ES2330575T3 - Fabricacion de cuerpos de nido de abeja, especialmente grandes, para el tratamiento posterior movil de gases de escape. - Google Patents

Abstract

Cuerpo de nido de abeja (1) que comprende una carcasa (2) y una pluralidad de capas (3) con un recorrido curvado (4) y una longitud prefijada (5), las cuales comprenden cada una de ellas por lo menos una lámina metálica (6) al menos parcialmente estructurada, con lo que se forma un gran número de canales (7) con una sección transversal de canal (8), en cuyo cuerpo la mayoría de las capas (3) están realizadas con longitudes (5) diferentes entre ellas de modo que coincide la sección transversal (8) de al menos un 95% de los canales (7).

Description

Fabricación de cuerpos de nido de abeja, especialmente grandes, para el tratamiento posterior móvil de gases de escape.

La presente invención concierne a un cuerpo de nido de abeja que comprende una carcasa y una pluralidad de capas con un recorrido curvado y una longitud prefijada, comprendiendo cada una de las capas por lo menos una lámina metálica al menos parcialmente estructurada, de modo que se forma un gran número de canales con una sección transversal de canal. Además, se proponen un procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja y un uso especial del cuerpo de nido de abeja. Los cuerpos de nido de abeja de esta clase se utilizan especialmente para el tratamiento posterior de gases de escape en el sector del automóvil.

Tales cuerpos de nido de abeja metálicos se construyen preferiblemente con láminas metálicas y se utilizan como cuerpos de soporte para un revestimiento catalíticamente activo, un revestimiento adsorbente, un revestimiento oxidante, un revestimiento reductor y/o un revestimiento de otro tipo en instalaciones de gases de escape de motores de combustión interna móviles. Debido a las extremas cargas térmicas y dinámicas allí reinantes es de especial importancia que se garantice una unión duradera entre las láminas metálicas mismas o bien entre las láminas metálicas y la carcasa. Usualmente, las láminas metálicas se unen una con otra y con la carcasa por medio de técnicas de ensamble, especialmente por sinterización soldadura dura de aporte y/o soldadura autógena. Es necesario para ello que en los sitios de unión deseados se presenten suficientes sitios de contacto entre las láminas metálicas contiguas o entre las láminas metálicas y la carcasa que pueda servir como base para la unión.

Para garantizar una unión estable de las láminas metálicas con la carcasa se desprende del documento EP 0 245 737 B1 la circunstancia de que, mediante los acortamientos de las capas de chapa onduladas con respecto a las capas de chapa lisas en la cuantía de una distancia prefijada, se puede conseguir que los extremos de las capas de chapa toquen el tubo envolvente y se acomoden a éste. Debido a este acomodo se puede materializar más fácilmente una sólida unión con el tubo envolvente bajo ángulos de contacto diferentes.

Se desprende del documento WO 2005/033484 un procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja metálico con una diferencia de longitud de las capas, en el que se disponen en una carcasa una pluralidad de láminas metálicas lisas y láminas metálicas al menos parcialmente estructuradas, teniendo las láminas metálicas lisas una primera longitud y las láminas metálicas estructuras una segunda longitud y eligiéndose la diferencia de la primera longitud y la segunda longitud en función de un pretensado. No obstante, en atención al hecho de que en la fabricación convencional de tales cuerpos de nido de abeja se deforman las láminas metálicas estructuras cuando éstas son introducidas a presión en la carcasa con un considerable pretensado, se pretende asegurar con el método de fabricación propuesto en el documento WO 2005/033484 un asiento uniforme de los extremos de las láminas metálicas.

Sin embargo, especialmente en una ejecución de cuerpos de nido de abeja en los que las láminas metálicas no están arrolladas en espiral o solamente están dispuestas en capas, se han producido durante la fabricación unas zonas de mayor deformación y peor creación de uniones por técnica de ensamble. Esto puede tener su fundamento, por ejemplo, en la clase de arrollamiento asimétrico de las láminas metálicas. No obstante, precisamente con miras a la fabricación en serie existe así el riesgo de cuerpos de nido de abeja irregularmente configurados que presenten regiones con secciones transversales de canal más o menos fuertemente deformadas. Esto influye también, por ejemplo, en el comportamiento de flujo de un gas de escape a través de un cuerpo de nido de abeja de esta clase, de modo que en ciertas circunstancias podría ser necesaria una adaptación del cuerpo de nido de abeja al perfil de flujo del gas de escape.

Además, precisamente en la fabricación de cuerpos de nido de abeja grandes, por ejemplo para su utilización estacionaria o para camiones, han aparecido otras dificultades. Así, especialmente la manipulación de grandes paquetes de láminas metálicas y de las fuerzas originadas durante el arrollamiento puede ser controlada con dificultad de una manera segura para el proceso. Al aumentar el diámetro son netamente más grandes también las repercusiones de una asimetría durante el arrollamiento o las fuerzas necesarias para el arrollamiento. Si no se logra arrollar o retorcer las láminas metálicas formando un cuerpo que corresponda sustancialmente al contorno de la zona interior de una carcasa, se tienen que aplicar grandes fuerzas para introducir a presión el cuerpo en la carcasa, pudiendo tener lugar en ciertas circunstancias, a consecuencia de la carcasa construida con pared cada vez más delgada, una deformación de la propia carcasa, lo que puede conducir a problemas para la integración en un sistema de gas de escape.

Partiendo de esto, el cometido de la presente invención consiste en reducir o resolver los problemas expuestos con respecto al estado de la técnica. Se pretende indicar aquí especialmente un cuerpo de nido de abeja que se caracterice por una configuración especialmente uniforme de las secciones transversales de los canales, materializándose puntos de unión especialmente definidos entre las láminas metálicas o entre las láminas metálicas y la carcasa. Además, se pretende indicar un procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja de esta clase, debiendo hacerse posible especialmente la fabricación de grandes cuerpos de nido de abeja con pequeño consumo de fuerza y con seguridad para el proceso. Se pretende indicar también preferiblemente el modo en que pueden adaptarse dispositivos de arrollamientos de tales cuerpos de nido de abeja grandes para poder fabricar también en serie cuerpos de nido de abeja de calidad constante. Por último, se pretenden indicar también usos para un cuerpo de nido de abeja de esta
clase.

Estos problemas se resuelven con un cuerpo de nido de abeja según las características de la reivindicación 1, así como con un procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja con las características de la reivindicación 6. En las respectivas reivindicaciones subordinadas formuladas en forma dependiente se indican ejecuciones especialmente preferidas. Cabe consignar que las características relacionadas individualmente en las reivindicaciones pueden combinarse una con otra de cualquier manera tecnológicamente pertinente y muestran otras ejecuciones de la invención.

El cuerpo de nido de abeja según la invención comprende una carcasa y una pluralidad de capas con un recorrido curvado y una longitud prefijada, que comprenden cada una de ellas por lo menos una lámina metálica al menos parcialmente estructurada, de modo que se forma un gran número de canales con una sección transversal de canal, en cuyo cuerpo la pluralidad de capas están realizadas con longitudes diferentes entre ellas de modo que coincida la sección transversal de al menos un 95% de los canales.

Una "capa" está configurada de modo que forma al menos una serie de canales. Esto puede efectuarse, por ejemplo, mediante apilamiento de láminas metálicas estructuradas, una lámina metálica lisa y una lámina metálica estructurada, dos láminas metálicas lisas y una lámina metálica estructurada dispuesta entre ellas. La estructura de la lámina metálica, que está formada preferiblemente en toda la longitud de una capa, es usualmente semejante a la de una onda sinusoidal, pero puede estar realizada también en forma de zig-zag y/o o en forma de rectángulo. A consecuencia de la yuxtaposición de las láminas metálicas y debido a la habilitación de la estructura, se forman canales que están limitados regularmente por al menos dos de las láminas metálicas. Se define así una sección transversal de los canales. Esta sección transversal de los canales tiene especialmente una configuración semejante a un semicírculo, una configuración semejante a una campana, una configuración rectangular, una configuración en forma de omega o una configuración similar. Preferiblemente, la configuración de la sección transversal de los canales es idéntica en toda la capa.

La lámina metálica es preferiblemente de un material resistente a altas temperaturas y estable frente a la corrosión. Es adecuado para ello especialmente un material de acero con altas proporciones de aluminio y cromo. Las láminas metálicas se realizan preferiblemente con un espesor de lámina en el rango de menos de 0,15 mm, especialmente en un intervalo de 0,02 mm a 0,12 mm. En principio, la lámina metálica puede estar realizada también con aberturas, perforaciones o una microestructura (superficies de guía, botones, etc.) que se superpone a la estructura.

Se propone ahora aquí que la pluralidad de capas esté realizada con las longitudes diferentes entre ellas. Esto significa, en primer lugar, que el cuerpo de nido de abeja está formado con al menos dos capas. Preferiblemente, el cuerpo de nido de abeja presenta una pluralidad de capas que es mayor de 5, 10 o incluso 20. Las capas pueden disponerse en varios grupos y retorcerse después, siguiendo entonces todas las capas de un grupo un respectivo recorrido que es diferente del recorrido del otro o los otros grupos. Asimismo, es posible también que todas las capas se hayan apilados una sobre otra y se hayan transformado así en la estructura de nido de abeja, de modo que en todas las capas resulte sustancialmente el mismo recorrido. Pueden estar definidos aquí diferentes tipos de arrollamiento o diferentes formas del recorrido de las capas, especialmente una forma de espiral, una forma de S, una forma de V o una forma de W. El tipo de arrollamiento puede elegirse también, por ejemplo, teniendo en cuenta la configuración de la carcasa, pudiendo utilizarse en principio cualquier sección transversal de la carcasa, especialmente una sección transversal redonda, una sección transversal ovalada, una sección transversal poligonal, una sección transversal triangular o una sección transversal similar. Es común a todos estos tipos de arrollamiento el que las capas están dispuestas con un recorrido curvado, estando de preferencia completamente curvada la capa, es decir que ésta no presenta tramos planos. Sin embargo, carece de importancia el modo en que esté curvado el recorrido, por lo que pueden presentarse, por ejemplo, radios de curvatura diferentes, tramos cóncavos y/o convexos, sitios de inversión, sitios en forma de silla de montar o similares.

Este recorrido curvado y eventualmente también la forma de la sección transversal de la carcasa conducen ahora a grados de deformación diferentes de las capas, de modo que éstas forman después del arrollamiento, entrelazado y/o retorcimiento un contorno exterior que, para una misma longitud de capa, no coincide con la sección transversal de la carcasa. Por este motivo, se había diseñado hasta ahora el proceso de fabricación de modo que las capas presentaran una longitud tal que se ocupara con seguridad la sección transversal completa de la carcasa, deformándose los tramos de la capa sobresalientes de ésta al introducir a presión dicha capa en la carcasa.

La invención se desvía por primera vez de este modo de proceder, ya que se propone aquí elegir la longitud para cada capa individual de modo que los extremos de las capas, antes de la inserción en la carcasa, formen un contorno que corresponda sustancialmente a la sección transversal de dicha carcasa. En atención del hecho de que aquí puede considerarse un gran número de secciones transversales diferentes de la carcasa, al menos la mayoría de las capas están construidas con longitudes de capa diferentes entre ellas. De manera especialmente preferida, todas las longitudes de las capas dispuestas en el cuerpo de nido de abeja están concebidas con una magnitud diferente. Este concepto no se había tomado en consideración hasta ahora, ya que eran de esperar considerables dificultades para la manipulación de las diferentes capas y para el posicionamiento de unas con respecto a otras.

Sin embargo, se ha descubierto aquí que precisamente en cuerpos de nido de abejas grandes que presentan, por ejemplo, un diámetro de más de 150 mm o incluso de más de 200 mm (como los que, aparte de utilizarse en aplicaciones estacionarias, se utilizan también especialmente en el sector de los camiones), la integración de las láminas metálicas en una carcasa puede tener lugar con seguridad para el proceso y utilizando fuerza relativamente pequeñas, de modo que casi no se producen deformaciones de la estructura con la lámina metálica y, por tanto, se forma una estructura de nido de abeja muy homogénea. Esto, aparte de conducir a un comportamiento de flujo mejorado del gas de escape a través de un cuerpo de nido de abeja de esta clase, conduce especialmente también a un contacto definido de las láminas metálicas entre ellas o entre las láminas metálicas y la carcasa, con lo que la formación de uniones por técnicas de ensamble puede efectuarse con seguridad para el proceso y en forma localmente definida. Esto a su vez tiene la consecuencia de que precisamente en cuerpos de nido de abeja grandes se pueden ajustar de manera deliberada y duradera comportamientos de considerable dilatación térmica de las láminas metálicas entre ellas o entre las láminas metálicas y la carcasa.

En el cuerpo de nido de abeja según la invención coincide la sección transversal de al menos un 95% de los canales. De manera muy especialmente preferida, al menos el 98% de todas las secciones transversales de los canales ofrece la misma construcción y muy especialmente preferida es una ejecución en la que todos los canales limitados completamente tan sólo por láminas metálicas presentan la misma sección transversal de canal. Esto resulta posible especialmente debido a las diferentes longitudes de las capas, que se han elegido de modo que los extremos de las capas terminen simplemente en la carcasa sin ninguna deformación importante, pudiendo prescindirse de tramos extremos lisos de las láminas metálicas estructuradas para asegurar un acomodo a la carcasa y quedando asegurado, no obstante, un contacto con la carcasa. Como clarificación cabe consignar en este sitio que la sección transversal de los canales se considera todavía como "coincidentes" aun cuando se presenten tolerancias de fabricación usuales.

El cuerpo de nido de abeja según la invención es ventajoso también cuando la pluralidad de capas están unidas por mediación de material una con otra y con la carcasa.

Además, es ventajoso que en el cuerpo de nido de abejas según la invención los extremos de las capas se empalmen directamente a la carcasa a lo largo del perímetro, especialmente también a tramos curvados de la carcasa, y que los puntos de contacto resultantes de esto estén realizados preferiblemente por uniones obtenidas por técnicas de ensamble.

Además, se propone que la mayoría de las láminas metálicas estén realizadas con longitudes diferentes entre ellas. Se quiere dar a entender con esto especialmente que las láminas metálicas dentro de una capa pueden estar realizadas también con longitudes diferentes entre ellas. La longitud de la capa es en este caso el resultado del valor medio de las longitudes de las láminas metálicas de una capa. En atención al hecho de que las capas presentan una altura en el rango de menos de 10 mm y especialmente menos de 5 mm, se efectúa en esta ejecución del cuerpo de nido de abeja una adaptación incluso con un comportamiento de curvatura diferente tan pequeña de las láminas metálicas contiguas.

En aplicaciones especiales puede ser ventajoso que la carcasa tenga al menos un tramo de carcasa curvado y al menos una parte de las capas terminen en éste al menos un tramo de carcasa curvado. Se quiere dar a entender con esto especialmente que las capas se empalman con el tramo de carcasa curvado y no existe predominantemente un acomodo a lo largo de un cierto tramo de carcasa (por ejemplo, más de 10 mm o 6 mm). El procedimiento de acomodo de los extremos de las capas que se ha utilizado hasta ahora tiene una elevada demanda de material y ha tenido como consecuencia una deformación reforzada de los canales exteriores. Mediante la habilitación de longitudes diferentes de las capas es posible una terminación directa de las capas en la carcasa incluso en el caso de una configuración curvada de ésta.

Además, es ventajoso de que las capas formen puntos de contacto con la carcasa, siendo desiguales las distancias a puntos de contacto contiguos para al menos una parte de dichos puntos de contacto. El diseño irregular de las distancias entre puntos de contacto contiguos está influido sustancialmente también por el tipo de arrollamiento o la forma del recorrido de las capas. Este diseño de los puntos de contacto tiene como consecuencia especialmente un pretensado radial homogéneo y una reducción de las deformaciones de los canales en la zona del borde.

Por último, se propone también un cuerpo de nido de abeja en el que las láminas metálicas forman una con otra y con la carcasa unos sitios de contacto que determinan conjuntamente una zona de contacto total, estando realizada una unión mediada por material respecto de a lo sumo un 50% de la zona de contacto total. Se prefieren ejecuciones en las que a lo sumo solamente un 30% o incluso solamente a lo sumo un 10% de la zona de contacto total está realizada con uniones mediadas por material.

Precisamente en la ejecución de canales rectilíneos que discurren sustancialmente paralelos uno a otro se forman un gran número de sitios de contacto casi lineales debajo de las láminas metálicas o entre las láminas metálicas y la carcasa. Estos sitios de contacto están disponibles en principio para formar uniones técnicas de ensamble entre los componentes citados, designándose aquí la totalidad de estos sitios de contacto con el término de "zona de contacto total". Cuando los sitios de contacto están configurados, por ejemplo, sustancialmente en forma lineal, la zona de contacto total resulta entonces como la suma de los sitios de contacto de forma lineal, de modo que en último término se podría indicar una longitud total. Como complemento, cabe consignar aún que la proporción de los sitios de contacto entre las láminas metálicas es netamente predominante y que la proporción de los sitios de contacto de las láminas metálicas con la carcasa está situada, por ejemplo, en un rango de menos de 10%, especialmente de alrededor de 5%.

Se propone aquí ahora que a lo sumo un 50% de esta zona de contacto total esté realizado realmente con una unión mediada por material y que no se aproveche para ello el resto de la zona de contacto total, sino que se haga posible un desplazamiento o un comportamiento de dilatación térmica diferente mediante el contacto suelto entre los componentes. La unión mediada por material está realizada preferiblemente como una unión de soldadura de aporte que fue generada en el marco de un proceso de soldadura dura. La disposición de las uniones mediadas por material respecto del cuerpo de nido de abeja se puede elegir libremente teniendo en cuenta la carga térmica y los materiales utilizados de dicho cuerpo de nido de abeja. En particular, las uniones mediadas por material pueden estar previstas de manera localmente definida y con independencia unas de otras en una dirección radial, una dirección axial y cualquier otra dirección del cuerpo de nido de abeja. Se prefiere, por ejemplo, solamente un amarre frontal de todos los sitios de contacto a lo largo de los primeros pocos milímetros (por ejemplo, 6, 8 ó 10 mm) a través de toda la sección transversal del cuerpo de nido de abeja, colocándose para ello preferiblemente durante la fabricación una tira de material de soldadura entre las capas o entre las capas y la carcasa. Según el tamaño del cuerpo de nido de abeja, se tiene que, por ejemplo, menos de un 30% de la zona de contacto total puede estar realizada realmente también de esta manera con una unión mediada por material. Asimismo, por medio de procedimientos de impresión (aplicación en forma de gotas, por ejemplo los llamados procedimientos de "gotas según demanda", "chorro de burbujas", "chorro continuo") se puede realizar una aplicación exacta de material de soldadura a los sitios de contacto deseados, en cuyo caso precisamente con tales procedimientos menos de un 10% de la zona de contacto total puede realizarse también con una unión mediada por material.

Según otro aspecto de la invención, se propone un procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja con secciones transversales de canal coincidentes hasta al menos un 95%, que comprende al menos los pasos siguientes:

a) formación de una pluralidad de capas de una longitud prefijada, comprendiendo éstas por lo menos una lámina metálica al menos parcialmente estructurada, de modo que se forma un gran número de canales con una sección transversal de canal, y estando realizada la mayoría de las capas con longitudes diferentes entre ellas;

b) apilamiento de al menos una parte de la pluralidad de capas una sobre otra, con lo que se forma al menos una pila;

c) conformación de la al menos una pila, con lo que se origina un recorrido curvado de las capas;

d) disposición de la al menos una pila en una carcasa.

El procedimiento es adecuado especialmente para la fabricación de un cuerpo de nido de abeja anteriormente descrito según la invención.

Respecto del paso a), es de hacer notar que la formación de capas puede comprender especialmente el corte de láminas metálicas, la estructuración de láminas metálicas, el apilamiento de láminas metálicas una sobre otra, la alineación de láminas metálicas entre ellas, la unión temporal de láminas metálicas (por ejemplo, con un agente adhesivo o un pegamento) y otras acciones. En particular, mediante el paso a) se forma al menos una serie de canales yuxtapuestos, estando preferiblemente limitado cada canal en parte por una lámina metálica estructurada y en parte por una lámina metálica lisa.

Las capas formadas se apilan ahora al menos parcialmente una sobre otra según b). El número de pilas puede elegirse aquí preferiblemente siempre en el intervalo de 1 a 6.

Se puede realizar ahora la conformación de las pilas según el paso c). Esto puede realizarse también, por ejemplo, en varias etapas, de modo que, por ejemplo, se conforme primero por separado cada pila, especialmente se la doble o se la repliegue, se posicionen después las pilas una con respecto a otra y se las retuerza conjuntamente, se las entrelace una con otra, se las pliegue o se las conforme de manera semejante. Preferiblemente, después del paso c) las pilas o las capas contenidas en ellas están realizadas con un recorrido curvado en toda su longitud, presentándose especialmente zonas con radio de curvatura diferente.

Por último, se disponen las pilas en una carcasa de conformidad con el paso d). Antes y/o después de la disposición de la pila en la carcasa se pueden aplicar aditivos en y/o sobre el cuerpo de nido de abeja, comprendiendo los aditivos especialmente medios para formar uniones mediadas por material (tales como aquí, por ejemplo, aglutinantes, agentes adhesivos, limitadores de adherencia (por ejemplo, cera, aceite), material de soldadura, etc.).

Además, se propone que se realice el paso b) de modo que la pluralidad de capas de una pila sean dispuestas en posiciones decaladas entre ellas. Esto quiere decir, por ejemplo, que las capas contiguas pueden estar realizadas no sólo con una longitud diferente, sino que éstas se disponen también en posiciones decaladas entre ellas, es decir que no forman un plano de cierre común. La clase de decalaje depende a su vez de la configuración de la carcasa y de las estructuras de las láminas metálicas. En ciertas circunstancias, en aquí ventajoso también que incluso las láminas metálicas contenidas dentro de una capa estén dispuestas en posiciones decaladas entre ellas.

Es ventajoso también que la pluralidad de capas se inmovilicen magnéticamente al menos durante el paso a) o el paso b). Como consecuencia de las longitudes diferentes de las capas o del decalaje materializado entre las capas, la manipulación de las pilas o de las capas es problemática. Se propone ahora aquí que las capas o las láminas metálicas o las pilas se mantengan en posiciones definidas una respecto de otra por medio de al menos un imán. Esto permite el transporte y/o el almacenamiento de las capas o las pilas incluso sin la utilización de un agente adhesivo, siendo posible que los aparatos de manipulación empleados para ello puedan utilizarse al mismo tiempo para capas y/o cuerpos de nido de abeja diferentes. La inmovilización de las capas puede efectuarse por medio de pinzas magnéticas, bases magnéticas y similares.

Como ya se ha insinuado, el paso c) puede realizarse en al menos dos etapas, siendo ventajoso que se realice al menos una de las acciones siguientes:

- rebatimiento de la al menos una pila;

- alineación de varias pilas entre ellas;

- retorcimiento de varias pilas una con otra;

- conformación de la al menos una pila con una herramienta hasta una primera extensión y conformación adicional de la al menos una pila con al menos una segunda herramienta.

La realización de las acciones anteriormente citadas es especialmente ventajosa en cuerpos de nido de abeja que presentan en último término un diámetro que es mayor que 150 mm, especialmente mayor que 200 mm. En la ejecución en dos etapas del proceso de arrollamiento se puede materializar una fabricación especialmente cuidadosa con tan sólo una deformación muy insignificante de los canales y/o con utilización de fuerzas relativamente pequeñas.

Esto se explicará seguidamente para un cuerpo de nido de abeja que está arrollado en espiral y que (no forzosamente) se forma con varias capas de longitud diferente. Para este caso podría ser ventajoso el modo de proceder siguiente:

- formación de una capa que comprende por lo menos una lámina metálica al menos parcialmente estructura, de modo que se forma una pluralidad de canales;

- inmovilización de la capa en una zona extrema con una unidad de agarre;

- rotación de la unidad de agarre de modo que la capa se disponga alrededor de la unidad de agarre y forme un cuerpo de nido de abeja con diámetro creciente;

- detección de que el cuerpo de nido de abeja ha alcanzado una primera extensión;

- activación de medios que comprenden al menos una segunda herramienta o medios de guía o medios de accionamiento;

- aplicación adicional de la pila a la superficie periférica ya existente del cuerpo de nido de abeja hasta que éste haya alcanzado el diámetro deseado.

En este contexto, se hace referencia especialmente a las explicaciones complementarias con relación a la figura 11. La detección de la primera extensión puede realizarse con ayuda de un ángulo de giro de la unidad de agarre y/o directamente en el cuerpo de nido de abeja.

Según otra ejecución ventajosa del procedimiento, se forma con el paso c) una estructura de nido de abeja cilíndrica con un diámetro, presentando la estructura de nido de abeja antes y después de la disposición en la carcasa una variación del diámetro de a lo sumo un 5%. Preferiblemente, la variación del diámetro está situada en un rango de menos de 2% (corresponde, por ejemplo, a una desviación del diámetro de menos de 3 mm). Esto ilustra la precisión con la que se puede formar mediante el procedimiento según la invención una estructura de nido de abeja con un contorno exterior predeterminado, de modo que éste se aproxime mucho a la sección transversal de la carcasa. Gracias a esta aproximación del contorno de la estructura de nido de abeja a la sección transversal de la carcasa se pueden llenar uniformemente (en el caso de carcasas no redondas) todas las zonas de borde, evitándose al mismo tiempo una deformación de canales en la zona de borde. No obstante, se garantiza un asiento seguro de los extremos de las capas en la carcasa, por ejemplo para formar uniones obtenidas por técnicas de ensamble.

Según otra ejecución del procedimiento, se efectúa como paso e) una conformación del cuerpo de nido de abeja en toda su periferia. Esto quiere decir en otras palabras que, después de la disposición de la pila en la carcasa, se realiza todavía otra deformación plástica insignificante del cuerpo de nido de abeja, un llamado "calibrado". Se ejerce para ello, por ejemplo, sobre el perímetro de la carcasa una presión uniforme dirigida radialmente hacia adentro, de modo que se calibre la carcasa a un diámetro deseado o a una redondee deseada o a otra exactitud de forma. Puede tener lugar al mismo tiempo todavía una "relajación" o "alivio de carga" de las capas o las láminas metálicas situadas en el interior, con lo que queda garantizado nuevamente el asiento seguro de los extremos de las capas en la carcasa.

Además, se propone que como paso f) se generen uniones regionalmente limitadas, mediadas por material, al menos entre las láminas metálicas o entre al menos una lámina metálica y la carcasa, siendo de construcción diferente las regiones en diversos planos del cuerpo de nido de abeja. Preferiblemente, se generan uniones mediadas por material tanto entre las láminas metálicas como hacia la carcasa.

Con "uniones regionalmente limitadas" se quiere dar a entender especialmente que el cuerpo de nido de abeja presenta zonas con uniones mediadas por material y sin uniones mediadas por material para compensar comportamientos diferentes de dilatación térmica. Las regiones pueden ser aquí zonas de gran superficie o de gran volumen del cuerpo de nido de abeja, por ejemplo una zona de forma de estrella o una zona periférica hacia la carcasa, pero es igualmente posible que una región esté limitada a un pequeño número de canales, por ejemplo menos de 10 canales dispuestos contiguos uno a otro. En la dirección de un canal pueden presentarse también uniones regionalmente limitadas, mediadas por material, de modo que las láminas metálicas que forman el canal no estén unidas una con otra por mediación de material en toda la longitud del canal. Se prefiere nuevamente una ejecución del cuerpo de nido de abeja en la que, por ejemplo, a lo sumo un 10% de la zona de contacto total presenta una unión mediada por material, especialmente tan sólo a lo sumo un 5% de dicha zona. Las uniones mediadas por material están realizadas de manera diferente en diversos planos. Los planos pueden considerarse tanto en la dirección de los canales como transversalmente a ésta. En principio, se pueden presentar aquí también planos en los que no estén dispuestas uniones mediadas por material.

Preferiblemente, un cuerpo de nido de abeja anteriormente descrito según la invención o un cuerpo de nido de abeja que se fabrique según el procedimiento descrito conforme a la invención es empleado en combinación con una instalación de gas de escape de un automóvil. De manera entera y especialmente preferida, se propone un uso para sistemas de gas de escape de camiones, presentando el cuerpo de nido de abeja un diámetro de más de 150 mm.

La invención y el entorno técnico se explican seguidamente con más detalle ayudándose de las figuras. Las figuras muestran también ejemplos de realización especialmente preferidos de la invención, pero a los que ésta no está limitada. Además, cabe consignar que las figuras son de naturaleza esquemática y, por consiguiente, no son regularmente adecuadas para ilustrar relaciones de magnitudes. Muestran:

La figura 1, un ejemplo de realización para la fabricación de una capa para un cuerpo de nido de abeja;

La figura 2, el transporte de una capa;

La figura 3, una pila de varias capas;

La figura 4, un cuerpo de nido de abeja con capas retorcidas en una carcasa;

La figura 5, un diagrama con las longitudes de las capas de una pila;

La figura 6, una representación para ilustrar los puntos de contacto de las capas en la carcasa;

La figura 7, una representación para ilustrar los problemas técnicos en un procedimiento de fabricación conocido para un cuerpo de nido de abeja;

La figura 8, una representación en perspectiva de una variante de realización del procedimiento de fabricación para un cuerpo de nido de abeja;

La figura 9, un detalle de un cuerpo de nido de abeja;

La figura 10, una representación para ilustrar regiones con uniones mediadas por material en un cuerpo de nido de abeja;

La figura 11, un dispositivo para el arrollamiento en dos etapas de un cuerpo de nido de abeja; y

La figura 12, una instalación de gas de escape con un cuerpo de nido de abeja.

Las figuras 1 a 4 ilustran un procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja, mostrando la figura 1 la formación de capas, mostrando la figura 2 el transporte de la capa hasta una pila como la que se construye según la figura 3, e ilustrando finalmente la figura 4 la disposición de dos pilas con recorrido curvado en una carcasa.

El dispositivo representado en la figura 1 comprende un mecanismo de suministro 26 de cinta lisa en el que está arrollada una lámina metálica lisa 6, por ejemplo sobre una devanadera. El mecanismo de suministro 26 de cinta lisa transporta una lámina metálica lisa 6, por un lado, hasta una instalación 27 de cinta ondulada en la que se genera a partir de la lámina metálica lisa 6 una lámina metálica estructurada 6 (por ejemplo, por medio de una laminación onduladora). Dado que para una capa 3 se combinan entre ellas en el ejemplo representado una lámina metálica estructurada y una lámina metálica lisa 6, el mecanismo de suministro 26 de cinta lisa suministra la lámina metálica lisa 6 sobre una cinta transportadora 28 que está construida con un imán 29 para inmovilizar dicha lámina metálica lisa 6. Las dos láminas metálicas 6 se disponen una sobre otra y se alimentan conjuntamente a un dispositivo de corte 47 que forma a partir de las láminas metálicas continuas 6 unas capas 3 con la longitud deseada.

Como se ilustra en las figuras 2 y 3, la capa 3 así formada, que comprende una lámina metálica completamente estructurada 6 y una lámina metálica completamente lisa 6, es dispuesta ahora formando una pila 15 por medio de una pinza 30 que presenta preferiblemente también medios para inmovilizar magnéticamente la capa 3. Por medio de la pinza 30 se apilan ahora individualmente, una sobre otra, varias capas 3 (con unas longitudes 5 al menos parcialmente diferentes entre ellas), materializándose, además, un decalaje 31 entre las capas contiguamente posicionadas 3. En la variante de realización representada se combinan siete (7) capas 3 para obtener una pila 15.

Se repliegan ahora primero por separado 2 de estas pilas 15 de modo que ambos extremos de las capas 3 estén posicionados en un lado. Luego se retuercen ambas pilas 15 una con otra y se las introducen en la carcasa 2 representada en la figura 4 de modo que se forme el cuerpo de nido de abeja deseado 1. De esta manera, el cuerpo de nido de abeja 1 comprende la carcasa 2 y la estructura de nido de abeja 19 formada con las capas 3, estando dispuestas las capas en dicha carcasa con un recorrido curvado 4. Los extremos de las capas 3 se empalman directamente con la carcasa 2 a lo largo del perímetro 21, empalmándose especialmente también a lo largo del tramo curvado 9 de la carcasa. Los puntos de contacto 10 de las capas 3 en la zona del tramo 2 de la carcasa son adecuados preferiblemente para la obtención de uniones por técnicas de ensamble entre las capas 3 y la carcasa 2. Para ilustrar la estructura de nido de abeja 19 se muestra también parcialmente en la figura 4 la estructura con canales 7.

La figura 5 muestra un ejemplo de realización para las diferentes longitudes 5 de las capas 3 de un cuerpo de nido de abeja 1 que, al igual que en la figura 4, está configurado con un recorrido 4 en forma de S de las capas 3. La longitud 5 de las capas 3 se ilustra como ordenadas y el número de capas 3 de una pila 15 se ilustra sobre el eje de abscisas. Puede deducirse de la representación que ninguna capa 3 presenta dos capas contiguas 3 que tengan la misma longitud 5 que ella misma tiene, y especialmente que ninguna de las capas contiguas 3 tiene la misma longitud 5 que una capa determinada 3. Puede apreciarse también que entre la longitud máxima 5 y la longitud mínima 5 de una capa 3 dentro de una pila 15 pueden estar situados más de 20 mm, 50 mm o incluso 100 mm. Si se retuerce ahora en forma de S la pila 15 ilustrada en la figura 5, se forman entonces puntos de contacto 10 en la carcasa 2, tal como se ilustra en la figura 6. Es llamativo aquí el hecho de que los puntos de contacto 10 no forman entre ellos una distancia constante, sino una distancia variable 11.

La figura 7 ilustra a título de ejemplo un defecto de forma que se ha presentado en métodos de fabricación conocidos. En la representación de la izquierda de la figura 7 se utiliza una pila 15 con una pluralidad de capas 3, estando realizadas las capas 3 con una longitud unitaria 5. Sin embargo, después del proceso de arrollamiento se forma una estructura de nido de abeja 19 que tiene un contorno ovalado. Si se quisiera insertar esta estructura de nido de abeja 19 en una carcasa cilíndrica 2, tendrían que actuar fuerzas especiales sobre las zonas de deformación sobresalientes 32, deformándose los canales allí producidos. Esto se evita con el procedimiento según la invención y con el cuerpo de nido de abeja según la invención.

La figura 8 ilustra una variante de realización de una línea de fabricación para capas 3 de una longitud prefijada 5 que comprenden cada una de ellas por lo menos una lámina metálica 6 al menos parcialmente estructurada. Se genera aquí una cinta ondulada 34 por medio de una instalación 27 de cinta ondulada y, simultáneamente con una cinta lisa 33 que es transportada en la dirección de avance 37 por medio de una cinta transportadora 28, se transporta dicha cinta ondulada hasta un dispositivo de corte 47. Con el dispositivo de corte 47 se cortan capas 3 separándolas al mismo tiempo de la cinta ondulada 34 y la cinta lisa 33 y se recogen estas capas en una bandeja intermedia 35. Por medio de una pinza 30 móvil en direcciones diferentes y eventualmente también rotativa se transfiere la capa cortada 3 desde la bandeja intermedia 35 hasta la bandeja de apilamiento 36, pudiendo realizarse esto con la orientación deseada hacia la capa adyacente 3, por ejemplo con un decalaje determinado. La pila 15 así formada puede ser transferida finalmente con la pinza 30 a otra estación de mecanización, estando construida preferiblemente la pinza 30 con medios para la inmovilización magnética de las capas 3.

La figura 9 muestra un detalle de un cuerpo de nido de abeja 1 que comprende un gran número de capas 3 que están dispuestas en una carcasa 2. Las capas 3 están formadas cada una de ellas con una lámina metálica lisa y una lámina metálica ondulada 6, de modo que se forman canales 7 con una sección transversal de canal prefijada 8. Las secciones transversales 8 de todos los canales 7, que están formados completamente por láminas metálicas 6, coinciden sustancialmente entre ellas.

Además, se puede deducir de la figura 9 que están previstas regiones con uniones 14. En la variante de realización representada del cuerpo de nido de abeja 1 todas las láminas metálicas onduladas 6 están realizadas, en los sitios de contacto 12 con la carcasa 2, con una unión 14 que es una unión de soldadura dura. Aun cuando la figura 9 no muestra uniones 14 respecto de los sitios de contacto 12 de las láminas metálicas lisas 6 con la carcasa 2, éstas sí que pueden estar realizadas al menos en parte con una unión semejante 14. En el interior de la estructura de nido de abeja 19 están previstas también uniones regionalmente limitadas 14 en sitios de contacto 12 de las láminas metálicas 6. Puede apreciarse que capas diferentes 3 están realizadas con un número diferente de uniones 14, pudiendo tener esto lugar con una separación regular o bien en forma variable. Esta formación regional de uniones 14 obtenidas por técnicas de ensamble hace posible que el cuerpo de nido de abeja 1 pueda expandirse y contraerse con relativa libertad a consecuencia de un esfuerzo térmico alternativo tanto en la dirección del recorrido de los canales como en la dirección del recorrido de las capas 3, así como en dirección axial y en dirección radial con respecto al cuerpo de nido de abeja 1.

En la figura 10 se ilustra una extensión regional algo mayor de uniones 14 obtenidas por técnica de ensamble. El cuerpo de nido de abeja representado 1 presenta en la zona de un lado frontal 48 una primera región 22 con uniones 14, estando dispuesta esta región 22 sustancialmente cerca de la carcasa 2 y ensanchándose radialmente hacia adentro en una zona parcial. Sin embargo, esta región frontal 22 no se extiende por toda la profundidad del cuerpo de nido de abeja 1 en la dirección del eje 49, sino que se extiende solamente sobre una parte de la misma. Además, en zonas interiores del cuerpo de nido de abeja 1 están formadas otras regiones 22 con uniones 14. En la representación de la figura 10 se insinúan dos planos 23 perpendiculares al eje 49, estando realizadas de manera diferente las regiones 22 en los planos representados 23 del cuerpo de nido de abeja 1.

La figura 11 muestra un dispositivo para el arrollamiento en espiral de al menos una capa 3 a fin de formar un cuerpo de nido de abeja 1. La capa 3 es conducida aquí desde un depósito de capas 41 hacia un mandril 44 que inmoviliza un extremo de la capa 3. El mandril 44 es parte de una primera herramienta 16 que hace posible una rotación 43 del mandril 44 alrededor de su propio eje. En una primera etapa del proceso de arrollamiento el depósito de capas 41 está situado en posición estacionaria y la formación del cuerpo de nido de abeja 1 se efectúa exclusivamente sobre la base de la rotación 43 del mandril 44. Al alcanzar una extensión prefijada 17, por ejemplo una extensión 17 en el rango de 50 mm, se conecta una segunda herramienta 18 para seguir construyendo el cuerpo de nido de abeja 1 hasta su diámetro definitivamente deseado 20.

La figura 11 muestra dos (2) segundas herramientas adicionales 18 que pueden utilizarse individualmente o en combinación, en solitario o con asistencia de la primera herramienta 16. La segunda herramienta 18 representada arriba comprende un macho 39 que es puesto en acoplamiento o en contacto con uno de los lados frontales 48 de la estructura de nido de abeja 19, por ejemplo por medio de un movimiento de carrera 40. Preferiblemente, esta segunda herramienta 18 está realizada con un accionamiento 38, de modo que el macho 39 puede girar en sincronismo con el mandril 44. De esta manera, las fuerzas necesarias para la rotación de la estructura de nido de abeja 19 se distribuyen sobre varios accionamientos 38 o sobre una superficie mayor del lado o los lados frontales 48 de la estructura de nido de abeja 19, con lo que, incluso al hacerse mayor la extensión 17, se garantiza una disposición uniforme de la capa 3 alrededor de la estructura de nido de abeja 19 ya formada. El macho 39 puede estar previsto también como parte de la base o en la zona periférica del mandril 44. Además, es posible también que el macho 39 esté realizado con una pluralidad de cavidades que encajen, por ejemplo, en los canales 7 de la estructura de nido de abeja 19 ya formada. Por otra parte, se pueden utilizar también medios equivalentes, tales como clavijas, placas magnéticas, etc., para lograr un espacio de introducción de fuerza de grandes dimensiones.

Además, es posible también formar una segunda herramienta 18 con el propio depósito de capas 41. El depósito de capas 41 puede variar aquí su posición relativa con respecto a la estructura de nido de abeja formada 19 y especialmente puede rotar alrededor de ésta, siendo variable el radio hasta el mandril 44. Por tanto, se puede describir una trayectoria de circulación 42 en la que el depósito de capas 41 (análogamente a una espiral) gira cada vez más lejos alrededor de la estructura de nido de abeja 19 y asienta así la capa 3. Para la realización de esta trayectoria de circulación 42 y/o para la materialización de una rotación propia del depósito de capas 41, esta segunda herramienta 18 puede estar formada también con un accionamiento 38.

Preferiblemente, las herramientas primera y segunda 16 y 18 trabajan sintonizadas una con otra de una manera regulada. Además, pueden estar previstos medios para determinar la extensión actual 17, el posicionamiento del mach 39 y/o la generación de movimientos relativos de las segundas herramientas 18 con respecto a la primera herramienta 16.

La figura 12 ilustra el uso preferido de un cuerpo de nido de abeja 1 aquí descrito. Se representa un automóvil 25 en forma de un camión con un motor de combustión interna que está realizado como un motor 45 que funciona con gasóleo. Los gases de escape generados en el motor 45 son alimentados a través de una instalación de gas de escape 24, en la dirección de flujo 46, a varios cuerpos de nido de abeja 1 de función diferente antes de que los gases de escape depurados sean entregados finalmente al medio ambiente. En tales automóviles 25 se utilizan especialmente cuerpos de nido de abeja 1 con un diámetro de más de 150 mm. Precisamente para estos cuerpos de nido de abeja 1 son especialmente adecuados los cuerpos de nido de abeja 1 aquí descritos y los procedimientos también descritos para su fabricación.

Lista de símbolos de referencia

1

Cuerpo de nido de abeja

2

Carcasa

3

Capa

4

Recorrido

5

Longitud

6

Lámina metálica

7

Canal

8

Sección transversal del canal

9

Tramo de carcasa

10

Punto de contacto

11

Distancia

12

Sitio de contacto

13

Zona de contacto total

14

Unión

15

Pila

16

Primera herramienta

17

Extensión

18

Segunda herramienta

19

Estructura de nido de abeja

20

Diámetro

21

Perímetro

22

Región

23

Plano

24

Instalación de gas de escape

25

Automóvil

26

Mecanismo de suministro de cinta lisa

27

Instalación de cinta ondulada

28

Cinta transportadora

29

Imán

30

Pinza

31

Decalaje

32

Zona de deformación

33

Cinta lisa

34

Cinta ondulada

35

Bandeja intermedia

36

Bandeja de apilamiento

37

Dirección de avance

38

Accionamiento

39

Macho

40

Movimiento de carrera

41

Depósito de capas

42

Trayectoria de circulación

43

Rotación

44

Mandril

45

Motor

46

Dirección de flujo

47

Dispositivo de corte

48

Lado frontal

49

Eje

Claims (16)

1. Cuerpo de nido de abeja (1) que comprende una carcasa (2) y una pluralidad de capas (3) con un recorrido curvado (4) y una longitud prefijada (5), las cuales comprenden cada una de ellas por lo menos una lámina metálica (6) al menos parcialmente estructurada, con lo que se forma un gran número de canales (7) con una sección transversal de canal (8), en cuyo cuerpo la mayoría de las capas (3) están realizadas con longitudes (5) diferentes entre ellas de modo que coincide la sección transversal (8) de al menos un 95% de los canales (7).

2. Cuerpo de nido de abeja (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de capas (3) están unidas por mediación de material una con otra y con la carcasa (2).

3. Cuerpo de nido de abeja (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los extremos de las capas (3) se empalman directamente a la carcasa (2) a lo largo del perímetro (21), empalmándose especialmente también a tramos curvados (9) de la carcasa, y los puntos de contacto (19) resultantes de esto están realizados preferiblemente con uniones obtenidas por técnicas de ensamble.

4. Cuerpo de nido de abeja (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mayoría de las láminas metálicas (6) están realizadas con longitudes (5) diferentes entre ellas.

5. Cuerpo de nido de abeja (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las capas (3) forman puntos de contacto (10) con la carcasa (2), siendo diferentes las distancias (11) a puntos de contacto contiguos (10) para al menos una parte de dichos puntos de contacto (10).

6. Cuerpo de nido de abeja (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las láminas metálicas (6) forman una con otra y con la carcasa (2) unos sitios de contacto (12) que determinan conjuntamente una zona de contacto total (13), estando realizada una unión (14) mediada por material respecto de a lo sumo un 50% de la zona de contacto total (13).

7. Procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja (1) con secciones transversales de canal coincidentes hasta al menos un 95%, el cual comprende al menos los pasos siguientes:

a) formación de una pluralidad de capas (3) de una longitud prefijada (5), comprendiendo cada una de éstas por lo menos una lámina metálica (6) al menos parcialmente estructurada, con lo que se forma un gran número de canales (7) con una sección transversal de canal (8), y la mayoría de las capas (3) están realizadas con longitudes (5) diferentes entre ellas;

b) apilamiento de al menos una parte de la pluralidad de capas (3) una sobre otra, con lo que se forma al menos una pila (15);

c) conformación de la al menos una pila (15) de modo que se origine un recorrido curvado (4) de las capas (3);

d) disposición de la al menos una pila (15) en una carcasa (2).

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que se realiza el paso b) de modo que la pluralidad de capas (3) de una pila (15) sean dispuestas en posiciones decaladas entre ellas.

9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, en el que al menos durante el paso a) o el paso b) se inmoviliza magnéticamente la pluralidad de capas (3).

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que se efectúa el paso c) en al menos dos etapas.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que se realiza al menos una de las acciones siguientes:

- rebatimiento de la al menos una pila (15);

- alineación de varias pilas (15) una con otra;

- retorcimiento de varias pilas (15) una con otra;

- conformación de la al menos una pila (15) con una primera herramienta (16) hasta una primera extensión (17) y conformación adicional de la al menos una pila (15) con al menos una segunda herramienta (18).

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que se forma con el paso c) una estructura de nido de abeja cilíndrica (19) con un diámetro (20), presentando la estructura de nido de abeja (19) antes y después de la disposición en la carcasa (2) una variación del diámetro (20) de a lo sumo un 5%.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el que se efectúa como paso e) una conformación del cuerpo de nido de abeja (1) en todo su perímetro (21).

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13, en el que se generan como paso f) unas uniones (14) regionalmente limitadas, mediadas por material, al menos entre las láminas metálicas (6) o entre al menos una lámina metálica (6) y la carcasa (2), siendo diferentes las regiones (22) en diversos planos (23) del cuerpo de nido de abeja (1).

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 14, en el que se realizan como paso f) unas uniones (14) mediadas por material al menos entre las capas metálicas (6) o entre al menos una capa metálica (6) y la carcasa (2).

16. Uso de un cuerpo de nido de abeja según las reivindicaciones 1 a 6 o de un cuerpo de nido de abeja (1) fabricado según un procedimiento conforme a las reivindicaciones 7 a 15 en combinación con una instalación de gas de escape (24) de un automóvil (25).