ES2324035T3 - Filtro de nido de abeja y conjunto de filtros ceramicos. - Google Patents
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Abstract
Un conjunto de filtro de panal integral (9, 21, 49, 521) que consta de una pluralidad de celdas (12) definidas por paredes de celdas (13) para purificar fluido incluyendo las partículas, comprendiendo dicho conjunto una pluralidad de filtros de panal (F1, F100, 59, 523) que consta cada uno de ellos de dicha pluralidad de celdas definidas por las paredes de celdas, y una capa de sellado cerámico (15, 522) que adhiere entre sí dicha pluralidad de filtros de panal a través de la superficie exterior de los mismos, caracterizado por el hecho de que el área de superficie específica de la pared de la celda está comprendida en un intervalo que va de 0,1 a 1,0 m 2 /g.
Description
Filtro de nido de abeja y conjunto de filtros
cerámicos.
La presente invención se refiere a un filtro de
panal y un conjunto de filtro cerámico, y más particularmente, a
un filtro de panal formado por un conjunto de cuerpo cerámico
sinterizado y un filtro cerámico integral producido al adherir una
pluralidad de filtros de panal entre sí.
El número de automóviles ha aumentado
drásticamente este siglo. Como resultado de ello, la cantidad de
gases descargados por los motores de automóviles han aumentado
proporcionalmente. Se emiten diversas sustancias suspendidas en los
gases de escape, especialmente de los motores diésel, que provocan
polución y afectan gravemente al entorno. Además, los resultados de
investigaciones recientes han demostrado que las partículas finas
suspendidas en las emisiones (partículas diésel) pueden provocar
alergias o reducir el recuento de espermatozoides. Así, deben
adoptarse acciones inmediatas para eliminar las partículas finas
suspendidas en las emisiones de gas por el bien de la
humanidad.
Debido a esta situación, en la técnica anterior
se propusieron muchos aparatos para la purificación de los gases
de escape. Un aparato típico para la purificación de los gases de
escape incluye una carcasa, situada en un tubo de escape conectado
al colector de escape de un motor, y un filtro, dispuesto en la
carcasa y que posee poros finos. Además de un metal o de una
aleación, el filtro puede estar compuesto de material cerámico. Un
filtro de panal de cordierita es un ejemplo conocido de un filtro
cerámico. Los filtros frecuentes están formados a menudo a partir
de un cuerpo de carburo de silicio poroso sinterizado que resulta
ventajoso desde el punto de vista de la resistencia al calor y la
resistencia mecánica, posee una elevada eficiencia acumuladora, es
químicamente estable y presenta una pequeña pérdida de presión.
La pérdida de presión se refiere a la diferencia
entre el valor de presión tomado aguas arriba del filtro y el
valor de presión tomado aguas abajo del filtro. Una causa principal
de la pérdida de potencia es la resistencia que se encuentran los
gases de escape al pasar a través de un filtro.
El filtro de panal incluye una pluralidad de
celdas que se extienden a lo largo de la dirección axial del
filtro de panal. Cuando los gases de escape pasan a través del
filtro, las paredes de las celdas atrapan partículas finas. De este
modo se eliminan las partículas finas de los gases de escape.
Sin embargo, el filtro de panal, fabricado a
partir de un cuerpo de carburo de silicio poroso sinterizado, es
vulnerable a los impactos térmicos. Por lo tanto, los filtros de
mayor tamaño tienen tendencia a agrietarse.
En consecuencia, se ha propuesto recientemente
una técnica para fabricar un conjunto de filtro cerámico de gran
tamaño integrando una pluralidad de pequeños filtros para evitar la
rotura resultado de las grietas.
A continuación se describirá un método típico
para fabricar un conjunto de filtro cerámico. Primero, se extrude
una materia prima cerámica de forma continua desde un molde una
extrusora para formar un producto moldeado cuadrado alargado en
forma de panal. Tras cortar el filtro de panal en piezas de igual
longitud, las piezas cortadas se sinterizan para formar un filtro.
Posteriormente al proceso de sinterización, se agrupa una
pluralidad de los filtros y se integran adhiriendo la superficie
exterior de los filtros entre sí con una capa de sellado cerámico
con un espesor de 4 a 5 mm. De este modo se completa el conjunto
de filtro cerámico deseado.
Se envuelve un material aislante térmico similar
a un fieltro, fabricado de fibra cerámica u otro material similar,
alrededor de la superficie exterior del conjunto del filtro
cerámico. En este estado, el conjunto se dispone en una carcasa,
situada en un tubo de escape.
Sin embargo, en la técnica anterior, existe una
deficiencia en el sentido de que las partículas finas atrapadas en
el conjunto de filtro cerámico no se queman por completo y algunas
de las partículas finas se quedan sin quemar. En consecuencia, la
eficiencia del procesamiento de los gases de escape es baja.
Además, el filtro de panal de la técnica
anterior posee esquinas. Por lo tanto, existe una tendencia a que
la tensión se concentre en las esquinas de la superficie exterior y
a que se desportillen las esquinas. Además, la capa de sellado
puede agrietarse y romper el conjunto de filtro cerámico desde las
esquinas dañando la totalidad del conjunto de filtro cerámico.
Incluso, si el conjunto no se rompe, existe un inconveniente en el
sentido en que dicha fuga de gases de escape puede reducir la
eficiencia del procesamiento.
Durante el uso del conjunto de filtro, una
elevada diferencia de temperatura entre los filtros de panal puede
provocar tensión térmica que agriete los filtros de panal y rompa
todo el conjunto. Por lo tanto, la fuerza de cada filtro de panal
debe aumentarse para aumentar la fuerza del conjunto de filtro de
panal.
El conjunto de filtro cerámico de la técnica
anterior tiene una sección transversal rectangular. Por lo tanto,
la periferia del conjunto se corta de modo que el conjunto tenga
una sección transversal redondeada u ovalada.
Sin embargo, el filtro posee una pluralidad de
celdas. Por lo tanto, si se corta la periferia del conjunto, las
paredes de celdas están expuestas desde la superficie periférica
posterior al corte. Esto forma elevaciones y depresiones en la
superficie periférica. Por lo tanto, incluso si el conjunto se
aloja en la carcasa con el material aislante térmico sujeto a la
superficie periférica del conjunto, se forman huecos en la
dirección longitudinal de los filtros. Por lo tanto, los gases de
escape tienden a fugarse a través de los huecos. Esto reduce la
eficiencia del procesamiento de los gases de escape.
En relación con partículas diésel atrapadas en
el filtro de panal, se ha confirmado que las partículas con un
diámetro pequeño poseen una elevada tasa de adherencia al pulmón y
aumentan los riesgos para la salud. Por lo tanto, existe una gran
necesidad de atrapar las partículas pequeñas.
Sin embargo, cuando el diámetro de poro y la
porosidad del filtro de panal son pequeños, el filtro de panal se
vuelve demasiado denso y obstaculiza el paso de los gases de escape,
lo cual, a su vez, aumenta la pérdida de presión. Esto reduce el
rendimiento de la conducción del vehículo, reduce la eficiencia del
combustible y deteriora el rendimiento de la conducción.
Por otro lado, si aumentan el diámetro del poro
y la tasa de porosidad, se solucionan dichos problemas.
No obstante, el número de aperturas del filtro
de panal es demasiado grande. Por lo tanto, no pueden atraparse
las partículas finas.
Esto disminuye la eficiencia de atrapamiento.
Además, la resistencia mecánica del filtro de panal se vuelve
baja.
Es un primer objeto proporcionar un conjunto de
filtro cerámico con una eficiencia de procesamiento de los gases de
escape mejorada.
Es un segundo objeto de la presente invención
proporcionar un conjunto de filtro cerámico con una fuerza
superior.
Es un tercer objeto de la presente invención
proporcionar un conjunto de filtro cerámico que evita la fuga de
fluido desde la superficie periférica.
Es un cuarto objeto de la presente invención
proporcionar un filtro de panal con una pequeña pérdida de presión
y una resistencia mecánica superior.
Una primera perspectiva de la presente invención
es un conjunto de filtro cerámico integral producido adhiriendo
con una capa de sellado cerámico las superficies exteriores de una
pluralidad de filtros de panal poligonales alargados, cada uno de
los cuales está formado a partir de un cuerpo cerámico poroso
sinterizado. La capa de sellado posee un espesor que va de 0,3 mm a
3 mm y una conductancia térmica que va de 0,1 W/mK a 10 W/mk.
Una segunda perspectiva de la presente invención
es un conjunto de filtro cerámico integral producido adhiriendo
con una capa de sellado cerámico las superficies exteriores de una
pluralidad de filtros de panal poligonales alargados, cada uno de
los cuales está formado a partir de un cuerpo cerámico poroso
sinterizado. Se han definido unas superficies redondeadas en las
esquinas biseladas de la superficie exterior de cada filtro de
panal.
Una perspectiva de la presente invención es un
conjunto de filtro de panal integral según se reivindica en la
reivindicación 1. Este se fabrica adhiriendo con una capa de
sellado cerámico las superficies exteriores de una pluralidad de
filtros de panal, cada uno de los cuales posee una pluralidad de
células definidas por una pared de celdas y los cuales purifican el
fluido incluyendo las partículas con la pared de la celda. El área
de superficie específica de los granos que forman la pared de las
celdas va de 0,1 a 1,0 m^{2}/g.
La Fig. 1 es una vista esquemática en la que se
muestra un aparato para la purificación de los gases de escape, de
acuerdo con la presente invención.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva en la que
se muestra un conjunto de filtro cerámico del aparato para la
purificación de los gases de escape de la Fig. 1.
La Fig. 3 es una vista en perspectiva en la que
se muestra un filtro de panal del conjunto de filtro cerámico de
la Fig. 2.
La Fig. 4 es una vista transversal ampliada en
la que se muestra la porción principal del aparato de purificación
de gases de escape de la Fig. 1.
La Fig. 5 es una vista transversal ampliada en
la que se muestra la porción principal de un conjunto de filtro
cerámico de la Fig. 2.
La Fig. 6 es una vista transversal ampliada en
la que se muestra la porción principal de un conjunto de filtro
cerámico de un primer ejemplo modificado.
La Fig. 7 es una vista en perspectiva de un
conjunto de filtro cerámico según una primera realización de la
presente invención.
La Fig. 8 es una vista en perspectiva en la que
se muestra un conjunto de filtro cerámico 3 de la Fig. 7.
La Fig. 9(a) es una vista transversal
esquemática en la que se muestra el filtro de la Fig. 8, mientras
que la Fig. 9(b) es una vista lateral esquemática en la que
se muestra el filtro de la Fig. 8.
La Fig. 10 es una vista en perspectiva en la que
se muestra un filtro de panal que incorpora una estructura de
panal.
La Fig. 11 es una vista transversal en la que se
muestra el filtro 59 de la Fig. 10 tomada a lo largo de la línea
20-20.
La Fig. 12 es una vista transversal ampliada en
la que se muestra la porción principal de un aparato para la
purificación de los gases de escape.
La Fig. 13 es una vista en perspectiva en la que
se muestra un conjunto de filtro cerámico.
A continuación se describe un aparato de
purificación de los gases de escape de un motor diésel 1 según la
presente invención en relación con las Figs. 1 a 5.
En relación con la Fig. 1, el aparato de
purificación de los gases de escape 1 es un aparato para purificar
los gases de escape emitidos por un motor diésel 2, que sirve a un
motor de combustión interna. El motor diésel 2 posee una pluralidad
de cilindros (no se muestran). Cada cilindro está conectado a una
ramificación 4 de un colector de escape 3, que está fabricado a
partir de un material metálico. Cada ramificación 4 está conectada
a un solo cuerpo de colector 5. En consecuencia, los gases de
escape emitidos por cada cilindro se concentran en un punto.
Un primer tubo de escape 6 y un segundo tubo de
escape 7, que están fabricados de un material metálico, están
dispuestos aguas abajo del colector de escape 3. El extremo aguas
arriba del primer tubo de escape 6 está conectado al cuerpo del
colector 5. Una carcasa tubular 8 fabricada de un material metálico
está dispuesta entre el primer tubo de escape 6 y el segundo tubo
de escape 7. El extremo aguas arriba de la carcasa 8 se conecta al
extremo aguas abajo del primer tubo de escape 6, y el extremo
aguas abajo de la carcasa 8 se conecta al extremo aguas arriba del
segundo tubo de escape 7. Con esta estructura, puede considerarse
que la carcasa 8 está dispuesta en los tubos de escape 6 y 7. El
primer tubo de escape 6, la carcasa 8, y el segundo tubo de escape 7
se comunican entre sí de modo que los gases de escape fluyen a
través de ellos.
Tal y como se muestra en la Fig. 1, la porción
intermedia de la carcasa posee un diámetro superior que el de los
tubos de escape 6 y 7.
En consecuencia, el interior de la carcasa 8 es
mayor que el de los tubos de escape 6 y 7. Un conjunto de filtro
cerámico 9 se aloja en la carcasa 8.
Entre la superficie exterior del conjunto 9 y la
superficie interior de la carcasa 8 hay dispuesto un material
aislante térmico 10. El material aislante térmico 10 es un material
similar a un fieltro que incluye fibras cerámicas y que posee un
espesor de diversos milímetros a diversas decenas de milímetros. Es
preferible que el material aislante térmico 10 sea térmicamente
expansivo. Térmicamente expansivo se refiere a la liberación de
tensión térmica a través de una estructura elástica.
Esto es para minimizar la pérdida energética
durante la reproducción evitando la liberación de calor de la
porción más exterior del conjunto 9. Además, la expansión de fibras
cerámicas usando el calor producido durante la reproducción evita
el desplazamiento del conjunto de filtro cerámico 9, que sería
resultado de la presión de los gases de escape o de las vibraciones
producidas por el vehículo en movimiento.
El conjunto de filtro cerámico 9 elimina las
partículas diésel, por lo que normalmente se hace referencia a él
como filtro de partículas diésel (DPF). Como se muestra en la Fig.
2 y la Fig. 4, el conjunto 9 se forma agrupando e integrando una
pluralidad de filtros F. Los filtros cuadrados alargados F1 están
dispuestos en la porción central del conjunto 9, y la dimensión
exterior del filtro cuadrado alargado F1 es 33 mm x 33 mm x 167 mm
(véase la Fig. 3). Los filtros F1 que poseen formas diferentes de
los filtros cuadrados alargados F1 están dispuestos alrededor de
los filtros cuadrados alargados F1. Esto forma el cuerpo de filtro
cerámico 9, que en su conjunto es cilíndrico (siendo el diámetro de
alrededor de 135 mm).
Estos filtros F1 están fabricados de carburo de
silicio poroso sinterizado, que es un tipo de material cerámico
sinterizado. El motivo para emplear carburo de silicio poroso
sinterizado es debido a que resulta ventajoso especialmente en el
sentido en que posee una resistencia al calor y una conductancia
térmica superior. Además de carburo de silicio poroso sinterizado,
el material sinterizado puede ser nitruro de silicio, sialón,
alúmina, cordierita, o mullita.
Como se muestra en la Fig. 3 y los dibujos
restantes, los filtros F1 poseen una estructura de panal. El motivo
para emplear la estructura de panal es que la pérdida de presión
es pequeña cuando aumenta la cantidad atrapada de partículas
finas.
Cada filtro F1 posee una pluralidad de orificios
de paso 12, que generalmente tienen secciones transversales
cuadradas y están dispuestos normalmente extendiéndose en dirección
axial. Los orificios de paso 12 se separan entre sí por finas
paredes celulares 13. La superficie exterior de la pared de la
celda 13 transporta un catalizador de óxido formado a partir de un
elemento del grupo platino (tal como Pt) u otros elementos
metálicos y ahí se oxida. La apertura de cada orificio de paso 12 en
una de las superficies finales 9a, 9b se sella con un cuerpo de
sellado 14 (cuerpo de carburo de sílice poroso sinterizado). En
consecuencia, las superficies finales 9a, 9b tienen la apariencia
de un tablero de ajedrez. De este modo, los filtros F1 poseen una
pluralidad de celdas con secciones transversales cuadradas. La
densidad de las celdas es de alrededor de 200/pulgadas, el espesor
de la pared de celdas 13 es de alrededor de 0,3 mm, y la distancia
entre celdas es de alrededor de 1,8 mm. Entre la pluralidad de
celdas, alrededor de la mitad están abiertas en la superficie del
extremo aguas arriba 9a, y el resto están abiertas en la superficie
del extremo aguas abajo 9b.
El diámetro medio del poro del filtro F1 es de
alrededor de 1 \mum a 50 \mum, y más especialmente, de 5 \mum
a 20 \mum. Si el diámetro medio del poro es inferior a 1 \mum,
las partículas finas depositadas tienden a atascar el filtro F1. Si
el diámetro medio del poro es superior a 50 \mum, las partículas
finas no serían atrapadas y disminuiría la eficiencia de
atrapamiento.
Es preferible que el índice de porosidad sea de
un 30% a un 70%, y más especialmente, de un 40% a un 60%. Si el
índice de porosidad es inferior a un 30%, el filtro F1 será
demasiado fino y dificultará la circulación de los gases de escape
a través de él. Si el índice de porosidad es superior a un 70%, la
cantidad de huecos en los filtros F1 sería demasiado grande. De
este modo desciende la fuerza de los filtros f1 y se reduce la
eficiencia de atrapamiento de las partículas finas.
Al seleccionar el carburo de silicio poroso
sinterizado, se prefiere que la conductancia térmica del filtro F1
sea de 20 W/mK a 80 W/mK, y más especialmente de 30 W/mK a 70
W/mK.
En relación con las Fig. 4 y 5, las superficies
exteriores de un total de 16 filtros F se adhieren entre sí
mediante una capa de sellado cerámico 15.
A continuación se describe con detalle la capa
de sellado cerámico 15.
Es preferible que la conductancia térmica de la
capa de sellado 15 sea de 0,1 W/mK a 10 W/mK, y más especialmente
de 0,2 W/mK a 2 W/mK.
Si la conductancia térmica es inferior a 0,1
W/mK, la conductancia térmica de la capa de sellado 15 no puede
mejorarse lo suficiente. De ese modo, la capa de sellado 15
continúa siendo una gran resistencia y dificulta la conducción
térmica entre los filtros F1.
Por otro lado, si la conductancia térmica es
superior a 10 W/mK, propiedades tales como la adhesión y la
resistencia térmica pueden degradarse y hacer que la fabricación
resulte difícil.
Es necesario que el espesor t1 de la capa de
sellado 15 sea de 0,3 a 3 mm. Además, es preferible que el espesor
sea de 0,5 mm a 2 mm.
Si el espesor t1 sobrepasa los 3 mm, la capa de
sellado 15 sigue siendo una gran capa de sellado 15 incluso aunque
la conductancia térmica sea elevada y se dificulta la conductancia
térmica entre los filtros F1. Además, la relación del conjunto 9
ocupada por los filtros F1 disminuiría relativamente y reduciría la
capacidad de filtración. Por otro lado, si el espesor t1 de la capa
de sellado 15 es inferior a 0,3 mm, la capa de sellado 15 no sería
de una gran resistencia. Sin embargo, la fuerza que adhiere a los
filtros F1 entre sí puede resultar demasiado baja y hacer que el
conjunto 9 sea vulnerable a la rotura.
La capa de sellado 15 está formada al menos por
una fibra inorgánica, un aglomerante inorgánico, un aglomerante
orgánico y partículas inorgánicas. Además, es preferible que la
capa de sellado 15 sea un material elástico formado al unir fibras
inorgánicas y partículas inorgánicas, que se interseccionen
tridimensionalmente entre sí, con un aglomerante inorgánico y un
aglomerante orgánico.
Al menos un tipo de fibra cerámica seleccionada
de fibra de sílice y alúmina, fibra de mullita, fibra de alúmina y
fibra de sílice se seleccionan como la fibra inorgánica incluida en
la capa de sellado 15. Entre dichas fibras, es más preferible
seleccionar la fibra cerámica de sílice y alúmina. La fibra
cerámica de sílice y alúmina posee una elasticidad superior y sirve
para absorber la tensión térmica.
En este caso, el contenido de la fibra cerámica
de sílice y alúmina en la capa de sellado 15 es de un 10% en peso
a un 70% en peso, preferiblemente un 10% en peso a un 40% en peso,
y más preferiblemente un 20% en peso a un 30% en peso. Si el
contenido es inferior a un 10% en peso, disminuye la conductividad
térmica y se reduce la elasticidad. Si el contenido sobrepasa el
70%, la conductividad térmica y la elasticidad disminuyen.
El contenido del disparo de la fibra cerámica de
sílice y alúmina es de 1% en peso a un 10% en peso,
preferiblemente de un 1% en peso a un 5% en peso, y más
preferiblemente de un 1% en peso a un 3% en peso. Si el contenido
del disparo es inferior a un 1% en peso, la fabricación será
difícil, y si el contenido del disparo es de un 50% en peso, la
superficie exterior del filtro F1 puede resultar dañada.
La longitud de la fibra cerámica de sílice y
alúmina es de 1 mm a 100 mm, preferiblemente de 1 mm a 50 mm, y
más preferiblemente de 1 mm a 20 mm.
Si la longitud de la fibra es de 1 mm o menos,
se da el inconveniente de que no puede formarse una estructura
elástica. Si la longitud de la fibra es superior a 100 mm, se da el
inconveniente de que la fibra puede producir bolas de fibras y
reducir la dispersión de partículas finas inorgánicas.
Además, si la longitud de la fibra es superior a
100 mm, será difícil hacer que la capa de sellado sea más delgada
de 3 mm y mejorar la conductancia térmica entre los filtros F1.
Es preferible que el ligante inorgánico incluido
en la capa de sellado 15 sea un sol coloidal seleccionado de al
menos un sílice sol y alúmina sol. Es especialmente preferible que
se seleccione sílice sol. Esto se debe a que el sílice sol resulta
óptimo para su uso como agente adhesivo bajo temperaturas elevadas
puesto que puede obtenerse fácilmente y sinterizarse fácilmente en
SiO_{2}. Además, el sílice sol posee una característica aislante
superior.
En este caso, el contenido de sílice sol en la
capa de sellado 15 como un sólido es de un 1% en peso a un 30% en
peso, preferiblemente de un 1% en peso a un 15% en peso, y más
preferiblemente de un 5% en peso a un 9% en peso. Si el contenido es
inferior a un 1% en peso, disminuye la fuerza de adhesión. Por otro
lado, si el contenido es superior a un 30% en peso, disminuirá la
conductividad térmica.
Se prefiere que el ligante orgánico incluido en
la capa de sellado 15 sea un alto polímero orgánico hidrofílico y
también es preferible que el ligante orgánico sea un polisacárido
seleccionado de al menos un alcohol polivinílico, metilcelulosa,
etilcelulosa y carboximetilcelulosa. Se prefiere especialmente que
se seleccione carboximetilcelulosa. Esto se debe a que la capa de
sellado 15 posee una fluidez óptima debido a la
carboximetilcelulosa y por lo que posee una adhesión superior bajo
temperaturas normales.
En este caso, el contenido de
carboximetilcelulosa como un sólido es de un 0,1% en peso a un 5,0%
en peso, preferiblemente de un 0,2% en peso a un 1,0% en peso, y
más preferiblemente de un 0,4% en peso a un 0,6% en peso. Si el
contenido es inferior a un 0,1% en peso, se dificulta la inhibición
suficiente de la migración. La migración se refiere a un fenómeno
en el que el ligante de la capa de sellado 15 se mueve a medida que
se extrae el solvente al secarse cuando se endurece la capa de
sellado 15 cargada entre los cuerpos sellados. Si el contenido es
superior 5,0% en peso, la temperatura elevada quema y elimina el
ligante orgánico y disminuye la resistencia de la capa de sellado
15.
Es preferible que las partículas inorgánicas
incluidas en la capa de sellado 15 sean un polvo inorgánico o un
material elástico que emplee un whisker seleccionado de al menos un
carburo de silicio, nitruro de silicio y nitruro de boro. Dichos
carburos y nitruros poseen una conductividad térmica extremadamente
elevada y, cuando se incluyen en la superficie de una fibra
cerámica o en la superficie del interior de un sol coloidal,
contribuye a aumentar la conductividad térmica.
Entre los carburos y nitruros mencionados, se
prefiere especialmente que se seleccione polvo de carburo de
silicio.
Esto se debe a que la conductividad térmica del
carburo de silicio es extremadamente elevada y se adapta fácilmente
a la fibra cerámica. Además, en la primera realización, el filtro
F1, que es el cuerpo sellado, está fabricado de carburo de silicio
poroso sinterizado. De este modo, se prefiere que se seleccione el
mismo tipo de polvo de carburo de silicio.
En este caso, es preferible que el contenido de
polvo de carburo de silicio como un sólido sea de un 3% en peso a
un 80% en peso, preferiblemente de un 10% en peso a un 60% en peso,
y más particularmente, de un 20% en peso a un 40% en peso. Si el
contenido es un 3% en peso o menos, disminuye la conductividad
térmica de la capa de sellado 15, que tiene como resultado que la
capa de sellado 15 tenga una mayor resistencia térmica. Si el
contenido es superior a un 80% en peso, disminuye la fuerza de
adhesión cuando la temperatura es elevada.
El diámetro del grano es de 0,01 \mum a 100
\mum, preferiblemente de 0,1 \mum a 15 \mum, y más
preferiblemente de 0,1 \mum a 10 \mum. Si el diámetro del grano
es superior a 100 \mum, disminuye tanto la adhesión como la
conductividad térmica. Si el diámetro del grano es inferior a 0,01
\mum, aumenta el coste del material de sellado 15.
A continuación se describirá el procedimiento
para fabricar el conjunto de filtro cerámico 9.
En primer lugar, se preparan un lodo de materia
prima cerámica usado durante un proceso de extrusión, una pasta de
sellado usada durante un proceso de sellado de la superficie final,
y una pasta formadora de capa de sellado usada durante un proceso
de adhesión del filtro.
El lodo de materia prima cerámica se prepara
combinando y amasando cantidades predeterminadas de un ligante
orgánico y agua con partículas de carburo de silicio. La pasta de
sellado se prepara combinando y amasando un ligante orgánico, un
agente lubricante, un agente plástico, y agua con polvo de carburo
de silicio. La pasta formadora de la capa de sellado se prepara
combinando y amasando cantidades predeterminadas de una fibra
inorgánica, un ligante inorgánico, un ligante orgánico, partículas
inorgánicas y agua.
A continuación, el lodo de materia prima
cerámica se introduce en una extrusora y se extrude a partir de un
molde. Posteriormente, el producto moldeado en panal extruido se
corta en longitudes equivalentes para obtener piezas de producto
moldeado en panal cuadradas y alargadas. Además, se carga una
cantidad predeterminada de pasta de sellado en una de las aperturas
de cada celda de las piezas cortadas, de modo que se sellan las
superficies de ambos extremos de cada pieza cortada.
A continuación, se realiza la sinterización
principal fijando condiciones predeterminadas, tales como la
temperatura y el tiempo, para sinterizar por completo las piezas
moldeadas en panal y los cuerpos de sellado 14. Todos los filtros
F1 de carburo de silicio poroso sinterizado obtenidos de esta forma
tienen aún la forma de poste cuadrado.
En la presente realización la temperatura de
sinterización se fija de 2.100ºC a 2.300ºC para obtener un diámetro
medio del poro de 6 \mum a 15 \mum y una porosidad de un 35% a
un 50%.
Además, se fija el tiempo de sinterización de
0,1 horas a 5 horas. Además, el interior de un horno posee una
atmósfera inerte durante la sinterización, y la presión en dicha
atmósfera es la presión normal.
A continuación, tras formar una capa cerámica
estratificada en la superficie exterior de los filtros F1 según sea
necesario, se aplica la pasta formadora de la capa de sellado. Las
superficies exteriores de dieciséis de dichos filtros F1 se
adhieren entre sí y de este modo se integran.
En el siguiente proceso de corte de la forma
externa, el conjunto 9, que se ha obtenido a través del proceso de
adherencia del filtro y que posee una sección transversal cuadrada,
se conecta para formar la forma exterior del conjunto 9 eliminando
las secciones innecesarias de la porción periférica del conjunto 9
y formando el conjunto de filtro cerámico 9, cuya sección
transversal es redondeada.
A continuación se describirá brevemente el
atrapamiento de las partículas finas realizado por el conjunto de
filtro cerámico 9.
Se alimentan gases de escape al conjunto de
filtro cerámico 9 alojado en la carcasa 9a. Los gases de escape
suministrados a través del primer tubo de escape 6 entran primero
en las celdas que están abiertas en la superficie final aguas arriba
9a. A continuación los gases de escape pasan a través de la pared
de celdas 13 y entran en las celdas adyacentes, o en las celdas
abiertas en la superficie final aguas abajo 9b. Desde las aperturas
de dichas celdas, los gases de escape fluyen por las superficies
finales aguas abajo 9b de los filtros F1. Sin embargo, las
partículas finas incluidas en los gases de escape no pasan a través
de las paredes de las celdas 13 y quedan atrapadas en las paredes
de las celdas 13. Como resultado de ello, los gases purificados se
descargan por la superficie final aguas abajo 9b de los filtros F1.
A continuación los gases de escape purificados pasan a través del
segundo tubo de escape 7 para ser finalmente descargados en la
atmósfera. Las partículas finas atrapadas se encienden y se queman
por el efecto catalítico que se produce cuando la temperatura
interna del conjunto 9 alcanza una temperatura predeterminada.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1-1
(1) Se mezcló humedecido un 51,5% en peso de un
polvo de carburo de silicio con un diámetro de grano medio de 10
\mum y un 22% en peso de polvo de carburo de
\alpha-silicio con un diámetro de grano medio de
0,5 \mum. Entonces, se añadieron a la mezcla obtenida y se
amasaron el 6,5% en peso del ligante orgánico (metilcelulosa) y el
20% en peso de agua. A continuación, se añadió una pequeña cantidad
del agente plástico y el agente lubricante a la mezcla amasada, se
volvió a amasar y extrudir para obtener el producto moldeado en
panal. Más específicamente, el polvo de carburo de
\alpha-silicio con un diámetro de partícula medio
de alrededor de 10 \mum fue producido por Yakus hima Denkou
Kabushiki Kaisha, con el nombre de producto C-1000F,
y el polvo de carburo de \alpha-silicio con un
diámetro de partícula medio de alrededor de 0,5 \mum fue
producido por Yakushima Denkou Kabushiki Kaisha con el nombre de
producto
GC-15.
GC-15.
(2) A continuación, tras secar el producto
moldeado con un secador de microondas, los orificios de paso 12 del
producto moldeado se sellaron con la pasta de sellado fabricada de
carburo de silicio poroso sinterizado. Después de eso, la pasta de
sellado se volvió a secar con el secador. Tras el proceso de
sellado de la superficie final se desgrasó del cuerpo seco a 400ºC
y a continuación se sinterizó durante alrededor de tres horas a
2.200ºC en una atmósfera de argón a presión normal. De este modo se
obtuvieron los filtros de panal de carburo de silicio poroso
F1.
(3) Se mezcló y amasó un 23,3% en peso de una
fibra cerámica (fibra cerámica de silicato de alúmina, contenido
del disparo 3%, longitud de la fibra de 0,1 mm a 100 mm), un 30,2%
en peso de carburo de silicio con un diámetro medio del grano de
0,3 \mum, un 7% en peso de sílice sol (siendo la cantidad
convertida de SiO_{2} de sol de un 30%) que sirvió como ligante
inorgánico, un 0,5% en peso de carboximetilcelulosa que sirvió como
ligante orgánico y un 39% en peso de agua. El material amasado se
ajustó hasta una viscosidad apropiada para preparar la pasta usada
para formar la capa de sellado 15.
(4) A continuación, se aplicó uniformemente la
pasta formadora de capa de sellado en la superficie exterior de
los filtros F1. Además, en un estado en el que las superficies
exteriores de los filtros F1 se adhirieron entre sí, se secaron y
endurecieron los filtros F1 bajo la condición de 50ºC a 100ºC
durante 1 hora. Como resultado de ello, la capa de sellado 15
adhirió los filtros F1 entre sí. El espesor t1 de la capa de
sellado 15 se ajustó a 0,5 mm. La conductividad térmica de la capa
de sellado 15 era de 0,3 W/mK.
(5) A continuación, se cortó la porción
periférica para darle forma y completar el conjunto de filtro
cerámico 9, cuya sección transversal era redondeada.
Luego, se enrolló el material aislante térmico
10 alrededor del conjunto 9 obtenido de la forma descrita. En este
estado, el conjunto 9 se alojó en la carcasa 8 y entonces se
alimentó con gases de escape. Transcurrido un tiempo
predeterminado, se extrajo el conjunto 9 y se cortó en una
pluralidad de ubicaciones. Se observaron las superficies cortadas a
simple vista.
En consecuencia, no se confirmó la presencia de
residuos de las partículas finas en la porción periférica del
conjunto 9 (especialmente, la porción periférica próxima a la
superficie final aguas abajo) donde las partículas sin quemar
tienen tendencia a permanecer. Por supuesto, las partículas finas
se quemaron por completo en otras porciones. Se considera que
dichos resultados se obtuvieron debido a que el uso de la capa de
sellado 15 evitó que disminuyera la conductancia térmica entre los
filtros F1 y que la temperatura aumentó lo suficiente en la porción
periférica del conjunto 9. En consecuencia, en el ejemplo
1-1, resulta evidente que los gases de escape se
procesaron de forma
eficiente.
eficiente.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 1-2,
1-3
En el ejemplo 1-2, se preparó el
conjunto de filtro cerámico 9 ajustando el espesor t1 de la capa de
sellado 15 a 1,0 mm. Las demás condiciones se fijaron básicamente
según el ejemplo 1-1. En el ejemplo 3, se formó el
conjunto de filtro cerámico 9 ajustando el espesor t1 de la capa de
sellado 15 a 2,5 mm. Las demás condiciones se fijaron básicamente
según el ejemplo 1-1.
A continuación, se usaron los dos tipos de
conjuntos 9 obtenidos durante un periodo de tiempo determinado, y
se observaron las superficies cortadas a simple vista. Se
obtuvieron los mismos resultados deseables que en el ejemplo
1-1. Por lo tanto, resultó evidente que los gases
de escape se procesaron de forma eficiente en los ejemplos
1-2 y
1-3.
1-3.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1-4
En el ejemplo 1-4, se preparó la
pasta formadora de la capa de sellado empleada mezclando y amasando
un 25% en peso de una fibra cerámica (fibra de mullita, relación
del contenido del disparo 5% en peso, longitud de la fibra de 0,1
mm a 100 mm), un 30% en peso de polvo de nitruro de silicio con un
diámetro medio de grano de 1,0 \mum, un 7% en peso de sol alúmina
(siendo la cantidad de conversión de alúmina sol de un 20%)
sirviendo como ligante inorgánico, un 0,5% en peso de alcohol
polivinílico que sirvió como ligante orgánico, y un 37,5% en peso
de alcohol. Las demás porciones se formaron según el ejemplo
1-1 para completar el conjunto de filtro cerámico
9. El espesor t1 de la capa de sellado 15 se ajustó a 1,0 mm. La
conductividad térmica de la capa de sellado 15 fue de 0,2 W/mK.
A continuación, se usó el conjunto 9 obtenido
durante un periodo de tiempo determinado, y se observaron las
superficies cortadas a simple vista. Se obtuvieron los mismos
resultados deseables que en el ejemplo 1. Por lo tanto, resultó
evidente que los gases de escape se procesaron de forma en el
ejemplo 4.
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Ejemplo
1-5
En el ejemplo 1-5, se preparó la
pasta formadora de la capa de sellado empleada mezclando y amasando
un 23% en peso de una fibra cerámica (fibra de alúmina, relación
del contenido del disparo 4% en peso, longitud de la fibra de 0,1
mm a 100 mm), un 35% en peso de polvo de nitruro de boro con un
diámetro medio del grano de 1 \mum, un 8% en peso de alúmina sol
(siendo la cantidad de conversión de alúmina sol de un 20%)
sirviendo como ligante inorgánico, un 0,5% en peso de etilcelulosa
que sirvió como ligante orgánico, y un 35,5% en peso de acetona.
Las demás porciones se formaron según el ejemplo 1 para completar
el conjunto de filtro cerámico 9. El espesor t1 de la capa de
sellado 15 se ajustó a 1,0 mm. La conductividad térmica de la capa
de sellado 15 fue de 2 W/mK.
A continuación, se usó el conjunto 9 obtenido
durante un periodo de tiempo determinado, y se observaron las
superficies cortadas. a simple vista. Se obtuvieron los mismos
resultados deseables que en el ejemplo 1. Por lo tanto, resultó
evidente que los gases de escape se procesaron de forma en el
ejemplo 5.
El conjunto de filtro cerámico 9 posee las
siguientes ventajas:
(1) En cada ejemplo, el espesor t1 de la capa de
sellado 15 se fija en el intervalo preferible de 0,3 mm a 3 mm, y
la conductividad térmica de la capa de sellado 15 se fija en el
intervalo preferible de 0,1 W/mK a 10 W/mK. De este modo se mejora
la conductividad térmica de la capa de sellado y se evita que
disminuya la conductividad térmica entre los filtros F1. En
consecuencia, el calor se conduce rápida y uniformemente a todo el
conjunto 9. De este modo se evita que se produzca una diferencia de
temperatura en el conjunto 9. En consecuencia, aumenta la
uniformidad térmica del conjunto 9 y se evita que se produzcan
partículas sin quemar localmente. El aparato de purificación de los
gases de escape 1, que usa el conjunto 9, posee una eficiencia de
procesamiento superior de los gases de escape.
Además, si el espesor t1 y la conductividad
térmica se encuentran dentro del intervalo descrito, las
propiedades básicas, tales como la adhesividad y la resistencia
térmica, permanecen igual. De esta forma se evita que la
fabricación de la capa de sellado 15 sea difícil. Además, puesto
que la capa de sellado 15 sirve para adherir los filtros F1 entre
sí, se evita la rotura del conjunto 9. Es decir, el conjunto 9 es
relativamente fácil de fabricar y posee una durabilidad
superior.
(2) La capa de sellado 15 de cada ejemplo
contiene como un sólido de un 10% en peso a un 70% en peso de
fibras cerámicas. Esto permite que la capa de sellado 15 tenga una
elevada conductividad térmica y elasticidad. Por lo tanto, se
mejora la conductividad térmica entre los filtros F1, y también
aumenta la conductividad térmica del conjun-
to 9.
to 9.
(3) La capa de sellado 15 de cada ejemplo
contiene unas fibras cerámicas, cuyas longitudes son 100 mm o
menos.
En consecuencia, el espesor t1 de la capa de
sellado 15 puede ajustarse en 3 mm o menos sin que se produzcan
más dificultades. De este modo se aumenta la conductividad térmica
entre los filtros F1, contribuyendo así a la uniformidad térmica
del conjunto 9.
(4) La capa de sellado 15 de cada ejemplo
contiene como un sólido de un 3% en peso a un 80% en peso de
partículas inorgánicas. Por lo tanto, la capa de sellado 15 posee
una elevada conductividad térmica. De este modo se aumenta la
conductividad térmica entre los filtros F1, contribuyendo a la
uniformidad térmica del conjunto 9.
(5) En los ejemplos anteriores la capa de
sellado 15 está formada por al menos una fibra inorgánica, un
ligante inorgánico, un ligante orgánico, y partículas inorgánicas.
Además, la capa de sellado 15 está fabricada de un material
elástico formado al unir interseccionando de forma tridimensional
las fibras inorgánicas con las partículas inorgánicas con un
ligante inorgánico y un ligante orgánico.
Este material posee las ventajas que se
describen a continuación.
Se obtiene una fuerza de adhesión suficiente en
un intervalo de baja temperatura y en un intervalo de alta
temperatura. Además, el material es elástico. Por lo tanto, cuando
se aplica una tensión térmica al conjunto 9, se garantiza la
liberación de la tensión térmica.
Este filtro anterior puede modificarse tal y
como se describe a continuación.
(a) El número de los filtros F1 no está limitado
a 16 y podría ser cualquier número. En este caso, pueden
combinarse los filtros F1 con diferentes dimensiones y formas.
(b) En relación con la Fig. 6, en un conjunto de
filtro cerámico 21 de una ulterior realización, los filtros F1
están desplazados entre sí en una dirección perpendicular a la
dirección axial del filtro, y los filtros F1 están adheridos
mediante la capa de sellado 15. En este caso, los filtros F1
resisten el desplazamiento cuando están siendo alojados en la
carcasa 8. De este modo se mejora la fuerza de rotura del conjunto
21. En el conjunto de filtro cerámico 21 de la Fig. 6, en la capa
de sellado 15 no se incluyen porciones transversales. Se considera
que esto contribuye a la mejora de la fuerza de rotura. Además,
puesto que se ha mejorado la conductividad térmica en la dirección
radial del conjunto 21, se mejora aún más la uniformidad térmica
del conjunto 21.
(c) Previamente al proceso de corte de la forma
exterior, no se limita la forma del filtro F1 a la forma de
cuadrado alargado y puede tener una forma triangular en forma de
poste o una forma hexagonal en forma de poste. Además, el conjunto
9 no tiene que estar formado necesariamente para tener una sección
transversal redondeada durante el proceso de corte de la forma
exterior y puede formarse para tener, por ejemplo, una sección
transversal ovalada.
La Fig. 7 es una vista en perspectiva
esquemática de un conjunto de filtro cerámico 49 según una
realización de la presente invención. El conjunto de filtro
cerámico 49 se forma a través de una pluralidad de filtros de panal
en forma de poste rectangular F100.
En cada filtro de panal F100, la dirección de
flujo de los gases de escape (dirección perpendicular a la
superficie final del filtro), que es el fluido procesado, se define
como longitud del filtro L (mm). Además, el área obtenida al cortar
cada filtro de panal F100 en una dirección perpendicular a la
dirección de flujo (es decir, en paralelo a la superficie final del
filtro) se define como el área transversal del filtro S
(mm^{2}).
En este caso, el valor L/S debe ser de 0,06
mm/mm^{2} a 0,75 mm/mm^{2}. Es preferible que el valor L/S sea
de 0,10 mm/mm^{2} a 0,60 mm/mm^{2}, y más preferible que el
valor L/S sea de 0,15 mm/mm^{2} a 0,40 mm/mm^{2}.
Cuando los valores L/S son superiores a 0,75
mm/mm^{2}, se produce una diferencia de temperatura en la
dirección longitudinal del filtro. Como resultado de ello, se
aplica un elevado nivel de tensión térmica al filtro de panal F100
permitiéndose que se produzcan grietas fácilmente. Por otro lado,
cuando el valor L/S es de 0,06 mm/mm^{2} o inferior, se produce
una diferencia de temperatura en una dirección perpendicular a la
dirección longitudinal del filtro. De este modo también se aplica
un elevado nivel de tensión térmica al filtro de panal F100
permitiéndose que se produzcan grietas fácilmente.
Se prefiere específicamente que la longitud del
filtro L sea de 120 mm a 300 mm, y es especialmente preferible que
la longitud del filtro sea de 140 mm a 200 mm. Se prefiere
específicamente que el área transversal del filtro S sea de 400
mm^{2} a 2.500 mm^{2}, y es especialmente preferible que el
área transversal S sea de 600 mm^{2} a 2.000 mm^{2}, y es
especialmente preferible que el área transversal S sea de 600
mm^{2} a 2.000 mm^{2}. Cuando los valores L y S están fuera del
intervalo preferido, se produce una diferencia de temperatura en el
filtro de panal F100. Como resultado de ello, se forma fácilmente
un nivel de tensión térmica.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4-1
Básicamente, se fabricó el mismo conjunto 49 que
el del ejemplo 1-1. La altura W del filtro F100 fue
de 33 mm, la anchura W2 fue de 33 mm, y la longitud L fue de 167
mm.
En consecuencia, el área transversal del filtro
S fue de 1.089 mm^{2}, y el valor L/S fue de 0,15 mm/mm^{2}
(=167/1089).
A continuación, se enrolló el material aislante
térmico 10 alrededor del conjunto 49. En este estado, el conjunto
se mantuvo en la carcasa 8 y entonces se alimentó con gases de
escape.
En relación con la Fig. 9 (A) y 9 (B), se
instalaron termopares en cada ubicación Pi y P6 y se midieron las
temperaturas T1 a T6 respectivas durante un periodo determinado.
Además, se obtuvieron diferencias máximas de temperatura
\DeltaT(ºC) en cada una de las ubicaciones P1 a P6. La flecha
blanca del dibujo muestra la dirección del flujo de los gases de
escape. Se llevó a cabo la medición de temperatura en filtro de
panal F100, que se indica con el carácter de referencia X en la
Fig. 7.
Transcurrido un tiempo predeterminado, se
extrajo el conjunto 49 y se observaron los filtros de panal F100 a
simple vista. Como resultado de ello, la diferencia máxima de
temperatura \DeltaT(ºC) del ejemplo 4-1 fue de
alrededor de 5ºC, siendo dicho valor extremadamente bajo. Además, no
se confirmó la presencia de grietas en ninguno de los filtros de
panal F100.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 4-2 a
4-6
En los ejemplos 4-2 a
4-6, se fabricó el conjunto 49 del mismo modo que
en el ejemplo 4-1. Sin embargo, en el ejemplo
4-2, la altura W1 de cada filtro de panal F100 se
ajustó a 50 mm, la anchura W2 se ajustó a 50 mm, y la longitud L se
ajustó a 150 mm. En consecuencia, el área transversal del filtro S
fue 2.500 mm^{2}, y el valor L/S fue (150/2.500=1 0,06
mm/mm^{2}.
En el ejemplo 4-3, la altura W1
se ajustó a 20 mm, la anchura W2 se ajustó a 20 mm, y la longitud L
se ajustó a 300 mm.
En consecuencia, el área transversal del filtro
S fue 4.000 mm^{2}, y el valor L/S fue (300/400=) 0,75
mm/mm^{2}.
En el ejemplo 4-4, la altura W1
se ajustó a 33 mm, la anchura W2 se ajustó a 33 mm, y la longitud L
se ajustó a 230 mm.
En consecuencia, el área transversal del filtro
S fue 1.089 mm^{2}, y el valor L/S fue (230/1089) 0,21
mm/mm^{2}.
En el ejemplo 4-5, la altura W1
se ajustó a 25 mm, la anchura W2 se ajustó a 25 mm, y la longitud L
se ajustó a 300 mm.
En consecuencia, el área transversal del filtro
S fue 625 mm^{2}, y el valor L/S fue (300/625=) 0,48
mm/mm^{2}.
\newpage
En el ejemplo 4-6, la altura W1
se ajustó a 22 mm, la anchura W2 se ajustó a 22 mm, y la longitud L
se ajustó a 300 mm.
En consecuencia, el área transversal del filtro
S fue 484 mm^{2}, y el valor L/S fue (300/484=) 0,62
mm/mm^{2}.
Se llevó a cabo un experimento en los cinco
tipos de conjuntos 59 del mismo modo que en el ejemplo
4-1. Como resultado de ello, la diferencia máxima
de temperatura L\T(ºC) fue de alrededor de 0ºC a 10ºC, siendo
dichos valores extremadamente bajos. Además, se confirmó la
ausencia de grietas en todos los filtros de panal F100.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
1
En el ejemplo comparativo 1, se fabricó el
conjunto 49 del mismo modo que en el ejemplo
4-1.
Sin embargo, la altura W1 de cada filtro de
panal F100 se ajustó a 20 mm, la anchura W2 se ajustó a 20 mm, y
la longitud L se ajustó a 400 mm. En consecuencia, el área
transversal del filtro S fue 1.000 mm^{2}, y el valor L/S fue
(400/400=) 1,00 mm/mm^{2}.
Se llevó a cabo un experimento en el conjunto 49
del mismo modo que en el ejemplo 4-1. Como
resultado de ello, la diferencia máxima de temperatura \DeltaT
(ºC) fue de alrededor de 30ºC y mayor que cualquiera de las
realizaciones. La longitud L del ejemplo comparativo 1 fue
especialmente larga. Por lo tanto, se produjo una tendencia en una
diferencia de temperatura producida en la dirección longitudinal
del filtro.
Además, se confirmó la presencia de grietas en
algunos de los filtros de panal F100, por lo que resultaron dañados
los filtros de panal F100.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
2
En el ejemplo comparativo 2, se fabricó el
conjunto 49 del mismo modo que en el ejemplo
4-1.
Sin embargo, la altura W1 se ajustó a 70 mm, la
anchura W2 se ajustó a 70 mm, y la longitud L se ajustó a 167
mm.
En consecuencia, el área transversal del filtro
S fue 4.900 mm^{2}, y el valor L/S fue (167/4.900=) 0,03
mm/mm^{2}.
Se llevó a cabo un experimento en el conjunto 49
del mismo modo que en el ejemplo 4-1. Como
resultado de ello, la diferencia máxima de temperatura \DeltaT
(ºC) fue de alrededor de 20ºC y mayor que cualquiera de las
realizaciones. El área transversal S del filtro del ejemplo
comparativo 2 fue especialmente grande. Por lo tanto, se produjo
una tendencia en una diferencia de temperatura producida en una
dirección perpendicular a la dirección longitudinal del filtro.
Además, se confirmó la presencia de grietas en algunos de los
filtros de panal F100, por lo que resultaron dañados los filtros de
panal F100.
Se describirán a continuación las ventajas del
conjunto de filtro cerámico 49 de esta realización.
(1) Al ajustar la relación L/S entre la longitud
del filtro L y el área transversal del filtro dentro del intervalo
preferido, se evita la producción de una gran tensión térmica sin
producir una gran diferencia de temperatura en cada filtro de panal
F100. De este modo se evita que se produzcan grietas en los filtros
de panal F100 y los filtros de panal F100 resisten los daños.
Debido al aumento de la fuerza de cada filtro de panal F100, el
conjunto de filtro cerámico 49 se fabrica con una fuerza superior.
Además, la utilización del conjunto 49 aumenta la fuerza del aparato
de purificación de los gases de escape 1 y permite su utilización
durante un periodo de tiempo prolongado.
Esta realización anterior puede modificarse tal
y como se describe a continuación.
(a) Mientras se satisfaga la condición de que el
valor L/S se encuentre dentro del intervalo de 0,06 mm/mm^{2} a
0,75 mm/mm^{2}, podrá cambiarse la forma del filtro de panal F100
en una forma de poste cilíndrico, una forma de poste triangular o
una forma de poste hexagonal.
La Fig. 10 es una vista en perspectiva en la que
se muestra un filtro de panal 59 que posee una estructura de
panal. La Fig. 11 es una vista transversal tomada a lo largo de la
línea 20-20 del filtro 59 de la Fig. 10. La Fig. 12
es una vista transversal en la que se muestra una porción principal
de un aparato para la purificación de los gases de
escape.
escape.
Es preferible que la densidad celular del filtro
de panal 59 sea de 120/pulgadas^{2} (18/cm^{2}) o mayor, y más
específicamente, esté dentro del intervalo que va de 120 a
180/pulgadas^{2}. Cuando la densidad de las celdas es inferior a
120, disminuye el área de contacto con los gases de escape. De este
modo se reduce la capacidad de purificación del filtro de panal
9.
Es preferible que el espesor de la pared de
celdas 13 sea de 0,46 mm o inferior, y más específicamente esté
dentro del intervalo que va de 0,20 a 0,46 mm. Cuando el espesor de
la pared de celdas 13 sobrepasa los 0,46 mm, el área de apertura de
la celda disminuye, así como también lo hace el área de contacto
con los gases de escape. De este modo se reduce la capacidad de
purificación del filtro de panal 9. Además, si la pared de celdas 13
tiene un espesor mayor que 0,46 mm mientras se mantiene el área de
apertura de la celda, se agranda el filtro de panal 9.
Es preferible que el diámetro medio del poro del
filtro de panal 9 sea de 5 \mum a 15 \mum, y es más preferible
que el diámetro medio del poro sea de 8 \mum a 12 \mum. Si el
diámetro medio del poro es inferior a 5 \mum, el depósito de
partículas obstruye el filtro de panal 9. De este modo se aumenta
la pérdida de presión. Así, cae el rendimiento de conducción del
vehículo, disminuye la eficiencia del combustible y la sensación de
conducción resulta insatisfactoria. Por otro lado, si el diámetro
medio del poro es superior a 50 \mum, no pueden atraparse las
partículas finas. De este modo se reduce la eficiencia de
atrapamiento y se deteriora la función de filtrado de
partículas.
Es preferible que la porosidad del filtro de
panal 9 sea de un 30% a un 50% y es más preferible que la
porosidad sea de un 35% a un 49%. Si la porosidad es inferior a un
30%, el filtro de panal 9 se vuelve demasiado denso. Lo cual
deteriora el flujo interior de los gases de escape. Si la porosidad
es superior al 50%, el número de poros del filtro de panal 9
resulta excesivo. De este modo desciende la fuerza y se reduce la
eficiencia de atrapamiento de partículas finas.
Entre los poros del filtro de panal 9, es
preferible que un 20% o más sean poros de paso. Más
específicamente, es preferible que sean poros de paso de un 20% a
un 80%, y es especialmente preferible que sean orificios de paso de
un 20% a un 50%. Un orificio de paso se refiere a un hueco que se
extiende a través de una pared de celdas 13 y conecta los orificios
adyacentes 12. Si los poros de paso son menos del 20% de los poros
totales, la pérdida de presión es demasiado grande. Así, cae el
rendimiento de conducción del vehículo, disminuye la eficiencia del
combustible y la sensación de conducción resulta insatisfactoria.
Por otro lado, si los poros de paso son más del 80% de los poros
totales, puede dificultarse la fabricación y la obtención de un
suministro de material estable.
Es preferible que el volumen total del filtro de
panal 9 sea de 1/4 a 2 veces el desplazamiento total del motor. Es
más preferible que el volumen total sea de 1/2 a 1,5 veces el
desplazamiento total. Si el valor es inferior a 1/4, el depósito de
partículas obstruye el filtro de panal 9. Si el valor sobrepasa el
doble, se agranda el filtro de panal 9. Al agrandarse el filtro de
panal 9, la temperatura tiene tendencia a diferir entre las
porciones del filtro 9 durante la combustión. De este modo se
aumenta la tensión térmica aplicada al filtro de panal 9 y aumenta
la posibilidad de formación de grietas.
El filtro de panal 9 está fabricado de carburo
de silicio poroso sinterizado, que es un tipo de carburo
sinterizado. Las impurezas incluidas en el carburo de silicio poroso
sinterizado son un 5% en peso o menos. Es preferible que la cantidad
de impurezas sea un 1% en peso o menos y es especialmente preferible
que la cantidad de impurezas sea un 0,1% en peso o menos. Si las
impurezas son más de un 5% en peso, las impurezas se concentran en
el límite del grano de los granos de cristal de carburo de 1 silicio
y reducen significativamente la fuerza en el límite del grano
(fuerza que une los granos de vidrio). Esto hace que el límite del
grano sea vulnerable a la rotura. Las impurezas constan de Al, Fe,
0 y C libre. Al igual que el filtro de panal 9, el filtro de panal
9 está fabricado de carburo de silicio sinterizado.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
5-1
Básicamente, del mismo modo que en el ejemplo
4-1, se secaron con un secador de microondas los
orificios de paso 12 del producto moldeado y se sellaron con una
pasta de sellado fabricada de carburo de silicio poroso
sinterizado. Después de eso, se volvió a utilizar el secador para
secar la pasta de sellado. Posteriormente tras finalizar el proceso
de sellado, se desgrasó el producto seco a 400ºC y a continuación
se sinterizó durante alrededor de tres horas a 2.250ºC en una
atmósfera de argón bajo presión normal.
Como resultado de ello, el filtro de panal de
carburo de silicio poroso sinterizado 59 producido tenia un
diámetro de poro de 10 \mum, una porosidad de un 42%, una tasa de
existencia de poros de paso de un 25% relativo a los poros totales,
una densidad de celdas de 150/pulgadas^{2}, y un espesor de la
pared de celdas 13 de 0,4 mm. El filtro de panal 59 tenia un
diámetro de 100 mm, una longitud de 200 mm, y un volumen total de
2.300 cm^{3}. El volumen total se refiere al volumen obtenido al
restar el volumen de los orificios de paso 12 del volumen de todo
el filtro de panal 59. Es preferible que el espesor de la pared de
celdas 13 sea de 0,46 mm o inferior, y más específicamente dentro
del intervalo que va de 0,20 a 0,46 mm.
A continuación, se enrolló el material aislante
térmico 10 alrededor del filtro de panal 59. En este estado, se
mantuvo el filtro de panal 59 en la carcasa. Se usó un motor con un
desplazamiento de alrededor de 3.000 cc para suministrar al aparato
de purificación de los gases de escape 1 los gases de escape a una
tasa de flujo de 7 m/seg. En este estado, se midió el valor de la
presión de los gases de escape en el lado aguas arriba del filtro
de panal 59 y el valor de presión de los gases de escape del lado
aguas abajo. Se obtuvo una pérdida de presión \DeltaP (mmAq), que
equivale a la diferencia entre los valores. Además, se midió la
cantidad de hollín en la parte posterior del filtro de panal 59
para confirmar la cantidad de partículas que no fueron
atrapadas.
Además, pasado un periodo de tiempo determinado,
se extrajo el filtro de panal 59 y se observó a simple vista para
confirmar la presencia de grietas. Los resultados se muestran en la
Tabla 1.
Tal y como se muestra en la tabla 1, la pérdida
de presión \DeltaP en el ejemplo 5-1 fue de
alrededor de 80 mmAq, siendo dicho valor extremadamente bajo.
La cantidad de fuga de partículas fue de
alrededor de 0,01 g/km, siendo dicho valor extremadamente bajo. El
filtro de panal 9 tenía una resistencia a la flexión de 6,5 Mpa y
un nivel de resistencia mecánica extremadamente elevado. No se
produjeron grietas en el filtro de panal 9.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 5-2,
5-3
En los ejemplos 5-2 y
5-3, el filtro de panal 59 se fabricó básicamente
del mismo modo que en el ejemplo 5-1. Sin embargo,
en los ejemplos 5-2 y 5-3, solo el
volumen total del filtro de panal 59 fue igual al del ejemplo
5-1. La relación de mezclado, temperatura de
sinterización, tiempo de sinterización, etc., se cambiaron tal y
como se describe a continuación para ajustar el diámetro del poro,
la porosidad y la tasa de existencia de poros de paso en relación
con los poros.
En el filtro de panal de carburo de silicio
poroso sinterizado 59 del ejemplo 5-2, el diámetro
del poro fue de 6 \mum, la porosidad fue del 32% y la tasa de
existencia de poros de paso fue del 30%. Se realizó el mismo
experimento que el del ejemplo 5-1. La pérdida de
presión AP fue de alrededor de 100 mmAq, siendo dicho valor
extremadamente bajo. La cantidad de fuga de partículas fue de
alrededor de 0,01 g/km, siendo dicho valor extremadamente bajo. El
filtro de panal 59 tenía una resistencia a la flexión de 6,2 Mpa y
un nivel de resistencia mecánica extremadamente elevado. Además, no
se produjeron grietas en el filtro de panal 59.
En el filtro de panal de carburo de silicio
poroso sinterizado 59 del ejemplo 5-3, el diámetro
del poro fue de 14 \mum, la porosidad fue del 48% y la tasa de
existencia de poros de paso fue del 45%. En el resultado del
experimento de este ejemplo, la pérdida de presión \DeltaP fue de
alrededor de 60 mmAq, siendo dicho valor extremadamente bajo. La
cantidad de fuga de partículas fue de alrededor de 0,015 g/km,
siendo dicho valor extremadamente bajo. El filtro de panal 59 tenía
una resistencia a la flexión de 6,0 Mpa y un nivel de resistencia
mecánica extremadamente elevado. No se produjeron grietas en el
filtro de panal 59.
\newpage
Ejemplos comparativos 1 a
3
En los ejemplos comparativos 1 a 3, los filtros
de panal se fabricaron básicamente del mismo modo que en el
ejemplo 5-1. Sin embargo, en el ejemplo comparativo
1, el volumen total del filtro de panal fue de 700 cm^{3}, que es
inferior a 1/4 del desplazamiento (3.000 cc). Además, el diámetro
del poro, la porosidad y la tasa de existencia de poros de paso en
relación con los poros totales fue tal y como se describe a
continuación.
En el filtro de panal de carburo de silicio
poroso sinterizado del ejemplo comparativo 1, el diámetro del poro
fue de 3 \mum, la porosidad fue de un 10% y la tasa de existencia
de poros de paso fue de un 10%. En el resultado del experimento del
ejemplo comparativo 1, la pérdida de presión LP fue de alrededor de
300 mmAq, siendo dicho valor extremadamente elevado. La cantidad de
fuga de partículas fue de alrededor de 0,005 g/km, siendo dicho
valor extremadamente bajo. El filtro de panal tenía una resistencia
a la flexión de 7,2 Mpa y un nivel de resistencia mecánica
extremadamente elevado. No se produjeron grietas en el filtro de
panal.
En el ejemplo comparativo 2, el volumen total
del filtro de panal fue mayor que el de los ejemplos
1-3 y fue de 7.000 cm^{3}, que es el doble o más
del desplazamiento (3.000 cc). Además, en el filtro de panal de
carburo de silicio poroso sinterizado producido, el diámetro del
poro fue de 20 gm, la porosidad fue del 70% y la tasa de
existencia de poros de paso fue del 15%. En el resultado del
experimento del ejemplo comparativo 2, la pérdida de presión
\DeltaP fue de alrededor de 40 mmAq, siendo dicho valor
extremadamente bajo. La cantidad de fuga de partículas fue de
alrededor de 0,04 g/km, siendo dicho valor extremadamente bajo. El
filtro de panal tenía una resistencia a la flexión de 2,5 Mpa y no
se obtuvo una resistencia mecánica satisfactoria. No se produjeron
grietas en el filtro de panal.
En el ejemplo comparativo 3, se produjo un
filtro de panal de cordierita a través de un medio de fabricación
conocido diferente del método de fabricación de los ejemplos
comparativos 1 y 2. El volumen total del filtro de panal fue de 700
cm^{3}. En el filtro de panal, el diámetro del poro fue de 30
\mum, la porosidad fue del 20%, y la tasa de existencia de poros
de paso fue del 15%. En el resultado del experimento del ejemplo
comparativo 3, la pérdida de presión OP fue de alrededor de 120
mmAq, siendo dicho valor extremadamente elevado. La cantidad de
fuga de partículas fue de alrededor de 0,015 g/km, siendo dicho
valor elevado. El filtro de panal tenía una resistencia a la
flexión de 3,1 Mpa y no se obtuvo una resistencia mecánica
satisfactoria. No se produjeron grietas en el filtro de panal.
En la tabla 1 se muestra el resultado de la
comparación de los ejemplos 5-1 a
5-3 y de los ejemplos comparativos 1 a 3, descritos
anteriormente.
Tal y como se desprende de la tabla 1, se
confirmó que los gases de escape pasaban uniformemente a través de
todos los filtros de panal 59 de los ejemplos 5-1 a
5-3. Además, la cantidad de fuga de partículas fue
sustancialmente nula, y se obtuvo la resistencia mecánica requerida
del filtro de panal.
En comparación, la resistencia mecánica
requerida del filtro de panal se obtuvo en el ejemplo comparativo
1.
Sin embargo, los gases de escape no pasaron
uniformemente a través del filtro de panal. Además, en el ejemplo
comparativo 2, los gases de escape pasaron uniformemente a través
del filtro de panal.
No obstante, no se obtuvo la resistencia
mecánica necesaria. En el ejemplo 3, los gases de escape no pasaron
uniformemente a través del filtro de panal, y no se obtuvo la
resistencia mecánica necesaria.
Se describirán a continuación las ventajas del
filtro de panal 59.
(1) El filtro de panal de carburo de silicio
poroso sinterizado 59 se dispone en la carcasa 8. El filtro de
panal 59 se forma de modo que el diámetro medio del poro es de 5 a
15 \mum, la porosidad media es de 30 a 40% y la tasa de
existencia de poros de paso en relación con los poros totales es
del 20% o mayor.
Puesto que el filtro de panal 59 no es
excesivamente denso, los gases de escape pasan uniformemente a
través del interior, y se reduce la pérdida de presión. De este
modo se mejora la eficiencia del combustible y se evita el
deterioro de la sensación de conducción. Además, puesto que la
cantidad de huecos del filtro de panal 59 no es excesiva, las
partículas finas se atrapan y se mejora la eficiencia de
atrapamiento. Adicionalmente, incluso aunque el filtro de panal 59
sea poroso, se obtiene una resistencia mecánica satisfactoria. Así,
el filtro de panal 59 producido resiste la rotura provocada por las
vibraciones y por el impacto térmico.
(2) El filtro de panal 59 se forma de modo que
el diámetro medio del poro es de 8 a 12 \mum, la porosidad media
es de 35 a 49% y la tasa de existencia de poros de paso en relación
con los poros es de 20 a 50% o mayor. Así, la pérdida de presión se
reduce más y se aumenta la fuerza.
(3) Las superficies finales del filtro de panal
59 de modo que los cuerpos de sellado 14 sellan las celdas
alternativamente. El número de celdas por pulgada cuadrada es de
120 o más, y el espesor de la pared de celdas 13 es de 0,46 mm o
menos. De este modo se aumenta el área de contacto con los gases de
escape y aumenta la capacidad de purificación del filtro de panal
59.
(4) El volumen total del filtro de panal 59 es
de 1/4 a 2 veces el desplazamiento total del motor diésel 2.
Puesto que la cantidad de depósito de las partículas no es
excesiva, se evita la obstrucción del filtro de panal 59. Además,
el filtro de panal 59 no aumenta. De este modo se evita la
ocurrencia de diferencias de temperatura entre diferentes puntos
del filtro de panal 59 durante la combustión. En consecuencia,
disminuye la tensión térmica aplicada al filtro de panal 59 y no se
producen grietas.
Este filtro anterior puede modificarse tal y
como se describe a continuación.
(a) La forma del filtro de panal 59 no se limita
a una forma de poste cilíndrico y puede cambiarse por una forma de
poste cilíndrico, una forma de poste triangular, o una forma de
poste hexagonal.
Tal y como se muestra en la Fig. 13, puede
integrarse una pluralidad (16) de filtros de panal 523 para
fabricar un conjunto de filtro cerámico 521. En cada filtro de
panal poligonal 523, el diámetro medio del poro es de 8 a 12
\mum, la porosidad media es de 35 a 49%, y de un 20 a un 50% de
los poros son poros de paso. Las superficies exteriores de los
filtros de panal 523 están conectadas entre sí mediante una capa de
sellado cerámico 522.
El área de superficie específica de las
partículas que forman la pared de las celdas 13 del filtro de panal
59 es de 0,1 a 1 m^{2}/g.
Si el área de superficie específica de las
paredes de celdas 13 es de 0,1 m^{2}/g o menos, el depósito de
partículas obstruye el filtro de panal 59. De este modo se aumenta
la pérdida de presión y así se reduce la eficiencia del combustible
del vehículo y se degrada la sensación de conducción. Si el área de
superficie específica es superior a 1,0 m^{2}/g, no pueden
atraparse las partículas finas. De este modo se reduce la
eficiencia de atrapamiento y hace que la función de filtrado del
filtro de panal 59 sea insatisfactoria.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
6-1
Se produjo un filtro de panal 59 básicamente del
mismo modo que en el ejemplo 5-1 y el área de
superficie específica de las partículas que forman la pared de
celdas 13 fue de 0,3 m^{2}/g. En el ejemplo 6-2 y
el ejemplo comparativo 6-1, se produjeron filtros
de panal 59 básicamente del mismo modo que en el ejemplo
5-1. El área de superficie específica del filtro de
panal 59 del ejemplo 6-2 fue de 0,8 m^{2}/g, y el
área de superficie específica del filtro de panal 59 del ejemplo
comparativo 6-1 fue de 0,05 m^{2}/g. En cada uno
de los filtros de panal 50 de los ejemplos 6-1,
6-2 y del ejemplo comparativo 6-1,
la densidad de las celdas fue de 150 pulgadas^{2} y el espesor de
la pared de las celdas 13 fue de 0,4 mm.
El filtro de panal 59 se envolvió con el
material aislante térmico 10. En este estado, se mantuvo el filtro
de panal 59 en la carcasa. Se utilizó un motor diésel 2 que poseía
un desplazamiento de alrededor de 3.000 cc para alimentar al
aparato de purificación de los gases de escape 1 con los gases de
escape a una velocidad de flujo de 9 m/seg. En este estado, se
midió el valor de la presión de los gases de escape en el lado
aguas arriba del filtro de panal 59 y el valor de presión de los
gases de escape del lado aguas abajo. Se obtuvo una pérdida de
presión AP (mmAq), que equivale a la diferencia entre los valores.
Los resultados se muestran en la tabla 2.
Tal y como se desprende de la tabla 2, la
pérdida de presión \DeltaP de los filtros de panal 59 del ejemplo
6-1, ejemplo 6-2 y del ejemplo
comparativo fue de 180 mmAq, 120 mmAq, y 250 mmAq, respectivamente.
En consecuencia, en los ejemplos 6-1 y
6-2, no se confirmó una gran pérdida de presión
como la del ejemplo comparativo.
El filtro de panal posee las ventajas que se
describen a continuación.
(1) En el filtro de panal 9, el área de
superficie específica de las partículas que forman la pared de las
celdas 13 es de 0,1 m^{2}/g a 1,0 m^{2}/g. Puesto que el filtro
de panal 9 no se vuelve excesivamente denso, los gases de escape
pasan uniformemente a través del interior, y se reduce la pérdida
de presión. En consecuencia, se mejora la eficiencia del
combustible y se evita la degradación de la sensación de
conducción. Además, el límite superior del área de superficie
específica de las partículas es de 1,0 m^{2}/g. Por lo tanto, la
cantidad de huecos del filtro de panal 9 no es excesiva y se
garantiza el atrapamiento de las partículas finas. Esto mejora la
eficiencia del atrapamiento.
(2) La pared de las celdas 13 de carburo de
silicio sinterizado posee una resistencia térmica superior. De
este modo se evita que la pared de las celdas 13 se deforme o se
queme. En consecuencia, el fluido se purifica eficientemente
durante un largo periodo de tiempo.
(3) La pared de las celdas porosas 13 permite el
paso uniforme de los gases de escape y reduce aún más la pérdida
de potencia. Además, la eficiencia de atrapamiento de las
partículas se incrementa aún más.
Se integran una pluralidad (16) de filtros de
panal para fabricar un conjunto de filtro cerámico. El área de
superficie específica de la pared de celdas de cada filtro de panal
es de 0,1 a 1 m^{2}/g.
El conjunto de filtro cerámico de la presente
invención puede aplicarse a un filtro de purificación de los gases
de escape de un motor diésel 2, a un dispositivo de intercambio de
calor, a un filtro para fluidos de alta temperatura o vapor de alta
temperatura, etc.
Claims (17)
1. Un conjunto de filtro de panal integral (9,
21, 49, 521) que consta de una pluralidad de celdas (12) definidas
por paredes de celdas (13) para purificar fluido incluyendo las
partículas, comprendiendo dicho conjunto una pluralidad de filtros
de panal (F1, F100, 59, 523) que consta cada uno de ellos de dicha
pluralidad de celdas definidas por las paredes de celdas, y una
capa de sellado cerámico (15, 522) que adhiere entre sí dicha
pluralidad de filtros de panal a través de la superficie exterior
de los mismos, caracterizado por el hecho de que el área de
superficie específica de la pared de la celda está comprendida en
un intervalo que va de 0,1 a 1,0 m^{2}/g.
2. El conjunto de filtro de panal integral según
la Reivindicación 1ª, donde la pared de la celda está hecha de
carburo de silicio sinterizado.
3. El conjunto de filtro de panal integral según
la Reivindicación 1ª o 2ª, en el que la pared de la celda posee
una superficie exterior que transporta al menos un catalizador de
oxidación seleccionado a partir de un elemento del grupo platino,
otro elemento de metal y el óxido de los mismos.
4. El conjunto de filtro de panal integral según
cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 3ª, en el que el filtro
posee un diámetro medio del poro de 1 a 50 \mum.
5. El conjunto de filtro de panal integral según
cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 4ª, en el que el filtro
posee una porosidad media que va de un 30 a un 70%.
6. El conjunto de filtro de panal integral según
cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 5ª, en el que el número de
celdas por centímetro cuadrado está comprendido en el intervalo que
va de 18 a 28 (de 120 a 180 por pulgada cuadrada).
7. El conjunto de filtro de panal integral según
cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 6ª, en el que el espesor
de la pared de la celda está comprendido en el intervalo que va de
0,20 a 0,46 mm.
8. El conjunto de filtro de panal integral según
cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 7ª, en el que de un 20% a
un 50% de los poros del filtro son orificios pasantes.
9. El conjunto de filtro de panal integral según
cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 8ª, en el que el área de
superficie específica de la pared de la celda está comprendida en
un intervalo que va de 0,3 a 0,8 m^{2}/g.
10. El conjunto de filtro de panal integral
según cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 9ª, en el que el
filtro está fabricado a partir de carburo de silicio poroso
sinterizado, y las impurezas que contiene son un 5% en peso o
menos.
11. El conjunto de filtro de panal integral
según cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 10ª, en el que la
capa de sellado (522) se compone de al menos fibras inorgánicas, un
ligante inorgánico, un ligante orgánico y partículas inorgánicas, y
se forma a partir de un material elástico obtenido al unir las
fibras inorgánicas y las partículas inorgánicas que están
interseccionadas tridimensionalmente entre sí, con el ligante
inorgánico y el ligante orgánico.
12. El conjunto de filtro de panal integral
según cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 11ª, en el que la
capa de sellado (522) se forma a partir de un 10% en peso a un 70%
en peso de fibra cerámica de sílice y alúmina como un sólido, un 1%
en peso a un 30% en peso de sílice sol, un 0,1% en peso a un 0,5%
en peso de carboximetilcelulosa, y un 3% en peso a un 80% en peso
de polvo de carburo de silicio.
13. El conjunto de filtro de panal integral
según cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 12ª, en el que la
capa de sellado posee un espesor (t1) que va de 0,3 a 3 mm.
14. El conjunto de filtro de panal según
cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 13ª, en el que la capa de
sellado (522) posee una conductancia térmica que va de 0,1 a 10
W/mK.
15. El conjunto de filtro de panal integral (21)
según cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 9ª, en el que los
filtros (F1) están dispuestos de manera escalonada en la dirección
perpendicular a la dirección axial del filtro.
16. Un aparato de purificación de los gases de
escape que incluye el conjunto de filtro de panal (9, 21, 49, 521)
según cualquiera de las Reivindicaciones 1ª a 15ª dispuesto en una
carcasa (8) que se coloca en un conducto de paso de los gases de
escape de un motor de combustión interna (2).
17. El uso de un conjunto de filtro de panal (9,
21, 49, 521) según cualquiera de las Reivindicación 1ª a 15ª para
purificar los gases de escape descargados por los motores de
automóviles.
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