ES2287479T3 - Soporte metalico para el control de las emisiones de escape. - Google Patents
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Abstract
Un soporte metálico para limpieza de los gases de escape, en el que el soporte tiene forma de unión de un cuerpo (2) de núcleo metálico en nido de abeja, formado por arrollamiento de una chapa plana de de acero y de una chapa de acero corrugada, con una carcasa (1) metálica cilíndrica que circunda a dicho cuerpo (2) de núcleo metálico en nido de abeja, en el que la periferia más externa del cuerpo (2) de núcleo metálico en nido de abeja se une con la superficie interna de la carcasa (1) metálica cilíndrica a lo largo de una anchura predeterminada en dirección axial, cubriendo la dirección circunferencial completa y, en dicha posición de conexión, además, la zona (4) de unión de la chapa plana más externa del cuerpo (2) de núcleo metálico en nido de abeja con la chapa corrugada que forma una segunda capa, o la zona (4) de unión de la chapa corrugada más externa con la chapa plana que forma una segunda placa, se forma dentro de la citada anchura predeterminada en la dirección axial de ambos extremos de la zona (3) de unión con la carcasa metálica cilíndrica, que se caracteriza porque la zona (4) de unión de la chapa plana y de la chapa corrugada del cuerpo (2) de núcleo metálico en nido de abeja se forma desde la circunferencia más externa hasta la circunferencia más interna.
Description
Soporte metálico para el control de las
emisiones de escape.
La presente invención se refiere a un soporte
metálico para la limpieza de los gases de escape, que porta un
catalizador para limpiar los gases de escape de los automóviles.
Un soporte metálico en nido de abeja para
transportar un catalizador que limpia los gases de escape
procedentes de un automóvil, está caracterizado por ser preparado
mediante apilamiento de una chapa plana y de una chapa corrugada,
realizadas ambas con un metal resistente al calor (acero
inoxidable), enrollándolas e insertando dicho cuerpo enrollado en
una carcasa metálica cilíndrica con el fin de formar un cuerpo de
núcleo metálico en nido de abeja (mencionado en lo que sigue de
forma más breve como cuerpo de núcleo). La circunferencia más
exterior de dicho núcleo y la superficie interna de dicha carcasa
metálica cilíndrica, se unen entre sí. Cuando este soporte metálico
se utiliza para un aparato de limpieza de los gases de escape del
automóvil, éstos se ven afectados por el ciclo de
enfriamiento/calentamiento, y se genera un gran gradiente de
temperatura entre la parte central y la parte más exterior del
soporte. Por lo tanto, no sólo el esfuerzo térmico que actúa sobre
el soporte, sino también la deformación de una celda o la rotura de
la hoja delgada que compone la celda, o la rotura de la parte de
unión entre el cuerpo de núcleo y la carcasa metálica cilíndrica,
están causados por la vibración mecánica del motor y por la
contrapresión de escape provocada por el flujo de gas de escape.
Es decir, cuando el soporte metálico se calienta
y se enfría, se provoca un gran gradiente de temperatura entre la
parte más exterior y la parte central del soporte. Mediante la
reacción de los gases de escape con el catalizador, la parte
central del cuerpo de núcleo se calienta, y cuando la temperatura de
la parte central llega a ser más elevada que la de la parte
externa, la parte central tiene una tendencia a dilatarse desde la
parte externa, motivada por la expansión térmica. Y cuando se enfría
desde la parte más externa, la parte central expandida por la
expansión térmica no puede contraerse suficientemente y se deforma
de manera permanente en dirección axial, si existe alguna
limitación en las zonas circundantes tal como alguna parte de unión.
Con la repetición de estos ciclos térmicos de calentamiento y
enfriamiento, la parte central del cuerpo de núcleo tiende a
extenderse en la dirección axial gradualmente.
En casos en los que un soporte metálico tiene
una estructura para fijar ambos extremos del cuerpo de núcleo
mediante empalme, los cuales se describen, por ejemplo, en las
Figuras 8a, 8b de la Publicación de Patente Japonesa hecha pública
núm. 56-4373, o en las Figuras 1, 3, 4, 5 y 6 de la
Patente Japonesa núm. 5-45298, en los que se ha
causado el fenómeno de extensión mencionado anteriormente en la
dirección axial de la hoja de núcleo, una hoja delgada plana y una
chapa corrugada que componen el cuerpo de núcleo provocan el pandeo,
y el soporte metálico se rompe.
Para evitar dicho problema, resulta deseable restringir la zona de unión del cuerpo de núcleo en la dirección axial.
Para evitar dicho problema, resulta deseable restringir la zona de unión del cuerpo de núcleo en la dirección axial.
Por ejemplo, en la Publicación de Patente
Japonesa hecha pública núm. 4-29750, se prepara un
soporte metálico mediante la unión de una parte de cuerpo de núcleo
con un cilindro metálico en la dirección axial del soporte
metálico, utilizando bandas formadas con una distancia a intervalos
de 1-15 mm en forma de anillo. En dicho soporte
metálico, el esfuerzo en la dirección axial del soporte metálico
generado durante el ciclo de enfriamiento y de calentamiento, es
absorbido por la deformación de la parte de no-unión
que se localiza en la posición de intervalo en forma de anillo, y
el esfuerzo se dispersa por la parte de unión y por la parte de
no-unión.
Sin embargo, incluso aunque el cilindro metálico
y el cuerpo de núcleo estén unidos por una pluralidad de zonas,
existe un caso en el que el esfuerzo no se dispersa de forma
efectiva. Esto se debe a la percepción articulada del cuerpo de
núcleo. Por ejemplo, en el caso de que los límites de unión de una
parte de cuerpo de núcleo y de una carcasa metálica cilíndrica sean
coincidentes con los límites de unión en el interior del cuerpo de
núcleo, el esfuerzo por el ciclo térmico se concentra en dicha
parte, y la rotura de la hoja se genera a partir de dicha parte.
Con el fin de resolver los problemas de pandeo
en un cuerpo de núcleo y la rotura que causa en la parte de unión
del cuerpo de núcleo con la carcasa cilíndrica, la técnica que se
menciona a continuación se encuentra descrita en la Publicación de
Patente Japonesa hecha pública núm. 4-148016. En
especial, en dicha publicación, la longitud de unión del cuerpo de
núcleo en la dirección axial ha sido restringida en un 5% a 20%
respecto a la longitud total, una chapa plana y una chapa corrugada
se unen solamente en una posición, se proporciona un área reforzada
en la parte de capa externa, y la carcasa cilíndrica y el cuerpo de
núcleo están unidos en la línea de dirección axial en dicha área
reforzada de capa externa.
Es decir, se describe que en la estructura de la
parte de unión del cuerpo de núcleo y de la carcasa cilíndrica, la
longitud de unión en la dirección axial del cuerpo de núcleo es más
larga que la longitud de unión de la periferia más externa del
cuerpo de núcleo con la carcasa cilíndrica. Sin embargo, mediante
dicho procedimiento de unión, en el caso de que la periferia más
externa del cuerpo de núcleo sea una chapa plana, en el extremo de
unión de la chapa plana que se localiza en la circunferencia más
externa con la carcasa cilíndrica, que soporta la carga completa
que se carga en el cuerpo de núcleo en virtud de la vibración, el
esfuerzo se concentra y la duración del soporte metálico se ve
deteriorada.
Además, la solicitante de la presente invención
ha obtenido ya una patente (Patente Japonesa núm. 3259081) que se
refiere a la técnica que sigue. Esto es, un soporte de catalizador
para la limpieza de gases de escape, en el que el soporte tiene
forma de cuerpo de núcleo formado por enrollamiento de una chapa
plana y de una chapa corrugada, y una carcasa metálica cilíndrica
que circunda a dicho cuerpo, que comprende: unir parte de una chapa
plana y de una chapa corrugada en un lugar voluntario, y siendo
voluntarias la anchura y la dirección axial de modo que no se
solapen con la parte de unión de la periferia más externa del cuerpo
de núcleo con la superficie interna de la carcasa metálica
cilíndrica. El soporte metálico de dicha invención está
caracterizado por disponer de una estructura de unión para absorber
en particular la distorsión térmica causada por el cambio de
temperatura, lo que evita el solapamiento de la parte de unión del
cuerpo de núcleo con la carcasa metálica cilíndrica, siendo
efectiva la parte de unión de una chapa plana y de una chapa
corrugada en caso de que se provoque un gradiente de temperatura
relativamente grande entre la carcasa metálica cilíndrica y la
periferia más externa del cuerpo de núcleo. Sin embargo, de acuerdo
con una investigación más precisa, los inventores de la presente
invención han logrado los conocimientos que siguen. Es decir, puesto
que la parte de unión de una chapa plana o de una chapa corrugada
con una carcasa metálica cilíndrica se une mediante unión metálica,
la parte de unión tiene una buena conducción térmica y el esfuerzo
por distorsión térmica es muy pequeño; sin embargo, la parte de
unión del cuerpo de núcleo con la carcasa metálica cilíndrica deberá
soportar la totalidad de la carga en el cuerpo de núcleo procedente
del exterior, por ejemplo motivada por la vibración, siendo muy
importante que se mejore el problema mencionado en lo que
antecede.
El documento US 5.403.558 describe un soporte
metálico en el que las hojas plana y corrugada del portador se unen
entre sí en una línea desde la capa más exterior a la más interior,
en al menos una porción axial extrema del nido de abeja, siendo
realizada la unión entre la hoja plana o corrugada con la camisa
metálica en la porción inter-
media.
media.
Los inventores de la presente invención han
seguido una investigación basada en los conocimientos mencionados
anteriormente, y han alcanzado la presente invención. El objeto de
la presente invención consiste en proporcionar un soporte metálico
para la limpieza de gases de escape, en el que el soporte tiene
forma de unión de un cuerpo de núcleo formado por enrollamiento de
una chapa plana y de una chapa corrugada, con una carcasa metálica
cilíndrica que circunda a dicho cuerpo de núcleo, en especial,
uniendo un cuerpo de núcleo cuya periferia más externa es una chapa
plana con una carcasa metálica cilíndrica, que tiene una excelente
durabilidad, que no se rompe incluso aunque se someta a severos
ciclos térmicos de calentamiento y enfriamiento, o a una intensa
vibración mecánica.
El punto importante de la presente invención
puede ser ilustrado como sigue. Es decir, la presente invención
consiste en un soporte metálico para la limpieza de gases de escape,
en el que el soporte tiene forma de unión de un cuerpo de núcleo
formado por enrollamiento de una chapa de acero plana y de una chapa
de acero corrugada, con una carcasa metálica cilíndrica que
circunda a dicho cuerpo de núcleo, en el que la periferia más
exterior del cuerpo de núcleo está unida con la superficie interna
de la carcasa metálica cilíndrica en una anchura voluntaria en
dirección axial, cubriendo la dirección de la circunferencia
completa y en la posición voluntaria, formando además la zona de
unión de la chapa plana más externa con la chapa corrugada una
segunda capa, o formando la zona de unión de la chapa corrugada más
externa con la chapa plana una segunda capa dentro de la anchura en
dirección axial de la zona de unión con la carcasa metálica
cilíndrica.
La Figura 1 es la ilustración esquemática del
soporte metálico del ejemplo 1;
la Figura 2 es la ilustración esquemática del
soporte metálico del ejemplo 2;
la Figura 3 es la ilustración esquemática del
soporte metálico del ejemplo comparativo 1;
la Figura 4 es la ilustración esquemática del
soporte metálico del ejemplo comparativo 2;
la Figura 5 es la ilustración esquemática que
muestra un ejemplo de la distribución de la temperatura en el
soporte metálico;
la Figura 6 es la ilustración esquemática que
muestra la relación de la zona de unión del cuerpo de núcleo con la
carcasa metálica cilíndrica y el esfuerzo que se ejerce en la chapa
plana más externa del cuerpo de núcleo,
- (A)
- en el caso de que la zona de unión del cuerpo de núcleo esté localizada en el interior de la zona de unión de la carcasa metálica cilíndrica con el cuerpo de núcleo (chapa plana más externa),
- (B)
- en el caso de que la zona de unión del cuerpo de núcleo esté localizada a partir de la zona de unión con la carcasa metálica cilíndrica;
la Figura 7 es el dibujo que muestra el caso de
la Figura 6 (A) en el que la zona de unión incluye una condición
discontinua que se considera realmente como zona continua.
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En los dibujos, cada una de las referencias es
como sigue.
- 1.
- Carcasa metálica cilíndrica
- 2.
- Cuerpo de núcleo
- 3.
- Parte de unión de la carcasa metálica cilíndrica y del cuerpo de núcleo
- 4.
- Parte de unión de la chapa plana y de la chapa corrugada del cuerpo de núcleo
- 5.
- Dirección de introducción de los gases de escape.
La presente invención va a ser ilustrada con
mayor detalle en concordancia con la descripción que sigue.
En un soporte metálico para la limpieza de los
gases de escape con la estructura que combina un cuerpo de núcleo y
una carcasa cilíndrica, la aceleración (G) añadida al soporte
metálico, tal como mediante vibración u otra, está soportada por la
zona de unión de una chapa plana y una corrugada, y las cargas
totales del cuerpo de núcleo están soportadas por la zona de unión
del cuerpo de núcleo con la carcasa cilíndrica. Cuando la zona de
unión de la chapa plana más externa con la chapa corrugada está
situada en el interior de la zona de unión del cuerpo de núcleo con
la carcasa cilíndrica, la concentración del esfuerzo no se produce
en los extremos de ambas zonas de unión; sin embargo, si la zona de
unión de la chapa plana más externa con la chapa corrugada cambia a
la parte externa de la zona de unión del cuerpo de núcleo con la
carcasa cilíndrica, la concentración de esfuerzos se produce en el
extremo desplazado de la zona de unión del cuerpo de núcleo con la
carcasa cilíndrica.
Este punto va a ser ilustrado con mayor detalle.
Puesto que la chapa plana que se sitúa en la periferia más externa
del cuerpo de núcleo está soportando las cargas totales añadidas
desde el exterior, por ejemplo la vibración respecto al cuerpo de
núcleo en la zona de unión con la carcasa cilíndrica, no existe
problema alguno contra la parte delantera externa de dirección
axial desde el exhaustivo punto de vista de si la zona de unión
tiene una cierta longitud. Mientras tanto, si la estructura no es
adecuada, contra la parte delantera externa en dirección
perpendicular al eje, se concentra el esfuerzo respecto a la parte
extrema de la zona de unión de la periferia más externa con la
carcasa cilíndrica. Por lo tanto, resulta deseable considerar que la
estructura de unión no acompaña a tal concentración de esfuerzo.
Es decir, según se muestra en la Figura 6 (A), proporcionando una
zona de unión de la chapa plana del cuerpo de núcleo con la chapa
corrugada en el interior de la zona de unión de la carcasa
cilíndrica con la chapa plana más externa del cuerpo de núcleo en
dirección axial, casi todas las cargas añadidas desde el exterior
son distribuidas por el interior de la zona de unión de la
periferia más externa con la carcasa cilíndrica. Por lo tanto, el
esfuerzo no se concentra en la parte extrema de la zona de unión de
la chapa plana con la chapa corrugada, y solamente se concentra el
esfuerzo que acompaña a la vibración de la chapa plana más externa.
Sin embargo, por ejemplo, según se muestra en la Figura 6 (B), si
se prepara la zona de unión de un cuerpo de núcleo con
desplazamiento a la parte exterior de la zona de unión de la
carcasa cilíndrica con la chapa plana más externa del cuerpo de
núcleo en dirección axial, casi todas las cargas en el cuerpo de
núcleo son soportadas por la zona de unión del cuerpo de núcleo. Por
lo tanto, el esfuerzo se concentra en el lado desplazado de la
parte
extrema de la zona de unión del cuerpo de núcleo con la carcasa cilíndrica, y la vida del soporte metálico se acorta.
extrema de la zona de unión del cuerpo de núcleo con la carcasa cilíndrica, y la vida del soporte metálico se acorta.
El grado de concentración de esfuerzo mencionado
en lo que antecede, depende de la característica estructural del
cuerpo de núcleo, y cuando solamente se desplaza una parte de la
zona de unión de la chapa plana que se sitúa en la periferia más
externa del cuerpo de núcleo con la chapa corrugada hasta la parte
exterior de la zona de unión del cuerpo de núcleo con la carcasa
cilíndrica, se genera el fenómeno de concentración de esfuerzos.
Esta concentración de esfuerzos se genera también en el caso de que
la periferia más externa consista en una chapa corrugada. Y, en
ambos casos, es necesario evitar la concentración de esfuerzos.
Por lo tanto, en la presente invención, la zona
de unión de la chapa plana que se sitúa en la periferia más externa
del cuerpo de núcleo con la chapa corrugada, se prepara de modo que
quede dentro de la zona de unión de la superficie interna de la
carcasa cilíndrica con la periferia más externa del cuerpo de
núcleo.
En uso real, la parte central de un soporte
metálico en nido de abeja se calienta por encima de 1000ºC, mientras
que la temperatura de la circunferencia más externa del mismo está
aproximadamente a 600ºC, específicamente, lo que causa un elevado
gradiente de temperatura desde el centro hasta la circunferencia más
externa. Se muestra un ejemplo en la Figura 5. Adicionalmente, la
fluctuación de temperatura va acompañada, de acuerdo con las
condiciones de uso, de la gran distorsión térmica generada en la
parte central del cuerpo de núcleo.
Mientras tanto, la temperatura de una zona de
unión de una chapa plana que se sitúa en la periferia más externa
de un cuerpo de núcleo con una carcasa cilíndrica, es más baja que
la existente en la parte central del cuerpo de núcleo. Mediante un
método de unión que puede ser utilizado en la presente invención,
por ejemplo, soldadura fuerte metálica, unión por difusión,
soldadura por resistencia, soldadura con láser o soldadura por haz
de electrones, el metal de la carcasa cilíndrica y la chapa plana
de la periferia más externa del cuerpo de núcleo se unen
metálicamente, con lo que la zona de unión indica una buena
conducción térmica e indica aproximadamente la misma temperatura.
Por lo tanto, el esfuerzo por distorsión térmica en la parte de
unión de la chapa plana que se sitúa en la periferia más externa
del cuerpo de núcleo con la carcasa metálica cilíndrica, es muy
pequeña en comparación con el de la parte central del cuerpo de
núcleo. Sin embargo, puesto que la chapa plana que se localiza en
la periferia más externa del cuerpo de núcleo está soportando la
totalidad de la carga añadida al cuerpo de núcleo desde el
exterior, por ejemplo la vibración en la parte de unión con la
carcasa cilíndrica, el esfuerzo se concentra en el extremo de unión
en dirección axial. Para evitar dicha concentración de esfuerzo,
según se ha mencionado anteriormente, es necesario preparar la parte
de unión de un cuerpo de núcleo con una chapa corrugada en el
interior de la parte de unión de dicha carcasa cilíndrica y de la
chapa plana del cuerpo de núcleo en dirección axial. Si se prepara
una parte de unión del cuerpo de núcleo mediante desplazamiento
hacia el exterior, la totalidad de las cargas que van a ser cargadas
en el cuerpo de núcleo deben ser soportadas por la parte de unión, y
el esfuerzo se concentra en el extremo de la parte de unión del lado
desplazado de dirección axial. Por lo tanto, se genera rotura en la
chapa plana que se sitúa en la parte más externa del cuerpo de
núcleo, y la vida del cuerpo de núcleo se ve deteriorada.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Los materiales que se pueden usar como chapa
plana o como chapa corrugada en la presente invención, no son
diferentes de los materiales utilizados en un cuerpo de núcleo
convencional, y consisten en una chapa de acero inoxidable de
30-100 \mum de espesor. Estas chapa plana y chapa
corrugada, se apilan y se enrollan, y forman un cuerpo de núcleo
que posee una vista en sección transversal en nido de abeja. La
periferia más externa del cuerpo enrollado puede ser una chapa plana
o una chapa corrugada; sin embargo, de manera deseable, es una
chapa plana. En el caso de que la periferia más externa sea una
chapa corrugada, ésta tiene una cierta rigidez en dirección axial
debido a su estructura corrugada. En el caso de que la capa más
externa sea una chapa plana, puesto que la rigidez depende
únicamente de la curvatura de la circunferencia más externa, la
tirantez respecto al esfuerzo de curvado en dirección axial se
vuelve grande. Por lo tanto, es deseable unir la posición de la
chapa plana en la periferia más externa, con una carcasa metálica
cilíndrica. En la presente invención, un procedimiento tal como
soldadura fuerte metálica, unión por difusión, soldadura con
resistencia, soldadura láser o soldadura por haz de electrones,
puede ser utilizado como método de unión. La zona de unión en
dirección axial puede ser preparada en un lugar voluntario con una
anchura a voluntad, y resulta deseable preparar 1-8
zonas con 1-20 mm de anchura. Además, haciendo
referencia a la dirección circunferencial de la zona de unión, la
unión se lleva a cabo de forma continua o intermitente con el fin de
cubrir la circunferencia completa, siendo deseable que la parte de
unión de la chapa plana con la chapa corrugada no se solape por
ambos lados de la chapa plana. Si se evita dicho solapamiento, y la
parte de unión se separa por ambos lados de la chapa plana, la
chapa plana puede absorber la distorsión térmica en dicha parte. Y
en el caso de que una chapa plana se una mediante soldadura fuerte
metálica, puesto que la concentración de componente de soldadura
fuerte (por ejemplo, Ni u otros) se produce en la parte de unión y
la hoja delgada del cuerpo de núcleo se degrada en la parte de
unión, dicho solapamiento no resulta deseable. Además, según se
muestra en la Figura 7, en la presente invención, la zona de unión
incluye una condición discontinua que está realmente considerada
como una zona continua.
La sección transversal del cuerpo de núcleo no
está limitada, pudiéndose utilizar, por ejemplo, una forma circular,
una forma oval o una forma de autódromo.
Como carcasa metálica cilíndrica, se utiliza
acero inoxidable de 1-15 mm de espesor, y el
diámetro interno de la carcasa es el mismo que el diámetro externo
del cuerpo de núcleo, y el cuerpo de núcleo se presiona según la
carcasa metálica cilíndrica. Por lo tanto, la vista en sección
trasversal de la carcasa metálica cilíndrica es la misma que la del
cuerpo de núcleo que va a ser prensado en la misma.
En el proceso de unión de un cuerpo de núcleo
con una carcasa metálica cilíndrica, resulta deseable que se forme
una zona de unión de una chapa plana y de una chapa corrugada del
cuerpo de núcleo desde la circunferencia más interior hasta la
circunferencia más exterior, dentro de la anchura en la dirección
axial de la zona de unión de la carcasa metálica cilíndrica con el
cuerpo de núcleo. La razón del por qué puede ser explicada como
sigue. Es decir, el punto más importante consiste en la condición de
unión de la periferia más externa con la carcasa cilíndrica, y
puesto que la temperatura del lado interior del cuerpo de núcleo se
hace más alta, la anchura de la parte de unión debe ser
preferentemente más corta. No es necesario que sea innecesariamente
más ancha o más estrecha o modificable. En otras palabras, resulta
deseable que una zona de unión de la chapa plana del cuerpo de
núcleo con la chapa corrugada se localice dentro de los límites de
ambos extremos de la zona de unión de la carcasa metálica
cilíndrica con el cuerpo de núcleo. Y, cuando la anchura de la zona
de unión de la carcasa metálica cilíndrica con el cuerpo de núcleo
es ½ de la longitud, o menor de ½ de la longitud del cuerpo de
núcleo en la dirección axial desde la salida de los gases de escape,
se pueden esperar los resultados deseables desde el punto de vista
de la experiencia. Esto puede ser explicado en virtud de que la
temperatura por el lado de salida es más baja que la del lado de
entrada, siendo la condición de uso más suave en el lado de
salida.
Es deseable que una zona de unión de una carcasa
metálica cilíndrica con un cuerpo de núcleo sea preparada de una
manera plural respecto a la dirección axial debido a que la
distorsión térmica se dispersa, siendo deseable que la zona de unión
de una chapa plana y de una chapa corrugada en el cuerpo de núcleo y
en ambos extremos de la zona de unión de la carcasa metálica
cilíndrica y del cuerpo de núcleo sea preparada mediante 10 veces o
más de 10 veces el espesor de la hoja de metal que compone el cuerpo
de núcleo. La concentración de esfuerzo en la parte extrema de la
zona de unión se hace más pequeña cuando la zona de unión en el
cuerpo de núcleo se prepara dentro de los límites entre los
extremos de unión de la carcasa metálica cilíndrica con el cuerpo
de núcleo, por una cierta distancia. Por lo tanto, si el espesor de
una hoja es de 100 \mum, resulta deseable que la zona de unión de
la carcasa metálica cilíndrica con el cuerpo de núcleo se realice en
más de 100 \mum * 10 = 1,0 mm. Además, es deseable que la zona de
unión de una chapa plana y de una chapa corrugada del cuerpo de
núcleo, y la zona de unión del cuerpo de núcleo con la carcasa
metálica cilíndrica, tengan una parte sin unión del 5% de la
longitud, o más larga que el 5% de la longitud, respecto a la
longitud del cuerpo de núcleo en la dirección axial, al menos por un
extremo.
La presente invención va a ser ilustrada de
manera más sustancial con referencia a los dibujos, en forma de
Ejemplos. Sin embargo, no se pretende que estos Ejemplos limiten el
alcance de las reivindicaciones de la presente invención.
La Figura 1 es un soporte metálico según la
presente invención. Se prepara una chapa corrugada arrollando una
chapa plana de acero inoxidable resistente al calor de tipo ferrita,
de 60 mm de anchura y un espesor del orden de \mum. En ambas
superficies de dicha chapa corrugada, se recubre con una lechada
compuesta por una mezcla de material de soldadura de tipo polvo y
un ligante, en una anchura de 10 mm en la posición central de la
dirección en anchura, se apila con una chapa plana y se enrollan,
preparándose de ese modo un cuerpo 2 de núcleo. A continuación, la
lechada compuesta por una mezcla de un material de soldadura de tipo
polvo y un ligante, se utiliza para recubrir en posición central
una anchura de 20 mm en la dirección longitudinal de la superficie
interna de una carcasa 1 metálica cilíndrica de 70 mm de longitud y
1,5 mm de espesor. Una vez que se ha secado, el cuerpo de núcleo 2
se prensa en la citada carcasa metálica cilíndrica en posición
central respecto a la dirección axial. A continuación, se lleva a
cabo el tratamiento para la soldadura fuerte (1200ºC, 20 minutos,
10^{-5} Torr), y se prepara un soporte metálico de 63,5 mm de
diámetro y 70 mm de longitud (la longitud del cuerpo de núcleo es de
60 mm). El perfil del soporte metálico obtenido mediante este
proceso se muestra en la Figura 1. En la Figura 1, se muestra con 3
la zona de unión de la carcasa 1 metálica cilíndrica con el cuerpo
2 de núcleo, con 4 se muestra la zona de unión de una chapa plana y
una chapa corrugada del cuerpo de núcleo, y con 5 se muestra la
dirección de introducción de los gases de escape.
El catalizador es transportado sobre este
soporte metálico, y se lleva a cabo la prueba de choque térmico
(ciclo térmico: calentamiento x 12 minutos \rightarrow
enfriamiento obligatorio con aire x 3 minutos. Max. 1000ºC,
vibración: 200 Hz, aceleración: 30G). Después de la prueba de 200
ciclos térmicos, aceleración de 30G, 3,6 x 10^{8} veces, no se
observa ninguna aberración del cuerpo de núcleo o rotura de la parte
de la soldadura fuerte.
La Figura 2 es también un soporte metálico según
la presente invención. Se ha preparado una chapa corrugada mediante
enrollado sobre un soporte de acero inoxidable resistente al calor
de tipo ferrita según la presente invención. Se prepara una chapa
corrugada enrollando una chapa plana de acero inoxidable resistente
al calor de tipo ferrita, de 60 mm de anchura y 100 \mum de
espesor. En la superficie frontal de la citada chapa corrugada, se
aplica un recubrimiento con una lechada compuesta por una mezcla de
material de soldadura de tipo polvo y un ligante, en una zona de
24-29 mm desde el extremo de entrada de los gases de
escape, por 5 mm de ancho, se apila con una chapa plana y se
arrollan, con lo que se prepara así un cuerpo 2 de núcleo. A
continuación, se aplica un recubrimiento con la lechada compuesta
por una mezcla de material de soldadura de tipo polvo y el ligante,
de 20 mm de ancho en la dirección longitudinal de la superficie
interna de una carcasa 1 metálica cilíndrica de 70 mm de longitud y
1,5 mm de espesor. Tras el secado, el cuerpo 2 de núcleo se prensa
según la citada carcasa metálica cilíndrica en la posición central
en dirección axial. A continuación, se lleva a cabo el tratamiento
para soldadura fuerte (1200ºC, 20 minutos, 10^{-5} Torr), y se
prepara un soporte metálico de 63,5 mm de diámetro, 70 mm de
longitud (la longitud del cuerpo de núcleo en nido de abeja es de
60 mm). El perfil del soporte metálico según este procedimiento, se
muestra en la Figura 2, mostrándose con 3 la zona de unión de la
carcasa 1 metálica cilíndrica con el cuerpo 2 de núcleo, con 4 se
muestra la zona de unión de una chapa plana y una chapa corrugada
del cuerpo de núcleo, y con 5 se muestra la dirección de
introducción de los gases de escape.
El catalizador se dispone sobre este soporte
metálico, y se lleva a cabo la prueba de choque térmico (ciclo
térmico: calentamiento x 12 minutos \rightarrow enfriamiento
obligatorio con aire x 3 minutos. Máx. 1000ºC, vibración 200 Hz,
aceleración: 300 G). Tras la prueba de 200 ciclos térmicos,
aceleración de 300 G, 3,6 x 10^{8} veces, no se observó ninguna
aberración del cuerpo de núcleo, ni rotura de la parte de soldadura
fuerte.
Ejemplo Comparativo
1
Se prepara una chapa corrugada enrollando una
chapa plana de acero inoxidable resistente al calor de tipo
ferrita, de 60 mm de anchura y 100 \mum de espesor. En ambas
superficies de la citada chapa corrugada, se aplica una lechada
compuesta por una mezcla de material de soldadura de tipo polvo y
ligante, en una zona de 15-25 mm desde el extremo de
entrada de los gases de escape, por 10 mm de anchura, se apila con
una chapa plana y se arrollan, con lo que se prepara un cuerpo 2 de
núcleo. A continuación, con la lechada compuesta por una mezcla de
material de soldadura de tipo polvo y ligante, se recubre en
posición central una zona de 20 mm de anchura en la dirección
longitudinal de la superficie interna de una carcasa 1 metálica
cilíndrica, de 70 mm de longitud y de 1,5 mm de espesor. Tras el
secado, el cuerpo 2 de núcleo se prensa según la citada carcasa
metálica cilíndrica en posición central respecto a la dirección
axial. A continuación, se realiza el tratamiento térmico para
soldadura fuerte (1200ºC, 20 minutos, 10^{-5} Torr), y se obtiene
un soporte metálico de 63,5 mm de diámetro, 70 mm de longitud (la
longitud del cuerpo en nido de abeja es de 60 mm). El perfil del
soporte metálico obtenido mediante este procedimiento se muestra en
la Figura 3. En la Figura 3 se muestra con 3 la zona de unión de la
carcasa 1 metálica cilíndrica con el cuerpo 2, con 4 se muestra la
zona de unión de una chapa plana y de una chapa corrugada del cuerpo
de núcleo, y con 5 se muestra la dirección de introducción de los
gases de escape.
El catalizador es transportado sobre este
soporte metálico, y se lleva a cabo la prueba de choque térmico
(ciclo térmico: calentamiento x 12 minutos \rightarrow
enfriamiento obligado con aire x 3 minutos, Máx. 1000ºC, vibración:
200 Hz, aceleración 30 G). Tras la prueba de 200 ciclos térmicos,
aceleración de 30 G, 3,6 x 10^{8} veces, no se observó ninguna
aberración del cuerpo de núcleo; sin embargo, se observó una grieta
en el extremo de entrada de los gases de escape de la parte de
soldadura fuerte de la chapa plana más externa con la carcasa
metálica cilíndrica.
Ejemplo Comparativo
2
Se prepara una chapa corrugada arrollando una
chapa plana de acero inoxidable resistente al calor de tipo ferrita
de 60 mm de anchura y 100 \mum de espesor. En ambas superficies de
dicha chapa corrugada, se realiza un recubrimiento con una lechada
compuesta por una mezcla de material de soldadura de tipo polvo y un
ligante en una zona de 5 - 15 mm desde el extremo de una entrada de
gas de escape por 10 mm de ancho, se apila con una chapa plana y se
arrollan, con lo que se prepara un cuerpo 2 de núcleo. A
continuación, la lechada compuesta por una mezcla de material de
soldadura de tipo polvo y el ligante, se aplica en una posición
central de 20 mm de ancho en la dirección longitudinal de la
superficie interna de una carcasa 1 de metal cilíndrica de 70 mm de
longitud y 1,5 mm de espesor. Tras el secado, el cuerpo 2 de núcleo
se prensa según la citada carcasa metálica cilíndrica en posición
central según la dirección axial. A continuación, se lleva a cabo el
tratamiento térmico para la soldadura fuerte (1200ºC, 20 minutos,
10^{-5} Torr) y se obtiene un soporte metálico de 63,5 mm de
diámetro, 70 mm de longitud (la longitud del cuerpo de núcleo en
nido de abeja es de 60 mm). El perfil del soporte metálico obtenido
mediante este procedimiento, se muestra en la Figura 4. En la Figura
4, se muestra con 3 la zona de unión de la carcasa 1 metálica
cilíndrica con el cuerpo 2 de núcleo, con 4 se muestra la zona de
unión de una chapa plana y una chapa corrugada del cuerpo de núcleo,
y con 5 se muestra la dirección de introducción de los gases de
escape.
El catalizador es transportado sobre este
soporte metálico, y se lleva a cabo una prueba de choque térmico
(ciclo térmico: calentamiento x 12 minutos \rightarrow
enfriamiento obligatorio con aire x 3 minutos, Máx. 1000ºC,
vibración: 200 Hz, aceleración: 30 G). Tras la prueba de 52 ciclos
térmicos, aceleración de 30 G, 9,4 x 10^{8} veces, se genera una
grieta en el extremo de entrada del gas de escape de la parte de
soldadura fuerte de la chapa plana más externa con la carcasa
metálica cilíndrica, y el cuerpo de núcleo se separa de la
carcasa.
Según se ha mencionado anteriormente, utilizando
la estructura de unión de cuerpo de núcleo de la presente invención,
el soporte metálico para limpieza de los gases de salida para un
automóvil, se puede obtener un ciclo de motor o una máquina
industrial con una duración excelente.
Claims (8)
1. Un soporte metálico para limpieza de los
gases de escape, en el que el soporte tiene forma de unión de un
cuerpo (2) de núcleo metálico en nido de abeja, formado por
arrollamiento de una chapa plana de de acero y de una chapa de
acero corrugada, con una carcasa (1) metálica cilíndrica que
circunda a dicho cuerpo (2) de núcleo metálico en nido de abeja, en
el que la periferia más externa del cuerpo (2) de núcleo metálico en
nido de abeja se une con la superficie interna de la carcasa (1)
metálica cilíndrica a lo largo de una anchura predeterminada en
dirección axial, cubriendo la dirección circunferencial completa y,
en dicha posición de conexión, además, la zona (4) de unión de la
chapa plana más externa del cuerpo (2) de núcleo metálico en nido de
abeja con la chapa corrugada que forma una segunda capa, o la zona
(4) de unión de la chapa corrugada más externa con la chapa plana
que forma una segunda placa, se forma dentro de la citada anchura
predeterminada en la dirección axial de ambos extremos de la zona
(3) de unión con la carcasa metálica cilíndrica, que se
caracteriza porque la zona (4) de unión de la chapa plana y
de la chapa corrugada del cuerpo (2) de núcleo metálico en nido de
abeja se forma desde la circunferencia más externa hasta la
circunferencia más interna.
2. El soporte metálico para limpieza de los
gases de escape de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la
periferia más externa del cuerpo (2) de núcleo metálico en nido de
abeja es una chapa plana.
3. El soporte metálico para limpieza de gases de
escape de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la anchura
de la zona (3) de unión de la carcasa (1) metálica cilíndrica en el
interior del cuerpo (2) de núcleo metálico en nido de abeja, tiene
½ de la longitud, o es más pequeña que ½ de la longitud del cuerpo
(2) de núcleo metálico en nido de abeja en dirección axial desde la
salida de los gases de escape.
4. El soporte metálico para limpieza de los
gases de escape de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que en la zona (4) de unión de la
chapa plana con la chapa corrugada en el cuerpo (2) de núcleo
metálico en nido de abeja, no se solapan por ambos lados de la chapa
plana.
5. El soporte metálico para limpieza de los
gases de escape de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que la zona (3) de unión de la carcasa
(1) metálica cilíndrica con el cuerpo (2) de núcleo metálico en
nido de abeja, o la zona (4) de unión de la chapa plana y la chapa
corrugada, se preparan de forma plural en la dirección axial.
6. El soporte metálico para limpieza de los
gases de escape de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que la zona (4) de unión de la chapa
plana y la chapa corrugada en el cuerpo (2) de núcleo metálico en
nido de abeja, y ambos extremos de a zona (3) de unión de la carcasa
(1) metálica cilíndrica y el cuerpo (2) de núcleo metálico en nido
de abeja, se realiza en el interior mediante 10 veces, o más de 10
veces, el espesor de la hoja metálica que compone el cuerpo (2) de
núcleo metálico en nido de abeja.
7. El soporte metálico para limpieza de los
gases de escape de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que la zona (4) de unión de la chapa
plana con la chapa corrugada del cuerpo (2) de núcleo metálico en
nido de abeja, y la zona (3) de unión del cuerpo (2) de núcleo con
la carcasa (1) metálica cilíndrica, tienen una parte sin unión del
5% de la longitud con respecto a la longitud del cuerpo de núcleo en
dirección axial en al menos uno de los extremos.
8. El soporte metálico para limpieza de los
gases de escape de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que la longitud total de la zona (3)
de unión de la carcasa (1) metálica cilíndrica con el cuerpo (2) de
núcleo metálico en nido de abeja en la dirección axial del cuerpo
(2) de núcleo, es de 5 mm o mayor de 5 mm y de ½ de la longitud o
más corta que ½ de la longitud de la zona (3) de unión de la carcasa
(1) metálica cilíndrica con el cuerpo (2) de núcleo metálico en nido
de abeja en la dirección axial del cuerpo de núcleo.
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