ES2228539T3 - Cuerpo portante de catalizador para aplicaciones de vehiculos de dos ruedas. - Google Patents
Cuerpo portante de catalizador para aplicaciones de vehiculos de dos ruedas.Info
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Abstract
Cuerpo alveolar (1), en especial cuerpo portante de catalizador para instalaciones de limpieza de gases de escape de vehículos de dos ruedas, de capas de chapa (2, 3) estratificadas o arrolladas, que al menos en regiones parciales están estructuradas de tal modo que forman canales (4) por los que circula el gas de escape, estando compuestas las capas de chapa (2, 3) de un acero noble, presentando un grosor superior a 0, 8 mm y teniendo un contenido de aluminio en porcentaje de peso que está situado entre el 6% y el 12%, multiplicado por 0, 02 mm y dividido por el grosor (d) de las capas de chapa (2, 3).
Description
Cuerpo portante de catalizador para aplicaciones
de vehículos de dos ruedas.
La presente invención se refiere a un cuerpo
alveolar fabricado con capas de chapa estratificadas o arrolladas,
como el que se aplica en especial como cuerpo portante de
catalizador para instalaciones de limpieza de gases de escape. Tales
cuerpos alveolares se fabrican normalmente con capas alternativas de
chapas lisas y onduladas o con capas alternativas de chapas con
diferente estructura mediante arrollamiento o estratificación. Estos
cuerpos alveolares se describen por ejemplo en el documento WO
94/13939.
Debido a que en instalaciones de gases de escape
de motores de combustión interna reinan altas temperaturas y un
entorno corrosivo, hasta ahora se utilizan como materiales para
tales cuerpos alveolares fundamentalmente aleaciones resistentes a
la corrosión a temperaturas elevadas, es decir, aleaciones de acero
con alto contenido de cromo y aluminio.
Aunque es de conocimiento general que cada vez es
más difícil trata aceros inoxidables con contenido creciente de
aluminio, de tal modo que durante el proceso de laminado es
necesario recocer una y otra vez el material, se ha intentado
obtener un perfeccionamiento dirigido a mayores contenidos de
aluminio en cuerpos alveolares metálicos. Esto puede deducirse por
ejemplo ya del documento US 4,602,001, intentándose en el mismo
compensar el difícil tratamiento de acero con alto contenido de
aluminio, por medio de que el aluminio no se ha añadido hasta más
tarde mediante capas adicionales de aluminio y difusión.
También en el documento DE 44 10 744 puede verse
una tendencia a mayores contenidos de aluminio, si bien allí las
características eléctricas están en primer plano. Del documento EP 0
497 992 A1 se conocen chapas para un cuerpo portante de catalizador
con un contenido de aluminio de entre el 1% y el 20%.
Al mismo tiempo puede verse también un desarrollo
dirigido a capas de chapa más estrechas, ya que una menor masa en un
cuerpo portante de catalizador influye positivamente en el
comportamiento de arranque en frío y unas paredes más estrechas
producen una menor pérdida de presión. Sin embargo, cuando más
estrechas se hagan las capas de chapa más negativa se hace la
relación entre el aluminio presente y la superficie, lo que es
decisivo para la resistencia contra la corrosión a largo plazo de
las capas de chapa. Esto explica la tendencia a un creciente
contenido de aluminio en láminas más estrechas, aunque por medio de
esto se dificultan considerablemente los procesos de laminado.
La tendencia a chapas metálicas cada vez más
estrechas en cuerpos alveolares puede deducirse por ejemplo del
documento DE 44 18 630.
Entretanto se ha comprobado, sin embargo, que
existen casos aplicativos especiales para cuerpos alveolares
metálicos en los que no son aplicables las consideraciones
anteriores. Se trata de aplicaciones para las instalaciones de gases
de escape de vehículos de dos ruedas, en las que se producen unas
cargas mecánicas tan grandes, que es necesario utilizar láminas más
gruesas. Aparte de esto existen aplicaciones para cuerpos alveolares
metálicos en instalaciones de limpieza de gases de escape de motores
diesel en las que reinan temperaturas muy inferiores a las de los
sistemas de gases de escape de motores Otto. Para ambos casos
aplicativos no son por ello necesariamente aplicables las
consideraciones generales sobre otros casos aplicativos de cuerpos
alveolares.
La tarea de la presente invención es indicar,
precisamente para estos casos aplicativos, unos cuerpos alveolares
adecuados que puedan fabricarse de forma especialmente
económica.
Esta tarea es resuelta mediante un cuerpo
alveolar conforme a la reivindicación 1, en especial para
instalaciones de limpieza de gases de escape de vehículos de dos
ruedas. En las reivindicaciones subordinadas correspondientes se
indican configuraciones ventajosas.
Los últimos desarrollos en la fabricación de
chapas metálicas con elevados contenidos de aluminio se basan en
procedimientos de varias etapas, en los que primero se estrecha por
laminado una chapa de acero con poco contenido de aluminio hasta un
grosor determinado, aumentándose a continuación en una segunda parte
del procedimiento el contenido de aluminio y alcanzándose el grosor
definitivo. El aumento del contenido de aluminio puede conseguirse
mediante el laminado de láminas de aluminio o aluminado al fuego o
bien mediante un procedimiento de inmersión de aluminio. En el curso
de estos procesos de fabricación se han desarrollado procedimientos
de laminado que pueden laminar de forma relativamente económica
aceros con un contenido de aluminio como máximo del 4,4%, en
especial sin un recocido intermedio frecuente.
La presente invención aprovecha el conocimiento
de que tales materiales son suficientemente resistentes a la
corrosión a altas temperaturas a pesar de un contenido de aluminio
inferior al 4,5% o incluso al 4%, cuando se utilizan en cuerpos
alveolares con un grosor de las capas de chapa superior a 0,06 mm,
con preferencia superior a 0,08 mm. Con capas de chapa tan gruesas
es la relación entre el aluminio existente en conjunto y la
superficie, con un contenido de aluminio del 3% o del 4% incluso
mejor que en capas de chapa con un grosor de por ejemplo 0,03 mm y
un contenido de aluminio del 6%. Debido a que el aluminio a altas
temperaturas se difunde muy rápidamente en acero, incluso con
menores contenidos de aluminio en capas de chapa gruesas llega
suficiente aluminio a la superficie, para compensar allí posibles
daños a la capa oxídica protectora mediante nueva formación de óxido
de aluminio.
Para capas de chapa con un grosor superior a 0,06
mm se obtiene una fórmula aproximativa según la cual el contenido de
aluminio (en porcentaje del peso) debería estar entre el 6% y el
12%, en especial entre el 8% y el 10%, multiplicado por 0,02 mm y
dividido por el grosor de las capas de chapa. De este modo la
relación entre el aluminio existente en conjunto y la superficie es
siempre más favorable en estas chapas que en una chapa de 0,02 mm de
grosor y 6% de contenido de aluminio.
Las elevadas cargas mecánicas en las
instalaciones de limpieza de gases de escape de vehículos de dos
ruedas y algunos casos aplicativos hacen necesario utilizar allí
chapas con un grosor de entre 0,08 y 0,12 mm. Para estos casos
aplicativos son por tanto adecuadas chapas con un contenido de
aluminio de entre el 1% y el 4,5%. Normalmente tales chapas de acero
presentan un contenido de cromo de entre el 15% y el 25% y un
determinado porcentaje de tierras raras, siendo aplicables también
en el presente caso las condiciones conocidas para estas y otras
proporciones en aceros inoxidables.
Naturalmente no pueden fabricarse estructuras muy
finas con capas de chapa más gruesas, de tal manera que los cuerpos
alveolares conforme a la invención presentan normalmente entre 31 y
93 celdas por centímetro cuadrado (de 200 a 600 cpsi, cells per
square inch).
Una ventaja especialmente económica de la
presente invención estriba en que el material para cuerpos portantes
de catalizador para vehículos de dos ruedas puede derivarse de otro
proceso de producción. Esto permite, incluso con menores cantidades
del material necesario, hacer éste disponible de forma muy
económica. Una fabricación específica de determinados caldos de
fundición y el laminado de láminas especiales para cantidades
relativamente pequeñas de instalaciones de limpieza de gases de
escape de vehículos de dos ruedas no podrían llevarse a cabo
económicamente de forma similar. Sin embargo, debido a que se
necesitan aún así aceros inoxidables con un contenido de aluminio de
entre el 1% y el 4,5% para los procesos multi-etapa
antes citados con posterior aumento del contenido de aluminio, se
obtiene la posibilidad de utilizar una parte de este material
directamente para la fabricación de cuerpos alveolares, además de
que se fabrica así y todo con un grosor adecuado como producto
intermedio antes del aumento del contenido de aluminio.
Una consideración similar es aplicable a las
instalaciones de limpieza de gases de escape de vehículos diesel. En
estas instalaciones reinan unas temperaturas muy inferiores a las de
las instalaciones de gases de escape de motores Otto, de tal manera
que por este motivo puede tolerarse un menor contenido de aluminio y
la menor resistencia a la corrosión a altas temperaturas ligada a
ello. Aunque aquí no es necesario que las chapas sean tan gruesas
como en los vehículos de dos ruedas por motivos mecánicos, tampoco
se necesita una relación tan elevada entre contenido total de
aluminio y superficie. Las láminas derivadas de un proceso de
producción, como se ha descrito anteriormente, con contenidos de
aluminio de entre el 1% y el 4,5% pueden estrecharse todavía más por
laminado hasta un grosor adecuado de por ejemplo entre 0,03 y 0,06
mm y después, a pesar del menor contenido de aluminio, usarse sin
problemas en instalaciones de limpieza de gases de escape de
vehículos diesel. También aquí se obtiene una enorme ventaja
económica mediante la evitación de procesos de fabricación
específicos.
Para poder ver la presente invención se ha
representado en el dibujo un cuerpo portante de catalizador metálico
típico.
En un tubo envolvente 5 se encuentra un cuerpo
alveolar 1 fabricado con capas de chapas lisas 2 y onduladas 3,
cuyas chapas presentan un grosor de entre 0,08 y 0,12 mm. Las capas
de chapa 2, 3conforman canales 4 por los que circula el gas de
escape, con preferencia de un tamaño tal que el cuerpo alveolar
presenta entre 31 y 93 celdas por centímetro cuadrado (entre 200 y
600 spsi, cells per square inch). Las capas de chapa se componen de
un acero noble con un porcentaje en peso en cromo de entre el 15% y
el 25%, con preferencia del 18% al 22%, porcentajes normales de
determinadas tierras raras como las que son conocidas para aumentar
la resistencia a la corrosión y un contenido de aluminio de entre el
1% y el 4,5%, en especial del 2% al 4%.
La presente invención permite la fabricación
especialmente económica de cuerpos portantes de catalizador
adaptados cualitativamente a las condiciones ambientales para
instalaciones de limpieza de gases de escape de vehículos de dos
ruedas.
- 1
- Cuerpo alveolar
- 2
- Capa de chapa lisa
- 3
- Capa de chapa ondulada
- 4
- canales
- 5
- Tubo envolvente
- d
- Grosor de las capas de chapa
Claims (5)
1. Cuerpo alveolar (1), en especial cuerpo
portante de catalizador para instalaciones de limpieza de gases de
escape de vehículos de dos ruedas, de capas de chapa (2, 3)
estratificadas o arrolladas, que al menos en regiones parciales
están estructuradas de tal modo que forman canales (4) por los que
circula el gas de escape, estando compuestas las capas de chapa (2,
3) de un acero noble, presentando un grosor superior a 0,8 mm y
teniendo un contenido de aluminio en porcentaje de peso que está
situado entre el 6% y el 12%, multiplicado por 0,02 mm y dividido
por el grosor (d) de las capas de chapa (2, 3).
2. Cuerpo alveolar (1) según la reivindicación 1,
caracterizado porque el grosor (d) de las capas de chapa (2,
3) es de entre 0,08 y 0,12 mm.
3. Cuerpo alveolar (1) según la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque el número de canales (4) en el
cuerpo alveolar (1) es de entre 31 y 93 celdas por centímetro
cuadrado (de 200 a 600 cpsi, cells per square inch).
4. Cuerpo alveolar (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
contenido de aluminio es de entre el 2% y el 4%.
5. Cuerpo alveolar (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las capas
de chapa (2, 3) se fabrican mediante laminado, en especial se
extraen a partir de un proceso de producción para la fabricación de
material aluminado al fuego antes de un aumento del contenido de
aluminio.
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