УСТАНОВКА И СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ НА ВНЕШНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПОКРЫТИЙ, СОДЕРЖАЩИХ МЕТАЛЛЫ ГРУППЫ ПЛАТИНЫ И НЕБЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ Российский патент 2019 года по МПК B05C1/00 B05C11/02 B05D1/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к системам и способам нанесения каталитического покрытия на одну или более внешних поверхностей носителя катализатора.

Уровень техники

Монолитный сотовый носитель (подложка) катализатора обычно имеет впускной конец и выпускной конец, и по всей длине носителя, от его впускного конца к выпускному концу, проходит множество каналов (сот), прилегающих друг к другу. Плотность сот в таких носителях обычно варьируется в диапазоне 100-600 сот/кв. дюйм, однако плотность может быть в диапазоне 10-1200 сот/кв. дюйм. Формы сот могут быть квадратными, треугольными или шестиугольными.

Площадь отверстий сот в передней поверхности носителя может составлять 50-85% всей площади поверхности, и толщина стенок сот может составлять 0,5-10 мил, где 1 мил равен 0,001 дюйма. Соты также могут быть отделены друг от друга стенками толщиной в диапазоне от примерно 0,5 мила до примерно 60 мил (0,012 мм до 1,5 мм). В некоторых случаях площадь отверстий в передней поверхности носителя может достигать 91% для носителя с плотностью сот порядка 600 сот/кв. дюйм и с толщиной стенок сот, равной 2 мила.

Стенки сот носителя могут быть пористыми или непористыми, гладкими или шероховатыми. Для пористых стенок средний диаметр пор может варьироваться от примерно 0,1 микрон до примерно 100 микрон, и пористость стенок может быть в диапазоне примерно 10-85%.

В различных режимах работы, на передних кромках стенок сот могут аккумулироваться углеродистые отложения (например, сажа, нагар и т.п.). Со временем накапливающиеся отложения сажи и нагара могут уменьшить размеры входных отверстий сот и всю площадь отверстий в передней поверхности носителя. Это уменьшение размеров входных отверстий, в свою очередь, может приводить к повышению обратного давления и снижению потока отработавших газов через носители катализаторов.

Раскрытие изобретения

Ниже рассмотрены различные варианты осуществления изобретения. Будет понятно, что нижеописанные варианты могут объединяться не только таким образом, как это указано ниже, а в любых подходящих комбинациях в соответствии с объемом изобретения.

Принципы и варианты осуществления изобретения относятся к решению вышеуказанных проблем путем обеспечения покрытий на поверхностях, которые позволяют уменьшить или вообще исключить осаждение сажи и нагара на кромках отверстий сот, в результате чего предотвращается забивание сот носителя.

Принципы и варианты осуществления изобретения относятся к установке (системе) и способу, обеспечивающим нанесение на внешние кромки стенок, формирующих монолитный носитель катализатора, жидкого материала покрытия, представляющего собой раствор и/или суспензию благородных и/или неблагородных металлов, путем переноса раствора или суспензии с абсорбирующего аппликатора на поверхность монолитного носителя катализатора, содержащую передние кромки стенок сот.

Варианты осуществления изобретения относятся к установке, которая может обеспечивать нанесение покрытия, содержащего повышенное содержание каталитического металла (например, металла группы платины), на поверхности монолитного носителя катализатора, содержащие впускные и/или выпускные отверстия сот.

Принципы и варианты осуществления настоящего изобретения относятся к установке для нанесения внешнего/лицевого покрытия на поверхность монолитного носителя катализатора, содержащей: подающую систему; выгружающую систему; по меньшей мере один (электро)двигатель конвейера, функционально связанный с подающей системой и/или выгружающей системой, для привода подающей системы и выгружающей системы с заданной скоростью; контроллер двигателя, который соединен электрически с указанным по меньшей мере одним двигателем конвейера и обеспечивает поддержание заданной скорости этого двигателя; аппликатор жидкого материала покрытия, установленный между подающей системой и выгружающей системой, причем аппликатор содержит внутренний сердечник и внешний абсорбирующий/выступающий материал; и ванну для жидкого материала покрытия, установленную под аппликатором, которая сконфигурирована таким образом и имеет такие размеры чтобы аппликатор входил в нее полностью по длине, и которая содержит жидкий материал покрытия, причем ванна для жидкого материала покрытия установлена по вертикали таким образом, чтобы абсорбирующий материал аппликатора по меньшей мере частично был погружен в жидкий материал покрытия.

В различных вариантах установка для нанесения внешнего покрытия содержит также двигатель аппликатора жидкого материала покрытия, который функционально связан с аппликатором и осуществляет вращение аппликатора с заданной скоростью.

В различных вариантах установка для нанесения внешнего покрытия содержит также: соединительную муфту, установленную между двигателем аппликатора жидкого материала покрытия и аппликатором и связанную с ними функционально; причем контроллер двигателя соединен электрически с двигателем аппликатора жидкого материала покрытия и обеспечивает поддержание заданной скорости вращения двигателя аппликатора.

В различных вариантах установка для нанесения внешнего покрытия содержит также систему подачи жидкого материала покрытия, которая содержит резервуар для жидкого материала покрытия и насос для перекачивания этого материала, соединенный и сообщающийся с резервуаром с возможностью прохождения между ними текучей среды по трубопроводу насоса, и насос также соединен и сообщается с ванной для жидкого материала покрытия с возможностью прохождения между ними текучей среды по подающему трубопроводу, причем резервуар для жидкого материала покрытия соединен и сообщается с ванной для жидкого материала покрытия с возможностью прохождения между ними текучей среды по обратному трубопроводу, так что ванна и резервуар могут поддерживать заданный уровень жидкого материала покрытия в ванне.

В различных вариантах установка для нанесения внешнего покрытия содержит также датчик количества жидкости, функционально связанный с ванной для жидкого материала покрытия и электрически соединенный с контроллером, который принимает электрические сигналы от датчика и определяет необходимость включения насоса для подачи дополнительного жидкого материала покрытия для поддержания заданного уровня жидкости в ванне.

В различных вариантах датчик количества жидкости представляет собой весы с большим динамическим диапазоном измерений, функционально связанный с ванной для жидкого материала покрытия, причем весы определяют количество материала в ванне и передают команды в насос для подачи дополнительного жидкого материала покрытия в ванну, когда измеренная величина веса падает ниже заданного значения.

В различных вариантах датчик количества жидкости представляет собой датчик уровня жидкости, который измеряет уровень жидкого материала покрытия в ванне и передает команды в насос для подачи дополнительного жидкого материала покрытия в ванну, когда его уровень в ванне падает ниже заданного уровня.

В различных вариантах установка для нанесения внешнего покрытия содержит также: систему регулирования высоты, которая функционально связана с аппликатором жидкого материала покрытия и обеспечивает регулирование вертикального положения аппликатора, так что он может быть установлен на заданной высоте над горизонтальной плоскостью подающей и выгружающей систем; и датчик концентрации жидкого материала покрытия, который функционально связан с системой подачи этого материала и измеряет количество активного компонента в жидком материале покрытия.

В различных вариантах установка для нанесения внешнего покрытия содержит также: источник света; оптический датчик; и один или несколько лучей света, проходящих от источника света к оптическому датчику по световому пути, пересекающему аппликатор жидкого материала покрытия.

В различных вариантах световой путь проходит выше горизонтальной плоскости конвейеров подающей и выгружающей систем и ниже верхнего края абсорбирующего материала аппликатора на заданной высоте, так что первоначально аппликатор перекрывает один или несколько лучей света.

В различных вариантах один или несколько лучей света, пересекающих абсорбирующий материал аппликатора, уже не перекрывается им, когда высота/толщина абсорбирующего материала уменьшается на заданную величину; и луч света, проходящий ниже заданной высоты и принимаемый оптическим датчиком, вызывает предупреждающий сигнал, указывающий на то, что высота абсорбирующего материала аппликатора уже не является достаточной для обеспечения требуемого количества жидкого материала покрытия на монолитном носителе катализатора.

В различных вариантах установка для нанесения внешнего покрытия содержит также: систему регулирования высоты, которая функционально связана с аппликатором жидкого материала покрытия и обеспечивает регулирование вертикального положения аппликатора, так что он может быть установлен на заданной высоте над горизонтальной плоскостью подающей и выгружающей систем; и компьютер с возможностью обмена электронными сообщениями с системой регулирования высоты и оптическим датчиком, причем компьютер сконфигурирован для приема электронных сообщений от оптического датчика, указывающих высоту верхнего края аппликатора жидкого материала покрытия над горизонтальной плоскостью подающей и выгружающей систем, и передачи команд в систему регулирования высоты для изменения вертикального положения аппликатора.

Принципы и варианты осуществления настоящего изобретения также относятся к способу нанесения покрытия на монолитный носитель катализатора, включающему: нанесение жидкого материала покрытия на аппликатор; удерживание монолитного носителя катализатора на подающей системе, приводимой двигателем конвейера, который придает монолитному носителю катализатора движение с заданной скоростью; обеспечение прохождения монолитного носителя катализатора через аппликатор жидкого материала покрытия с заданной скоростью, так что некоторое количество жидкого материала покрытия передается с аппликатора на внешнюю поверхность монолитного носителя катализатора, которая входит в контакт с аппликатором; и определение свободного прохождения луча света или перекрытия его аппликатором жидкого материала покрытия, и регулируемое изменение высоты аппликатора, если определено, что луч света свободно проходит.

В различных вариантах способ нанесения покрытия на монолитный носитель катализатора включает также: обеспечение ванны для жидкого материала покрытия; содержание жидкого материала покрытия в ванне, причем жидкий материал покрытия наносится на аппликатор путем обеспечения, по меньшей мере частично, его контакта с жидким материалом покрытия внутри ванны.

В различных вариантах способ нанесения покрытия на монолитный носитель катализатора включает также: непрерывный контроль количества жидкого материала покрытия в ванне с помощью датчика жидкого материала покрытия; определение, когда количество жидкого материала покрытия в ванне становится ниже требуемой величины; и подачу дополнительного количества жидкого материала покрытия в ванну для восстановления требуемого количества жидкого материала покрытия в ванне.

В различных вариантах способ нанесения покрытия на монолитный носитель катализатора включает также прием монолитного носителя катализатора выгружающей системой, которая удерживает носитель, после того как он пройдет через аппликатор жидкого материала покрытия.

В различных вариантах способ нанесения покрытия на монолитный носитель катализатора включает также регулирование давления между аппликатором жидкого материала покрытия и монолитным носителем катализатора, так чтобы с аппликатора на монолитный носитель катализатора переносилось заданное количество жидкого материала покрытия.

В различных вариантах давление, создаваемое между аппликатором и монолитным носителем катализатора, регулируется путем приложения давления к внешней поверхности монолитного носителя катализатора, противоположной внешней поверхности, которая находится в контакте с аппликатором, причем давление на эту противоположную поверхность создается прижимными роликами.

В различных вариантах способ нанесения покрытия на монолитный носитель катализатора включает также: непрерывный контроль высоты аппликатора жидкого материала покрытия над горизонтальной плоскостью подающей системы; определение, когда аппликатор не выступает над горизонтальной поверхностью подающей системы на требуемую высоту; и регулирование высоты аппликатора таким образом, чтобы он выступал над горизонтальной поверхностью подающей системы на требуемую высоту.

В различных вариантах способ нанесения покрытия на монолитный носитель катализатора включает также увеличение количества жидкого материала покрытия в ванне до уровня, достаточного для компенсации откорректированной высоты аппликатора жидкого материала покрытия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 - вид сбоку одного из вариантов установки для нанесения покрытия;

на фиг. 2 - вид сверху одного из вариантов установки для нанесения покрытия;

на фиг. 3А, 3Б - виды одного из вариантов аппликатора для нанесения покрытия и ванны с жидким материалом покрытия;

на фиг. 4А-4Г - иллюстрации работы одного из вариантов узла измерений слоя абсорбирующего материала;

на фиг. 5А - вид одного из вариантов узла регулировки высоты аппликатора для нанесения жидкого материала покрытия;

на фиг. 5Б - вид одного из вариантов узла измерений слоя абсорбирующего материала.

Осуществление изобретения

Изобретение описывается ниже на нескольких примерах его осуществления, однако следует понимать, что оно не ограничивается элементами конструкций или стадиями способа, рассмотренными в нижеприведенном описании. Изобретение может быть осуществлено и в других вариантах и может применяться различными способами.

Принципы и варианты осуществления настоящего изобретения относятся в целом к установкам (системам) и способам нанесения каталитического покрытия на передние кромки стенок сот носителя катализатора для снижения количества сажи, которая аккумулируется у входных отверстий сот, в результате чего может повышаться обратное давление и снижается поток отработавших газов через носитель катализатора.

В различных вариантах осуществления изобретения сажа, которая в противном случае накапливалась бы у входных отверстий сот носителя катализатора, может окисляться покрытием из каталитического материала на передней поверхности носителя, в результате чего поддерживается на прежнем уровне поток отработавших газов через носитель катализатора путем ослабления или предотвращения увеличения обратного давления.

Принципы и варианты осуществления изобретения относятся к установке, которая обеспечивает покрытие передних кромок стенок, формирующих монолитный носитель катализатора, каталитическим материалом.

В различных вариантах монолитный носитель катализатора может также указываться как "носитель катализатора" или просто "носитель".

Варианты предлагаемой установки обеспечивают покрытие монолитного носителя катализатора путем абсорбции жидкого материала покрытия, содержащего растворимый каталитический прекурсор и/или суспензии, содержащей каталитический материал, на аппликаторе, который затем приводят в контакт с внешней поверхностью монолитного носителя катализатора с открытыми для воздействия кромками стенок сот.

В одном или нескольких вариантах растворимый каталитический прекурсор и/или суспензия, содержащая каталитический материал, может содержать металл группы платины, включающей платину, палладий, родий, рутений, осмий, иридий и их комбинации.

Принципы и варианты осуществления настоящего изобретения относятся также к регулированию количества каталитического материала, осаждаемого на открытой для воздействия внешней поверхности носителя, и расстояния, на которое наносимое покрытие заходит внутрь по внутренним стенкам сот носителя катализатора, путем регулирования параметров установки и осуществляемого способа.

Принципы и варианты осуществления настоящего изобретения относятся также к выравниванию скорости абсорбции раствора или суспензии на поверхности носителя со скоростью стекания раствора с аппликатора, а также со скоростью поверхности и давлением, создаваемым между аппликатором и внешней поверхностью монолитного носителя катализатора.

В различных вариантах осуществления изобретения аппликатор может иметь цилиндрическую форму со слоем абсорбирующего материала заданной высоты/толщины, покрывающим внешнюю круговую поверхность аппликатора, и с валом, на котором аппликатор может быть установлен или вокруг которого аппликатор может вращаться. В различных вариантах с сердечником аппликатора и валом может быть функционально связаны подшипники или втулки, так что сердечник аппликатора может свободно вращаться на валу. В различных вариантах аппликатор может быть установлен (например, с использованием посадки внатяг) на сердечнике, который свободно вращается в подшипниках или втулках, установленных в раме.

В различных вариантах давление, создаваемое между носителем и аппликатором, может регулироваться и/или поддерживаться одним или несколькими прижимными роликами на противолежащей стороне носителя, когда он проходит над аппликатором. На раме подающей системы и/или выгружающей системы может быть установлен один или несколько прижимных роликов, расположенных над аппликатором на расстоянии, примерно равном высоте носителя, проходящего через аппликатор, для предотвращения подъема носителя аппликатором. Прижимной ролик может поддерживать заданную величину давления носителя на аппликатор, которая может быть больше, чем сила тяжести, создаваемая одним только носителем. Высота прижимного ролика может быть регулируемой, и ролик может быть функционально связан с устройством регулирования и серводвигателем для регулирования высоты ролика в соответствии с командами, получаемыми от контроллера. Контроллер может управляться встроенным компьютером, и/или он может быть соединен с компьютером, который может обеспечивать регулирование высоты одного или нескольких прижимных роликов в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

В различных вариантах скорость носителя катализатора и окружная скорость аппликатора определяется линейной скоростью конвейера подающей системы, и давление между носителем и аппликатором определяется высотой аппликатора над плоскостью конвейера подающей системы и весом носителя катализатора.

В различных вариантах аппликатор жидкого материала покрытия может быть поднят или опущен для изменения уровня слоя абсорбирующего материала, открытого для носителя.

В различных вариантах осуществления изобретения высота аппликатора жидкого материала покрытия над плоскостью подающей системы может быть определена путем обеспечения по меньшей мере одного луча света по линии, проходящей через аппликатор.

В различных вариантах может использоваться один передатчик, например лазер, лазерный диод или светодиод, в качестве источника света и один оптический датчик, который может быть, например фотодиодом или фототранзистором, расположенным на определенной высоте над плоскостью конвейеров подающей и выгружающей систем, причем источник света и оптический датчик расположены на противоположных сторонах конвейеров.

В различных вариантах высота аппликатора жидкого материала покрытия и давление между слоем абсорбирующего материала аппликатора и поверхностью носителя катализатора могут быть определены путем обнаружения перекрытия луча света аппликатором, и регулирование высоты аппликатора, если обнаружено, что луч света не перекрывается, для увеличения контакта между слоем абсорбирующего материала аппликатора и поверхностью носителя катализатора. В различных вариантах компьютер может получать сигналы от оптического датчика и передавать команды на увеличение высоты аппликатора, пока сигналы от оптического датчика не прекратятся.

В различных вариантах источник света может представлять собой вертикальную группу передатчиков, например лазеров, лазерных диодов или светодиодов, обеспечивающих вертикальную линейку параллельных лучей света, и оптический датчик может представлять собой вертикальную группу приемников, например фотодиодов или фототранзисторов, которые обеспечивают вертикальную линейку оптических датчиков, принимающих свет от источников света.

При работе установки по настоящему изобретению в ее различных вариантах наиболее широкая часть носителей часто будет проходить через среднюю часть аппликатора жидкого материала покрытия, и поэтому эта часть аппликатора сдавливается и/или стирается быстрее по сравнению с частями, находящимися ближе к краям аппликатора. Поскольку средняя часть находится в контакте с носителями, на которые наносится покрытие, более продолжительное время, то средняя часть, используемая более интенсивно, будет ухудшаться первой, в результате чего на носителях будет возникать постепенно расширяющаяся полоса, на которой на носитель будет передаваться меньше жидкого материала покрытия. Это будет происходить из-за меньшей высоты слоя абсорбирующего материала и/или меньшего давления между изношенной 5 часть аппликатора и носителем, а также, возможно, в связи с ослабленной способностью этой части аппликатора удерживать жидкий материал покрытия.

В различных вариантах один или несколько лучей света могут направляться под углом через среднюю часть аппликатора. Лучи света могут приниматься одним или несколькими оптическими датчиками, установленными с 10 противоположной стороны аппликатора.

Различные варианты осуществления изобретения описываются ниже более подробно со ссылками на прилагаемые фигуры. Следует понимать, что эти чертежи являются лишь иллюстрациями некоторых вариантов и не представляют полный объем настоящего изобретения, для определения которого следует 15 обратиться к прилагаемой формуле.

На фиг. 1 приведен вид сбоку иллюстративного варианта установки 100 для нанесения покрытия. Носитель 200 катализатора может быть подан на установку с помощью робота или вручную, причем носитель устанавливают его поверхностью, на которую необходимо нанести покрытие, на подающую 20 систему 110.

В различных вариантах подающая система 110 может быть конвейером, содержащим ряд близкорасположенных роликов 112, приводимых во вращение двигателем 115 и приводной цепью, проходящей с зацеплением с зубчатыми шестернями (не показаны), прикрепленными к валам роликов, или конвейерной 25 лентой 117, охватывающей группу роликов, один из которых приводится во вращение двигателем 115, который может быть электродвигателем переменного или постоянного тока с регулируемой скоростью, управление которым осуществляет контроллер 118.

В различных вариантах, после того как носитель катализатора пройдет над 30 аппликатором 120 покрытия, он поступает на выгружающую систему 130. В различных вариантах выгружающая система может быть конвейером, содержащим ряд близкорасположенных роликов 132, которые вращаются свободно (приводной двигатель не используется). В различных вариантах, в которых выгружающий конвейер 130 не имеет привода, подающая система 110 регулирует скорость прохождения носителя через аппликатор в выгружающую систему 130.

В некоторых вариантах выгружающая система 130 может быть конвейером, содержащим ряд близкорасположенных роликов 132, приводимых во вращение тем же двигателем 115, который осуществляет привод подающей системы 110, и функционально связанных с приводной цепью, находящейся в зацеплении с зубчатыми шестернями, прикрепленными к валам роликов (не показаны). В некоторых вариантах выгружающая система 130 может быть конвейером, содержащим ряд близкорасположенных роликов 132, приводимых во вращение конвейерной лентой 137, охватывающей группу роликов, один из которых приводится во вращение отдельным двигателем 135, который может быть электродвигателем переменного или постоянного тока с регулируемой скоростью, управление которым осуществляет контроллер 118.

В различных вариантах ролики подающей системы могут быть установлены в опорной раме, конфигурация и размеры которой обеспечивают прием монолитного носителя катализатора. Рама может содержать направляющие элементы, которые проходят вдоль противолежащих сторон роликов 112 и к которым могут быть присоединены валы роликов, например, с использованием монтажных отверстий, подшипников или втулок. Рама может также содержать поперечные элементы, обеспечивающие жесткость конструкции, и регулируемые вертикальные опоры для установки подающей системы на нужной высоте.

В различных вариантах ролики 132 выгружающей системы могут быть установлены в опорной раме, конфигурация и размеры которой обеспечивают прием монолитного носителя катализатора. Рама может содержать направляющие элементы, которые проходят вдоль противолежащих сторон роликов и к которым могут быть присоединены валы роликов, например, с использованием монтажных отверстий, подшипников или втулок. Рама может также содержать поперечные элементы, обеспечивающие жесткость конструкции, и регулируемые вертикальные опоры для установки выгружающей системы на нужной высоте. Подающая и выгружающая системы могут быть установлены на одной высоте, и им придают такую конфигурацию и такие размеры, чтобы они соединялись функционально с другими функциональными модулями (например, с роботами, весами, сушилками, участками промежуточного хранения). В различных вариантах ванна 125 для жидкого материала покрытия может быть присоединена либо к подающей системе 110, либо к выгружающей системе 130, либо к обеим системам с помощью подходящих кронштейнов и/или крепежных средств, хорошо известных специалистам.

В одном или нескольких вариантах подающая система 110 и выгружающая система 130 могут быть установлены на одной раме, причем ванну для жидкого материала покрытия устанавливают между подающей и выгружающей системами.

В одном или нескольких вариантах, в которых подающая система 110 и выгружающая система 130 приводятся в движение двигателем, их необходимо синхронизировать, чтобы они двигались с одной скоростью, так чтобы не происходило нарушений равномерности движения и/или скорости носителя, когда он переходит с одного конвейера на другой. Носитель должен двигаться с постоянной скоростью, когда он находится в контакте с аппликатором 120 покрытия. Задержка при приеме носителя выгружающим конвейером может вызывать временное уменьшение передачи жидкости с аппликатора по меньшей мере на часть носителя, в результате чего покрытие внешней поверхности носителя будет неоднородным. Напротив, ускорение при приеме носителя выгружающим конвейером может вызывать временное увеличение передачи жидкости с аппликатора по меньшей мере на часть носителя, в результате чего покрытие внешней поверхности носителя также будет неоднородным.

В различных вариантах в качестве электродвигателя может использоваться серводвигатель, бесщеточный двигатель постоянного тока или шаговый двигатель вместе с соответствующим контроллером, как это хорошо известно специалистам.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения подающая система 110 подает монолитный носитель катализатора на заданной скорости в направлении аппликатора 120 покрытия, который абсорбирует некоторого количества жидкого материала покрытия. Монолитный носитель катализатора может находиться в контакте с аппликатором в течение заданного времени, определяемого скоростью и размерами носителя. В различных вариантах время нахождения монолитного носителя катализатора в контакте с аппликатором может варьироваться в диапазоне от примерно 0,5 секунды до примерно 4 секунд, или от примерно 1 секунды до примерно 2 секунд, или от примерно 2 секунд до примерно 3 секунд, или в течение примерно 1,5 секунд.

В различных вариантах аппликатор 120 покрытия может представлять собой цилиндрический валик, содержащий слой абсорбирующего материала и сердечник, служащий для него опорой. Абсорбирующий материал может быть пеноматериалом, пористой резиной, тканым материалом или нетканым материалом, который может абсорбировать (впитывать/захватывать) и удерживать соответствующее количество жидкости.

В различных вариантах на раме подающей системы 110 и/или выгружающей системы 130 с помощью опоры 191 может быть установлена прижимная система 190, которая содержит один или несколько роликов 192, расположенных над аппликатором 120 на расстоянии, примерно равном высоте носителя 200, проходящего через аппликатор 120, для предотвращения подъема носителя аппликатором. Прижимные ролики 192 могут поддерживать заданную величину давления носителя на аппликатор, которая может быть больше, чем сила тяжести, создаваемая одним только носителем. В различных вариантах прижимные ролики могут быть изготовлены из резины, из пенистой резины или из другого эластомерного материала, известного специалистам. Прижимные ролики 192 могут быть связаны функционально с натяжными пружинами для регулирования величины направленной вниз силы.

В различных вариантах аппликатор 120 может быть установлен в ванне или в поддоне 125, содержащем жидкий материал покрытия, включающий растворимый прекурсор катализатора и/или суспензию, содержащую каталитический материал. Аппликатор может быть по меньшей мере частично погружен в раствор растворимого прекурсора катализатора и/или в суспензию, содержащую каталитический материал, так что абсорбирующий материал аппликатора может поглощать некоторое количество этого раствора и/или суспензии.

В различных вариантах с ванной 125 для жидкого материала покрытия может быть функционально соединена система 170 подачи жидкого материала покрытия, которая содержит подходящий насос 180 для текучей среды, резервуар 171 для жидкого материала покрытия, подающий трубопровод 185 и обратный трубопровод 175. Первый конец впускного трубопровода 177 может быть соединен с насосом 180 с возможностью прохождения текучей среды между ними, и его противолежащий конец соединен с резервуаром 171 для жидкого материала покрытия с возможностью прохождения текучей среды между насосом и резервуаром. Первый конец подающего трубопровода 185 может быть соединен с насосом 180, и его противолежащий конец соединен с ванной 125 для жидкого материала покрытия с возможностью прохождения текучей среды между насосом и ванной. Первый конец возвратного трубопровода 175 может быть соединен с ванной для жидкого материала покрытия и его противолежащий конец соединен с резервуаром 171 с возможностью прохождения текучей среды между ванной и резервуаром.

В одном или нескольких вариантах система 170 подачи жидкого материала покрытия может поддерживать уровень этого материала в ванне 125 на заданной отметке и подавать раствор материала покрытия с известной концентрацией, а также может действовать как система циркуляции для обеспечения необходимой степени перемешивания раствора в ванне 125 для жидкого материала покрытия. В различных вариантах текучая среда покрытия может перекачиваться насосом 180 из резервуара 171 для жидкого материала покрытия в ванну 125.

В одном или нескольких вариантах система 170 подачи жидкого материала покрытия может осуществлять непрерывную циркуляцию этого материала через ванну 125 для поддержания его постоянной концентрации и уровня в ванне. С резервуаром 171 для жидкого материала покрытия может быть функционально связаны весы для непрерывного контроля расхода этого материала за некоторый интервал времени и/или количества носителей катализатора, которое может быть определено заранее или подсчитано в процессе работы установки 100 для нанесения покрытия. В различных вариантах компьютер может получать из весов ванны жидкого материала покрытия измеренные величины веса и записывать эти величины с привязкой ко времени для определения расхода жидкого материала покрытия и/или подсчета количества носителей катализатора, что может использоваться для статистических анализов.

В различных вариантах может использоваться датчик количества жидкости, функционально связанный с ванной 125 жидкого материала покрытия, который может определять, имеется ли ванне 125 достаточное количество жидкости, которая должна подаваться на аппликатор 120, причем датчик количества жидкости может быть датчиком уровня или весами. В различных вариантах датчик количества жидкости может определять, находится ли количество жидкого материала покрытия в ванне ниже необходимой величины, по уровню или по весу жидкости в ванне.

В различных вариантах количество жидкого материала покрытия в ванне 125 может определяться датчиком уровня жидкости, который может быть установлен в ванне. Датчик уровня жидкости может быть электрически соединен с компьютером и/или может обмениваться с ним электронными сообщениями, причем компьютер сконфигурирован для приема сообщений из датчика и определения количества жидкого материала покрытия, имеющегося в ванне 125. Компьютер может быть также электрически соединен с насосом 180 для текучей среды и/или может обмениваться электронными сообщениями с ним, и компьютер может быть сконфигурирован для передачи команд в насос. Насос может быть сконфигурирован для перехода между состоянием перекачивания и состоянием ожидания в соответствии с определенными командами, получаемыми из компьютера. В различных вариантах датчик уровня жидкости, насос 180 для текучей среды и компьютер могут формировать контур обратной связи, который действует для поддержания уровня жидкого материала покрытия в ванне 125 на заданной отметке.

В различных вариантах количество жидкого материала покрытия в ванне 125 может определяться с помощью весов, которые связаны функционально с ванной 125 и могут быть присоединены к ней. Весы могут быть электрически соединены с компьютером и/или могут обмениваться с ним электронными сообщениями, причем компьютер сконфигурирован для приема сообщений из весов и определения количества жидкого материала покрытия, имеющегося в ванне 125, по весу. Компьютер может быть также электрически соединен с насосом 180 для текучей среды и/или может обмениваться с ним электронными сообщениями, и компьютер может быть сконфигурирован для передачи команд в насос. Насос может быть сконфигурирован для перехода между состоянием перекачивания и состоянием ожидания в соответствии с определенными командами, получаемыми из компьютера. В различных вариантах весы для измерения веса жидкого материала покрытия, насос 180 для текучей среды и компьютер могут формировать контур обратной связи, который действует для поддержания веса жидкости в ванне 125 на заданном уровне.

В одном или нескольких вариантах с резервуаром 171 для жидкого материала покрытия может быть связан функционально датчик уровня жидкости или весы для определения того, что уровень жидкости в резервуаре низок, и необходима его заправка. Датчик уровня жидкости или весы, функционально связанные с резервуаром 171 для жидкого материала покрытия, могут быть соединены электрически с компьютером и/или могут обмениваться с ним электронными сообщениями, причем компьютер сконфигурирован для обеспечения предупреждающего сигнала, когда установка для нанесения покрытия содержит недостаточное количество жидкого материала покрытия, и/или для перевода установки для нанесения покрытия в нерабочее состояние для предотвращения нанесения ненадлежащего покрытия на носители катализатора.

В различных вариантах с системой подачи жидкого материала покрытия может быть связан функционально датчик концентрации для измерения количества активного материала покрытия в жидкости. Датчик концентрации активного материала покрытия может измерять концентрацию с использованием технологий спектрофотометрии (например, инфракрасная спектроскопия с Фурье-преобразованием, спектроскопия в ближней ИК-области спектра, спектроскопия в УФ и в видимой области спектра и т.п.), колорометрии (например, в видимой области спектра), определения мутности, создаваемой взвешенными твердыми частицами (например, по ослаблению света, по рассеянию света) или измерения плотности раствора (например, определение коэффициента преломления). Датчик концентрации активного материала покрытия может обмениваться электронными сообщениями с компьютером для вычисления и записи концентраций раствора.

В различных вариантах концентрация металла группы платины в растворе может быть в диапазоне от примерно 0,5% до примерно 5 вес. %, или в диапазоне от примерно 1 вес. % до примерно 2 вес. %, или примерно 1,5 вес. %, причем металлы группы платины включают рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платину.

В различных вариантах раствор материала покрытия содержит катализатор на основе благородного металла, выбранного из группы, состоящей из платины, палладия, родия и их комбинаций, который может быть растворимым соединением, растворенным в жидкостном носителе. В качестве растворимого соединения платины могут использоваться, например, платинохлористоводородная кислота, хлорид платины (IV), K₃РtСl₄ и сульфаты платины. В качестве растворимого соединения родия могут использоваться, например, родий хлорид гидрат (III) и сульфаты родия. В качестве растворимого соединения палладия могут использоваться, например, хлорид палладия (II), K₃PdCl₄, нитраты палладия и сульфаты палладия.

В различных вариантах раствор материала покрытия содержит катализатор на основе неблагородного металла, выбранного из группы, состоящей из кальция, бария, стронция, церия, цезия, меди, железа, никеля, кобальта, марганца, хрома, ванадия и их комбинаций, который может быть растворимым соединением, растворенным в жидкостном носителе (например, в Н₂О).

В различных вариантах суспензия может содержать оксид алюминия, алюмосиликат, цеолиты, диоксид циркония, диоксид титана, оксид лантана и их комбинации.

В различных вариантах суспензия может содержать оксиды кальция, бария, стронция, церия, цезия, меди, железа, никеля, кобальта, марганца, хрома, ванадия и их комбинации.

На фиг. 2 показан вид сверху иллюстративного варианта установки 100 для нанесения покрытия, в которой подающий конвейер 110 приводится в движение электродвигателем 115, и выгружающий конвейер 130 приводится в движение отдельным электродвигателем 135. Вращающийся аппликатор 120 установлен между подающим конвейером 110 и выгружающим конвейером 130, причем между аппликатором 120 и конвейерами может быть минимальный зазор для обеспечения непрерывной опоры носителя катализатора, когда он переходит с одного конвейера на другой, и поддерживается постоянное давление на аппликатор 120 в процессе нанесения раствора материала покрытия.

В некоторых вариантах вращающийся аппликатор 120 может приводиться во вращение электродвигателем 127, так чтобы он вращался с заданной скоростью, в результате чего абсорбирующий материал непрерывно входит в контакт с источником раствора материала каталитического покрытия, и этот контакт поддерживается в течение времени, достаточного для пропитывания раствором абсорбирующего материала.

В одном из вариантов электродвигатель 127 подсоединен и функционально связан с валом аппликатора через соединительную муфту, которая обеспечивает возможность проскальзывания вращающегося аппликатора 120. Соединительная муфта обеспечивает соответствие скорости вращения аппликатора линейной скорости перемещения носителя катализатора, которая определяется подающим конвейером, чтобы предотвращать торможение или ускорение носителя, когда входит в контакт с аппликатором.

В одном или нескольких вариантах соединительная муфта обеспечивает возможность регулирования скорости нанесения покрытия с помощью скорости подачи носителя катализатора, в результате чего предотвращается недостаточная подача платины на внешнюю поверхность носителя.

В одном или нескольких вариантах в установке 100 для нанесения покрытия может быть установлен источник 160 света и оптический датчик 165, причем источник 160 света может испускать один или несколько лучей света в горизонтальной плоскости через аппликатор 120 на уровне горизонтальной плоскости, проходящей через подающую и/или выгружающую системы, или выше нее в направлении оптического датчика 165 для определения того, что аппликатор 120 выступает над плоскостью, проходящей через подающую и/или выгружающую системы. В различных вариантах слой абсорбирующего материала аппликатора 120 будет перекрывать луч света, когда аппликатор находится на надлежащей высоте, и не будет перекрывать луч света, приходящий на оптический датчик 165, если аппликатор находится слишком низко, или абсорбирующий материал сдавлен или изношен. В различных вариантах луч света должен проходить по диагонали через центральную часть аппликатора 120.

На фиг. 3А, 3Б показан цилиндрический аппликатор 120, содержащий слой 121 абсорбирующего материала, окружающий сердечник 122, который может быть установлен на валу 128. Вал 128 может представлять собой сплошной цилиндр, полый цилиндр или множество отклоняемых стержней, имеющих достаточную прочность, чтобы выдерживать по меньшей мере часть веса монолитного носителя 200 катализатора, с дополнительным давлением, создаваемым в направлении вниз одним или несколькими прижимными роликами на противоположной стороне носителя, когда он проходит над аппликатором 120, или без такого давления, без изгиба или отклонения.

В различных вариантах ширина аппликатора 120 превышает ширину носителя катализатора, на который должно быть нанесено покрытие. Аппликатор может иметь такую конфигурацию и такие размеры, чтобы он вписывался в ту же опорную конструкцию (например, в раму, вертикальные опоры и т.п.), в которой установлены ролики подающей 110 и выгружающей 130 систем. В одном из неограничивающих примеров аппликатор может представлять собой валик шириной 18 дюймов, и ванна 125 для жидкого материала покрытия имеет такую конфигурацию и такие размеры, чтобы в нее входил этот валик.

В одном или нескольких вариантах, как показано на фиг. 3А, вал 128 аппликатора может находиться выше боковой стенки ванны 125 с жидким материалом покрытия, в то время как по меньшей мере часть слоя 121 абсорбирующего материала аппликатора находится ниже уровня 126 раствора в ванне 125.

В различных вариантах высота уровня 126 поверхности раствора материала покрытия в ванне 125 может регулироваться изменением вертикального положения регулируемой переливной перегородки и отводящего трубопровода, функционально соединенного с ванной 125, причем регулируемая переливная перегородка и отводящий трубопровод могут регулировать количество раствора, выходящего из ванны 125.

В различных вариантах вал 128 может быть соединен с электродвигателем, который приводит во вращение вал 128 и установленный на нем аппликатор 120. В различных вариантах в процессе работы системы вращение аппликатора 120 вызывает последовательное погружение частей слоя 121 абсорбирующего материала в раствор материала покрытия.

На фиг. 3Б показан один из вариантов цилиндрического аппликатора, подходящего для установки в ванне 125 с жидким материалом покрытия по длине, ширине и глубине, так что аппликатор может быть установлен ровно в ванне и будет равномерно поглощать жидкий материала покрытия.. В различных вариантах к ванне 125 может быть прикреплен связанный с ней функционально датчик 153 уровня жидкости, обеспечивающий определение высоты жидкого материала покрытия в ванне.

На фиг. 4А-4Г иллюстрируется последовательность прохождения цилиндрического монолитного носителя 200 катализатора от подающей системы 110 через аппликатор 120 на выгружающую систему 130.

В одном или нескольких вариантах подающая система 110 и выгружающая система 130 обеспечивают по существу ровную поверхность в горизонтальной плоскости, которая обеспечивает опору для монолитного носителя 200 катализатора, так что он удерживается на одном уровне, и обеспечивается по существу постоянное давление на аппликатор, когда носитель 200 проходит над аппликатором.

На фиг. 4А показан монолитный носитель 200 катализатора на подающей системе 110, которая придает ему горизонтальную скорость в направлении аппликатора 120. Носитель катализатора может перемещаться с заданной скоростью, определяемой установками электродвигателя, его контроллера, компьютера и их комбинациями. Аппликатор 120 может обеспечиваться на одном конце подающей системы 110 для нанесения жидкого материала покрытия на носитель 200 катализатора. Прохождение монолитного носителя 200 катализатора через аппликатор 120 может осуществляться таким образом, чтобы обеспечивалось постоянное время контакта и постоянное давление между носителем и аппликатором.

В одном или нескольких вариантах жидкий материал покрытия может подаваться на аппликатор 120 из источника этого материала, например, из ванны, имеющей достаточный внутренний объем, вмещающий жидкий материал покрытия, достаточный по меньшей мере для смачивания аппликатора 120. В различных вариантах аппликатор 120 будет пропитан жидким материалом покрытия, поскольку в него будет погружена по меньшей мере часть абсорбирующей части аппликатора.

На фиг. 4Б показано, что монолитный носитель 200 катализатора входит в контакт с аппликатором 120 жидкого материала покрытия, например, сначала в центральной части аппликатора. Жидкий материал покрытия наносится по меньшей мере на часть носителя 200, которая находится в контакте с аппликатором.

На фиг. 4В показано, что монолитный носитель 200 катализатора проходит через аппликатор 120 с горизонтальной скоростью, задаваемой электродвигателем подающей системы 110, так что некоторое количество жидкого материала покрытия передается с аппликатора на внешнюю поверхность монолитного носителя 200 катализатора, находящуюся в контакте с аппликатором 120. По мере того как носитель 200 катится по аппликатору 120, части носителя последовательно входят в контакт с последующими частями аппликатора. В различных вариантах соединительная муфта, установленная между электродвигателем и аппликатором 120 обеспечивает возможность соответствующего выравнивания скорости вращения аппликатора и скорости подающей системы 110 и носителя 200.

В одном или нескольких вариантах горизонтальная скорость монолитного носителя катализатора при его движении через аппликатор жидкого материала покрытия может влиять на количество этого материала, передаваемого на носитель; например, при повышении скорости увеличивается количество жидкого материала покрытия, передаваемого на носитель. При повышении горизонтальной скорости носителя уменьшается время, в течение которого жидкий материал покрытия будет стекать с абсорбирующего аппликатора.

В одном или нескольких вариантах положение аппликатора 120 жидкого материала покрытия может регулироваться по вертикали, так что высота аппликатора над горизонтальной плоскостью подающей 110 и выгружающей 130 систем может увеличиваться или уменьшаться. Увеличение высоты аппликатора может приводить к увеличению давления между аппликатором 120 жидкого материала покрытия и монолитным носителем 200 катализатора, когда аппликатор и носитель находятся в контакте. Аналогично, уменьшение высоты аппликатора может приводить к уменьшению давления между аппликатором 120 жидкого материала покрытия и монолитным носителем 200 катализатора, когда аппликатор и носитель находятся в контакте.

В различных вариантах высота аппликатора может регулироваться автоматически системой регулирования высоты, содержащей узел линейного привода с электродвигателем и соответствующий контроллер, или узел гидравлического цилиндра, насос подачи текучей среды (например, воздуха, воды, гидравлической жидкости) и соответствующий контроллер. Контроллер может содержать компьютер и/или сопрягаться с компьютером для автоматической или полуавтоматической регулировки высоты аппликатора с помощью узла линейного привода с электродвигателем или узла гидравлического цилиндра для изменения положения аппликатора, например, по вертикали.

В различных вариантах величина давления между аппликатором 120 жидкого материала покрытия и монолитным носителем 200 катализатора может влиять на количество жидкого материала покрытия, передаваемого с аппликатора на носитель и/или на максимальную глубину проникновения этого материала в соты носителя. Глубина миграции жидкого материала покрытия с передней поверхности носителя по стенкам сот может определяться объемом жидкого материала покрытия, нанесенного на переднюю поверхность носителя.

В различных вариантах аппликатор 120 будет по меньшей мере частично возвышен, так чтобы слой 121 абсорбирующего материала был открыт в горизонтальной плоскости, определяемой роликами подающей 110 и выгружающей 130 систем. В различных вариантах носитель 200 катализатора, проходящий через возвышенный аппликатор, как правило, будет входить в контакт с открытым абсорбирующим материалом возле центральной части аппликатора. В результате контакта между носителем и абсорбирующим материалом, содержащим некоторое количество жидкого материала покрытия, по меньшей мере часть поглощенного жидкого материала будет передаваться с аппликатора на внешнюю поверхность носителя. В различных вариантах максимальная глубина проникновения жидкого материала покрытия в соты монолитного носителя катализатора может быть в диапазоне от примерно 1 мм до примерно 2,5 мм или может составлять примерно 80 мил (примерно 2 мм). Глубина проникновения жидкого материала покрытия в соты должна быть равномерной по всей внешней поверхности носителя, например, с отклонениями, не превышающими 0,5 мм, или 0,2 мм, или 0,1 мм.

На фиг. 4Г показана выгружающая система 130, в которую входит монолитный носитель 200 катализатора, после того как по меньшей мере часть носителя прошла через аппликатор жидкого материала покрытия. Выгружающая система 130 обеспечивает опору для монолитного носителя 200 катализатора после его прохождения подающей системы 110 и аппликатора.

В различных вариантах в выгружающей системе осуществляется движение с той же горизонтальной скоростью, которая была придана носителю подающей системой, для обеспечения равномерного движения носителя (например, без ускорения или торможения).

В одном или нескольких вариантах источник 160 света и оптический датчик 165 обеспечивают непрерывный контроль высоты аппликатора, и если определяется, что аппликатор расположен слишком низко, то может обеспечиваться предупреждающий сигнал.

В одном или нескольких вариантах выгружающая система может быть расположена рядом с другими функциональными блоками, такими как весы, робот, участок промежуточного хранения или их комбинации.

В различных вариантах, по мере того как носитель 200 проходит через аппликатор 120, и его вес переносится с подающей системы на выгружающую систему, по меньшей мере часть носителя находится в контакте с аппликатором. Перемещение носителя через подающую систему, аппликатор и выгружающую систему должно быть плавным, в горизонтальной плоскости, и даже без изменений скорости носителя и его давления на аппликатор.

На фиг. 5А, 5Б показан луч света, сначала перекрытый слоем 121 абсорбирующего материала аппликатора 120, который со временем сдавливается (спрессовывается) или стирается.

На фиг. 5А показан вид сечения неиспользованного аппликатора 120 со слоем 121 абсорбирующего сжимаемого материала, имеющим постоянную толщину на сердечнике 122, который, в свою очередь, может быть установлен на валу 128 со слоем 121 абсорбирующего материала, отходящим на исходное расстояние от сердечника 122. Когда абсорбирующий материал становится сдавленным и/или стертым в результате многократного взаимодействия с поверхностями носителей, способность аппликатора абсорбировать жидкий материал покрытия может снижаться, в результате чего уменьшается количество каталитического материала, осаждаемого на передней поверхности носителя.

В одном или нескольких вариантах вал 128 аппликатора 120 может быть функционально соединен с системой 140 регулировки высоты, содержащей узел электродвигателя линейного привода или узел гидравлического цилиндра, для регулировки высоты аппликатора и слоя абсорбирующего материала над горизонтальной плоскостью подающей системы. В неограничивающем примере линейный электродвигатель 142 и подающий винт 144 соединены функционально с валом 128, так что высота аппликатора может регулироваться в автоматическом режиме, и в частности для регулирования расстояния между центром аппликатора и внешней поверхностью носителя катализатора.

На фиг. 5Б показан вид сечения аппликатора 120, в котором сжимаемый слой абсорбирующего материала сжат от своей исходной высоты/толщины (показана пунктирными линиями) в результате использования и стирания, так что луч света от источника 160 больше не перекрывается слоем абсорбирующего материала, что может быть обнаружено оптическим датчиком 165, установленным на противоположной стороне аппликатора. В различных вариантах, в которых используется вертикальная группа источников света, изменение высоты аппликатора, которое может происходить со временем, приводит к тому, что над абсорбирующим слоем может проходить свет все более ниже расположенных источников света. Уменьшение толщины абсорбирующего материала в результате сжатия и/или истирания может приводить к тому, что все меньшее количество жидкого материала покрытия будет поглощаться аппликатором, и будет ослабляться контакт и/или уменьшаться давление между аппликатором и носителем, на который наносится покрытие, в результате чего жидкий материал покрытия может неравномерно распределяться по поверхности носителя катализатора.

В одном или нескольких вариантах источник света и/или оптический датчик могут быть электрически соединены и/или обмениваться электронными сообщениями с компьютером, сконфигурированным для приема сообщений от оптического датчика. В одном или нескольких вариантах компьютер может быть сконфигурирован для определения высоты абсорбирующего материала аппликатора, вычисления разности между фактической и требуемой величинами высоты и обеспечения автоматического увеличения высоты аппликатора, и/или ванны с жидким материалом покрытия, и/или высоты или веса раствора материала покрытия в ванне для компенсации уменьшившейся высоты абсорбирующего материала и/или его поглощающей способности.

В различных вариантах корректировки высоты аппликатора могут быть выполнены путем подачи соответствующей команды в контроллер узла линейного привода с электродвигателем или узла гидравлического цилиндра на подъем аппликатора, пока не будет перекрыт луч света соответствующего источника света.

В одном или нескольких вариантах луч света проходит примерно через среднюю точку аппликатора 120, поскольку именно в этой его части прежде всего проявляется сжатие и/или истирание абсорбирующего материала. С помощью оптического датчика, принимающего лучи света от источников, можно определить, что аппликатор необходимо заменить, и в этом случае может вырабатываться звуковой и/или визуальный предупреждающий сигнал.

В различных вариантах монолитный носитель катализатора может быть взвешен до и после нанесения покрытия для определения количества каталитического материала (например, платины), осажденного на носителе.

В неограничивающем примере на монолитный носитель катализатора наносился материал покрытия с поверхностной концентрацией порядка 0,0025 г/дюйм² с максимальной глубиной проникновения в соты порядка 2 мм (объемная концентрация материала покрытия в зоне глубиной 2 мм - 54,8 г/фут³). Монолитный носитель катализатора представлял собой керамический носитель без выступающей оболочки. Монолитный носитель катализатора может иметь форму цилиндра диаметром 10,5 дюйма.

Принципы и варианты осуществления настоящего изобретения также относятся к способу нанесения каталитического покрытия на одну или несколько внешних поверхностей носителя катализатора, причем покрытие проникает в соты носителя на глубину, не превышающую 2 мм.

В одном из вариантов носитель катализатора может быть получен с участка промежуточного хранения заготовок и помещен на первые весы для получения начального веса носителя, причем весы могут содержать компьютер и/или запоминающее устройство для приема и хранения измеренных величин веса носителя катализатора, или же весы могут быть электрически соединены и/или обмениваться электронными сообщениями с компьютером и/или с запоминающим устройством для приема и хранения измеренных величин веса носителя катализатора. Носитель катализатора может транспортироваться с участка промежуточного хранения заготовок и помещен на весы с помощью робота, как это хорошо известно в технике автоматизации производства.

Весы могут иметь большой динамический диапазон измерений веса для измерений заготовок весом до 40 кг с разрешением 0,1 г или до 10 кг с разрешением 0,1 г.

В одном или нескольких вариантах носитель катализатора может быть перенесен с весов на подающую систему установки для нанесения покрытий, причем перенос может быть осуществлен другим или тем же роботом, который установил носитель на весы. Носитель может быть разогнан до требуемой горизонтальной скорости подающей системой для прохождения над аппликатором жидкого материала покрытия с этой скоростью, так что внешняя поверхность носителя будет находиться в контакте с аппликатором в течение заданного времени. Аппликатор может смачиваться жидким материалом покрытия для перенесения этого материала на внешнюю поверхность носителя в течение времени контакта этой поверхности с аппликатором. После прохождения аппликатора носитель катализатора может поступать на выгружающую систему с вышеуказанной горизонтальной скоростью.

В одном или нескольких вариантах единственный робот может забирать носитель с участка промежуточного хранения заготовок или с предыдущей станции автоматической производственной линии, транспортировать носитель через аппликатор на требуемой высоте и/или с требуемым давлением на аппликатор, и выгружать на участок промежуточного хранения или на последующую станцию автоматической производственной линии. Робот может управляться встроенным компьютером, и/или он может быть соединен с контроллером и/или компьютером, которые могут обеспечивать управление в автоматическом или полуавтоматическом режиме движением и позиционированием робота.

В одном из вариантов носитель катализатора может быть взвешен на вторых весах для получения промежуточного веса или веса с нанесенным жидким материалом покрытия после прохождения аппликатора, причем весы могут содержать компьютер и/или запоминающее устройство для приема и хранения измеренных величин веса носителя катализатора, или же весы могут обмениваться электронными сообщениями с компьютером и/или с запоминающим устройством для приема и хранения измеренных величин веса носителя катализатора. Носитель катализатора может быть получен из выгружающей системы и помещен на вторые весы с помощью робота, как это хорошо известно в технике автоматизации производства.

В одном или нескольких вариантах весы могут быть функционально связаны с подающей системой для определения "сухого" веса носителя катализатора перед нанесением жидкого материала покрытия на внешнюю поверхность носителя.

В одном или нескольких вариантах весы могут быть функционально связаны с выгружающей системой для определения "влажного" веса носителя катализатора после нанесения жидкого материала покрытия на внешнюю поверхность носителя.

В различных вариантах весы могут быть функционально связаны с каждой из подающей и выгружающей систем, и весы, функционально связанные с выгружающей системой, могут получать вес носителя катализатора после нанесения жидкого материала покрытия и могут обеспечивать определение того, что на внешнюю поверхность носителя катализатора нанесено достаточное количество жидкого материала покрытия. Приращение веса носителя катализатора после нанесения на его внешнюю поверхность жидкого материала покрытия может быть определено как разность веса носителя на подающей системе и веса носителя на выгружающей системе, измеренных соответствующими весами.

В различных вариантах величины веса могут быть переданы из весов подающей и выгружающей систем в соответствующий компьютер для выполнения вычислений и определения того, что на носитель нанесено требуемое количество жидкого материала покрытия.

В различных вариантах носитель катализатора может быть перевернут, так что его поверхность, противоположная поверхности, на которую уже было нанесено покрытие, может быть в контакте с подающей системой и аппликатором жидкого материала покрытия. Перевернутый носитель катализатора может быть установлен на вторую подающую систему второй установки для нанесения покрытий, или же он может быть установлен роботом снова на ту же подающую систему, как это хорошо известно в технике автоматизации производства, для нанесения жидкого материала покрытия на противоположную поверхность.

В одном или нескольких вариантах перевернутый носитель катализатора может быть разогнан до требуемой горизонтальной скорости подающей системой для прохождения над аппликатором жидкого материала покрытия с этой скоростью, так что поверхность носителя будет находиться в контакте с аппликатором в течение заданного времени. Аппликатор может смачиваться жидким материалом покрытия для перенесения этого материала на поверхность носителя в течение времени контакта этой поверхности с аппликатором. После прохождения аппликатора носитель катализатора может поступать на выгружающую систему с вышеуказанной горизонтальной скоростью. Носитель катализатора может быть снят роботом с выгружающей системы и установлен на другие весы.

В одном или нескольких вариантах носитель катализатора может быть помещен на весы для получения окончательного веса после нанесения жидкого материала покрытия на обе поверхности. Носитель катализатора может быть взвешен на вторых или третьих весах для получения окончательного веса с нанесенным жидким материалом покрытия после прохождения аппликатора, причем весы могут содержать компьютер и/или запоминающее устройство для приема и хранения измеренных величин веса носителя катализатора, или же весы могут обмениваться электронными сообщениями с компьютером и/или с запоминающим устройством для приема и хранения измеренных величин веса носителя катализатора. Носитель катализатора может быть перенесен с весов на участок промежуточного хранения.

В различных вариантах переносы между функциональными блоками (например, между весами, подающей системой, выгружающей системой, участками промежуточного хранения) могут выполняться не роботом, а рабочим.

Указания по тексту настоящего описания "один из вариантов осуществления изобретения", "некоторые варианты осуществления изобретения" или "один или несколько вариантов осуществления изобретения" означают, что определенный признак, конструкция, материал или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления изобретения, включаются по меньшей мере в один вариант осуществления изобретения. Таким образом, фразы "в одном или нескольких вариантах осуществления изобретения", "в некоторых вариантах осуществления изобретения" или "в одном из вариантов осуществления изобретения" в различных местах описания необязательно относятся к одному и тому же варианту. Более того, определенные признаки, конструкции, материалы или характеристики могут быть использованы совместно подходящим образом в одном или нескольких вариантах осуществления изобретения.

Хотя изобретение рассмотрено в настоящем описании со ссылками на конкретные варианты его осуществления, необходимо понимать, что такие варианты являются всего лишь иллюстрациями принципов и возможностей применения изобретения. Специалистам в данной области техники будет ясно, что в способ и установка, предлагаемые в настоящем изобретении, могут быть внесены различные изменения и модификации без выхода за рамки сущности и объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение включает модификации и изменения, которые находятся в пределах объема, определяемого пунктами прилагаемой формулы и их эквивалентами.

Группа изобретений относится к системам и способам нанесения каталитического покрытия на одну или более внешних поверхностей носителя катализатора. Установка для нанесения внешнего покрытия на монолитный носитель катализатора содержит подающую систему и выгружающую систему. Кроме того, установка содержит по меньшей мере один двигатель конвейера, функционально связанный с подающей системой и/или выгружающей системой, для привода подающей системы и выгружающей системы с заданной скоростью, а также контроллер двигателя, электрически соединенный с указанным по меньшей мере одним двигателем конвейера с возможностью поддержания заданной скорости подачи, обеспечиваемой этим двигателем. Установка также содержит аппликатор жидкого материала покрытия, установленный между подающей системой и выгружающей системой и содержащий внутренний сердечник и внешний абсорбирующий материал, имеющий определенную высоту, и ванну для жидкого материала покрытия, установленную под указанным аппликатором, которая имеет конфигурацию и размеры, обеспечивающие вхождение аппликатора в нее полностью по длине, и в которой удерживается жидкий материал покрытия, причем ванна для жидкого материала покрытия установлена по вертикали так, чтобы абсорбирующий материал аппликатора по меньшей мере частично был погружен в жидкий материал покрытия. Кроме того, установка содержит систему подачи жидкого материала покрытия, включающую резервуар для жидкого материала покрытия и насос для перекачивания этого материала, соединенный и сообщающийся с указанным резервуаром с возможностью прохождения между ними текучей среды по трубопроводу насоса. Насос также соединен и сообщается с ванной для жидкого материала покрытия с возможностью прохождения между ними текучей среды по подающему трубопроводу. Резервуар для жидкого материала покрытия соединен и сообщается с ванной для жидкого материала покрытия с возможностью прохождения между ними текучей среды по обратному трубопроводу, так что ванна и резервуар могут поддерживать заданный уровень жидкого материала покрытия в ванне. Датчик количества жидкости функционально связан с ванной для жидкого материала покрытия и электрически соединен с контроллером, способным принимать электрический сигнал от датчика и определять необходимость включения насоса для подачи дополнительного жидкого материала покрытия для поддержания заданного уровня жидкости в ванне. Датчик количества жидкости представляет собой весы, функционально связанные с ванной для жидкого материала покрытия и способные определять количество материала в ванне и передавать к насосу команды на подачу дополнительного жидкого материала покрытия в ванну, когда измеренная величина веса падает ниже заданного значения. Установка для нанесения внешнего покрытия на монолитный носитель катализатора содержит подающую систему, выполненную с возможностью транспортировки монолитного носителя катализатора к аппликатору жидкого материала покрытия для нанесения внешнего покрытия, и выгружающую систему, выполненную с возможностью приема монолитного носителя катализатора от аппликатора жидкого материала покрытия и транспортировки монолитного носителя катализатора от аппликатора жидкого материала покрытия. Установка также содержит по меньшей мере один двигатель конвейера, функционально связанный с подающей системой и/или выгружающей системой, для привода подающей системы и выгружающей системы с заданной скоростью, контроллер двигателя, электрически соединенный с указанным по меньшей мере одним двигателем конвейера с возможностью поддержания заданной скорости подачи, обеспечиваемой этим двигателем, и аппликатор жидкого материала покрытия, установленный между подающей системой и выгружающей системой и содержащий внутренний сердечник и внешний абсорбирующий материал, имеющий определенную высоту. Кроме того, установка содержит ванну для жидкого материала покрытия, установленную под указанным аппликатором, которая имеет конфигурацию и размеры, обеспечивающие вхождение аппликатора в нее полностью по длине, и в которой удерживается жидкий материал покрытия, причем ванна для жидкого материала покрытия установлена по вертикали так, чтобы абсорбирующий материал аппликатора по меньшей мере частично был погружен в жидкий материал покрытия. Установка также содержит источник света и оптический датчик. Обеспечиваются один или несколько лучей света, проходящих от источника света к оптическому датчику по световому пути, пересекающему аппликатор и проходящему выше горизонтальной плоскости конвейеров подающей и выгружающей систем и ниже верхнего края абсорбирующего материала аппликатора на заданной высоте, так что первоначально аппликатор перекрывает один или несколько лучей света. Обеспечивается, чтобы один или несколько лучей света, пересекающих абсорбирующий материал аппликатора, не перекрывались им, когда высота абсорбирующего материала уменьшается на заданную величину. Способ нанесения покрытия на монолитный носитель катализатора включает обеспечение установки, нанесение жидкого материала покрытия на аппликатор жидкого материала покрытия, удерживание монолитного носителя катализатора в подающей системе, так что двигатель конвейера придает монолитному носителю катализатора движение с заданной скоростью, обеспечение прохождения монолитного носителя катализатора относительно указанного аппликатора с заданной скоростью, так что некоторое количество жидкого материала покрытия передается с аппликатора на внешнюю поверхность монолитного носителя катализатора, которая входит в контакт с аппликатором, и определение, перекрывается ли луч света аппликатором, и регулируемое изменение высоты аппликатора до откорректированной высоты, если определено, что луч света не перекрывается. Техническим результатом группы изобретений является обеспечение возможности уменьшения или исключения осаждения сажи и нагара на кромках отверстий, в результате чего предотвращается забивание сот носителя. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Установка для нанесения внешнего покрытия на монолитный носитель катализатора, содержащая: подающую систему; выгружающую систему;

по меньшей мере один двигатель конвейера, функционально связанный с подающей системой и/или выгружающей системой, для привода подающей системы и выгружающей системы с заданной скоростью;

контроллер двигателя, электрически соединенный с указанным по меньшей мере одним двигателем конвейера с возможностью поддержания заданной скорости подачи, обеспечиваемой этим двигателем;

аппликатор жидкого материала покрытия, установленный между подающей системой и выгружающей системой и содержащий внутренний сердечник и внешний абсорбирующий материал, имеющий определенную высоту;

ванну для жидкого материала покрытия, установленную под указанным аппликатором, которая имеет конфигурацию и размеры, обеспечивающие вхождение аппликатора в нее полностью по длине, и в которой удерживается жидкий материал покрытия, причем ванна для жидкого материала покрытия установлена по вертикали так, чтобы абсорбирующий материал аппликатора по меньшей мере частично был погружен в жидкий материал покрытия;

систему подачи жидкого материала покрытия, включающую резервуар для жидкого материала покрытия и насос для перекачивания этого материала, соединенный и сообщающийся с указанным резервуаром с возможностью прохождения между ними текучей среды по трубопроводу насоса, и насос также соединен и сообщается с ванной для жидкого материала покрытия с возможностью прохождения между ними текучей среды по подающему трубопроводу, причем резервуар для жидкого материала покрытия соединен и сообщается с ванной для жидкого материала покрытия с возможностью прохождения между ними текучей среды по обратному трубопроводу, так что ванна и резервуар могут поддерживать заданный уровень жидкого материала покрытия в ванне; и

датчик количества жидкости, функционально связанный с ванной для жидкого материала покрытия и электрически соединенный с контроллером, способным принимать электрический сигнал от датчика и определять необходимость включения насоса для подачи дополнительного жидкого материала покрытия для поддержания заданного уровня жидкости в ванне, причем датчик количества жидкости представляет собой весы, функционально связанные с ванной для жидкого материала покрытия и способные определять количество материала в ванне и передавать к насосу команды на подачу дополнительного жидкого материала покрытия в ванну, когда измеренная величина веса падает ниже заданного значения.

2. Установка по п. 1, дополнительно содержащая двигатель аппликатора, функционально связанный с аппликатором и обеспечивающий вращение аппликатора с заданной скоростью.

3. Установка по п. 2, дополнительно содержащая соединительную муфту, установленную между двигателем аппликатора и аппликатором и функционально связанную с ними,

причем контроллер двигателя электрически соединен с двигателем аппликатора и обеспечивает поддержание заданной скорости вращения двигателя аппликатора.

4. Установка по п. 1, дополнительно содержащая:

систему регулирования высоты, функционально связанную с аппликатором и обеспечивающую регулирование вертикального положения аппликатора, так что он может быть установлен на заданной высоте над горизонтальной плоскостью подающей и выгружающей систем; и

датчик концентрации жидкого материала покрытия, функционально связанный с системой подачи этого материала и способный определять количество активного компонента в жидком материале покрытия.

5. Установка для нанесения внешнего покрытия на монолитный носитель катализатора, содержащая:

подающую систему, выполненную с возможностью транспортировки монолитного носителя катализатора к аппликатору жидкого материала покрытия для нанесения внешнего покрытия;

выгружающую систему, выполненную с возможностью приема монолитного носителя катализатора от аппликатора жидкого материала покрытия и транспортировки монолитного носителя катализатора от аппликатора жидкого материала покрытия;

по меньшей мере один двигатель конвейера, функционально связанный с подающей системой и/или выгружающей системой, для привода подающей системы и выгружающей системы с заданной скоростью;

контроллер двигателя, электрически соединенный с указанным по меньшей мере одним двигателем конвейера с возможностью поддержания заданной скорости подачи, обеспечиваемой этим двигателем;

аппликатор жидкого материала покрытия, установленный между подающей системой и выгружающей системой и содержащий внутренний сердечник и внешний абсорбирующий материал, имеющий определенную высоту;

ванну для жидкого материала покрытия, установленную под указанным аппликатором, которая имеет конфигурацию и размеры, обеспечивающие вхождение аппликатора в нее полностью по длине, и в которой удерживается жидкий материал покрытия, причем ванна для жидкого материала покрытия установлена по вертикали так, чтобы абсорбирующий материал аппликатора по меньшей мере частично был погружен в жидкий материал покрытия;

источник света; и

оптический датчик;

причем обеспечиваются один или несколько лучей света, проходящих от источника света к оптическому датчику по световому пути, пересекающему аппликатор и проходящему выше горизонтальной плоскости конвейеров подающей и выгружающей систем и ниже верхнего края абсорбирующего материала аппликатора на заданной высоте, так что первоначально аппликатор перекрывает один или несколько лучей света,

и обеспечивается, чтобы один или несколько лучей света, пересекающих абсорбирующий материал аппликатора, не перекрывались им, когда высота абсорбирующего материала уменьшается на заданную величину.

6. Установка по п. 5, в которой обеспечивается, чтобы луч света, проходящий ниже заданной высоты и принимаемый оптическим датчиком, вызывал предупреждающий сигнал, указывающий на то, что высота абсорбирующего материала аппликатора не является достаточной для обеспечения требуемого количества жидкого материала покрытия на монолитном носителе катализатора, и дополнительно имеется

система регулирования высоты, функционально связанная с аппликатором и обеспечивающая регулирование вертикального положения аппликатора, так что он может быть установлен на заданной высоте над горизонтальной плоскостью подающей и выгружающей систем; и

компьютер, подключенный с возможностью электронной связи с системой регулирования высоты и оптическим датчиком и сконфигурированный для приема от оптического датчика электронных сигналов, указывающих высоту аппликатора над горизонтальной плоскостью подающей и выгружающей систем, и передачи электронных сигналов в систему регулирования высоты для изменения вертикального положения аппликатора.

7. Способ нанесения покрытия на монолитный носитель катализатора, включающий:

обеспечение системы по п. 5;

нанесение жидкого материала покрытия на аппликатор жидкого материала покрытия;

удерживание монолитного носителя катализатора в подающей системе, так что двигатель конвейера придает монолитному носителю катализатора движение с заданной скоростью;

обеспечение прохождения монолитного носителя катализатора относительно указанного аппликатора с заданной скоростью, так что некоторое количество жидкого материала покрытия передается с аппликатора на внешнюю поверхность монолитного носителя катализатора, которая входит в контакт с аппликатором; и

определение, перекрывается ли луч света аппликатором, и регулируемое изменение высоты аппликатора до откорректированной высоты, если определено, что луч света не перекрывается.

8. Способ по п. 7, дополнительно включающий:

удержание жидкого материала покрытия в ванне и нанесение его на аппликатор путем обеспечения, по меньшей мере частично, контакта аппликатора с жидким материалом покрытия внутри ванны; и

увеличение количества жидкого материала покрытия в ванне до уровня, достаточного для компенсации откорректированной высоты аппликатора жидкого материала покрытия.

9. Способ по п. 8, дополнительно включающий:

мониторинг количества жидкого материала покрытия в ванне с помощью датчика жидкого материала покрытия;

определение, когда количество жидкого материала покрытия в ванне становится ниже требуемой величины; и

подачу дополнительного количества жидкого материала покрытия в ванну для восстановления в ней его требуемого количества.

10. Способ по п. 7, дополнительно включающий регулирование давления между аппликатором и монолитным носителем катализатора, так чтобы с аппликатора на монолитный носитель катализатора переносилось заданное количество жидкого материала покрытия, причем давление, создаваемое между аппликатором и монолитным носителем катализатора, регулируется путем приложения давления к внешней поверхности монолитного носителя катализатора, противоположной внешней поверхности, которая находится в контакте с аппликатором.

11. Способ по п. 7, дополнительно включающий:

мониторинг высоты аппликатора жидкого материала покрытия над горизонтальной плоскостью подающей системы;

определение, когда аппликатор жидкого материала покрытия не выступает над горизонтальной поверхностью подающей системы; и

регулирование высоты аппликатора жидкого материала покрытия для установки его на требуемой высоте.