ES2310402T3 - Cuerpo de nido de abeja con cavernas internas. - Google Patents
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Abstract
Cuerpo de nido de abeja (1), especialmente para la depuración de gas de escape de un motor de combustión interna, con paredes interiores (2, 3) que definen canales (4) que conducen de una superficie de entrada (5) a una superficie de salida (6) del cuerpo de nido de abeja (1), caracterizado porque al menos en una zona parcial del cuerpo de nido de abeja (1) están presentes varias cavernas (9) libres de paredes interiores (2, 3), las cuales están conformadas y dimensionadas de modo que incluyen al menos un respectivo espacio libre (10) de forma esférica cuya superficie de sección transversal máxima (Qmax) asciende al menos a diez veces la superficie de sección transversal media (q) de los canales (4) en la zona parcial (T) correspondiente.
Description
Cuerpo de nido de abeja con cavernas
internas.
La presente invención concierne a un cuerpo de
nido de abeja, especialmente para la depuración de gas de escape de
un motor de combustión. Tales cuerpos de nido de abeja pueden tener
estructuras básicas metálicas o cerámicas y sirven para proporcionar
una superficie grande que interactúa con un gas de escape en un
sistema de gas de escape. En particular, se revisten cuerpos de nido
de abeja con material catalíticamente activo y/o se construyen éstos
de modo que puedan separar partículas finas del gas de escape y
transformarlas. Asimismo, se revisten también con material
adsorbedor cuerpos de nido de abeja de esta clase que sirven para
adsorber temporalmente contaminantes, especialmente hidrocarburos
y/u óxidos de nitrógeno.
Típicamente, tales cuerpos de nido de abeja
tienen un gran número de canales que discurren aproximadamente en
paralelo y que conducen de una superficie de entrada del cuerpo de
nido de abeja a una superficie de salida. Por tanto, en estado
montado, un cuerpo de nido de abeja de esta clase es atravesado más
o menos uniformemente por gas de escape en una dirección de flujo,
con lo que la distribución del gas de escape sobre los distintos
canales del cuerpo de nido de abeja depende en primer lugar
principalmente del perfil de flujo en la superficie de entrada. En
el estado de la técnica se conocen también numerosas medidas que
influyen sobre el flujo en los distintos canales y/o sobre la
distribución del flujo en el cuerpo de nido de abeja. Los cuerpos de
nido de abeja metálicos altamente desarrollados, que están
constituidos por capas de chapa individuales, utilizan
frecuentemente varias medidas diferentes de entre las medidas
conocidas para optimizar las propiedades de flujo de un cuerpo de
nido de abeja. Se diferencian sobre todo dos formas de construcción
típicas para cuerpos de nido de abeja metálicos. Una forma de
construcción temprana, para la cual muestra ejemplos típicos el
documento DE 29 02 779 A1, es la forma de construcción en espiral,
en la que sustancialmente se colocan una sobre otra y se arrollan
en espiral una capa de chapa lisa y una capa de chapa ondulada. 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
dispuestas elternándose o bien de capas de chapa onduladas de
manera diferente, formando las capas de chapa inicialmente una o
varias pilas que se entrelazan una con otra. Los extremos de todas
las capas de chapa vienen a quedar situados aquí en el exterior y
pueden unirse con una carcasa o tubo envolvente, con lo que se
originan numerosas uniones que incrementan la durabilidad 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 el documento WO 90/03220. Se conoce también desde hace
bastante 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 igualmente
cuerpos de nido de abeja en forma de construcción cónica,
eventualmente también con otras estructuras adicionales para influir
sobre el flujo. Un cuerpo de nido de abeja de esta clase se
encuentra descrito, por ejemplo, en el documento WO 97/49905.
La presente invención parte del documento WO
2004/022937 A1. Se conoce por este documento el recurso de fabricar
cuerpos de nido de abeja a partir de capas de chapa agujereadas,
pudiendo ser los agujeros de las capas de chapa de mayor tamaño que
la sección transversal de los canales. Los cuerpos de nido de abeja
construidos con estas capas de chapa agujereadas tienen propiedades
especialmente favorables en lo que respecta a la distribución del
flujo en su interior, ya que se compensan diferencias de presión en
los distintos canales por medio de los agujeros y al mismo tiempo
tiene lugar una turbulización del gas circulante a su través, lo que
mejora el contactado con las superficies. El número y la posición de
los agujeros son variables dentro de amplios límites, de modo que se
pueden fabricar cuerpos de nido de abeja adaptados a condiciones
diferentes.
En el documento WO 2004/022937 A1 se describe,
además, el modo en que, con ayuda de escotaduras adecuadas de las
distintas capas de chapa, se puede producir en un cuerpo de nido de
abeja durante la fabricación una cavidad grande, por ejemplo para
recibir una sonda lambda. Las modernas técnicas de fabricación
admiten que se predetermine exactamente el sitio en el que se deberá
producir una cavidad en un cuerpo de nido de abeja que se quiera
fabricar. Respecto de otros detalles, se hace referencia al
documento WO 2004/022937 A1 cuya descripción se incorpora aquí en
todo su contenido.
En el documento EP 1 428 577 A1 se describe
también un cuerpo de nido de abeja con agujeros en sus capas de
chapa. Este cuerpo de nido de abeja está constituido por una chapa
lisa y una chapa ondulada arrolladas en forma de espiral. En todos
los procedimientos de fabricación de cuerpos de nido de abeja a
partir de capas de chapa metálicas con agujeros puede ocurrir,
naturalmente, que algunos agujeros de capas de chapa consecutivas
estén alineados aproximadamente uno con otro. De esta manera, se
originan más o menos aleatoriamente en un cuerpo de nido de abeja
unas cavidades de mayor tamaño, llamadas en lo que sigue cavernas.
Sin medidas especiales, particularmente en caso de una disposición
uniforme de los agujeros en las capas de chapa, estas cavernas
están conformadas de manera muy irregular y están casi siempre
fuertemente curvadas o incluso interrumpidas, especialmente en la
zona exterior de un cuerpo de nido de abeja, lo que depende de la
relación de la superficie de las láminas a la superficie de los
agujeros.
Se ha comprobado ahora que para diferentes
aplicaciones, especialmente para eliminar partículas de un gas de
escape, es especialmente ventajoso que en un cuerpo de nido de abeja
esté formado un número mayor de cavernas que tengan dimensiones
relativamente grandes en todas las direcciones. La dificultad en la
descripción de las propiedades de tales cavernas consiste en que
estas cavernas no están rodeadas por paredes cerradas, sino que
justamente son definidas por agujeros más o menos alineados uno con
otro en capas de chapa lisas y onduladas. Los bordes de esos
agujeros forman una especie de envolvente para la caverna. Un modo
de describir tales cavernas, que son ventajosas para las
propiedades de un cuerpo de nido de abeja, consiste en indicar cómo
una bola grande encontraría sitio en una caverna. Por tanto, en lo
que sigue y ayudándose del dibujo se intenta, entre otras cosas,
describir las propiedades de cavernas con ayuda de la bola más
grande que pueda alojarse en una caverna. Es inmediatamente
evidente que ninguna caverna de un cuerpo de nido de abeja puede
recibir bolas mayores que las que pasarían por los agujeros de las
láminas. Por tanto, el tamaño de la bola que casa con una caverna
viene determinado, por un lado, por el tamaño de los agujeros y, por
otro lado, por el grado de solapamiento de agujeros contiguos.
Cabe consignar todavía que, al considerar
agujeros en una lámina ondulada para la presente invención, se
considera siempre tan sólo la proyección de los agujeros sobre el
plano medio de una lámina ondulada. Para la presente invención y
para la formación de cavernas no desempeña ningún cometido decisivo
la clase de ondulación, sino que solamente lo desempeña el tamaño
de la proyección de los agujeros en una capa de chapa ondulada. No
obstante, la ondulación desempeña un cometido para el tamaño de los
canales en un cuerpo de nido de abeja. En cuerpos de nido de abeja
de constitución sencilla todos los canales tienen aproximadamente la
misma superficie de sección transversal, pero existen también
cuerpos de nido de abeja en los que se presentan superficies de
sección transversal de canal diferentes en un intervalo de sección
transversal determinado. Por tanto, para generalizar, en lo que
sigue se habla de la superficie media de sección transversal de
canal, lo que en el caso más sencillo significa la superficie de
sección transversal de cada canal, pero que en casos complicados
significa para un intervalo de sección transversal determinado de un
cuerpo de nido de abeja la superficie de sección transversal total
del cuerpo de nido de abeja dividida por el número de canales en ese
intervalo de sección transversal.
La presente invención se basa en el problema de
indicar un cuerpo de nido de abeja que presente propiedades
mejoradas en lo que respecta a condiciones de flujo, pérdida de
presión, transformación de contaminantes y/o partículas en un gas de
escape.
Sirve para resolver este problema un cuerpo de
nido de abeja según la reivindicación 1 independiente y según la
reivindicación 8 independiente. Ejecuciones y perfeccionamientos
ventajosos están indicados en las respectivas reivindicaciones
subordinadas.
El cuerpo de nido de abeja según la invención
presenta paredes interiores que definen canales que conducen de una
superficie de entrada a una superficie de salida del cuerpo de nido
de abeja. El cuerpo de nido de abeja contiene aquí al menos en una
zona parcial varias cavernas libres de paredes interiores que están
conformadas y dimensionadas de modo que cada una de ellas incluye al
menos un espacio libre de forma esférica cuya superficie de sección
transversal máxima asciende al menos a diez veces la superficie de
sección transversal media de los canales en la zona parcial
correspondiente.
Se ha visto que los cuerpos de nido de abeja con
numerosos agujeros en sus pares interiores hacen posible
ciertamente una buena compensación de diferencias de presión entre
los distintos canales, pero que, no obstante, se pueden formar vías
de flujo rectilíneas cuando no existen grandes diferencias de
presión entre canales contiguos. Las cavidades de menor tamaño son
atravesadas por estas venas de flujo de manera sencilla y uniforme,
con lo que no se produce un mezclado transversal especial o una
transformación o separación incrementada de partículas. Esto cambia
cuando los agujeros de las paredes interiores están dispuestos de
modo que se origina al menos un espacio libre de forma esférica
cuya superficie de sección transversal máxima asciende al menos a
diez veces la superficie de sección transversal media de los
canales. Esto significa que los al menos diez canales apretadamente
adyacentes uno a otro desembocan en el espacio libre y salen
nuevamente de éste por el lado opuesto. Con este orden de tamaño de
la caverna tiene lugar en cualquier caso un gran mezclado
transversal, con lo que se favorecen los procesos deseados en el
cuerpo de nido de abeja. Una premisa necesaria es que la superficie
de sección transversal de los agujeros que forman la caverna en las
paredes interiores tenga también al menos un tamaño igual a diez
veces la superficie de sección transversal media de los canales. En
una ejecución ventajosa de la invención, que es de importancia
especialmente para cuerpos de nido de abeja con un gran número de
canales por superficie de sección transversal, la superficie de
sección transversal máxima del espacio libre de forma esférica es
de 20 a 100 veces, preferiblemente de 30 a 50 veces la superficie de
sección transversal media de los canales. Se originan así unas
cavernas gigantescas en relación con los tamaños de los canales, en
las que se pueden formar turbulencias y flujos transversales,
especialmente en el caso de una corriente de gas pulsan-
te, lo que puede conducir a mejores propiedades de transformación sin una pérdida de presión demasiado grande.
te, lo que puede conducir a mejores propiedades de transformación sin una pérdida de presión demasiado grande.
En realidad, es ventajoso que un gran número de
canales, por ejemplo 10 a 500, desemboquen en una caverna y salgan
nuevamente de ésta.
Para que las propiedades favorables de las
cavernas según la invención puedan repercutir sobre una parte lo más
grande posible del flujo en un cuerpo de nido de abeja, entre el 50
y el 100% de los canales del cuerpo de nido de abeja deberán
cortarse con al menos una de las cavernas, y preferiblemente más de
tres de éstas. Por motivos de estabilidad, puede ser necesario que
las cavernas en un cuerpo de nido de abeja no lleguen enteramente
hasta la envolvente más exterior, por lo que, en ciertas
circunstancias, el 100% de todos los canales no se cortan con una
caverna. Sin embargo, una porción lo mayor posible de los canales
deberá cortarse preferiblemente con una o aún mejor varias de las
cavernas para aprovechar las favorables propiedades de éstas.
Es ventajoso a este respecto que las cavernas
estén distribuidas uniformemente por todo el volumen del cuerpo de
nido de abeja.
No obstante, no ofrece tampoco dificultades, y
puede ser ventajoso según las condiciones de flujo en un sistema de
depuración de gas de escape, el prever una distribución no uniforme,
preferiblemente con una aglomeración en una zona interior y/o en
dirección a la superficie de entrada o de salida del cuerpo de nido
de abeja. Se ofrece aquí la posibilidad de adaptar la invención a
diferentes casos de aplicación.
Según la clase de construcción de las cavernas
en un cuerpo de nido de abeja, las propias cavernas, naturalmente,
no son de forma esférica. La cavidad de forma esférica sirve
únicamente para la descripción teórica de las relaciones
dimensionales en una caverna. Las cavernas que se presentan
realmente tienen más bien la forma de cilindros o de cilindros
curvados, estando situada preferiblemente su extensión axial en una
posición aproximadamente perpendicular al recorrido de los
canales.
La descripción de la invención realizada hasta
ahora no se limita a cuerpos de nido de abeja hechos de capas de
chapa, sino que puede aplicarse también a cuerpos de nido de abeja
cerámicos, siempre que se empleen procedimientos adecuados para
producir las cavernas. En la fabricación de cuerpos de nido de abeja
cerámicos se pueden mecanizar, por ejemplo, las piezas brutas con
relativa facilidad antes de cocerlas y se pueden producir cavernas
mediante punción o medidas adoptadas ya durante la extrusión.
La reivindicación 8 independiente se dirige
especialmente a cuerpos de nido de abeja que están formados por
chapas enrolladas, entrelazadas y/o estratificadas. Este cuerpo de
nido de abeja presenta un gran número de capas de chapa al menos
parcialmente estructuradas, cuya estructuración forma canales que
conducen de una superficie de entrada a una superficie de salida
del cuerpo de nido de abeja. Con capas de chapa se quieren dar a
entender las sucesivas capas del cuerpo de nido de abeja, con
independencia de si estas capas de chapa consisten en una o en
varias chapas separadas. Cabe consignar que, en principio, es
posible construir un cuerpo de nido de abeja a partir de solamente
una única chapa, para lo cual se ondula una parte de la tira de
chapa y se pliega por acodamiento sobre ésta la parte lisa restante
de la tira de chapa. La estructura así obtenida puede arrollarse en
espiral desde una línea de acodamiento para formar un cuerpo de nido
de abeja. La posibilidad inmediata consiste en emplear una chapa
lisa y una chapa ondulada para fabricar un cuerpo de nido de abeja
arrollado en forma de espiral. Son posibles también espirales de
varios pasos constituidas por tres o más chapas. Por último, existe
un gran número de formas de construcción que se fabrican a partir de
una o varias pilas de chapas lisas y onduladas alternas. Tales
cuerpos de nido de abeja contienen un gran número de chapas, pero
el número de chapas y el número de capas de chapa consecutivas no
tienen tampoco que ser necesariamente iguales. Por este motivo, se
puede distinguir en principio entre una chapa y una capa de chapa,
aun cuando esto no sea a menudo posible, por ejemplo, en dibujos
que muestren solamente un fragmento de un cuerpo de nido de abeja.
Para la presente invención, la forma de construcción no tiene en
primera aproximación ninguna importancia, siendo más fácil calcular
la posición de los agujeros de formación de cavernas para cuerpos de
nido de abeja construidos en forma de espiral que para cuerpos de
nido de abeja constituidos por muchas chapas individuales. Sin
embargo, no existe un problema de principio para ninguna de las
formas de construcción. Un cuerpo de nido de abeja según la
invención se caracteriza porque al menos en una zona parcial del
cuerpo de nido de abeja las capas de chapa presentan agujeros con
una superficie de sección transversal efectiva que es mayor que
diez veces la superficie de sección transversal media de los canales
en la zona parcial correspondiente, estando dispuestos y
conformados los agujeros de modo que éstos forman en el cuerpo de
nido de abeja con agujeros de capas de chapa contiguas unas
cavernas continuas de gran volumen, ya que los agujeros se solapan
uno con otro en al menos cinco capas de chapa consecutivas,
ascendiendo la superficie de solapamiento de los agujeros
correspondientes en estas cinco capas de chapa a al menos diez veces
la superficie de sección transversal media de los canales en la
zona parcial. Como se explicará todavía con más detalle ayudándose
del dibujo, se producen siempre algunas cavernas en cuerpos de nido
de abeja hechos de capas de chapa agujereadas, pudiendo incluso, en
un caso extremo, estar unidas entre sí todas las cavernas, lo que se
presenta siempre y cuando la superficie de los agujeros en cada capa
de chapa sea mayor que la superficie restante de la capa de chapa.
En capas de chapa onduladas se emplea el concepto de superficie
efectiva, el cual resulta de la proyección del agujero de una capa
de chapa sobre el plano medio de la capa de chapa ondulada.
Para la presente invención es esencial que los
agujeros no formen pequeñas cavidades ramificadas en el cuerpo de
nido de abeja, sino que constituyan cavernas de volumen
relativamente grande, lo que se produce exactamente cuando los
agujeros de capas de chapa contiguas casi están alineados uno con
otro o se solapan en una superficie grande. La disposición según la
invención conduce nuevamente a cavernas con las propiedades
deseadas. La forma de los agujeros puede en principio elegirse
libremente, pero, por motivos mecánicos para evitar la formación de
fisuras, se recomienda elegir agujeros con bordes redondeados,
debiendo unir los agujeros además, en cada caso, tres o más canales
en sentido transversal a la dirección de flujo. En la dirección de
flujo, los agujeros deberán tener también cierto tamaño mínimo,
concretamente al menos dos veces y preferiblemente más de tres veces
el diámetro hidráulico medio de los canales que desembocan en la
caverna. El diámetro hidráulico resulta de la superficie de sección
transversal de un canal y de la forma de su sección transversal y,
salvo en canales redondos, es más pequeño que la anchura máxima de
un canal.
En una forma de realización preferida de la
invención el cuerpo de nido de abeja es de forma de cilindro y está
constituido por una o varias pilas de chapas, presentando las chapas
de cada pila una longitud L y una anchura B, siendo L mayor que T,
y las chapas de cada pila presentan muchos agujeros cuyas distancias
en la dirección de la anchura B son sustancialmente constantes en
todas las chapas de una pila, pero son diferentes en la dirección
de la longitud L. Esto es exactamente lo que no ocurre en formas de
construcción del estado de la técnica. Para simplificar la
fabricación y a falta del conocimiento de la invención, chapas
típicamente agujereadas han sido provistas uniformemente de
agujeros en toda su longitud, lo que precisamente no puede conducir
a un cuerpo de nido de abeja según la invención, ni con el
arrollamiento en espiral de capas de chapa ni con la fabricación de
un cuerpo de nido de abeja a partir de una o varias pilas de
chapa.
Otro ejemplo de realización preferido de la
invención es un cuerpo de nido de abeja constituido por al menos
una chapa con una longitud L y una anchura B, siendo L mayor que B,
estando el cuerpo de nido de abeja arrollado en forma de espiral y
presentando la al menos una chapa muchos agujeros que tienen
distancias aproximadamente constantes en la dirección de la
anchura, pero distancias diferentes en la dirección de la longitud.
El modelo exacto de los agujeros depende de las respectivas
condiciones de aplicación. Sin embargo, es común a todos los
cuerpos de nido de abeja enrollados el hecho de que son
convenientemente necesarias distancias aproximadamente constantes
de los agujeros en la dirección de la anchura de las chapas
empleadas. De esta manera, los agujeros están ya alineados uno con
otro en la dirección de flujo como consecuencia de la fabricación,
sin que se tenga que prestar una atención especial a estas
distancias. Se tiene que calcular correctamente tan sólo la
distancia de los agujeros en la dirección longitudinal de cada
chapa. Se pueden limitar aquí deliberadamente cavernas, por ejemplo
mediante la omisión de algunos agujeros a distancias determinadas, o
bien, mediante una variación del modelo de agujeros, por ejemplo en
la zona exterior de un cuerpo de nido de abeja, se pueden prever más
cavernas por cada vuelta de una capa de chapa que en el interior de
dicho cuerpo de nido de abeja.
Para compensar determinadas tolerancias de
fabricación puede ser ventajoso configurar los agujeros en forma de
agujeros alargados, debiendo ser su extensión en sentido transversal
a la dirección de los canales mayor que en la dirección de estos
canales.
Los cuerpos de nido de abeja según la invención
pueden ser provistos además, en su interior, de otras estructuras
formadas en las chapas. Todas las medidas conocidas para influir
sobre el flujo en el interior de un cuerpo de nido de abeja pueden
presentarse como adiciones a las medidas según la invención que aquí
se han descrito. La integración en una carcasa y, por ejemplo, la
obtención de formas de construcción cónicas pueden lograrse también
con arreglo a medidas conocidas por el estado de la técnica.
Un cuerpo de nido de abeja según la invención es
adecuado especialmente como parte de una instalación de depuración
de gas de escape de un motor de combustión, especialmente un motor
diésel. En general, un campo de aplicación preferido es la
depuración de gas de escape en vehículos automóviles.
En lo que sigue se explican la invención y sus
ejemplos de realización con más detalle ayudándose del dibujo, en el
que muestran concretamente:
La figura 1, esquemáticamente, la constitución
de un cuerpo de nido de abeja según la invención formado por capas
de chapa agujereadas y
La figura 2, esquemáticamente, una sección
transversal a través de la zona de una caverna en un cuerpo de nido
de abeja según la invención.
La figura 1 muestra un cuerpo de nido de abeja 1
que, a título de ejemplo, puede fabricarse en forma de espiral a
partir de una chapa lisa 2 y una chapa ondulada 3. El cuerpo de nido
de abeja 1 no terminado todavía de fabricar en la figura presenta
unos canales 4 formados por la estructura de la chapa ondulada 3,
los cuales conducen de una superficie de entrada 5 a una superficie
de salida 6 del cuerpo de nido de abeja. El cuerpo de nido de abeja
1 puede ser atravesado en la dirección de flujo S por un gas de
escape que se ha de depurar. La chapa lisa 2 tiene una anchura B y
una longitud L y está provista de un gran número de agujeros 7. En
el presente ejemplo se trata de agujeros alargados con su dimensión
más larga en la dirección de la longitud L de la chapa lisa 2, es
decir, transversalmente a la dirección de flujo posterior S. La
chapa ondulada 3 presenta también numerosos agujeros 8 que en el
presente caso están configurados también como agujeros alargados en
la misma dirección. Se aprecia que los agujeros 8 de la capa de
chapa ondulada 3 tienen que ser netamente más largos, al extender
la capa de chapa, que los agujeros 7 de la chapa lisa para que las
dimensiones de los agujeros 8 de la chapa ondulada 3 en estado
ondulado correspondan aproximadamente a las dimensiones de los
agujeros 7 de la chapa lisa 2. Para la presente invención es de
importancia solamente la proyección de los agujeros 8 de la chapa
ondulada 3 sobre el plano medio de dicha chapa ondulada 3. Las
distancias entre los agujeros 7, 8 con respecto a la anchura B de
las chapas 2, 3 son sustancialmente constantes, de modo que en esta
dirección los agujeros de capas de chapa contiguas se solapan
siempre entre ellos de forma prácticamente completa. Sin embargo,
se aprecia que, a iguales distancias entre los agujeros 7, 8,
resultaría siempre también en la dirección de la anchura L de las
chapas 2, 3, al arrollar éstas, un decalaje de los agujeros al
aumentar el diámetro del cuerpo de nido de abeja 1 que se ha de
arrollar. Por tanto, para conseguir cavernas grandes con las
propiedades según la invención se tiene que adaptar de manera
correspondiente la distancia de los agujeros 7, 8 en la dirección
de la longitud L de las chapas 2, 3. Lo más sencillo consiste en
establecer antes de la fabricación el sitio en que las cavernas del
cuerpo de nido de abeja deberán ser de qué dimensiones, y
seguidamente determinar en qué sitios de las chapas 2, 3 y cómo han
de disponerse agujeros conformados. Este proceso podría de de
diferente complicación para diferentes formas de construcción de
cuerpos de nido de abeja, pero puede ser controlado sin problemas
mediante sencillos ensayos y un control correspondiente de las
máquinas que producen los agujeros 7, 8. Los agujeros 7, 8 en la
figura 1 no han de considerarse en absoluto como dibujados a escala,
por lo que éstos podrían ser también netamente más grandes de
conformidad con la invención.
\newpage
La figura 2 muestra esquemáticamente una sección
transversal a través de un cuerpo de nido de abeja en la zona de
una caverna 9 según la invención. Capas de chapa lisas 2 y capas de
chapa onduladas 3 están estratificadas una sobre otra, solapándose
sustancialmente entre ellos los agujeros de las capas de chapa 2, 3
y formando así una caverna libre 9. Esta caverna 9 contiene un
espacio libre 10 de forma esférica con una superficie de sección
transversal Qmax en el que, por tanto, encajaría teóricamente una
bola con este diámetro. Por superficie de sección transversal
máxima Qmax de una bola se entiende la sección transversal máxima de
esta bola. Como se ha insinuado también con un rayado en el dibujo,
cada canal individual de los canales 4 presenta una superficie de
sección transversal q que en el presente ejemplo es aproximadamente
igual para todos los canales. No obstante, existen también formas
de construcción de cuerpos de nido de abeja en las que se presentan
secciones transversales de canal diferentes. En este caso, se puede
calcular fácilmente una sección transversal de canal media q. Lo
decisivo de la presente invención es que las cavernas 9 son tan
grandes y están conformadas de tal modo que quepa en ellas un
espacio libre 10 de forma esférica cuya superficie de sección
transversal máxima Qmax sea al menos diez veces mayor que la
sección transversal de canal media q. Se prefieren formas de
realización en las que proporcionalmente caben todavía unos
espacios libres sensiblemente mayores de forma esférica dentro de
las cavernas 9, especialmente en cuerpos de nido de abeja con
grandes densidades de celdas de, por ejemplo, 600 cpsi (cells per
square inch = celdas por pulgada cuadrada) hasta más de 1.200
cpsi.
La presente invención hace posible una mejora
adicional de las propiedades de cuerpos de nido de abeja altamente
desarrollados para sistemas de depuración de gas de escape,
especialmente en lo que respecta a la depuración mejorada de un gas
de escape para despojarlo de partículas junto con, al mismo tiempo,
unas propiedades favorables en lo que respecta a pérdida de presión,
utilización de material y propiedades de flujo.
- 1
- Cuerpo de nido de abeja
- 2
- Capa de chapa sustancialmente lisa (chapa lisa)
- 3
- Capa de chapa ondulada (chapa ondulada)
- 4
- Canal
- 5
- Superficie de entrada
- 6
- Superficie de salida
- 7
- Agujero en la chapa lisa
- 8
- Agujero en la chapa ondulada
- 9
- Caverna
- 10
- Espacio libre máximo de forma esférica
- B
- Anchura de una chapa
- L
- Longitud de una chapa
- AB
- Distancia de los agujeros en la dirección de la anchura B
- AL
- Distancia de los agujeros en la dirección de la longitud L
- S
- Dirección de flujo
- Qmax
- Superficie de sección transversal máxima
- q
- Superficie de sección transversal de canal media.
Claims (13)
1. Cuerpo de nido de abeja (1), especialmente
para la depuración de gas de escape de un motor de combustión
interna, con paredes interiores (2, 3) que definen canales (4) que
conducen de una superficie de entrada (5) a una superficie de salida
(6) del cuerpo de nido de abeja (1), caracterizado porque al
menos en una zona parcial del cuerpo de nido de abeja (1) están
presentes varias cavernas (9) libres de paredes interiores (2, 3),
las cuales están conformadas y dimensionadas de modo que incluyen al
menos un respectivo espacio libre (10) de forma esférica cuya
superficie de sección transversal máxima (Qmax) asciende al menos a
diez veces la superficie de sección transversal media (q) de los
canales (4) en la zona parcial (T) correspondiente.
2. Cuerpo de nido de abeja (1) según la
reivindicación 1, caracterizado porque la superficie de
sección transversal máxima (Qmax) del espacio libre (10) de forma
esférica es de 20 a 100 veces, preferiblemente 30 a 50 veces la
superficie de sección transversal media (q) de los canales (4).
3. Cuerpo de nido de abeja (1) según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las cavernas (9)
se cortan cada una de ellas con 10 a 500 canales (4).
4. Cuerpo de nido de abeja (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el 50 al
100% de los canales (4) del cuerpo de nido de abeja (1) se cortan
preferiblemente con al menos una de las cavernas (9) y
preferiblemente con más de tres de estas cavernas.
5. Cuerpo de nido de abeja (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
cavernas (9) están uniformemente distribuidas por todo el volumen
del cuerpo de nido de abeja.
6. Cuerpo de nido de abeja (1) según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las cavernas (9)
están distribuidas irregularmente en el cuerpo de nido de abeja (1),
preferiblemente con una aglomeración en una zona interior y/o en
dirección a la superficie de entrada (5) o de salida (6) del cuerpo
de nido de abeja (1).
7. Cuerpo de nido de abeja (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
cavernas (9) presentan aproximadamente la forma de cilindros o de
cilindros curvados, preferiblemente con su extensión axial orientada
en dirección aproximadamente perpendicular al recorrido de los
canales (4).
8. Cuerpo de nido de abeja (1) de construcción
enrollada, entrelazada y/o estratificada a base de al menos una
chapa (2, 3), con un gran número de capas de chapa (3) al menos
parcialmente estructuradas, cuya estructuración forma canales (4)
que conducen de una superficie de entrada (5) a una superficie de
salida (6) del cuerpo de nido de abeja (1), caracterizado
porque al menos en una zona parcial del cuerpo de nido de abeja (1)
las capas de chapa (2, 3) presentan agujeros (7, 8) con una
superficie de sección transversal efectiva que es mayor que diez
veces la superficie de sección transversal media (q) de los canales
(4) en la zona correspondiente, estando dispuestos y conformados los
agujeros (7, 8) de modo que formen en el cuerpo de nido de abeja (1)
con agujeros (7, 8) de capas de chapa contiguas (2, 3) unas cavernas
continuas (9) de gran volumen, para lo cual algunos agujeros de al
menos cinco capas de chapa consecutivas (2, 3) se solapan uno con
otro, ascendiendo la superficie de solapamiento de los agujeros
correspondientes (7, 8) en estas cinco capas de chapa (2, 3) a al
menos diez veces la superficie de sección transversal media (q) de
los canales (4) en la zona parcial (T) y ascendiendo la extensión de
los agujeros (7, 8) en la dirección de flujo (S) a al menos dos
veces y
preferiblemente más de tres veces el diámetro hidráulico medio de los canales (4) que desembocan en la caverna.
preferiblemente más de tres veces el diámetro hidráulico medio de los canales (4) que desembocan en la caverna.
9. Cuerpo de nido de abeja (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo
de nido de abeja (1) es de forma cilíndrica y está constituido por
una o varias pilas de chapas, presentando las chapas de cada pila
una longitud (L) y una anchura (B), en donde L > B, y teniendo
cada una de las chapas de cada pila muchos agujeros (7, 8) cuyas
distancias (AB, AL) en la dirección de la anchura (B) en todas las
chapas de una pila son sustancialmente constantes, pero son
diferentes en la dirección de la longitud (L).
10. Cuerpo de nido de abeja (1) según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el cuerpo de
nido de abeja (1) está constituido por al menos una chapa (2, 3)
arrollada en forma de espiral con una longitud (L) y una anchura
(B), en donde L > B, presentando la al menos una chapa (2, 3)
muchos agujeros (7, 8) que tienen distancias aproximadamente
constantes (AB) en la dirección de la anchura (B), pero distancias
diferentes (AL) en la dirección de la longitud (L).
11. Cuerpo de nido de abeja (1) según una de las
reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque al menos una
parte de los agujeros (7, 8) tiene una extensión más pequeña en la
dirección de los canales (4) que en un sentido transversal a la
dirección de dichos canales (4), siendo los agujeros (7, 8)
preferiblemente agujeros alargados.
12. Cuerpo de nido de abeja (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es parte de
una instalación de depuración de gas de escape de un motor de
combustión, especialmente un motor diésel, y contribuye a retirar
partículas de hollín del gas de escape del motor de combustión.
13. Cuerpo de nido de abeja (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta
aberturas y/o estructuras de turbulización adicionales en los
canales (4).
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