Derartige Brennkammern von Brennern für die genannten Ein- satzgebiete sind bekannt. Man hat die bekannten Brennkammern aus gestanzten und dann gebogenen Blechteilen zusammenge- setzt, was einen beträchtlichen Aufwand für das Verbinden der Einzelteile, normalerweise durch Schweißen oder Löten, bedeutet. Diese Verbindungstechniken ziehen in der Regel einen Wärmeverzug der Brennkammer nach sich, so daß die Brennkammer vor dem Einbau nachgerichtet werden muS.

Für eine rationellere Fertigung wird gemmas DE 44 42 425 A1 vorgeschlagen, die Brennkammer oder Teile hiervon als Fein- gußteil auszubilden, insbesondere nach dem bekannten Wachs- ausschmelzverfahren. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Herstellungsform für ein Wachsmodell, welches die Gestalt des letztendlich herzustellenden Feingußteils hat, gefer- tigt. Eine größere Anzahl dieser Wachsmodelle wird dann, angeschlossen an einen gemeinsamen EingieSkanal, in ein- häufig aus keramischen Partikeln mit Bindemitteln bestehen- des-Formmaterial eingeformt. Beim anschließenden GieBen schmelzen die Wachsmodelle aus, und es werden die beim Aus- schmelzen entstehenden Formhohlräume mit flüssigem Metall ausgefüllt. Zum Entformen der Feingußteile wird dann das Formmaterial zerstört.

Aufgabe der Erfindung ist, unter Beibehaltung des Prinzips der Gußfertigung von Brennkammern die Herstellung von Brenn- kammern oder Teilen hiervon weiter zu verbessern.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren der im Patentanspruch 1 angegebe- nen Art.

Vorteilhaft weitergebildet wird das Herstellungsverfahren nach den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7.

Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigte Brenn- kammer zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 8 aus.

Vorteilhaft weitergebildet ist die Brennkammer nach den Merk- malen der Ansprüche 9 bis 18.

Es wird also ein Verfahren zur Herstellung einer Brennkammer eines Brenners für ein Heizgerät oder für eine thermische Re- generation eines Abgas-Partikelfilters, mit einer Umfangs-Be- grenzungswand, einer Stirn-Begrenzungswand und gegebenen- falls einem koaxialen Luftzuführungsstutzen für die Zufüh- rung von Verbrennungsluft, welcher in die Brennkammer hinein- ragt, sowie gegebenenfalls einem seitlichen Stutzen für die Unterbringung einer Zündeinrichtung, vorgeschlagen, die Brennkammer oder zumindest den aus der Umfangs-Begrenzungs- wand und der Stirn-Begrenzungswand bestehenden Teil der Brennkammer als einstückiges Spritzgußteil nach dem Metall- pulver-SpritzguBverfahren herzustellen.

Insbesondere werden sinterbare Metallpulver-Teilchen in eine vorgefertigte Negativform der Brennkammer bzw. des Teils der Brennkammer mit Hilfe einer Spritzvorrichtung eingespritzt.

Anschließend wird der spritzgegossene Körper aus der Negativ- form entfernt und schließlich der spritzgegossene Körper gesintert.

Besonders zweckmäBig ist es, wenn die sinterbaren Metallpul- ver-Teilchen vor einem Einspritzen in die Negativform in ei- nem als Binde-und Fließhilfsmittel dienenden Thermoplast eingebettet und nach dem Einspritzen und nach dem Entfernen aus der Negativform sowie vor dem Sintern vom Thermoplast wieder befreit bzw. entbindert werden.

Der gesinterte spritzgegossene Körper der Brennkammer oder des Teils der Brennkammer kann nach der eigentlichen Ferti- gung einem Qualitätssicherungsvorgang unterzogen werden.

Als Metall für die Metallpulver-Teilchen findet bevorzugt Stahl oder eine Stahllegierung Verwendung, insbesondere au- stenitischer oder ferritischer Edelstahl, nickellegierter Stahl, Einsatzstahl oder Vergütungsstahl.

Als Thermoplast wird bevorzugt polares langkettiges Polyace- tal mit Additiven verwendet.

Die Metallpulver-Teilchen werden mit Vorzug mit 35% bis 50% Volumenanteil mit dem Thermoplast ("Binder") zu einem Granu- lat compoundiert bzw. vermischt.

Eine erfindungsgemäß gefertigte Brennkammer sieht vor, zumin- dest die Umfangs-Begrenzungswand und die Stirn-Begrenzungs- wand als einstückiges, spritzgegossenes, gesintertes Metall- spritzgußteil auszubilden.

Die Brennkammer kann eine Verdampferbrennkammer oder eine Luftzerstäuberbrennkammmer sein.

Auch kann im einstückigen, spritzgegossenen, gesinterten Me- tallspritzgußteil ein vorzugsweise koaxialer Luftzuführung- stutzen integriert ausgebildet sein, welcher in die Brenn- kammer hineinragt und im Innern der Brennkammer mantelseitig Luftdurchtrittsöffnungen aufweist.

Ferner kann im einstückigen, spritzgegossenen, gesinterten MetallspritzguSteil auch ein vorzugsweise seitlicher Aufnah- mestutzen zur Aufnahme einer Zündeinrichtung, insbesondere Glühkerze, integriert ausgebildet sein.

Besonders komplex ausgebildet ist eine Brennkammer, wenn im einstückigen. spritzgegossenen, gesinterten MetallspritzguS- teil auch ein Flammenhalter integriert ausgebildet ist.

Die Brennkammer läßt sich weiter komplettieren, wenn im ein- stückigen, spritzgegossenen, gesinterten MetallspritzguSteil zumindest teilweise auch eine Dralleinrichtung für die Aus- bildung einer Drallströmung der zugeführten Verbrennungsluft integriert ausgebildet ist.

Ist ein Luftzuführungsstutzen integrierter Bestandteil des MetallspritzguSteiles, so lassen sich auch die Luftdurch- trittsöffnungen durch die Stutzenwand gleich durch das Spritzgießen mit fertigen, wobei die Öffnungen vorzugsweise umfangsmäßig gleich verteilt, insbesondere siebartig ver- teilt sind. Die Öffnungen werden also nicht durch einen sepa- raten nachträglichen Bohrvorgang ausgebildet.

Ist die Brennkammer als Verdampferbrennkammer ausgebildet, kann bevorzugt ein poröser Verdampferkörper in Form eines Sinterformteils vorgesehen sein, welches bevorzugt am Innen- umfang der Umfangs-Begrenzungswand angeordnet ist.

Der poröse Verdampferkörper kann auch aus mehreren Einzel- formteilen oder aus mehreren Materialschichten mit unter- schiedlicher Porosität bestehen.

Der poröse Verdampferkörper kann aber auch selbst ein separa- tes Spritzgußteil sein, welches nach dem Metallpulver-Spritz- gußverfahren hergestellt ist.

Der poröse Verdampferkörper kann bevorzugt mit dem Rest der Brennkammer oder mit anderen Brennkammerteilen versintert und mithin fest verbunden sein, insbesondere am Innenumfang der Umfangs-Begrenzungswand.

Das Metallpulver-Spritzgußverfahren ist allgemein bekannt (vgl. z. B. Firmenschrift CM-Pulverspritzguss GmbH, D-88427 Bad Schussenried, Titel :"Alle reden von MIM-Wir machen es !"). Das Verfahren ist bekanntermaßen wirtschaftlich sinn- voll und anwendbar bei der Fertigung von komplex gestalteten Kleinstteilen, die weniger als 20 g wiegen (siehe insbesonde- re Blatt 5, letzter Absatz, bis Blatt 6, erster Absatz, der vorgenannten Firmenschrift), schon wegen der hohen Rohstoff- kosten und der benötigten teueren Werkzeuge (siehe insbeson- dere Kapitel"Nachteile des MIM-Verfahrens"auf Blatt 6, Mit- te, ff der Firmenschrift) sowie wegen der langen Werkzeugher- stellungszeiten (mehrmalige Änderung am Werkzeug nötig), und der Tatsache, daß Prototypen nur aus endgültigen Werkzeugen herstellbar sind.

Bei größeren Teilen schon im Bereich von 100g führen Größe und Form des Bauteils beim Sintern, bei welchem eine Schwund des Bauteils um 18 bis 25 t stattfindet, durch die wirksam werdende Schwerkraft zur Verformung des Bauteils.

Gattungsgemäße Brennkammern sind aber Bauteile, welche in Feingußbauweise etwa 200g wiegen, weshalb Fachleute Brenn- kammern bislang nicht nach dem Metallpulver-Spritzgußverfah- ren herstellten.

Der Erfinder/Anmelder ist der einzige, der sich über die vor- genannten Bedenken hinweggesetzt und die Machbarkeit der gat- tungsgemäßen Brennkammern in MetallspritzguB-Bauweise, dem sogenannten MIM-Verfahren (Metal Injection Moulding) signa- lisiert und nachgewiesen hat.

Es hat sich gezeigt, da$ das vorgenannte MIM-Verfahren gleichwohl bei gattungsgemäßen Brennkammern anwendbar ist und trotz des Materialschwunds beim Sintern keine Nachbear- beitung bei Brennkammern notwendig ist. Die Bauteile lassen sich nun mit deutlich geringerer Wandstärke fertigen als bei- spielsweise beim Feingießen. Weiterer Vorteil des erfindungs- gemäßen Verfahrens zur Herstellung von Brennkammern (im Ver- gleich zum Feingiegen) ist, daß deutlich geringere Prozeßzei- ten (1 Tag) gegegeben sind (beim Feingießen beträgt die Pro- zeßzeit mehr als 10 Tage).

Gegenüber Feinguß ergeben sich also insbesondere folgende Vorteile : -höhere Prozeßsicherheit -engere Toleranzen -geringere Fertigungskosten -geringeres Gewicht und Wandstärkenreduzierung Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels unter Bezugnahme auf die beigefügte aus einer einzi- gen Figur bestehende Zeichnung näher erläutert, in welcher eine erfindungsgemäß gefertigte Verdampferbrennkammer sche- matisch in einem Axialschnitt dargestellt ist.

Die in der Zeichnung gezeigte Brennkammer 2 besteht im we- sentlichen aus einer ebenen Stirn-Begrenzungswand 4, die radial-au$en in einen Befestigungsflansch 6 übergeht, einer zylindrischen Umfangs-Begrenzungswand 8, die von der Stirn- Begrenzungswand 4 rechtwinklig nach rechts fortragt, einem zentral von der Stirn-Begrenzungswand 4 rechtwinklig nach rechts fortragenden, zylindrischen Luftzuführungsstuzten 10 und einem Aufnahmestutzen 12 für die Aufnahme einer Zündein- richtung, vorzugsweise einer Glühkerze.

Der Befestigungsflansch 6 hat einen kreisrunden Außenumfang.

Der Luftzuführungsstuzten 10 ist konzentrisch zu der Umfangs- Begrenzungswand 8, so da$ zwischen dem Luftzuführungsstutzen 10 und der Umfangs-Begrenzungswand 8 ein Ringraum gebildet ist.

Die Längsmittelachse der Brennkammmer 2 ist mit 14 bezeich- net. In Axialrichtung gemessen ist der Luftzuführungsstutzen 10 etwa halb so lang wie die Umfangs-Begrenzungswand 8. Im nicht gezeigten Querschnitt betrachtet hat der Aufnahmestut- zen 12 eine teilkreisförmige Innenkontur, die über etwa 240° geht. Die Teil-Umfangswand des Aufnahmenstutzens 12 stellt gleichsam eine Ausbuchtung der Umfangs-Begrenzungswand 8 dar, wobei die Umfangs-Begrenzungswand 8 dort, wo sich der Aufnahmestutzen 12 anschließt, unterbrochen ist. Der Aufnah- mestutzen 12 reicht nach rechts hin nicht bis zum Ende der Umfangs-Begrenzungswand 8. Die Längsmittelachse 16 des Auf- nahmestutzens 12 liegt etwas außerhalb der Umfangs-Begren- zungswand 8 und ist parallel zu der Achse 14. Die Wand des Luftzuführungsstutzens 10 weist umfangsmäßig verteilt und in zwei Reihen axial nebeneinander radiale, runde Luftdurch- trittsöffnungen 18 für die Verbrennungsluft auf.

Am strömungsabwärtigen in der Zeichnung rechten Ende des Luftzuführungsstutzen 10 sind in axialer Fortsetzung mehrere Stege aber den Umfang verteilt vorgesehen, so da$ zwischen den Stegen Längsschlitze gebildet sind, durch welche eben- falls Luft radial in den Ringraum umgelenkt werden kann.

Am strömungsaufwärtigen in der Zeichnung linken Ende und am strömungsabwärtigen in der Zeichnung rechten Ende (d. h. Be- ginn der Stege) ist der Luftzuführungsstutzen 10 offen.

Alle bisher angesprochenen Teile der Brennkammer 2 sind zu- sammmen als ein integrales Metallpulver-Spritzgußteil ausge- bildet.

Der Luftzuführungsstutzen 10 kann aber auch separat gefer- tigt und anschließend mit dem Metallpulver-Spritzgußteil ver- einigt worden sein.

Links an die Stirn-Begrenzungswand 4 ist ein im wesentlichen zylindrisches Luftzuführungs-Gehäuse 20 angeschlossen, wel- ches einen Leitapparat zur Erzeugung einer in den Luftzufüh- rungsstutzen 10 eintretenden Drallströmung enthalten kann.

An das Luftzuführungs-Gehäuse 20 ist ein nicht gezeichnetes Gebläse angeschlossen, welches die Verbrennungsluft mit dem erforderlichen Überdruck liefert, welche axial oder radial in das schematisch gezeichnete Luftzuführungs-Gehäuse 20 eintreten kann.

Am strömungsabwärtigen Ende des Luftzuführungsstutzens 10 ist anliegend eine nach links hin konvex gekrümmte Platte als Flammenhalter 22 angeordnet, welche mittels einer zen- tral-axial verlaufenden, kleine Stange 24 gegen die linke Endstirnseite des Luftzuführungs-Gehäuses 20 verspannt ist.

Am linken Ende führt die kleine Stange 24 durch die End- stirnwand des Luftzuführungs-Gehäuses 20 und ist dort durch eine aufgeschraubte Mutter 26 befestigt.

Der gekrümmte Flammenhalter besteht aus Blech. Er kann aber auch integral in das Metallpulver-Spritzgußtteil einbezogen sein. In diesem Falle ist dann keine Befestigungsstange 24 vorhanden.

Ferner erkennt man in der Zeichnung einen porösen Verdampfer- körper 28 rechts von der Stirn-Begrenzungswand 4 und radial innen an der Umfangs-Begrenzungswand 8. Der poröse Verdamp- ferkörper 28 besteht vorzugsweise aus Sintermetall und ist insbesondere in situ dort versintert worden. In Axialrich- tung ist der Verdampferkörper 28 beim gezeichneten Ausfüh- rungsbeispiel etwas kürzer als die Umfangs-Begrenzungswand 8, könnte aber auch gleich lang oder auch länger als die Um- fangs-Begrenzungswand 8 sein.

In demjenigen Bereich, wo das Innere des Aufnahmestutzens 12 für die Zündeinrichtung in das Innere der Brennkammer 2, d. h. den Ringraum zwischen der Umfangs-Begrenzungswand 8 und dem Luftzuführungsstutzen 10 übergeht, hat der poröse Verdampferkörper 28 eine Öffnung 30, die in ihrer Größe nur einen Bruchteil der dortigen Unterbrechung der Umfangs-Be- grenzungswand 8 hat, aber auch praktisch die gesamte Größe der Unterbrechung haben kann.

Schließlich erkennt man in der Zeichnung einen Leit-und Schutzring 32, der rechtwinklig von der Stirn-Begrenzungs- wand 4 nach rechts in den Ringraum zwischen der Umfangs-Be- grenzungswand 18 und dem Luftzuführungsstutzen 10 ragt. Die axiale Länge des Rings 32 beträgt 5% bis 30% der axialen Länge des Luftzuführungsstutzens 10. Der Ring 32 ist vorzugs- weise ebenfalls einstückig mit dem Metallpulver-Spritzguß- teil ausgebildet.

Oben links in der Zeichnung ist noch eine unter 45° schräge Bohrung 34 für das Zuführen von Brennstoff vorgesehen, wobei in die Bohrung 34 ein nicht eingezeichneter Stutzen mit Preßsitz eingesetzt sein kann. In Wirklichkeit befindet sich die Bohrung 34 um 150° gegenüber der eingezeichneten Posi- tion verdreht neben dem Aufnahmestutzen 12 für die Zündein- richtung.

Wie vorstehend angesprochen, ist die Brennkammer 2 ganz oder teilweise als einstückiges Metallpulver-Spritzgußteil nach dem Metallpulver-Spritzverfahren gefertigt.

Zusammengefaßt kennzeichnet sich die Fertigung durch -Einspritzen von sinterbaren Metallpulver-Teilchen in eine vorgefertigte Negativform der Brennkammer 2 bzw. des Teils der Brennkammer 2, insbesondere mit Hilfe einer Kunst- stoffspritzmaschine, -Sintern des spritzgegossenen Körpers in der Negativform, und -Entfernen des gesinterten spritzgegossene Körpers aus der ein-oder mehrteiligen Negativform, dem sogenannten Spritzgießwerkzeug.

Nach dem MIM-Verfahren werden also zwei bekannte Herstel- lungstechnologien, das Spritzgießen und das Sintern, kombi- niert. Im Gegensatz zum herkömmlichen Sintern wird beim MIM-Verfahren ohne äußere Krafteinwirkung, d. h. ohne Pres- sen, durch molekulare Bindung der sehr feinen Metallpulver- partikel der kompakte Körper hergestellt. Der hergestellte Körper hat eine Dichte von mehr als 95% und ist jedem her- kömmlichen Sinterteil festigkeitsmäßig weit überlegen.

Es hat sich gezeigt, daß es besonders zweckmäßig ist, vor dem Spritzgießen die sinterbaren Metallpulver-Teilchen in einem als Binde-und Fließhilfsmittel dienenden Thermoplast einzubetten und nach dem Spritzgießen wieder vom Thermoplast zu befreien bzw. zu entbindern.

Das Thermoplast besteht vorzugsweise aus einem polaren, lang- kettigen Polyacetal und verschiedenen Additiven.

Das Metallpulver, vorzugsweise Stahl oder eine Stahllegie- rung, insbesondere austenitischer oder ferritischer Edel- stahl, nickellegierter Stahl, Einsatzstahl oder Vergütungs- stahl, wird bevorzugt mit 35% bis 50% Volumenanteil mit dem Thermoplast, dem sogenannten"Binder", zu einem Granulat, dem sogenannten Feedstock, compoundiert bzw. vermischt.

Wie beim Kunststoffspritzen auch, läßt sich der Feedstock auf ganz normalen Extrudierspritzgießautomaten bei ca. 150° verarbeiten. Für die Maßhaltigkeit und die Oberflächengüte ist hier das Spritzgießwerkzeug bzw. die Negativform des herzustellenden Körpers von entscheidender Bedeutung. Das hochkristalline Polyacetal stabilisiert den spritzgegossenen Körper derart, da$ auch eine automatische Handhabung mittels Robotern möglich ist.

Während beim Kunsstoffspritzen das Teil jetzt fertig ist, stellt das SpritzgieSen beim MIM-Verfahren nur den ersten Schritt in der Teil-Herstellung, den sogenannten"Grünling" dar.

Im anschließenden Entbinderungsprozeß wird der Grünling vom Polyacetal, das nur zur Formgebung beim Spritzvorgang benö- tigt wird, befreit. Hierbei wird die bekannte Säurelabilität des Polyacetals ausgenutzt. Der Grünling wird dazu (zusammen mit anderen Grünlingen) in einen sogenannten Entbinderungs- ofen gegeben, in dem sich eine Stickstoffatmosphäre befin- det. Bei einer Ofentemperatur von ca. 140° wird dann Salpe- tersäure in den Ofenraum gepumpt und sofort verdampft. Die so entstandene säurehaltige Atmosphäre in der Ofenkammer greift die darin befindlichen Teil an und spaltet das Poly- acetal auf säurekatalytischem Weg zu Formaldehyd. Die Depoli- merisation oder Entbinderung läuft von außen nach innen mit einer Geschwindigkeit von lmm/h bis 3 mm/h in die Teile hi- nein ab. Nach dem Entbindern sind aus den Grünlingen poröse sogenannte"Bräunlinge"geworden, d. h. Teile, die keine Bin- deranteile mehr aufweisen. Die in diesem Verfahrensschritt gebildeten Gase werden mittels einer zur Ofenanlage gehören- den, zweistufigen Fackel rückstandsfrei verbrannt.

Im nächsten Verfahrensschritt, dem Sintern, werden die Teile zu kompakten Körpern verdichtet. Das Sintern erfolgt in Va- kuumöfen, die mit Molybdän ausgekleidet sind. In Abhängig- keit von der verwendeten Legierung findet die Sinterung bei unterschiedlichen Temperaturen und in unterschiedlichen Atmo- sphären (Wasserstoff oder Stickstoff) statt. Ublicherweise liegen die Sintertemperaturen für Metallteile bei 1250°C bis 1450°C. Die beim Entbindern entstandenen Porositäten werden während des Sinterns aufgefüllt, und die Pulverteilchen ver- backen zu einem festen, homogenen und kompakten Körper. Die- se Verdichtung beruht auf Diffusionsvorgängen, die zwischen den einzelnen Pulverteilchen ablaufen. Durch dieses Verdich- ten schrumpfen die Bräunlinge auf ihre endgültige Fertigteil- große. Der Schwund während des Sinterns beträgt je nach Le- gierungspulver zwischen 18% und 25% und muß durch entspre- chend größere Auslegung der Spritzgießwerkezeuge bzw. Nega- tivform berücksichtigt werden.

Nach dem Sintern sind die MIM-gefertigten Teile an sich fer- tig. Die Dimensionen können aber anschließend noch vermessen bzw. die Teile einer spezifischen Qualitätssicherung unter- zogen werden.

Es sei noch angemerkt, daß in den Unteransprüchen enthaltene selbständig schutzfähige Merkmale trotz der vorgenommenen formalen Rückbeziehung auf den Hauptanspruch entsprechenden eigenständigen Schutz haben sollen. Im übrigen fallen sämt- liche in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfin- derischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung.