ES2283863T3

ES2283863T3 - Cuerpo e nido de abeja metalico constituido por ca`pas de chapa al menos parcialmente agujreadas.

Info

Publication number: ES2283863T3
Application number: ES03793618T
Authority: ES
Inventors: Wolfgang Maus; Rolf Bruck; Peter Hirth
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2007-11-01
Anticipated expiration: 2023-07-16
Also published as: JP2005535454A; PL207956B1; JP4975969B2; WO2004022937A1; EP1529156A1; CN1320260C; TW200404950A; TWI301170B; PL373473A1; CN1675455A; KR20050061456A; EP1529156B1; AU2003246708A1; KR101048224B1; DE50306920D1

Abstract

Cuerpo de nido de abeja metálico (15) con una longitud axial (L), constituido por capas de chapa (1; 10, 11) que están estructuradas de modo que el cuerpo de nido de abeja (15) puede ser atravesado por un fluido, especialmente el gas de escape de un motor de combustión, en una dirección de flujo (S) desde una lado extremo (12) de entrada de la corriente hasta un lado extremo (13) de salida de la corriente, presentando las capas de chapa (1; 10, 11), al menos en zonas parciales, un gran número de abertura (6), caracterizado porque el cuerpo de nido de abeja (15) presenta agujeros (6) en un volumen parcial (T) de al menos un 55% de la longitud axial (L) y al menos 20 mm de dimensión radial (22) en todas las capas de chapa (1; 10, 11), cumpliéndose lo siguiente: - los agujeros (6) tienen cada uno de ellos una superficie agujereada (23) comprendida entre 1 y 120 mm 2 y se han obtenido retirando material de las capas de chapa, - en el volumen parcial (T) la superficie (24) de la capa de chapa ha sido reducida por los agujeros (6) en 10 a 80%, preferiblemente 35 a 60%, en comparación con una capa de chapa no agujereada, - el volumen parcial (T) tiene una respectiva distancia (R2, R3) a los lados extremos (12, 13) del cuerpo de nido de abeja, de modo que no hay agujero (6) que toquen o atraviesen los bordes extremos de las capas de chapa.

Description

Cuerpo de nido de abeja metálico constituido por capas de chapa al menos parcialmente agujereadas.

La presente invención concierne a un cuerpo de nido de abeja metálico, especialmente un cuerpo de nido de abeja para una instalación de gas de escape de un motor de combustión. Tales cuerpos de nido de abeja se utilizan como soporte para material catalíticamente activo y/o para material adsorbedor y aplicaciones similares.

Los cuerpos de nido de abeja metálicos utilizados especialmente para la depuración de gases de escape en vehículos automóviles han de satisfacer requisitos muy diferentes y en parte han de lograrse aquí compromisos entre requisitos contradictorios. En primer lugar, tales cuerpos de nido de abeja sirven para proporcionar una superficie lo más grande posible en la que se puedan desarrollar las reacciones catalíticas o los procesos de adsorción deseados. En muchos casos de aplicación se desea una pequeña capacidad calorífica para que el cuerpo de nido de abeja se caliente rápidamente hasta su temperatura de funcionamiento deseada, o bien se desea igualmente una alta capacidad calorífica para que dicho cuerpo pueda conservar la temperatura de funcionamiento durante un tiempo más largo, pero no se pueda calentar demasiado rápidamente hasta temperaturas demasiado altas. Naturalmente, esta disposición ha de ser en general mecánicamente estable, es decir que ha de poder resistir un flujo de gas pulsante y aguantar cargas mecánicas originadas por el movimiento del vehículo. Su material tiene que ser resistente a la corrosión a altas temperaturas y ha de poder mecanizarse al menos de modo que las estructuras deseadas del cuerpo de nido de abeja se puedan obtener con facilidad y a bajo coste. En muchos casos, se necesitan también estructuras especiales dentro del cuerpo de nido de abeja para influir sobre el flujo, por ejemplo para lograr un mejor contactado de la superficie o para conseguir un mezclado transversal. Por último, un cuerpo de nido de abeja adecuado ha de poder ser fabricado a bajo coste en un proceso de producción en serie.

En numerosos documentos del estado de la técnica se han descrito con detalle aspectos individuales de los problemas anteriormente planteados.

Se distinguen sobre todo dos formas de construcción típicas para cuerpos de nido de abeja metálicos. Una forma de construcción antigua, para la cual el documento DE 29 02 779 Al muestra ejemplos típicos, es la forma de construcción en espiral, en la que sustancialmente una capa de chapa lisa y una capa de chapa ondulada se colocan una sobre otra y se arrollan en forma de espiral. En otra forma de construcción se construye el cuerpo de nido de abeja a partir de un gran número de capas de chapa lisas y onduladas o de capas de chapa con ondulación diferente, dispuestas de manera que se alternan unas con otras, formando primeramente las capas de chapa una o varias pilas que se entrelazan una con otra. Los extremos de todas las capas de chapa vienen a quedar situados entonces por fuera y pueden unirse con una carcasa o un tubo envolvente, con lo que se originan numerosas uniones que incrementan la consistencia del cuerpo de nido de abeja. Ejemplos típicos de estas formas de construcción se encuentran descritos en el documento
EP 0 245 737 B1 o en el documento WO 90/03220. Se conoce también desde hace mucho tiempo el recurso de equipar las capas de chapa con estructuras adicionales para influir sobre el flujo y/o conseguir un mezclado transversal entre los distintos canales de flujo. Ejemplos típicos de tales ejecuciones son los documentos WO 91/01178, WO 91/01807 y WO 90/08249. Por último, existen también cuerpos de nido de abeja con forma de construcción cónica, eventualmente también con otras estructuras adicionales para influir sobre el flujo. Un cuerpo de nido de abeja de esta clase está descrito, por ejemplo, en el documento WO 97/49905. Además, es conocido también el recurso de dejar libre en un cuerpo de nido de abeja una escotadura para un sensor, especialmente para alojar una sonda lambda. Un ejemplo de esto está descrito en el documento DE 88 16 154 U1.

Es conocido también desde hace mucho tiempo el recurso de utilizar chapas hendidas, especialmente estructuras de metal desplegado y estructuras hendidas similares para cuerpos de nido de abeja. El documento US 5,599,509 con el estado de la técnica citado en el mismo ofrece una visión de conjunto de diferentes formas y disposiciones de aberturas en capas de chapa de cuerpos de soporte de catalizadores. Se utilizan allí deliberadamente aberturas para reducir la capacidad calorífica en la zona delantera de un cuerpo de nido de abeja en comparación con la zona trasera.

Aunque el voluminoso estado de la técnica admite muchas direcciones de desarrollo diferentes, se han cultivado unas pocas tendencias de desarrollo. Una de estas tendencias es el desarrollo en dirección a láminas metálicas cada vez más delgadas para que, con una pequeña utilización de material y una pequeña capacidad calorífica, se pueda proporcionar una superficie grande. Un inconveniente obvio de esta dirección de desarrollo es que las láminas delgadas son siempre más sensibles mecánicamente y los cuerpos de nido de abeja fabricados con ellas resultan menos consistentes. Al mismo tiempo, se ha desarrollado una tendencia en dirección a densidades de canales de flujo. Ejemplos típicos de tales ejecuciones son los documentos WO 91/01178, WO 91/01807 y WO 90/08249. Por último, existen también cuerpos de nido de abeja con forma de construcción cónica, eventualmente también con otras estructuras adicionales para influir sobre el flujo. Un cuerpo de nido de abeja de esta clase está descrito, por ejemplo, en el documento WO 97/49905. Además, es conocido también el recurso de dejar libre en un cuerpo de nido de abeja una escotadura para un sensor, especialmente para alojar una sonda lambda. Un ejemplo de esto está descrito en el documento
DE 88 16 154 U1. Es conocido también desde hace mucho tiempo el recurso de utilizar chapas hendidas, especialmente estructuras de metal desplegado y estructuras hendidas similares para cuerpos de nido de abeja. El documento US 5,599,509 con el estado de la técnica citado en el mismo ofrece una visión de conjunto de diferentes formas y disposiciones de aberturas en capas de chapa de cuerpos de soporte de catalizadores. Se utilizan allí deliberadamente aberturas para reducir la capacidad calorífica en la zona delantera de un cuerpo de nido de abeja en comparación con la zona trasera. Aunque el voluminoso estado de la técnica admite muchas direcciones de desarrollo diferentes, se han cultivado unas pocas tendencias de desarrollo. Una de estas tendencias es el desarrollo en dirección a láminas metálicas cada vez más delgadas para que, con una pequeña utilización de material y una pequeña capacidad calorífica, se pueda proporcionar una superficie grande. Un inconveniente obvio de esta dirección de desarrollo es que las láminas delgadas son siempre más sensibles mecánicamente y los cuerpos de nido de abeja fabricados con ellas resultan menos consistentes. Al mismo tiempo, se ha desarrollado una tendencia en dirección a densidades de celdas cada vez mayores, lo que está condicionado dentro de ciertos límites por las láminas cada vez más delgadas. Para mejorar el intercambio de materias con las superficies de un cuerpo de nido de abeja se han producido en las superficies unas estructuras para influir sobre el flujo, en particular unas llamadas estructuras transversales, o se han creado en el interior del cuerpo de nido de abeja unas superficies de guía del flujo o unos cantos de ataque de flujo adicionales. Aunque son conocidas las ventajas de aberturas en las capas de chapa para un mezclado transversal, prácticamente no se ha tomado en consideración hasta ahora la previsión sistemática de aberturas libremente atravesables por un fluido en una parte predominante del volumen del catalizador, ya que esto va en contra de la tendencia de proporcionar superficies cada vez mayores en volúmenes cada vez más pequeños. Mientras que las hendiduras y/o las superficies de guía del flujo y estructuras similares no reducen la superficie en un cuerpo de nido de abeja, la presencia de numerosos agujeros reducen medida considerable la superficie y significan además, al menos cuando los agujeros se obtienen retirando material, un consumo suplementario de material de partida sin un crecimiento correspondiente de la superficie, lo que va en contra también de la tendencia. Por tanto, se han tomado en consideración los agujeros solamente cuando éstos deban tener una función determinada en un sitio determinado del cuerpo de nido de abeja, por ejemplo el mezclado transversal o la reducción de la capacidad calorífica en comparación con otras zonas.

Es seguro que esta consideración era aisladamente pertinente para un cuerpo de nido de abeja metálico, pero no deberá pasarse por alto el hecho de que un cuerpo de nido de abeja metálico se reviste más tarde con un material de revestimiento que en muchos casos contiene también metales nobles caros en calidad de componente catalíticamente activo. Por tanto, una superficie grande significa siempre también una cantidad grande de material de revestimiento caro. Mediante ensayos se ha comprobado sorprendentemente que, con un dimensionamiento determinado del tamaño, la distribución y la densidad de un gran número de agujeros sobre un cuerpo de nido de abeja, resultan, con una superficie más pequeña, propiedades de conversión catalítica igual de buenas que en el caso de un cuerpo de nido de abeja sin agujeros y con una mayor cantidad de material de revestimiento.

Por tanto, el cometido de la presente invención consiste en crear un cuerpo de nido de abeja metálico que, mediante un número, dimensionamiento y distribución adecuados de agujeros, sea especialmente adecuado como soporte para un revestimiento, especialmente para un empleo parco del material de revestimiento.

Un cuerpo de nido de abeja metálico según la reivindicación 1 sirve para resolver este problema. Este cuerpo de nido de abeja con una longitud axial compuesta de capas de chapa que están estructuradas de modo que dicho cuerpo de nido de abeja pueda ser atravesado por un fluido, especialmente por el gas de escape de un motor de combustión interna en una dirección de flujo desde un lado extremo de entrada a un lado extremo de salida, presentando las capas de chapa un gran número de aberturas al menos en zonas parciales, se caracteriza según la invención porque el cuerpo de nido de abeja presenta agujeros en todas las capas de chapa en un volumen parcial de al menos 55% de su longitud axial y al menos 20 mm de su dimensión radial, cumpliéndose lo siguiente:

Los agujeros tienen cada uno de ellos una superficie de 1 a 120 mm^{2}, en el volumen parcial está reducida por los agujeros la superficie de las capas de chapa en 10 a 80%, preferiblemente 35 a 60%, con respecto a una capa de chapa sin agujerear, y el volumen parcial tiene siempre una distancia determinada a los lados extremos del cuerpo de nido de abeja, de modo que no hay agujeros que toquen o solapen los bordes extremos de las capas de chapa.

Se ha visto en ensayos que un cuerpo de nido de abeja según la invención con agujeros, debido a las propiedades de flujo mejoradas en su interior y a las mejores propiedades de intercambio de materias originadas por ello entre el flujo y la superficie, es comparable en su acción a un cuerpo de nido de abeja sin agujeros y, en ciertas circunstancias, es incluso superior, aun cuando se utilice menos material de revestimiento. Los agujeros son tan grandes que, por un lado, no son cerrados por material de revestimiento durante la operación de revestimiento y, por otro lado, no son obstruidos tampoco por partículas contenidas en un fluido a depurar. Por tanto, no se trata de agujeros como en un filtro para la retención de partículas, sino de aberturas que pueden ser atravesadas libremente por un fluido a depurar, especialmente un gas de escape de un motor de combustión. Por motivos técnicos de fabricación y a causa de la consistencia posterior, es importante que los bordes extremos no sean desflecados por agujeros o partes de agujeros, por lo que los agujeros deberán tener cierta distancia a los lados extremos.

Como ya se ha explicado, los agujeros tienen antes ventajas que desventajas, por lo que el volumen parcial equipado con agujeros deberá representar más del 60%, preferiblemente más del 90% del volumen total del cuerpo de nido de abeja. De esta manera, el efecto positivo puede ponerse de relieve al máximo.

Por motivos mecánicos y reotécnicos, es favorable que los agujeros presenten cada uno de ellos una superficie de 5 a 60 mm^{2}. En este orden de tamaño dichos agujeros pueden producirse con facilidad, no perturban un proceso de revestimiento y ponen de relieve las ventajas anteriores del mejor intercambio de materias. Los agujeros de este orden de tamaño permiten un buen mezclado transversal y hace posible también una evacuación de calor hacia fuera desde el interior del cuerpo de nido de abeja no sólo por conducción del calor, sino también por radiación del calor, la cual llega a través de los agujeros hasta zonas situadas más al exterior. Cuanto mayor sea la superficie total de los agujeros en comparación con la superficie total de las capas de chapa restantes, tanto más fuertes son, naturalmente, estos efectos.

En el estado de la técnica se han descrito para aplicaciones comparables casi exclusivamente aberturas practicadas en las capas de chapa que presentan contornos esquinados. Esto no es ventajoso desde el punto de vista mecánico bajo altas cargas alternativas, puesto que se puede producir una formación de fisuras a partir de las esquinas de los agujeros. Por este motivo, en la presente invención se prefieren contornos redondeados de los agujeros, de modo que las líneas de limitación de los agujeros no presentan esquinas, especialmente no presentan ángulos agudos. De manera especialmente preferida, los agujeros deberán ser redondos, ovalados o elípticos, siendo recomendable que, en el caso de formas no redondas, una relación de diámetro máximo a diámetro mínimo no sobrepase el valor de
dos.

No obstante, tales agujeros no pueden producirse con un ahorro de material como el que es posible, por ejemplo, en el caso de un metal desplegado, sino que han de producirse retirando el material de una capa de chapa de superficie completa. Sin embargo, el material preferiblemente troquelado o recortado puede ser reutilizado para la fabricación de nuevas capas de chapa.

Según la clase de fabricación de la capa de chapa, los agujeros pueden practicarse ya también preferiblemente durante el proceso de fabricación, lo que entra en consideración especialmente para materiales obtenidos por vía galvanoplástica. En un procedimiento de fabricación en el que se produce primero un material barato y más tarde se le refina por revestimiento, por ejemplo con aluminio y/o cromo, es recomendable producir los agujeros antes de que tenga lugar el refinamiento con materiales adicionales.

Otra ventaja de la invención es que la capacidad calorífica de un cuerpo de nido de abeja con agujeros es, naturalmente, más pequeña que la capacidad calorífica de un cuerpo de nido de abeja sin agujeros. Recíprocamente, esto permite fabricar cuerpos de nido de abeja según la invención a partir de capas de chapa más gruesas, sin que aumente la capacidad calorífica frente a cuerpos de nido de abeja compuestos de capas de chapa más delgadas no agujereadas. Según la invención, el espesor de las capas de chapa puede estar comprendida entre 20 y 80 \mum, pero se prefiere un espesor de 40 a 60 \mum. El intervalo preferido conduce a una mejor estabilidad mecánica, especialmente de los lados extremos de un cuerpo de nido de abeja, y permite el empleo de procedimientos de fabricación probados que ya no se pueden emplear sin más medidas en láminas muy delgadas. No obstante, la capacidad calorífica de los cuerpos de nido de abeja producidos es igual o más pequeña que la de cuerpos de nido de abeja compuestos de láminas más delgadas sin agujeros.

Para asegurar la estabilidad mecánica de un cuerpo de nido de abeja según la invención, los agujeros deberán presentar una distancia mínima de 0,5 mm, debiendo ser de preferencia aproximadamente iguales todas las distancias entre los respectivos agujeros para que no se originen sitios mecánicos débiles. Las láminas así configuradas pueden ondularse sin problemas y pueden ser empleadas en los restantes pasos de trabajo para fabricar cuerpos de nido de abeja en espiral o estratificados y entrelazados.

De manera especialmente preferida, un cuerpo de nido de abeja según la invención, al igual que la mayoría de los conocidos en el estado de la técnica, está constituido por capas de chapa lisas y onduladas dispuestas alternando unas con otras o bien por capas de chapa alternas onduladas en forma diferente. Con estas estructuras se originan los típicos canales de flujo en un cuerpo de nido de abeja.

Debido a las acciones positivas de los agujeros no es necesario, para obtener buenas propiedades de conversión de los convertidores catalíticos fabricados más tarde a partir de los cuerpos de nido de abeja, que los cuerpos de nido de abeja según la invención tengan una densidad de celdas extremadamente alta. Según la invención, se prefieren densidades de celdas entre 200 y 1000 cpsi (cells per square inch = celdas por pulgada cuadrada), especialmente densidades de celdas de 400 a 800 cpsi.

El empleo de agujeros según la invención en las capas de chapa no perjudica la capacidad de utilización de dichas capas de chapa para la mayoría de las estructuras adicionales de influencia sobre el flujo conocidas hasta ahora, como las que se han mencionado en la descripción del estado de la técnica. En particular, las capas de chapa agujereadas pueden ser provistas también de estructuras transversales, protuberancias invertidas y/o superficies de guía del flujo. En general, los agujeros contribuyen también a la acción de tales estructuras, puesto que a través de las aberturas se compensan diferencias de presión que eventualmente se presenten en los canales, se originan turbulencias adicionales y se provoca una homogeneización del perfil de flujo dentro del cuerpo de nido de abeja.

En el uso - propuesto en el estado de la técnica - de una sonda introducida en una cavidad de un cuerpo de nido de abeja, especialmente una sonda lambda, la ejecución de un cuerpo de nido de abeja según la invención tiene una repercusión especialmente positiva. Dado que una sonda de medida, especialmente una sonda de medida de oxígeno, debe medir un valor lo más representativo posible del fluido que circula en el cuerpo de nido de abeja, es de gran ventaja que se produzca un mezclado transversal delante de la sonda. Por tanto, los cuerpos de nido de abeja según la invención son adecuados especialmente para casos de aplicación en los que deba introducirse una sonda lambda en una cavidad del cuerpo de nido de abeja.

Desde el punto de vista de la técnica de producción, esto requiere cierto coste para la fabricación de las capas de chapa a fin de que éstas formen posteriormente, después de su ensamble, una cavidad adecuada. Sin embargo, este coste se puede dominar hoy en día con instalaciones de producción numéricamente controladas. Esto permite al mismo tiempo que no se coloquen agujeros cerca de los bordes de las capas de chapa que limitan la cavidad a fin de evitar también allí que se produzca un desflecado de los bordes. Por tanto, de manera especialmente preferida, no se encuentran agujeros en un intervalo de 1 a 5 mm alrededor de la cavidad para una sonda de medida.

Para la consistencia de un cuerpo de nido de abeja es ventajoso que las distintas capas de chapa estén unidas entre ellas por técnicas de ensamble, preferiblemente por soldadura dura de aporte, lo que se efectúa típicamente en los lados extremos de un cuerpo de nido de abeja. Éste es también un motivo por el cual no deberá haber agujeros que corten las zonas de borde extremas de las capas de chapa. Por otro lado, los agujeros pueden impedir también de manera muy deliberada que el pegamento aplicado a los lados extremos o el material de soldadura aplicado a dichos lados extremos a lo largo de las líneas de contacto entre las capas de chapa no penetre en el interior del cuerpo de nido de abeja, lo que con frecuencia es poco deseable por motivos mecánicos. Los agujeros hacen aquí que termine la acción capilar, de modo que se puede ajustar también muy deliberadamente la distancia de los agujeros a los lados extremos de un cuerpo de nido de abeja para limitar una zona que se una por soldadura de aporte.

Se aplica una consideración semejante también para el amarre de las capas de chapa a un tubo envolvente. A causa de la unión muy estable deseada con el tubo envolvente, es también allí más favorable que las zonas de borde no sean cortadas por agujeros. Por lo demás, los agujeros hacen aquí también que el material de soldadura no puede avanzar demasiado por efecto capilar hacia el interior del cuerpo de nido de abeja, sino que quede exactamente allí donde se le usa también para fijar las capas de chapa.

El tamaño del volumen del cuerpo de nido de abeja en convertidores catalíticos (suma de los volúmenes de las capas de chapa, así como de los canales encerrados o formados, aberturas, agujeros, etc.) depende, por ejemplo, del posicionamiento en la línea de gas de escape: Cuando el cuerpo de nido de abeja está dispuesto en el compartimiento del motor o en la proximidad directa del motor (hasta 0,5 m), dicho volumen es usualmente menor que la cilindrada del motor, por ejemplo menor que el 50% de la cilindrada, en particular menor que 1 litro o 0,5 litros. Cuando dicho cuerpo está dispuesto en los bajos de un automóvil de turismo, el volumen del cuerpo de nido de abeja puede ser también mayor que la cilindrada del motor, pudiendo estar preferiblemente entre 1 y 5 litros. Por tanto, pueden resultar valores diferentes de éste en otras aplicaciones, como, por ejemplo, en el caso de utilización en camiones, motocicletas, segadoras de césped, aparatos de mano (tijeras de jardinería, motosierra, etc.) o similares, pudiendo realizar aquí el experto en cuestión una adaptación correspondiente. Se aplica una consideración semejante en el caso de cuerpos de nido de abeja que se utilicen como intercambiador de calor, mezclador de flujo, absorbedor, trampa de partículas, filtro de hollín, calentador eléctrico en sistemas de gas de escape. Son aquí también conocidos del experto una serie de intentos de permitir una adaptación del volumen del cuerpo de nido de abeja.

En el diseño o la configuración del modelo de agujeros en la capa de chapa hay que prestar atención también a la finalidad de utilización deseado de los cuerpos de nido de abeja. Dado que en este contexto no se ha podido recurrir a valores experimentales, se ha visto en ensayos que los efectos del entremezclado o de la conversión catalítica con, al mismo tiempo, una utilización netamente reducida del material catalizador eran sorprendentemente buenos en el caso de láminas de chapa con agujeros cuya extensión más larga era mayor que la anchura de la estructura de la ondulación, especialmente con agujeros en los que también la distancia más pequeña de contornos opuestos de los agujeros era aún mayor que la anchura de la estructura. Esto se aplica preferiblemente a los agujeros de las capas de chapa al menos parcialmente estructuradas, de modo que los agujeros se superponen a la ondulación o la estructura. Es especialmente ventajoso que todos los agujeros presenten en el al menos un volumen parcial una extensión que sea mayor que la anchura de la estructura. Se pueden lograr resultados sorprendentemente buenos con un cuerpo de nido de abeja en cuyas láminas de chapa la extensión del agujero sea al menos dos veces, preferiblemente cuatro veces, especialmente seis veces más grande que la anchura de la estructura.

Según un perfeccionamiento ventajoso del cuerpo de nido de abeja, al menos una parte de los agujeros está realizada en forma de un agujero alargado cuya extensión más larga se prolonga cada vez en la dirección de un eje principal propio, estando dispuestos los agujeros realizados como un agujero alargado de modo que el cuerpo de nido de abeja presente zonas de rigidez diferente. Con agujero alargado se quiere dar a entender en este contexto especialmente un agujero que tiene dos zonas de punta opuestas redondeadas, preferiblemente de forma semicircular, mediante cuyos máximos o puntos de inflexión se define el eje principal, presentando el agujero alargado preferiblemente unos cantos que discurren paralelos uno a otro entre estas zonas de punta. La extensión más larga en la dirección del eje principal es preferiblemente mayor en al menos el factor 2 que la extensión perpendicular al eje principal. Esto tiene la consecuencia de que se forman puentes de unión entre agujeros alargados contiguos. Se propone ahora aquí que estos agujeros alargados estén orientados con respecto a la dirección del perímetro, del radio, del eje central del cuerpo de nido de abeja o de la capa de chapa o a al menos dos de estas direcciones de modo que sea diferente la rigidez del cuerpo de nido de abeja en una pluralidad de zonas. Por rigidez se quiere dar a entender en este contexto el comportamiento de desviación de las zonas ante fuerzas exteriores en al menos una de las direcciones antes citadas. Esto quiere decir, por ejemplo, que los agujeros alargados están dispuestos en una primera zona (especialmente del lado de entrada de gas) y eventualmente también en una tercera zona (especialmente del lado de salida de gas) de modo que el cuerpo de nido de abeja presenta una rigidez muy pequeña, y el cuerpo de nido de abeja es de construcción relativamente rígida en una segunda zona (especialmente interior). Si se considera, por ejemplo, el comportamiento de dilatación térmica de tales cuerpos de nido de abeja en el sistema de gas de escape de un automóvil, se verifica entonces que, debido a esfuerzo térmico alternativo, los lados extremos se expanden o contraen en una medida netamente mayor que la de las áreas centrales del cuerpo de nido de abeja. Mediante las diferentes zonas se pueden compensar o interrumpir tales dilataciones térmicas diferenciales o bien aplicaciones de fuerza diferentes (por ejemplo, por pulsación del gas de escape).

Se prefiere a este respecto que los agujeros realizados como un agujero alargado estén desplazados uno respecto de otro al menos parcialmente en la dirección de un perímetro y/o de un radio y/o de un eje central y/o estén dispuestos en ángulo con respecto a sus ejes principales. Esto significa, por ejemplo, que:

- los agujeros están dispuestos en filas paralelas al área del borde y las filas contiguas en dirección paralela al área de amarre (o los grupos de filas contiguas) están desplazadas una respecto de otra en dirección al área del borde (con distancia idéntica o variable de una a otra);

- los agujeros están dispuestos en filas paralelas a la zona de amarre y las filas contiguas en dirección paralela al área del borde (o los grupos de filas contiguas) están desplazadas una respecto de otra en dirección al área de amarre (con distancia idéntica o variable de una a otra);

- los agujeros están orientados oblicuamente uno respecto de otro, en particular con ejes principales que forman un ángulo no perpendicularmente con respecto a la orientación de las áreas de borde o de amarre;

- los agujeros forman una especie de estructura de celosía al menos en áreas parciales de las zonas;

- los agujeros generan puentes de unión de diferente espesor y/u orientaciones diferentes de los puentes de unión con respecto al cuerpo de nido de abeja; o

- los agujeros están dispuestos según subcombinaciones aquí citadas para generar un comportamiento de rigidez diferente del cuerpo de nido de abeja en toda su longitud axial y/o en su radio y/o en su perímetro.

Haciendo diferencia a los dibujos se explican seguidamente con más pormenor ejemplos de realización y detalles de la invención, pero a los cuales ésta no queda limitada, mostrando concretamente:

La figura 1, una capa de chapa para fabricar un cuerpo de nido de abeja según la invención,

La figura 2, una vista en perspectiva parcialmente rota de un cuerpo de nido de abeja según la invención,

La figura 3, un convertidor catalítico parcialmente roto con un cuerpo de nido de abeja según la invención y una cavidad para una sonda lambda, en alzado lateral esquemático,

La figura 4, una representación esquemática y en perspectiva de una capa de chapa ondulada con agujeros,

La figura 5, esquemáticamente, el desarrollo de un procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja según la invención,

La figura 6, esquemáticamente, una ejecución de una capa de chapa con agujeros alargados y

La figura 7, esquemáticamente, una cuerpo de nido de abeja con varias zonas de rigidez diferente.

La figura 1 muestra una capa de chapa 1 que puede ser lisa o estar ondulada, tal como la que se utiliza para la construcción de un cuerpo de nido de abeja 15 según la invención. Esta capa de chapa 1 tiene una anchura L que determina más tarde la longitud axial L de un cuerpo de nido de abeja 15 fabricado con ella. La extensión de la capa de chapa 1 en la otra dirección depende del tipo de construcción del cuerpo de nido de abeja 15 que se ha de fabricar. Puede ser muy larga cuando deba fabricarse con ella un cuerpo de nido de abeja 15 arrollado en forma de espiral, o puede ser relativamente corta cuando pertenezca a una pila de varias de tales capas de chapa 1 que se entrelazan más tarde formando un cuerpo de nido de abeja 15. El espesor 26 de la capa de chapa 1 puede estar entre 20 y 80 \mum, preferiblemente entre 40 y 60 \mum.

La capa de chapa 1 presenta en un área parcial (aquí identificada como tramo 29) un gran número de agujeros 6 que tienen cada uno de ellos una superficie 23 comprendida entre 1 y 120 mm^{2}. Se prefieren agujeros 6 con un diámetro comprendido entre 3 y 8 mm, preferiblemente entre 4 y 6 mm. Estos agujeros 6 están dispuestos al menos en algunas áreas formando un dibujo regular y tienen entre ellos unas distancias D7 preferiblemente iguales. Sin embargo, es posible aquí también que el modelo varíe del lado extremo 12 de entrada al lado extremo 13 de salida, agrandándose, por ejemplo, el grado de agujereado, el diámetro de los agujeros y/o las distancias D7. Este agrandamiento puede efectuarse de manera continua o bien en saltos de valor. Asimismo, después de un agrandamiento de los valores en un área central es ventajosa nuevamente una reducción hacia el lado extremo 13 de salida para determinados fines de utilización. Preferiblemente, los agujeros 6 son redondos o elípticos u ovalados con un diámetro máximo R6 de hasta 8 mm. Las distancias D7 de los agujeros 6 se han elegido de modo que la superficie 24 de la capa de chapa esté reducida en 10 a 80%, preferiblemente 30 a 60%, en comparación con una superficie no agujereada.

La capa de chapa 1 presenta un área de borde 2 del lado de entrada que está desprovista de agujeros 6. Preferiblemente, un área de borde 3 del lado de salida está también desprovista de agujeros 6. Esto simplifica la elaboración de la capa de chapa 1, hace posible una unión entre capas de chapa en esta área de borde e impide que, al construir un cuerpo de nido de abeja 15, se produzcan lados extremos 12 de entrada o lados extremos 13 de salida irregularmente conformados (desflecados). El área de borde del lado de entrada tiene una anchura R2 de 1 a 5 mm y el área de borde 3 del lado de salida tiene una anchura R3 de 1 a 5 mm. La capa de chapa 1 presenta, además, un área de amarre 4 con la que dicha capa de chapa 1 puede fijarse más tarde a un tubo envolvente 14. Esta área de amarre 4 con la anchura R4 está también preferiblemente desprovista de agujeros 6. Para formas de construcción de cuerpos de nido de abeja 15 en las que las capas de chapa 1 se fijan con ambos extremos a un tubo envolvente 14, una segunda área de amarre 5 con una anchura R5 está también desprovista de agujeros 6.

Siempre que deba fabricarse con la capa de chapa 1 un cuerpo de nido de abeja 15 que presente una cavidad 7 para alojar una sonda de medida 9, se ha de prever en dicha capa de chapa 1 una cavidad correspondiente 7. Esta está rodeada según la invención por un borde 8 desprovisto de agujeros que a su vez sirve para facilitar la manipulación de la capa de chapa 1 y la obtención de una cavidad uniforme 7. La dirección de flujo posterior S de un fluido que puede atravesar el cuerpo de nido de abeja 15 se ha insinuado en las figuras mediante flechas. El trayecto B del borde 8 desprovisto de agujeros asciende a al menos 1 mm preferiblemente en todo el perímetro de la cavidad.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva de un cuerpo de nido de abeja 15 según la invención en el que se ha insinuado esquemáticamente la dimensión 22 del volumen parcial agujereado T. La dimensión 22 se extiende aquí desde el centro de la sección transversal del cuerpo de nido de abeja, pero es posible también que el volumen parcial T esté formado como una especie de cilindro hueco interior anular en el que la dimensión 22 es un tramo cualquiera del diámetro o del radio de la sección transversal. El cuerpo de nido de abeja 15 mostrado a título de ejemplo se ha arrollado en espiral con una capa de chapa lisa 10 y una capa de chapa ondulada 11 que están unidas en un área de amarre 4 con un tubo envolvente 14.

La figura 3 muestra esquemáticamente en alzado lateral parcialmente roto un convertidor catalítico 28 con una cavidad 7 para recibir una sonda lambda 9. Un gas de escape puede circular en la dirección de flujo S a través del convertidor catalítico 28, comenzando en el lado extremo 12 de entrada de la corriente y siguiendo hacia el lado extremo 13 de salida de la corriente. En el lado extremo 12 de entrada de la corriente se encuentra un área de borde 2 desprovista de agujeros y en lado extremo de salida de la corriente se encuentra un área de borde 3 desprovista de agujeros. Entre ambas áreas se encuentra el volumen parcial agujereado T, el cual se extiende así sobre casi toda la longitud axial L del cuerpo de nido de abeja 15. El cuerpo de nido de abeja 15 presenta una cavidad 7 que se ha producido después de la fabricación del cuerpo de nido de abeja 15 o ya antes mediante la colocación adecuada de cavidades 7 en las distintas capas de chapa 10, 11. En esta cavidad 7 puede introducirse una sonda de medida 9, en particular una sonda de medida de oxígeno 9. Para garantizar bordes uniformes de la cavidad 7, esta cavidad 7 rodea a un borde 8 desprovisto de agujeros en el que las capas de chapa 10, 11 no presentan agujeros 6. La combinación aquí representada de un cuerpo de nido de abeja 15 con agujeros 6 y con una cavidad 7 para una sonda de medida 9 es especialmente ventajosa, puesto que los agujeros 6 aguas arriba de la sonda de medida 9 permiten un mezclado transversal en el cuerpo de nido de abeja 15 y así la sonda de medida 9 puede medir un valor de medida representativo de la composición del fluido en todo el cuerpo de nido de abeja 15.

La figura 4 muestra una representación esquemática y en perspectiva de una capa de chapa ondulada 1 con agujeros 6. Las ondulaciones o la estructura de la capa de chapa 1 se pueden describir, por ejemplo, por medio de una altura H de la estructura y una anchura A de dicha estructura.

Las ventajas antes citadas, especialmente en lo que respecta al mezclado transversal de la corriente de gas de escape y a la fabricación barata de un cuerpo de nido de abeja 15 de esta clase, se pueden materializar en medida especialmente buena cuando la extensión más larga R6 de un agujero 6 es mayor que la anchura A de la estructura. En el ejemplo de realización representado los agujeros 6 tienen una extensión R6 o un diámetro que corresponde aproximadamente al triple de la anchura A de la estructura de la ondulación de forma sinusoidal de la capa de chapa 1. Los agujeros 6 están dispuestos aquí de modo que se presenta un modelo regular en el que cada cresta de onda o cada valle de onda a lo largo de la longitud axial dentro del tramo 29, que está limitado por los bordes no agujereados R3, R2, R5 (R4 no está representado) de la capa de chapa 1 y que forma el volumen parcial T en el cuerpo de nido de abeja 15, está interrumpido al menos por un agujero 6. Respecto de la proporción de los agujeros 6 en la superficie 24 de la capa de chapa, cabe hacer notar que se reduce especialmente la superficie 24 de la capa de chapa dentro del tramo 29 en 30 a 60% y preferiblemente se reduce toda la superficie 24 de la capa de chapa (es decir, con los bordes) en 20 a 40%.

Para conseguir un grado de agujereado lo más alto posible en el tramo 29, es ventajoso que, como se representa en la figura 4, las distancias D7 entre los agujeros no sean más grandes que algunas anchuras A de la estructura y especialmente sean más pequeñas que 5, preferiblemente más pequeñas que 3 anchuras A de la estructura de la capa de chapa 1. Por motivos de estabilidad, es posible también en ciertas circunstancias, en aplicaciones especiales del cuerpo de nido de abeja 15, que las distancias D7 en diferentes direcciones (por ejemplo, longitudinal y transversal) sean de magnitudes diferentes una de otra, manteniéndose en una dirección preferiblemente la misma distancia D7 entre los agujeros 6.

Cerca del borde R2 se muestra, además, una microestructura 27 cuya altura es netamente más pequeña que la altura H de la estructura. Esta microestructura sirve, por ejemplo, para limitar el área de amarre, ya que de esta manera se origina una pequeña rendija entre las capas de chapa contiguas 1 que impide durante un proceso de soldadura de aporte que el material de soldadura líquido se deposite en el tramo 29 a consecuencia de efectos capilares y produzca allí, en ciertas circunstancias, uniones no deseadas.

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En la figura 5 se representa esquemáticamente un posible procedimiento especialmente adecuado para fabricar un convertidor catalítico. En un primer paso se practican los agujeros 6 en la capa de chapa 1, efectuándose esto aquí mecánicamente por medio de un dispositivo de troquelado 16. En el paso siguiente se generan las estructuras en la capa de chapa agujereada 1 por medio de dos herramientas perfiladas 17 que encajan una dentro de otra, con lo que se presentan capas de chapa onduladas 11 con una altura H y una anchura A de las estructuras. Estas capas de chapa onduladas 11, al menos parcialmente agujereadas, son apiladas después junto con capas de chapa lisas 10 (agujereadas o no agujereadas) para formar un cuerpo de nido de abeja 15. Estas capas de chapa 10, 11 se enroscan ahora una con otra y se introducen en un tubo envolvente 14. Después del apilamiento y/o enrollamiento de las capas de chapa 10, 11 es eventualmente de importancia el modo en que los agujeros 6 de las capas de chapa contiguas 10, 11 están dispuestos uno con respecto a otro. En principio, se ofrece la posibilidad de alinear los agujeros uno con otro de modo que se solapen (casi completamente). Esto puede ser ventajoso, por ejemplo, cuando deban evitarse elevadas pérdidas de presión (como las que pueden presentarse en el caso de un flujo fuertemente turbulento). Por el contrario, cuando se presenta a la entrada en el cuerpo de nido de abeja 15 un flujo sustancialmente uniforme, es ventajoso entonces prever en el interior del cuerpo de nido de abeja 15 el mayor número posible de cantos de ataque de la corriente que tengan como consecuencia una turbulización. Por tanto, en el caso últimamente citado es conveniente disponer los agujeros 6 de las capas de chapa contiguas 10, 11 de manera que queden desplazados uno respecto de otro. Aparte de las posibilidades de variación referentes a la posición relativa de los agujeros 6 uno respecto de otro, es ventajoso también tomar en consideración estampaciones diferentes de los propios agujeros 6 al tiempo que se conserva todavía la superposición o solapamiento de dichos agujeros 6. Así, por ejemplo, se pueden combinar entre sí las distancias diferentes D7 de un agujero a otro, la extensión más larga R6 o los contornos 25 de los propios agujeros 6 y también la posición relativa de uno respecto de otro en las capas de chapa 10, 11 dispuestas contiguas una a otra.

Después de un procedimiento de soldadura de aporte, en el que especialmente las áreas o bordes no agujereados R1, R2, R3, R4 son provistos de material de soldadura (no representado), se someten las capas de chapa entre ellas y también con el tubo envolvente 14 a un tratamiento térmico en un horno 18 y, en particular, se las suelda por aporte a alta temperatura bajo vacío y/o una atmósfera de gas protector. El cuerpo de soporte 19 así fabricado es provisto ahora de un revestimiento catalíticamente activo 20 para poder instalarlo finalmente como convertidor catalítico en el sistema de gas de escape de un vehículo automóvil.

Se reviste el cuerpo de soporte 19 con un llamado revestimiento de lavado que presenta una superficie muy escabrosa. Esta superficie escabrosa garantiza, por un lado, un a oferta de espacio suficientemente grande para la inmovilización de un catalizador (por ejemplo, platino, rodio, etc.) y sirve, por otro lado, para la turbulización del gas de escape circulante, produciéndose un contacto especialmente intenso con el catalizador. El revestimiento de lavado está constituido usualmente por una mezcla de un óxido de aluminio de la serie de transición y al menos un óxido promotor, tal como, por ejemplo, óxidos de tierras raras, óxido de zirconio, óxido de níquel, óxido de hierro, óxido de germanio y óxido de bario.

La aplicación de la capa de revestimiento de lavado de alta superficie que fomenta la catálisis se efectúa, como es sabido, de tal manera que el cuerpo de nido de abeja 15 o el cuerpo de soporte 19 sea sumergido en una dispersión líquida de revestimiento de lavado o sea rociado con ésta. No obstante, precisamente en las capas de chapa agujereadas 11 existe ahora el riesgo de que la dispersión de revestimiento de lavado recubra los agujeros 6 y los cierre. Se establecería así en el volumen parcial T del cuerpo de nido de abeja 15 un grado de agujereado menor que el deseado, con lo que, por un lado, se aminora el mezclado transversal de las corrientes parciales de gas de escape que se forman por el choque del gas de escape con la configuración de forma de nido de abeja del lado extremo 12 del cuerpo de nido de abeja 15, y, además, se necesita demasiada dispersión de revestimiento de lavado. Por este motivo, el proceso de revestimiento se efectúa con una instalación de vibración 21 que genera un movimiento relativo entre la dispersión de revestimiento de lavado y el cuerpo de soporte 19.

Este movimiento relativo comprende especialmente una vibración continua y/o discontinua, una excitación a manera de impulsos (por ejemplo, análogamente a un golpe de martillo) o estimulaciones similares del cuerpo de soporte 19, las cuales pueden combinarse también en cualquier orden unas con otras y/o en direcciones diferentes.

Cuando se efectúa una excitación directa de la dispersión de revestimiento de lavado, se ha manifestado entonces como especialmente ventajosa, por ejemplo, una frecuencia en el dominio de los ultrasonidos. La excitación se ha efectuado en un dominio de frecuencia de 20 kHz a 10 MHz. Particularmente en el caso de una excitación indirecta, es decir, por ejemplo, sobre la base de una vibración del cuerpo de soporte 19, han dado buenos resultados las frecuencias en el dominio audible, habiendo asegurado especialmente una excitación con una frecuencia comprendida entre 20 Hz y 15 kHz que se produzca una disminución de la viscosidad de la dispersión de revestimiento de lavado durante un espacio de tiempo muy largo. Esto tiene la consecuencia de que se garantiza una distribución uniforme de la dispersión. Asimismo, se ha comprobado que es especialmente ventajoso que el cuerpo de soporte 19 sea excitado finalmente una vez más a manera de impulsos, especialmente después de extraerlo del baño de revestimiento, para asegurar que ya no haya agujeros 6 recubiertos por la dispersión de revestimiento de lavado.

Una vez que se ha retirado la dispersión sobrante de revestimiento de lavado, se seca el revestimiento de lavado en el cuerpo de nido de abeja y finalmente se calcina este revestimiento a temperaturas que casi siempre están por encima de 450°C. Durante la calcinación se expulsan los componentes volátiles de la dispersión de revestimiento de lavado, con lo que se genera una capa estable frente a la temperatura y fomentadora de la catálisis que presenta una alta superficie específica. Eventualmente, se repetiría varias veces este proceso para conseguir un espesor de capa deseado.

La figura 6 muestra esquemáticamente una configuración de una capa de chapa 1 con agujeros 6 configurados como agujeros alargados. La capa de chapa 1 se representa aquí con sus áreas de amarre 4, 5 y sus áreas de borde 2, 3, cabiendo consignar que los agujeros 6 no tienen que extenderse por toda la longitud y/o anchura de la capa de chapa 1. Esquemáticamente, la capa de chapa 1 está subdividida en cuatro sectores (identificados por I, II, III, IV). Los agujeros 6 realizados como agujero alargado, cuya dimensión más larga R6 se extiende en cada caso en la dirección de un eje principal propio 30, están dispuestos de manera diferente uno de otro en los sectores. Los agujeros 6 realizados como agujero alargado están desplazados uno respecto de otro al menos parcialmente en la dirección de un perímetro 37 y/o un radio 36 y/o un eje central 35 y/o están dispuestos formando un ángulo 31 con respecto a sus ejes principales 30. En el primer sector sus ejes principales 30 tienen la misma orientación y, por consiguiente, son paralelos uno a otro. La fila representada de agujeros 6 puede repetirse ahora constantemente dentro de una zona 32, 33, 34, pero es posible también disponer las filas en posiciones oblicuas una respecto de otra y/o desplazar los agujeros 6 de las filas uno respecto de otro. En el segundo sector los agujeros alargados están representados con una orientación diferente en comparación con la de los agujeros del primer sector, estando desplazadas las filas una respecto de otra dentro del segundo sector. En el tercer sector se puede apreciar que son posibles también combinaciones de las disposiciones descritas de los agujeros alargados.

En el cuarto sector se representa una disposición relativamente rígida de los agujeros alargados: una estructura de celosía. Los ejes principales 30 de los agujeros contiguos 6 forman aquí entre ellos un ángulo 31 que está comprendido preferiblemente dentro de un intervalo de 30° a 60°. Esta estructura de celosía puede formarse también haciendo que los agujeros 6 realizados como agujero alargado estén orientados por filas y respecto de sus ejes principales 30 de manera que sean oblicuos con relación a las áreas de borde 2, 3, teniendo todos los agujeros alargados dentro de la fila la misma orientación, mientras que las filas contiguas que discurren en paralelo están dispuestas en posiciones desplazadas una respecto de otra, presentando los agujeros alargados un ángulo diferente con las áreas de borde 2, 3. Preferiblemente, los agujeros alargados de las filas contiguas están dispuestos de modo que los ejes principales de los agujeros 6 de una primera fila estén orientados perpendicularmente a los ejes principales de los agujeros alargados dispuestos en las filas contiguas y/o los ejes principales de los agujeros alargados de la primera fila corten el centro de los agujeros alargados de las filas contiguas.

La disposición de los agujeros 6 tiene la consecuencia de que la capa de chapa 1 reacciona en los sectores a fuerzas exteriores con diferente sensibilidad. Esta disposición es relativamente rígida en el primer sector frente a fuerzas que vienen de la dirección de las áreas de amarre 5, 4, pero es más bien elástica frente a fuerzas perpendiculares a ella. Justamente al contrario se comporta con el sector II. Por consiguiente, según la orientación de los agujeros 6, se puede ajustar por zonas 32, 33, 34 el comportamiento de rigidez del cuerpo de nido de abeja 15. Las zonas 32, 33, 34 pueden subdividir el cuerpo de nido de abeja en la dirección de la longitud axial L, del perímetro 37 o del radio 36. La figura 7 muestra ciertamente tan sólo tres zonas, pero, en ciertas circunstancias, pueden estar previstas también dos o más zonas.

La presente invención permite conseguir en la mayoría de las formas de construcción conocidas de cuerpos de nido de abeja con una utilización reducida de material de revestimiento una alta eficacia del revestimiento para tratar un fluido y poder adaptar aún deliberadamente propiedades relativas a estabilidad mecánica, capacidad calorífica, conductividad calorífica y similares de un cuerpo de nido de abeja a las necesidades de distintos casos de aplicación.

Lista de símbolos de referencia

1: Capa de chapa

2: Area de borde del lado de entrada de la corriente

3: Area de borde del lado de salida de la corriente

4: Area de amarre

5: Area de amarre

6: Agujero

7: Cavidad

8: Borde desprovisto de agujeros

9: Sonda lambda

10: Capa de chapa lisa

11: Capa de chapa ondulada

12: Lado extremo de entrada de la corriente

13: Lado extremo de salida de la corriente

14: Tubo envolvente

15: Nido de abeja

16: Dispositivo de troquelado

17: Herramienta perfilada

18: Horno

19: Cuerpo de soporte

20: Revestimiento

21: Instalación de vibración

22: Dimensión

23: Superficie agujereada

24: Superficie de la capa de chapa

25: Contorno

26: Espesor

27: Microestructura

28: Convertidor catalítico

29: Tramo

30: Eje principal

31: Ángulo

32: Primera zona

33: Segunda zona

34: Tercera zona

35: Eje central

36: Radio

37: Perímetro

38: Puente de unión

39: Desplazamiento

A: Anchura de la estructura

H: Altura de la estructura

B: Trayecto

L: Longitud axial

R2: Anchura del área de borde del lado de entrada de la corriente

R3: Anchura del área de borde del lado de salida de la corriente

R4: Anchura del área de amarre

R5: Anchura del área de amarre

R6: Extensión más larga de un agujero

D7: Distancia entre dos agujeros 6

S: Dirección de flujo

T: Volumen parcial

Claims

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1. Cuerpo de nido de abeja metálico (15) con una longitud axial (L), constituido por capas de chapa (1; 10, 11) que están estructuradas de modo que el cuerpo de nido de abeja (15) puede ser atravesado por un fluido, especialmente el gas de escape de un motor de combustión, en una dirección de flujo (S) desde una lado extremo (12) de entrada de la corriente hasta un lado extremo (13) de salida de la corriente, presentando las capas de chapa (1; 10, 11), al menos en zonas parciales, un gran número de abertura (6), caracterizado porque el cuerpo de nido de abeja (15) presenta agujeros (6) en un volumen parcial (T) de al menos un 55% de la longitud axial (L) y al menos 20 mm de dimensión radial (22) en todas las capas de chapa (1; 10, 11), cumpliéndose lo siguiente:

- los agujeros (6) tienen cada uno de ellos una superficie agujereada (23) comprendida entre 1 y 120 mm^{2} y se han obtenido retirando material de las capas de chapa,

- en el volumen parcial (T) la superficie (24) de la capa de chapa ha sido reducida por los agujeros (6) en 10 a 80%, preferiblemente 35 a 60%, en comparación con una capa de chapa no agujereada,

- el volumen parcial (T) tiene una respectiva distancia (R2, R3) a los lados extremos (12, 13) del cuerpo de nido de abeja, de modo que no hay agujero (6) que toquen o atraviesen los bordes extremos de las capas de chapa.
2. Cuerpo de nido de abeja (15) según la reivindicación 1, caracterizado porque el volumen parcial (T) asciende a más de un 60%, preferiblemente más de un 90% del volumen total (W) del cuerpo de nido de abeja.
3. Cuerpo de nido de abeja (15) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los agujeros (6) presentan cada uno de ellos una superficie agujereada (23) de 5 a 60 mm^{2}.
4. Cuerpo de nido de abeja (15) según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque los agujeros (6) presentan contornos redondeados (25).
5. Cuerpo de nido de abeja (15) según la reivindicación 1, 2 6 3, caracterizado porque los agujeros (6) son redondos, ovalados o elípticos.
6. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los agujeros (6) se han producido retirando material de una capa de chapa (1) de superficie completa.
7. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los agujeros (6) se han formado ya durante la fabricación de la capa de chapa (1).
8. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el espesor (26) de las capas de chapa (1; 10, 11) es de 20 a 80 \mum, preferiblemente 40 a 60 \mum.
9. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los agujeros (6) presentan entre ellos una respectiva distancia mínima de 0,5 mm, siendo de preferencia aproximadamente iguales todas las distancias (D7) entre los respectivos agujeros.
10. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo de nido de abeja (15) está constituido por capas de chapa lisas (10) y onduladas (11) alternas o por capas de chapa alternas dotadas de ondulación diferente.
11. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo de nido de abeja (15) presenta una densidad de celdas de 200 a 1000 cpsi (cells per square inch = celdas por pulgada cuadrada), preferiblemente 400 a 800 cpsi.
12. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las capas de chapa (1; 10, 11) presentan microestructuras adicionales (27) para influir sobre el flujo, especialmente estructuras transversales y/o protuberancias invertidas y/o superficies de guía del flujo.
13. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo de nido de abeja (15) presenta una cavidad (7) para recibir un sensor, especialmente una sonda lambda (9), estando dispuesta la cavidad (7) dentro del volumen parcial (T) o aguas abajo de dicho volumen parcial (T).
14. Cuerpo de nido de abeja (15) según la reivindicación 13, caracterizado porque los bordes (8) de las capas de chapa (1; 10, 11) que lindan con la cavidad (7) están desprovistos de agujeros en un trayecto (B) de 1 a 5 mm hacia la cavidad (7).
15. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las capas de chapa (1; 10, 11) están unidas una con otra por técnicas de ensamble al menos en áreas parciales de los lados extremos (12, 13), estando unidas preferiblemente por soldadura dura de aporte, especialmente en las áreas de borde (2, 3) no agujereadas.
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16. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo de nido de abeja (15) está dispuesto dentro de un tubo envolvente (14) al que se han fijado por dentro mediante técnicas de ensamble unas áreas de amarre (4, 5) de las capas de chapa (1; 10, 11), especialmente mediante soldadura dura de aporte, no tocando el volumen parcial (T) al tubo envolvente (14), es decir que no existen agujeros (6) en las zonas de amarre (4, 5) de las capas de chapa (1; 10, 11) que se aplican al tubo envolvente (14).
17. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la extensión más larga (R6) de un agujero (6) es mayor que la anchura (A) de la estructura y especialmente cada extensión (R6) es mayor que la anchura (A) de la estructura.
18. Cuerpo de nido de abeja (15) según la reivindicación 17, caracterizado porque todos los agujeros (6) en el al menos un volumen parcial (T) tienen una extensión (R6) que es mayor que la anchura (A) de la estructura.
19. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones 17 ó 18, caracterizado porque la extensión (R6) del agujero (6) es al menos dos veces, preferiblemente cuatro veces y especialmente seis veces más grande que la anchura (A) de la estructura.
20. Cuerpo de nido de abeja (15) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una parte de los agujeros (6) está realizada en forma de un agujero alargado cuya extensión más larga (R6) se extiende en cada caso en la dirección de un eje principal propio (30), estando dispuestos los agujeros (6) realizados como agujero alargado de modo que el cuerpo de nido de abeja (15) presenta zonas (32, 33, 34) de rigidez diferente.
21. Cuerpo de nido de abeja (15) según la reivindicación 20, caracterizado porque los agujeros (6) realizados como agujero alargado están desplazados uno respecto de otro al menos parcialmente en la dirección de un perímetro (37) y/o de un radio (36) y/o de un eje central (35) y/o están dispuestos formando un ángulo (31) con respecto a sus ejes principales (30).