ES2315985T3 - Procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja con forma exacta. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja (2) que presenta una estructura de nido de abeja (3) dispuesta en una carcasa (1), cuyo procedimiento comprende al menos los pasos siguientes: a) formación de una estructura de nido de abeja (3), b) introducción de la estructura de nido de abeja (3) en una carcasa (1), c) realización de un tratamiento térmico de la estructura de nido de abeja (3) con carcasa (1), estando prevista al menos durante el paso b) y el paso c) una pieza conformada (4) que hace contacto por fuera al menos en ciertas zonas y cuyas superficies de contacto (5) reproducen un contorno exterior deseado (6) de la carcasa (1).
Description
Procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de
abeja con forma exacta.
La presente invención concierne a un
procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja que presenta
una estructura de nido de abeja dispuesta en una carcasa. Tales
cuerpos de nido de abeja se utilizan especialmente para el
tratamiento posterior de gases de escape.
Tales cuerpos de nido de abeja comprenden
regularmente una carcasa metálica en la que está dispuesta una
estructura de nido de abeja cerámica o metálica. Es aquí parte del
procedimiento de fabricación el introducir la estructura de nido de
abeja en la carcasa de una manera adecuada y, en último término,
formar una unión por técnicas de ensamble entre la carcasa y la
estructura de nido de abeja.
Es necesario para ello que se presente un
contacto lo más uniforme posible de la estructura de nido de abeja
con la carcasa. Además, deberá asegurarse que el cuerpo de nido de
abeja se fabrique con la redondez o exactitud de forma deseada.
Esto es de interés especial, ya que, en último término, deberá
realizarse una integración del cuerpo de nido de abeja, por
ejemplo, en la instalación de gas de escape de un motor de
combustión interna móvil, tal como en un vehículo. La carcasa
ofrece aquí frecuentemente una superficie de contacto para otras
uniones de acoplamiento de forma o de acoplamiento de fuerza. Una
falta de exactitud respecto de la forma exterior conduce a que, en
ciertas circunstancias, sean necesarias masas de junta para
compensar posteriormente tolerancias de forma, complicados pasos de
mecanización posterior u otras medidas intensivas en tiempo y en
costes.
El documento
WO-A1-98/15354 describe un
procedimiento para fabricar cuerpos de nido de abeja metálicos, en
el que se pliegan tiras de chapa metálica estructuradas y se
disponen éstas en una carcasa antes de que sean unidas una con
otra. Con el procedimiento allí descrito se pretende mejorar
especialmente la durabilidad a la fatiga de cuerpos de nido de
abeja con tiras de chapa metálica plegadas.
El documento
EP-A2-0 897 749 revela un
procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja metálico, en
el que se retuerce una pila de placas estructuradas y lisas y se
introduce esta pila en un tubo envolvente. La pila es hincada aquí
en el tubo envolvente con un troquel, con lo que se reduce el
diámetro de la pila retorcida. Con esto se pretende conseguir un
asiento mejorado de las placas en el tubo envolvente.
Se conoce por el documento
US-A-5 055 274 un procedimiento para
fabricar un convertidor catalítico, en el que se prensa una
estructura de nido de abeja cerámica con una carcasa a través de una
esterilla de soporte. Para la estructuración o reducción del
diámetro de la carcasa se propone una herramienta que presenta
troqueles radialmente móviles con respecto a la carcasa.
Además, cabe consignar también el documento
WO-A1-2005/001251 de la solicitante,
que indica una fabricación especialmente efectiva de pequeños
cuerpos de nido de abeja. Se indica aquí un número limitado de capas
y láminas de chapa que se cortan y retuercen conjuntamente en una
herramienta de conformación y de corte con una longitud
prefijada.
Los problemas respecto de una exactitud de forma
se manifiestan especialmente en cuerpos de nido de abeja que
presentan, por ejemplo, una estructura de nido de abeja metálica que
ha de introducirse en una sección transversal no cilíndrica de la
carcasa. En este caso, puede ocurrir que actúen sobre la carcasa,
desde la estructura de nido de abeja, unas fuerzas o presiones
diferentes orientadas en la dirección periférica de dicha carcasa.
Precisamente en carcasas de pared delgada, esto puede conducir ya a
una pequeña deformación. Además, en caso de esta desigual
distribución de presión se ha observado que este efecto se amplifica
durante el tratamiento térmico realizado más tarde en el cuerpo de
nido de abeja. Esto puede conducir a una deformación adicional de
la carcasa y/o a una unión no uniforme del cuerpo de nido de abeja
con dicha carcasa.
El cometido de la presente invención consiste en
resolver al menos parcialmente los problemas expuestos con respecto
al estado de la técnica. En particular, se pretende indicar un
procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja con forma
exacta.
Estos problemas se resuelven con un
procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja según las
características de la reivindicación 1. Otras ejecuciones
ventajosas de la invención están indicadas en las reivindicaciones
formuladas en forma subordinada. Cabe consignar que las
características expuestas individualmente en las reivindicaciones
pueden combinarse unas con otras de cualquier manera
tecnológicamente conveniente y mostrar así otras variantes de
realización de la invención.
El procedimiento según la invención para
fabricar un cuerpo de nido de abeja que presenta una estructura de
nido de abeja dispuesta en una carcasa comprende al menos los pasos
siguientes:
a) formación de una estructura de nido de
abeja,
b) introducción de la estructura de nido de
abeja en una carcasa,
c) realización de un tratamiento térmico de la
estructura de nido de abeja con carcasa,
estando prevista al menos durante el paso b) y
el paso c) una pieza conformada que hace contacto por fuera en
ciertos tramos y cuyas superficies de contacto reproducen un
contorno exterior deseado de la carcasa.
Aun cuando el procedimiento se puede utilizar en
principio para cualquier clase de estructuras de nido de abeja, el
paso a) comprende preferiblemente la formación de una estructura de
nido de abeja metálica. A este fin, se disponen en capas unas
láminas metálicas al menos parcialmente estructuradas y a
continuación se retuercen éstas unas con otras. Se puede lograr
entonces una constitución en forma de espiral, una constitución en
forma de S o una constitución semejante de la estructura de nido de
abeja. La estructura de nido de abeja comprende regularmente un
gran número de canales dispuestos sustancialmente paralelos uno a
otro que pueden ser atravesados por un gas de escape. Usualmente,
la estructura de nido de abeja se prepara por separado de la carcasa
y se introduce después, por medio del paso b), en una carcasa.
Respecto del paso b), se efectúa en general una
introducción por un lado de la estructura de nido de abeja en una
carcasa (especialmente cerrada en dirección periférica). Puede ser
ventajoso para ello prever un llamado cono de introducción que se
asienta sobre la carcasa y a través del cual se hace pasar la
estructura de nido de abeja, reduciéndose la estructura de nido de
abeja a la medida interior de la carcasa por medio de ligeras
compresiones.
El paso c) concierne especialmente a un
procedimiento de revestimiento y/o un procedimiento de unión.
Respecto del procedimiento de unión, se prefieren aquéllos en los
que se forman uniones de sinterización, de soldadura dura de aporte
y/o de soldadura autógena dentro de la estructura de nido de abeja o
entre la estructura de nido de abeja y la carcasa.
La pieza conformada tiene especialmente el
cometido de conservar sustancialmente una forma o configuración
deseada de la carcasa durante el proceso de fabricación. Respecto de
la configuración concreta de la pieza conformada, cabe remitirse a
las explicaciones siguientes. Sin embargo, se consigna ya en este
sitio que la pieza conformada está realizada en general con mayor
estabilidad que la de la carcasa y se aplica en ciertos tramos en
la dirección periférica de la carcasa. Las superficies de contacto
están dispuestas especialmente allí donde es de esperar un elevado
esfuerzo de la carcasa como consecuencia de la estructura de nido de
abeja introducida. Esto concierne especialmente a las zonas que
presentan una menor distancia al punto medio del cuerpo de nido de
abeja y/o en zonas de tramos de curvatura de la carcasa con un radio
de curvatura grande. En principio, es posible también prever varias
piezas conformadas en una carcasa.
El procedimiento es especialmente ventajoso
cuando se fabrica un cuerpo de nido de abeja con una sección
transversal no redonda de la carcasa. Con "no redonda" se
quieren dar a entender especialmente secciones transversales
ovaladas, semejantes a "pistas de carreras", angulosas u otras
no redondas. Éstas presentan regularmente radios de curvatura
diferentes que pueden llegar en parte hasta el infinito (tramo de
carcasa recto). Precisamente aquí se pueden producir durante el
tratamiento térmico del cuerpo de nido de abeja los estados de
tensión diferentes descritos al principio, de modo que con el
procedimiento que aquí se describe se pueden fabricar especialmente
tales cuerpos de nido de abeja con una forma exacta.
Por este motivo, según un perfeccionamiento del
procedimiento, es especialmente ventajoso que la pieza moldeada sea
puesta en contacto por fuera con la carcasa antes del paso b) y que
sea retirada nuevamente después del paso c). Esto quiere decir en
otras palabras que el conjunto de la estructura de nido de abeja y
la carcasa es soportado o mantenido con forma exacta por medio de
la pieza conformada hasta que se genere realmente una unión por
técnicas de ensamble entre componentes parciales de la estructura de
nido de abeja y la carcasa.
Asimismo, es ventajoso que la pieza conformada
esté prevista también en la carcasa al menos durante uno de los
procesos de mecanización siguientes:
- -
- soldadura de aporte del cuerpo de nido de abeja,
- -
- revestimiento del cuerpo de nido de abeja,
- -
- transporte del cuerpo de nido de abeja.
En la soldadura de aporte del cuerpo de nido de
abeja se alimenta preferiblemente un material de soldadura dura de
aporte en forma de polvo a través de un lado frontal del cuerpo de
nido de abeja. Además, es posible que se sumerja previamente el
cuerpo de nido de abeja por el lado frontal en un líquido de un
agente de adherencia en el que deba permanecer adherido más tarde
el material de soldadura dura de aporte en una forma definida. Al
revestir el cuerpo de nido de abeja se prevé especialmente un
llamado revestimiento aplicado por lavado que, por ejemplo, se dopa
con metales nobles y a continuación se calcina. Respecto del
transporte del cuerpo de nido de abeja, es de hacer notar que esta
fijación del cuerpo de nido de abeja por medio de la pieza
conformada se conserva, por ejemplo, entre las distintas estaciones
de tratamiento o para el almacenamiento transitorio.
Asimismo, se propone ahora también una pieza
conformada para la realización de un procedimiento de la clase
descrita anteriormente según la invención, en donde está previsto un
armazón con una pluralidad de superficies de contacto dirigidas
hacia dentro para un contorno exterior deseado de la carcasa. El
armazón está cerrado preferiblemente en dirección periférica, por
ejemplo a la manera de un marco. Se prefiere muy especialmente que
el armazón esté realizado en una sola pieza. Por consiguiente, el
contorno interior del armazón presenta una pluralidad de
superficies de contacto dirigidas hacia dentro, es decir que las
superficies de contacto comprenden la zona parcial del contorno
interior del armazón que se proyecta en la máxima medida hacia
dentro. Las superficies de contacto están orientadas o formadas una
respecto de otra de modo que correspondan sustancialmente al
contorno exterior deseado de la carcasa. En otras palabras, esto
significa que las superficies de contacto reproducen una parte del
contorno exterior de la carcasa. Sin embargo, es posible en
principio que una parte de las superficies de contacto esté también
achaflanada de modo que, por ejemplo, se haga posible una
introducción simplificada de la carcasa en el armazón.
En principio, es posible también que la pieza
conformada esté configurada de modo que se pueda ajustar la
posición relativa entre las superficies de contacto. Se hace posible
así una utilización especialmente flexible de la pieza conformada
para diferentes contornos de la carcasa. Además, existe la ventaja
de que con tales superficies de contacto móviles se hace posible
una retirada más fácil de la carcasa o del cuerpo de nido de abeja,
por ejemplo después de la realización de un tratamiento térmico.
Además, se propone también que unos rebajos
dirigidos radialmente hacia fuera mantengan distanciadas las
superficies de contacto dirigidas hacia dentro. Los rebajos
discurren de preferencia en dirección sustancialmente paralela a
las superficies de contacto y limitan estas superficies al menos en
parte. Por medio de tales rebajos se impide que se presente una
presión de apriete demasiado grande de la carcasa contra el armazón.
De este modo, la carcasa se puede retirar de nuevo más fácilmente
después de la mecanización.
Por este motivo, es también especialmente
ventajoso que las superficies de contacto de la pieza conformada
cubran entre 50% y 80% del perímetro de la carcasa. Esto garantiza,
por un lado, una fijación suficiente de la carcasa para lograr una
estabilidad de forma y, por otro lado, hace posible también una
retirada segura de la carcasa en el ámbito de una fabricación en
serie. Los rebajos pueden estar configurados aquí también, por
ejemplo, en una forma adecuada para herramientas de agarre.
Es especialmente ventajoso que la pieza
conformada sea de un metal resistente a altas temperaturas y estable
frente a la corrosión. Se prefiere muy especialmente que la pieza
conformada sea de un material al menos semejante al de la carcasa
para asegurar un comportamiento de dilatación térmica uniforme
especialmente durante un tratamiento térmico del cuerpo de nido de
abeja. El metal deberá estar al menos en condiciones de aguantar
duraderamente las condiciones térmicas durante un proceso de
soldadura dura de aporte.
Según una ejecución de la pieza conformada, las
superficies de contacto están realizadas al menos en parte con un
revestimiento. Como alternativa o en combinación con esto, las
superficies de contacto pueden estar provistas también al menos
parcialmente de una superficie estructurada. Estas medidas sirven,
por ejemplo, para evitar uniones entre la pieza conformada y la
carcasa, como las que pueden tener lugar eventualmente a altas
temperaturas (por ejemplo, uniones de sinterización). Asimismo,
mediante la superficie estructurada de la superficie de contacto se
reduce aún más la zona de contacto entre la pieza conformada y la
carcasa, con lo que se mejora la facilidad de retirada de la
carcasa después del procedimiento de fabricación del cuerpo de nido
de abeja. Aun cuando estas medidas pueden estar previstas sólo
parcialmente en las superficies de contacto, se prefiere la
aplicación de la misma manera para todas lasa superficies de
contacto.
La creación de una unidad de tratamiento de gas
de escape que comprende un cuerpo de nido de abeja con una carcasa
de un espesor de a lo sumo 1,5 mm se materializa preferiblemente
según el procedimiento descrito conforme a la invención.
Se describen seguidamente con más detalle la
invención y el entorno técnico ayudándose de los dibujos. Los
dibujos muestran también variantes de realización especialmente
preferidas de la invención, pero a las que ésta no queda limitada.
Muestran:
La figura 1, un cuerpo de nido de abeja no
cilíndrico,
La figura 2, una configuración de una pieza
conformada,
La figura 3, un detalle de un cuerpo de nido de
abeja dispuesto en una pieza conformada y
La figura 4, un sistema de gas de escape para un
vehículo.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra esquemáticamente en un
alzado frontal un cuerpo de nido de abeja 2 que presenta una
estructura de nido de abeja interior 3 y una carcasa exterior 1. La
carcasa 1 presenta una sección transversal no redonda 12 en la que
está dispuesta la estructura de nido de abeja 3. La sección
transversal 12 está realizada sustancialmente en forma ovalada,
casi a la manera de una llamada "pista de carreras", teniendo
esta sección transversal una primera extensión 13 y una segunda
extensión 14 que son diferentes una de otra. La representación
muestra que el cuerpo de nido de abeja 2 está realizado arriba y
abajo con mayor radio de curvatura que a la izquierda y a la
derecha.
La estructura de nido de abeja 3 está
constituida por una pluralidad de láminas metálicas estructuradas y
lisas 18 retorcidas en forma de S que definen canales 15 que
discurren sustancialmente paralelos uno a otro. Particularmente en
esta disposición actúan sobre la carcasa 1 unas tensiones diferentes
que parten de las láminas metálicas 18 y que, en ciertas
circunstancias, podrían influir sobre el contorno exterior 6 de la
carcasa 1. Para evitar desviaciones respecto del contorno exterior
6, se propone la utilización de una pieza conformada que está
representada en la figura 2 en una variante de realización preferida
para un cuerpo de nido de abeja de esta clase.
La pieza conformada 4 para el cuerpo de nido de
abeja 2 representado en la figura 1 se ilustra en la figura 2
conforme a una ejecución preferida. La pieza conformada 4 tiene una
pluralidad de superficies de contacto 5 dirigidas hacia dentro que
se aplican al contorno exterior esquemáticamente representado de la
carcasa 1. Se ilustra aquí también que las superficies de contacto
5 cubren más de la mitad del perímetro 9 de la carcasa 1. Entre las
superficies de contacto 5, el armazón 7 configurado a la manera de
un marco presenta unos rebajos 8 dirigidos radialmente hacia fuera.
En estas zonas no se produce contacto alguno entre el armazón 7 y la
carcasa 1.
La figura 3 muestra en sección transversal un
detalle de una disposición de un cuerpo de nido de abeja 2 en el
interior de una pieza conformada 4 con arreglo a otra variante de
realización. Por consiguiente, a la izquierda en la figura 3 se
ilustra una parte del cuerpo de nido de abeja 2 que está formado
nuevamente con una pluralidad de láminas metálicas 18, de modo que
se proporcionan unos canales 15 que corren sustancialmente paralelos
uno a otro. Las láminas metálicas 18 se aplican por dentro a la
carcasa 1, teniendo la carcasa 1 un espesor 16, por ejemplo en el
rango de hasta 1,5 mm, de manera ventajosa incluso inferior a 1 mm o
incluso 0,8 mm. La pieza conformada 4 se aplica por fuera a la
carcasa 1, estando realizada aquí la superficie de contacto 5 con
un revestimiento 17 y con una superficie estructurada 10. La
habilitación de la superficie estructurada 10 garantiza una
sencilla retirada del cuerpo de nido de abeja 2 desde la pieza
conformada 4, mientras que el revestimiento 17 impide la formación
de uniones sinterizadas entre la pieza conformada 4 y la carcasa
1.
Como campo de aplicación preferido para tales
cuerpos de nido de abeja se puede indicar el sector del automóvil.
Por consiguiente, en la figura 4 se ilustra esquemáticamente la
constitución de un sistema de gas de escape 21 para un vehículo 19.
El gas de escape producido por el motor 20 es conducido ahora a
través de una pluralidad de unidades de tratamiento de gas de
escape 11 hasta que sea liberado de contaminantes en una medida tal
que pueda ser descargado al medio ambiente. La unidad de
tratamiento de gas de escape 11 está equipada especialmente con el
cuerpo de nido de abeja que aquí se describe. Con la invención se
pueden fabricar con forma exacta especialmente unidades de
tratamiento de gas de escape con una carcasa delgada.
- 1
- Carcasa
- 2
- Cuerpo de nido de abeja
- 3
- Estructura de nido de abeja
- 4
- Pieza conformada
- 5
- Superficies de contacto
- 6
- Contorno exterior
- 7
- Armazón
- 8
- Rebajos
- 9
- Perímetro
- 10
- Superficie
- 11
- Unidad de tratamiento de gas de escape
- 12
- Sección transversal
- 13
- Primera extensión
- 14
- Segunda extensión
- 15
- Canal
- 16
- Espesor
- 17
- Revestimiento
- 18
- Lámina metálica
- 19
- Vehículo
- 20
- Motor
- 21
- Sistema de gas de escape
Claims (11)
1. Procedimiento para fabricar un cuerpo de nido
de abeja (2) que presenta una estructura de nido de abeja (3)
dispuesta en una carcasa (1), cuyo procedimiento comprende al menos
los pasos siguientes:
a) formación de una estructura de nido de abeja
(3),
b) introducción de la estructura de nido de
abeja (3) en una carcasa (1),
c) realización de un tratamiento térmico de la
estructura de nido de abeja (3) con carcasa (1),
estando prevista al menos durante el paso b) y
el paso c) una pieza conformada (4) que hace contacto por fuera al
menos en ciertas zonas y cuyas superficies de contacto (5)
reproducen un contorno exterior deseado (6) de la carcasa (1).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que se fabrica un cuerpo de nido de abeja (2) con una sección
transversal no cilíndrica (12) de la carcasa.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que la pieza conformada (4) es puesta en contacto por fuera
con la carcasa (1) antes del paso b) y es retirada nuevamente
después del paso c).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que la pieza conformada (4) está
prevista también al menos durante uno de los procesos de
mecanización siguientes en la carcasa (1):
- soldadura de aporte del cuerpo de nido de
abeja (2),
- revestimiento del cuerpo de nido de abeja
(2),
- transporte del cuerpo de nido de abeja
(2).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que la pieza conformada (4) está
provista de un armazón (7) con una pluralidad de superficies de
contacto (5) dirigidas hacia dentro para un contorno exterior
deseado (6) de la carcasa (1).
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que se puede ajustar la posición relativa entre las superficies
de contacto (5) de la pieza conformada (4).
7. Procedimiento según la reivindicación 5 ó 6,
en el que unos rebajos (8) de la pieza conformada (4) dirigidos
radialmente hacia fuera separan las superficies de contacto (5)
dirigidas hacia dentro.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 7 anteriores, en el que las superficies de
contacto (5) de la pieza conformada (4) cubren entre 50% y 80% del
perímetro (9) de la carcasa (1).
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 8 anteriores, en el que la pieza conformada (4)
es de un metal resistente a altas temperaturas y estable frente a
la corrosión.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 9 anteriores, en el que las superficies de
contacto (5) de la pieza conformada (4) están realizadas al menos
en parte con un revestimiento (17).
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 9 anteriores, en el que las superficies de
contacto (5) de la pieza conformada (4) están provistas al menos
parcialmente de una superficie estructurada (10).
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