BRPI0612617A2 - produção de corpo alveolar com um veio metálico - Google Patents

Abstract

PRODUçãO DE CORPO ALVEOLAR COM UM VEIO METáLICO. A presente invenção refere-se a um processo para a produção de um corpo alveolar (1) com pelo menos um veio (2) tendo fibras metálicas (3), que compreende pelo menos uma das seguintes etapas: a) produção de fibras metálicas (3); b) formação de uma camada (4) compreendendo fibras metálicas (3); c) soldagem das fibras metálicas (3) umas às outras; d) deformação da camada (4) para formar um veio (2) tendo propriedades de veio definidas; e) produção de um corpo alveolar (1); f) soldagem do corpo alveolar (1). Um corpo alveolar produzido dessa forma é adequado em particular para a filtragem de gases de exaustão de um veículo motorizado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PRODUÇÃODE CORPO ALVEOLAR COM UM VEIO METÁLICO".

A presente invenção refere-se a um processo para produção deum corpo alveolar com pelo menos um veio tendo fibras metálicas, e a cor-pos alveolares correspondentes e seu uso.

Corpos alveolares desse tipo podem executar várias funções emsistemas de exaustão de motores de combustão interna. Como exemplo,eles são usados como corpos de apoio de catalisadores, que são conheci-dos como amortecedores, como filtros, misturadores de fluxo e/ou amorte-cedores de som. O corpo alveolar é geralmente distinguido por uma razãofavorável da área de superfície para o volume, isto é, ele tem uma área desuperfície relativamente grande e, portanto, garante um contato intensivocom uma corrente de gás que flui ao longo dele ou através dele. Corpos al-veolares desse tipo são geralmente construídos com uma pluralidade de di-ferentes componentes (folhas metálicas, esteiras, tubos etc.) em alguns ca-sos compreendendo materiais diferentes (materiais de aço, substâncias ce-râmicas, materiais misturados etc.). Em vista dos altos estresses térmicos edinâmicos em sistemas de exaustão de motores de combustão interna mó-veis, esses componentes individuais têm que ser permanentemente conec-tados uns aos outros. Várias técnicas de conexão são conhecidas para essepropósito, por exemplo, brasagem e/ou soldagem.

Em relação às técnicas de conexão, é necessário ter em menteque eles precisam ser adequados para produções em série de porte médio.Nesse contexto, os aspectos de custo também representam um papel impor-tante, por exemplo, taxas de ciclos, qualidade de conexão, confiabilidade doprocesso etc. Processos conhecidos para formar conexões por técnicas dejunção requerem um material adicional, tal como, por exemplo, solda ou en-chimento de solda. É nesse contexto particularmente importante para o ma-terial adicional ser aplicado com precisão no local no qual uma conexão de-ve ser gerada subseqüentemente. Além disso, deve ser notado que devemser usados crescentemente materiais de paredes finas, uma vez que elespodem se adaptar rapidamente à temperatura do gás de exaustão e, conse-qüentemente, reagir de forma muito dinâmica.

Particularmente, quando se produzem corpos alveolares parafiltragem de uma corrente de gás de exaustão e/ou para pelo menos tempo-rariamente reter sólidos contidos no gás de exaustão, tais como partículas,cinzas, ferrugem e similares, materiais de filtros cerâmicos e metálicos jáforam testados. Conforme explicado acima, em vista dos estresses térmicosflutuantes que agem em um corpo alveolar desse tipo, deve ser garantidoque as propriedades de expansão térmica dos componentes do corpo alveo-lar não diferem excessivamente umas das outras. Esse fato, juntamente coma capacidade de processamento melhorada, tem levado, em tempos recen-tes, ao uso aumentado de materiais de filtros metálicos. Esses são formadoscom uma camada de fibra permeável a gás, em particular porosa; nessecontexto, o termo fibra deve ser considerado um termo genérico englobando,em particular, também arames, cavacos, e similares. A produção de meiosde filtragem metálica desse tipo e sua integração nos processos de produ-ção para um corpo alveolar conseqüentemente constitui uma necessidadede tecnologia de produção particular. Os materiais metálicos de filtragemprecisam ser adaptados aos usos pretendidos do corpo alveolar assim for-mado, requerendo um alto grau de flexibilidade em termos das etapas deprodução.

É um objetivo da presente invenção aliviar, pelo menos parcial-mente, os problemas técnicos que foram descritos em conexão com o esta-do corrente da técnica. Em particular, é necessário especificar-se um pro-cesso para produção de um corpo alveolar que possa ser executado comconfiança mesmo como parte de uma produção em série. Além disso, pre-tende-se melhorar a capacidade de reciclagem de corpos alveolares dessetipo usando-se fibras metálicas e reusando-se as mesmas. Os corpos alveo-lares produzidos pelo processo, dentro das produções em série, devem terapenas pequenos desvios em termos de funcionalidade e vida útil. É tam-bém pretendido especificar corpos alveolares configurados especialmente eáreas de aplicação preferidas para esses corpos alveolares.

Esses objetivos são alcançados pelo processo para produção deum corpo alveolar com pelo menos um velo tendo fibras metálicas corres-pondentes às características da reivindicação 1 da patente. Outras configu-rações vantajosas da invenção são dadas nas reivindicações dependentesda patente. Deve ser notado que as características listadas individualmentenas reivindicações da patente podem ser combinadas entre si de uma formatecnologicamente adequada para assim descrever outras configurações doprocesso conforme a invenção.

O processo conforme a invenção para produção de um corpoalveolar com pelo menos um veio tendo fibras metálicas compreende pelomenos as seguintes etapas:

a) produção de fibras metálicas;

b) formação de uma camada compreendendo fibras metálicas;

c) soldagem das fibras metálicas umas às outras;

d) deformação da camada para formar um veio tendo proprie-dades de veio definidas;

e) produção do corpo alveolar;

f) brasagem do corpo alveolar;

As etapas individuais e suas configurações em detalhes são ex-plicadas abaixo em maiores detalhes, inclusive em relação às configuraçõesparticularmente preferidas.

A palavra "fibra" serve, em particular, para descrever um ele-mento alongado e, em particular, também engloba elementos na forma dearame, na forma de cavacos e similares. As fibras metálicas podem sersubstancialmente de forma redonda, oval ou poligonal. Fibras com uma se-ção transversal plana são particularmente preferidas. As fibras metálicascompreendem , em particular, um material que compreende substancialmen-te aço como material base, com alto cromo (isto é, em uma faixa de 18 a21% em peso) e/ou teores de alumínio (por exemplo, pelo menos 4,5% empeso, em particular pelo menos 5,5% em peso), sendo preferivelmente for-necidos. As fibras metálicas são preferivelmente projetadas com um com-primento de fibra na faixa de 0,1 a 50 mm (em particular em uma faixa de 1 a10 mm) e um diâmetro de fibra na faixa de 0,01 a 0,1 mm (em particular emuma faixa de 0,02 a 0,05 mm).

Nesse contexto, deve em princípio ser mencionado nesse pontoque, em relação a configurar-se o processo para operação em série, as eta-pas do processo devem ocorrer tão continuamente quanto possível, em cujocontexto as etapas b), c) e/ou d) devem preferivelmente ser executadas auma taxa de avanço de pelo menos 3 metros por minuto (m/min), preferivel-mente pelo menos 5 m/min ou mesmo 10 m/min.

Em relação à etapa e), sob certas circunstâncias podem ser ne-cessárias operações de montagem separadas, requerendo operação des-contínua, mas essas devem, apesar de tudo, ser executadas a altas taxasde ciclo correspondentes. A etapa f) garante que os componentes individuaisdo corpo alveolar sejam arranjados cativamente em relação uns aos outros,de forma que o corpo alveolar seja capaz de suportar os altos estresses tér-micos e dinâmicos no sistema de exaustão dos motores de combustão inter-na móveis.

Em relação à produção de fibras metálicas, é particularmentevantajoso para a etapa a) compreender pelo menos um dos seguintes méto-dos de produção:

a.1) separação de um bloco metálico;

a.2) produção contínua de fibra a partir de um fundido metálico;

a.3) remoção descontínua de um fundido metálico.

A "separação" de um bloco metálico de acordo com o métodoa.1) compreende, em particular, também a moagem, perfuração, rotação,deslizamento, raspagem, corte ou similar, em particular produção de cava-cos, processos de produção. O cavaco nesse caso constitui a fibra. Enquan-to um cavaco quebrado é formado a intervalos regulares durante a moagem,deslizamento e raspagem, rotação ou perfuração, pode também produzircavacos muito longos. Um bloco metálico deve ser entendido em particularcomo significando um corpo sólido feito de metal; a configuração específicado corpo é para ser selecionado na base do processo de produção usadopara produzir os cavacos ou fibras. Conseqüentemente, o bloco metálicopode estar na forma de um cilindro, um cubóide, um arame ou uma formasimilar.

No caso de produção de fibra contínua (conforme o métodoa.2)), uma fibra em forma de arame, muito longa ou assim chamada "semfim", é produzida do fundido metálico. Nesse caso, as fibras podem ser esti-radas ou estrudadas individualmente ou como um arranjo combinado. Paraesclarecimento desse método de produção, a pessoa versada na técnicapode se referir, por exemplo, às descrições correspondentes na produção dearames.

A remoção descontínua das fibras de um fundido metálico (con-forme o método a.3)) representa, conforme estava, um método misto emalgum ponto entre os métodos a.1) e a.2). Como exemplo, um rotor comuma superfície estruturada circunferencial é movido em relação ao fundidometálico, com partes do fundido metálico sendo removidas do banho como15 resultado do contato temporário e essas partes do fundido metálico são sub-seqüentemente resfriados para formar as fibras metálicas. Nesse caso, asfibras são produzidas repetidamente e descontinuamente a uma alta veloci-dade.

É particularmente vantajoso se durante a etapa a), pelo menosde tempos em tempos, sejam tomadas medidas para evitar uma camada deoxido nas fibras. Isso se aplica em particular ao método de produção a. 1),uma vez que nesse caso temperaturas muito altas podem ocorrer, sob cer-tas circunstâncias, durante a produção das fibras.Uma camada de óxido nasuperfície das fibras pode impedir as subseqüentes etapas de processamen-to e/ou por em perigo sua execução confiável. Portanto, é proposto nessemomento, por meio de exemplo, que uma atmosfera resfriada e/ou uma at-mosfera com uma ação redutora seja fornecida continuamente e/ou intermi-tentemente. Como exemplo, um meio de resfriamento e/ou um gás de prote-ção compreendendo argônio e/ou hélio pode ser fornecido durante a separa-ção das fibras de um bloco metálico. Ambas as medidas, bem como outrasmedidas conhecidas, servem para evitar a formação de uma camada de óxi-do. Em adição, as fibras podem também ser reusinadas, de forma que umacamada de oxido localizada na superfície da fibra é removida mecanicamen-te ou abrasivamente. O termo "evitar" é também entendido como abrangen-do a formação reduzida (redução) de camadas de oxido comparado às con-dições normais.

Além disso, é proposto que entre a etapa a) e a etapa b) pelomenos a etapa ab) de preparação das fibras seja também executada, com-preendendo pelo menos uma das seguintes operações:

ab.1) classificação das fibras;

ab.2) seleção das fibras;

ab.3) retorno das fibras para reaproveitamento;

ab.4) corte das fibras;

ab.5) mistura das fibras;

ab.6) limpeza das fibras

A preparação das fibras constitui uma etapa de trabalho impor-tante com vistas à produção de corpos alveolares com propriedades almeja-das diferentes em uma linha de produção. Nesse caso, as fibras produzidascontinuamente ou descontinuamente podem ser inspecionadas quanto aoseu uso pretendido e predestinadas correspondentemente. No contexto dapreparação da fibra, é pretendido, em particular, compensar as não-homo-geneidades na forma da fibra provocadas pelo processo usado para se pro-duzir as fibras.

A "classificação" das fibras compreende em particular o reco-nhecimento e a alocação das fibras até classes predeterminadas que de-pendem, por exemplo, do peso, do arranjo, da espessura, da forma ou outroparâmetro das fibras. Aqui, em particular com vistas aos métodos de produ-ção a.1) e a.3), nos quais a forma do cavaco pode variar sob certas circuns-tâncias, é proposto que sejam fornecidas três classes diferentes, mas quaisas fibras produzidas são classificadas. Além disso, é também possível defi-nir-se os critérios de exclusão, em cujo caso as fibras que alcançarem o cri-tério de exclusão devem ser consignados a uma outra classe. É tambémpossível que os sensores sejam usados para a própria classificação, em cujocaso, como exemplo, a forma do cavaco, seu comprimento e similares sãogravados por meio de pelo menos um sensor ótico. Além disso, ventiladores,fluido, peneiras etc. podem também ser usados para reconhecer ou classifi-car as fibras.

Durante a seleção das fibras, as fibras (preferivelmente classifi-cadas previamente) são separadas umas das outras. Ventiladores, fluidos,peneiras etc. podem também ser usados para esse propósito. Se as fibrastiverem sido classificadas nessas três classes, as fibras de duas classes, porexemplo, podem ser alimentadas para outro processamento, onde as fibrasda terceira classe são alimentadas de volta ao método de produção comomatéria-prima (sucata). Após a seleção das fibras, as fibras que foram sepa-radas umas das outras são tratadas separadamente por pelo menos umaetapa subseqüente do processo de produção.

Conforme já foi indicado acima, a classificação ou seleção dasfibras de uma forma simples também permite o retorno das fibras para reuti-lização. Isto é vantajoso com vistas à exploração de matérias-primas e oambiente. As fibras retornadas podem, por exemplo, ser fundidas novamentee realimentadas aos métodos de produção listados acima na forma de umfundido metálico ou de um bloco metálico. Nesse caso, tratamentos de lim-peza e/ou tratamentos térmicos podem ser fornecidos nesse intervalo.

A fibras "sem fim" em particular o método de produção de fibrascorrespondente à etapa a.2) pode agora ser cortado até um comprimentopredeterminado. O corte das fibras podem ser executados de modo a produ-zir um comprimento de fibra constante e/ou variável. Em particular, no casode um comprimento de fibra variável, essa etapa de processo pode tambémser seguida pela classificação e/ou seleção.

Além disso, as fibras podem também ser mistas. Isto permite,por exemplo, uma orientação espacial definida das fibras a serem geradasumas em relação às outras; entretanto, é também possível para as fibrasque estão sendo produzidas serem misturadas com outras fibras (por exem-pio, de um material diferente e/ou de uma forma diferente). É também possí-vel produzir-se um arranjo de camadas das fibras de diferentes configura-ções como mais cedo nessa etapa; entretanto, uma camada aleatória dasfibras é, em última análise, preferida.

Finalmente, pode também ser vantajoso que as fibras produzi-das sejam limpas. Isto também permite a remoção de impurezas (ferrugem,óleo etc.), incluindo, por exemplo, uma camada de oxido. A limpeza com um5 fluido é particularmente vantajosa, em cujo caso fibras com formas diferen-tes são também classificadas e/ou selecionadas, se diretamente adequadas,como um resultado de diferentes propriedades de imersão.

Além disso, é proposto aqui que aquela etapa b) compreendapelo menos uma das seguintes operações:

b.1) distribuição de fibras em uma base;

b.2) adição de pelo menos um aditivo;

b.3) determinação de pelo menos um parâmetro de camada;

b.4) alteração do (pelo menos um) parâmetro de camada;

b.5) movimentação contínua da camada.

É preferível para um distribuidor, um vibrador e/ou uma peneiraserem usados para distribuir as fibras em uma base. Essas ferramentas sãoadequadas para efetuar uma distribuição por uma grande área das fibras dabase.

Em particular, na configuração do processo de produção, com-preendendo as etapas ab.1) e/ou ab.2), é também possível fornecer umapluralidade dessas ferramentas, cada uma adicionando uma classe de fibrasà base (em uma maneira temporariamente e/ou regionalmente compensa-da). Isto também permite, por exemplo, a formação de camadas de diferen-tes fibras na base. Conseqüentemente, a distribuição das fibras, em adição àconfiguração em camadas, pode também ser configurada com um gradiente,isto é, com um perfil substancialmente contínuo de uma propriedade de fibraa partir do lado de baixo da camada de fibra para o lado de cima da camadade fibra , ou como uma camada aleatória, na qual as fibras são colocadasem uma forma desordenada em relação umas às outras.

Em relação à adição de um aditivo, como exemplo, é tambémpossível adicionar materiais de filtragem metálicos. Por meio de exemplo,aditivos desse tipo compreendem pós metálicos, materiais de sinterização,tecidos etc. O aditivo, portanto, em particular também serve para construir oveio da fibra.

Durante e/ou após a etapa b), é desvantajoso determinar pelomenos um parâmetro de camada. Isto dá monitoração da formação de ca-mada, a camada sendo comparada, por exemplo, na base de uma porosida-de predeterminada, um peso predeterminado por unidade de área, uma re-fletividade leve predeterminada, uma resistência de fluxo predeterminadaetc. O parâmetro de camada pode ser monitorado continuamente, e quandoum valor definido é alcançado pode levar ou à interrupção de uma etapa doprocesso que ocorre ao mesmo tempo ou à ativação de uma outra etapa deprocesso.

Se adequado, são também fornecidos meios que permitem odeterminado parâmetro de camada ou o parâmetro de camada que deve serdeterminado para ser modificado. Conseqüentemente, como exemplo, épossível fornecer outras fibras, aditivos etc., a camada pode ser compacta-da, a orientação das fibras na camada pode ser variada. Com vistas à confi-guração preferida do processo para produção de um corpo alveolar comoum processo contínuo, é proposto que enquanto uma camada está sendoformada, a camada seja movida continuamente. Nesse caso, a base na qualas fibras são distribuídas é vantajosamente projetada como uma correiatransportadora. Parâmetros de camada podem também ser ajustados vari-ando-se, por exemplo, a taxa de transporte. Ao mesmo tempo, uma correiatransportadora desse tipo pode ter meios para determinar pelo menos umparâmetro de camada. Para evitar que a camada se quebre durante a movi-mentação, é também possível para a correia transportadora ser consignadacom meios que fixem temporariamente a posição das fibras em relação u-mas às outras (tais como, por exemplo, campos magnéticos).

De acordo com uma outra configuração do processo. A etapa c)compreende pelo menos uma das seguintes operações:

c.1) execução, pelo menos uma vez, de soldagem de resistência;

c.2) execução, pelo menos uma vez, de soldagem contínuacom cilindro;

c.3) soldagem sob gás de proteção;

c.4) compactação da camada;

c.5) inspeção das juntas soldadas.

Embora em princípio sejam conhecidas outras formas de fixaçãodas fibras umas às outras (sinterização, integração mecânica etc.), é propos-ta a soldagem como a técnica de união preferida no presente contexto. Porconta do veio sendo configurado com fibras metálicas, é sugerida a solda-gem por resistência, uma vez que isto pode ser executado continuamente auma velocidade relativamente alta.

Os processos de soldagem contínua com cilindro bem como sol-dagem por projeção pertencem à classe dos processos de soldagem porconexão por pressão, em particular a soldagem por pressão de resistência.Na soldagem de resistência, o aquecimento no local da soldagem ocorrecomo resultado do aquecimento da resistência Joule quando a corrente fluiatravés de um condutor elétrico. A corrente é fornecida através de eletrodoscom uma superfície de trabalho convexa ou planar. Para a soldagem contí-nua com cilindro são usados dois eletrodos (direcionados) na forma de cilin-dros ou similares. As fibras a serem soldadas na camada estão nesse casoarranjadas predominantemente sobrepostas e em contato umas com as ou-tras. A camada compreendendo as fibras é então passada através dos ele-trodos, que são pelo menos parcialmente prensados em conjunto. Depen-dendo da forma do contato, a corrente flui de um eletrodo através das fibraspara o eletrodo oposto, onde são formados pontos de solda. Para processaras maiores áreas possíveis da camada com a instalação de soldagem dessetipo, é necessário garantir que um grande número de juntas soldadas sãogeradas tão uniformemente quanto possível sobre toda a região.

Para executar uma junta soldada desta natureza, pode mesmo,sob certas circunstâncias, ser necessário que uma pluralidade de instala-ções de soldagem em sucessão seja usada para formar as desejadas juntasde soldagem. Nesse caso, a camada é preferivelmente alimentada continu-amente, inicialmente através de uma primeira instalação de soldagem e en-tão uma segunda instalação de soldagem, essas instalações de soldagemsendo adaptadas umas às outras de tal forma que novas conexões soldadassejam geradas na segunda passagem. Em relação às etapas c.1) e c.2), de-ve ser notado adicionalmente também que esses podem ser combinadoscom outros processos para formar conexões por técnicas unidas; como e-xemplo, as fibras podem ser previamente entrelaçadas ou então tambémsinterizadas em conjunto.

Por conta da alta, embora espacialmente muito restrita, introdu-ção de calor na camada metálica, há uma vez mais um risco de formação deoxido nas fibras, e conseqüentemente é vantajoso para a soldagem das fi-bras entre si a ser executada sob gás de proteção. O gás de proteção com-preende preferivelmente pelo menos um dos componentes argônio e hélio.

A camada pode ser compactada imediatamente antes, durantee/ou após a soldagem. A compactação da camada pode, por exemplo, ocor-rer de tal maneira que a camada é passada através de dois cilindros, entreos quais há um vão, o vão sendo menor que a espessura da camada. Du-rante a compactação da camada, é preferível que as cavidades ou porosformados sejam reduzidos em tamanho, com as fibras sendo também de-formadas plasticamente. É, desta forma, também possível alcançar uma Ii-gação mais forte entre as fibras. Se a compactação deve ocorrer durante oprocesso de soldagem, o processo de soldagem é preferivelmente configu-rado como um processo de soldagem por pressão. Sob certas circunstân-cias, a camada pode também ser novamente compactada, por exemplo,quando é diretamente submetida a um segundo processo de soldagem,

Após a operação de soldagem, é também possível inspecionaras conexões soldadas. Nesse contexto, uma análise ótica da camada defibras móveis, uma deformação almejada da camada de fibra ou tambémuma resistência ao fluxo da camada de fibra podem ser registradas. Duranteo dobramento, por exemplo pela deformação sobre uma fossa, as forças dedobramento podem ser usadas como medida da qualidade da conexão sol-dada. É também possível que a camada soldada seja exposta a uma corren-te de ar que flui através dela, em cujo caso conclusões quanto às conexõessoldadas podem ser tiradas da deformação da camada, o número de fibrasque se tornam separadas etc. Nesse caso, um processo de soldagem con-trolada é preferido, o que, portanto, abre a possibilidade de adaptação doprocesso de soldagem se forem estabelecidas conexões soldadas inadequadas.

De acordo com uma outra configuração do processo conforme ainvenção, a etapa d) compreende pelo menos uma das seguintes operações:

d.1) compactar a camada;

d.2) separar uma pluralidade de veios da camada;

d.3) classificar os veios;

d.4) enrolar, torcer ou dobrar um veio;

d.5) estruturar um veio;

d.6) extirpar regiões de um veio;

d.7) combinar um veio com elementos de fechamento;

d.8) costurar a camada.

A "compactação" da camada pode ser usada para ajustar aspropriedades desejadas do veio (por exemplo, densidade, porosidade, resis-tência, espessura etc.). Um "veio" deve ser entendido em particular comosignificando uma estrutura em forma de folha, que é formada com dimen-sões "finais" predeterminadas e nas quais as fibras são arranjadas aleatori-amente e de forma ordenada em relação umas às outras. Exemplos de veiosincluem tecidos entrelaçados, estruturas de rede, tecidos tricotados, cama-das aleatórias etc. O veio é, nesse caso, preferivelmente formado com fibrasque são feitas de um material resistente à corrosão que seja capaz de supor-tar altas temperaturas; ele é também pretendido aplicar-se a todos os outrosaditivos do veio. A porosidade do veio produzido está preferivelmente nafaixa de 30% a 80%, em particular numa faixa de 45% a 60%. O veio tem umpeso preferido por unidade de área na faixa de 250 a 1500 g/m2 (gramas pormetro quadrado).

A separação de uma pluralidade de veios (d.2)) da camada ocor-re substancialmente em uma direção que é transversal à direção de trans-porte da camada; nesse contexto, é possível usar-se ferramentas de estam-pagem, lâminas que se movem com a camada, isto é, o que é conhecidocomo lâminas voadoras, ou ferramentas similares.

Em particular, no caso de produção com diferentes propriedadesde veios, isto é, um processo variável no qual apenas um certo número deveios é produzido com uma propriedade de veio de fibra, e então pelo me-nos um outro número é produzido com diferentes propriedades de veio defibra, é vantajoso que os veios sejam classificados de maneira apropriada(d.3)). Então os diferentes veios podem também ser alimentados separada-mente a outras estações de processamento. É também possível identificarpeças de sucata durante a classificação e retornar essas peças de sucatapara reaproveitamento se for adequado.

Enquanto até aqui os veios fossem configurados como estrutu-ras substancialmente na forma de chapas localizadas substancialmente emum plano, é agora possível aos veios serem enrolados e/ou torcidos e/ouempilhados e/ou dobrados após a operação d.4). Isto deve ser entendidocomo significando em particular que os veios adquirem uma curvatura atra-vés de deformação plástica. Após esta deformação plástica, o veio pode, porexemplo, ser dobrado na forma de um S, enrolado helicoidalmente, dobradoem forma de estrela, dobrado em forma de um fole etc. A deformação dosveios pode também ocorrer juntamente com outros elementos do corpo al-veolar (lâminas de folha metálica, estruturas de apoio etc.).

Em adição à deformação de grande área do veio, há também apossibilidade de estruturação do veio (d.5)). Durante a estruturação, umaestrutura menor que a espessura do veio é introduzida no veio. Estruturasadequadas são, em particular, estruturas corrugadas, estruturas em zigue-zague e/ou estruturas retangulares. Essas estruturas subseqüentementedelimitam pelo menos parcialmente as passagens de fluxo de um corpo al-veolar. Para produzir uma estrutura desse tipo, é possível, por exemplo, usarcilindros corrugados entremeados (intermeshing) através dos quais o veio éguiado.

De acordo com a etapa d.6), é também possível suprimir regiõesde um veio. Nesse caso é possível, por exemplo, gerarem-se aberturas que,embora significativamente maiores que os poros ou cavidades no interior doveio, é adequado também que não excedam uma extensão máxima de 20mm. Aberturas desse tipo podem ser usadas, por exemplo, para ajustar flu-xos parciais definidos no interior do corpo alveolar, para formar um desvio oupara produzir locais de torvelinho na estrutura alveolar. Além disso, entretan-to, é também possível que uma grande região do veio seja suprimida, emcujo caso esses veios, por exemplo, em forma de disco (se adequado, comum diâmetro de mais de 70 mm, em particular pelo menos 90 mm) podementão eles mesmos, por sua vez, ser usados como meio de filtragem, porexemplo, em um corpo alveolar de fluxo radial. Naturalmente, uma pluralida-de de operações de supressão podem ser executadas simultaneamente.

Finalmente, o veio pode também ser combinado com elementosde fechamento (d.7)). Esses são preferivelmente arranjados próximos a umaborda do veio e por exemplo ter uma função de selagem em relação ao cor-po alveolar e/ou servem para ligar outros veios e/ou peças de carcaça. Oselementos de fechamento usados podem, por exemplo, ser uma corda, umatira de chapa metálica, um elemento compreendendo material de sinteriza-ção, uma máscara perfurada etc.

De acordo com d.8), é também proposta a costura da camada.Isto deve ser entendido em particular como significando que as bordas dacamada que corre na direção da extensão da camada correm substancial-mente paralelas, e/ou é mantida uma largura desejada da camada. Isto podeser realizado, por exemplo, pela remoção de fibras, com a camada sendopreferivelmente cortada no comprimento.

De acordo com uma outra configuração do processo, a etapa e)compreende pelo menos uma das seguintes operações:

e.1) combinar pelo menos um veio com pelo menos um ele-mento selecionado do grupo consistindo em: pelo menosuma folha metálica, pelo menos uma carcaça, pelo menosum eletrodo, pelo menos uma estrutura alveolar, pelo me-nos um tubo perfurado;

e.2) aplicar cola a pelo menos um veio de um elemento conec-tado a ele;

e.3) aplicar solda a pelo menos um veio ou a um elemento co-nectado a ele.

A folha metálica é preferivelmente uma folha com uma espessu-ra de menos de 0,15 mm, em particular na faixa de 0,03 mm a 0,12 mm. Afolha metálica compreende cromo e alumínio e é baseada em um materialde aço que seja termicamente estável e resistente à corrosão. A folha metá-lica tem preferivelmente uma estrutura corrugada. A carcaça é preferivel-mente igualmente metálica e em adição a cortes transversais redondas, o-vais ou poligonais, podem ter também qualquer outro corte transversal dese-jada. A carcaça acomoda, pelo menos parcialmente, o veio e/ou a folha me-tálica em seu interior. O fornecimento de um eletrodo é recomendado emparticular se o corpo alveolar for projetado para ser eletricamente capaz deser aquecido. Com esse propósito, ao corpo alveolar pode também ser atri-buídas camadas de isolamento que formam parcialmente um caminho defluxo definido através do corpo alveolar. Quando é aplicada uma voltagem, oveio e/ou a folha metálica é aquecido de forma controlável por causa do a-quecimento da resistência Joule. O aquecimento do corpo alveolar pode servantajoso, por exemplo, durante a fase de partida a frio do sistema de e-xaustão e/ou para a regeneração térmica de um corpo alveolar usado comouma armadilha de partículas. Além disso, como exemplo, é também possívelpara o corpo alveolar juntamente com outra estrutura alveolar ser posiciona-do em uma única carcaça. A estrutura alveolar pode ser fundamentalmenteformada usando-se folhas metálicas ou material cerâmico (estrudado). Seum corpo alveolar de fluxo radial tiver que ser produzido, como exemplo épossível que veios que tenham sido estampados em forma de disco sejamarranjados a intervalos definidos em volta de pelo menos um tubo perfuradoou dentro de um tubo perfurado, permitindo que a corrente de gás flua atra-vés de regiões localizadas no lado interno para regiões localizadas no ladoradialmente externo.

Ao mesmo tempo que, ou em tempo diferente da combinação depelo menos um veio com pelo menos um elemento selecionado do grupo, étambém possível para o veio, e/ou um elemento que deva ser conectado aele, ser pelo menos coberto, pelo menos parcialmente, com cola. A aplica-ção de cola (agente de aglutinação, adesivo etc.) pode ser executada pormeio de material de fita, etiquetas auto-adesivas, um processo de impressãoetc.

Do mesmo modo, ao mesmo tempo que e/ou após a operaçãode combinação de acordo com a etapa e.1), é possível a solda ser aplicadaa pelo menos parte de pelo menos um veio e/ou um elemento conectado aele. O material de solda pode da mesma forma ser aplicado na forma de ma-terial de tiras, etiquetas e/ou um processo de impressão. Entretanto, é tam-bém possível para uma solda na forma de pó, que adere às sub-regiões quetenham sido previamente fornecidas com cola, a ser alimentado ao corpoalveolar. Em relação às técnicas usadas para aplicar-se cola e solda à estru-tura alveolar, é feita referência em particular aos métodos que já são conhe-cidos, em particular em nome do peticionário, que pode ser usado integral-mente para outros detalhes.

Finalmente, a invenção também propõe um corpo alveolar tendopelo menos um veio produzido por um processo do tipo descrito acima deacordo com a invenção, o corpo alveolar sendo projetado com passagensque são fechados em lados alternados, e o (pelo menos um) veio tendo pelomenos uma propriedade de veio que seja projetada para ser diferente sobrea espessura do veio. Em princípio, os corpos alveolares podem ser produzi-dos com um grande número de configurações de acordo com o processoacima descrito, por exemplo, na forma de um corpo alveolar de fluxo radial,com passagens arranjadas em forma de estrela, com passagens na formade um anel ou de um fole ou como uma armadilha de partículas aberta naqual nenhuma das passagens de filtragem é completamente fechada. Entre-tanto, em particular em vista de um corpo alveolar sendo usado no sistemade exaustão de um motor de combustão interna móvel (ignição por centelhae motores diesel) com alta ação purificadora em relação às partículas conti-das no gás de exaustão, a invenção propõe um corpo alveolar que tenhapassagens que sejam fechadas em lados alternados. Para esse propósito, ocorpo alveolar é projetado com pelo menos um elemento de fechamento noslados das extremidades, de forma que (preferivelmente) todas as passagenssão fechadas, ou de um lado ou do outro. Isto tem o efeito de, por exemplo,assegurar que toda a corrente de gás de exaustão tem que fluir através doveio metálico pelo menos uma vez.

Nesse contexto, é proposto aqui que uma propriedade de veioseja projetada para ser diferente sobre a espessura do veio, por exemplo, aporosidade, o tipo de fibras, o fornecimento de aditivos etc. Sob certas cir-cunstâncias, pode também ser vantajoso por estas e/ou outras propriedadesde veio para variar perpendicularmente à espessura do veio, isto é, por e-xemplo, na direção axial do corpo alveolar. A combinação de um sistema depassagem que é fechado em lados alternados e a propriedade de veio confi-gurada diferentemente tem a vantagem de que o fluxo através dos elemen-tos de fechamento é desviado em direções definidas através do veio de ma-neira que possa ser precisamente prevista. O veio pode agora ser adaptadoa essas propriedades de fluxo do gás de exaustão, de forma que, por exem-plo, partículas de diferentes tamanhos são absorvidas ou acumuladas emregiões diferentes do veio. Essa absorção ou acumulação de partículas dire-cionada pode promover a conversão eficiente desses poluentes, por exem-pio, pelo fornecimento de um catalisador na vizinhança. É preferível que umcorpo alveolar desse tipo seja formado com uma combinação de pelo menosum veio e pelo menos uma folha metálica corrugada.

É preferível que o corpo alveolar descrito acima seja usado parafiltragem de uma corrente de gás de exaustão. Uma área de aplicação parti-cular que poderia ser mencionada é a indústria automobilística, em cujo casoesse corpo alveolar pode formar parte de um sistema de exaustão maiscomplexo, no qual o corpo alveolar é combinado com pelo menos um con-versor catalítico, um absorvedor, um catalisador SCR, uma armadilha departículas etc.

A invenção e os fundamentos técnicos estão descritos em maio-res detalhes abaixo em relação às figuras. As figuras também mostram con-figurações particularmente preferidas da invenção, embora sem a invençãoser restrita a essas configurações. Deve ser notado que ilustrações nas figu-ras são puramente esquemáticas em natureza e não são geralmente ade-quadas para ilustrar razões de dimensões. Nos desenhos:

figura 1 descreve esquematicamente uma variante de configura-ção de um processo para produzir um corpo alveolar com pelo menos umveio tendo fibras metálicas;

figura 2 mostra um corpo alveolar que é fechado em lados alter-nados;

figura 3 mostra um corpo alveolar de fluxo radial;

figura 4 mostra uma unidade de tratamento de gás de exaustãoque pode ser aquecido eletricamente com um corpo alveolar;

figura 5 mostra um veio possuindo fibras metálicas, e

figura 6 descreve através de diagramas uma outra variante deconcretização de um processo para a produção de um corpo alveolar.

A figura 1 ilustra uma variante de concretização do processo pa-ra produção de um corpo alveolar, a figura indicando esquematicamente, emseu lado esquerdo, as etapas de processo referidas por sua designação cur-ta, enquanto o lado direito da figura ilustra um exemplo de uma configuraçãodesta etapa do processo.

Conseqüentemente, inicialmente, de acordo com a etapa a.3), aremoção descontínua de um fundido metálico 15 é executada para produzirfibras metálicas 3. Nesse caso, um rotor 16 que gira dentro de um fundidometálico 15 gera fibras 3 que são alimentadas à bandeja 33.

As fibras 3 produzidas desta forma são então classificadas deacordo com a etapa ab.1). Para esse propósito as fibras 3 são alimentadas aum classificador 17 que simultaneamente também efetua a seleção ou sepa-ração das diferentes fibras 3, por exemplo, em função da forma e/ou do ta-manho das fibras 3.

Essas fibras são então alimentadas a um distribuidor 18 que ar-ranja as fibras uniformemente em camadas em uma base 5 para formar umacamada 4 (conforme a etapa b.1)). A base 5, nesse caso, é projetada comouma correia transportadora, de forma que a camada 4 que é gerada possaentão ser alimentada a um processo de soldagem.

Após a etapa c.2), a camada 4 é passada através de uma insta-lação de soldagem 19, que seja adequada para execução de uma operaçãode soldagem contínua com cilindro pelo menos uma vez.

Após isto, de acordo com a etapa d.2), a camada 4 é convertidaem veios separados 2 de uma espessura de veio 14 e comprimento de veio22 predeterminados, o que é feito separando-se os veios 2 por meio de umequipamento de separação 20.

Os veios 2 produzidos dessa forma são então combinados comuma pluralidade de chapas metálicas corrugadas 8 de modo a formar umcorpo alveolar 1 tendo uma multiplicidade de passagens 13 (etapa e.1)).

Para formar conexões entre os elementos individuais do corpoalveolar por uma técnica de junção e/ou para também desenvolver a cone-xão entre as fibras feitas por uma técnica de junção, o corpo alveolar 1 éentão também submetido a um processo de soldagem (etapa f)), o corpoalveolar 1 sendo alimentado pelo menos de tempos em tempos e preferivel-mente continuamente a um forno 21, no qual um vácuo e temperaturas aci-ma de 1000°C preferivelmente prevalecem. O corpo alveolar 1 produzidodessa forma é particularmente adequado para uso no sistema de exaustãode automóveis.

A figura 2 mostra uma possível configuração variante de um cor-po alveolar 1 produzido pelo processo conforme a invenção. O corpo alveo-lar 1 mais uma vez tem uma multiplicidade de passagens 13, que nesse ca-so são fechados em lados alternados por meio de elementos de fechamento7 que são presos a um dos lados das extremidades 23. Dessa forma, o gásde exaustão é forçado inicialmente para entrar em uma passagem aberta 13na direção do fluxo 24, mas então, por conta do elemento de fechamento 7,para fluir através do veio 2 e passar em outra passagem adjacente 13. Du-rante a passagem através do veio 2, são retidas, em particular, partículas(tais como ferrugem e cinzas). Para evitar que as passagens 13 se tornemincapazes de serem usadas por conta da acumulação de ferrugem sobreuma área excessiva, as regiões 6 são suprimidas do veio 2, de modo a for-mar um tipo de "desvio". O corpo alveolar 1 é rodeado por uma carcaça me-tálica 9.

A figura 3 ilustra uma outra configuração de um corpo alveolar 1conforme pode ser produzido pelo processo. Esse corpo alveolar 1 tem umaestrutura em forma de estrela e o meio flui radialmente através dele de den-tro para fora. Com esse propósito, o gás de exaustão passa através de umtubo 12, que é fornecido com uma perfuração na região do corpo alveolar 1.Como resultado, o gás de exaustão passa nos bolsos 25 que são formadospelos veios 2 e formam as passagens 13. O gás de exaustão emerge atra-vés desses bolsos 25 substancialmente radialmente em relação ao eixo 26 eno lado externo é novamente descarregado numa direção substancialmenteaxial.

A figura 4 ilustra uma unidade de tratamento de gás de exaustão34 que é projetada como um corpo alveolar 1 que pode ser aquecido eletri-camente. O próprio corpo alveolar 1 é novamente formado com uma combi-nação de veios metálicos 2 e folhas metálicas 8, de modo a formar (abrir)passagens 13 que correm substancialmente paralelas umas às outras.Mesmo se as passagens 13 foram, na maioria das vezes, não completamen-te fechadas, as folhas metálicas 8 têm meios de influenciar o fluxo 29 que seprojetam pelo menos parcialmente nas passagens 13 e são responsáveispor desviar partes da corrente de gás de exaustão através do veio 2. Essecorpo alveolar 1 é arranjado em uma carcaça 9.

Uma outra estrutura alveolar 11, que pode ser configurada, porexemplo, como um catalisador de oxidação, é fornecida na extremidade docorpo alveolar 1. A estrutura alveolar 11 é conectada áo corpo alveolar 1 pormeio de pinos (pelo menos parcialmente eletricamente isolados) 27. A cone-xão-contato da estrutura alveolar 11 para um fluxo de corrente elétrica é efe-tuado por meio de eletrodos 10 que são descritos através de diagramas. É,portanto, possível que o gás de exaustão que entra em contato com a estru-tura alveolar 11, inicialmente conforme visto na direção do fluxo 24, seja a-quecido e no processo, por exemplo, também permita a regeneração térmicadas armadilhas de partículas a seguir compreendendo o corpo alveolar 1. Oarranjo total do corpo alveolar 1 com a combinação da estrutura alveolar 11é integrado no tubo de exaustão 28, por exemplo, de um veículo motorizado.

A figura 5 agora ilustra em detalhes uma configuração do veio 2,que compreende uma multiplicidade de fibras metálicas 3. As fibras 3 sãoarranjadas como uma camada aleatória e são conectadas umas às outrasem zonas de conexão separadas 30. As zonas de conexão 30 são projeta-das em um espaçamento 31 e com uma largura 32 que são substancialmen-te caracterizados pela execução de, por exemplo, uma soldagem contínuacom cilindro. Deve ser notado aqui que sob certas circunstâncias a largura32 pode também ser projetada para ser maior que o espaçamento 31. Podeser visto da figura 5 que o veio 2 é uma estrutura substancialmente da formade uma chapa, a menor dimensão geralmente sendo a espessura do veio14. A formação das zonas de conexão 30 pode também servir para realizaruma formação anisotrópica de pelo menos uma propriedade de veio de fibra.Em adição às zonas de conexão 30 ilustradas aqui, é possível gerar tambémconexões por uma técnica de junção entre as fibras 3, por exemplo, cone-xões sinterizadas que são produzidas durante a etapa de processo f).

A figura 6 descreve através de diagrama uma outra configuraçãovariante do processo para produção de um corpo alveolar 1 através da pro-dução dos veios 2. Para completar o corpo alveolar 1, deve ser feita referên-cia aos métodos de junção descritos acima. A produção de fibras nesse casousa uma instalação de corte 35 que é fornecida com uma pluralidade de a-rames metálicos 36. A instalação de corte 35 tem um mecanismo de corteque corta os arames longos 36 em fibras curtas 3 de forma controlada. Asfibras 2 produzidas dessa forma são classificadas e selecionadas em umclassificador 17 antes, e então sendo alimentados a diferentes distribuidores18. Uma camada 4 é produzida em duas estações, quatro distribuidores 18sendo arranjado sobre uma base 5 configurada como uma correia transpor-tadora dentro de uma primeira estação, ilustrado à esquerda, e essa correiatransportadora então verifica a camada 4 produzida para sua propriedade deveio por meio de uma balança 37, e o veio é então preenchido de uma ma-neira direcionada com a quantidade estabelecida de fibras 3 que é aindanecessária se adequado em uma segunda estação compreendendo um ou-tro distribuidor 18.

Uma vez que o peso desejado por unidade de área da camada 4esteja presente, esse último é alimentado a uma primeira instalação de de-formação 38 na direção de transporte 40. Lá, a camada 4 é compactada e asbordas da camada 4 são pré-cortadas. O material de fibra que é separadodurante o pré-corte, preferencialmente somando menos de 10% do materialde fibra usado, é retornado à primeira estação ou pelo menos a um dos dis-tribuidores 18 ou ao classificador 17. A camada pré-tratada 4 passa entãoatravés de uma instalação de soldagem 19 que é adequada para execuçãoda soldagem contínua com cilindro a uma taxa de soldagem de pelo menos4 m/min para uma largura de camada na faixa de mais de 100 mm. Após asfibras 3 terem sido cativamente unidas uma à outra, a camada finalmentepassa através de uma outra instalação de deformação 38, no qual também acompactação é executada e veios separados 2 com dimensões predetermi-nadas são separados. Esses veios 2 podem então ser alimentados a outrasestações de processamento para formar um corpo alveolar 1. O método ilus-trado aqui para produção dos veios 2 é adequado em articular para produ-ções em série, uma vez que altas taxas de transporte e soldagem podem serrealizadas e ao mesmo tempo uma adição controlada de fibras para produziras desejadas propriedades de fibra é possível.

Os processos propostos são adequados, em particular, para asproduções em série de armadilhas de partículas para sistemas de exaustãode automóveis.Listagem de referências

1 Corpo alveolar 2 Veio 3 Fibra 4 Camada 5 Base 6 Região 7 Elemento de fechamento 8 Folha metálica 9 Carcaça 10 Eletrodo 11 Estrutura alveolar 12 Tubo 13 Passagem 14 Espessura do veio 15 Fundido metálico 16 Rotor 17 Classificador 18 Distribuidor 19 Instalação de soldagem 20 Equipamento de separação 21 Forno 22 Comprimento do veio 23 Extremidade 24 Direção do fluxo 25 Bolso 26 Eixo 27 Pino 28 Tubo de exaustão 29 Meios de influência do fluxo 30 Zona de conexão 31 Espaçamento32 Largura

33 Bandeja

34 Unidade de tratamento de gás de exaustão

35 Instalação de corte

36 Arame

37 Balança

38 Instalação de deformação

39 Retorno de fibra

40 Direção do transporte

Claims (10)

1. Processo para a produção de um corpo alveolar (1) com pelomenos um veio (2) contendo fibras metálicas (3), que compreende pelo me-nos as seguintes etapas:a) produção de fibras metálicas (3);b) formação de uma camada (4) compreendendo fibras metá-licas (3)c) soldagem das fibras metálicas (3) umas às outras;d) deformação da camada (4) para formar um veio (2) tendopropriedades de veio definidas;e) produção de um corpo alveolar (1);f) soldagem do corpo alveolar (1).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual a etapa a)compreende pelo menos um dos seguintes métodos de produção:a.1) separação de um bloco metálico;a.2) produção de fibra contínua a partir de um fundido metálico(15);a.3) remoção descontínua do metal fundido (15).

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, no qual du-rante a etapa a) pelo menos de tempos em tempos são tomadas medidaspara evitar uma camada de óxido nas fibras (3).

4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, noqual entre a etapa a) e a etapa b) pelo menos a etapa ab) de preparação dasfibras é também executada, compreendendo pelo menos uma das seguintesoperações:ab.1) classificação das fibras (3);ab.2) seleção das fibras (3);ab.3) retorno das fibras (3) para reutilização;ab.4) corte das fibras (3);ab.5) mistura das fibras (3);ab.6) limpeza das fibras (3).

5. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, noqual a etapa b) compreende pelo menos uma das seguintes operações:b.1) distribuições das fibras (3) em uma base (5);b.2) adição de pelo menos um aditivo;b.3) determinação de pelo menos um parâmetro de camada;b.4) alterar o (pelo menos um) parâmetro de camada;b.5) Mover continuamente a camada (4).

6. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, noqual a etapa c) compreende pelo menos uma das seguintes operações:c.1) execução de soldagem por resistência pelo menos uma vez;c.2) execução de soldagem contínua com cilindros pelo menos uma vez;c.3) soldagem sob gás de proteção;c.4) compactar a camada (4);c.5) inspecionar as juntas soldadas.

7. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, noqual a etapa d) compreende pelo menos uma das seguintes operações:d.1) compactar a camada (4);d.2) separar uma pluralidade de veios (2) da camada (4);d.3) classificação dos veios (2);d.4) enrolamento, torção ou dobramento de um veio (1);d.5) estruturação de um veio (2);d.6) extirpação de regiões (6) de um veio (2);d.7) combinação de um veio (2) com pelo menos um elemen-to de fechamento (7);d.8) costura da camada (4).

8. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, noqual a etapa e) compreende pelo menos uma das seguintes operações:e.1) combinação de pelo menos um veio (2) com pelo menosum elemento selecionado do grupo consistindo em: pelomenos uma folha metálica (8), pelo menos uma carcaça(9), pelo menos um eletrodo (10), pelo menos uma estrutu-ra alveolar (11), pelo menos um tubo perfurado (12);e.2) aplicação de cola a pelo menos um veio (2) ou a um ele-mento conectado a ele;e.3) aplicação de solda a pelo menos um veio (2) ou a um ele-mento conectado a ele.

9. Corpo alveolar (1) tendo pelo menos um veio (2) produzidopelo processo de acordo com em uma das reivindicações 1 a 8, o corpo al-veolar (1) sendo projetado com passagens (13) que são fechadas em ladosalternados, e o (pelo menos um) veio (2) tendo pelo menos uma propriedadede veio que é projetado para ser diferente sobre a espessura (14) do veio.

10. Uso do corpo alveolar (1) de acordo com a reivindicação 9para filtragem de uma corrente de gás de exaustão.