ES2263628T3 - Procedimiento y dispositivo para fabricar un catalizador con un monolito de forma no circular. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para fabricar un catalizador con un monolito de forma no circular.Info
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Abstract
Procedimiento para fabricar un catalizador (1) con un monolito (2) de forma no circular que es estrechamente rodeado por una chapa envolvente (4, 5) con interposición de una esterilla expandida (3), consistiendo la chapa envolvente en dos chapas envolventes parciales (4, 5) que se curvan hacia su posición final de destino de modo que se solapen con al menos zonas de borde (12, 13, 14, 15) que discurren sustancialmente en la dirección longitudinal del monolito (2) y se unan una con otra de forma indisoluble en dichas zonas de borde (12, 13, 14, 15), caracterizado porque, en el caso de zonas de borde (12, 13, 14, 15) ya enchufadas una sobre otra, se presiona, respectivamente, con piezas de presión (32) sobre las zonas de borde exteriores (12, 14) o sobre las alas libres (8, 10) de las chapas envolventes parciales (4, 5) y con piezas de presión (29) sobre las alas libres (9, 11) de las chapas envolventes parciales (4, 5) y unas fuerzas (F3, F4) presionan las alas (9, 11) sobre la esterilla expandida (3) y ésta sobre los lados anchos del monolito (2), y unas fuerzas (F5, F6) presionan las zonas de borde (12, 14) sobre las zonas de borde (15, 13) situadas debajo de ellas y presionan también las alas (8, 10) sobre la esterilla expandida (3), la cual es a su vez presionada sobre los lados anchos del monolito (2).
Description
Procedimiento y dispositivo para fabricar un
catalizador con un monolito de forma no circular.
La invención se refiere a un procedimiento y un
dispositivo para fabricar un catalizador con un monolito de forma no
circular.
Los catalizadores de gases de escape para
vehículos automóviles están constituidos por un cuerpo alveolar
cerámico central de forma de varilla, llamado monolito, que está
atravesado en dirección longitudinal por muchos canales finos. El
monolito se rodea con una chapa envolvente, especialmente de acero
fino, con intercalación de una llamada esterilla expandida de
material fibroso mineral. La chapa envolvente tiene que asentarse
muy estrechamente en todos su perímetro para que, especialmente
durante el funcionamiento del vehículo automóvil, no resulte dañado
el material del monolito sensible a los impactos, no se presenten
molestos ruidos de tableteo y quede asegurado el sellado entre el
monolito y la chapa envolvente. Hay que tener aquí también en cuenta
que la chapa envolvente está fría en estado de reposo, mientras que
está muy caliente en estado de funcionamiento. En consecuencia, la
chapa envolvente está sometida a cierta dilatación o contracción en
la zona periférica.
Tales catalizadores, evidentemente por motivos
de costes, se han fabricado hasta ahora solamente con secciones
transversales circulares: Es ciertamente conocido en general que las
secciones transversales circulares son en principio las más
sencillas de sellar. Sin embargo, disposiciones legales más
rigurosas y el requisito de un mejor aprovechamiento del espacio de
montaje en el vehículo automóvil hacen que parezca hoy en día
deseable fabricar también catalizadores de forma no circular. Ahora
bien, con esta forma la chapa envolvente ha de abrazar al monolito
tan estrechamente que la esterilla expandida pueda proporcionar un
asiento hermético suficientemente resistente y al mismo tiempo
cierta amortiguación.
Se conoce ya por el documento US 4,322,388 un
procedimiento para fabricar un catalizador con un monolito de forma
no circular que está estrechamente rodeado por una chapa envolvente
con intercalación de una esterilla expandida, estando constituida la
chapa envolvente por dos chapas envolventes parciales. En este caso,
se produce una compresión de las chapas envolventes parciales de
modo que tiene lugar un desplazamiento de las zonas de solapamiento
de las chapas envolventes en la dirección longitudinal del
solapamiento. Asimismo, se conoce por el documento EP 0 665 365 A2
un cuerpo de tratamiento de gases de escape con una configuración
ovalada que se lleva a una forma de envoltura definitiva con piezas
de útiles de conformación.
La invención se basa en el problema de indicar
un procedimiento en el que se satisfagan los requisitos técnicos
citados incluso en el caso de un catalizador que, en sección
transversal, se desvíe de la forma circular. Además, se propone un
dispositivo para ejecutar este procedimiento.
La invención resuelve este problema en un
catalizador del género expuesto debido a que la chapa envolvente
está constituida por dos chapas envolventes parciales, ambas chapas
envolventes parciales se curvan hacia su posición final de destino
de modo que se solapen o por lo menos se toquen con al menos zonas
de borde que discurren sustancialmente en la dirección longitudinal
del monolito, y las zonas de borde se unen una con otra de forma
indisoluble.
La invención hace posible la formación del
catalizador con una sección transversal que se desvía
considerablemente de la forma circular ideal: Particularmente
adecuadas son formas ovaladas, elípticas o similares. Las chapas
envolventes parciales se pueden fabricar muy económicamente a partir
de pletinas. Si se preve un solapamiento de las zonas de borde que
han de unirse, se pueden compensar también mayores tolerancias de
cotas del monolito o de las chapas, sin ningún coste adicional, en
la zona de solapamiento. Las chapas envolventes parciales pueden ser
soldadas entonces en la zona de solapamiento, por ejemplo bajo gas
protector. Por el contrario, cuando las chapas envolventes parciales
se empalman con cotas exactas, se puede aplicar material de
soldadura adicional sobre el sitio de empalme para establecer la
unión.
En general, las chapas envolventes parciales al
menos casi se preforman con su forma definitiva antes de que sus
zonas de borde sean llevada a su posición de unión y se unan,
especialmente se suelden, una con otra. Cuando deba producirse una
sección transversal ovalada, elíptica o similar, se precurvan las
chapas envolventes parciales al menos aproximadamente en forma de
U.
Para asegurar una configuración lo más estrecha
posible en una zona de solapamiento, es decir, para ocluir la menor
cantidad posible de aire, se configura al menos una zona de borde de
una chapa envolvente parcial en forma decalada hacia fuera, es
decir, acodada, con respecto a la zona restante adyacente de la
chapa envolvente parcial. Por consiguiente, en el caso de una
configuración simétrica de la sección transversal, las chapas
envolventes parciales pueden realizarse de manera económica con una
configuración idéntica.
Un dispositivo para la ejecución del
procedimiento según la invención preve que un dispositivo de
sujeción y/o de conformación reciba al menos el segmento de alma
central y eventualmente los segmentos directamente adyacentes al
mismo en ambas chapas envolventes parciales y empuje las alas libres
de las chapas envolventes parciales una sobre otra o al menos una
contra otra de modo que las zonas de borde puedan unirse una con
otra en forma indisoluble, por ejemplo por medio de soldadura con o
sin material adicional.
Un dispositivo de esta clase puede presentar un
accionamiento de autorretención, tal como, por ejemplo, un mecanismo
de excéntrica o un mecanismo de tornillo sinfín.
El dispositivo de sujeción y/o de conformación
puede complementarse con un dispositivo de presión que aplique
presión por fuera con piezas de presión sobre las alas libres y/o
las zonas de borde de ambas chapas envolventes parciales. Para
asegurar el acceso de un dispositivo de soldadura, las piezas de
presión dejan libres las zonas de borde a unir, al menos en la zona
de soldadura.
El dispositivo de presión puede en sí estar
configurado y ser accionado de cualquier manera. En particular, las
piezas de presión pueden ajustarse mecánicamente por medio de
tornillos de sujeción o excéntricas. El empleo de dispositivos con
medición de par de giro, como, por ejemplo, llaves dinamométricas,
conduce entonces a resultados exactamente reproducibles durante la
aplicación de las fuerzas de presión.
El dispositivo de presión puede consistir en una
palanca de dos brazos que con un brazo aplique la fuerza de presión
a las chapas envolventes parciales, a cuyo fin el otro brazo es
basculable con respecto al punto de giro de la palanca.
Particularmente en el caso de una sección
transversal al menos aproximadamente ovalada, es ventajoso combinar
una con otra dos o bien cuatro palancas de dos brazos de modo que al
menos dos brazos puedan ser movidos a manera de garras por medio de
un dispositivo de regulación y/o accionamiento común. Como ya se ha
dicho, las palancas pueden ser ajustables y accionables por vía
mecánica, pero también pueden serlo por vía neumática o hidráulica a
través de una unidad de pistón-cilindro.
El dispositivo según la invención asegura
fuerzas de retención definidas del monolito con respecto a la chapa
envolvente en las más diferentes secciones transversales y, por
tanto, permite una fabricación de proceso seguro del catalizador con
una sección transversal que se desvía también considerablemente de
la forma circular.
En el dibujo se explica la invención ayudándose
de un ejemplo de realización. A este fin, se representa
esquemáticamente y se describe con más detalle el procedimiento con
ayuda del dispositivo
correspondiente.
correspondiente.
La figura 1 muestra la vista en planta de un
catalizador premontado aproximadamente ovalado en sección
transversal con chapas envolventes preformadas, pero aún no
sujetas.
La figura 2 muestra la vista en planta según la
figura 1, pero con chapas envolventes sujetas y preparadas para la
soldadura.
La figura 3 muestra la vista en planta de un
dispositivo de sujeción, presión y soldadura combinado en el que
están ya sujetas las chapas envolventes para la soldadura.
El catalizador 1 está constituido en la figura
1, en primer lugar, por el cuerpo alveolar cerámico central de forma
de varilla, que se denomina monolito 2. El monolito 2 está rodeado
en forma floja por una llamada esterilla expandida 3 de material
fibroso mineral y dos chapas envolventes parciales 4 y 5. Las chapas
envolventes parciales 4 y 5 son de configuración idéntica. Están
constituidas por un acero al cromoníquel, se han cortado en forma de
pletinas a partir de un material en bobina y se han preformado en
forma de U. Por tanto, presentan aproximadamente o casi su forma
definitiva.
Las chapas envolventes parciales 4 y 5
comprenden un segmento de alma central 6 y 7 y alas 8 a 11
adyacentes a éste. En los lados longitudinales, es decir, en la
dirección longitudinal del monolito 2, las chapas envolventes
parciales 4 y 5 presentan en las alas 8 a 11 unas zonas de borde 12
a 15 que se solapan ya algo y están destinadas a unirse una con
otra. Las zonas de borde exteriores 12 y 14 están configuradas en
forma decalada hacia fuera, a la manera de un acodamiento, respecto
de las alas restantes 8 y 10 de cada chapa envolvente parcial 4 y 5,
de modo que dichas zonas de borde 12 y 14 están dispuestas en
posición aproximadamente paralela a las zonas de borde 15 y 13
situadas debajo de ellas.
En la figura 2 se ha representado la disposición
descrita con referencia a la figura 1, después de que se han
aplicado las fuerzas F1 y F2 sobre los lados estrechos y las fuerzas
F3 a F6 sobre los lados anchos. Esto dio lugar a lo siguiente:
Las fuerzas F1 y F2 enchufan las chapas
envolventes parciales 4 y 5 una dentro de otra de modo que los
segmentos de alma 6 y 7 son presionados sobre la esterilla expandida
periférica 3 y ésta es presionada sobre los lados estrechos del
monolito 2. Las fuerzas F3 y F4 presionan las alas 9 y 11 sobre la
esterilla expandida 3 y ésta sobre los lados anchos del monolito 2.
Las fuerzas F5 y F6 presionan las zonas de borde decaladas 12 y 14
sobre las zonas de borde 15 y 13 situadas debajo de ellas y
presionan también las alas 8 y 10 sobre la esterilla expandida 3, la
cual a su vez es presionada sobre los lados anchos del monolito
2.
Debido a las acciones de fuerza descritas, que
tienen lugar sustancialmente en toda la longitud de las chapas
envolventes parciales 4 y 5, se asegura un apriete uniforme y
suficiente, es decir, definido, de las chapas envolventes parciales
4 y 5 contra el monolito 2 en todo el perímetro. Las zonas de borde
12 y 14 pueden ser soldadas ahora con las zonas de borde 15 y 13
situadas debajo de ellas sin material adicional, formándose una
costura de soldadura 16 y 17. Por último, se pueden retirar los
generadores de fuerza para las fuerzas F1 a F6 y se puede elaborar
adicionalmente el catalizador 1.
En la figura 3 se representa un dispositivo
mecánicamente accionado 18 para fabricar el grupo constructivo
descrito con referencia a las figuras 1 y 2. Sin embargo, las chapas
envolventes parciales 4 y 5 no están introducidas como se ha
representado en las figuras 1 y 2, sino que están giradas en 180º;
véanse las fuerzas F3 a F6.
El dispositivo 18 está constituido por un
dispositivo de sujeción 19 y dos dispositivos de presión 20. Dado
que la sección transversal a obtener representa un óvalo uniforme,
es decir, con simetría de rotación y simetría especular, análogo a
una elipse, los dispositivos de presión 20 pueden ser aquí de
configuración idéntica.
El dispositivo de sujeción 19 está constituido
por un alojamiento estacionario 21, un alojamiento 22 desplazable
con respecto a éste y un accionamiento 23 unido con el alojamiento
últimamente citado. Los alojamientos 21 y 22 son idénticos y están
configurados en forma de U para recibir las chapas envolventes
parciales precurvadas 4 y 5. Presentan en el interior las
dimensiones que tiene o deberá obtener la chapa envolvente parcial 4
ó 5 a alojar, al menos en el segmento de alma central 6 ó 7. El
accionamiento 23 está configurado como un mecanismo de excéntrica y
está destinado a aplicar las fuerzas necesarias F1 y F2 a las chapas
envolventes parciales 4 y 5 a través de los alojamiento 21 y
22.
El dispositivo de presión 20 está constituido
por dos palancas 24 y 25 de dos brazos. Ambas palancas 24 y 25 son
giratorias alrededor de bulones de eje 26 y 27.
La palanca 24 comprende un brazo 28 que termina
con una pieza de presión 29 que presiona con la fuerza F3 sobre el
ala 9. A través del otro brazo 30 se aplica la fuerza de palanca
necesaria, lo que no se explica todavía.
La palanca 25 comprende un brazo 31 que termina
con una pieza de presión 32 que presiona con la fuerza F5 sobre las
zonas de borde 12 y 15. A través del otro brazo 33 se aplica la
fuerza de palanca
necesaria.
necesaria.
La fuerza a aplicar sobre los brazos de palanca
30 y 33 se genera debido a que éstos están unidos uno con otro a
través de un tornillo de ajuste 34 con una rosca a
derechas/izquierdas. Se consigue así que las chapas envolventes
parciales 4 y 5 sean abrazadas a manera de garras por los brazos 28
y 31.
No se describe con más detalle el otro
dispositivo de presión 20 dispuesto encima en la figura 3, ya que
corresponde completamente al dispositivo descrito y está dispuesto
en forma girada solamente en 180º con respecto al dispositivo
descrito. Las fuerzas pertinentes F4 y F6 corresponden a las de la
figura 2.
El desarrollo del funcionamiento del dispositivo
18 es el siguiente:
El dispositivo de sujeción 19 está inicialmente
abierto y los alojamientos 21 y 22 se encuentran en su posición de
introducción. Los dispositivos de presión 20 están también abiertos
y los brazos 28 y 31 han sido desplegados por un giro
correspondiente del tornillo de ajuste 34. En consecuencia, se puede
introducir el grupo constructivo suelto según la figura 1 en el
dispositivo 18.
Se desplaza seguidamente el alojamiento 22 en
dirección al alojamiento 21 por medio del mecanismo de excéntrica 23
hasta que se hayan alcanzado la "cota nominal" y las fuerzas F1
y F2, los segmentos de alma centrales 6 y 7 hayan alcanzado su
posición predeterminada en el lado estrecho y las zonas de borde 12
a 15 a soldar se hayan enchufado una sobre otra en los lados anchos.
Mediante la autorretención en el mecanismo de excéntrica 23 se puede
mantener la tensión en cada punto del desplazamiento sin una fuerza
exterior adicional.
Se pueden accionar ahora las palancas 24 y 25 de
los dos dispositivos de presión 20 a través de los tornillos de
ajuste 24 de modo que dichas palancas 24 y 25 generen las fuerzas F3
a F6 a través de las piezas de presión 29 y 32 y se logre también en
los lados anchos un asiento prieto de las chapas envolventes
parciales 4 y 5.
El dispositivo deja espacio entre las
respectivas piezas de presión laterales 29 y 32 de los dos
dispositivos de presión 20, de modo que las costuras de soldadura 16
y 17 pueden ser producidas aquí bajo gas protector por medio de
sopletes de soldadura 35 y 36.
Por último, se pueden soltar el dispositivo de
sujeción 19 y los dispositivos de presión 20 para retirar el
catalizador soldado 1 y equipar de nuevo el dispositivo 18.
- 1
- Catalizador
- 2
- Monolito
- 3
- Esterilla expandida
- 4
- Chapa envolvente parcial
- 5
- Chapa envolvente parcial
- 6
- Segmento de alma
- 7
- Segmento de alma
- 8
- Ala
- 9
- Ala
- 10
- Ala
- 11
- Ala
- 12
- Zona de borde
- 13
- Zona de borde
- 14
- Zona de borde
- 15
- Zona de borde
- 16
- Costura de soldadura
- 17
- Costura de soldadura
- 18
- Dispositivo
- 19
- Dispositivo de sujeción
- 20
- Dispositivos de presión
- 21
- Alojamiento, estacionario
- 22
- Alojamiento, desplazable
- 23
- Accionamiento, mecanismo de excéntrica
- 24
- Palanca de dos brazos
- 25
- Palanca de dos brazos
- 26
- Bulón de eje
- 27
- Bulón de eje
- 28
- Brazo
- 29
- Pieza de presión
- 30
- Brazo
- 31
- Brazo
- 32
- Pieza de presión
- 33
- Brazo
- 34
- Tornillo de ajuste
- 35
- Soplete de soldadura
- 36
- Soplete de soldadura
- F1
- Fuerza en 19
- F2
- Fuerza en 19
- F3
- Fuerza en 20
- F4
- Fuerza en 20
- F5
- Fuerza en 20
- F6
- Fuerza en 20
Claims (11)
1. Procedimiento para fabricar un catalizador
(1) con un monolito (2) de forma no circular que es estrechamente
rodeado por una chapa envolvente (4, 5) con interposición de una
esterilla expandida (3), consistiendo la chapa envolvente en dos
chapas envolventes parciales (4, 5) que se curvan hacia su posición
final de destino de modo que se solapen con al menos zonas de borde
(12, 13, 14, 15) que discurren sustancialmente en la dirección
longitudinal del monolito (2) y se unan una con otra de forma
indisoluble en dichas zonas de borde (12, 13, 14, 15),
caracterizado porque, en el caso de zonas de borde (12, 13,
14, 15) ya enchufadas una sobre otra, se presiona, respectivamente,
con piezas de presión (32) sobre las zonas de borde exteriores (12,
14) o sobre las alas libres (8, 10) de las chapas envolventes
parciales (4, 5) y con piezas de presión (29) sobre las alas libres
(9, 11) de las chapas envolventes parciales (4, 5) y unas fuerzas
(F3, F4) presionan las alas (9, 11) sobre la esterilla expandida (3)
y ésta sobre los lados anchos del monolito (2), y unas fuerzas (F5,
F6) presionan las zonas de borde (12, 14) sobre las zonas de borde
(15, 13) situadas debajo de ellas y presionan también las alas (8,
10) sobre la esterilla expandida (3), la cual es a su vez presionada
sobre los lados anchos del monolito (2).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque las chapas envolventes parciales (4, 5)
al menos casi se preforman con su forma final y las zonas de borde
(12, 13, 14, 15) son llevadas a la posición de solapamiento o
similar y, por último, son unidas una con otra.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque las chapas envolventes parciales (4, 5)
están precurvadas al menos aproximadamente en forma de U.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque al menos una
zona de borde (12, 14) de una chapa envolvente parcial (4, 5) está
configurada en forma decalada hacia fuera con respecto a la zona
restante adyacente (8, 10) de la chapa envolvente parcial (4,
5).
5. Dispositivo para la ejecución del
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende
un dispositivo de sujeción y/o conformación (19) para recibir al
menos el segmento de alma central (6, 7) y eventualmente los
segmentos directamente adyacentes a éste en las chapas envolventes
parciales (4, 5), con lo que las alas libres (8, 9, 10, 11) pueden
ser enchufadas una sobre otra de modo que las zonas de borde (12,
13, 14, 15) puedan unirse una con otra en forma indisoluble,
caracterizado porque está previsto un dispositivo de presión
(20), en donde, en el caso de zonas de borde (12, 13, 14, 15) ya
enchufadas una sobre otra, se presiona, respectivamente, con piezas
de presión (32) sobre las zonas de borde exteriores (12, 14) o sobre
las alas libres (8, 10) de las chapas envolventes parciales (4, 5) y
con piezas de presión (29) sobre las alas libres (9, 11) de las
chapas envolventes parciales (4, 5), y unas fuerzas (F3, F4)
presionan las alas (9, 11) sobre la esterilla expandida (3) y ésta
sobre los lados anchos del monolito (2), y unas fuerzas (F5, F6)
presionan las zonas de borde (12, 14) sobre las zonas de borde (15,
13) situadas debajo de ellas y presionan también las alas (8, 10)
sobre la esterilla expandida (3), la cual a su vez es presionada
sobre los lados anchos del monolito (2).
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque el dispositivo de sujeción y/o
conformación (19) presenta un accionamiento de autorretención
(23).
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque el accionamiento (23) está concebido
como un mecanismo de excéntrica o de tornillo sinfín.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque las piezas de presión (29, 32) dejan
libres las zonas de borde (12, 13, 14, 15) que han de unirse.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
5 a 8, caracterizado porque el dispositivo de presión (20)
está constituido por una palanca (24) de dos brazos que con un brazo
(28) aplica la fuerza de presión (F3) sobre las chapas envolventes
parciales (4, 5), a cuyo fin el otro brazo (30) es basculable con
respecto al punto de giro (26) de la palanca (24).
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque están dispuestas al menos dos palancas
(24, 25) de dos brazos, cuyos brazos (28, 30, 31, 33) pueden ser
ajustados y basculados a manera de garras por medio de un
dispositivo de regulación común (34).
11. Dispositivo según la reivindicación 9 ó 10,
caracterizado porque la palanca (24, 25) puede ser accionada
y controlada por vía mecánica, neumática o hidráulica.
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