СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ
COATING METHOD

Настоящее изобретение представляет собой способ нанесения покрытия на подложку, которую применяют в катализаторах очистки автомобильных отходящих газов. В каналы носителя подают покрывающую жидкость. Чтобы проверить толщину покрытия в покрытой области, используется термографический формирователь изображения.
В области техники, связанной с нанесением покрытий на носители в каталитических конверторах отходящих газов, повышается значение носителей с зональным покрытием, т.е. таких носителей, как фильтры с проницаемыми стенками или сотовых структур с проницаемыми стенками, покрытие на которые нанесено только на часть их длины.
В патенте EP-A1-1273344 описан способ зонального покрытия соответствующего носителя путем подачи покрывающей жидкости в каналы из их нижней части, с продавливанием покрывающей жидкости вверх против действия силы тяжести. Чтобы нанести покрытие по всей длине подложки, необходимо определить, когда покрывающая жидкость выходит из каналов через отверстия на верхнем торце подложки. Можно применять датчик, например, емкостный датчик, чтобы определить, когда покрывающая жидкость достигает высоты, на которой расположен датчик, например, в момент ее поступления на верхний торец носителя, а когда она все еще находится внутри носителя.
В патенте WO 2011/101337 A1 описан способ покрытия подложки, аналогичный описанному в EP-A1-1273344, однако в этом случае часть покрывающей жидкости направляют из покрывающего устройства в вертикальную восходящую трубку, которая указывает уровень покрывающей жидкости внутри носителя. Уровень можно также определить автоматически с помощью датчика.
В патенте WO 2011/098450 A1 раскрыт способ покрытия подложки, аналогичный описанному в EP-A1-1273344, в котором предварительно определенный объем покрывающей жидкости вводят в носитель гидравлическими средствами.
Ни один из этих способов, однако, не позволяет напрямую определить в каждый момент времени высоту зоны покрытия внутри самого носителя. Традиционно высоту зоны можно определить с помощью рентгеновских измерений, аналогичных контролю безопасности в аэропортах. Этот способ, однако, медленный, требует значительных усилий, а также огромного и сложного устройства, что делает его неподходящим для рутинных измерений и целей регулирования процесса. Другой общеизвестный способ состоит в разрезании носителя параллельно каналам и визуальном исследовании длины зоны покрытия. Этот способ, однако, затратен, поскольку фактически продажные продукты необходимо разрушать в значительных количествах, если эту методику применяют для контроля качества. Применение указанных способов для контроля производственного процесса не оправдано.
Цель настоящего изобретения состояла в обеспечении другого способа неразрушающего определения длины покрытой части носителя при получении конверторов отходящих газов автомобилей. Конкретно, способ должен быть достаточно легким для внедрения при производстве в промышленных масштабах катализаторов очистки отходящих газов автомобилей, и не в меньшей мере надежным, чтобы выдерживать жесткие производственные условия. Способ также должен быть таким, чтобы его можно было применять без отрицательного воздействия на безопасность труда.
Проблема решена способом определения длины покрытия в покрытом носителе для производства конверторов отходящих газов автомобиля, носители содержат первый торец и второй торец, поперечную поверхность, основную ось и длину оси L, а также каналы, которые определены как стенки каналов, простирающиеся от первого торца до второго торца параллельно основной оси; способ включает:
обеспечение носителя для изготовления конверторов отходящих газов автомобиля, имеющего первую температуру;
обеспечение покрывающей жидкости, имеющей вторую температуру, отличающуюся от первой температуры, характерной для носителя;
установку носителя на подходящих средствах для введения покрывающей жидкости в каналы носителя;
подачу покрывающей жидкости в каналы носителя так, чтобы покрытие формировалось на или в стенках каналов, причем каналы покрывают на часть их длины, которая меньше длины оси L;
определение длины зоны нанесения покрытия путем создания термографического изображения покрытого носителя, и отнесение секторов, имеющих различные температуры, к покрытым или не покрытым зонам носителя, и определение длины покрытой зоны носителя на основе такого отнесения.
Термографическое изображение можно получить с помощью инфракрасной фотокамеры. Если применяют инфракрасную цифровую фотокамеру, изображение можно обрабатывать с помощью программ, предназначенных для обработки изображений, с целью определения длины зоны покрытия (которую в данной области техники также можно обозначить выражением «длина зоны»); можно также применять данные по определению длины зоны для регулирования параметров способа нанесения покрытия, чтобы регулировать способ нанесения покрытия, так, чтобы убедиться, что при нанесении покрытия на носитель всегда достигнута желаемая длина зоны покрытия. В качестве носителей берут обычные металлические или керамические блочные носители проточного типа или с проницаемыми стенками.
Подробное описание изобретения
Способ по настоящему изобретению осуществляют обычным путем, уже известным работникам, квалифицированным в данной области техники. Предпочтительные способы нанесения покрытия для получения содержащих катализатор монолитов проточного типа, а также с проницаемыми стенками, металлических или керамических, можно найти в данной области техники (патенты EP 1064094 A1; DE 102010008700 A; DE 102010007499 A; DE 102009037381 A; DE 102007012928 A; DE 102004051099 A; DE 102005062317 A; DE 102004040551 A; DE 102004040550 A; а также литература, цитируемая в этих источниках). Обычное устройство для нанесения покрытия, используемое в линиях для получения такой продукции, оснащено дополнительно инфракрасной фотокамерой, которую применяют для получения термографического изображения. Предпочтительно, чтобы термографическое изображение создавалось инфракрасной фотокамерой, которая способна различать температуры с градиентом менее 4, более предпочтительно менее чем 3, и наиболее предпочтительно менее чем 2°C.
В очень выгодном предпочтительном варианте настоящего изобретения средства для создания термографического изображения располагают на средствах для нанесения покрывающей жидкости в каналы носителя таким образом, чтобы можно было отслеживать прогресс процесса введения покрывающей жидкости в носитель. Имея такой способ регулирования процесса, можно дополнительно обеспечить процесс регулирования в ходе производства, при котором длину зоны нанесения, определенную в способе по настоящему изобретению, применяют для регулирования по меньшей мере одного из параметров введения покрывающей жидкости в носитель, т.е. для создания регулирования в замкнутом цикле.
Если применяют обеспечивающую преимущество цифровую инфракрасную фотокамеру, изображение можно обрабатывать с помощью программного обеспечения для обработки изображений, с целью определения длины зоны покрытия (которая также известна в данной области техники под названием «длина зоны») предпочтительно с минимальным диапазоном погрешности, например, с использованием алгоритмов статистического снижения уровня шумов, или подобных методов. Как уже указано, собранные данные для измеренной длины зоны можно выгодным образом применять для регулирования параметров процесса способа нанесения покрытия, чтобы регулировать способ такого нанесения, и таким образом обеспечивается уверенность в том, что производимые носители всегда имеют необходимую длину зоны покрытия. Длину зоны покрытия можно определять без разрушения носителей с нанесенным покрытием, используя способ по настоящему изобретению, с погрешностью в интервале менее чем ±1 см, предпочтительно менее чем ±0,5 см, и наиболее предпочтительно менее чем ±0,3 см.
Носители, применяемые для настоящего изобретения, представляют собой обычные субстраты или блок-носители, которые обычно применяют для нанесения каталитически активных компонентов катализаторов очистки отходящих газов автомобилей совместно с дополнительными материалами, например, связующими, или термостойкими оксидами металлов с высокой удельной поверхностью, которые используют в качестве материала носителя, последний вводят в подложку в виде суспензии, которую называют покрытием. Если стенки подложки имеют пористую структуру, можно наносить покрытие или на стенку, или внутрь стенки, или обоими способами. Применяемый способ нанесения зависит от соотношения размера пор стенок и размера частиц покрытия. Читатели, квалифицированные в данной области техники, обладают необходимыми знаниями для реализации обеих стратегий нанесения покрытия (см. ссылки, приведенные выше). Подложку выгодным образом выбирают из группы металлических или керамических проницаемых монолитов и металлических или керамических монолитных блоков с проницаемыми стенками.
Чтобы осуществлять способ правильно, должна существовать разница температур покрывающей жидкости и носителя, т.е. первая и вторая температуры должны различаться. Как уже указано выше, различие зависит от разрешения используемой фотографической камеры, и поэтому различие между первой и второй температурами должно быть меньше температурного разрешения камеры. В очень предпочтительном способе различие между первой и второй температурой составляет более чем 2°C, что позволяет эффективно определять достижение желаемой длины зоны покрытия внутри носителя. Верхняя температура ограничена техническими возможностями, которые определяются используемыми материалами. Для достижения наилучших результатов требуется, чтобы разница температур составляла по меньшей мере 3°C, конкретно от 3 до 30°C, обычно в интервале от 4 до 15°C, или, наиболее предпочтительно, от 5 до 10°C, принимая во внимание чувствительность цифровых инфракрасных камер, доступных в настоящее время. Меньшее различие можно будет рассмотреть в том случае, когда станет доступным более точное оборудование. Большие различия температур могут вызывать проблемы при обработке, или вследствие изменения свойств покрывающей жидкости, или же достижение такой значительной разницы первой и второй температур может быть сложно достичь из-за энергетических затрат для нагревания и/или охлаждения носителя, покрывающей жидкости или обоих этих материалов.
Как уже указано, если концепция производства соответствующих покрытых активным компонентом носителей реализуется с регулировкой внутри контура, имеет смысл располагать средства для получения термографического изображения поблизости от носителя и от средств нанесения покрывающей жидкости в каналы носителя. Их следует располагать так, чтобы изменения, происходящие при нанесении покрывающей жидкости на внутреннюю поверхность носителя, можно было отслеживать напрямую. С другой стороны, способ по настоящему изобретению можно также применять только для целей отслеживания качества. Независимо от цели его применения, настоящее изобретение обеспечивает способ, который можно легко осуществлять на крупных производственных мощностях для производства катализаторов очистки отходящих газов автомобилей. Способ способствует дальнейшему улучшению определения такого важного показателя, как конечная точка нанесения каталитически активного покрытия, которая меньше общей длины носителя, ее можно отслеживать относительно легко без разрушения производимого катализатора. Для катализаторов с зональным нанесением покрытия иногда абсолютно необходимо, чтобы зоны не перекрывались, т.е. компоненты одной зоны могут служить каталитическими ядами для реакции, происходящей в другой зоне. Имея способ очень точного определения границы зоны, можно получать катализаторы, обладающие лучшими свойствами.
Описание чертежей
На фиг. 1 показано термографическое изображение носителя после нанесения на него покрытия, имеющего другую температуру по сравнению с самим носителем. Различие между носителем и покрытой зоной хорошо видно на чертеже.
На фиг. 2 показана кривая, отражающая температуру, измеренную вдоль средней оси носителя, показанной на фиг. 1 серой линией. Точка перегиба кривой считается границей покрытой зоны.