ES2280970T3 - Microestructura con alivio de carga por entalladura. - Google Patents
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Abstract
Lámina de chapa (1) que comprende al menos una hendidura (2) que está dispuesta en una zona interior (3) de dicha lámina de chapa (1), limitando la al menos una hendidura (2), al menos en parte, una microestructura (4) de la lámina de chapa (1) que sobresale de una estructura superficial (5) de dicha lámina de chapa (1), caracterizada porque la al menos una hendidura (2) presenta en al menos una zona de borde (6) un rebajo (7), comprendiendo la zona de borde (6) una salida o un extremo de una hendidura (2) o una transición hacia la microestructura (4).
Description
Microestructura con alivio de carga por
entalladura.
La presente invención concierne a una lámina de
chapa, especialmente para su utilización como cuerpo de soporte
para un material catalíticamente activo destinado a la depuración de
gases de escape de motores de combustión interna móviles, que
comprende al menos una hendidura que se extiende tan sólo en una
zona interior de la lámina de chapa y que limita al menos
parcialmente una microestructura de la lámina de chapa que sobresale
de una estructura de la superficie de dicha lámina de chapa.
En el tratamiento de gases de escape de motores
de combustión interna móviles, como, por ejemplo, motores Otto y
diesel, es conocido el recurso de disponer en la tubería de gas de
escape unos componentes o estructuras que proporcionen una
superficie relativamente grande. Estos componentes se proveen
usualmente de un revestimiento adsorbente, catalíticamente activo o
similar, materializándose un contacto íntimo con el gas de escape
circulante debido a la gran superficie de los componentes. Tales
componentes son, por ejemplo, elementos de filtro para filtrar y
separar partículas contenidas en el gas de escape, adsorbedores para
el almacenamiento al menos temporalmente limitado de contaminantes
(por ejemplo, NO_{x}) contenidos en el gas de escape,
convertidores catalíticos (por ejemplo, catalizador de tres vías,
catalizador de oxidación, catalizador de reducción, etc.),
difusores para influir sobre el flujo o para turbulizar el gas de
escape que circula a su través, o bien elementos de calentamiento
que calientan el gas de escape hasta una temperatura prefijada
justamente después del arranque en frío del motor de combustión
interna. En vista de las condiciones de utilización en el sistema de
gas de escape de un automóvil se han acreditado en principio los
substratos de soporte siguientes: cuerpos de nido de abeja
cerámicos, cuerpos de nido de abeja extruidos y cuerpos de nido de
abeja de láminas metálicas. Debido al hecho de que estos substratos
de soporte han de adaptarse siempre a sus funciones, las láminas de
chapa resistentes a altas temperaturas y estables frente a la
corrosión pueden servir especialmente bien como material de
partida.
Es conocido el recurso de fabricar cuerpos de
nido de abeja con una pluralidad de láminas de chapa al menos
parcialmente estructuradas que se introducen seguidamente en una
carcasa y forman así un cuerpo de soporte que puede ser provisto de
uno o varios de los revestimientos antes citados. Las láminas de
chapa al menos parcialmente estructuradas se disponen en este caso
de modo que se formen canales dispuestos sustancialmente paralelos
uno a otro. Para garantizar esto, una parte, por ejemplo, de las
láminas de chapa está provista de una estructura primaria o
estructura superficial que se caracteriza, entre otras cosas, por
una estructura repetitiva regular, especialmente una especie de
ondulación sinusoidal, una estructura en dientes de sierra, una
ondulación rectangular, una ondulación triangular, una ondulación en
omega o similar. Estas láminas de chapa provistas de una estructura
primaria se apilan después una sobre otra (eventualmente alternando
con capas intermedias lisas), se unen una con otra y se incorporan
en una carcasa. Se forma de esta manera un cuerpo de nido de abeja
que presenta canales sustancialmente
paralelos uno a otro.
paralelos uno a otro.
Asimismo, es conocido el recurso de producir en
tales láminas de chapa una segunda estructura que deberá impedir
especialmente que se forme un flujo laminar inmediatamente después
de la entrada del gas de escape en el cuerpo de nido de abeja, no
teniendo lugar un intercambio de gas de zonas de la corriente
parcial de gas de escape situadas en el centro de un canal de esta
clase con las zonas de pared del canal, por ejemplo, catalíticamente
activas. Por consiguiente, esta estructura secundaria o
microestructura representa superficies de afluencia que tienen como
consecuencia una especie de turbulización de las corrientes
parciales de gas de escape en el interior de un canal de esta
clase. Esto conduce a un intenso mezclado de las propias corrientes
parciales de gas de escape, de modo que queda garantizado un
contacto íntimo de los contaminantes contenidos en el gas de escape
con la pared del canal. Asimismo, es posible formar por medio de
tales estructuras secundarias, transversalmente al canal, unos
pasajes de flujo que hagan posible un intercambio de gas de
corrientes parciales de gas de escape en canales contiguos. Por
este motivo, se conocen estructuras secundarias que comprenden, por
ejemplo, superficies de guía, microestructuras, tetones, salientes,
aletas, orejetas, agujeros o similares. Por tanto, resulta una
diversidad de variación netamente incrementada para la fabricación
de tales cuerpos de nido de abeja metálicos en comparación con los
hechos de material cerámico, ya que aquí no puede materializarse
una pared de canal tan compleja o bien sólo puede materializarse con
un coste técnico especialmente alto.
Un ejemplo de un cuerpo de nido de abeja
construido con capas de chapa para el tratamiento de gases de escape
puede encontrarse también en el documento DE 199 22 356 A1. Las
capas de chapa están aquí plegadas de modo que se forman nervios de
plegado, pudiendo estar realizados éstos también con entalladuras
para influir sobre el flujo. Para poder proporcionar entalladuras
con un saliente central, las entalladuras de los nervios de los
pliegues están realizadas con un recorrido curvado en la zona
central.
Asimismo, en el tratamiento de gases de escape
es de especial interés que se produzca casi sin demora después del
arranque del motor una conversión de los contaminantes contenidos en
el gas de escape. Esto deberá tener lugar aquí según las
disposiciones o directrices legales con una efectividad
especialmente alta. Por este motivo, se han utilizado en el pasado
láminas metálicas que se hacen cada vez más delgadas. Las láminas de
chapa muy delgadas tienen la consecuencia de que se presenta una
capacidad calorífica específica de la superficie muy pequeña. Esto
quiere decir que se extrae relativamente poco calor del gas de
escape circulante o bien que las propias láminas de chapa
experimentan con relativa rapidez un aumento de la temperatura. Esto
es importante debido a que los revestimientos catalíticamente
activos utilizados hoy en día en el sistema de gas de escape
comienzan con la conversión de los contaminantes únicamente a partir
de una temperatura de arranque determinada que está aproximadamente
en temperaturas de 230ºC a 270ºC. Con el objetivo de convertir los
contaminantes con una efectividad de al menos el 98% ya al cabo de
unos pocos segundos, se han utilizado láminas de chapa que tienen
un espesor de, por ejemplo, menos de 20 \mum.
Sin embargo, resultan de los objetivos fijados
antes citados una serie de problemas técnicos de fabricación y de
uso. La fabricación de estructuras afiligranadas de esta manera,
especialmente de las estructuras secundarias o microestructuras,
requiere herramientas de trabajo especialmente precisas que
usualmente son muy caras y, por consiguiente, deberán materializar
largos tiempos de duración. Hay que tener en cuenta a este respecto
que se deben realizar pasos de fabricación, por un lado, del tipo de
conformación y, por otro lado, eventualmente también del tipo de
separación. Para ahorrar costes en herramientas se han integrado en
una herramienta el mayor número posible de pasos de mecanización,
pudiéndose comprobar un desgaste creciente de la herramienta a
consecuencia de la configuración de la estructura secundaria.
Además, existe el problema de que las láminas de chapa
relativamente delgadas tienen que ser alimentadas con una velocidad
adecuada y a ser posible sin que sean expuestas a una deformación
en frío no deseada. La consolidación en frío puede influir
negativamente sobre el comportamiento de conformación de la lámina
de chapa.
Debido al pequeño espesor del material, existe,
además, el peligro de que la lámina de chapa tienda a arrugarse, a
arrollarse y/o a romperse. Estas deformaciones no deseadas pueden
presentarse o amplificarse ya durante la fabricación y también
durante el transporte o durante la utilización en una instalación de
gas de escape de un automóvil. Las arrugas tienen, por ejemplo, la
consecuencia de que en ciertas circunstancias se obstruyen canales
o se forman fisuras que se propagan en el sistema de gas de escape
de un automóvil a consecuencia de las altas cargas térmicas y
dinámicas y, por tanto, ponen en peligro la integridad estructural
del cuerpo de nido de abeja. Asimismo, hay que tener en cuenta que
las estructuras primarias y/o secundarias arrugadas o deformadas de
este modo se oponen al gas de escape de una manera no deseada, con
lo que en ciertas circunstancias se puede detectar una elevada
presión dinámica delante del cuerpo de nido de abeja, lo que puede
conducir eventualmente a una reducción de la potencia del
motor.
Partiendo de esto, es cometido de la presente
invención indicar un cuerpo de soporte, especialmente para un
material catalíticamente activo que pueda aguantar duraderamente las
altas cargas térmicas y dinámicas en el sistema de gas de escape de
un automóvil. En particular, se deberán superar los problemas
técnicos citados al principio proponiendo para ello una lámina de
chapa que ciertamente sea de estructura compleja y esté provista de
una superficie grande relativamente rígida, pero que, no obstante,
sea resistente a la fatiga. En particular, se pretende garantizar
que las estructuras de la lámina de chapa dispuestas en el interior
del cuerpo de soporte se conserven en lo posible en uso durante un
período de tiempo largo para proporcionar de esta manera un equipo
especialmente efectivo para la depuración de gases de escape.
Estos problemas se resuelven con una lámina de
chapa dotada de las características de la reivindicación 1 y con un
cuerpo de soporte que comprende una lámina de chapa de esta clase
según las características de la reivindicación 10. Otras
ejecuciones ventajosas están descritas en las respectivas
reivindicaciones subordinadas. Las características expuestas allí
con detalle pueden combinarse unas con otras de cualquier manera
conveniente.
Por tanto, la lámina de chapa según la invención
comprende al menos una hendidura que está dispuesta en una zona
interior de dicha lámina de chapa, limitando la al menos una
hendidura, al menos parcialmente, una microestructura de la lámina
de chapa que sobresale de una estructura superficial de dicha lámina
de chapa. La lámina de chapa se caracteriza porque la al menos una
hendidura presenta un rebajo en al menos una zona de borde.
Cabe consignar, en primer lugar, que en la
lámina de chapa pueden encontrarse un pluralidad o un gran número
de hendiduras, extendiéndose al menos una hendidura en una zona
interior de la lámina de chapa. Esto quiere decir especialmente que
la hendidura no está en contacto con el borde de la lámina de chapa,
es decir que no está enmarcada completamente por el material de la
lámina de chapa. Sin embargo, es posible también que la hendidura
sea de construcción más compleja, es decir que no sólo se extienda
en una dirección (en vez de en forma de I, por ejemplo en forma de
V, W, T, X o de una manera similar), pero entonces al menos dos y
preferiblemente todas las zonas de borde de la hendidura compleja
están provistas de un rebajo. Esta hendidura situada en particular
completamente en la zona interior de la lámina de chapa es producida
en el material para hacer posible, por un lado, un intercambio de
fluido a través de la propia lámina de chapa, mientras que, por otro
lado, la hendidura sirve también para formar microestructuras o
estructuras secundarias como las que se describen en la
introducción. Por el término de microestructuras han de entenderse
especialmente también excrecencias, repliegues, dobleces o
similares que en general están localmente limitados en o sobre la
lámina de chapa. Las microestructuras pueden formar también, por
ejemplo, tetones, aletas, cantos o estructuras similares. La
microestructura sirve, entre otras cosas, para influir sobre un
flujo de fluido conducido a lo largo de la superficie de la lámina
de chapa, de modo que se originen áreas de turbulencia o de
estabilización en las que se genere, por un lado, una especie de
flujo turbulento o una velocidad de flujo reducida con respecto al
fluido. En cuanto a la acción o la configuración de tales
microestructuras, cabe remitirse a título de ejemplo al documento
WO 01/80978 A1 cuyo contenido se hace aquí completamente objeto de
la presente descripción.
Aparte de esta microestructura, la lámina de
chapa presenta, además, una llamada estructura superficial o
estructura primaria. Se quiere dar a entender con esto que la propia
lámina de chapa no es plana, sino que presenta una estructura
sobrepuesta. Como es sabido, las láminas de chapa que se utilizan
como cuerpo de soporte para material catalíticamente activo en el
sistema de gas de escape de automóviles son provistas de una
estructura superficial que forma un gran número de canales cuando
esta lámina de chapa se ensambla con otras láminas de chapa para
formar un cuerpo de soporte. Usualmente, estas estructuras
superficiales están realizadas a manera de ondas o bien en forma de
zig-zag. En las formas de ondas se ha acreditado
especialmente, por ejemplo, una especie de ondulación de forma
sinusoidal o una ondulación de forma de omega. Estas estructuras
superficiales se extienden en general por toda la longitud de la
lámina de chapa o del cuerpo de soporte resultante, siendo
conocidas también, en ciertas circunstancias, variaciones continuas
o bruscas en la altura o la anchura de la estructura superficial a
lo largo de todas las longitudes. Por tanto, resumiendo, hay que
partir aquí de la consideración de que la estructura superficial
sirve para formar canales que pueden ser recorridos por un fluido
en una dirección axial del cuerpo de soporte, mientras que la
microestructura debe producir en primer término una influenciación
del flujo en el interior de estos canales formados por la estructura
superficial. Por tanto, hay que partir de la consideración de que
las microestructuras están configuradas de modo que extienden
dentro de la zona interior de un canal de esta clase y, por
supuesto, no están construidas con mayor tamaño o mayor altura que
lo que admite el canal. Según la forma del canal, la microestructura
se puede extender dentro de la zona interior desde un sitio
cualquiera, es decir, tanto desde una superficie de base como desde
las superficies laterales o bien desde una superficie de
cubierta.
Según la invención, se propone que la hendidura
presente un rebajo en al menos una zona de borde. Preferiblemente,
todas las zonas de borde de la hendidura tienen un rebajo, y
especialmente también la misma configuración del rebajo.
Usualmente, la hendidura presenta una configuración a manera de
línea (forma de I). Esto significa que usualmente las zonas de
borde terminan en punta o con un radio extremadamente pequeño (por
ejemplo, de menos de 0,05 mm). Esta hendidura se produce usualmente
por medio del procedimiento de fabricación consistente en
troquelado y presenta un recorrido recto (forma de I).
Para producir las microestructuras se dobla la
zona de la lámina de chapa que se encuentra directamente en las
proximidades de la hendidura por medio de herramientas adecuadas, de
modo que se originan, por ejemplo, superficies de guía. Debido a
este proceso de doblado se solicita fuertemente el material
alrededor de la hendidura en la zona del borde; así, por ejemplo,
procesos de consolidación en frío pueden conducir a un
comportamiento térmico y dinámico modificado de la lámina de chapa
alrededor de la hendidura. Las cargas en parte considerables que
actúan sobre esta superficie de guía o sobre la lámina de chapa
durante su utilización en el sistema de gas de escape de un
automóvil pueden tener como consecuencia una fuerte formación de
entalladuras en la zona del borde de la hendidura. Una fisura que,
partiendo de esta zona del borde de la hendidura, se propagara más
allá dentro del material de la lámina de chapa, pondría en peligro
toda la funcionalidad del cuerpo de soporte, mientras que unas
partes desprendidas podrían ser considerablemente aceleradas a
consecuencia de la corriente de gas de escape circulante y
chocarían con componentes pospuestos para la depuración del gas de
escape. También se obstruirían allí los canales, se cegarían poros,
se erosionaría el material y se destruirían revestimientos o
similares.
Tales fenómenos se evitan con seguridad
previendo rebajos en al menos una zona del borde de la hendidura.
Estos rebajos presentan un radio relativamente grande, de modo que
no se produce una acción de entalladura ni siquiera en zonas de la
lámina de chapa en parte considerablemente deformadas.
Preferiblemente, la hendidura presenta en cada una de sus zonas de
borde un rebajo de esta clase. Es imaginable también a este respecto
que, por ejemplo, estén previstas hendiduras cruzadas, estando
previsto un rebajo de esta clase en las respectivas zonas extremas.
El rebajo significa en otras palabras un ensanchamiento de la
hendidura de forma lineal, con lo que está prevista una hendidura
más ancha en las zonas extremas. Se ofrecen para esto secciones
transversales redondas, ranuras más anchas con flancos extremos
redondeados, muescas o formas similares. Asimismo, el rebajo puede
estar realizado también en forma de una o varias zonas extremas
pandeadas o acodadas de la hendidura. Es posible también a este
respecto que las zonas del borde estén configuradas con formas
diferentes en lo que concierne al rebajo. La producción de tales
hendiduras con rebajos puede realizarse de manera sencilla mediante
un procedimiento de fabricación del tipo de separación, tal como,
por ejemplo, el corte (con rayo láser), el troquelado, la
estampación o procedimientos similares para el seccionamiento de
chapa.
Asimismo, se propone que la estructura
superficial de la lámina de chapa tenga una configuración semejante
a una ondulación con crestas y valles de onda que se extiendan en
una dirección longitudinal. Una configuración semejante a una
ondulación comprende especialmente también una forma sinusoidal, la
cual se puede apreciar cuando se observa la lámina de chapa desde
un canto. Las crestas de onda o los valles de onda se extienden
preferiblemente por toda la longitud axial de la lámina de chapa,
discurriendo éstos preferiblemente en direcciones sustancialmente
paralelas una a otra.
Es especialmente ventajoso a este respecto que
la configuración semejante a una ondulación pueda describirse por
medio de una longitud de onda y una altura de onda, estando la
relación de longitud de onda a altura de onda en el intervalo de
3,0 a 1,0, especialmente en el intervalo de 2,5 a 1,1 o
preferiblemente en el intervalo de 2,0 a 1,3. Con cresta de onda o
valle de onda se quiere dar a entender en general el punto más alto
o el punto más bajo de la configuración semejante a una ondulación.
La longitud de onda designa aquí la distancia entre dos extremos
equivalentes directamente contiguos de la estructura superficial,
tal como, por ejemplo entre dos crestas de onda directamente
contiguas o entre dos valles de onda directamente contiguos. La
altura de onda describe la diferencia de altura de dos extremos
diferentes, es decir, por ejemplo, la diferencia de altura de una
cresta de onda a un valle de onda. En general, la altura de onda y
la longitud de onda se acotan perpendicularmente una a otra. Cabe
consignar a este respecto que en principio se presentan desviaciones
respecto de la altura de onda o la longitud de onda que no se
pueden evitar desde el punto de vista de la técnica de fabricación.
Por tanto, los valores característicos aquí indicados representan un
valor medio estadístico, debiendo tenerse en cuenta siempre
tolerancias técnicas de fabricación.
La relación aquí indicada de longitud de onda a
altura de onda describe también el grado de deformación de la
lámina de chapa. Si se parte de que la lámina de chapa se presenta
primero sustancialmente plana y a continuación se produce la
estructura superficial, por ejemplo por medio de un procedimiento de
laminación de ondas, una pequeña relación de longitud de onda a
altura de onda, por ejemplo de menos de 2,0, significa entonces que
las crestas de onda o los valles de onda están dispuestos
relativamente cerca uno de otro, mientras que la diferencia de
altura de cresta de onda a valle de onda es relativamente grande. Se
forman así canales relativamente esbeltos que presentan flancos que
discurren con bastante pendiente. Precisamente en láminas de chapa
tan fuertemente deformadas existe ya durante la fabricación el
riesgo de la fatiga del material, de modo que, por ejemplo, al
aumentar el desgaste de la herramienta se pueden producir ya fisuras
que pueden propagarse más tarde. Por este motivo, precisamente para
tales láminas de chapa es de especial interés la previsión de
rebajos en las zonas del borde de las hendiduras.
Según otra ejecución, se propone que la
microestructura comprenda una superficie de guía que se alce desde
la estructura superficial de la lámina de chapa, particularmente
oblicua en dirección longitudinal, estando formado preferiblemente
un ángulo que está dentro del intervalo de 10º a 35º. Esta
superficie de guía es especialmente adecuada para desprender flujos
parciales en la superficie de la lámina de chapa y dirigirlos hacia
zonas deseadas. Esta superficie de guía puede encontrarse con
detalle también en la memoria del modelo de utilidad alemán DE 201
17 873 U1, haciéndose plena referencia con esta mención al contenido
divulgativo de dicha memoria.
Según otra ejecución, la lámina de chapa
presenta dos hendiduras que limitan cada una de ellas al menos
parcialmente una microestructura. Esto significa en otras palabras
que al menos una de las microestructuras está limitada en dos
direcciones por un par de hendiduras y que la zona de la lámina de
chapa situada entre ellas ha sido proyectada hacia fuera, estampada
hacia fuera o deformada de otra manera con respecto a la estructura
superficial general. En este caso, se forman en general unas
superficies que, por ejemplo, no están tan orientadas oblicuamente
a la dirección de flujo del gas de escape, con lo que se produce
aquí una menor desviación de la corriente de gas. Esto puede tener
como consecuencia un efecto ventajoso sobre la pérdida de presión
generada, puesto que tales microestructuras representan una menor
resistencia al flujo.
Según otra ejecución de la lámina de chapa, el
al menos un rebajo tiene una forma redondeada, especialmente un
arco de círculo con un radio de curvatura, ascendiendo el radio de
curvatura preferiblemente a al menos 0,1 mm. Los ensayos realizados
han demostrado que con un radio de curvatura mayor de 0,1 mm,
especialmente mayor o igual que 0,2 mm, se reduce netamente la
formación de fisuras o la propagación de éstas partiendo de las
hendiduras. La causa de ello reside, entre otras cosas, en una
tensión netamente reducida del material de la lámina de chapa
durante la utilización, la cual se encuentra en parte solamente
todavía en el rango de menos de 30% en comparación con la hendidura
sencilla. Una tensión reducida en las zonas de borde de las
hendiduras evita la formación de fisuras.
Según otra ejecución de la lámina de chapa, está
previsto un gran número de microestructuras que están dispuestas en
líneas paralelas a la dirección longitudinal de la lámina de chapa
y/o en filas transversales a dicha dirección longitudinal. Las
microestructuras están preferiblemente dispuestas de modo que se
encuentren sobre las crestas de onda o en los valles de onda,
extendiéndose las microestructuras dispuestas sobre las crestas de
onda hasta los valles de onda y extendiéndose las microestructuras
dispuestas sobre los valles de onda hasta las crestas de onda. Esto
quiere decir en otras palabras que las microestructuras están
dispuestas dentro de dos planos que están definidos cada uno de
ellos por las crestas de onda o los valles de onda cuando una lámina
de chapa de esta clase es posicionada de plano sobre un substrato
plano. Por tanto, las microestructuras están dispuestas más tarde
en el interior de los canales de flujo formados en un cuerpo de
soporte. En cuanto a la disposición mutua, cabe aún consignar que
eventualmente es posible también un decalaje de las líneas o de las
filas en toda la longitud o la anchura de la lámina de chapa.
Asimismo, se propone que la lámina de chapa esté
formada por un acero que contiene aluminio y cromo, capaz de ser
sometido a altas cargas térmicas y resistente a la corrosión,
presentando la lámina de chapa preferiblemente un espesor en el
intervalo de 0,015 a 0,15 mm, especialmente en el intervalo de 0,03
a 0,08 mm. Como alternativa a esto, es en principio posible también
emplear una lámina de chapa que presente una base de níquel o de
aleaciones de ésta. Los materiales aquí indicados han dado buenos
resultados precisamente para su utilización en las agresivas
condiciones del sistema de gas de escape de un automóvil. El espesor
de la lámina de chapa se puede elegir aquí en función del lugar de
utilización o de la finalidad de utilización de la lámina de chapa
en el sistema de gas de escape. En principio, cabe hacer notar que
un mayor espesor de la lámina de chapa representa una capacidad
calorífica incrementada, de modo que tales láminas de chapa pueden
utilizarse también, por ejemplo, como acumuladores de calor.
Además, el espesor incrementado de la lámina tiene también como
consecuencia, naturalmente, una estabilidad incrementada, de modo
que estas láminas de chapa pueden ser expuestas a cargas dinámicas
especialmente altas. Las láminas de chapa relativamente delgadas en
el intervalo de 0,015 a aproximadamente 0,05 mm tienen tan sólo una
capacidad calorífica relativamente pequeña, de modo que estas
láminas se adaptan, por ejemplo, rápidamente a la temperatura
ambiente. Esto significa que éstas son calentadas rápidamente por
el gas de escape circulante después del arranque en frío del motor
de combustión interna y, por tanto, hacen posible rápidamente una
activación del catalizador adherido sobre ellas.
Según otra ejecución, la microestructura tiene
una extensión máxima hacia fuera de la estructura superficial que
está en el intervalo de 0,3 a 0,95 (30% a 95%) de la altura de onda,
preferiblemente en el intervalo de 0,5 a 0,8 (50% a 80%) de la
altura de onda. Esto quiere decir en otras palabras que la
microestructura se alza de manera claramente apreciable desde la
estructura superficial de la lámina de chapa. Solamente así la
cantidad de gas de escape que circula usualmente en forma laminar
por delante de la lámina de chapa puede ser convertida en un flujo
turbulento.
Según otro aspecto de la invención, se propone
un cuerpo de soporte para un componente destinado a depurar gas de
escape, que comprende una pluralidad de láminas de chapa al menos
parcialmente estructuradas, estando apiladas y/o enroscadas estas
láminas de chapa de modo que el cuerpo de soporte pueda ser
recorrido por un fluido, siendo al menos una lámina de entre la
pluralidad de láminas de chapa una lámina de chapa como la que se
ha descrito anteriormente.
En este contexto, se propone también que el
cuerpo de soporte presente un gran número de canales que se
extienden sustancialmente en una dirección longitudinal y que están
formados al menos en parte por la estructura superficial de la
lámina de chapa, siendo preferiblemente la al menos una
microestructura unos medios para influir sobre el flujo del fluido,
de modo que el fluido, al circular por el cuerpo de soporte, sea
conducido hacia canales contiguos. En otras palabras, se efectúa
así una influencia sobre el flujo en una dirección que es al menos
en parte oblicua o perpendicular a la dirección longitudinal de los
canales o a la dirección de flujo principal del gas de escape. La
microestructura puede presentar aquí también varios medios previstos
para influir sobre el flujo. Es posible así que la microestructura
esté formada por una superficie de guía que produzca una desviación
definida del gas de escape, por ejemplo por medio de tetones,
aberturas, talones, protuberancias invertidas o similares.
Asimismo, se propone que el cuerpo de soporte
tenga una densidad de canales en el intervalo de 100 a 1000 cpsi
("cells per square inch" = celdas por pulgada cuadrada; 6,45
canales por pulgada cuadrada corresponden a 1 canal por centímetro
cuadrado), preferiblemente en el intervalo de 300 a 600 cpsi. Las
láminas de chapa presentan entonces una relación de longitud de
onda a altura de onda que está en el intervalo de 2,0 a 1,3.
Según otra ejecución más del cuerpo de soporte,
éste presenta al menos en una zona parcial (en dirección
longitudinal), sobre una sección transversal perpendicular al eje
longitudinal, una distribución uniforme de microestructuras. En la
dirección longitudinal del cuerpo de soporte, que coincide
sustancialmente con la dirección de flujo principal del gas de
escape a través de dicho cuerpo de soporte, la multitud de canales
están preferiblemente alineados. Si se considera ahora una sección
transversal perpendicular a dicha dirección longitudinal, los
canales pueden ser reconocidos entonces como una especie de
estructura de nido de abeja. En vista de esta sección transversal,
se propone ahora que se presente una distribución uniforme de
microestructuras (en el sentido estadístico). Esto significa en
otras palabras que existe sustancialmente la misma distancia hacia
microestructuras contiguas y/o que cada vez están dispuestos sólo un
número determinado de canales por unidad de superficie de sección
transversal. Esto tiene como consecuencia una carga especialmente
simétrica de la lámina de chapa o del cuerpo de soporte, con lo que
se pueden reducir aquí las puntas de tensión.
Asimismo, se propone que un gran número de
microestructuras estén dispuestas en una sección transversal
perpendicular al eje longitudinal del cuerpo de soporte, estando
éstas configuradas de modo que el fluido circulante sea desviado
parcialmente en direcciones diferentes. Se quiere dar a entender con
esto especialmente que en una zona parcial de la sección
transversal se puede producir una desviación radialmente hacia fuera
por medio de las microestructuras, mientras que en una zona parcial
contigua de la sección transversal puede tener lugar una desviación
del fluido o del gas de escape en una dirección opuesta que discurra
oblicuamente a ella o que esté ladeada.
La orientación de las microestructuras o la
desviación resultante del fluido que circula por el cuerpo de
soporte viene determinada también sustancialmente por la disposición
de la lámina de chapa en el propio cuerpo de soporte. Así, en el
caso de láminas de chapa arrolladas en forma de espiral tendrán
lugar generalmente tan sólo desviaciones en dirección radial,
mientras que en el caso de disposiciones de láminas de chapa
apiladas o curvadas una sola vez, en forma de evolvente, en forma
de S o similares, son posibles orientaciones diferentes de las
microestructuras en zonas contiguas. Resulta así un patrón de
mezclado de flujo netamente más complejo.
Asimismo, se consigna que el cuerpo de soporte
comprende, además de la al menos una lámina de chapa, al menos un
elemento del grupo siguiente de elementos:
- -
- al menos una capa de chapa lisa que en particular se aplica sustancialmente a los extremos de la estructura superficial de la lámina de chapa, estando de preferencia unida con ésta;
- -
- al menos una capa porosa de fibras que en particular se aplica sustancialmente a los extremos de la estructura superficial de la lámina de chapa, estando de preferencia unida con ésta;
- -
- al menos una carcasa que rodea al cuerpo de soporte al menos en un tramo;
- -
- al menos un manguito que rodea al cuerpo de soporte al menos en una zona de amarre y que sirve para el amarre a una carcasa;
- -
- al menos un revestimiento que está previsto en al menos un sector del cuerpo de soporte;
- -
- al menos un dispositivo de medida.
En cuanto a la capa de chapa lisa, cabe
mencionar que, como es sabido, se apilan alternándose entre sí capas
de chapa lisas y láminas de chapa de estructurada y se limitan así
respectivos canales. Una pila de esta clase de capas de chapa lisas
y láminas de chapa estructuradas es enroscada o curvada seguidamente
de tal manera que éstas presenten la sección transversal de la
forma deseada del cuerpo de soporte. Como formas del cuerpo de
soporte son conocidas configuraciones redondas, ovaladas,
poligonales, cilíndricas, cónicas o rectangulares.
La previsión de una capa porosa de fibras se
ofrece especialmente cuando un cuerpo de soporte de esta clase se
utilice como filtro para partículas u otros componentes sólidos,
líquidos o gaseosos en la corriente de gas de escape. Cabe
remitirse también en este punto al modelo de utilidad alemán DE 201
17 873 U1, cuyo contenido divulgativo se presenta aquí también con
relación a la capa porosa de fibras.
Como técnica de unión de la capa de chapa lisa o
de la capa porosa de fibras con la lámina de chapa entran
generalmente en consideración todos los procedimientos conocidos de
fabricación por técnicas de ensamble, pero se propone aquí
preferiblemente la soldadura autógena o la soldadura de aporte de
material.
Una lámina adicional describe un manguito que
rodea el perímetro del cuerpo de soporte o de la pila de láminas de
chapa y que sirve para su amarre a una carcasa. Por tanto, se
suprime una unión directa por técnica de ensamble de las capas de
chapa o las láminas de chapa que forman los canales hacia la
carcasa. Para explicar el funcionamiento del manguito, cabe
remitirse a título de ejemplo al documento WO 01/79670 A1, cuyo
contenido divulgativo queda completamente abarcado con esta
mención.
El revestimiento ha de elegirse en cada caso
dependiendo de la función del cuerpo de soporte. Así, se conocen
revestimientos que provocan una conversión catalítica de
contaminantes contenidos en el gas de escape y que están formados
sustancialmente por metales nobles o tierras raras. Además, son
usuales revestimientos que asumen una especie de función de
almacenamiento, especialmente con respecto a óxidos de nitrógeno. Es
posible también que el revestimiento se utilice para lograr una
ampliación adicional de la superficie de la lámina de chapa,
utilizándose usualmente un revestimiento aplicado por lavado. Con la
indicación de que un revestimiento de esta clase está previsto al
menos en un sector del cuerpo de soporte se quiere dar a entender
especialmente que el cuerpo de soporte:
- -
- está construido con revestimientos diferentes (por ejemplo, respecto de la naturaleza, el espesor de capa, la aspereza superficial, etc.) y/o
- -
- está provisto también de un revestimiento solamente en parte, pudiendo encontrarse este sector tanto en la zona interior del cuerpo de soporte sin contacto con la superficie periférica como pudiendo también extenderse (adicional o sustitutivamente) por sólo una parte de la longitud axial.
La previsión de un dispositivo de medida,
especialmente sensores o similares, sirve, por ejemplo, para
comprobar la funcionalidad del cuerpo de soporte. Como sensores se
utilizan frecuentemente, entre otros, las llamadas sondas lambda o
bien sensores de temperatura, y el valor de medida encontrado en el
gas de escape o presente en el cuerpo de soporte es retransmitido
usualmente a través de la carcasa hasta un controlador del motor o
hasta otra unidad de control o regulación.
Por último, se propone también un uso del cuerpo
de soporte descrito en una instalación de gas de escape como un
componente del grupo de los componentes siguientes para depurar
gases de escape:
- -
- convertidor catalítico,
- -
- mezclador de flujo,
- -
- adsorbedor,
- -
- trampa de partículas.
Los diferentes campos de aplicación o las
diferentes ejecuciones para convertidores catalíticos, mezcladores
de flujo, adsorbedores o trampas de partículas son conocidos para el
experto en este sector, de modo que en general es simplemente
posible para él adaptar los cuerpos de soporte aquí descritos a los
respectivos cometidos de los mismos como componentes en el sistema
de gas de escape. Dado que las cargas térmicas y dinámicas para el
cuerpo de soporte son siempre altas y se puede reducir aquí
netamente la propagación de fisuras en las hendiduras para la
microestructura, todos los componentes antes citados presentarán una
vida útil netamente prolongada. Por tanto, se pueden conservar
durante mucho tiempo los valores límite legalmente requeridos
respecto de la depuración de gases de escape sin altos costes de
mantenimiento o de reparación.
Se explica seguidamente la invención con más
detalle haciendo referencia a las figuras. Cabe consignar a este
respecto que las figuras muestran, entre otros, unos ejemplos de
realización ventajosos especialmente preferidos, pero que no
limitan la invención.
Muestran:
La figura 1, esquemáticamente y en perspectiva,
una vista de detalle de una lámina de chapa con una
microestructura;
La figura 2.1, una microestructura con una
hendidura sin rebajo;
La figura 2.2, una microestructura con una
hendidura que presenta un primer ejemplo de realización de un
rebajo;
La figura 2.3, una microestructura 4 con una
hendidura que presenta otro ejemplo de realización de un rebajo;
La figura 3, esquemáticamente, la constitución
de un cuerpo de soporte con una primera ejecución de las láminas de
chapa;
La figura 4, una vista de detalle de un cuerpo
de soporte que comprende láminas de chapa con microestructuras, así
como una capa de fibras;
La figura 5, esquemáticamente, la constitución
de un cuerpo de soporte en una sección longitudinal;
La figura 6, esquemáticamente, la constitución
de otra ejecución del cuerpo de soporte en sección transversal;
La figura 7, esquemáticamente y en perspectiva,
la constitución de una instalación de gas de escape;
La figura 8, esquemáticamente, la fabricación de
una forma de realización de la lámina de chapa según la invención;
y
La figura 9, esquemáticamente y en perspectiva,
una vista de detalle de una lámina de chapa con una microestructura
que produce un vórtice.
La figura 1 muestra esquemáticamente y en
perspectiva una parte de una lámina de chapa 1 con una
microestructura 4. La lámina de chapa 1 comprende en este fragmento
representado una microestructura 4 que está limitada parcialmente
por dos hendiduras 2, extendiéndose estas hendiduras 2 solamente en
una zona interior 3 de la lámina de chapa 1. La microestructura 4
sobresale de la estructura superficial 5 de la lámina de chapa 1. La
estructura superficial 5 está realizada con crestas de onda 9 y
valles de onda 10. Como se insinúa, las zonas de borde 6 de las
hendiduras 2 se han representado ampliadas en las figuras 2.1, 2.2
y 2.3 siguientes.
Las figuras 2,1, 2.2 y 2.3 muestran vistas de
detalle de una microestructura 4 que está limitada por una hendidura
2. La hendidura 2 hace posible que la microestructura 4 sea
conformada a partir de la lámina de chapa 1 de modo que ésta
sobresalga de la estructura superficial 5. En la figura 2.1 se
representa la zona de borde 6 como una sencilla hendidura 2, es
decir, sin el rebajo 7 según la invención. Las transiciones de las
puntas en la zona de borde 6 representan una entalladura, de modo
que con un movimiento relativo de la microestructura 4 con respecto
a la lámina de chapa 1 se puede producir un ensanchamiento
progresivo de la hendidura 2 en la zona de borde 6. Por tanto, en
último término, se pueden desprender microestructuras completas 4 de
la lámina de chapa 1. Para evitar algo así, se han previsto, como
se representa a título de ejemplo en las figuras 2.2 y 2.3, unos
rebajos 7 practicados en la zona de borde 6 de la hendidura 2. El
rebajo 7 en la figura 2.2 forma un arco de círculo 15 con un radio
de curvatura 16 que está comprendido preferiblemente dentro del
intervalo de 0,2 mm a 0,4 mm. En la figura 2.3 el rebajo 7 está
representado en forma de una muesca. Se pueden utilizar también
otras formas del rebajo 7 que reduzcan la acción de entalladura.
La figura 3 muestra esquemáticamente y en
perspectiva la disposición de dos láminas de chapa 1 con
microestructuras 4 que pueden ensamblarse para formar un cuerpo de
soporte según la invención. Las láminas de chapa 1 presentan
nuevamente la estructura superficial 5 con crestas de onda 9 y
valles de onda 10 que se extienden preferiblemente por toda la
longitud en la dirección longitudinal 8. Las microestructuras 4 de
la lámina de chapa 1 están dispuestas "alternativamente" y
"con igual dirección". "Alternativamente" significa en
este contexto que la microestructura 4, visto en la dirección
longitudinal 3, se extiende alternando hacia arriba y hacia abajo
(referido a la estructura superficial 5 de la lámina de chapa 1).
"Con igual dirección" significa en este contexto que las
hendiduras 2 que limitan la microestructura 4 miran en una dirección
(común), es decir que están antepuestas a la microestructura 4 o la
limitan aguas arriba. Las microestructuras 4 están formadas como
superficies de guía 13 con una abertura 45. Las superficies de guía
13 dan lugar a que el flujo que discurre sustancialmente en la
dirección longitudinal 8 sea desviado en la dirección transversal
47. En las zonas de borde 6 de las hendiduras 2 se ha representado
también claramente ampliado el rebajo 7.
La figura 4 muestra en perspectiva y en sección
un detalle de una forma de realización del cuerpo de soporte 21
como cuerpo de filtro o como trampa de partículas. Se representan
dos láminas de chapa 1 dispuestas contiguas una a otra, entre las
cuales está dispuesta una capa de fibras 27. Para desviar la
dirección de flujo, que está representada aquí por la flecha 25,
las láminas de chapa 1 presentan un gran número de superficies de
guía 13. Se asegura así que el gas de escape con las partículas 46
contenidas en él atraviese la capa filtrante 27, de modo que las
partículas 46 puedan inmovilizarse sobre la superficie o en el
interior de la capa de fibras 27 hasta que éstas puedan ser
convertidas en componentes gaseosos. Se puede realizar para ello una
regeneración discontinua (considerable alimentación de calor) o
bien puede tener lugar una regeneración continua según el
procedimiento CRT, en el que se prolonga ventajosamente el tiempo de
permanencia de las partículas en el cuerpo de filtro de modo que se
presenten los reaccionantes necesarios para efectuar la conversión
química.
Las microestructuras 4 o las superficies de guía
13 se alzan desde la superficie 5 de la lámina de chapa 1. Se
representa una disposición oblicua en la dirección longitudinal 8,
estando formado un ángulo 14 que está comprendido dentro del
intervalo de 10º a 35º. La superficie de guía 13 o la
microestructura 4 tiene una extensión máxima 20 hacia fuera de la
estructura superficial 5 que está comprendida dentro del intervalo
de 0,3 a 0,95 de la altura de onda 12 (no representada). En la zona
de borde 6 de las hendiduras 2 está previsto nuevamente un rebajo
7. Las láminas de chapa 1 presentan una estructura superficial 5 que
forma canales 22 que pueden ser recorridos por un fluido en la
dirección de flujo (flecha 25).
La figura 5 muestra esquemáticamente en una
sección longitudinal un cuerpo de soporte 21 que presenta una
pluralidad de láminas de chapa 1 que forman canales 22 que pueden
ser recorridos por el gas de escape en la dirección de flujo
(flecha 25). El cuerpo de soporte 21 aquí representado está
construido como un mezclador de flujo que tiene la función de
homogeneizar el perfil de flujo 48 de la corriente de gas de escape
entrante, el cual es de forma sustancialmente parabólica. El cuerpo
de soporte 21 presenta un gran número de láminas de chapa 1 con
microestructuras 4 que forman aberturas 45, de modo que el gas de
escape puede entrar en canales contiguos 22. La disposición de las
microestructuras 4 en el cuerpo de soporte 21 se ha elegido aquí de
modo que en una zona parcial 23 en la dirección longitudinal 8 esté
prevista en una sección transversal 24 (no representada)
perpendicular a la dirección longitudinal 8 una distribución
uniforme de microestructuras 4. Las láminas de chapa 1 o el cuerpo
de soporte 21 están rodeados en un tramo 29 por una carcasa 28,
abarcando aquí el tramo 29 la longitud axial completa del cuerpo de
soporte 21 y extendiéndose la carcasa 28 incluso más allá de la
longitud axial de dicho cuerpo de soporte 21. El amarre de las
láminas de chapa 1 a la carcasa 28 se efectúa por medio de un
manguito 30 que está dispuesto en posición relativamente centrada en
una zona de amarre 32.
El cuerpo de soporte 21 representado o el
mezclador de flujo tiene también un sector 33 en el que está
previsto un revestimiento 31. Sin embargo, el sector 33,
exactamente igual que el tramo 29, puede extenderse por toda la
longitud axial del cuerpo de soporte 21.
La figura 6 muestra esquemáticamente y en una
sección transversal otra ejecución de un cuerpo de soporte 21 con
una carcasa 28. Las láminas de chapa 1 están enroscadas aquí en
forma de S, estando formadas capas por las láminas de chapa
estructuradas 1 y una capa de chapa lisa 26. La estructura
superficial 5 de la lámina de chapa 1 y las capas de chapa lisas 26
forman conjuntamente unos canales 22 en los que penetran las
microestructuras 4 o las superficies de guía 13. Las
microestructuras 4 o las superficies de guía 13 provocan una
desviación del fluido que circula por el cuerpo de soporte 21, de
modo que se originan transversalmente a éste, en particular dentro
de la sección transversal 24, unos flujos transversales que están
identificados aquí con la flecha 25. Los extremos de las capas de
chapa 26 o de las láminas de chapa 1 están unidos (preferiblemente
todos) con un manguito 30 que presenta también una estructura
superficial 5. El manguito 30 está dispuesto sobre todo el
perímetro del contorno exterior del cuerpo de soporte 21. Mediante
un amarre parcial del manguito 30 con la carcasa 28, por un lado, y
un amarre eventualmente decalado (en dirección axial y/o en
dirección periférica) con las láminas de chapa 1 o las capas de
chapa 26 se compensa el comportamiento de dilatación diferente de
la carcasa 28 y las láminas de chapa 1 o las capas de chapa 26.
La figura 7 muestra esquemáticamente la
constitución de una instalación de gas de escape para un automóvil.
El automóvil presenta un motor de combustión interna 40, pudiendo
utilizarse como carburante gasolina, gasóleo, colza u otros
portadores de energía. En la cilindrada 43 (o cámara de combustión)
se produce un gas de escape que eventualmente recorre los
componentes siguientes antes de que, en último término, sea
entregado al ambiente:
- -
- un turboalimentador 42 para comprimir el aire de aspiración para el motor de combustión interna 40,
- -
- un mezclador de flujo 37 con un dispositivo de medida 34,
- -
- una trampa de partículas 39,
- -
- un convertidor catalítico 36,
- -
- un adsorbedor 38 y
- -
- otro convertidor catalítico (por ejemplo, un catalizador de tres vías),
- -
- estando unidos uno con otro los distintos componentes para la depuración del gas de escape por medio de una tubería 41 de gas de escape.
Para influir sobre los procesos de combustión o
sobre el funcionamiento de la instalación de gas de escape 35 o del
motor de combustión interna 4, se retransmiten datos a un
controlador 44 del motor.
En la figura 8 se representan esquemáticamente
los pasos de producción que pueden utilizarse para fabricar la
lámina de chapa según la invención.
Paso (A): Partiendo de una lámina de chapa
sustancialmente plana 1 se producen en filas 18 y/o en líneas 17
unas hendiduras 2 que están situadas en la zona interior 3 de la
lámina de chapa 1. Las hendiduras 2 están configuradas aquí de modo
que en sus zonas de borde 6 estén previstos sendos rebajos 7.
Paso (B): La lámina de chapa 1 así pretratada es
sometida ahora a un proceso de fabricación por conformación, por
ejemplo a una laminación ondulada, de modo que se forme la
estructura superficial 5. La estructura superficial 5 representada
está caracterizada por crestas de onda 9 y valles de onda 10 que se
propagan en direcciones sustancialmente paralelas una a otra. La
estructura 5 o la configuración a manera de ondas se puede describir
con ayuda de los parámetros longitud de onda 11 y altura de onda
12. En la forma de realización representada de la lámina de chapa 1
la relación de la longitud de onda 11 a la altura de onda 12 es de
aproximadamente 3,0.
Paso (C): El paso C muestra la lámina de chapa 1
tal como ésta se presenta después de un segundo procedimiento de
fabricación por conformación para obtener las microestructuras 4. A
este fin, se han formado las hendiduras 2 posicionadas sobre las
crestas de onda 9 o en los valles de onda 10 como limitación para la
microestructura 4 y se han realizado protuberancias invertidas en
el material de la lámina de chapa 1. Las protuberancias invertidas
forman superficies de guía 13 con aberturas 45, extendiéndose las
superficies de guía 13 hacia arriba desde los valles de onda 10 y
sobresaliendo dichas superficies de guía 13 hacia abajo desde las
crestas de onda.
Paso (D): En un último paso se forma una
relación especialmente pequeña de longitud de onda a altura de onda
12. A este respecto, es posible, por ejemplo, que se recalque la
lámina de chapa 1 de modo que la estructura superficial 5 presente
longitudes de onda 11 netamente más pequeñas. En cuanto a la
fabricación de tales láminas de chapa, cabe remitirse también al
documento DE 103 04 814 (no publicado).
La figura 9 muestra esquemáticamente y en
perspectiva una vista de detalle de una lámina de chapa 1 con una
microestructura 4 que produce un vórtice de la corriente de fluido
(como se insinúa esquemáticamente por medio de las flechas 25). Se
muestra una lámina de chapa 1 que comprende al menos una hendidura 2
que está dispuesta en una zona interior 3 de dicha lámina de chapa
1, limitando la al menos una hendidura 2 al menos en parte una
microestructura 4 de la lámina de chapa 1 que sobresale de una
estructura superficial 5 de dicha lámina de chapa 1, la cual se
caracteriza porque la microestructura 4 forma un areal esférico 53.
Este areal 53 o la superficie formada tiene la propiedad de que el
fluido o gas de escape afluyente, que circula frecuentemente en
forma laminar, no (sólo) sea simplemente desviado en una dirección,
sino que la vena de flujo sea provista de al menos un vórtice, una
rotación o una turbulencia. Mientras que en el caso de una
desviación predominantemente producida de la vena de flujo hacia
una pared del canal se generan considerables pérdidas de presión en
el canal, éstas son reducidas netamente por el flujo helicoidal del
fluido en el canal después de una estimulación correspondiente por
parte del areal esférico 53. La pérdida de presión desempeña un
cometido esencial precisamente en la construcción de automóviles,
ya que ésta tiene una influencia directa sobre la potencia del
motor. Cabe consignar en este punto que esta lámina de chapa 1 con
una microestructura 4 que presenta un areal esférico 53 se puede
producir también con independencia de los rebajos 7 según la
invención practicados en la zona de borde 6 de la hendidura 2, pero
se puede combinar también de manera ventajosa con todos los aspectos
de las láminas de chapa aquí descritas del cuerpo de soporte o se
puede aplicar al mismo
uso.
uso.
El areal esférico 53 se puede describir, por
ejemplo, haciendo que la microestructura 4 no sea plana, sino que
presente (considerando un plano de sección paralelo a la dirección
transversal 47, tal como se representa en la figura 9) al menos un
punto alto 51 y un punto bajo 50. Esto se aplica especialmente a los
cantos 54 de la microestructura 4. Los puntos altos 51 y los puntos
bajos 50 se pueden diferenciar uno de otro por las cuantías de la
altura 52, queriéndose dar a entender con esto especialmente puntos
extremos locales. La altura 52 describe aquí especialmente la
distancia vertical hasta el fondo 55 de los canales o hasta un plano
que pase por los valles de onda 10 de la lámina de chapa 1.
Según una ejecución preferida, el areal esférico
53 está conformado ahora de modo que al menos los puntos altos 51 o
los puntos bajos 50 de planos de sección diferentes (paralelos a la
dirección transversal 47 y a través de la microestructura 4) no
están dispuestos alineados en la dirección longitudinal 8. Esto
significa, por ejemplo, que varía la distancia 56 de los puntos
altos 51 y/o los puntos bajos 50 a una zona de transición 49 de la
microestructura 4 en la dirección longitudinal 8.
Según una forma de realización, es posible
también que (adicionalmente) en al menos un plano de sección que
pase por la microestructura 4 paralelamente a la dirección
longitudinal 8 estén previstos puntos altos 51 y puntos bajos 50,
es decir que no se presente especialmente ningún curso rectilíneo de
la microestructura 4. Preferiblemente, las distancias de los puntos
altos 51 y/o los puntos bajos 50 hacia los cantos 54 no son aquí
iguales en todos los planos de sección paralelos a la dirección
longitudinal 8.
Según la forma de realización representada en la
figura 9, los puntos bajos 50 forman un contorno 57 que se
caracteriza porque no discurre paralelamente a la dirección
longitudinal 8, sino que corresponde de preferencia a una
trayectoria tridimensional que presenta al menos tramos
transversales a la dirección longitudinal 8. Este contorno 57
representa preferiblemente una trayectoria continua, es decir que no
tiene esquinas, cantos, etc. El contorno 57 tiene ventajosamente a
lo largo de su recorrido una altura variable 52. Es especialmente
ventajoso que el contorno 57 arranque con una primera altura 52 y
una primera distancia 56 hacia la zona de transición 49 dispuesta
más inmediatamente contigua en el canto 54 al cual afluye el
líquido, y finalmente presente en el otro canto 54 una segunda
distancia 56 que sea mayor. En particular, el contorno 57 presenta
allí también una segunda altura 52 que es diferente de la primera
altura 52. Con esta ejecución de la microestructura 4 el flujo de
fluido puesto en contacto con ella obtiene una desviación simultánea
en ambas direcciones transversales 47 (horizontal y vertical)
perpendicularmente a la dirección longitudinal 8, generándose un
remolino, un torbellino, un vórtice, etc.
La lámina de chapa aquí revelada o el cuerpo de
soporte aquí revelado se caracteriza por una vida útil especialmente
alta en el sistema de gas de escape de un automóvil. Además, es
posible producir perfiles de flujo exactamente ajustados a los
respectivos campos de aplicación, de modo que se proporciona un
cuerpo de soporte especialmente eficiente o extremadamente
adaptable para la depuración del gas de escape de automóviles.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
1 \+ Lámina de chapa\cr 2 \+ Hendidura\cr 3 \+ Zona interior\cr
4 \+ Microestructura\cr 5 \+ Estructura superficial\cr 6 \+ Zona
de borde\cr 7 \+ Rebajo\cr 8 \+ Dirección longitudinal\cr 9 \+
Cresta de onda\cr 10 \+ Valle de onda\cr 11 \+ Longitud de onda\cr
12 \+ Altura de onda\cr 13 \+ Superficie de guía\cr 14 \+
Ángulo\cr 15 \+ Arco de círculo\cr 16 \+ Radio de curvatura\cr 17
\+ Línea\cr 18 \+ Fila\cr 19 \+ Espesor de la lámina de chapa
\hskip1cm \cr 20 \+ Extensión\cr 21 \+ Cuerpo de
soporte\cr 22 \+ Canal\cr 23 \+ Zona parcial\cr 24 \+ Sección
transversal\cr 25 \+ Flecha\cr 26 \+ Capa de chapa\cr 27 \+ Capa
de fibras\cr 28 \+ Carcasa\cr 29 \+ Tramo\cr 30 \+ Manguito\cr
31 \+ Revestimiento\cr 32 \+ Zona de amarre\cr 33 \+ Sector\cr 34
\+ Dispositivo de medida\cr 35 \+ Instalación de gas de escape\cr
36 \+ Convertidor catalítico\cr 37 \+ Mezclador de flujo\cr 38 \+
Adsorbedor\cr 39 \+ Trampa de partículas\cr 40 \+ Motor de
combustión interna\cr 41 \+ Tubería de gas de escape\cr 42 \+
Turboalimentador\cr 43 \+ Cilindrada\cr 44 \+ Controlador del
motor\cr 45 \+ Abertura\cr 46 \+ Partícula\cr 47 \+ Sección
transversal\cr 48 \+ Perfil de flujo\cr 49 \+ Zona de
transición\cr 50 \+ Punto bajo\cr 51 \+ Punto alto\cr 52 \+
Altura\cr 53 \+ Areal\cr 54 \+ Canto\cr 55 \+ Fondo del canal\cr
56 \+ Distancia\cr 57 \hskip0,5cm \+
Contorno.\cr}
Claims (16)
1. Lámina de chapa (1) que comprende al menos
una hendidura (2) que está dispuesta en una zona interior (3) de
dicha lámina de chapa (1), limitando la al menos una hendidura (2),
al menos en parte, una microestructura (4) de la lámina de chapa
(1) que sobresale de una estructura superficial (5) de dicha lámina
de chapa (1), caracterizada porque la al menos una hendidura
(2) presenta en al menos una zona de borde (6) un rebajo (7),
comprendiendo la zona de borde (6) una salida o un extremo de una
hendidura (2) o una transición hacia la microestructura (4).
2. Lámina de chapa (1) según la reivindicación
1, caracterizada porque la estructura superficial (5) de la
lámina de chapa (1) tiene una configuración semejante a una
ondulación con crestas de onda (9) y valles de onda (10) que se
extienden en una dirección longitudinal (8).
3. Lámina de chapa (1) según la reivindicación
2, caracterizada porque la configuración semejante a una
ondulación puede ser descrita por una longitud de onda (11) y una
altura de onda (12), estando comprendida la relación de la longitud
de onda (11) a la altura de onda (12) dentro del intervalo de 3,0 a
1,0, especialmente dentro del intervalo de 2,5 a 1,1 o
preferiblemente dentro del intervalo de 2,0 a 1,3.
4. Lámina de chapa (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
microestructura (4) comprende una superficie de guía (13) que se
alza desde la estructura superficial (5) de la lámina de chapa (1),
especialmente oblicua en la dirección longitudinal (8), estando
formado preferiblemente un ángulo (14) que está comprendido dentro
del intervalo de 10º a 35º.
5. Lámina de chapa (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dos
hendiduras (2) limitan, al menos en parte, la microestructura
(4).
6. Lámina de chapa (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el al menos
un rebajo (7) tiene una forma redondeada y especialmente representa
un arco de círculo (15) con un radio de curvatura (16),
preferiblemente con un radio de curvatura (16) de al menos 0,1
mm.
7. Lámina de chapa (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está
previsto un gran número de microestructuras (4) que están
dispuestas en líneas (17) paralelas a la dirección longitudinal (8)
de la lámina de chapa (1) y/o en filas (18) transversales a la
dirección longitudinal (8) de dicha lámina de chapa (1).
8. Lámina de chapa (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque ésta está
formada por un acero resistente a la corrosión que contiene
aluminio y cromo y que puede someterse a altas cargas térmicas,
presentando preferiblemente la lámina de chapa (1) un espesor (19)
comprendido dentro del intervalo de 0,015 a 0,15 mm, especialmente
dentro del intervalo de 0,03 a 0,08 mm.
9. Lámina de chapa (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
microestructura (4) tiene una extensión máxima (20) hacia fuera de
la estructura superficial (5) que está comprendida dentro del
intervalo de 0,3 a 0,95 de la altura de onda (12), preferiblemente
dentro del intervalo de 0,5 a 0,8 de dicha altura de onda (12).
10. Cuerpo de soporte (21) para un componente
destinado a depurar gases de escape, que comprende una pluralidad
de láminas de chapa (1) al menos parcialmente estructuradas que
están apiladas y/o enroscadas de modo que dicho cuerpo de soporte
pueda ser recorrido por un fluido, caracterizado porque al
menos una de la pluralidad de láminas de chapa (1) es una lámina de
chapa (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Cuerpo de soporte (21) según la
reivindicación 10, caracterizado porque éste presenta un gran
número de canales (22) que se extienden sustancialmente en una
dirección longitudinal (8) y que están formados al menos en parte
por la estructura superficial (5) de la lámina de chapa (1), siendo
preferiblemente la al menos una microestructura (4) un medio para
influir sobre el flujo del fluido de modo que este fluido, al
circular por el cuerpo de soporte (21), sea conducido hasta canales
contiguos (22).
12. Cuerpo de soporte (21) según la
reivindicación 10 u 11, caracterizado porque éste tiene una
densidad de canales en el intervalo de 100 a 1000 cpsi,
preferiblemente en el intervalo de 300 a 600 cpsi.
13. Cuerpo de soporte (21) según una de las
reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque dicho cuerpo
de soporte (21) presenta al menos en una zona parcial (23) en la
dirección longitudinal (8), sobre una sección transversal (24)
perpendicular a dicha dirección longitudinal (8), una distribución
uniforme de microestructuras (4).
14. Cuerpo de soporte (21) según una de las
reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque están
dispuestas un gran número de microestructuras (4) en una sección
transversal (24) perpendicular a la dirección longitudinal (8) del
cuerpo de soporte (21), estando configuradas estas microestructuras
de modo que el fluido circulante sea desviado al menos en parte en
direcciones diferentes (25).
15. Cuerpo de soporte (21) según una de las
reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque éste
comprende, además de la al menos una lámina de chapa (1), al menos
un elemento del grupo siguiente de elementos:
- -
- al menos una capa de chapa lisa (26) que se aplica en particular sustancialmente a los extremos (9, 10) de la estructura superficial (5) de la lámina de chapa (1) y que preferiblemente está unida con ésta,
- -
- al menos una capa porosa de fibras (27) que se aplica en particular sustancialmente a los extremos (9, 10) de la estructura superficial (5) de la lámina de chapa (1) y que preferiblemente está unida con ésta,
- -
- al menos una carcasa (28) que rodea el cuerpo de soporte (21) al menos en un tramo (29),
- -
- al menos un manguito (30) que rodea el cuerpo de soporte (21) al menos en una zona de amarre (32) y que sirve para amarrar dicho cuerpo a una carcasa (28),
- -
- al menos un revestimiento (31) que está previsto en al menos un sector (33) del cuerpo de soporte (21),
- -
- al menos un dispositivo de medida (34).
16. Uso de un cuerpo de soporte (21) según una
de las reivindicaciones 10 a 15 en una instalación de gas de escape
(35) como un componente del grupo de los componentes siguientes para
depurar gases de escape:
- -
- convertidor catalítico (36),
- -
- mezclador de flujo (37),
- -
- adsorbedor (38),
- -
- trampa de partículas (39).
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|---|---|---|---|
| DE10324889 | 2003-05-30 | ||
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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