildet, welche sich von der Eintrittsseite 6 bis zur Austrittsseite 2 erstrecken und austrittsseitig miteinander verbunden sind. Der Querschnitt der Kanäle 18 ist aufgrund der Geometrie der Dome 14 und der Geometrie der Eintrittsöffnungen 8 variabel.
Eine Draufsicht auf die Austrittsseite 2, in der eine Oberseite 19 der Dome 14, 14a dargestellt ist, ist aus Fig. 3 zu entnehmen. Der Querschnitt der Dome 14 an der Austrittsseite 2 entspricht hierbei bezüglich seiner Form und Größe dem Querschnitt der Ein- trittsöffnungen 8. Die Dome 14 sind durch Austrittsöffnungen 20 getrennt, welche nach Art von Kreuzen ausgebildet sind und ineinander übergehen. Die Ecken 22 der Dome 14 sind ebenfalls wie die Eckbereiche 12 der Eintrittsöffnungen 8 abgerundet. In Fig. 3 sind außerdem die Stege 10 gezeigt, welche in einer Ebene liegen, die tiefer ist als die Ebene der Austrittsseite 2.
Wie aus der dreidimensionalen Darstellung gemäß Fig. 4 erkennbar ist, weisen die durchgehenden Kanäle 18 ausgehend von der Eintrittsseite 6 einen jeweils sich kontinuierlich und stetig verjüngenden Querschnitt auf. Komplementär dazu nimmt der Querschnitt der Dome 14, 14a kontinuierlich zu, bis er in der Ebene der Austrittsseite 2 die Größe der Eintrittsöffnungen 8 erreicht hat. Die Wandungen 24 der Kanäle 18 bzw. der Dome 14 verlaufen hierbei geradlinig und kantenfrei, so dass sie in Längsrichtung zwischen der Eintrittsseite 6 und der Austrittsseite 2 des Werkzeugkörpers 5 keine Vertiefungen, Erhebungen oder Ränder aufweisen. In Umfangsrichtung sind die Dome 14 ebenfalls so ausgebildet, dass sie keine Kanten und Ecken aufweisen, welche das Fließen des zu extrudierenden Materials stören könnten. Die Ecken 22 der Dome 14,14a sind entlang ihrer gesamten Länge vom Fuß bis zur Oberseite 19 abgerundet.
Die Struktur des Werkzeugkörpers 5 wird bei diesem Ausführungsbeispiel mittels Drahterosion ausgebildet, d.h. die unterschiedlichen Bereiche werden nicht separat ge- formt und zusammengefügt, sondern der Werkzeugkörper 5 stellt eine einzige monolithische Baueinheit dar. Das Drahterosionsverfahren kann ein- oder auch mehrstufig ausgeführt werden. Die in den Figuren dargestellten Ausführungbeispiele sind mit einem einstufigen Verfahren mit geradlinig verlaufenden Wandungen 24 gebildet. Zur
Gestaltung der durchgehenden Kanäle 18 werden Startbohrungen ausgebildet, durch die der Draht, der zwischen zwei Drahtführungen beidseitig des Werkzeugkörpers 5 eingespannt ist, geführt wird. Die spezifische Form der Kanäle 18 wird hierbei erreicht, indem die Drahtführungen entlang verschiedener Bahnen geführt werden. Zur Gestal- tung der Eintrittsöffnungen 8 wird im Ausführungsbeispiel die eintrittsseitige Drahtführung zur Ausbildung eines Quadrats geführt, wobei die Ecken 12 des Quadrats abgerundet ausgebildet werden. Parallel dazu folgt die zweite, austrittsseitige Drahtführung dem Verlauf eines Kreuzes, um eine Austrittsöffnung 20 zu formen. Die Kontur, entlang derer der Draht jeweils geführt ist, ist in den Figuren 2 und 3 jeweils beispielhaft an ei- nem Kanal 18 durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Durch die zueinander versetzen Stellungen beider Drahtführungen aufgrund der unterschiedlichen Bahnen, denen sie folgen, ist der Draht während des Erodiervorganges geneigt gegenüber der Eintrittsseite 6 und der Austrittsseite 2. Somit lassen sich die geradlinigen, an ihren Längskanten abgerundeten Wandungen 24 mit einem in Längsrichtung variierenden Umfang auf ein- fache Weise gestalten.
Mittels Drahterosion lassen sich weitere Formen der Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen 8, 20 gestalten, welche ebenfalls zur Ausbildung eines Abgas-Katalysators geeignet sind. Eine solche regelmäßige geometrische Struktur ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Die Eintrittsseite 6 des Werkzeugkörpers 5 gemäß Fig. 5 ist mit Eintrittsöffnungen 8 versehen, welche nach Art eines Sechsecks ausgebildet sind. Die Stege 10 bilden somit ein hexagonales Wabengitter, welches sich über die Eintrittsseite 6 erstreckt. Bei der Draufsicht auf die Eintrittsseite 6 gemäß Fig. 5 sind außerdem die Projektionen von sechseckigen Domen 14 dargestellt, welche sich von den Kreuzungspunkten 16 der Stege 10 in Richtung zur Austrittsseite 2 erstrecken.
Der genaue Aufbau der Austrittseite 2 ist in Fig. 6 gezeigt. In dieser Figur ist insbesondere die sechseckige Geometrie der Oberseite 19 der Dome 14 gut erkennbar. Zwischen den Domen 14 befinden sich die Austrittsöffnungen 20, welche einzeln die Form eines dreiarmigen Sterns aufweisen. Die Austrittsöffnungen 20 sind untereinander verbunden und bilden somit eine wabenartige Kanalstruktur.
Die Seiten der Eintrittsöffnungen 8 schließen miteinander einen Winkel vom 120° ein, so dass die Gefahr der Bildung von Strömungstotzonen in den Eckenbereichen 12 relativ gering ist (siehe Fig. 5). Gleichzeitig schließen die Ecken 22 der Wandungen der Dome 14 je einen Winkel von 240° ein (siehe Fig. 6), so dass der Massenfluss in die- s sem Bereich nicht beeinträchtigt ist. Vor diesem Hintergrund können die Eckbereiche12 der sechseckigen Eintrittsöffnungen 8 und die Ecken 22 der Dome 14 auch ohne Abrunden ausgebildet sein.
Der besondere Vorteil des ein- und vorzugsweise mehrstufigen Erodierverfahrens zur io Erzeugung der Kanäle 18 ist in dessen hohen Variabilität zu sehen. Es können beliebige Geometrien jeweils für die Eintritts- sowie für die Austrittsöffnungen sowie beliebige Kombinationen gewählt werden. Insbesondere ist die Geometrie der Austrittsöffnungen in Abhängigkeit der Anforderungen für den Wabenkörper frei wählbar. Durch ein mehrstufiges Erodierverfahren wird vorzugsweise die Festigkeit des Werkzeugs 2 verbes- i5 sert.
Bezugszeichenliste
Austrittsseite
Extrusionswerkzeug
Werkzeugkörper
Eintrittsseite
Eintrittsöffnung
Stege
Eckebereich der Eintrittsöffnung
Dom
Kreuzungspunkt
Kanal
Oberseite des Doms
Austrittsöffnung
Ecke des Doms
Wandung
Next Patent: CONDENSATION STEAM TURBINE COMPRISING A LEVEL DETECTION DEVICE, AND A METHOD FOR REGULATING THE LEVE...