ES2328634T3 - Cuerpo de nido de abeja para una unidad de tratamiento de gases de escape. - Google Patents
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Abstract
Cuerpo de nido de abeja (1) para una unidad (2) de tratamiento de gases de escape, que presenta al menos una estructura de nido de abeja (3) y al menos una carcasa (4) que rodea al menos parcialmente a la al menos una estructura de nido de abeja (3), en donde al menos una zona (5) comprendida entre la estructura de nido de abeja (3) y la carcasa (4) está realizada con una unión (6) de soldadura dura, caracterizado porque están previstos al menos dos medios diferentes uno de otro para limitar la unión (6) de soldadura dura y los medios comprenden al menos dos del segundo grupo de medios: - una ranura (7) en la carcasa (4), - una microestructura (8) en el exterior de la estructura de nido de abeja (3), - un revestimiento cerámico (9), - una capa intermedia (10) dispuesta entre la estructura de nido de abeja (3) y la carcasa (4).
Description
Cuerpo de nido de abeja para una unidad de
tratamiento de gases de escape.
La presente invención concierne a un cuerpo de
nido de abeja para una unidad de tratamiento de gases de escape que
comprende al menos una estructura de nido de abeja y al menos una
carcasa que rodea al menos parcialmente a la al menos una
estructura de nido de abeja. La presente invención concierne
especialmente a la formación de una unión de soldadura dura entre
la estructura de nido de abeja y la carcasa. Tales cuerpos de nido
de abeja se utilizan frecuentemente para la depuración de gases de
escape en vehículos automóviles.
Estos cuerpos de nido de abeja presentan en
general una estructura de nido de abeja metálica o cerámica. Aun
cuando los aspectos siguientes se puedan aplicar frecuentemente
también a estructuras de nido de abeja cerámicas, se considera aquí
especialmente una estructura de nido de abeja metálica que se fija
en o sobre la carcasa por medio de una unión de soldadura dura. La
formación de uniones deliberadas de soldadura dura es de importancia
especial para garantizar una unión permanente de la estructura de
nido de abeja y la carcasa. Esto tiene su origen en que ambos
componentes muestran un comportamiento térmico y dinámico diferente
en instalaciones de gas de escape de motores de combustión interna
móviles o estacionarios. Para disponer de cierto movimiento
relativo entre la estructura de nido de abeja y la carcasa es
deseable que ambas sólo estén soldadas parcialmente una con otra,
es decir que no lo estén en toda la superficie de envolvente o de
contacto.
En principio, se han descrito ya un gran número
de posibilidades referentes a cómo y en qué sitios deberá aplicarse
material de soldadura dura y generarse una unión de soldadura dura.
Sin embargo, no se ha tenido en cuenta hasta ahora en grado
suficiente el hecho de que precisamente durante el propio proceso de
soldadura o bien ya durante el montaje del cuerpo de nido de abeja
o el almacenamiento o transporte subsiguiente pueden presentarse
estados que conduzcan a que las uniones de soldadura dura se
extiendan finalmente más allá de la zona deseada. Esta propagación
de las uniones de soldadura más allá de la zona deseada conduce a un
comportamiento modificado de dilatación térmica del cuerpo de nido
de abeja, lo que, en ciertas circunstancias, puede conducir a
funcionamientos deficientes del cuerpo de nido de abeja.
El documento
WO-A1-01/79669 describe un cuerpo de
nido de abeja que presenta una capa de pasivación para impedir de
manera deliberada una unión por técnicas de ensamble de la
estructura de nido de abeja y la carcasa en zonas parciales de la
pared interior de dicha carcasa.
El documento
WO-A1-03/087548 revela un cuerpo de
soporte de catalizador con carcasa, cuerpo de nido de abeja y
envolvente ondulada dispuesta entre ambos, en donde la envolvente
ondulada o la carcasa presenta al menos un medio de limitación del
material de soldadura.
Partiendo de esto, el cometido de la presente
invención consiste en resolver al menos parcialmente los problemas
técnicos expuestos con relación al estado de la técnica. En
particular, se pretende indicar un cuerpo de nido de abeja que,
incluso en el marco de una fabricación en serie, garantice uniones
de soldadura dura exactamente limitadas. Asimismo, se pretende
indicar también un procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de
abeja, en el que se consigan uniones de soldadura dura nítidamente
limitadas de esta manera.
Estos problemas se resuelven con un cuerpo de
nido de abeja dotado de las características de la reivindicación 1
y con un procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja que
presenta las características de la reivindicación 5. Otras
ejecuciones ventajosas están indicadas en las reivindicaciones
formuladas en forma subordinada. Cabe consignar que las
características expuestas individualmente en las reivindicaciones
pueden combinarse de cualquier manera tecnológicamente pertinente y
muestran otras ejecuciones ventajosas de la invención.
El cuerpo de nido de abeja según la invención
para una unidad de tratamiento de gases de escape presenta al menos
una estructura de nido de abeja y al menos una carcasa que rodea al
menos parcialmente a la al menos una estructura de nido de abeja,
en donde al menos una zona comprendida entre la estructura de nido
de abeja y la carcasa se ha realizado con una unión de soldadura
dura. El cuerpo de nido de abeja se caracteriza porque están
previstos al menos dos medios diferentes uno de otro para limitar la
unión de soldadura dura.
El cuerpo de nido de abeja sirve especialmente
como cuerpo de soporte de catalizador, como filtro, como adsorbedor
o como una unidad semejante de tratamiento de gases de escape para
su uso, por ejemplo, en sistemas de gases de escape de vehículos
automóviles. Preferiblemente, un cuerpo de nido de abeja presenta
exactamente una estructura de nido de abeja y exactamente una
carcasa, en donde la estructura de nido de abeja está rodeada de
preferencia completamente por la carcasa. En vista del número de
zonas con uniones de soldadura dura hay que realizar una adaptación
a la respectiva carga térmica, pudiendo considerarse suficiente en
muchos casos como zona para una unión de soldadura dura una zona
individual de la superficie de contacto entre la estructura de nido
de abeja y la carcasa.
Para garantizar la limitación deseada y la unión
de soldadura dura se han previsto ahora unos medios separados,
utilizándose aquí dos medios diferentes uno de otro. Estos medios
están dispuestos regularmente en el borde o por fuera de la zona de
la unión de soldadura dura. Tienen la función de suprimir un flujo
no deseado de material de soldadura dura (por ejemplo durante el
proceso de soldadura y/o durante el montaje del cuerpo de nido de
abeja). Los medios para limitar la unión de soldadura dura sirven de
manera muy especialmente preferida para interrumpir una acción
capilar para el material de soldadura dura y/o para una abrasión de
dicho material de soldadura
dura.
dura.
Los medios del cuerpo de nido de abeja según la
invención comprenden al menos dos del grupo siguiente de medios:
- -
- una ranura en la carcasa,
- -
- una microestructura en el exterior de la estructura de nido de abeja,
- -
- un revestimiento cerámico,
- -
- una capa intermedia dispuesta entre la estructura de nido de abeja y la carcasa.
\vskip1.000000\baselineskip
La ranura de la carcasa está configurada
preferiblemente en dirección periférica, teniendo ésta, por ejemplo,
una profundidad en el intervalo de 0,1 a 0,5 mm y una anchura en el
intervalo de 0,5 a 2,0 mm. La ranura tiene preferiblemente una
sección transversal que corresponde sustancialmente a un
semicírculo. Ventajosamente, la ranura se aplica directamente al
borde de la zona de la unión de soldadura dura. En ciertas
circunstancias, es pertinente también prever varias ranuras,
especialmente varias ranuras directamente contiguas, dispuestas en
un lado o en ambos lados de una zona con la unión de soldadura dura.
En una variante de realización preferida está prevista exactamente
una ranura de delimitación frente a zonas parciales más interiores
del cuerpo de nido de abeja.
Una microestructura comprende en particular
resaltos de la estructura de nido de abeja dirigidos radialmente
hacia fuera, los cuales generan, por ejemplo, un contacto lineal
continuo o discontinuo con la carcasa en la dirección periférica de
la estructura de nido de abeja. La microestructura puede estar
aplicada o realizada, por ejemplo, en el exterior de la superficie
envolvente de la estructura de nido de abeja, pero es posible
también formar esta microestructura con componentes separados que
estén dispuestos entre la estructura de nido de abeja y la
carcasa.
La previsión de un revestimiento cerámico,
especialmente de óxido de aluminio o materiales semejantes, tiene
la consecuencia de que no se acumulen partículas de material de
soldadura dura sobre el mismo o de que el revestimiento cerámico
funcione como una especie de tope para el material de soldadura. El
revestimiento cerámico puede ser también parte de la estructura de
nido de abeja y/o de la carcasa.
Asimismo, es posible también que esté prevista
una capa intermedia entre la estructura de nido de abeja y la
carcasa. Se prefiere aquí la ejecución en la que capa intermedia es
un componente separado, por ejemplo una lámina metálica separada.
Ésta sirve como una especie de barrera para un flujo no deseado de
material de soldadura dura entre la estructura de nido de abeja y
la carcasa.
Según otra ejecución del cuerpo de nido de
abeja, la estructura de nido de abeja está formada con una
pluralidad de capas metálicas al menos parcialmente estructuradas
que presentan un espesor del material de menos de 80 \mum. En
particular, la estructura de nido de abeja está constituida por una
pluralidad de láminas metálicas lisas y onduladas que están
arrolladas y/o enroscadas. Éstas limitan aquí regularmente un gran
número de canales que discurren sustancialmente paralelos uno a
otro y que pueden ser atravesados por un gas de escape. La
superficie de los canales sirve regularmente como superficie de
filtro o como superficie de soporte de catalizador. El espesor del
material de las capas metálicas o de las láminas metálicas es
preferiblemente incluso inferior a 50 \mum. Tales estructuras de
nido de abeja se producen en la carcasa con un pretensado
relativamente alto, de modo que se originan aquí apreciables
fuerzas de rozamiento. Esto conduce ahora a que, cuando haya tenido
lugar una aplicación previa del material de soldadura dura en la
carcasa, se genere una abrasión o un "desplazamiento" del
material de soldadura dura al introducir la estructura de nido de
abeja. No obstante, para generar todavía una unión de soldadura
dura exactamente limitada en la zona deseada se han previsto los
diferentes medios para limitar la unión de soldadura dura.
Además, se propone también que esté prevista una
zona periférica de una unión de soldadura dura y que los medios de
limitación estén dispuestos entre esta zona de una unión de
soldadura dura y un lado frontal de un cuerpo de nido de abeja.
Esto quiere decir con otras palabras que los al menos dos medios
diferentes uno de otro están dispuestos en un lado de la zona de
una unión de soldadura dura, esto es que está prevista una especie
de barrera doble. Se prefiere especialmente aquí la ejecución en la
que está previsto un respectivo medio de limitación de la unión de
soldadura en las diferentes partes del cuerpo de nido de abeja
(carcasa y/o estructura de nido de abeja y/o capa intermedia).
Como consecuencia de todavía otra forma de
realización del cuerpo de nido de abeja, la al menos una zona de
una unión de soldadura dura está dispuesta más cerca de un segundo
lado frontal que de un primer lado frontal, estando previstos los
medios entre el primer lado frontal y la zona. De manera muy
especialmente preferida, la zona está formada sustancialmente a
continuación del segundo lado frontal y los medios, que están
dispuestos hacia el primer lado frontal, dificultan un flujo no
deseado de material de soldadura dura hacia el primer lado
frontal.
Según otro aspecto de la invención, se propone
un procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja que
presenta al menos una estructura de nido de abeja o al menos una
carcasa que rodea al menos parcialmente a la al menos una
estructura de nido de abeja, en donde este procedimiento comprende
al menos los pasos siguientes:
- -
- selección de al menos una zona de una unión de soldadura dura entre la estructura de nido de abeja y la carcasa,
- -
- selección de una dirección de introducción de la estructura de nido de abeja en la carcasa,
- -
- previsión de una ranura en la carcasa que, visto en la dirección de introducción, esté posicionada delante de la zona de una unión de soldadura dura,
- -
- previsión de un medio adicional para limitar la unión de soldadura dura, tomado del grupo consistente en:
- -
- una microestructura en el exterior de la estructura de nido de abeja,
- -
- un revestimiento cerámico,
- -
- una capa intermedia dispuesta entre la estructura de nido de abeja y la carcasa,
- -
- soldadura de la zona,
- -
- introducción de la estructura de nido de abeja en la carcasa,
- -
- formación de una unión de soldadura dura en la zona.
\vskip1.000000\baselineskip
Como medio adicional para limitar la unión de
soldadura dura se prevé de manera especialmente preferida un
revestimiento cerámico que esté aplicado ventajosamente a la
estructura de nido de abeja. El procedimiento encuentra una
aplicación especialmente preferida a la fabricación del cuerpo de
nido de abeja según la invención anteriormente citado, ajustándose
especialmente este procedimiento a la fabricación de un cuerpo de
nido de abeja metálico con capas metálicas. Precisamente con las
delgadas láminas metálicas que aquí se utilizan se presentan en
grado reforzado los efectos capilares parcialmente no deseados, de
modo que justamente aquí se han adoptado nuevas medidas de
seguridad para evitar este fenómeno entre la carcasa y la estructura
de nido de abeja.
Seguidamente, se explica la presente invención
con más detalle haciendo referencia a las figuras adjuntas. Las
figuras muestran, entre otras, unas variantes de realización
especialmente preferidas de la invención, a las que, sin embargo,
no queda ésta limitada. Muestran esquemáticamente:
La figura 1, una primera variante de realización
del cuerpo de nido de abeja según la invención,
La figura 2, un detalle de otra variante de
realización del cuerpo de nido de abeja según la invención y
La figura 3, un detalle de una tercera variante
de realización del cuerpo de nido de abeja según la invención.
La figura 1 ilustra esquemáticamente y en una
sección transversal parcial un cuerpo de nido de abeja 1 para una
unidad 2 de tratamiento de gases de escape. El cuerpo de nido de
abeja 1 comprende una estructura de nido de abeja 3 y una carcasa 4
que rodea completamente a la estructura de nido de abeja 3. Entre la
estructura de nido abeja 3 y la carcasa 4 está prevista una zona 5
para formar una unión 6 de soldadura dura. La zona 5 de una unión 6
de soldadura dura está posicionada aquí más cerca del segundo lado
frontal 14 que del primer lado frontal 13. Además, el cuerpo de
nido de abeja 1 presenta dos medios diferentes para limitar la unión
6 de soldadura dura, a saber, por un lado, una ranura 7 que está
formada periféricamente en la carcasa 4, así como un revestimiento
cerámico 9 que está previsto en el exterior cerca del primer lado
frontal 13 de la estructura de nido de abeja 3.
Para fabricar un cuerpo de nido de abeja 1 de
esta clase se seleccionó primero la zona 5 de una unión 6 de
soldadura dura próxima al segundo lado frontal 14. A continuación de
esto, se decidió insertar el cuerpo de nido de abeja 1 en la
carcasa 4 a lo largo de la dirección de introducción 15 durante el
montaje. Para suprimir un flujo no deseado de material de soldadura
dura durante el tratamiento térmico del cuerpo de nido de abeja 1
hacia el primer lado frontal 13 se ha previsto en la carcasa 4 una
ranura periférica 7 que, visto en la dirección de introducción 15,
está posicionada delante de la zona 5. En aras de una exposición
completa, cabe consignar también que, en caso de una separación
mayor entre la zona 5 y el segundo lado frontal 14, puede estar
prevista también en el otro lado una ranura 7 que impida, por
ejemplo, el arrastre no deseado de material de soldadura dura
durante la introducción.
Se ha formado ahora la estructura de nido de
abeja 3 con una pluralidad de láminas metálicas 17 al menos
parcialmente estructuradas, generándose un gran número de canales
16 que discurren sustancialmente paralelos uno a otro. Esta
estructura de nido de abeja 3 se introdujo en la carcasa 4 a lo
largo de la dirección de introducción 15 una vez que se hubo
previsto primero en la zona 5, en el lado interior de la carcasa 4,
una franja con material de soldadura dura. Una vez alcanzada la
posición relativa deseada con respecto a la carcasa 4, se sometió
el cuerpo de nido de abeja 1 a un tratamiento térmico, con lo que se
formó exactamente la unión deseada 6 de soldadura dura en la zona
5. Este cuerpo de nido de abeja 1 se caracteriza por una alta
esperanza de vida incluso bajo altas cargas térmicas y dinámicas en
el sistema de gas de escape de un vehículo automóvil.
La figura 2 muestra esquemáticamente un detalle
de otra variante de realización de los medios para limitar la unión
6 de soldadura dura. Está formada nuevamente una ranura 7 con una
anchura definida 19 y una profundidad preespecificada 18. En un
lado de la ranura 7 está formada la zona con la unión 6 de soldadura
dura y en el lado opuesto está previsto en la carcasa 4 un
revestimiento cerámico 9.
La figura 3 muestra una variante de realización,
en la que está prevista, además de una ranura 7 de la carcasa 4,
una capa intermedia 10 dispuesta entre la estructura de nido de
abeja 3 y la carcasa 4. La estructura de nido de abeja 3 está
formada con capas metálicas 11 de un espesor de material
preespecificado 12. La capa intermedia 10, que está configurada
aquí como una lámina metálica con microestructuras 8, está formada
también entre el primer lado frontal 13 y la ranura 7. Se prefiere
especialmente la variante de realización en la que la
microestructura 8 de la capa intermedia 10 está formada en dirección
periférica paralelamente a la ranura 7.
- 1
- Cuerpo de nido de abeja
- 2
- Unidad de tratamiento de gases de escape
- 3
- Estructura de nido de abeja
- 4
- Carcasa
- 5
- Zona
- 6
- Unión de soldadura dura
- 7
- Ranura
- 8
- Microestructura
- 9
- Revestimiento
- 10
- Capa intermedia
- 11
- Capa
- 12
- Espesor del material
- 13
- Primer lado frontal
- 14
- Segundo lado frontal
- 15
- Dirección de introducción
- 16
- Canal
- 17
- Lámina
- 18
- Profundidad
- 19
- Anchura
Claims (5)
1. Cuerpo de nido de abeja (1) para una unidad
(2) de tratamiento de gases de escape, que presenta al menos una
estructura de nido de abeja (3) y al menos una carcasa (4) que rodea
al menos parcialmente a la al menos una estructura de nido de abeja
(3), en donde al menos una zona (5) comprendida entre la estructura
de nido de abeja (3) y la carcasa (4) está realizada con una unión
(6) de soldadura dura, caracterizado porque están previstos
al menos dos medios diferentes uno de otro para limitar la unión (6)
de soldadura dura y los medios comprenden al menos dos del segundo
grupo de medios:
- -
- una ranura (7) en la carcasa (4),
- -
- una microestructura (8) en el exterior de la estructura de nido de abeja (3),
- -
- un revestimiento cerámico (9),
- -
- una capa intermedia (10) dispuesta entre la estructura de nido de abeja (3) y la carcasa (4).
2. Cuerpo de nido de abeja (1) según la
reivindicación 1, caracterizado porque la estructura de nido
de abeja (3) está formada con una pluralidad de capas metálicas
(11) al menos parcialmente estructuradas que presentan un espesor
(12) del material inferior a 60 \mum.
3. Cuerpo de nido de abeja (1) según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque está prevista una
zona periférica (5) de una unión (6) de soldadura dura y porque los
medios de limitación están dispuestos entre esta zona (5) de una
unión (6) de soldadura dura y un lado frontal (13, 14) del cuerpo de
nido de abeja (1).
4. Cuerpo de nido de abeja (1) según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
al menos una zona (5) de una unión (6) de soldadura dura está
dispuesta más cerca de un segundo lado frontal (14) que de un
primer lado frontal (13) y porque los medios están previstos entre
el primer lado frontal (13) y la zona (5).
5. Procedimiento para fabricar un cuerpo de nido
de abeja (1) que presenta al menos una estructura de nido de abeja
(3) y al menos una carcasa (4) que rodea al menos parcialmente a la
al menos una estructura de nido de abeja (3), comprendiendo dicho
procedimiento al menos los pasos siguientes:
- -
- selección de al menos una zona (5) de una unión (6) de soldadura dura entre la estructura de nido de abeja (3) y la carcasa (4),
- -
- selección de una dirección de introducción (15) de la estructura de nido de abeja (3) en la carcasa (4),
- -
- previsión de una ranura (7) en la carcasa (4) que, visto en la dirección de introducción (15), esté posicionada delante de la zona (5) de una unión (6) de soldadura dura,
- -
- previsión de un medio adicional para limitar la unión (6) de soldadura dura, tomado del grupo consistente en:
- -
- una microestructura (8) en el exterior de la estructura de nido de abeja (3),
- -
- un revestimiento cerámico (9),
- -
- una capa intermedia (10) dispuesta entre la estructura de nido de abeja (3) y la carcasa (4),
- -
- soldadura de la zona (5),
- -
- introducción de la estructura de nido de abeja (3) en la carcasa (4),
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- formación de una unión (6) de soldadura dura en la zona (5).
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