BRPI0908487B1 - Corpo em forma de colmeia, unidade de purificação de gás de exaustão e veículo automotor - Google Patents

Abstract

elemento em forma de colmeia com zonas de flexibilidade. a presente invenção refere-se a elemento em forma e colmeia (1) com pelo menos um alojamento (2) e uma estrutura em forma de colmeia (3) com uma pluralidade de dutos (4), em que a estrutura em forma de colmeia (3) é formada a partir e pelo menos uma camada metálica parcialmente estampada (5) que forma pontos de conexão (6) que afixam a estrutura em forma de colmeia (3), e sendo que uma seção cruzada (8) da estrutura em forma de colmeia (3) possui zonas radiais (38, 39, 40) com densidades diferentes de pontos de conexão (6), sendo que em pelo menos uma zona um mínimo de 1% e um máximo de 20% dos pontos de contato internos (7) de seção cruzada (8) formam também um ponto de conexão.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um corpo em forma de colmeia do tipo que é utilizado, por exemplo, para tratamento posterior de gás de exaustão em veículos automotores. Este tipo de corpo em forma de colmeia possui pelo menos um alojamento e uma estrutura em forma de colmeia. A estrutura em forma de colmeia, por sua vez, possui uma multiplicidade de dutos através dos quais o gás de exaustão pode fluir. A estrutura em forma de colmeia é formada por pelo menos uma camada metálica ao menos parcialmente estruturada que forma pontos de conexão que fixam a estrutura em forma de colmeia. Os corpos em forma de colmeia deste tipo, que são caracterizados por um alto grau de flexibilidade interna, são utilizados especialmente como corpos de substrato de conversor catalítico e/ou separados de partículas em sistema de exaustão de diesel e/ou motores de ignição a faísca.

[0002] Na purificação de gás de exaustão de motores de combustão interna, os corpos em forma de colmeia possuem a vantagem de ter uma área particularmente grande, de modo que fica assegurado um contato muito próximo entre o gás de exaustão que está fluido e as paredes dos dutos. A área de superfície, que é geralmente formada pelas paredes dos dutos, é comumente revestida com os catalisadores adequados, podendo ser diferentes, caso apropriado, a fim de permitir uma conversão de poluentes contidos no gás de exaustão. Outras aplicações para tais corpos em forma de colmeia incluem a armazenagem (pelo menos temporária) de matéria sólida (fuligem, partículas, etc.) e/ou tratamento de fluxo (mistura, etc.).

[0003] Os corpos em forma de colmeia deste tipo podem ser produzidos fundamentalmente com material cerâmico ou metálico. Recentemente, entretanto, o corpo de substrato de conversor catalítico vem sendo particularmente preferido, pois pode ser trabalhado com materiais muito finos, como, por exemplo, folhas de chapas metálicas com uma espessura de menos de 80 μm ou até de menos de 30 μm. Estas espessuras proporcionam uma área de superfície geométrica bastante grande e uma redução significativa da perda de pressão do fluxo do gás de exaustão à medida que este flui através do corpo em forma de colmeia em relação aos substratos de cerâmica. Com a espessura baixa das folhas de chapas metálicas, observa-se também uma melhora considerável do comportamento de arranque do revestimento catalítico, pois o gás de exaustão precisa aquecer uma quantidade menor de material de modo a atingir a temperatura de arranque para o conversor catalítico (aproximadamente 230°C). Outra vantagem é que, aqui, torna-se possível uma conexão muito simples com o resto do sistema de exaustão (por exemplo, o cano de exaustão metálico), pois em cada caso os materiais metálicos são combinados uns com os outros.

[0004] Uma estrutura em forma de colmeia deste tipo fica sujeita,entretanto, a uma multiplicidade de cargas ao longo do seu ciclo de vida em um sistema de exaustão móvel. Assim, deve-se considerar também que especificamente a superposição de tais cargas parcialmente extremas influencia, em termos de resistência, a durabilidade de tais corpos em forma de colmeia. Por exemplo, a seguinte carga térmica pode influenciar, em termos de resistência, a durabilidade: a temperatura extrema atinge seu pico (até mais de 1.000° C), a taxa considerável de mudança de temperatura durante o aquecimento e o esfriamento, e a distribuição de temperatura do influxo no fluxo de gás de exaustão. Isto se aplica também no que diz respeito à carga mecânica, especificamente, por exemplo, com relação ao nível máximo de aceleração, à faixa de freqüência de vibração com relação às freqüên- cias próprias, além da carga de dinâmica de gases como resultado da pulsação dos gases. Fica claro que especificamente as regiões de conexão entre si dos componentes individuais (folhas de chapa metálica, alojamento, etc.) de um corpo em forma de colmeia estão sujeitos a cargas particularmente altas, e devem, quando possível, resistir às constantes mudanças das cargas térmicas e/ou dinâmicas por um período bastante longo.

[0005] São conhecidas técnicas de conexão em que soldas debrasagem (como folha de solda, pó de solda, e/ou pasta de solda) são posicionadas em certas zonas de um corpo em forma de colmeia deste tipo a fim de conectar os componentes metálicos. São formadas frequentemente zonas circundantes em formato de segmento entre o alojamento e as folhas de chapa metálica do corpo em forma de colmeia, sendo que as ditas zonas podem estender-se sobre uma parte do comprimento axial ou sobre todo o comprimento axial do corpo em forma de colmeia ou do alojamento. De modo a conectar as folhas de chapa metálica umas às outras, pode-se considerar também como conhecida a técnica de conectá-las umas às outras por toda a seção cruzada em uma região parcial axial do corpo em forma de colmeia. Além disso, e/ou alternativamente, é possível também formar zonas (conforme vistas do lado da extremidade) que abrangem uma multiplicidade de dutos em que é formada uma conexão. Assim, é possível gerar padrões de lado da extremidade, como, por exemplo, na forma de anéis concêntricos, segmentos, triângulos e similares.

[0006] Embora uma multiplicidade de propostas diversas tenhasido feita com relação ao projeto de um tal padrão de brasagem, em termos de durabilidade, estes projetos não resistem a todas as condições prevalecentes atualmente no sistema de exaustão de um veículo automotor. Ao especificar um projeto para um padrão de brasagem de um corpo em forma de colmeia desse tipo, é possível levar em conta uma multiplicidade de critérios diferentes a fim de obter, em primeiro lugar, a flexibilidade adequada, e em segundo lugar, a durabilidade da estrutura em forma de colmeia. Além disso, ao produzir um padrão de brasagem desse tipo, deve ser considerado também que as conexões de brasagem têm que ser executadas de tal modo que possam ser reproduzidas, posicionadas com precisão e produzidas utilizando um processo confiável.

[0007] Tomando isto como ponto de partida, é objetivo da presenteinvenção resolver ao menos parcialmente os problemas ressaltados no que diz respeito à arte anterior. Em particular, busca-se especificar um corpo em forma de colmeia que possua uma vida útil consideravelmente mais longa sob as cargas térmicas e dinâmicas extremas do sistema de exaustão de um automóvel. Aqui, particularmente, os pontos de conexão devem ser dispostos em relação uns aos outros de modo a proporcionar um padrão de brasagem que seja independente do projeto da estrutura em forma de colmeia. O corpo em forma de colmeia deve, além disso, destacar-se por uma melhoria considerável das características de termo-choque e/ou vibração.

[0008] Tais objetivos são atingidos por meio de um corpo em forma de colmeia de acordo com as características da reivindicação 1. As reivindicações dependentes especificam outras modalidades vantajosas do corpo em forma de colmeia. Deve-se notar que as características especificadas individualmente nas reivindicações podem ser combinadas entre si de qualquer modo tecnologicamente significativo que se deseje, e formar outras modalidades da invenção. A descrição, especialmente em conjunto com as figuras, explica também outras variantes preferíveis de projeto da invenção.

[0009] O corpo em forma de colmeia de acordo com a invençãocompreende pelo menos um alojamento e uma estrutura em forma de colmeia com uma multiplicidade de dutos, sendo que a estrutura em forma de colmeia é formada com pelo menos uma camada metálica ao menos parcialmente estruturada que forma pontos de conexão para fixar a estrutura em forma de colmeia, e sendo que uma seção cruzada da estrutura em forma de colmeia possui zonas radiais com densidades diferentes dos pontos de conexão, e, ainda, com no mínimo 1% e no máximo 20% dos pontos de contato internos de pelo menos uma zona da seção cruzada formando um ponto de conexão.

[00010] Com relação ao número de dutos, é preferível que o corpo em forma de colmeia seja formado com uma densidade de dutos por polegada quadrada (cpsi) na faixa de 100 a 1.000, particularmente de 200 a 600. É também preferível o uso de uma pluralidade de folhas de chapa metálica uniforme e estruturada (por exemplo, corrugada) para produzir o corpo em forma de colmeia. Embora folhas de chapa metálica desse tipo possam ser espiraladas, é preferível que as folhas de chapa metálica tenham um perfil diferente, como, por exemplo, um perfil em formato de S, em formato de V, em formato de W, ou similar. Aqui, as folhas de chapa metálica estão preferivelmente em uma faixa de espessura de 30 μm (micrometros) a 110 μm, particularmente de menos de 80 μm. A disposição das folhas de chapa metálica é então efetuada de modo que estas preencham uniformemente a seção cruzada (redonda, oval ou similar) do corpo em forma de colmeia. As folhas de chapa metálica são então conectadas umas às outras (com o uso de travamento por fricção e/ou engate) em diversas posições chamadas de pontos de conexão. Estas incluem preferivelmente uma conexão brasada, particularmente uma conexão brasada em vácuo a alta temperatura. Assim, fica claro também que a direção do perfil ou padrão de brasagem está relacionado de maneira geral ao corpo acabado (espiralado ou bobinado) em forma de colmeia.

[00011] Com relação aos pontos de conexão, deve-se notar que estes servem para fixar a posição das seções, que se apóiam umas nas outras ou são dispostas adjacentes umas às outras, de pelo me- nos uma camada metálica. Convencionalmente, as camadas formam entre si uma multiplicidade de pontos de contato, ou seja, pontos em que seções da mesma camada metálica, ou de camadas metálicas diferentes, apóiam-se umas nas outras. Considerando especificamente o número de dutos, em geral é formado um ponto de contato por duto, e usualmente dois pontos de contato por duto. Com relação aos ditos pontos de contato, propõe-se agora que, em pelo menos uma das zonas (caso seja apropriado, na maioria das zonas ou mesmo em todas as zonas), sejam usados no máximo 20% dos ditos pontos de contato com ponto de contato; é particularmente preferível que no máximo 10%, ou mesmo apenas 1%, dos ditos pontos de contato sejam usados para formar um ponto de contato. Isto não inclui pontos de contato externos, em que há contato entre a estrutura em forma de colmeia ou a camada metálica de um lado e o alojamento de outro. Fica claro a partir disto, que a estrutura em forma de colmeia não tem um projeto rígido, mas sim flexível na seção cruzada na direção radial e/ou na direção da circunferência, e pode assim resistir às mudanças nas cargas térmicas no sistema de exaustão de um motor de combustão interna.

[00012] Também é proposto agora que a seção cruzada seja dividida em zonas radiai com densidades diferentes de pontos de contato. Aqui, deve-se pressupor particularmente que pontos de conexão estão presentes em todas as zonas. Entretanto, estas zonas possuem, da mesma maneira, zonas sem conexões. O limite de uma zona como esta pode seguir devidamente o perfil de pelo menos uma camada metálica parcialmente estruturada, mas é preferível que as zonas com área grande sejam formadas em seção cruzada ou sobre o lado da extremidade, independentemente do perfil da camada metálica. As zonas, que devem ser, preferivelmente, duas, três ou quatro, podem ser dispostas de maneira concêntrica com relação ao perfil e ao alojamen- to e ao eixo do corpo em forma de colmeia, embora isto não seja abso-lutamente necessário. Em particular, as zonas concêntricas podem ser formadas de modo que tenham um centro afastado do eixo. Ao fornecer tais zonas radiais, busca-se adaptar a elasticidade da estrutura em forma de colmeia ao longo do raio às características de vibração do corpo em forma de colmeia. São consideradas as zonas adjacentes ao alojamento e as zonas que são posicionadas próximas ao centro ou ao eixo. É preferível que as ditas zonas tenham a maior diferença possível com relação à densidade de pontos de conexão. Em outras palavras, isto significa que, por exemplo, as ditas duas zonas formam a proporção de densidade mais alta ou mais baixa em relação uma à outra. "Densidade" significa particularmente o valor obtido dividindo o número de pontos de conexão pela área da zona (por exemplo, a menor zona) ou por uma área relevante de referência. Aqui, fundamen-talmente, é possível também que pelo menos uma (outra) zona seja completamente conectada em todos os pontos de contato e/ou que pelo menos uma (outra) zona de contato não tenha conexão em nenhum dos pontos de contato. No caso de, por exemplo, uma zona completamente conectada ser fornecida, a dita zona dever ser disposta centralmente com relação à seção cruzada da estrutura em forma de colmeia.

[00013] De acordo com um desenvolvimento do corpo em forma de colmeia, propõe-se que a densidade dos pontos de conexão varie continuamente de dentro para fora na direção de um raio. Em outras palavras, isto significa que quando se divide a seção cruzada, por exemplo, em uma multiplicidade de anéis concêntricos, a densidade diminui ou aumenta, em média, uniformemente, de um anel para o outro. Nos casos em que somente duas zonas podem ser identificadas, este critério é sempre atendido se uma densidade diferente estiver presente, pois há um aumento (abrupto ou similar) da primeira zona para a se- gunda zona.

[00014] Além disso, propõe-se que a estrutura em forma de colmeia seja formada com pelo menos uma coluna composta, alternadamente, de uma pluralidade de folhas de chapa metálica estruturadas e camadas metálicas lisas, com os pontos de conexão em uma folha de chapa metálica sendo posicionados de maneira alternada a camadas metálicas adjacentes. Isto significa, especificamente, que as folhas de chapa metálica estruturadas e as folhas de chapa metálica lisa (ou materiais lisos, sinterizados e não-tecidos) são dispostas uma sobre a outra alternadamente, e formam assim uma coluna que é subseqüente- mente espiralada e/ou torcida de modo que a seção cruzada da estrutura em forma de colmeia seja produzida com o formato externo (o do alojamento) desejado. Considerando-se uma única folha de chapa metálica estruturada, esta possui um lado superior e um lado inferior, sendo que a dita folha de chapa metálica está em contato, tanto em seu lado superior como em seu lado inferior, com "outras" camadas metálicas. Os ditos pontos (internos) de contato podem ser usados para proporcionar um ponto de conexão. Propõe-se aqui que, na direção da folha de chapa metálica, os pontos de conexão sejam formados alternadamente, ou seja, um no lado superior e um no lado inferior. O resultado disto é que, devido às conexões alternadas, as folhas de chapa metálica ou camadas metálicas adjacentes podem expandir-se como um acordeão, fornecendo assim a flexibilidade interna.

[00015] Além disso, propõe-se também que os pontos de conexão ao longo de uma camada metálica sejam formados com distâncias diferentes entre si. Isto significa especificamente que o espaçamento dos pontos de conexão é formado com distâncias iguais dentro de uma zona. Com respeito a isto, também é possível identificar uma passagem de uma zona para outra zona através de uma mudança correspondente no espaçamento. É preferível neste contexto que os pon- tos de conexão de uma camada metálica se estendam uniformemente pelas duas direções do perfil, a partir do centro, ou seja, em simetria espelhada com relação um ao outro (no que diz respeito aos espaçamentos entre eles). O espaçamento também não muda regularmente, ou seja, não aumenta ou diminui de maneira constante ao longo de uma camada metálica; aliás, os espaçamentos em relação aos pontos de conexão adjacentes diferem significativamente entre si, caso isto seja apropriado. Em casos especiais, pode ocorrer também que, com respeito a uma camada metálica, não seja possível identificar um espaçamento uniforme com relação aos pontos de conexão realizados na dita camada. O espaçamento a ser estabelecido é determinado de antemão através de cálculos, o que assegura o padrão de brasagem de acordo com a invenção na estrutura em forma de colmeia acabada.

[00016] Em um desenvolvimento do corpo em forma de colmeia, os pontos de conexão são pontos de brasagem formados de modo que sejam adjacentes a pontos extremos da camada metálica ao menos parcialmente estruturada. O termo "pontos de brasagem" significa particularmente conexões que são produzidas através de tecnologia de soldagem, e nas quais foi usada soldagem por brasagem. Desta maneira, os pontos de brasagem são produzidos particularmente por meio de um processo de brasagem a vácuo de alta temperatura. Os pontos extremos formados pela estrutura (por exemplo, picos de onda e vales de onda) formam os pontos de contato internos, com os pontos de brasagem unindo os ditos pontos de contato. É especialmente preferível aqui que os pontos extremos fiquem livres de material de soldagem, ou seja, que os pontos de brasagem sejam formados em ambos os lados como segmentos de brasagem posicionados lado a lado. Um ponto de conexão compreende no máximo um ponto de brasagem de dois pontos extremos de mesma orientação e diretamente adjacentes (ou seja, somente picos de onda ou somente vales de onda); é mesmo preferível que um ponto de conexão tenha precisamente um ponto de brasagem para um único ponto extremo.

[00017] Além disso, propõe-se também que os pontos de conexão sejam formados somente em pelo menos uma seção parcial da extensão da estrutura em forma de colmeia, na direção de seu eixo. Isto significa especificamente que os pontos de conexão são formados somente sobre uma parte do comprimento do duto. A extensão da estrutura em forma de colmeia é geralmente delimitada pelas suas extremidades, sendo que estas extremidades permitem o influxo de gás de exaustão para o interior da estrutura em forma de colmeia e o fluxo de saída do gás de exaustão para o exterior da estrutura em forma de colmeia. É preferível que uma seção parcial seja fornecida próximo à primeira extremidade, e que outra seção parcial seja fornecida próximo à segunda extremidade, e que o resto da extensão não possua uma seção cruzada com pontos de conexão. A seção parcial abrange, por exemplo, de 5 a 15 mm a partir de uma extremidade. Já foi descoberto que uma estrutura em forma de colmeia deste tipo é sujeita a termo- choque positivo no lado de entrada de fluxo e a termo-choque negativo no lado de saída de fluxo. Isto significa, especificamente, que o termo- choque positive gera tensões compressivas radiais que, em vista da disposição distribuída dos pontos de brasagem, podem ser compensadas, por exemplo, através de torção das folhas de chapa metálica. Por outro lado, tensões de tração radial, por exemplo, prevalecem no lado de saída, sendo que estas tensões de tração radial podem ser compensadas efetivamente por meio do padrão de brasagem proposto aqui. Independentemente disto, a região parcial axial ou seção cruza-da que compreende os pontos de conexão pode ser fornecida também em outras posições, por exemplo, na região do centro axial da estrutura em forma de colmeia.

[00018] De acordo com um desenvolvimento do corpo em forma de colmeia, duas seções parciais são fornecidas que são afastadas uma da outra na direção do eixo, com os pontos de conexão sobrepostos na direção do eixo. Isto significa, especificamente, que um ponto de conexão em uma primeira seção parcial é disposto de maneira congruente, conforme se vê na direção da direção do eixo ao longo de um duto, relativamente a um outro ponto de conexão na segunda seção parcial. Somente para que a descrição fique completa, vale notar que uma disposição deslocada também pode ser adequada para aplicações específicas.

[00019] Pode-se obter uma conexão segura da estrutura em forma de colmeia altamente flexível com o alojamento através de todas as camadas metálicas e por toda a extensão da estrutura em forma de colmeia. É particularmente preferível que todas as camadas metálicas sejam dispostas de modo que todas encostem ambas as extremidades no alojamento, e de modo que assim fiquem conectadas ao alojamento, preferivelmente por meio de uma conexão de brasagem, por toda a extensão das ditas extremidades.

[00020] A fim de guardar material de soldagem para conectar as camadas metálicas ao alojamento, um padrão de segmento circundante, por exemplo, pode ser vantajoso, pois a estrutura em forma de colmeia é assim conectada ao alojamento por meio de todas as camadas metálicas, mas ao longo de só uma parte da extensão total da estrutura em forma de colmeia. Os segmentos circundantes na região das extremidades e/ou no centro axial podem ser especialmente vantajosos, sendo preferível o uso de uma largura de 5mm a 10mm.

[00021] Finalmente, propõe-se também que pelo menos uma camada metálica ao menos parcialmente estruturada seja formada com pelo menos uma porção protuberante ou uma abertura. É particularmente preferível que a camada metálica seja formada com uma multiplicidade de porções protuberantes e aberturas. É também preferível que as porções protuberantes se estendam alternadamente para o lado superior e para o lado inferior na direção do perfil dos dutos, e que formem em todas as instâncias uma abertura no lado a jusante, ou seja, especialmente na sombra do fluxo do mesmo.

[00022] O uso de um corpo em forma de colmeia deste tipo é particularmente preferível em uma unidade de tratamento de gás de exaustão, especialmente de um veículo automotor.

[00023] Variações de projetos da invenção particularmente preferíveis, além da área técnica, serão explicadas a seguir com maiores detalhes, com base nas figuras. Vale notar que os exemplos de modalidades mostrados nas figuras não restringem a invenção.

[00024] As figuras ilustram esquematicamente:figura 1: um veículo automotor que possui um sistema de exaustão,figura 2: uma seção longitudinal através de uma variante de projeto de um corpo em forma de colmeia,figura.3: um primeiro detalhe de uma coluna para um corpo em forma de colmeia de acordo com a invenção,figura 4: outro detalhe de outra variante de projeto de uma coluna para um corpo em forma de colmeia,figura 5: uma seção cruzada através de uma modalidade de um corpo em forma de colmeia de acordo com a invenção,figura 6:outra variante de projeto de um corpo em forma de colmeia de acordo com a invenção,figura 7: outra variante de projeto de um corpo em forma de colmeia de acordo com a invenção,figura 8:outra variante de projeto de um corpo em forma de colmeia de acordo com a invenção, efigura 9:um exemplo de uma camada metálica estruturada.

[00025] A figura 1 mostra esquematicamente o projeto de um sis- tema de exaustão móvel para um veículo automotor 21. O veículo automotor 21 possui um motor de combustão interno 22, por exemplo, um motor de ignição por faísca ou um motor a diesel. O combustível queimado nestes motores é conduzido, como gás de exaustão, através de uma linha de exaustão correspondente 23 para uma unidade de tratamento de gás de exaustão 20. Nesta unidade, os poluentes contidos no gás de exaustão são pelo menos parcialmente convertidos, de modo que somente constituintes relativamente não-prejudiciais fluam para a atmosfera. Exemplos de tais unidades de tratamento de gás de exaustão são conversores catalíticos, separadores de partículas, filtros, adsorventes e similares. Obviamente, o número, tipo e/ou posição de tais unidade de tratamento de gás de exaustão 20 em um sistema de exaustão do tipo descrito podem ser variados em diversos aspectos; a ilustração apresentada aqui mostra, conseqüentemente, e meramente a título de exemplo, uma modalidade possível de um corpo em forma de colmeia 1 de acordo com a invenção, que aparece na linha de exaustão 23.

[00026] O projeto de um corpo em forma de colmeia 1 pode ser viso, por exemplo, na figura 2. A figura 2 mostra uma seção longitudinal através de um corpo (redondo) em forma de colmeia 1, ao longo de seu eixo 17. O corpo em forma de colmeia 1 é delimitado exteriormente por um alojamento 2 que é formado como um tubo metálico. No interior do dito alojamento 2, a estrutura em forma de colmeia 3 é formada por uma multiplicidade de dutos. Os dutos 4 (separados, e pelo menos parcialmente destacados um do outro) se estendem entre as duas extremidades 25, e são dispostos substancialmente paralelos entre si. Aqui, os dutos 4 se estendem substancialmente paralelos ao eixo 17. Entretanto, isto não é absolutamente necessário. Além disso, as paredes dos dutos não precisam estender-se de modo retilíneo; há também a possibilidade de serem fornecidos contornos (por exemplo, superfícies-guia) que apontam para a direção do eixo 17 fornecido, e/ou para aberturas que conectam dutos adjacentes 4 fornecidos.

[00027] Os dutos 4 da estrutura em forma de colmeia 3 são fre- qüentemente fornecidos com um revestimento cataliticamente ativo que pode se estender por toda a extensão 16 da estrutura em forma de colmeia, embora, caso seja apropriado, possa também ser fornecido em uma seção parcial axial. Especialmente no caso de se estar buscando obter uma taxa de conversão alta com o catalisador e/ou prevenir um fluxo laminar do gás de exaustão através da estrutura em forma de colmeia 3, é possível o fornecimento de pontos de turbulência e/ou zonas de moderação nos dutos 4, ou juntamente com estes, sendo que estes pontos de turbulência e/ou zonas de moderação resultam em um contato próximo do gás de exaustão com a parede do duto. Uma conexão de alojamento 24 é então formada (preferivelmente como uma conexão brasada) entre a estrutura em forma de colmeia 3 e o alojamento 2. A dita conexão de alojamento 24 estende-se substancialmente por toda a extensão 16 da estrutura em forma de colmeia 3. Isto garante especialmente que todas as folhas de chapas metálicas fornecidas para a construção da estrutura em forma de colmeia 3 fiquem conectadas de maneira segura ao alojamento 2.

[00028] Próximo às duas extremidades 25, a região axial da estrutura em forma de colmeia na qual a seção cruzada com pontos de conexão é formada aparece, em todas as instâncias, em hachura. É necessário esclarecer que (embora a totalidade da região esteja hachurada aqui), na dita região, os pontos de conexão são dispostos somente de modo que fiquem afastados uns dos outros, e, caso seja apropriado, deslocados uns em relação aos outros. Aqui, os pontos de conexão se estendem em uma extremidade 25 por uma primeira seção parcial 14 e uma segunda seção parcial 15 respectivamente, tendo uma largura máxima de 15mm, sendo preferível uma largura máxima de apenas 5mm.

[00029] A figura 3 mostra uma coluna 10 que tem uma multiplicidade de folhas de chapa metálica estruturadas 11 e camadas lisas 5 (por exemplo, folhas de chapa metálicas iguais ou materiais metálicos não- tecidos). Aqui, a coluna 10 é ilustrada em um estado ainda não torcido, ou seja, ela possui uma direção de perfil 28 substancialmente retilínea. São ilustrados também, em cores distintas, os pontos de conexão 6 das folhas de chapa metálica entre si. Como resultado do fato de que a formação de tais pontos de conexão 6 (conexões brasadas) ocorre primeiro no estado montado, ou seja, no estado torcido, no interior do alojamento, a figura 3 mostra especificamente as posições para um agente adesivo (por exemplo, adesivo), em que, por exemplo, solda em pó é posicionada após o processo de espiralamento, sendo que a solda serve para gerar os pontos de conexão do lado superior (marcados aqui por pontos escuros) e os pontos de conexão do lado inferior (marcados aqui por pontos claros) relativamente à folha de chapa metálica estruturada 11, ilustrados aqui a título de exemplo. O lado inferior da figura 3 mostra que os pontos de conexão idênticos do lado inferior, ou seja, os pontos de conexão com a camada lisa inferior 5, mantêm o espaçamento especificado 12 na direção de perfil 28 de, por exemplo, pelo menos 20mm. No padrão de brasagem do corpo em forma de colmeia ilustrado aqui, pode-se pressupor de maneira geral que os pontos de conexão mutuamente adjacentes não possuem um espaçamento constante 12 na direção de perfil 28 do corpo em forma de colmeia 1.

[00030] A figura 4 mostra agora uma variante na qual cada ponto de conexão é formado com dois pontos de brasagem 31 no ponto extremo da estrutura adjacente 13, ou seja, uma elevação 29 ou uma depressão 30. Uma multiplicidade de pontos extremos 13 da estrutura da folha de chapa metálica 11 é fornecida entre os pontos de conexão 6. A esta altura, estamos apenas ressaltando que o número de pontos extremos da estrutura 13 entre os pontos de conexão idênticos (pontos de conexão ilustrados na mesma cor) na direção do perfil normalmente é consideravelmente maior do que aquele ilustrado aqui a título de exemplo; especificamente, pelo menos 15 pontos extremos da estrutura ficam situados entre os ditos pontos de conexão.

[00031] Além disso, pode-se ver na figura 4 que as camadas lisas 5 são formadas com um revestimento 32, para prevenir a formação de conexões indesejadas. Embora o dito revestimento 32 deva ser preferivelmente fornecido no lado superior 34 e no lado inferior 35 da camada lisa 5 (particularmente folha de chapa metálica), o fornecimento de uma camada de óxido em um dos lados pode ser suficiente em casos excepcionais. De qualquer modo, isto deve garantir que uma conexão das camadas metálicas, por exemplo, resultante de difusão, seja prevenida, e células 33 relativamente grandes podem, conseqüen- temente, ser formadas sob a carga. Em outras palavras, é possível a formação de uma célula 33 grande, por exemplo, com uma seção de uma camada lisa 5 e uma seção de uma folha de chapa metálica estruturada 11, sendo que célula é delimitada por dois pontos de conexão idênticos (mostrados aqui para pontos de conexão do lado inferior), e, além disso, com o limite da célula sendo formado pela folha de chapa metálica estruturada 11, sendo que esta é formada com pelo menos 15 pontos extremos de estrutura 13. Isto proporciona um grau particularmente alto de deformabilidade das células 33, ou a disposição flexível das folhas de chapa metálica adjacentes, ambos especificamente na direção do perfil 28 e perpendicular a este.

[00032] A figura 5 ilustra uma seção cruzada através de um corpo em forma de colmeia 1, por exemplo, através da primeira seção parcial 14 da figura 2. Os pontos de conexão 6, que são dispostos em uma distribuição ao longo da seção cruzada, aparecem novamente aqui. A ilustração mostra o alojamento 2, sendo que, neste caso, uma pluralidade de camadas metálicas lisas 5 e folhas de chapa metálica estruturadas 11, torcidas em forma de S, são dispostas alternadamente e posicionadas de maneira bobinada, de modo que a totalidade da seção cruzada 8, no interior do alojamento 2, fique preenchida. As camadas lisas 5 e as folhas de chapa metálica 11 estruturadas ou corrugadas, que encostam umas nas outras, formam os dutos 4. Por meio das diferentes cores dos pontos de conexão 6, busca-se ilustrar que os pontos de conexão 6 são formados alternadamente para o lado superior e para o lado inferior na direção do perfil 28 da camada 5. Portanto, as marcas de cor (claro, escuro) dos pontos de conexão 6 se alternam na direção do perfil 28. A figura 5 também mostra as diferentes zonas ao longo do raio 36, sendo possível observar uma freqüência decrescente do número de pontos de conexão 6 por zona ilustrada.

[00033] A figura 6 mostra esquematicamente, na parte esquerda, outra seção cruzada de um corpo em forma de colmeia 1, sendo possível ver na dita seção cruzada uma primeira zona 38 em torno do eixo do corpo em forma de colmeia 1. Relativamente a este, são fornecidas de modo concêntrico, uma segunda zona 39 e, na direção externa radial 36, uma terceira zona 40. Aparece então no parte direita, a modo em que varia a freqüência dos pontos de conexão 6 ao longo do raio 36 ou das três zonas 38, 39, e 40. Aqui, o diagrama mostra dois exemplos possíveis de modalidades. Com relação à primeira variante (linha contínua) ocorre um aumento contínuo da densidade dos pontos de conexão 6. Na segunda variante (linha pontilhada), inicialmente a freqüência aumenta ligeiramente na primeira zona 38, é mantida em um valor constante na segunda zona 39, e aumenta novamente na terceira zona 40 a partir de um valor modificado (neste caso, um valor consideravelmente maior) em relação à segunda zona 39.

[00034] A figura 7 tem um layout semelhante ao da figura 6. Aqui, o corpo em forma de colmeia 1 possui uma terceira zona 40 exterior que se estende para cima até o alojamento, e que circunda a primeira zona 39 e a segunda zona 38. Aqui, a primeira zona 38 e a segunda zona 39 são formadas sempre como segmentos de quarto de círculo dispostos alternadamente entre si. Os ditos segmentos formam juntos uma região central circular. No lado direito, pode-se ver no diagrama que um valor de densidade relativamente constante dos pontos de conexão é fornecido na terceira zona 40. A primeira zona 38 e a segunda zona 39 possuem um perfil variante de densidade de pontos de conexão, de modo que, por exemplo, os diferentes bobinamentos ou pré- carregamentos das camadas possam ser considerados.

[00035] A figura 8, por sua vez, mostra um exemplo de modalidade em que as zonas 38, 39, 40 não estão dispostas de maneira concêntrica em torno do eixo 17, mas sim dispostas em torno de um centro 37, deslocadas relativamente a este. A título somente de esclarecimento, deve-se notar que as zonas podem, evidentemente, ser posicionadas não de maneira concêntrica, mas sim de maneira sobreposta ou adjacente, o que é diferente. Com relação ao diagrama ilustrado do lado direito, pode-se ver que sobre o raio 36 é possível identificar, em primeiro lugar, um aumento da freqüência, especialmente até o centro 37, e então uma diminuição da frequência que se estende pela segunda zona 39 e, finalmente, a terceira zona 40.

[00036] A figura 9 mostra um variante de projeto especialmente preferível de uma camada estruturada 5, ou de uma folha de chapa metálica 11, em que a invenção pode ser particularmente útil. Em primeiro lugar, o desenho complexo de uma camada 5, com uma disposição, repetida regularmente na direção de perfil 8, das elevações 29 e depressões 30 (formato de onda) que desta maneira determinam a dire- cao do duto da extensão 27, e em segundo lugar, a integração de porções protuberantes 18 que apontam alternadamente para cima e para baixo permite uma deflexão ou criação repetida de turbulência do gás de exaustão que flui pelos dutos, de modo que novos filamentos de fluxo possam formar-se repetidamente (indicado pelas setas das primeiras direções de fluxo 26). Como resultado das porções protuberan- tes 18, das aberturas 19, elevações 29 e depressões 30 da camada 5 (que é no mínimo bastante fina), conexões altamente rígidas no interior do corpo em forma de colmeia serão prevenidas, o que é realizado por meio da disposição proposta aqui. Por exemplo, um ponto de conexão 6 é exibido para uma conexão 29. O dito ponto de conexão é composto de dois pontos de brasagem 31 que estão situados adjacentes ao ápice da elevação 29, e que são formados aqui como segmen-tos paralelos à elevação 29. Um ponto de conexão 6 deste tipo pode de produzido particularmente através da aplicação (por exemplo, por estampagem) de um agente adesivo na região dos pontos de brasa- gem 31, da disposição das camadas de modo a formar a estrutura em forma de colmeia, do fornecimento de solda em pó através dos dutos, pela extremidade, para o agente adesivo e do material de soldagem aderido formando, enfim, um ponto de conexão 6 após um tratamento térmico da estrutura em forma de colmeia.LISTAGEM DE REFERÊNCIA1 Corpo em forma de colmeia2 Alojamento3 Estrutura em forma de colmeia4 Duto5 Camada metálica6 Ponto de conexão7 Ponto de contato8 Seção cruzada9 Região sem conexões10 Coluna 11 Folhas de chapa metálica12 Espaçamento13 Pontos extremos da estrutura14 Primeira seção parcial15 Segunda seção parcial16 Extensão17 Eixo18 Porção protuberante19 Aberturas20 Unidade de purificação de gás de exaustão21 Veículos automotores22 Motor de combustão interna23 Linha de exaustão24 Conexão de alojamento25 Extremidade26 Direção de fluxo27 Direção da extensão do duto28 Direção do perfil29 Elevação30 Depressão31 Ponto de brasagem32 Revestimento33 Célula34 Lado superior35 Lado inferior36 Raio37 Centro38 Primeira zona39 Segunda zona40 Terceira zona

Claims (11)

1 .Corpo em forma de colmeia (1) pelo menos um alojamento (2) e uma estrutura em forma de colmeia (3) com uma multiplicidade de dutos (4), sendo que a estrutura em forma de colmeia (3) é formada por pelo menos uma camada metálica pelo menos parcialmente estruturada (5) que forma pontos de conexão (6) para afixar a estrutura em forma de colmeia (3), e caracterizado pelo fato de que uma seção cruzada (8) da estrutura em forma de colmeia (3) possui zonas radiais (38, 39, 40) com densidades diferentes de pontos de conexão (6), e sendo que no mínimo 1% e no máximo 20% de pontos de contato internos (7) em pelo menos uma zona da seção cruzada (8) formam um ponto de conexão (6).

2 .Corpo em forma de colmeia (1) de acordo com a reivindi-cação 1, caracterizado pelo fato de que a densidade de pontos de co-nexão (6) varia continuamente de dentro para fora na direção de um raio.

3 .Corpo em forma de colmeia (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a estrutura em forma de colmeia (3) é formada com pelo menos uma coluna (10) composta de uma pluralidade de folhas de chapa metálica estruturadas (11) e camadas metálicas lisas (5) dispostas alternadamente, sendo que os pontos de conexão (6) em uma folha de chapa metálica estruturada (11) são posicionados alternadamente em relação a camadas metálicas adjacentes (5).

4 .Corpo em forma de colmeia (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os pontos de conexão (6) ao longo de uma camada metálica (5) são formados com espaçamentos diferentes (12) entre si.

5 .Corpo em forma de colmeia (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os pontos de conexão (6) são pontos de brasagem formados adjacentes aos pontos extremos (13) da camada metálica pelo menos parcialmente estruturada (5).

6 .Corpo em forma de colmeia (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os pontos de conexão (6) são formados somente em pelo menos uma seção parcial (14) da extensão (16) da estrutura em forma de colmeia (3) na direção do eixo (17) da mesma.

7 .Corpo em forma de colmeia (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que duas seções parciais (14, 15) são fornecidas com espaçamento entre si na direção do eixo (17), e sendo que os pontos de conexão (6) se sobrepõem, conforme vistos, na direção do eixo (17).

8 .Corpo em forma de colmeia (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a estrutura em forma de colmeia (3) é conectada ao alojamento (2) por meio de todas as camadas metálicas (5) e ao longo de toda a extensão (16) da estrutura em forma de colmeia (3).

9 .Corpo em forma de colmeia (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma camada metálica ao menos parcialmete estruturada (5) é formada com pelo menos uma porção protuberante (18) ou uma abertura (16).

10 .Unidade de purificacao de gas de exaustão (20), caracterizada pelo fato de compreender pelo menos um corpo em forma de colmeia (1), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.

11 .Veículo automotor (21), caracterizado pelo fato de com-preender pelo menos uma unidade de purificação de gás de exaustão (20) como definida na reivindicação 10.

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