Устройство для нанесения покрытия на подложку
Изобретение относится к устройству и способу повышения точности нанесения покрытия на керамический или металлический сотовый элемент, обычно используемый в качестве каталитического нейтрализатора в автомобильной системе выпуска отработавших газов. Устройство для нанесения покрытия из предназначенной для этого жидкой суспензии на подложки, предназначенные для изготовления каталитических нейтрализаторов отработавших газов, в частности для механических транспортных средств, представляющие собой цилиндрические корпуса-носители и имеющие по две торцевые поверхности, боковую поверхность, осевую длину L и множество каналов, проходящих от первой торцевой поверхности до второй торцевой поверхности, содержит камеру для нанесения покрытия, выполненную с возможностью установки в нее сверху и герметичного присоединения к ней подложки и с возможностью поступления в нее снизу суспензии для нанесения покрытия. Устройство также содержит систему для контроля высоты поверхности суспензии внутри камеры путем измерения переменной величины, включающую по меньшей мере первый и второй датчики, установленные в камере для нанесения покрытия на одинаковой высоте, и один датчик, расположенный в камере ниже них. Система выполнена с возможностью измерения переменной величины отдельно посредством нижерасположенного датчика и посредством по меньшей мере первого и второго датчиков и с возможностью сравнения измеренных значений переменной величины между собой. Применение устройства для нанесения покрытия на подложки, предназначенные для изготовления каталитических нейтрализаторов отработавших газов, в частности для механических транспортных средств, осуществляется путем установки на устройство сверху цилиндрического корпуса-носителя, имеющего две торцевые поверхности, боковую поверхность, осевую длину L и множество каналов, проходящих от первой торцевой поверхности до второй торцевой поверхности. Кроме того, герметично присоединяют корпус-носитель к устройству. В камеру для нанесения покрытия закачивают снизу суспензию для нанесения покрытия, измеряя посредством датчиков переменную величину, и сигнализируют о выполнении или невыполнении условий для дальнейшего проведения процесса нанесения покрытия. Техническим результатом изобретения является обеспечение непосредственной проверки того, готова ли суспензия, находящаяся в соответствующей камере, для нанесения покрытия на монолитный носитель, или перед нанесением покрытия на монолитный носитель ее нужно заменить. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Настоящее изобретение относится к устройству и способу повышения точности нанесения покрытия на керамический или металлический сотовый элемент, обычно используемый в качестве каталитического нейтрализатора в автомобильной системе выпуска отработавших газов. Изобретение обеспечивает непосредственную проверку того, готова ли суспензия, находящаяся в соответствующей камере, для нанесения покрытия на монолитный носитель, или перед нанесением покрытия на монолитный носитель ее нужно заменить.
При нанесении покрытий из жидких сред (так называемых покрытий из пористого оксида (англ. "washcoat")) на керамические или металлические сотовые элементы/фильтры, ниже обобщенно называемые подложками или монолитными носителями, приходится сталкиваться с различными проблемами. Одна из возможностей нанесения покрытий на подложки заключается в том, что отверстия с одной стороны подложки вводят в контакт с жидкой средой для нанесения покрытия, подаваемой снизу или сверху, и, создавая разрежение с противоположной стороны подложки, просасывают жидкую среду через каналы подложки. В этом случае при необходимости нанесения покрытия лишь на части длины каналов проблема заключается в том, что разные каналы из-за неизбежно создающегося при этом профиля потока оказываются снабжены покрытием на разную длину.
Если же среду для нанесения покрытия нагнетать в каналы под давлением против силы тяжести, то необходимо контролировать (обычно с помощью датчика) тот момент, когда жидкость при покрытии стенок каналов по всей их длине появляется сверху подложки. В случае нанесения покрытия не по всей длине каналов, а только на части их длины высоту столба жидкой среды для нанесения покрытия внутри каналов обычно определяют датчиками посредством прямых или непрямых измерений (емкостные датчики; оптические датчики; инфракрасные датчики; вибрационные датчики). Однако и в этом случае фронт (верхняя кромка) покрытия внутри каналов монолитного носителя может оказаться неравномерным, если, например, начинать нанесение покрытия, когда поверхность соответствующей суспензии, находящейся в камере для нанесения покрытия под монолитным носителем, является неровной. Такое происходит, в частности, когда нанесение покрытия выполняется с высокой скоростью, а суспензия для нанесения покрытия проявляет склонность к турбулизации при ее подаче в камеру для нанесения покрытия в течение короткого промежутка времени.
В публикации DE 102010007499 А1 раскрыты предпочтительные устройство и способ для нанесения покрытия из предназначенных для этого жидких сред на цилиндрические корпуса-носители, имеющие по две торцевые поверхности, боковую поверхность, осевую длину L и множество каналов, проходящих от первой торцевой поверхности до второй торцевой поверхности. Известное устройство содержит заполненный жидкостью цилиндр, в котором установлен поршень и который сообщается с емкостью, внутри которой расположен вытеснитель таким образом, что вытеснитель при перемещении поршня приводится в движение жидкостью пропорционально ему. Емкость сообщается с устройством для нанесения покрытия на подложку, и таким образом вытеснитель воздействует на жидкую среду для нанесения покрытия, в результате чего происходит пропорциональное изменение ее уровня в устройстве для нанесения покрытия (см. фиг. 1 вышеупомянутой публикации). В устройстве для нанесения покрытия на одной высоте расположено два датчика для проверки того, достигло ли положение поверхности суспензии в камере для нанесения покрытия определенного уровня.
Очевидно, что осуществление способа нанесения покрытия целесообразно ускорить, чтобы снабжать покрытием как можно большее число деталей в единицу времени. Разумеется, такой способ не должен уменьшать точность нанесения покрытия, и особенно в случае нанесения покрытий на монолитный носитель в нескольких зонах необходимо выдерживать точность нанесения покрытия по высоте, которая обеспечивала бы положение краев зон покрытия в каналах монолитного носителя в пределах допуска ±5 мм, желательнее - в пределах допуска ±3 мм или еще меньшего допуска.
При увеличении скорости нанесения покрытия камера для нанесения покрытия должна заполняться жидкой средой за меньшее время. Это приводит к увеличению турбулентности среды при заполнении камеры, что, в зависимости от характера жидкой среды для нанесения покрытия из пористого оксида и установленного оборудования, может приводить к тому, что поверхность жидкой среды в камере для нанесения покрытия станет неровной, или к образованию пузырьков преимущественно на периферии суспензии для нанесения покрытия вблизи стенок камеры. Если при этом продолжать нанесение покрытия, это, в свою очередь, приведет к неровности фронта покрытия внутри каналов монолитного носителя и, соответственно, увеличит риск отнесения снабженных покрытием изделий к некондиционным, т.е. их отбраковки.
В основу настоящего изобретения была положена задача предложить устройство и его применение, которые уменьшили бы упомянутые выше неблагоприятные эффекты при нанесении покрытий на автомобильные каталитические нейтрализаторы отработавших газов. В частности, такое устройство должно быть способным немедленно и легко отличать ровные поверхности среды для нанесения покрытия, находящейся в соответствующей камере, от поверхностей, неровных или нетипичных в том или ином отношении либо возможно содержащих пузырьки. Во втором случае продолжение процесса нанесения покрытия приводит к получению изделий с неправильно нанесенным покрытием.
Эти и другие задачи, очевидные для специалиста с учетом уровня техники, решаются путем использования устройства по пункту 1 формулы изобретения при осуществлении способа нанесения покрытия на монолитный сотовый элемент. Пункт 6 формулы изобретения относится к применению этого устройства. В пунктах 2-5 формулы раскрыты предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения в отношении либо устройства по пункту 1 формулы, либо его применения, охарактеризованного в пункте 6 формулы.
Настоящее изобретение обеспечивает эффективный способ нанесения покрытий на вышеупомянутые подложки за счет того, что предложено устройство для нанесения покрытия из предназначенной для этого жидкой суспензии (113) на подложки (121), предназначенные для изготовления каталитических нейтрализаторов отработавших газов, в частности для механических транспортных средств, представляющие собой цилиндрические корпуса-носители и имеющие по две торцевые поверхности, боковую поверхность, осевую длину L и множество каналов, проходящих от первой торцевой поверхности до второй торцевой поверхности, содержащее:
- камеру (100) для нанесения покрытия, выполненную с возможностью установки в нее сверху и герметичного присоединения к ней подложки (121) и с возможностью поступления в нее снизу суспензии (113) для нанесения покрытия;
- систему для контроля высоты поверхности суспензии внутри камеры (100) путем измерения переменной величины, включающую по меньшей мере первый (123) и второй (125) датчики, установленные в камере (100) для нанесения покрытия на одинаковой высоте, и один датчик (124), расположенный в указанной камере ниже них, и выполненную с возможностью измерения указанной переменной величины отдельно посредством указанного нижерасположенного датчика и посредством по меньшей мере первого и второго датчиков и с возможностью сравнения измеренных значений переменной величины между собой. Предлагаемое в изобретении устройство позволяет проверять, готова ли суспензия, уже введенная в камеру (100) для нанесения покрытия, к нанесению на присоединенный к этой камере монолитный носитель (121). В некоторых случаях оказывается, что суспензия имеет неровную поверхность или содержит пузырьки, как упоминалось выше (см. фиг. 2). Если продолжить процесс нанесения покрытия, это приведет к дефектам покрытия внутри каналов (110) изготавливаемого монолитного носителя. Если процесс нанесения покрытия предусматривает нанесение покрытия лишь на части длины монолитного носителя, это приведет в сущности к тому, что у различных каналов длина соответствующих зон будет различной, что, в свою очередь, сильно повышает риск отбраковки снабженного покрытием монолитного носителя как некондиционного. Ситуация еще более усугубляется при увеличении скорости нанесения покрытия, а значит, и скорости введения суспензии для нанесения покрытия в камеру для нанесения покрытия.
Если же поверхность (130) суспензии для нанесения покрытия, закачанной в камеру для нанесения покрытия, является ровной (фиг. 1), стенки каналов монолитного носителя (121) в процессе нанесения покрытия смачиваются соответствующей суспензией (113) равномерно, в результате чего длина (132) зоны нанесения покрытия в каналах (110) монолитного носителя одинакова. Благодаря тому, что предлагаемое в изобретении устройство способно обнаруживать ровные и неровные, т.е. неустановившиеся, поверхности (130) суспензии для нанесения покрытия внутри камеры (100) для нанесения покрытия и проводить различие между ними непосредственно перед началом нанесения покрытия на монолитный носитель, процесс нанесения покрытия можно своевременно прервать, не доводя дело до получения монолитного носителя с неправильно нанесенным покрытием, который впоследствии придется уничтожить или который может быть забракован заказчиком. Вместо этого после выполняемого при необходимости опорожнения (118) камеры (100) для нанесения покрытия можно заранее инициировать ее новое заполнение (117) по трубопроводу (116), после чего монолитный носитель можно снабдить покрытием, если поверхность (130) суспензии для нанесения покрытия внутри соответствующей камеры устройства является ровной.
Измерение высоты (уровня) поверхности суспензии для нанесения покрытия в соответствующей камере (100) выполняют при помощи датчиков (123-125), связанных с центральным блоком (140) управления. При закачивании суспензии для нанесения покрытия в соответствующую камеру (100) снизу (116, 117) суспензия сначала доходит до датчика (124) на нижнем краю камеры (100) для нанесения покрытия, после чего жидкая суспензия, в идеальном случае одновременно, войдет в контакт с датчиками (123) и (125). Таким образом, блок (140) управления зарегистрирует сигналы от обоих датчиков в течение определенного, но короткого периода времени. Для проверки того, является ли поверхность суспензии ровной или неровной, указанные по меньшей мере первый и второй датчики предпочтительно расположить на максимальном расстоянии друг от друга вокруг камеры для нанесения покрытия. Это помогает максимизировать возможность обнаружения действительно ровной поверхности суспензии для нанесения покрытия. В случае более чем двух верхних датчиков, например, трех или четырех датчиков, эти датчики распределены в камере (100) для нанесения покрытия, подобно первому и второму датчикам, на соответствующей, но одинаковой высоте вдоль соответствующих линий. Таким образом, при наличии трех дополнительных датчиков они расположены по окружности камеры (100) для нанесения покрытия на угловом расстоянии 120° друг от друга, и т.д. Эти дополнительные датчики аналогично связаны с блоком (140) управления.
В момент достижения поверхностью (130) суспензии датчиков (123) и (125) и, соответственно, перемыкания ею этих датчиков с датчиком (124), блок (140) управления передаются сигналы, и блок управления вычисляет, находится ли точность определения поверхности (130) суспензии в заданном диапазоне пороговых значений. Специалисту известны определенные показатели, которые могут измеряться датчиками (123-125). При этом можно выбирать любые датчики, подходящие с точки зрения специалиста (http://en.wikipedia.org/wiki/Level_sensor). В предпочтительном аспекте настоящее изобретение предусматривает использование электрических переменных величин, выбираемых из группы, состоящей из тока, емкости и частоты. В альтернативном варианте могут использоваться вибрационные датчики, такие как сигнализаторы уровня жидкости (http://www.vega.com/en/Level_switch_vibration.htm).
Как показано выше, блок (140) управления определяет, является ли поверхность (130) суспензии достаточно ровной, чтобы продолжать процесс нанесения покрытия на монолитный носитель (121). Анализ на предмет того, продолжать ли указанный процесс, выполняют на основании сигналов, передаваемых от датчиков (123) и (125), и задержки между моментами поступления обоих сигналов в блок (140) управления. Соответственно, целесообразно, чтобы указанная система сообщала о том, находится ли задержка между поступлением измеренных значений переменной величины выше заданного значения. Это значение в значительной степени зависит от используемой суспензии для нанесения покрытия и предполагаемой общей скорости нанесения покрытия и для обычных покрытий/суспензий (см. ниже) предпочтительно устанавливается меньшим 1 секунды, предпочтительнее - меньшим 0,5 секунды и наиболее предпочтительно - меньшим 0,1 секунды или даже меньшим 0,01 секунды.
Специалисту известны монолитные носители, которые могут выбираться для осуществления предлагаемого способа нанесения покрытия или применения предлагаемого в изобретении устройства. Подложка, снабжаемая покрытием при помощи предлагаемого в изобретении устройства, представляет собой так называемый фильтр с проницаемыми стенками каналов или проточный монолитный носитель. Используемые при этом подложки могут изготавливаться из материалов, обычно используемых для получения каталитических нейтрализаторов, и предпочтительно включают в себя керамическую или металлическую сотовую структуру. Могут использоваться подходящие подложки, такие как монолитная подложка с мелкими проточными для газа каналами, проходящими через подложку параллельно от ее входной или выходной торцевой поверхности таким образом, что эти каналы открыты для прохода среды через них (такие подложки называют сотовыми проточными подложками). Каналы, которые проходят от входа до выхода по существу прямолинейно, ограничены стенками, на которые наносится или в которые проникает каталитический материал, образующий покрытие из пористого оксида, вследствие чего проходящие по каналам газы контактируют с каталитическим материалом. Проточные каналы монолитной подложки являются тонкостенными и могут иметь любой размер и любую подходящую форму поперечного сечения, например трапецеидальную, прямоугольную, квадратную, синусоидальную, шестиугольную, овальную, круглую и т.д. Такие структуры могут содержать примерно от 400 до 900 или более отверстий для входа газа (т.е. ячеек) на квадратный дюйм (от 62 до 140 ячеек/см2) поперечного сечения.
Керамическая подложка может быть выполнена из любого подходящего огнеупорного материала, например кордиерита, кордиерит-корунда, нитрида кремния, циркономуллита, сподумена, сложного оксида алюминия-кремния-магния, цирконосиликата, силлиманита, силиката магния, циркона (силиката циркония), петалита, оксида алюминия, алюмосиликата и т.п. Кроме того, подложки, пригодные для нанесения каталитических составов в соответствии с настоящим изобретением, могут быть металлическими и могут состоять из одного или нескольких металлов или металлических сплавов. Могут использоваться металлические подложки различных форм, например подложки из гофрированного листа или монолитные подложки. К предпочтительным металлическим носителям относятся термостойкие металлы и металлические сплавы, такие как титан и нержавеющая сталь, а также другие сплавы, существенным или главным компонентом которых является железо. Такие сплавы могут содержать один или несколько из следующих элементов: никель, хром и/или алюминий, а общая массовая доля этих металлов в сплаве может примерно составлять по меньшей мере 15%, например, сплав может содержать около 10-25 мас. % хрома, около 3-8 мас. % алюминия и примерно до 20 мас. % никеля. Сплавы также могут содержать в малых или следовых количествах один или несколько других металлов, таких как марганец, медь, ванадий, титан и т.п. Для улучшения коррозионной стойкости соответствующих сплавов за счет образования на поверхностях подложек оксидного слоя поверхность металлических подложек может быть подвергнута окислению при высоких температурах, составляющих, например, около 1000°C и выше. Такое высокотемпературное окисление может усиливать сцепление с подложкой носителя из огнеупорного оксида металла и каталитически активных металлических компонентов.
Подложкой также может быть сотовый фильтр с проницаемыми стенками каналов. Такие подложки с проницаемыми стенками каналов, пригодные в качестве носителей для композиций покрытий, имеют множество мелких, по существу параллельных газовых каналов, проходящих вдоль продольной оси подложки. В такой подложке каждый канал обычно заглушен на одном торце ее корпуса, причем чередующиеся каналы заглушены на противоположных торцевых поверхностях. К конкретным подложкам с проницаемыми стенками каналов, пригодным при эксплуатации предлагаемого в изобретении устройства, относятся сотовые элементы (монолитные носители), каналы которых образованы тонкими пористыми стенками и при прохождении через которые потока среды не возникает слишком большого противодавления или перепада давления на изделии. Обычно наличие в проточном тракте чистого изделия с проницаемыми стенками каналов создает противодавление от 0,036 до 10 фунтов на квадратный дюйм. Такие керамические подложки с проницаемыми стенками каналов могут быть выполнены из любого подходящего огнеупорного материала, например кордиерита, кордиерит-корунда, нитрида кремния, циркономуллита, сподумена, сложного оксида алюминия-кремния-магния, цирконосиликата, силлиманита, силиката магния, циркона (силиката циркония), петалита, оксида алюминия, алюмосиликата и т.п. Их предпочтительно изготавливают из материала, пористость которого составляет по меньшей мере 40% (например, от 40 до 70%), а средний размер пор - по меньшей мере 5 мкм (например, от 5 до 30 мкм). В более предпочтительном случае пористость подложек составляет по меньшей мере 46%, а средний размер пор - по меньшей мере 10 мкм. При нанесении покрытия на подложки, имеющие такие значения пористости и среднего размера пор, при помощи описанного выше устройства на и/или в поры подложек можно ввести достаточные количества композиции покрытия для достижения отличной эффективности превращения загрязняющих веществ и выжигания сажи. Даже после снабжения этих подложек каталитическим покрытием они способны сохранять достаточные эксплуатационные характеристики в отношении пропускания потока отработавших газов, т.е. создают приемлемое противодавление. Подходящие подложки с проницаемыми стенками каналов раскрыты, например, в публикации US 4329162.
Под нанесением покрытия или снабжением покрытием понимается нанесение каталитически активных материалов и/или накапливающих компонентов на по существу инертный корпус-носитель, который может быть выполнен по типу вышеописанного фильтра с проницаемыми стенками каналов или проточного монолитного носителя. Покрытие выполняет собственно каталитическую функцию и содержит накапливающие материалы и/или каталитически активные металлы, которые обычно осаждают в высокодисперсной форме на температуростойких оксидах металлов с большой удельной поверхностью (см. ниже). Нанесение покрытия обычно выполняют путем нанесения водной суспензии накапливающих материалов и/или каталитически активных компонентов - также называемой жидким составом покрытия из пористого оксида - на и/или в стенки инертного корпуса-носителя. После нанесения суспензии носитель сушат и при необходимости прокаливают при повышенной температуре. Покрытие может быть образовано одним слоем или может состоять из нескольких слоев, нанесенных на корпус-носитель поверх друг друга (в многослойной форме) и/или со смещением относительно друг друга (в отдельных зонах).
Жидкая среда (113) для нанесения покрытия представляет собой, например, суспензию или дисперсию для нанесения из нее покрытия на заготовки для каталитических нейтрализаторов отработавших газов для механических транспортных средств (жидкий состав для нанесения покрытия из пористого оксида, англ. "washcoat"), которая содержит каталитически активные компоненты или их предшественники, а также неорганические оксиды, такие как оксид алюминия, диоксид титана, диоксид циркония или их комбинации, при этом оксиды могут быть легированы, например, кремнием или лантаном. В качестве каталитически активных компонентов можно использовать оксиды ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, меди, цинка, никеля или редкоземельные элементы, такие как лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий или их комбинации. В качестве каталитически активных компонентов также можно использовать благородные металлы, такие как платина, палладий, золото, родий, иридий, осмий, рутений, а также их комбинации. Такие металлы могут быть также представлены в виде сплавов между собой или с другими металлами либо в виде оксидов. В жидкой среде для нанесения покрытия металлы могут также присутствовать в виде предшественников, таких как нитраты, сульфиты или органические соединения указанных благородных металлов, а также их смеси, а прежде всего можно использовать нитрат палладия, сульфит палладия, нитрат платины, сульфит платины или Pt(NH3)4(NO3)2. Путем последующего прокаливания при температуре от примерно 400°C до примерно 700°C из предшественника можно получить каталитически активный компонент. Для нанесения покрытия на подложку, используемую для изготовления автомобильных каталитических нейтрализаторов отработавших газов, ее сначала можно покрывать суспензией или дисперсией неорганического оксида, а на следующей стадии нанесения покрытия - суспензией или дисперсией, содержащей один или несколько каталитически активных компонентов. Вместе с тем, жидкая среда для нанесения покрытия может содержать и оба этих компонента. Содержание твердого вещества (твердой фазы) в жидкой среде (суспензии) для нанесения покрытия часто составляет от 35 до 52%, а ее вязкость составляет от 15 до 300 сП.
Еще одним объектом настоящего изобретения является применение предлагаемого в изобретении устройства для нанесения покрытия на подложки, предназначенные для изготовления каталитических нейтрализаторов отработавших газов, в частности для механических транспортных средств. Это применение предполагает осуществление способа, характеризующегося тем, что:
- на предлагаемое в изобретении устройство (122) устанавливают сверху цилиндрический корпус-носитель (121), имеющий две торцевые поверхности, боковую поверхность, осевую длину L и множество каналов, проходящих от первой торцевой поверхности до второй торцевой поверхности;
- герметично присоединяют корпус-носитель (121) к устройству (122);
- в камеру (100) для нанесения покрытия закачивают снизу суспензию (113) для нанесения покрытия, измеряя посредством датчиков (123, 124, 125) переменную величину;
- сигнализируют о выполнении или невыполнении условий для дальнейшего проведения процесса нанесения покрытия.
Разумеется, все предпочтительные и выгодные аспекты, упомянутые в отношении предлагаемого в изобретении устройства, равным образом предпочтительны и выгодны для его применения.
Процесс нанесения покрытия обычно начинается с того, что в камеру (100) для нанесения покрытия закачивают по трубе (116) суспензию для нанесения покрытия, пока датчики (123) и (125) не просигнализируют достижение нужного уровня суспензии внутри камеры (100). Перед этим на камеру (100) для нанесения покрытия сверху устанавливают подложку (121), которую герметично фиксируют, как это описано, например, в публикациях DE 102010007499 A1, DE 102010008700 А1 или в китайской полезной модели 201420126144.7. Содержание этих публикаций включено в данное описание в отношении предпочтительного выполнения способа нанесения покрытия посредством предлагаемого в изобретении устройства.
Если суспензия (113) для нанесения покрытия должным образом заполнила камеру (100), на следующем шаге ее закачивают в подложку (121) до достижения покрытием требуемого уровня (132). Затем из подложки (121) откачивают излишек суспензии для нанесения покрытия, после чего подложку можно повторно снабдить тем же покрытием из пористого оксида, или подложку можно отсоединить от камеры для нанесения покрытия и подвергнуть дальнейшей обработке, например, снова нанести покрытие, но с другой стороны, или даже второй раз нанести покрытие с той же стороны, но в этот раз - другое покрытие из пористого оксида, или направить подложку в установку взвешивания, сушки или прокаливания.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1/Фиг. 2
100 камера для нанесения покрытия
110 каналы в подложке 121
113 суспензия для нанесения покрытия
116 трубопроводный участок
117 прямое направление потока среды при заполнении ею камеры
118 обратное направление потока удаляемой среды 113 для нанесения покрытия
121 подложка
122 устройство для нанесения покрытия
123 первый датчик для регистрации уровня 130
124 нижерасположенный датчик для регистрации уровня 130
125 второй датчик для регистрации уровня 130
130 первый уровень суспензии 113 в устройстве 122 для нанесения покрытия
132 второй уровень суспензии 113 в подложке 121
140 блок управления
Подробное описание чертежей
На фиг. 1 показана предлагаемая в изобретении система для нанесения покрытия на стенки каналов (110) в подложке (121). Устройство (122) для нанесения покрытия заполняют через трубопроводные участки (116) жидкой средой (113) для нанесения покрытия, причем на устройство (122) устанавливают подложку (121), и устройство (122) снабжено датчиками (123, 124, 125) для определения первого уровня (130) и обеспечения точности этого определения. Полученные датчиками (датчиками 123 и 124 и датчиками 123 и 125) значения передаются в блок (140) управления, который, в свою очередь, на основании вышеупомянутого анализа управляет по меньшей мере дальнейшим нагнетанием или откачиванием суспензии для нанесения покрытия.
После заполнения устройства (122) для нанесения покрытия соответствующей средой (113) в направлении (117) ее течения до первого уровня (130) и после достижения средой в подложке (121) второго уровня (132) суспензию для нанесения покрытия можно откачать в обратном направлении (118), направляя ее в расходную емкость для приема избытка среды (113) для нанесения покрытия и для хранения ее запаса для дальнейшего применения. Все необходимые для этого управляющие команды предпочтительно также выдаются центральным блоком (140) управления.
Готовые подложки, пригодные для изготовления фильтров отработавших газов для механических транспортных средств, имеют покрытие особо равномерной высоты или протяженности, которое отличается тем, что различия в его протяженности в разных каналах составляют не более 5 мм, в частности не более 3 мм, что относится к по меньшей мере 95% всех каналов подложки, предпочтительно к по меньшей мере 99% всех каналов подложки, прежде всего к 100% всех каналов. В отдельных каналах подложки из-за возможного наличия дефектов условия течения или давления могут значительно отличаться от тех же условий в остальных каналах, в связи с чем жидкая среда для нанесения покрытия существенно труднее или легче проникает в отдельные каналы и в условиях нанесения покрытия образует покрытие на меньшей или большей их длине. В подобных случаях требуемую одинаковую длину или протяженность покрытия удается обеспечить только у части каналов, но в целом у более чем 95% всех каналов.
Настоящее изобретение обеспечивает достижение этого результата очень простым, но тем не менее неожиданно эффективным образом. Благодаря тому, что в камере для нанесения покрытия по особой "умной" схеме размещено несколько датчиков, можно не только измерять уровень суспензии для нанесения покрытия непосредственно в камере для нанесения покрытия, но и определять, находится ли суспензия для нанесения покрытия в должном состоянии для дальнейшего ведения процесса. Это очень помогает сократить продолжительность цикла (время, необходимое для нанесения покрытия на один элемент/носитель), а с другой стороны, обеспечивает уменьшение процента монолитных носителей, отбраковываемых после нанесения покрытия. Следовательно, изобретение обеспечивает значительное улучшение экономичности и производительности процесса нанесения покрытия на каталитические нейтрализаторы отработавших газов. Это решение не следовало для специалиста явным образом из уровня техники на дату приоритета изобретения.
На фиг. 2 приведен увеличенный фрагмент вида на фиг. 1, показывающий неровность поверхности (130) среды для нанесения покрытия из пористого оксида, т.е. неравномерность, неустойчивость распределения этой среды в камере (100) для нанесения покрытия.
1. Устройство для нанесения покрытия из предназначенной для этого жидкой суспензии (113) на подложки (121), предназначенные для изготовления каталитических нейтрализаторов отработавших газов, в частности для механических транспортных средств, представляющие собой цилиндрические корпуса-носители и имеющие по две торцевые поверхности, боковую поверхность, осевую длину L и множество каналов, проходящих от первой торцевой поверхности до второй торцевой поверхности, содержащее:
- камеру (100) для нанесения покрытия, выполненную с возможностью установки в нее сверху и герметичного присоединения к ней подложки (121) и с возможностью поступления в нее снизу суспензии (113) для нанесения покрытия,
- систему для контроля высоты поверхности суспензии внутри камеры (100) путем измерения переменной величины, включающую по меньшей мере первый (123) и второй (125) датчики, установленные в камере (100) для нанесения покрытия на одинаковой высоте, и один датчик (124), расположенный в указанной камере ниже их, и выполненную с возможностью измерения указанной переменной величины отдельно посредством указанного нижерасположенного датчика и посредством по меньшей мере первого и второго датчиков и с возможностью сравнения измеренных значений переменной величины между собой.
2. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере первый и второй датчики (123, 125) расположены на максимальном расстоянии друг от друга вокруг камеры (100) для нанесения покрытия.
3. Устройство по п. 1, в котором переменная величина представляет собой электрическую величину, выбранную из группы, состоящей из тока, емкости и частоты.
4. Устройство по одному из пп. 1-3, в котором система для контроля высоты поверхности суспензии сообщает о том, находится ли задержка между поступлением значений электрической переменной величины ниже заданного значения.
5. Устройство по п. 1, в котором подложка (121) представляет собой фильтр с проницаемыми стенками каналов или проточный монолитный носитель.
6. Применение устройства по п. 1 для нанесения покрытия на подложки, предназначенные для изготовления каталитических нейтрализаторов отработавших газов, в частности для механических транспортных средств, путем выполнения следующих действий:
- на устройство (122) устанавливают сверху цилиндрический корпус-носитель (121), имеющий две торцевые поверхности, боковую поверхность, осевую длину L и множество каналов, проходящих от первой торцевой поверхности до второй торцевой поверхности;
- герметично присоединяют корпус-носитель (121) к устройству (122);
- в камеру (100) для нанесения покрытия закачивают снизу суспензию (113) для нанесения покрытия, измеряя посредством датчиков (123, 124, 125) переменную величину;
- сигнализируют о выполнении или невыполнении условий для дальнейшего проведения процесса нанесения покрытия.
