ES2284036T3 - Procedimiento y aparato para fabricar un convertidor catalitico. - Google Patents

Abstract

Un método de fabricar un convertidor catalítico (2) compuesto de un tubo exterior (4), un sustrato monolítico (6) y un material de esterilla (8) rodeando dicho monolito (6), incluyendo dicho método los pasos de envolver un material de esterilla (8) alrededor de un sustrato monolítico (6), e insertar el sustrato envuelto (6) en un tubo (4) y comprimir el tubo (4), caracterizado por el paso de: comprimir la combinación del tubo exterior (4), material de esterilla (8) y sustrato monolítico (6), comprimiendo incremental y secuencialmente el tubo exterior (4) a lo largo de su longitud en base a una secuencia de compresión de modo que el sustrato monolítico (6) no se fracture, realizándose la compresión por medio de una pluralidad de rodillos (414, 514, 614) que tienen una sección transversal arqueada cóncava en el eje longitudinal.

Description

Procedimiento y aparato para fabricar un convertidor catalítico.

Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud Provisional de Patente de Estados Unidos número de serie 60/469.960 presentada el 13 de mayo de 2003, cuya descripción completa se incorpora por ello expresamente por referencia.

Esta invención se refiere en general a la fabricación de convertidores catalíticos para uso en automóviles.

Es común en aplicaciones de automóvil exigir un convertidor catalítico en el sistema de escape de automóviles, colocado típicamente entre el colector de escape del motor y el sistema silenciador del automóvil. Como se describe en la Patente de Estados Unidos 5.482.686, el convertidor catalítico incluye normalmente un sustrato monolítico, un material de esterilla rodeando el sustrato monolítico, encapsulándose posteriormente el monolito y el material de esterilla en un recinto metálico que puede ser un tubo cilíndrico, un recinto metálico bipartido, u otra caja metálica redonda o de tipo no redondo. También es común sellar los extremos opuestos del material de esterilla contra la superficie interna de la caja de metal.

DE-A1-100 18 804 describe un método para la producción de un catalizador que tiene un monolito no circular, método que incluye curvar dos hojas metálicas parciales de caja de modo que se solapen con las regiones de borde que se extienden en la dirección longitudinal del monolito, y unir las regiones de borde. También describe un dispositivo para llevar a cabo la producción del catalizador incluyendo un dispositivo tensor para recibir la sección de hoja central de las hojas metálicas parciales de la caja.

WO-A1-021095198 describe un método de fabricar un convertidor catalítico donde el convertidor catalítico se compone de un elemento de tubo exterior que tiene un sustrato monolítico internamente comprimido con un material de esterilla envuelto rodeando el sustrato monolítico y entre el tubo exterior. El montaje del convertidor catalítico incluye medir la secuencia de compresión del material de esterilla al sustrato monolítico con el fin de entender las posibles características de fuerza que se pueden aplicar durante su montaje. Por lo tanto, el material de esterilla se comprime dentro del tubo exterior por medio de mordazas de compresión, por rodillos de compresión, y/o por centrifugación.

Uno de los requisitos del diseño es comprimir el material de esterilla entre la caja metálica exterior y el sustrato monolítico. Las especificaciones normales del convertidor catalítico requieren que entre el material de esterilla y el sustrato monolítico haya una presión mínima que retenga el sustrato monolítico en posición en el tubo exterior. Al mismo tiempo, las especificaciones establecen una presión máxima en el sustrato monolítico durante la fabricación. La finalidad de tener una presión máxima es que una fuerza grande en el sustrato monolítico tiende a fracturar el sustrato a lo largo de su cara transversal. Una de las dificultades de trabajar con tales sustratos es que existen varias geometrías diferentes, y las diferentes geometrías tienen diferentes características de fractura. Además, los sustratos monolíticos tienen una tolerancia en su diámetro de +3 mm a -1 mm. Así la deformación sola no puede ser medida. Además, hasta ahora no ha sido posible supervisar el proceso de fabricación a la luz de tales características de fractura para permitir la fabricación apropiada de los convertidores catalíticos con la carga apropiada entre el material de esterilla y el monolito, sin fracturar ninguno de los monolitos.

El objeto de la presente invención es mitigar los inconvenientes presentes en el mercado.

Los objetos se logran proporcionando un método de fabricar un convertidor catalítico compuesto de un tubo exterior, un sustrato monolítico y un material de esterilla rodeando el monolito. El método incluye los pasos de envolver un material de esterilla alrededor de un sustrato monolítico, e insertar el sustrato envuelto en un tubo y comprimir el tubo. El método se caracteriza por el paso de comprimir la combinación del tubo exterior, material de esterilla y sustrato monolítico, comprimiendo incremental y secuencialmente el tubo exterior a lo largo de su longitud en base a una secuencia de compresión de modo que el sustrato monolítico no se fracture. La compresión se realiza por medio de una pluralidad de rodillos que tienen una sección transversal arqueada cóncava en el eje longitudinal.

Las características de fractura del sustrato monolítico para la combinación del sustrato monolítico y material de esterilla se pueden establecer antes del paso de compresión, y se selecciona una secuencia de compresión adecuada de manera que el sustrato monolítico no se fracture. Preferiblemente, el tubo exterior se deforma radialmente hacia dentro para comprimir la combinación del tubo exterior, material de esterilla y sustrato monolítico.

La secuencia de compresión del método también puede incluir medios para determinar la precompresión del material de esterilla y el sustrato monolítico al tubo. Preferiblemente, los medios para determinar la precompresión transmiten señales a unos medios para alterar el nivel de compresión, alterándose el nivel de compresión en respuesta a las señales para asegurar que la compresión general se mantenga dentro de la secuencia de compresión. Los medios para alterar el nivel de compresión pueden incluir un par de casquillos excéntricos y un accionador conectado a uno de los casquillos excéntricos con el fin de variar la compresión del tubo exterior. Alternativamente, los medios para alterar el nivel de compresión también pueden incluir un par de casquillos excéntricos, un brazo de conexión que se extiende desde uno de los casquillos excéntricos a una caja de chapa, y una pluralidad de tornillos que se extienden desde la caja de chapa para regular la rotación de los casquillos excéntricos.

Preferiblemente, la pluralidad de rodillos están dispuestos circunferencialmente alrededor del tubo a comprimir. Los rodillos se pueden prever en forma de sector. Alternativamente, los rodillos se prevén circulares.

Un aparato según la presente invención es para usarse al comprimir un tubo exterior cargado durante la fabricación de un convertidor catalítico. El aparato tiene una pluralidad de mecanismos de compresión incluyendo cada uno un rodillo de compresión que tiene una sección transversal arqueada cóncava en el eje longitudinal, y dispuesto radialmente con el fin de definir una entrada de tubo. Los rodillos proporcionan una fuerza de compresión en zonas discretas del tubo exterior cargado secuencialmente hasta que al menos una porción de la longitud del tubo exterior cargado ha sido comprimida cuando el tubo exterior cargado pasa a través de la entrada de tubo.

Preferiblemente, una chapa base incluye un agujero dispuesto en el centro, y los rodillos están montados en la chapa base de modo que la entrada de tubo se alinee generalmente con el agujero. El aparato está perfilado de modo que el tubo exterior se cargue con un material de esterilla y sustrato monolítico, y los rodillos están perfilados para deformar radialmente el tubo hacia dentro para comprimir la combinación del tubo exterior, material de esterilla y sustrato monolítico.

Preferiblemente, el aparato incluye medios de calibre para determinar la precompresión del material de esterilla y sustrato monolítico al tubo. Los medios de calibre transmiten señales a los medios para alterar el nivel de compresión, alterándose el nivel de compresión en respuesta a las señales. Los medios para alterar el nivel de compresión incluyen un par de casquillos excéntricos y un accionador conectado a uno de los casquillos excéntricos con el fin de variar la compresión del tubo exterior. Alternativamente, los medios para alterar el nivel de compresión incluyen un par de casquillos excéntricos, un brazo de conexión que se extiende desde uno de los casquillos excéntricos a una caja de chapa, y una pluralidad de tornillos que se extienden desde la caja de chapa para regular la rotación de los casquillos excéntricos.

Los múltiples rodillos pueden estar dispuestos circunferencialmente alrededor del tubo a comprimir. Los rodillos pueden tener forma de sector o circular.

La realización preferida de la invención se describirá ahora con referencia a los dibujos donde:

La figura 1 ilustra una realización de un convertidor catalítico fabricado por el método de la presente invención.

La figura 2 representa una curva de fuerza hipotética en función de varios tiempos para compresión del material de esterilla.

La figura 3 es una realización de un aparato de calibre para cargar sustratos monolíticos en los tubos de convertidor catalítico.

La figura 4 es una vista ampliada del aparato de calibre representado en la figura 3.

La figura 5 representa un aparato para reducir más el diámetro del tubo exterior y el primer paso de su proceso.

La figura 6 es similar a la figura 5 que representa el paso siguiente de reducción de las dimensiones.

La figura 7 es un gráfico que representa la deformación para tres materiales de esterilla diferentes para lograr varios niveles de fuerza.

La figura 8 representa la curva de los tres materiales de esterilla de la figura 9.

La figura 9 representa datos de la presión estimada en función del tiempo para un encogimiento a velocidad constante.

La figura 10 representa la presión en el monolito con un encogimiento a velocidad variable.

La figura 11 representa la velocidad de encogimiento en función del tiempo.

La figura 12 representa una vista en perspectiva de una realización de un reductor según la presente invención.

La figura 13 representa una segunda vista en perspectiva de una realización del reductor ilustrado en la figura 14.

Las figuras 14a-14d muestran vistas en sección del reductor ilustrado en las figuras 12 y 13 comprimiendo un tubo según la presente invención.

La figura 15 representa una vista en perspectiva de una realización alternativa de un reductor según la presente invención.

Las figuras 16a-16b muestran vistas en sección de otra realización alternativa de un reductor según la presente invención.

Con referencia primero a la figura 1, un ejemplo de un convertidor catalítico fabricado según el proceso de la presente invención se representa en general en 2, e incluye un elemento de tubo exterior 4, un sustrato monolítico 6, un material de esterilla 8 con elementos sellantes de extremo 10. El convertidor catalítico 2 también puede incluir opcionalmente un primer elemento protector contra el calor 12 que tiene una sección estrechada 14, formando por ello un intervalo de aire interno en 16. El convertidor catalítico 2 también puede incluir un segundo elemento protector contra el calor 20 que tiene una sección estrechada 22 formando un intervalo de aire en 24. Los expertos en la técnica deberán apreciar que el material de esterilla 8 puede ser un material del tipo de malla de acero inoxidable, o puede ser alternativamente un material no inflamable de tipo fibroso. En cualquier caso, el material de esterilla 8 es compresible, pero cuando se comprime en la combinación del monolito 6, el material de esterilla 8, y el tubo exterior 4, produce una transferencia de fuerza del material de esterilla al sustrato monolítico 6, y una fuerza de reacción igual contra la pared interior del tubo exterior 4.

Con referencia ahora a la figura 2, se ilustra una curva de fuerza en función del tiempo, donde el eje Y representa la fuerza transmitida entre la esterilla al monolito, mientras que el eje X representa varios tiempos, es decir, el tiempo para la compresión del material de esterilla (suponiendo la misma profundidad de compresión); así, la primera curva C1 representa que, si el material de esterilla es comprimido rápidamente, es decir, dentro de T_{1} segundos, la fuerza máxima se alcanza rápidamente, es decir, a F_{1}, donde F_{1} puede ser mayor que la fuerza requerida para cortar el sustrato monolítico, o puede producir una presión más alta que la permitida por el fabricante. Sin embargo, si el material de esterilla se comprime durante un período de tiempo más largo y a la misma deformación, pero dentro de un período de tiempo más largo, es decir, a T_{2} segundos, se alcanza una fuerza máxima inferior F_{2}. Finalmente, si el material de esterilla es comprimido a la misma deformación en un período de tiempo aún más largo, es decir, en T_{3} segundos, se alcanza una fuerza máxima de F_{3}. Se deberá apreciar que cualquier número de tiempos y deformaciones puede ser aplicado y acomodado, dependiendo del resultado final que se desee.

Así, para cada geometría diferente del monolito, la fuerza máxima para la fractura del sustrato monolítico puede ser medida de modo que la presión contra el sustrato monolítico en psi nunca exceda de un umbral máximo durante la fabricación. Para cualquier sustrato monolítico dado y especificaciones de fabricación, el tiempo de ciclo se puede minimizar en el proceso más eficiente. Además, según el proceso descrito, la fuerza y/o presión pueden ser medidas, y el proceso es repetible.

Por ejemplo, una especificación de fabricación común o típica para un convertidor catalítico requeriría una presión mínima de 30 psi entre el material de esterilla y el sustrato monolítico después de la terminación del proceso de fabricación, pero que durante el proceso de fabricación la presión máxima entre el material de esterilla y el sustrato monolítico nunca exceda de 100 psi. Así, para esta especificación de fabricación dada, y conociendo la presión de fractura según la prueba explicada en relación a la figura 2, el proceso de fabricación puede ser formulado de modo que el tiempo de fabricación para comprimir el material de esterilla se mantenga al mínimo, reduciendo por ello el tiempo de ciclo, pero asegurando que durante el proceso de fabricación el monolito nunca se fracture o se someta a una presión más alta que las especificaciones técnicas establecidas. También se deberá entender que para cualquiera de las curvas de fuerza C_{1}-C_{3}, un proceso de pasos múltiples es posible. En otros términos, la compresión que tiene lugar entre el material de esterilla y el sustrato monolítico puede ser un proceso de paso único o puede ser de varios pasos, donde la combinación de los subcomponentes son movidos de una estación a otra.

Con referencia ahora a las figuras 3 y 4 se describirá un método de fabricar el convertidor catalítico. Como se representa en la figura 3, el mecanismo de introducción 150 incluye generalmente un soporte de tubo en forma de U 152 y un mecanismo de introducción 154 montado en extremos opuestos del soporte en forma de U 152. El soporte en forma de U incluye generalmente un rodillo vertical 156, un elemento de ménsula 158, un soporte de cilindro 160, y un cilindro hidráulico 162. El rodillo vertical 156 sujeta elementos de compresión 164. Con referencia ahora a la figura 4, el elemento 164 incluye un cilindro neumático 190 que tiene vástagos 192 unidos a mordazas semicilíndricas de presión 194. Estas mordazas de presión están alineadas con elementos ahusados de introducción 166 y con el soporte de tubo en forma de U 152.

El mecanismo 150 de la realización de la figura 3 también es utilizable con el mecanismo de centrifugación idéntico 100 representado en las figuras 5 y 6 según el procesado siguiente. En primer lugar, se coloca un tubo exterior 4 en el soporte en forma de U 152, y los cilindros 162 mueven primero los sustratos monolíticos y el material de esterilla a sus respectivas mordazas de compresión 194. Cuando los sustratos monolíticos están lateralmente alineado dentro de las mordazas de compresión 194, el cilindro 190 es activado produciendo una compresión del material de esterilla que rodea el sustrato monolítico. Esta compresión y su tiempo se realizan de nuevo según la secuencia de compresión seleccionada, es decir, según una de las curvas ilustrativas C_{1} C_{2} o C_{3}. Cuando el material de esterilla es comprimido a su posición apropiada, los cilindros 162 son activados de nuevo para mover el sustrato monolítico a través de los elementos ahusados 166 y al tubo exterior. En este punto, el tubo exterior cargado 4 y los elementos monolíticos son movidos al dispositivo de centrifugación de las figuras 5 y 6 y el procesado de la misma manera que la mencionada anteriormente. Se deberá apreciar que los datos de entrada/salida son usados de nuevo de la manera previamente descrita con respecto al método anterior.

Con referencia ahora a la figura 5, un aparato de centrifugación se representa en general en 100 incluyendo mordazas de fijación 102, que son comunes en la técnica de centrifugar. Estas mordazas de fijación se mueven en una línea radial con el fin de retener un elemento circular para centrifugar. El cabezal de fijación 104 gira generalmente en una posición hacia la derecha según se ve en la parte delantera del cabezal y como ilustra la flecha rotacional en la figura 5. Mientras tanto, un rodillo de presión 106 (mantenido por un brazo de presión, no representado) puede ser empujado contra el exterior del contorno del tubo 4 a efectos de centrifugación, y se mantiene en un eje rotacional y es un rodillo movido, no un rodillo de accionamiento. El rodillo de presión 106 se puede mover a lo largo del eje longitudinal bidireccionalmente como ilustran las flechas en la figura 5, y se puede mover radialmente hacia dentro, cambiando por ello el diámetro del elemento girado.

Con referencia ahora a la figura 5, la combinación del tubo exterior 4, el sustrato monolítico 6, y el material de esterilla 8 se inserta en el aparato de centrifugación 100 y captura dentro de las mordazas 102. Entonces, según el proceso de centrifugado, el cabezal de centrifugación 104 comienza a girar a plena velocidad, por lo que el rodillo de presión 106 comienza a ejercer presión en el tubo exterior 4 en el extremo delantero del tubo, es decir, el extremo de tubo que se extiende desde el cabezal 104. Como se representa en la figura 5, el proceso de centrifugado puede reducir el diámetro del tubo exterior del diámetro D_{1}, es decir, su diámetro original, al diámetro D_{2}, así como proporcionar el extremo limitado 30. Todo este proceso, tanto la profundidad radial como la velocidad axial, se realiza según los datos de entrada, enviados desde el mecanismo de control a través del cable 116.

Se deberá apreciar que, en el paso de proceso de la figura 5, debido al hecho de que el tubo exterior 4 está fijado dentro del cabezal de centrifugación 104, toda la longitud del tubo exterior no puede ser girada en este paso. Más bien, después de girar el tubo a aproximadamente la configuración representada en la figura 5, el cabezal de centrifugación 104 se para, el tubo exterior parcialmente gira se quita del cabezal y bascula para insertar la porción completada del tubo exterior en el cabezal, por lo que el resto del tubo exterior se gira a la misma dimensión que la girada previamente. También se deberá apreciar que el proceso de centrifugado, es decir, pasar el diámetro del diámetro D_{1} al diámetro D_{2}, también comprime el material de esterilla entre el tubo exterior y el sustrato monolítico. También se deberá apreciar que el tiempo de compresión, es decir, según la curva de fuerza en función del tiempo de la figura 2, se calibra puesto que se refiere a la velocidad axial del rodillo 106 cuando se refiere al proceso de centrifugado. Dicho de forma diferente, la velocidad axial más rápida del movimiento del rodillo 106 en el proceso de centrifugado determinará si las características de fuerza del material de esterilla en el sustrato monolítico siguen las curvas C_{1}, C_{2} o C_{3}.

Se deberá indicar que, dependiendo de la aplicación deseada, los pasos anteriores no tienen que ser ejecutados en el orden expuesto anteriormente. Por ejemplo, si se desea, el paso de centrifugación puede ser realizado después de la carga, alargando por ello el tubo exterior llenado 4 y posteriormente puede seguir el paso de encogimiento. Igualmente, se puede efectuar un giro parcial estrechando un extremo del tubo 4 seguido de una compresión que va seguida de un segundo paso de centrifugación para completar el procedimiento de estrechamiento.

Como se representa en la figura 7, se combinaron tres materiales de esterilla diferentes para determinar a qué dimensión se tienen que comprimir con el fin de lograr una fuerza dada. La figura 8 representa las dimensiones a las que se comprimió el material de esterilla de 12 mm para lograr estas varias fuerzas.

Las figuras 9-11 también muestran datos estimados para un material de esterilla particular, donde la figura 9 representa la presión en función del tiempo en el material de esterilla dadas tres velocidades de deformación constantes diferentes. Sin embargo, si la aceleración de la deformación disminuye, entonces, como se representa en la figura 10, la presión máxima puede ser eliminada decelerando los troqueles de encogimiento con el fin de eliminar totalmente el pico en una curva de presión de la figura 9. Esta deceleración se representa más en particular en la figura 11.

Con referencia ahora a las figuras 4, y 12-13, se describirá una realización. Este método incluirá el mecanismo de la figura 4 y el mecanismo reductor 400 de la figura 12-13. Sin embargo, en primer lugar se describirá el mecanismo reductor 400.

Con referencia primero a las figuras 12 y 13, el aparato reductor 400 de la presente invención se describirá con más detalle. El reductor 400 incluye una chapa base 402 que tiene un agujero 404 que se extiende sustancialmente a través del centro. Múltiples mecanismos de compresión, indicados en general con el número 406, están unidos a la superficie superior de la chapa base 402. Cada mecanismo de compresión 406 incluye un par de paredes verticales 408 que tienen un agujero que se extiende sustancialmente a través del centro. Además, el mecanismo de compresión 406 también incluye un soporte axial 410 que tiene una sección transversal circular y está dimensionado para situarse dentro de los agujeros de las paredes verticales 408. Una pluralidad de tornillos de montaje 412 fijan las paredes verticales 408 a la superficie superior de la chapa base 402. En la realización ilustrada, los tornillos de montaje 412 están situados cerca de las cuatro esquinas de las superficies superiores del mecanismo de compresión 406.

Los mecanismos de compresión 406 también incluyen un tornillo de montaje adicional 413 que se extiende a través de un agujero en el soporte axial 410 y a un elemento de compresión 414. Los elementos de compresión 414, ilustrados en esta realización, toman la forma general de un sector incluyendo dos bordes rectos con una superficie arqueada 416 que se extiende entremedio, como se representa mejor en la figura 13. Se deberá indicar que en la realización ilustrada, la superficie arqueada incluye un perfil arqueado diseñado para conformarse a la superficie exterior del tubo exterior 4. Como se ilustra en las figuras 12 y 13, el tornillo de montaje 413 se extiende al elemento de compresión 414 y fija el elemento de compresión 414 al soporte axial 410. Además, la posición de los elementos de compresión ilustrados en la figura 13 es la posición estándar de elementos de compresión descargados. En esta realización, los elementos de compresión 414 se ponderan de modo que los elementos de compresión 414 vuelvan a esta posición cuando no estén cargados.

El mecanismo 150 de la realización de la figura 4 es utilizable con el reductor 400 ilustrado en las figuras 12 y 13, y el mecanismo de centrifugación idéntico 100 representado en las figuras 5 y 6 según el procesado siguiente. En primer lugar se coloca un tubo exterior 4 en el soporte en forma de U 152, y los cilindros 162 mueven primero los sustratos monolíticos y el material de esterilla a sus respectivas mordazas de compresión 194. Cuando los sustratos monolíticos están alineados lateralmente dentro de las mordazas de compresión 194, el cilindro 190 es activado produciendo una compresión del material de esterilla que rodea el sustrato monolítico. Esta compresión y su tiempo se realizan de nuevo según la secuencia de compresión seleccionada, es decir, según una de las curvas ilustrativas C_{1}, C_{2} o C_{3}.

Cuando el material de esterilla es comprimido a su posición apropiada, los cilindros 162 son activados de nuevo moviendo el sustrato monolítico a través de los elementos ahusados 166 y al tubo exterior. En este punto, el tubo exterior cargado 4 y los elementos monolíticos son movidos al reductor 400 ilustrado en las figuras 12 y 13 y al procesado de la manera explicada a continuación. Una vez que el tubo exterior cargado 4 y los elementos monolíticos han sido tratados por el reductor 400, el tubo cargado 4 es procesado por el dispositivo de centrifugación de las figuras 5 y 6, para formar los extremos de tubo 30 o 32, y de manera consistente con lo expuesto anteriormente. Se deberá apreciar que de nuevo se usan datos de entrada/salida de la manera antes descrita con respecto al método anterior.

Las figuras 14a-14d ilustran una pluralidad de vistas en sección del reductor 400 durante la operación de encogimiento de un tubo exterior 4 que aloja el sustrato monolítico 6 y material de esterilla 8. Comenzando primero con la figura 14a, los elementos de compresión 414 comienzan en una posición con la superficie arqueada 416 orientada hacia arriba.

La figura 14b ilustra el primer paso de la operación de comprimir el tubo exterior 4. El tubo 4 se carga en el reductor 400 desde la dirección en la que miran las superficies arqueadas 416. Se deberá indicar que la distancia que separa los elementos de compresión 414 a través del centro de agujero 404 es menor que el diámetro precomprimido exterior del tubo exterior 4.

En la figura 14c, un pistón hidráulico o electromecánico 425 mueve el tubo 4 a través del reductor 400. Como se ilustra, el recorrido del tubo 4 a través del reductor 400 hace que los elementos de compresión 414 giren alrededor de un soporte axial 410. Además, la superficie arqueada 416 contacta la superficie exterior del tubo exterior 4, comprimiendo por ello el tubo exterior 4 y reduciendo su diámetro exterior. Se deberá indicar que durante este paso de compresión, el tubo exterior 4 es deformado plásticamente. Sin embargo, como es conocido en la técnica, una vez que el tubo exterior 4 ha pasado más allá de la superficie arqueada 416 de modo que la fuerza en el tubo exterior 4 ya no esté presente, el tubo exterior 4 ya no se deforma más elásticamente. Además, se deberá indicar que en cualquier tiempo dado, los elementos de compresión 414 contactan el tubo exterior 4 solamente en zonas distintas a lo largo de la longitud del tubo exterior 4. En consecuencia, se necesita una fuerza menor para encoger el tubo exterior 4 que la que se precisaría si hubiese que comprimir toda la superficie del tubo exterior 4 a lo largo de toda su longitud de una vez.

La figura 14d ilustra el tubo exterior 4 después de pasar totalmente a través del reductor 400. Se deberá indicar que el diámetro exterior del tubo exterior 4 es menor que el diámetro exterior del tubo 4 antes de la deformación. Además, se deberá indicar que, en la realización ilustrada del reductor 400, la longitud del tubo exterior 4 se limita en longitud a la de la superficie arqueada 416. Después de la compresión establecida por el reductor 400, el tubo exterior 4, el sustrato monolítico 6 y el material de esterilla 8 se quitan para procesado por el aparato de centrifugación, con el fin de definir los extremos de tubo 30, 32. Además, en una realización de la invención, los elementos de compresión 414 son ponderados para volver a la posición ilustrada en la figura 14a después de haber terminado el encogimiento del tubo.

Con referencia ahora a la figura 15, se describirá una realización alternativa del reductor, indicado en general con el número 500. En el reductor 500, la mayoría de los componentes usados son idénticos a los expuestos anteriormente con respecto al reductor 400. Sin embargo, en vez de emplear elementos de compresión 414 que tienen forma de sector (como se ilustra en las figuras 12 y 13), el reductor 500 emplea elementos de compresión 514 que tiene una configuración circular, permitiendo por ello que el reductor 500 procese tubos cargados 4 con una longitud superior a la que puede ser procesada por el reductor 400. Además, el reductor 500 no requiere el tornillo de montaje 413 para retener el elemento de compresión 514 en el soporte axial 510. Más bien, el soporte axial 510 solamente se tiene que extender a través de un agujero (no representado) situado en el centro del elemento de compresión 514. Además, el soporte axial 510 difiere del soporte axial 410 en que el soporte axial 510 tiene una sección transversal circular uniforme y no incluye un agujero, que se extiende a su través, para recibir el tornillo de montaje 413. Además, como se ilustra en la figura 15, la altura de las paredes verticales 508 en el reductor 500 es más grande que la de las paredes verticales 408 del reductor 400 asegurando que el elemento de compresión circular 514 se coloque encima de la superficie superior de la chapa base 402. Además, los tornillos de montaje correspondientes 512 también son más largos que los tornillos de montaje 412 empleados en el reductor 400.

Las figuras 16a y 16b ilustran una realización adicional de un reductor, indicado en general con el número 600. El reductor 600 permite la compresión de tubos cargados 4, de forma similar a la descrita anteriormente con respecto al reductor 400. Sin embargo, el reductor 600 permite variar la magnitud de compresión sobre un tubo cargado 4. Se deberá indicar que el reductor 600 incluye un diseño similar al expuesto anteriormente con respecto al reductor 400, ilustrado en las figuras 12 y 13. Sin embargo, por razones de sencillez y facilidad de la descripción, solamente se ilustrarán y describirán mecanismos de compresión opuestos 606, bien entendido que las características del reductor 600 no descritas serán sustancialmente similares a las del reductor 400.

Con respecto primero a la figura 16a, el reductor 600 incluye una chapa base 602 con un agujero 604 que se extiende a través del centro. Una pluralidad de mecanismos de compresión 606 están montados en la superficie superior de la chapa base 602. Cada mecanismo de compresión 606 incluye un par de paredes verticales espaciadas 608 cada una de las cuales tiene un agujero (no representado) que se extiende a su través.

Además, cada uno de los mecanismos de compresión 606 utilizados en esta realización difieren de los descritos anteriormente en que los mecanismos de compresión 606 incluyen casquillos excéntricos 618, un brazo de ajuste 620 y una chapa de conexión 622. La estructura del mecanismo de compresión 606 se describirá teniendo esto en mente.

El casquillo excéntrico 618, incluyendo un agujero desviado del centro del casquillo 618, se pone dentro del agujero de las paredes verticales 608 de manera que pueda girar en él. El soporte axial 610 se extiende a través del agujero del casquillo excéntrico 618 de modo que el soporte axial 610 pueda girar alrededor de su eje longitudinal. De manera similar a la descrita anteriormente en las realizaciones previas, un elemento de compresión 614 está unido al soporte axial 610 por medio de un tornillo de montaje (no representado) de modo que el elemento de compresión 614 gire con el soporte axial 610.

El mecanismo de compresión 606 incluye además un brazo de ajuste 620 y una chapa de conexión 622. Unos tornillos de montaje 612 retienen la chapa de conexión 622 en una posición encima de las paredes verticales 608. Además, el brazo de ajuste 620 conecta la chapa de conexión 622 con el casquillo excéntrico 618 de manera que requiera la rotación del casquillo 618 cuando se altere la distancia que separa la chapa de conexión 622 y la pared vertical 608. Como se ilustra en las figuras 16a-16b, cualquier cambio en la distancia que separe la pared vertical 608 y la chapa de conexión 622 cambiará la posición vertical del brazo de ajuste 620. El movimiento del brazo de ajuste 620 creará rotación del casquillo excéntrico 618 dentro del agujero de pared vertical 608. Cuando gira el casquillo excéntrico 618, la posición de soporte axial 610 cambia tanto horizontalmente como verticalmente. Esto da lugar a la alteración de la posición de los elementos de compresión 614, cambiando por ello la distancia de separación entre elementos de compresión opuestos 614 y variando la fuerza de compresión. Esta estructura proporciona un mecanismo simple para controlar la magnitud de la compresión del tubo cargado 4.

Se deberá indicar que el mecanismo de ajuste descrito anteriormente puede ser sustituido por cualquier mecanismo de ajuste conocido que permita alterar la magnitud de la compresión del tubo exterior 4, por ejemplo, se puede emplear una cuña inclinada como una sustitución del casquillo excéntrico con el fin de proporcionar un método alternativo de alterar la magnitud de la compresión. Además, en realizaciones adicionales, se puede usar una configuración de cola de milano y un cilindro hidráulico para alterar la posición de los elementos de compresión 614. Además, los elementos de compresión 614 también pueden tomar cualquier forma deseada que aplique una fuerza de compresión a una zona discreta del tubo 4.

Además, también se deberá indicar que cualquier realización del reductor ajustable 600 puede ser alterada para permitir el ajuste electrónico de la magnitud de compresión, donde un controlador (no representado) accionará electrónicamente el mecanismo de ajuste e incrementará o disminuirá la distancia que separa elementos de compresión opuestos según sea necesario. Además, en la realización controlada electrónicamente o la realización controlada manualmente, el reductor puede estar unido al aparato de calibre, descrito anteriormente. El aparato de calibre puede enviar entonces las mediciones del material de esterilla 8 y sustrato monolítico 6 antes de cargar el tubo exterior 4 y con el fin de determinar exactamente la carga de compresión apropiada para cada componente fabricado por cualquiera de los procesos anteriores. Estos datos de carga de compresión son transmitidos entonces al reductor ajustable con el fin de poder regular el reductor con el fin de suministrar una carga de compresión apropiada en el paso de encogimiento.

Así, para cualquiera de las realizaciones de los elementos de calibre descritos anteriormente 154 o 254, la ventaja es que la estación de calibre puede medir la contracción o deformación a la que se somete el material de esterilla, juntamente con la fuerza aplicada de nuevo al calibre. Como se ha mencionado anteriormente, esta fuerza será la misma que la ejercida en el monolito propiamente dicho. Así, se anticipa que el mecanismo de control 110 tendrá datos precargados para cada material de esterilla a usar, por ejemplo, los datos similares a los de la figura 8, y así recogiendo los datos como se ha mencionado anteriormente, y por comparación con la curva de fuerza, con el fin de lograr una cierta fuerza en el monolito, se conocerá el cambio de deformación añadido. Como también se ha mencionado anteriormente, los sustratos monolíticos tienen una tolerancia de +3 mm a -1 mm. Deberá ser fácilmente evidente por qué no es aceptable comprimir o deformar el material de esterilla y el monolito a un diámetro dado, puesto que la varianza de 4 mm en el diámetro (es decir, el rango de tolerancia entre los diámetros de sustratos monolíticos) que es de +3 mm a -1 mm) daría lugar a un resultado drástico en la fuerza aplicada al material de esterilla y el sustrato monolítico. El tubo exterior, el monolito y el material de esterilla se puede comprimir radialmente a continuación, por cualquiera de los procesos de centrifugación aquí representados, o por los troqueles de encogimiento de las figuras 12-16B.

Deberá ser relativamente evidente por lo anterior que la cantidad de deformación para cada combinación de material de esterilla y monolito puede ser diferente. Sin embargo, el método y el aparato aquí descritos pueden acomodar cada variación, y todavía lograr los resultados deseados de una fuerza o presión dadas en el monolito, con rotura.

Claims (20)

1. Un método de fabricar un convertidor catalítico (2) compuesto de un tubo exterior (4), un sustrato monolítico (6) y un material de esterilla (8) rodeando dicho monolito (6), incluyendo dicho método los pasos de envolver un material de esterilla (8) alrededor de un sustrato monolítico (6), e insertar el sustrato envuelto (6) en un tubo (4) y comprimir el tubo (4), caracterizado por el paso de:

comprimir la combinación del tubo exterior (4), material de esterilla (8) y sustrato monolítico (6), comprimiendo incremental y secuencialmente el tubo exterior (4) a lo largo de su longitud en base a una secuencia de compresión de modo que el sustrato monolítico (6) no se fracture, realizándose la compresión por medio de una pluralidad de rodillos (414, 514, 614) que tienen una sección transversal arqueada cóncava en el eje longitudinal.

2. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque las características de fractura del sustrato monolítico (6) para la combinación del sustrato monolítico (6) y material de esterilla (8) se establecen con anterioridad al paso de compresión, y se selecciona una secuencia de compresión adecuada de manera que el sustrato monolítico (6) no se fracture.

3. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el tubo exterior (4) se deforma radialmente hacia dentro para comprimir la combinación del tubo exterior (4), material de esterilla (8) y sustrato monolítico (6).

4. El método expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la secuencia de compresión incluye además unos medios (54) para determinar la precompresión del material de esterilla (8) y el sustrato monolítico (6) al tubo (4).

5. El método expuesto en la reivindicación 4, caracterizado porque los medios (54) para determinar la precompresión transmiten señales a unos medios para alterar el nivel de compresión (606), alterándose el nivel de compresión en respuesta a las señales para asegurar que la compresión general se mantenga dentro de la secuencia de compresión.

6. El método expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios para alterar el nivel de compresión incluyen un par de casquillos excéntricos (618) y un accionador conectado a uno de los casquillos excéntricos (618) con el fin de variar la compresión del tubo exterior (4).

7. El método expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios para alterar el nivel de compresión incluyen un par de casquillos excéntricos (618), un brazo de conexión (620) que se extiende desde uno de los casquillos excéntricos (618) a una caja de chapa (622), y una pluralidad de tornillos (612) que se extienden desde la caja de chapa (622) para regular la rotación de los casquillos excéntricos (618).

8. El método expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pluralidad de rodillos (414, 514, 614) están dispuestos cir-
cunferencialmente alrededor del tubo (4) a comprimir.

9. El método expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los rodillos (414, 614) se han previsto en forma de sector.

10. El método expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los rodillos (514) se han previsto circulares.

11. Un aparato para uso al comprimir un tubo exterior cargado (4) durante la fabricación de un convertidor catalítico (2), caracterizándose el aparato por una pluralidad de mecanismos de compresión (400, 500, 600) incluyendo cada uno un rodillo de compresión (414, 514, 614) que tiene una sección transversal arqueada cóncava en el eje longitudinal, y dispuestos radialmente con el fin de definir una entrada de tubo;

y caracterizado además porque los rodillos (414, 514, 614) proporcionan una fuerza de compresión en zonas discretas del tubo exterior cargado (4) secuencialmente hasta que al menos una porción de la longitud del tubo exterior cargado (4) ha sido comprimida cuando el tubo exterior cargado (4) pasa a través de la entrada de tubo.

12. El aparato expuesto en la reivindicación 11, caracterizado además por una chapa base (402, 504, 604) incluyendo un agujero dispuesto en el centro (404, 504, 604), y porque dichos rodillos (414, 514, 614) están montados en dicha chapa base (402, 502, 602) de modo que dicha entrada de tubo está generalmente alineada con dicho agujero (404, 504, 604).

13. El aparato expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 11-12, caracterizado porque el tubo exterior (4) está cargado con un material de esterilla (8) y sustrato monolítico (6), y los rodillos (414, 514, 614) están perfilados para deformar radialmente el tubo (4) hacia dentro para comprimir la combinación del tubo exterior (4), material de esterilla (8) y sustrato monolítico (6).

14. El aparato expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 11-13, caracterizado además por medios de calibre (54) para determinar la precompresión del material de esterilla (8) y el sustrato monolítico (6) al tubo (4).

15. El aparato expuesto en la reivindicación 14, caracterizado porque los medios de calibre (54) transmiten señales a los medios para alterar el nivel de compresión (606), alterándose el nivel de compresión en respuesta a las señales.

16. El aparato expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios para alterar el nivel de compresión (606) incluyen un par de casquillos excéntricos (618) y un accionador conectado a uno de los casquillos excéntricos (618) con el fin de variar la compresión del tubo exterior (4).

17. El aparato expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios para alterar el nivel de compresión incluyen un par de casquillos excéntricos (618), un brazo de conexión (620) que se extiende desde uno de los casquillos excéntricos (618) a una caja de chapa (622), y una pluralidad de tornillos (612) que se extienden desde la caja de chapa (622) para regular la rotación de los casquillos excéntricos (618).

18. El aparato expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pluralidad de rodillos (414, 514, 614) están dispuestos circunferencialmente alrededor del tubo (4) a comprimir.

19. El aparato expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los rodillos (414, 614) tienen forma de sector.

20. El aparato expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los rodillos son circulares (514).