BR112017001549B1 - Sistema para depositar um revestimento de superfície em um substrato catalítico monolítico e método de revestimento de um substrato catalítico monolítico - Google Patents

Sistema para depositar um revestimento de superfície em um substrato catalítico monolítico e método de revestimento de um substrato catalítico monolítico Download PDF

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Abstract

os princípios e modalidades da presente invenção se referem geralmente a sistemas e métodos para aplicar um revestimento catalítico às bordas voltadas para o exterior das paredes das células de um substrato catalítico para reduzir a quantidade de fuligem que se acumula nas entradas das células de substrato que podem aumentar a contrapressão e reduzir o fluxo de gases de escape através do substrato.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] Princípios e modalidades da presente invenção se referem geralmente a sistemas e métodos de aplicação de um revestimento catalítico a uma ou mais superfícies de um substrato catalítico.
FUNDAMENTOS
[002] Um substrato do tipo favo de mel monolítico normalmente terá uma extremidade de admissão e uma extremidade de entrega, com múltiplas células mutuamente adjacentes estendendo-se ao longo do comprimento do corpo a partir da extremidade de admissão até a extremidade de entrega. Estes substratos do tipo favo de mel, normalmente, têm cerca de 15,50 a 93,02 células/cm2 (100 a 600 células por polegada quadrada (cpsi)), mas podem ter densidades variando de 1,55 a 186,05 células/cm2 (10 a 1200 cpsi). Células com formatos de célula redondos, quadrados, triangulares ou hexagonais são conhecidas.
[003] A área frontal aberta pode compreender de 50% a 85% da área de superfície, e a espessura da parede celular pode ser de 0,013 a 0,254 mm (0,5 a 10 mils, onde 1 mil são 0,001 polegadas). As células também podem ser separadas umas das outras por paredes com uma espessura na faixa de cerca de 0,5 mil a cerca de 60 mils (0,013 mm a 1,524 mm). Em alguns casos, a área frontal aberta pode ser tanto quanto 91% para um substrato de 93,02 células/cm2 (600 cpsi) com 0,051 mm (2 mils) de espessura de parede celular.
[004] As paredes celulares do substrato podem ser porosas ou não porosas, lisas ou ásperas. Para paredes porosas, um diâmetro médio de poros de parede pode ser de cerca de 0,1 a cerca de 100 mícrons, e porosidade de parede normalmente pode variar entre cerca de 10 até 85%.
[005] Em diversas condições operacionais, os depósitos de carbono (por exemplo, fuligem, coque) podem acumular-se nas bordas principais das paredes celulares. Ao longo do tempo, este acúmulo de fuligem e coque pode reduzir o tamanho das aberturas celulares e a área frontal aberta total. Essa redução no tamanho de abertura pode levar, por sua vez, a maior contrapressão e menor fluxo de gás através dos substratos catalíticos.
RESUMO
[006] Diversas modalidades são listadas abaixo. Será entendido que as modalidades listadas abaixo podem ser combinadas não só conforme listado abaixo, mas em outras combinações adequadas em conformidade com o escopo da invenção.
[007] Princípios e modalidades se referem a uma solução para os problemas descritos ao prover revestimentos de superfície que reduzem ou eliminam a quantidade de fuligem e depósitos de coque nas aberturas celulares e a quantidade resultante de entupimento das células de substrato.
[008] Princípios e modalidades se referem a um sistema e processo que reveste as bordas de revestimento externo das paredes formando um substrato catalítico monolítico com um líquido de revestimento compreendendo uma solução e/ou lama contendo metais preciosos e/ou base ao transferir a solução ou lama a partir de um aplicador absorvente para a superfície do substrato catalítico monolítico compreendendo as bordas principais das paredes celulares.
[009] Modalidades da presente invenção se referem a um aparelho que pode aplicar um aumento de superfície muito estreito, mas significativo na concentração de metal catalítico depositado (por exemplo, metais do grupo da platina) para a superfície de admissão e/ou entrega de um substrato catalítico monolítico.
[010] Princípios e modalidades da presente invenção se referem a um sistema para depositar um revestimento de superfície em um substrato catalítico monolítico compreendendo um sistema de entrada, um sistema de saída, pelo menos um motor transportador associado operativamente ao sistema de entrada e/ou sistema de saída, o qual conduz o sistema de entrada e sistema de saída a uma velocidade especificada, um controlador de motor em comunicação elétrica com o pelo menos um motor transportador que controla a velocidade de alimentação especificada produzida por pelo menos um motor transportador, um aplicador de líquido de revestimento posicionado entre o sistema de entrada e sistema de saída, em que o aplicador de líquido de revestimento compreende um núcleo interno e um tecido externo e uma bandeja de líquido de revestimento posicionada abaixo do aplicador de líquido de revestimento que é configurada e dimensionada para receber toda a extensão do aplicador de líquido de revestimento dentro da bandeja de líquido de revestimento e retém um líquido de revestimento, e em que a bandeja de fluido de revestimento está posicionada verticalmente de modo que o tecido do rolo de revestimento seja pelo menos parcialmente submerso dentro do líquido do revestimento.
[011] Em diversas modalidades, o sistema de revestimento de superfície compreende, adicionalmente, um motor do aplicador de líquido de revestimento associado operativamente ao aplicador de líquido de revestimento, o qual conduz o aplicador de líquido de revestimento a uma velocidade de rotação especificada.
[012] Em diversas modalidades, o sistema de revestimento de superfície compreende, adicionalmente, uma engrenagem conectada entre e associada operativamente ao motor do aplicador de líquido de revestimento e aplicador de líquido de revestimento, e no qual o controlador de motor está em comunicação elétrica com o motor do aplicador de líquido de revestimento e controla a velocidade de rotação especificada produzida pelo motor do aplicador de líquido de revestimento.
[013] Em diversas modalidades, o sistema de revestimento de superfície compreende, adicionalmente, um sistema de distribuição de líquido de revestimento que compreende um reservatório de líquido de revestimento e uma bomba de líquido de revestimento, em que a bomba de líquido de revestimento está conectada a e em comunicação fluida com o reservatório de líquido de revestimento através de um canal da bomba e a bomba de líquido de revestimento está conectada a e em comunicação fluida com a bandeja de líquido de revestimento através de um canal de distribuição, e em que o reservatório de líquido de revestimento está conectado a e em comunicação fluida com a bandeja de líquido de revestimento através de um canal de recuperação, de modo que a bandeja de líquido de revestimento e o reservatório de líquido de revestimento possam manter um nível predeterminado de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento.
[014] Em diversas modalidades, o sistema de revestimento de superfície compreende, adicionalmente, um sensor de quantidade de líquido associado operativamente à bandeja de líquido de revestimento e em comunicação elétrica com um controlador que recebe um sinal elétrico a partir do sensor de quantidade de líquido e determina se deve ativar a bomba do líquido de revestimento para distribuir líquido de revestimento adicional para manter o nível de líquido predeterminado na bandeja de líquido de revestimento.
[015] Em diversas modalidades, o sensor de quantidade de líquido está em uma escala de alta faixa dinâmica associada operativamente à bandeja de líquido de revestimento que determina a quantidade de líquido de revestimento presente na bandeja e sinaliza à bomba do líquido de revestimento para distribuir líquido de revestimento adicional à bandeja de líquido de revestimento quando o peso de líquido medido cai abaixo de uma quantidade predeterminada.
[016] Em diversas modalidades, o sensor de quantidade de líquido é um sensor de nível de líquido que determina a altura de líquido de revestimento presente na bandeja de líquido de revestimento e sinaliza à bomba do líquido de revestimento para distribuir líquido de revestimento adicional à bandeja de líquido de revestimento quando a altura do líquido medido cai abaixo de um nível predeterminado.
[017] Em diversas modalidades, o sistema de revestimento de superfície compreende, adicionalmente, um sistema de ajuste de altura associado operativamente ao aplicador de líquido de revestimento, o qual provê controle de posicionamento vertical, de modo que o aplicador de líquido de revestimento possa ser posicionado a uma altura predeterminada acima do plano horizontal dos sistemas de entrada e saída, e um sensor de concentração de líquido de revestimento associado operativamente ao sistema de distribuição de líquido de revestimento, o qual determina a quantidade de material de revestimento ativo no líquido de revestimento.
[018] Em diversas modalidades, o sistema de revestimento de superfície compreende, adicionalmente, uma fonte de luz, um sensor de luz e um ou mais feixes de luz que seguem um percurso a partir da fonte de luz até o sensor de luz que atravessa o aplicador de líquido de revestimento.
[019] Em diversas modalidades, o percurso de luz está acima do plano horizontal dos transportadores de entrada e saída e uma altura predeterminada abaixo do nível do tecido do aplicador de líquido de revestimento, de modo que o aplicador de líquido de revestimento bloqueie inicialmente os um ou mais feixes de luz.
[020] Em diversas modalidades, os um ou mais feixes de luz atravessando o tecido do aplicador de líquido de revestimento são desbloqueados quando a altura do tecido é reduzida por uma quantidade predeterminada, e um feixe de luz abaixo da altura predeterminada recebido pelo sensor de luz gera um alerta que o tecido do rolo de revestimento não tem mais altura suficiente para prover uma quantidade pretendida de líquido de revestimento para um substrato catalítico monolítico.
[021] Em diversas modalidades, o sistema de revestimento de superfície compreende, adicionalmente, um sistema de ajuste de altura associado operativamente ao aplicador de líquido de revestimento, o qual provê controle de posicionamento vertical, de modo que o aplicador de líquido de revestimento possa ser posicionado a uma altura predeterminada acima do plano horizontal dos sistemas de entrada e saída e um computador em comunicação eletrônica com o sistema de ajuste de altura e o sensor de luz, no qual o computador está configurado para receber sinais eletrônicos a partir do sensor de luz indicando a altura do aplicador de líquido de revestimento acima do plano horizontal dos sistemas de entrada e saída, e para enviar sinais eletrônicos para o sistema de ajuste de altura para mudar o posicionamento vertical do aplicador de líquido de revestimento.
[022] Princípios e modalidades da presente invenção também se referem a um método de revestimento de um substrato catalítico monolítico compreendendo prover um aplicador de líquido de revestimento, aplicar um líquido de revestimento de substrato ao aplicador de líquido de revestimento, suportar um substrato catalítico monolítico em um sistema de entrada conduzido por um motor transportador que concede um sentido de movimento a uma velocidade predeterminada ao substrato catalítico monolítico, passar o substrato catalítico monolítico através do aplicador de líquido de revestimento na velocidade predeterminada, de modo que uma quantidade de líquido de revestimento seja transferida a partir do aplicador de líquido de revestimento até uma superfície do substrato catalítico monolítico que entra em contato com o aplicador de líquido de revestimento, e detectar se um feixe de luz é bloqueado pelo aplicador de líquido de revestimento e ajustar a altura do aplicador de líquido de revestimento em resposta à detecção de um feixe de luz desbloqueado.
[023] Em diversas modalidades, o método de revestimento de um substrato catalítico monolítico compreende, adicionalmente, prover uma bandeja de líquido de revestimento, contendo o líquido de revestimento de substrato em uma bandeja de líquido de revestimento, em que o líquido de revestimento de substrato é aplicado ao aplicador de líquido de revestimento ao se colocar o aplicador de líquido de revestimento pelo menos parcialmente em contato com o líquido de revestimento dentro da bandeja de líquido de revestimento.
[024] Em diversas modalidades, o método de revestimento de um substrato catalítico monolítico compreende, adicionalmente, monitorar a quantidade de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento com um sensor de líquido de revestimento, determinar se a quantidade de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento está abaixo de uma quantidade pretendida e fornecer líquido de revestimento adicional à bandeja de líquido de revestimento para restabelecer a quantidade pretendida de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento.
[025] Em diversas modalidades, o método de revestimento de um substrato catalítico monolítico compreende, adicionalmente, receber o substrato catalítico monolítico em um sistema de saída que suporta o substrato catalítico monolítico após ele ter passado através do aplicador de líquido de revestimento.
[026] Em diversas modalidades, o método de revestir um substrato catalítico monolítico compreende, adicionalmente, ajustar a pressão entre o aplicador de líquido de revestimento e um substrato catalítico monolítico, de modo que uma quantidade predeterminada de líquido de revestimento seja transferida a partir do aplicador de líquido de revestimento até um substrato catalítico monolítico.
[027] Em diversas modalidades, a pressão aplicada entre o aplicador de líquido de revestimento e o substrato catalítico monolítico é ajustada ao se aplicar uma pressão a uma superfície do substrato catalítico monolítico em frente à superfície em contato com o aplicador de líquido de revestimento, onde a pressão na superfície em frente ao substrato catalítico é aplicada por rolos assistidos por pressão.
[028] Em diversas modalidades, o método de revestimento de um substrato catalítico monolítico compreende, adicionalmente, monitorar a altura do aplicador de líquido de revestimento acima de um plano horizontal do sistema de entrada, determinar se o aplicador de líquido de revestimento não está a uma altura pretendida acima do plano horizontal do sistema de entrada e ajustar a altura do aplicador de líquido de revestimento para estar a uma altura pretendida acima do plano horizontal do sistema de entrada.
[029] Em diversas modalidades, o método de revestimento de um substrato catalítico monolítico compreende, adicionalmente, aumentar a quantidade de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento o suficiente para compensar a altura ajustada do aplicador de líquido de revestimento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[030] A FIG. 1 ilustra uma vista lateral de uma modalidade exemplar do sistema de revestimento; A FIG. 2 ilustra uma vista superior de uma modalidade exemplar do sistema de revestimento; As FIGS. 3A-B ilustram uma modalidade exemplar de um aplicador de revestimento e bandeja de líquido de revestimento; As FIGS. 4A-4D ilustram uma modalidade exemplar de uma montagem de medição de tecido; A FIG. 5A ilustra uma modalidade exemplar de uma montagem de ajuste de altura do aplicador; e A FIG. 5B ilustra uma modalidade exemplar de uma montagem de medição de tecido.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[031] Antes de descrever várias modalidades exemplares da invenção, deve ser entendido que a invenção não é limitada aos detalhes de construção ou às etapas de processo estabelecidas na seguinte descrição. A invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou realizada de diversas maneiras.
[032] Os princípios e as modalidades da presente invenção se referem geralmente a sistemas e métodos para aplicar um revestimento catalítico às bordas voltadas para o exterior das paredes celulares de um substrato catalítico para reduzir a quantidade de fuligem que se acumula nas entradas das células de substrato que podem aumentar a contrapressão e reduzir o fluxo de gases de escape através do substrato.
[033] Em diversas modalidades, a fuligem que, caso contrário, acumular-se-ia nas aberturas celulares de um substrato catalítico pode ser oxidada por um revestimento de superfície de material catalítico e manter o fluxo de gases de escape através do substrato ao reduzir, atrasar ou impedir um aumento de contrapressão.
[034] Princípios e modalidades se referem a um sistema que reveste as bordas voltadas para o exterior das paredes formando um substrato catalítico monolítico com um material catalítico.
[035] Nas diversas modalidades, o substrato catalítico monolítico também pode ser referido como um substrato catalítico ou um substrato.
[036] Modalidades do sistema revestem um substrato catalítico monolítico ao absorver um líquido de revestimento compreendendo um precursor catalítico solúvel e/ou material de lama catalítico em um aplicador e então trazer o aplicador impregnado em contato com uma superfície de um substrato catalítico monolítico compreendendo as bordas expostas das paredes celulares.
[037] Em uma ou mais modalidades, o precursor catalítico solúvel e/ou material de lama catalítico pode compreender um metal do grupo da platina incluindo platina, paládio, ródio, rutênio, ósmio e irídio ou suas combinações.
[038] Princípios e modalidades da presente invenção também se referem ao controle da quantidade de material catalítico depositado na superfície exposta do substrato e a distância na qual o revestimento impregna ao longo das paredes internas do substrato catalítico ao ajustar os parâmetros de processamento e sistema.
[039] Princípios e modalidades da presente invenção também se referem ao equilíbrio da taxa em que a solução ou a lama é absorvida em uma superfície de substrato com a taxa em que a solução drena a partir do aplicador juntamente com a velocidade de superfície e a pressão aplicada entre o aplicador e a superfície de um substrato catalítico monolítico.
[040] Em diversas modalidades, o aplicador de revestimento pode ter um formato cilíndrico com um material absorvente de uma espessura predeterminada em torno do diâmetro externo e um eixo no qual o aplicador pode ser montado ou em torno do qual o aplicador pode girar. Em diversas modalidades, rolamentos ou buchas podem ser associados operativamente ao núcleo e um eixo, de modo que o núcleo do aplicador possa girar livremente sobre o eixo. Em diversas modalidades, o aplicador pode ser montado (por exemplo, encaixado por pressão) em um núcleo que gira livremente em rolamentos ou buchas montadas em uma armação.
[041] Em diversas modalidades, a pressão entre um substrato e um aplicador pode ser regulada e/ou assistida por um ou mais rolos assistidos por pressão sendo contidos na superfície em frente ao substrato à medida que eles passam sobre o aplicador. Um rolo assistido por pressão pode ser montado à armação do sistema de entrada e/ou sistema de saída e compreender um ou mais rolos posicionados acima do aplicador a uma distância aproximadamente igual à altura de um substrato passando através do aplicador para impedir que o substrato seja elevado pelo aplicador. O rolo assistido por pressão pode manter uma quantidade pretendida de força entre o substrato e o aplicador que pode ser maior que a pressão que o peso do substrato sozinho poderia gerar. A altura do rolo assistido por pressão pode ser ajustável e pode ser associada operativamente a um mecanismo de ajuste e o servomotor para ajustar a altura do rolo em resposta a sinais recebidos de um controlador. O controlador pode ser controlado por computador e/ou interfaceado com um computador para ajuste automatizado ou semiautomatizado dos um ou mais rolos assistidos por pressão.
[042] Em diversas modalidades, a velocidade do substrato catalítico e velocidade de superfície do aplicador são determinadas pela velocidade linear do transportador de entrada, e a pressão entre o substrato e o aplicador é determinada pela altura do aplicador acima do plano do transportador de entrada e o peso do substrato catalítico.
[043] Em diversas modalidades, a altura do aplicador de revestimento pode ser elevada ou abaixada para mudar o nível do tecido exposto ao substrato.
[044] Em diversas modalidades da invenção, a altura do aplicador de revestimento acima do plano do sistema de entrada pode ser determinada ao passar pelo menos um feixe de luz através do aplicador de revestimento.
[045] Em diversas modalidades, a fonte de luz pode ser um transmissor único, por exemplo, um laser, um diodo laser ou diodo emissor de luz (LED), e um sensor de luz único, por exemplo, um fotodiodo ou fototransistor, posicionado a uma altura específica acima do plano dos transportadores de entrada e saída, onde a fonte de luz e o sensor de luz estão em lados opostos dos transportadores.
[046] Em diversas modalidades, a altura do aplicador de líquido de revestimento e a pressão do tecido do aplicador de líquido de revestimento contra a superfície do substrato catalítico podem ser determinadas ao se detectar se um feixe de luz é bloqueado pelo aplicador de líquido de revestimento e ajustar a altura do aplicador de líquido de revestimento em resposta à detecção de um feixe de luz desbloqueado para aumentar o contato entre o tecido do aplicador de líquido de revestimento e a superfície de substrato catalítico. Em diversas modalidades, um computador pode receber os sinais de luz a partir do sensor de luz e enviar sinais para aumentar a altura do aplicador até os sinais do sensor de luz serem interrompidos.
[047] Em diversas modalidades, a fonte de luz pode ser uma matriz vertical de transmissores, por exemplo, lasers, diodos laser ou diodos emissores de luz, os quais proveem uma cortina vertical de feixes de luz paralelos, e o sensor de luz pode ser uma matriz vertical de receptores, por exemplo, fotodiodos ou fototransistores que proveem um arranjo vertical de detectores de luz para detectar a luz a partir dos transmissores.
[048] Quando modalidades da presente invenção estão em operação, a parte mais larga dos substratos muitas vezes passará por toda a seção intermediária do aplicador de líquido de revestimento e desse modo compactará e/ou desgastará aquela porção do aplicador mais rápido do que as seções mais próximas de qualquer borda do aplicador. Porque a seção intermediária sofre mais tempo de contato com os substratos sendo revestidos, a porção intermediária, que é mais utilizada, começará a falhar primeiro, resultando em uma banda lentamente crescente em todo o substrato que terá menos material de revestimento transferido para o substrato. Isto pode ocorrer devido à menor altura do tecido e/ou menor pressão entre uma porção gasta do aplicador e o substrato, bem como retenção de líquido possivelmente reduzida pela porção gasta do aplicador.
[049] Em diversas modalidades, os um ou mais feixes de luz podem ser passados em um ângulo de aproximadamente no meio do rolo. Os feixes de luz podem ser detectados por um ou mais sensores de luz no lado oposto do rolo.
[050] Diversas modalidades exemplares da invenção são descritas mais detalhadamente com referência às figuras. Deve ser entendido que estes desenhos só ilustram algumas das modalidades e não representam o escopo completo da presente invenção para a qual deve ser feita referência às reivindicações que a acompanham.
[051] A FIG. 1 ilustra uma vista lateral de uma modalidade exemplar de um sistema de revestimento 100. Um substrato catalítico 200 pode ser carregado no sistema roboticamente ou manualmente ao se colocar uma superfície do substrato a ser revestida no sistema de entrada 110.
[052] Em diversas modalidades, o sistema de entrada 110 pode ser um transportador compreendendo uma série de rolos estreitamente espaçados 112 conduzidos por um motor transportador 115 e corrente de transmissão através de rodas dentadas anexada a cada um dos eixos de rolo (não mostrados), ou uma correia 117 enrolada em torno de um arranjo de rolos com um dos rolos conduzido por um motor transportador 115, onde o motor pode ser um motor elétrico A/C ou D/C de velocidade variável e controlador associado operativamente 118.
[053] Em diversas modalidades, um sistema de saída 130 recebe o substrato catalítico após ter passado sobre o aplicador de revestimento 120. Em diversas modalidades, o sistema de saída pode ser um transportador compreendendo uma série de rolos estreitamente espaçados 132 que giram livremente e não são conduzidos por um motor. Em diversas modalidades, nas quais o transportador de saída 130 gira livremente, o sistema de entrada 110 regula a velocidade do substrato através do aplicador para o sistema de saída.
[054] Em algumas modalidades, o sistema de saída 130 pode ser um transportador compreendendo uma série de rolos estreitamente espaçados 132 conduzidos pelo mesmo motor transportador 115 que o sistema de entrada 110 e associados operativamente a uma corrente de transmissão através de rodas dentadas anexada a cada um dos eixos de rolo (não mostrados). Em algumas modalidades, o sistema de saída 130 pode ser um transportador compreendendo uma série de rolos estreitamente espaçados 132 conduzidos por uma correia 137 enrolada em torno de um arranjo de rolos com um dos rolos conduzido por um motor transportador separado 135, onde o motor pode ser um motor elétrico A/C ou D/C de velocidade variável e controlador associado operativamente 118.
[055] Em diversas modalidades, os rolos do sistema de entrada podem ser montados em e suportados por uma armação configurada e dimensionada para receber um substrato catalítico monolítico. A armação pode compreender trilhos ao longo de lados opostos dos rolos 112 aos quais o(s) eixo(s) dos rolos pode(m) ser associado(s) operativamente, por exemplo, com furos de fixação, rolamentos ou buchas. A armação pode compreender, adicionalmente, membros transversais para prover rigidez e suportes verticais ajustáveis para definir a altura do sistema de entrada.
[056] Em diversas modalidades, os rolos 132 do sistema de saída podem ser montados em e suportados por uma armação configurada e dimensionada para receber um substrato catalítico monolítico. A armação pode compreender trilhos ao longo de lados opostos dos rolos aos quais o(s) eixo(s) dos rolos pode(m) ser associado(s) operativamente, por exemplo, com furos de fixação, rolamentos ou buchas. A armação pode compreender, adicionalmente, membros transversais para prover rigidez e suportes verticais ajustáveis para definir a altura do sistema de entrada. O sistema de entrada e o sistema de saída podem ser definidos para a mesma altura e configurados e dimensionados para ser associados operativamente a outras unidades funcionais (por exemplo, robôs, escalas, secadores, áreas de preparação). Em diversas modalidades, a bandeja de líquido de revestimento 125 pode ser montada ao sistema de entrada 110, o sistema de saída 130 ou ambos com apoios e/ou hardware adequados, como seria conhecido na técnica.
[057] Em uma ou mais modalidades, o sistema de entrada 110 e o sistema de saída 130 podem ser montados na mesma armação com a bandeja de líquido de revestimento montada à armação entre os sistemas de entrada e saída.
[058] Em uma ou mais modalidades, onde o sistema de entrada 110 e o sistema de saída 130 são ambos conduzidos por um motor, o sistema de entrada 110 e o sistema de saída 130 devem ser síncronos e se moverem na mesma velocidade, de modo que não haja nenhuma descontinuidade no movimento e/ou na velocidade do substrato à medida que passa de um transportador para outro. O substrato deve ter uma velocidade uniforme enquanto está em contato com o aplicador de revestimento 120. Um atraso na absorção pelo transportador de saída pode causar transferência de líquido a partir do aplicador para pelo menos uma porção do substrato para diminuir temporariamente, produzindo, desse modo, uma superfície de substrato revestida desigualmente. Por outro lado, aceleração pelo transportador de saída pode causar transferência de líquido a partir do aplicador para pelo menos uma porção do substrato para aumentar temporariamente, produzindo, desse modo, uma superfície de substrato revestida desigualmente.
[059] Em diversas modalidades, o motor elétrico pode ser um servomotor, um motor DC sem escova ou um motor de passo, juntamente com o controlador apropriado, como seria conhecido na técnica.
[060] Em uma ou mais modalidades da invenção, o sistema de entrada 110 transmite o substrato catalítico monolítico a uma velocidade especificada em direção a um aplicador de revestimento 120 que tenha absorvido uma quantidade de líquido de revestimento. O substrato catalítico monolítico pode estar em contato com o aplicador por um momento específico com base na velocidade e no tamanho do substrato. Em diversas modalidades, o substrato catalítico monolítico pode estar em contato com o aplicador por entre cerca de 0,5 segundos e cerca de 4 segundos, ou alternativamente entre cerca de 1 segundo e cerca de 2 segundos, ou alternativamente entre cerca de 2 segundos e cerca de 3 segundos, ou por cerca de 1,5 segundos.
[061] Em diversas modalidades, o aplicador de revestimento 120 pode ser um rolo cilíndrico compreendendo um tecido absorvente e um núcleo que suporta o tecido. O tecido do rolo pode ser uma espuma, uma borracha porosa, um material trançado ou um material não trançado que pode absorver e reter uma quantidade consistente de líquido.
[062] Em diversas modalidades, sistema assistido por pressão 190 pode ser montado a uma armação do sistema de entrada 110 e/ou sistema de saída 130 por um suporte 191 e compreender um ou mais rolos 192 posicionados acima do aplicador 120 a uma distância aproximadamente igual à altura de um substrato 200 passando através do aplicador 120 para impedir que o substrato seja elevado pelo aplicador. O(s) rolo(s) assistido(s) por pressão 192 pode(m) manter uma quantidade pretendida de força descendente entre o substrato e o aplicador que pode ser maior que a pressão que o peso do substrato sozinho poderia gerar. Em diversas modalidades, os rolos assistidos por pressão podem ser de borracha, espuma de borracha ou outros materiais elastoméricos conhecidos na técnica. Os rolos assistidos por pressão 192 podem ser associados operativamente a molas de tensão para ajustar a quantidade de força descendente provida.
[063] Em diversas modalidades, o aplicador 120 pode ser posicionado em uma bandeja de fluido de revestimento ou tina 125 que contenha o líquido de revestimento compreendendo um precursor catalítico solúvel e/ou material de lama catalítico. O aplicador pode ser pelo menos parcialmente submerso na solução de revestimento de precursor catalítico solúvel e/ou material de lama catalítico, de modo que o tecido do aplicador possa absorver uma quantidade da solução de revestimento de precursor catalítico solúvel e/ou material de lama catalítico.
[064] Em diversas modalidades, um sistema de distribuição de líquido de revestimento 170 pode ser associado operativamente à bandeja de líquido de revestimento 125 e compreender uma bomba de fluido adequada 180, um reservatório de líquido de revestimento 171, um canal de admissão 177, um canal de distribuição 185 e um canal de retorno 175. O canal de admissão 177 pode estar conectado a e em comunicação fluida com a bomba de fluido 180 em uma primeira extremidade e o reservatório de solução de revestimento 171 em uma extremidade oposta. O canal de distribuição 185 pode estar conectado a e em comunicação fluida com a bomba de fluido 180 em uma primeira extremidade e a bandeja de líquido de revestimento 125 em uma extremidade oposta. O canal de retorno 175 pode estar conectado a e em comunicação fluida com a bandeja de líquido de revestimento em uma primeira extremidade e com o reservatório de líquido de revestimento 171 em uma extremidade oposta.
[065] Em uma ou mais modalidades, o sistema de distribuição de líquido de revestimento 170 pode manter o nível do líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento 125 a uma altura predeterminada e fornecer uma quantidade de solução de revestimento, com uma concentração conhecida, bem como funcionar como um sistema de circulação para prover uma medição de agitação e misturar à solução na bandeja de fluido de revestimento 125. Em diversas modalidades, o fluido de revestimento pode ser bombeado a partir do reservatório de líquido de revestimento 171 por uma bomba de líquido de revestimento 180 para a bandeja de líquido de revestimento 125.
[066] Em uma ou mais modalidades, o sistema de distribuição de líquido de revestimento 170 pode circular continuamente o líquido de revestimento através da bandeja de líquido de revestimento para manter uma concentração constante e o nível de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento 125. Uma escala pode ser associada operativamente ao reservatório de líquido de revestimento 171 para monitorar a quantidade de líquido de revestimento usada ao longo de um período de tempo e/ou para uma quantidade de substratos catalíticos, onde a quantidade de substratos catalíticos pode ser predeterminada ou contada durante a operação do sistema de revestimento 100. Em diversas modalidades, o computador pode receber valores de peso a partir da escala de bandeja de líquido de revestimento e armazenar os valores ao longo do tempo para determinar o uso de líquido de revestimento e/ou tendências de absorção ao longo de um número de substratos catalíticos, os quais podem ser utilizados para análise estatística.
[067] Em diversas modalidades, um sensor de quantidade de líquido associado operativamente à bandeja de líquido de revestimento 125 pode determinar se uma quantidade suficiente de líquido está presente na bandeja de líquido de revestimento 125 a ser aplicada ao aplicador 120, onde o sensor da quantidade de líquido pode ser uma escala ou um sensor de altura de líquido. Em diversas modalidades, o sensor de quantidade de líquido pode determinar se a quantidade de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento está abaixo de uma quantidade pretendida pela altura ou o peso do líquido de revestimento na bandeja.
[068] Em diversas modalidades, a quantidade de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento pode ser determinada por um sensor de altura de líquido, o qual pode ser montado à bandeja de líquido de revestimento 125. O sensor de altura de líquido pode estar conectado eletricamente e/ou em comunicação eletrônica com um computador que está configurado para receber sinais eletrônicos a partir do sensor de altura de líquido e determinou a quantidade de líquido de revestimento presente na bandeja 125. O computador também pode estar eletricamente conectado a e/ou em comunicação eletrônica com a bomba de fluido 180, e o computador pode ser configurado para enviar sinais eletrônicos para a bomba. A bomba pode ser configurada para fazer a transição entre um estado de bombeamento e um de não bombeamento com base no(s) sinal(is) eletrônico(s) particular(es) comunicado(s) a partir do computador. Em diversas modalidades, o sensor de altura de líquido, a bomba de fluido 180 e o computador formam um circuito de realimentação (feedback) que opera para manter o nível de líquido na bandeja de líquido de revestimento 125 a uma altura predeterminada.
[069] Em diversas modalidades, a quantidade de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento 125 pode ser determinada por uma escala associada operativamente à bandeja de líquido de revestimento 125, e que pode ser montada à bandeja de líquido de revestimento 125. A escala de bandeja de líquido de revestimento pode estar conectada eletricamente a e/ou em comunicação eletrônica com um computador que está configurado para receber sinais eletrônicos a partir da escala de bandeja de líquido de revestimento e determinou a quantidade de líquido de revestimento presente na bandeja 125 em peso. O computador também pode estar eletricamente conectado a e/ou em comunicação eletrônica com a bomba de fluido 180, e o computador pode ser configurado para enviar sinais eletrônicos para a bomba. A bomba pode ser configurada para fazer a transição entre um estado de bombeamento e um de não bombeamento com base no(s) sinal(is) eletrônico(s) particular(es) comunicado(s) a partir do computador. Em diversas modalidades, a escala de bandeja de líquido de revestimento, a bomba de fluido 180 e o computador formam um circuito de realimentação que opera para manter o peso de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento 125 a um peso predeterminado.
[070] Em uma ou mais modalidades, um sensor de altura ou escala pode ser associado operativamente ao reservatório de líquido de revestimento 171 para determinar se o reservatório está com baixa quantidade e precisa ser recarregado. O sensor de altura ou escala associado operativamente ao reservatório de líquido de revestimento 171 pode estar conectado eletricamente e/ou em comunicação eletrônica com um computador que está configurado para acionar um alarme se o sistema de revestimento contém uma quantidade insuficiente de líquido de revestimento e/ou colocar o sistema de revestimento em um estado inoperante para impedir revestimento inadequado dos substratos.
[071] Em diversas modalidades, um sensor de concentração de líquido de revestimento pode ser associado operativamente ao sistema de distribuição de líquido de revestimento para medir a quantidade de material de revestimento ativo no líquido de revestimento. O sensor de concentração de líquido de revestimento pode medir a concentração do líquido de revestimento espectrofotometricamente (por exemplo, FTIR, NIR, UV/Vis, etc.), colorimetricamente (por exemplo, luz visível), por sólidos suspensos totais em função de turbidez (por exemplo, atenuação de luz, dispersão de luz), ou a densidade da solução (por exemplo, índice de refração). O sensor de concentração de líquido de revestimento pode estar em comunicação eletrônica com um computador para calcular e armazenar as concentrações da solução.
[072] Em diversas modalidades, a concentração da solução de revestimento pode ser entre cerca de 0,5% e cerca de 5% em peso de metal do grupo da platina, ou alternativamente, a solução de revestimento pode ter uma concentração de entre cerca de 1% e cerca de 2% em peso de metal do grupo da platina ou cerca de 1,5% em peso de metal do grupo da platina, onde os metais do grupo da platina incluem rutênio, ródio, paládio, ósmio, irídio e platina.
[073] Em diversas modalidades, a solução de revestimento compreende um catalisador de metal precioso selecionado a partir do grupo que consiste em platina, paládio, ródio e suas combinações, o qual pode ser um composto solúvel dissolvido em um veículo de líquido. O composto de platina solúvel pode ser, por exemplo, ácido cloroplatínico, cloreto de platina (IV), K2PtCl4 e sulfatos platínicos. O composto de ródio solúvel pode ser, por exemplo, cloreto de ródio hidratado (III) e sulfatos de ródio. O composto de paládio solúvel pode ser, por exemplo, cloreto de paládio (II), K2PdCl4, nitratos de paládio e sulfatos de paládio.
[074] Em diversas modalidades, a solução de revestimento compreende um catalisador de metal base selecionado a partir do grupo que consiste em cálcio, bário, estrôncio, cério, césio, cobre, ferro, níquel, cobalto, manganês, cromo, vanádio e suas combinações, o qual pode ser um composto solúvel dissolvido em um veículo líquido (por exemplo, H2O).
[075] Em diversas modalidades, a lama pode compreender alumina, sílica-alumina, zeólitos, zircônia, titânia, lantana e suas combinações.
[076] Em diversas modalidades, a lama pode compreender óxidos de cálcio, bário, estrôncio, cério, césio, cobre, ferro, níquel, cobalto, manganês, cromo, vanádio e suas combinações.
[077] A FIG. 2 ilustra uma vista superior de uma modalidade exemplar do sistema de revestimento 100 no qual um transportador de entrada 110 é conduzido por um motor elétrico 115 e transportador de saída 130 é conduzido por um motor elétrico separado 135. O aplicador rotativo 120 está posicionado entre o transportador de entrada 110 e o transportador de saída 130, onde pode haver uma lacuna mínima entre o aplicador 120 e os transportadores para prover suporte consistente a um substrato à medida que passa de um transportador para outro e mantém a pressão consistente contra o aplicador 120, enquanto a solução de revestimento é aplicada.
[078] Em algumas modalidades, o aplicador rotativo 120 pode ser conduzido por um motor 127, de modo que ele gire a uma velocidade especificada, segundo a qual o tecido absorvente continuamente entra em contato com uma fonte de solução de revestimento catalítico e permanece em contato com a solução por um tempo suficiente para ser absorvido.
[079] Em uma modalidade, o motor elétrico 127 é acoplado a e associado operativamente a um eixo de aplicador através de uma engrenagem que permite o deslizamento entre o motor e o aplicador rotativo 120. A engrenagem permite que a velocidade de rotação do aplicador corresponda à velocidade linear do substrato conforme regulado pelo transportador de entrada para evitar, impedir ou acelerar o substrato enquanto está em contato com o aplicador.
[080] Em uma ou mais modalidades, a engrenagem permite que a velocidade de entrada do substrato controle a velocidade de aplicação, impedindo, desse modo, a distribuição excessiva ou insuficiente de Pt para a superfície do substrato.
[081] Em uma ou mais modalidades, uma fonte de luz 160 e o sensor de luz 165 podem ser montados no sistema de revestimento 100 e a fonte de luz 160 pode projetar um ou mais feixes de luz através do aplicador de líquido 120 em um plano horizontal em ou acima do plano horizontal dos sistemas de entrada e/ou saída para o sensor de luz 165 para detectar se o aplicador 120 estende-se acima do plano dos sistemas de entrada e/ou saída. Em diversas modalidades, o tecido do aplicador 120 bloqueará o feixe de luz quando o aplicador 120 estiver a uma altura adequada, e o aplicador 120 não bloqueará o feixe de luz de atingir o sensor de luz 165 se o aplicador estiver posicionado muito baixo ou o tecido tiver sido comprimido ou desgastado. Em diversas modalidades, o feixe de luz deve passar na diagonal pela porção central do aplicador 120.
[082] As FIGS. 3A-3B ilustram um aplicador cilíndrico 120 compreendendo um tecido absorvente 121 circundando um núcleo 122, o qual pode ser montado em um eixo 128. O eixo 128 pode ser um cilindro sólido, cilindro oco ou uma pluralidade de hastes flexíveis com resistência suficiente para suportar pelo menos uma porção do peso de um suporte catalítico monolítico 200, com ou sem pressão descendente adicional a partir de um ou mais rolos assistidos por pressão contidos na superfície oposta do substrato à medida que este passa sobre o aplicador 120, sem dobrar ou caso contrário flexionar.
[083] Em diversas modalidades, o aplicador 120 é mais largo que o substrato catalítico a ser revestido. O aplicador pode ser configurado e dimensionado para se ajustar na mesma estrutura de suporte (por exemplo, armação, suportes verticais, etc.) como os rolos dos sistemas de entrada e/ou saída 110,130. Em um exemplo não limitante, o aplicador pode ser um rolo de 18 polegadas de largura e a bandeja de líquido de revestimento 125 é configurada e dimensionada para receber o rolo.
[084] Em uma ou mais modalidades, como mostrado na FIG. 3A, o eixo de aplicador 128 pode estar acima da parede lateral de uma bandeja de líquido de revestimento 125, enquanto pelo menos uma porção do tecido de aplicador 121 está abaixo de um nível de superfície 126 de uma solução de revestimento na bandeja de líquido de revestimento 125.
[085] Em diversas modalidades, a altura do nível de superfície 126 da solução de revestimento na bandeja de líquido de revestimento 125 pode ser ajustada ao se alterar a posição vertical de uma porta de descarga de abertura descendente e uma eclusa conectada operativamente à bandeja de líquido de revestimento 125, onde a porta de descarga e uma eclusa podem controlar a quantidade de descarga a partir da bandeja de líquido de revestimento 125.
[086] Em diversas modalidades, o eixo 128 pode ser acoplado a um motor elétrico que concede uma velocidade de rotação ao eixo 128 e um aplicador montado 120. Em diversas modalidades, durante a operação, por exemplo, a rotação do aplicador 120 causa seções progressivas do tecido 121 para se tornar continuamente submerso em um líquido de revestimento.
[087] A FIG. 3B ilustra uma modalidade exemplar de um aplicador cilíndrico encaixado em uma bandeja de líquido de revestimento 125 em comprimento, largura e profundidade, de modo que o aplicador possa ser uniformemente posicionado na bandeja 125 e absorver uniformemente o líquido de revestimento. Em diversas modalidades, um sensor de nível de líquido 153 que determina a altura de líquido de revestimento presente na bandeja de líquido de revestimento pode ser afixado a e associado operativamente à bandeja 125.
[088] AS FIGS. 4A-4D ilustram a passagem progressiva de um monólito catalítico cilíndrico 200 a partir de um sistema de entrada 110 sobre um aplicador 120 até um sistema de saída 130.
[089] Em uma ou mais modalidades, o sistema de entrada 110 e o sistema de saída 130 proveem uma superfície essencialmente horizontal em um plano horizontal que suporta o peso do substrato catalítico monolítico 200, de modo que permaneça nivelado e o substrato tenha uma pressão essencialmente uniforme contra o aplicador à medida que o substrato passa sobre o aplicador.
[090] A FIG. 4A ilustra um substrato catalítico monolítico 200 suportado em um sistema de entrada 110 que concede uma velocidade horizontal ao substrato no sentido do aplicador 120. O substrato catalítico pode ter uma velocidade predeterminada, conforme determinado pela(s) configuração(ões) de um motor elétrico, um controlador do motor, um computador ou uma combinação destes. Um aplicador de líquido de revestimento 120 pode ser provido em uma extremidade do sistema de entrada 110 para aplicar um líquido de revestimento ao substrato 200. O substrato catalítico monolítico 200 pode ser apresentado ao aplicador de líquido de revestimento 120 de maneira que garanta a uniformidade do tempo de contato e pressão entre o substrato e o aplicador.
[091] Em uma ou mais modalidades, o líquido de revestimento do substrato pode ser aplicado ao aplicador de líquido de revestimento 120 a partir de uma fonte de líquido de revestimento, por exemplo, uma bandeja de líquido de revestimento que tem volume interno suficiente para conter líquido de revestimento o suficiente para pelo menos molhar o aplicador 120. Em diversas modalidades, o aplicador de líquido de revestimento 120 tornar-se-á saturado com o líquido de revestimento à medida que pelo menos uma porção absorvente do aplicador torna-se submersa no líquido de revestimento.
[092] A FIG. 4B ilustra um substrato catalítico monolítico 200 que entra em contato com o aplicador de líquido de revestimento 120, por exemplo, inicialmente em uma porção central do aplicador. O líquido de revestimento do substrato é aplicado a pelo menos a porção do substrato 200 que está em contato com o aplicador.
[093] A FIG. 4C ilustra o substrato catalítico monolítico 200 passando pelo aplicador de líquido de revestimento 120 na velocidade horizontal estabelecida pelo motor elétrico do sistema de entrada 110, de modo que uma quantidade de líquido de revestimento seja transferida a partir do aplicador de líquido de revestimento a uma superfície do substrato catalítico monolítico 200 em contato com o aplicador de líquido de revestimento 120. À medida que o substrato rola sobre o aplicador, porções progressivas do substrato 200 entram em contato com porções progressivas do aplicador 120. Em diversas modalidades, uma engrenagem conectada entre um motor e o aplicador permite que o aplicador corresponda livremente à velocidade do sistema de entrada 110 e do substrato 200.
[094] Em uma ou mais modalidades, a velocidade horizontal do substrato catalítico monolítico através do aplicador de líquido de revestimento pode afetar a quantidade de líquido de revestimento transferida para o substrato, onde, por exemplo, uma maior velocidade aumenta a quantidade de líquido de revestimento transferida para o substrato. Por exemplo, um aumento na velocidade horizontal reduz o tempo para o liquido de revestimento drenar a partir do aplicador absorvente.
[095] Em uma ou mais modalidades, o aplicador de líquido de revestimento 120 pode ser verticalmente ajustável, de modo que a altura em que o aplicador se estende acima do plano horizontal dos sistemas de entrada 110 e saída 130 e possa ser aumentada ou diminuída. Um aumento na altura do aplicador pode ser correlacionado com um aumento na pressão entre o aplicador de líquido de revestimento 120 e o substrato catalítico monolítico 200, quando o aplicador e o substrato estão em contato. De forma semelhante, uma diminuição na altura do aplicador pode ser correlacionada com uma diminuição na pressão entre o aplicador de líquido de revestimento 120 e o substrato catalítico monolítico 200, quando o aplicador e o substrato estão em contato.
[096] Em diversas modalidades, a altura do aplicador pode ser automatizada com um sistema de ajuste de altura compreendendo uma montagem de motor de acionamento linear e controlador associado ou uma montagem de cilindro hidráulico, fornecimento de fluido (por exemplo, ar, água, fluido hidráulico), uma bomba e um controlador associado. O controlador pode ser controlado por computador e/ou interfaceado com um computador para ajuste automático ou semiautomático da altura do aplicador com a montagem de motor de acionamento linear ou a montagem de cilindro hidráulico para mudar a posição do aplicador, por exemplo, em um sentido vertical.
[097] Em diversas modalidades, a quantidade de pressão entre o aplicador de líquido de revestimento 120 e o substrato catalítico monolítico 200 pode afetar a quantidade de líquido de revestimento transferida a partir do aplicador até o substrato, e/ou a profundidade máxima de penetração do líquido de revestimento nas células de um substrato catalítico monolítico. A profundidade de migração do líquido de revestimento a partir da superfície do substrato ao longo das paredes celulares pode ser afetada pelo volume de líquido de revestimento aplicado à superfície do substrato.
[098] Em diversas modalidades, o aplicador 120 seria pelo menos parcialmente elevado, de modo a expor o tecido 121 uniformemente em todo o plano horizontal definido pelos rolos de entrada 110 e de saída 130. Em diversas modalidades, um substrato catalítico 200 passando sobre o aplicador elevado normalmente entraria em contato com o tecido exposto 121 perto do centro do aplicador. Contato entre o tecido que contém uma quantidade de líquido de revestimento transferiria pelo menos uma porção de líquido absorvido do aplicador para a superfície do substrato em contato com o aplicador. Em diversas modalidades, a profundidade máxima de penetração do líquido de revestimento nas células de um substrato catalítico monolítico pode ser entre cerca de 1 mm e 2,5 mm ou alternativamente cerca de 80 mils (cerca de 2 mm). A profundidade de penetração do líquido de revestimento nas células deve ser uniforme em toda a superfície do substrato, por exemplo, com uma variação de < 0,5 mm ou < 0,2 mm ou < 0,1 mm.
[099] A FIG. 4D ilustra um sistema de saída 130 recebendo o substrato catalítico monolítico 200 após pelo menos uma porção do substrato ter passado através do aplicador de líquido de revestimento. O sistema de saída 130 suporta o peso do substrato catalítico monolítico 200 à medida que é transferido a partir do aplicador e sistema de entrada 110.
[100] Em diversas modalidades, o sistema de saída está se movendo à mesma velocidade horizontal que foi concedida ao substrato pelo sistema de entrada e aceita o substrato de maneira ininterrupta (por exemplo, sem aceleração ou desaceleração).
[101] Em uma ou mais modalidades, a fonte de luz 160 e o sensor de luz 165 monitoram continuamente a altura do aplicador, e podem prover um alarme se for determinado que o aplicador é muito baixo.
[102] Em uma ou mais modalidades, o sistema de saída pode ser adjacente a outras unidades funcionais, tais como uma escala, um robô, uma área ou uma combinação destes.
[103] Em diversas modalidades, à medida que o substrato passa sobre o aplicador e seu peso é transferido a partir do sistema de entrada até o sistema de saída, uma vez que pelo menos uma porção do substrato está em contato com o aplicador 120. Movimento de um substrato sobre o sistema de entrada, aplicador e sistema de saída deve ser liso, nivelado e até sem mudanças na velocidade dos substratos ou pressão contra o aplicador.
[104] As FIGS. 5A-5B ilustram um feixe de luz inicialmente bloqueado pelo tecido 121 de um aplicador 120, o qual pode tornar-se comprimido ou desgastado ao longo do tempo.
[105] A FIG. 5A ilustra uma vista de corte transversal de um aplicador não utilizado 120 possuindo um tecido compressível absorvente 121 com uma espessura uniforme suportada em um núcleo 122, o qual, por sua vez, pode ser montado sobre um eixo 128 com o tecido 121 estendendo-se a uma altura inicial acima do núcleo 122. À medida que o tecido é comprimido e/ou desgastado por contato repetido com superfícies do substrato, a capacidade do aplicador para absorver o líquido de revestimento pode diminuir, reduzindo, desse modo, a quantidade de material catalisador depositado sobre a superfície de um substrato.
[106] Em uma ou mais modalidades, o eixo 128 do aplicador 120 pode ser associado operativamente a um sistema de ajuste de altura 140 compreendendo uma montagem de motor de acionamento linear ou uma montagem de cilindro hidráulico para ajustar a quantidade do aplicador e do tecido apresentada a um substrato acima do plano horizontal do sistema de entrada. Em um exemplo não limitante, um motor linear 142 e parafuso de alimentação 144 são acoplados operativamente ao eixo 128, de modo que a altura do aplicador possa ser ajustada automaticamente e particularmente para controlar a distância entre o centro do aplicador e o fundo da superfície de substrato catalítico.
[107] A FIG. 5B ilustra uma vista de corte transversal de um aplicador 120 no qual o tecido compressível tenha sido reduzido a partir da altura inicial (mostrada como linhas tracejadas) devido ao uso e desgaste, de modo que um feixe de luz a partir de uma fonte de luz 160 não seja mais bloqueado pelo tecido e possa ser detectado por um sensor de luz 165 no lado oposto do aplicador. Em diversas modalidades com uma matriz vertical de fontes de luz, a quantidade de redução de altura pode ser seguida ao longo do tempo, uma vez que feixes de luz sucessivamente inferiores podem passar através do tecido do aplicador. Uma redução na altura do tecido devido à compressão e/ou ao desgaste pode resultar em menos líquido de revestimento sendo absorvido pelo aplicador e menos contato e/ou uma pressão mais baixa entre o aplicador e um substrato sendo revestido, o que pode resultar em uma distribuição desigual de líquido de revestimento em toda a superfície do substrato catalítico.
[108] Em uma ou mais modalidades, a fonte de luz e/ou o sensor de luz podem ser conectados eletricamente a e/ou estar em comunicação eletrônica com um computador que está configurado para receber o(s) sinal(is) do sensor de luz. Em uma ou mais modalidades, o computador pode ser configurado para determinar a altura do tecido do aplicador, calcular a diferença entre a altura real e uma altura pretendida do aplicador de líquido de revestimento e elevar automaticamente a altura do aplicador e/ou altura da bandeja e/ou aumentar a altura ou o peso da solução de revestimento na bandeja de líquido de revestimento para compensar a altura do tecido e/ou absorvência reduzida.
[109] Em diversas modalidades, ajustes à altura do aplicador podem ser feitos ao se enviar um sinal ao controlador para a montagem do motor de acionamento linear ou a montagem de cilindro hidráulico para elevar o aplicador até um determinado feixe de luz ser bloqueado.
[110] Em uma ou mais modalidades, o feixe de luz passa aproximadamente através de um ponto intermediário do aplicador 120, pois esta é a porção do tecido que mostraria a compressão e/ou o desgaste primeiro. A detecção de um sinal de luz no sensor de luz pode indicar que o aplicador requer substituição e pode acionar um alarme sonoro e/ou visual.
[111] Em diversas modalidades, o substrato catalítico monolítico pode ser pesado antes e após o revestimento para determinar a quantidade de material catalítico (e.g., platina) depositada no substrato.
[112] Em um exemplo não limitante, uma adição de concentração de superfície de 0,0025 g/pol.2 foi aplicada a um substrato catalítico monolítico com uma profundidade máxima de penetração de 2 mm na parte (= uma adição de 54,8 g/pés3na zona de revestimento de 2 mm). O substrato catalítico monolítico foi um substrato cerâmico com nenhum manto excedente. O substrato catalítico monolítico pode ser circular com um diâmetro de 10,5 polegadas.
[113] Princípios e modalidades da presente invenção também se referem a um método de aplicar um revestimento catalítico para uma ou mais superfícies de um substrato catalítico, em que o revestimento não penetra mais do que 2 mm no interior das células de substrato.
[114] Em uma modalidade, um substrato catalítico pode ser obtido a partir de uma área de preparação e colocado em uma primeira escala para uma pesagem inicial, em que a escala pode compreender um computador e/ou uma memória configurada para receber e armazenar valores de peso obtidos para um substrato catalítico, ou a escala pode estar em comunicação eletrônica com um computador e/ou uma memória configurada para receber e armazenar valores de peso obtidos para um substrato catalítico. O substrato catalítico pode ser removido da área de preparação e colocado na escala por um robô como seria conhecido na técnica de fabricação por automação.
[115] A(s) escala(s) pode(m) ser escala(s) de alta faixa dinâmica que pode(m) medir até 40 kg. na resolução de 0,1 grama, ou até 10 kg. na resolução de 0,1 gramas.
[116] Em uma ou mais modalidades, o substrato catalítico pode ser transferido a partir da escala para o sistema de entrada do sistema de revestimento de superfície, onde a transferência pode ser realizada pelo mesmo ou um robô diferente daquele que colocou o substrato na escala. O substrato pode ser acelerado a uma velocidade horizontal pretendida pelo sistema de entrada e passar sobre um aplicador de líquido de revestimento na velocidade horizontal, de modo que a superfície do substrato possa estar em contato com o aplicador por um tempo predeterminado. Um aplicador de líquido de revestimento pode ser molhado com um líquido de revestimento e transferir o líquido de revestimento para a superfície do substrato ao longo do tempo que a superfície de substrato estiver em contato com o aplicador. O substrato catalítico pode ser recebido pelo sistema de saída na mesma velocidade horizontal que o substrato estava se movendo à medida que o substrato passava sobre o aplicador.
[117] Em uma ou mais modalidades, um único robô pode pegar um substrato de uma área de preparação ou uma estação de processamento anterior em um processo automatizado, mover o substrato através do aplicador a uma altura pretendida e/ou aplicar uma pressão para baixo pretendida contra o aplicador e colocar o substrato revestido em uma área de preparação externa, estação de processamento subsequente em um processo automatizado ou escala de peso molhado para medição. O robô pode ser controlado por computador e/ou interfaceado com um controlador e/ou computador para controle e ajuste automatizado ou semiautomatizado do movimento e posicionamento do robô.
[118] Em uma ou mais modalidades, o substrato catalítico pode ser pesado em uma segunda escala para obter um peso intermediário ou úmido após passar sobre o aplicador de líquido de revestimento, em que a escala pode compreender um computador e/ou uma memória configurada para receber e armazenar valores de peso obtidos para um substrato catalítico, ou a escala pode estar em comunicação eletrônica com um computador e/ou uma memória configurada para receber e armazenar valores de peso obtidos para um substrato catalítico. O substrato catalítico pode ser removido do sistema de saída e colocado na segunda escala por um robô, como seria conhecido na técnica de fabricação por automação.
[119] Em uma ou mais modalidades, uma escala pode ser associada operativamente ao sistema de entrada para determinar o peso seco de um substrato catalítico antes da aplicação do líquido de revestimento à superfície do substrato.
[120] Em uma ou mais modalidades, uma escala pode ser associada operativamente ao sistema de saída para determinar o peso úmido de um substrato catalítico após a aplicação do líquido de revestimento à superfície do substrato.
[121] Em diversas modalidades, uma escala pode ser associada operativamente a cada um do sistema de entrada e o sistema de saída, e a escala associada operativamente ao sistema de saída pode obter o peso do substrato catalítico após a aplicação do líquido de revestimento de superfície e pode confirmar que uma quantidade mensurável de líquido de revestimento foi aplicada à superfície do substrato catalítico. Uma medida do peso adicional do substrato catalítico após aplicação do líquido de revestimento de superfície pode ser calculada pela diferença entre o peso (seco) de entrada e peso (úmido) de saída medida pelas respectivas escalas.
[122] Em diversas modalidades, os valores de peso podem ser comunicados a partir da escala do sistema de entrada e a escala do sistema de saída para um computador associado para realizar os cálculos e determinar se a quantidade correta de líquido de revestimento foi aplicada.
[123] Em diversas modalidades, o substrato catalítico pode ser invertido, de modo que a superfície do substrato em frente à superfície anteriormente revestida seja orientada para um sistema de entrada e aplicador de líquido de revestimento. O substrato catalítico invertido pode ser colocado em um segundo sistema de entrada para um segundo sistema de revestimento da superfície ou o substrato catalítico pode ser colocado novamente sobre o mesmo sistema de entrada por robô, como seria conhecido na técnica de fabricação por automação para ter a superfície oposta revestida com um líquido de revestimento.
[124] Em uma ou mais modalidades, o substrato invertido pode ser acelerado a uma velocidade horizontal pretendida pelo sistema de entrada e passar sobre um aplicador de líquido de revestimento na velocidade horizontal, de modo que a superfície do substrato possa estar em contato com o aplicador por um tempo predeterminado. Um aplicador de líquido de revestimento pode ser molhado com um líquido de revestimento e transferir o líquido de revestimento para a superfície do substrato ao longo do tempo que a superfície de substrato estiver em contato com o aplicador. O substrato catalítico pode ser recebido pelo sistema de saída na mesma velocidade horizontal que o substrato se movia à medida que o substrato passava sobre o aplicador. O substrato catalítico pode ser removido do sistema de saída e colocado em outra escala por um robô.
[125] Em uma ou mais modalidades, o substrato catalítico pode ser colocado em uma escala para obter um peso final com ambas as superfícies revestidas. O substrato catalítico pode ser pesado em uma segunda ou uma terceira escala para obter um peso úmido final após passar sobre o aplicador de líquido de revestimento, em que a escala pode compreender um computador e/ou uma memória configurados para receber e armazenar valores de peso obtidos para um substrato catalítico, ou a escala pode estar em comunicação eletrônica com um computador e/ou uma memória configurados para receber e armazenar valores de peso obtidos para um substrato catalítico. O substrato catalítico pode ser transferido a partir da escala para uma área de preparação.
[126] Em diversas modalidades, as transferências entre uma ou mais das unidades funcionais (por exemplo, escala, sistema de entrada, sistema de saída, área(s) de preparação) podem ser feitas por uma pessoa em vez de um robô.
[127] Referência ao longo deste relatório descritivo a "uma modalidade", "certas modalidades", "uma ou mais modalidades", "diversas modalidades" ou "uma modalidade" significa que um determinado recurso, estrutura, material ou característica descrita em conexão com a modalidade é incluído em pelo menos uma modalidade da invenção. Assim, as aparições das frases tais como "em uma ou mais modalidades", "em certas modalidades", "em uma modalidade" ou "em uma modalidade" em diversos lugares ao longo deste relatório descritivo não estão necessariamente se referindo à mesma modalidade da invenção. Ademais, os recursos, estruturas, materiais ou características particulares podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades.
[128] Embora a invenção aqui tenha sido descrita com referência a modalidades particulares, deve-se entender que estas modalidades são meramente ilustrativas dos princípios e aplicações da presente invenção. Será evidente para aqueles versados na técnica que diversas modificações e variações podem ser feitas ao método e o aparelho da presente invenção sem se afastar do espírito e o escopo da invenção. Assim, pretende-se que a presente invenção inclua modificações e variações que estejam dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims (12)

1. SISTEMA (100) PARA DEPOSITAR UM REVESTIMENTO DE SUPERFÍCIE EM UM SUBSTRATO CATALÍTICO MONOLÍTICO (200), caracterizado por compreender: um sistema de entrada (110); um sistema de saída (130); pelo menos um motor transportador (115, 135) operativamente associado ao sistema de entrada (110) e com o sistema de saída (130), o qual conduz o sistema de entrada (110) e o sistema de saída (130) a uma velocidade especificada; um controlador de motor (118) em comunicação elétrica com o pelo menos um motor transportador (115, 135) que controla uma velocidade de alimentação especificada produzida por pelo menos um motor transportador (115, 135); um aplicador de líquido de revestimento (120) posicionado entre o sistema de entrada (110) e o sistema de saída (130), em que o aplicador de líquido de revestimento (120) compreende um núcleo (122) interno e um tecido (121) externo com uma altura; e uma bandeja de líquido de revestimento (125) posicionada abaixo do aplicador de líquido de revestimento (120) que é configurada e dimensionada para receber toda a extensão do aplicador de líquido de revestimento (120) dentro da bandeja de líquido de revestimento (125) e retém um líquido de revestimento, e em que a bandeja de líquido de revestimento (125) é posicionada verticalmente de modo que o tecido (121) do aplicador de líquido de revestimento (120) seja pelo menos parcialmente submerso dentro do líquido de revestimento, o sistema (100) adicionalmente compreendendo um motor do aplicador de líquido de revestimento (120) associado operativamente ao aplicador de líquido de revestimento (120), o qual conduz o aplicador de líquido de revestimento (120) a uma velocidade de rotação especificada, uma engrenagem conectada entre e associada operativamente ao motor do aplicador de líquido de revestimento (120) e o aplicador de líquido de revestimento (120); e em que o controlador do motor (118) está em comunicação elétrica com o motor do aplicador de líquido de revestimento (120) e controla a velocidade de rotação especificada produzida pelo motor do aplicador de líquido de revestimento (120), e o sistema (100) adicionalmente compreendendo: uma fonte de luz (160); um sensor de luz (165); e um ou mais feixes de luz que seguem um percurso de luz a partir da fonte de luz (160) até o sensor de luz (165) que atravessa o aplicador de líquido de revestimento (120), em que o percurso de luz está acima do plano horizontal dos transportadores de entrada e saída (110, 130) e a uma altura predeterminada abaixo da altura do tecido (121) do aplicador de líquido de revestimento (120), de modo que o aplicador de líquido de revestimento (120) bloqueia inicialmente os um ou mais feixes de luz.
2. SISTEMA (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender, adicionalmente: um sistema de distribuição de líquido de revestimento (170) que compreende um reservatório de líquido de revestimento (171) e uma bomba de líquido de revestimento (180), em que a bomba de líquido de revestimento (180) está conectada a e em comunicação fluida com o reservatório de líquido de revestimento (171) através de um canal da bomba (177), e a bomba do líquido de revestimento (180) está conectada a e em comunicação fluida com a bandeja de líquido de revestimento (125) através de um canal de distribuição (185); e em que o reservatório de líquido de revestimento (171) está conectado a e em comunicação fluida com a bandeja de líquido de revestimento (125) através de um canal de recuperação (175), de modo que a bandeja de líquido de revestimento (125) e o reservatório de líquido de revestimento (171) possam manter um nível predeterminado de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento (125).
3. SISTEMA (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender, adicionalmente: um sensor de quantidade de líquido associado operativamente à bandeja de líquido de revestimento (125) e em comunicação elétrica com um controlador que recebe um sinal elétrico a partir do sensor de quantidade de líquido e determina se deve ativar a bomba do líquido de revestimento (180) para distribuir líquido de revestimento adicional para manter o nível de líquido predeterminado na bandeja de líquido de revestimento (125).
4. SISTEMA (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo sensor de quantidade de líquido estar em uma escala de alta faixa dinâmica associada operativamente à bandeja de líquido de revestimento (125) que determina uma quantidade de líquido de revestimento presente na bandeja (125) e sinaliza à bomba do líquido de revestimento (180) para distribuir líquido de revestimento adicional à bandeja de líquido de revestimento (125) quando um peso de líquido medido cai abaixo de uma quantidade predeterminada, em que a escala de alta faixa dinâmica é uma escala que pode medir até 40 kg em resolução de 0,1 grama.
5. SISTEMA (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo sensor de quantidade de líquido ser um sensor de nível de líquido (153) que determina a altura de líquido de revestimento presente na bandeja de líquido de revestimento (125) e sinaliza à bomba do líquido de revestimento (180) para distribuir líquido de revestimento adicional à bandeja de líquido de revestimento (125) quando a altura do líquido de revestimento cai abaixo de um nível predeterminado.
6. SISTEMA (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender, adicionalmente: um sistema de ajuste de altura associado operativamente ao aplicador de líquido de revestimento (120), o qual provê controle de posicionamento vertical, de modo que o aplicador de líquido de revestimento (120) possa ser posicionado a uma altura predeterminada acima do plano horizontal dos sistemas de entrada e saída (110, 130); e um sensor de concentração de líquido de revestimento associado operativamente ao sistema de distribuição de líquido de revestimento (170), o qual determina uma quantidade de material de revestimento ativo no líquido de revestimento.
7. SISTEMA (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um ou mais feixes de luz atravessando o tecido (121) do aplicador de líquido de revestimento (120) serem desbloqueados quando a altura do tecido (121) é reduzida em uma quantidade predeterminada; um feixe de luz abaixo da altura predeterminada recebida pelo sensor de luz (165) gera um alerta de que o tecido (121) do aplicador de líquido de revestimento (120) não tem mais altura suficiente para prover uma quantidade pretendida de líquido de revestimento para um substrato catalítico monolítico (200); e um sistema de ajuste de altura associado operativamente ao aplicador de líquido de revestimento (120), o qual provê controle de posicionamento vertical, de modo que o aplicador de líquido de revestimento (120) possa ser posicionado a uma altura predeterminada acima do plano horizontal dos sistemas de entrada e saída (110, 130); e um computador em comunicação eletrônica com o sistema de ajuste de altura e o sensor de luz (165), no qual o computador está configurado para receber sinais eletrônicos a partir do sensor de luz (165) indicando a altura do aplicador de líquido de revestimento (120) acima do plano horizontal dos sistemas de entrada e saída (110, 130), e para enviar sinais eletrônicos para o sistema de ajuste de altura para mudar o posicionamento vertical do aplicador de líquido de revestimento (120).
8. MÉTODO DE REVESTIMENTO DE UM SUBSTRATO CATALÍTICO MONOLÍTICO (200) com o sistema (100), conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo método compreender: aplicar um líquido de revestimento de substrato a um aplicador de líquido de revestimento (120); apoiar um substrato catalítico monolítico (200) em um sistema de entrada (110) conduzido por um motor transportador (115) que concede um sentido de movimento em uma velocidade predeterminada ao substrato catalítico monolítico (200); passar o substrato catalítico monolítico (200) pelo aplicador de líquido de revestimento (120) na velocidade predeterminada, de modo que uma quantidade de líquido de revestimento seja transferida a partir do aplicador de líquido de revestimento (120) para uma superfície do substrato catalítico monolítico (200) que entra em contato com o aplicador de líquido de revestimento (120); e detectar se um feixe de luz é bloqueado pelo aplicador de líquido de revestimento (120) e ajustar a altura do aplicador de líquido de revestimento (120) até uma altura ajustada em resposta à detecção de um feixe de luz desbloqueado.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender, adicionalmente: conter o líquido de revestimento do substrato em uma bandeja de líquido de revestimento (125), em que o líquido de revestimento do substrato é aplicado ao aplicador de líquido de revestimento (120) ao se colocar o aplicador de líquido de revestimento (120) pelo menos parcialmente em contato com o líquido de revestimento dentro da bandeja de líquido de revestimento (125); e aumentar a quantidade de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento (125) o suficiente para compensar a altura ajustada do aplicador de líquido de revestimento (120).
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender, adicionalmente: monitorar a quantidade de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento (125) com um sensor de líquido de revestimento; determinar se uma quantidade de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento (125) está abaixo de uma quantidade pretendida; e fornecer líquido de revestimento adicional à bandeja de líquido de revestimento (125) para restabelecer uma quantidade pretendida de líquido de revestimento na bandeja de líquido de revestimento (125).
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender, adicionalmente: ajustar a pressão entre o aplicador de líquido de revestimento (120) e o substrato catalítico monolítico (200), de modo que uma quantidade predeterminada de líquido de revestimento seja transferida a partir do aplicador de líquido de revestimento (120) até o substrato catalítico monolítico (200), em que a pressão aplicada entre o aplicador de líquido de revestimento (120) e o substrato catalítico monolítico (200) é ajustada, ao se aplicar uma pressão a uma superfície do substrato catalítico monolítico (200) em frente à superfície em contato com o aplicador de líquido de revestimento (120).
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender, adicionalmente: monitorar a altura do aplicador de líquido de revestimento (120) acima de um plano horizontal do sistema de entrada (110); determinar se o aplicador de líquido de revestimento (120) não está acima do plano horizontal do sistema de entrada (110); e ajustar a altura do aplicador de líquido de revestimento (120) para estar a uma altura pretendida.
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