ITMI982608A1

ITMI982608A1 - Metodo di fabbricazione di un convertitore catalitico da utilizzarein un motore a combustione interna

Info

Publication number: ITMI982608A1
Application number: IT1998MI002608A
Authority: IT
Inventors: Douglas Arthur Aranda; Paul Samuel Schmitt
Original assignee: Corning Inc
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2000-06-02
Also published as: CN1280517A; WO1999032215A1; US6389693B1; JP2001526115A; TW387966B; IT1303635B1

Description

"METODO DI FABBRICAZIONE DI UN CONVERTITORE CATALITICO DA UTILIZZARE IN UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA"

DESCRIZIONE

1. Campo dell'invenzione

L'invenzione si riferisce ad un processo di produzione di convertitori catalitici per la purificazione di gas di scarico<*>, e più in particolare ad un metodo per produrre convertitori catalitici che presentino densità di feltro uniformi, che sia insensibile a variazioni del substrato, del feltro di supporto e dell'involucro metallico .

2. Descrizione della tecnica correlata

Come è ben noto, la purificazione dei gas di scarico emessi da motori a combustione interna, in particolare in autoveicoli, viene generalmente effettuata mediante un sistema di purificazione dei gas di scarico in cui un elemento ceramico avente una struttura di celle a nido d'ape funge da elemento portante del catalizzatore. Più precisamente, questa struttura cellulare a nido d'ape è ricoperta da un catalizzatore che contiene un metallo prezioso che agisce, in presenza di 02, per convertire componenti nocivi dei gas di scarico, per esempio HC e CO, in C02 ed H20. La struttura cellulare a nido d'ape è alloggiata in un alloggiamento o recipiente di lamiera o di metallo depositato a getto resistente al calore, a prova di gas .

Le strutture a nido d'ape correntemente utilizzate sono tipicamente composte da un materiale ceramico come la cordierite, un materiale che presenta una resistenza meccanica limitata. Il buon utilizzo pratico di queste ceramiche a nido d'ape come substrati per convertitori catalitici richiede che il blocco monolitico ceramico venga mantenuto in compressione in un recipiente metallico che lo racchiude, l'acciaio inossidabile del tipo 409 essendo preferito. Inoltre, i convertitori catalitici attualmente in uso implicano tipicamente le operazioni di avvolgere il blocco monolitico in un feltro flessibile ad alta temperatura e quindi di racchiuderlo, mediante uno di una pluralità di metodi, all'interno di un recipiente metallico. In altre parole, il recipiente di metallo viene chiuso sul blocco monolitico ceramico avvolto dal feltro di imbottitura per caricare a compressione il substrato. La flessibilità del feltro consente al sistema di supporto di adattare la forma irregolare del blocco monolitico ceramico e produrre un sistema di supporto continuo. Il substrato avvolto è protetto contro il movimento assiale dalla componente d'attrito della pressione di compressione esercitata dal recipiente attraverso il feltro. Esso è tenuto fermo in posizione contro il movimento radiale dalla massa compressa del feltro. Si può tipicamente vedere che la capacità di ritenuta assiale della combinazione contenitore/feltro è una misura chiave dell'adattabilità del design del sistema in un ambiente di alte temperature e vibrazione meccanica .

Nel campo dei sistemi di scarico, vi sono due posizioni principali in cui il convertitore catalitico può essere collocato. In un numero rilevante di applicazioni su motori a quattro tempi per autoveicoli, il convertitore è posizionato a valle del collettore di scarico del motore come un componente indipendente. In questo caso, l'involucro del convertitore è circondato dall'aria ambiente. In questo modo, l'aria libera raffredda la parte esterna del convertitore determinando come conseguenza che la parte esterna del convertitore catalitico presenti una temperatura notevolmente al di sotto del range tra 500 e 650°C, mentre allo stesso tempo il substrato ceramico è sottoposto a temperature che vanno da 800 a 950°C. Dato che le temperature alle quali è esposto il contenitore rimangono al di sotto di 650°C, è sufficiente un feltro intumescente a base di vermiculite, che generalmente si espande con l'aumentare della temperatura. Ciò compensa l'effetto di allentamento dovuto alla dilatazione del contenitore lontano dal blocco ceramico. D'altra parte, in una minoranza di applicazioni per autoveicoli, il convertitore viene posto molto vicino al collettore del motore, dove le temperature sul feltro generalmente superano il limite generalmente accettato di 650°C dei materiali di vermiculite. In queste applicazioni, si preferiscono generalmente materiali di feltro non intumescente.

In un'altra grande classe di veicoli, soprattutto motociclette e motoscooter, il convertitore è molto spesso situato all'interno della marmitta di scarico. Lo spazio costituisce un fattore di primaria importanza sulle motociclette e gli scooter, ed il convertitore catalitico deve essere collocato all'interno del veicolo senza modificare la conformazione esterna della moto, e ciò vale sia per i motori a due tempi che per quelli a quattro tempi. Le condizioni termiche e meccaniche per queste applicazioni sono più critiche che per le suddette configurazioni per automobili poiché la temperatura tipicamente supera, anche di molto, i 750°C. Le onde di pressione e la vibrazione generate dal funzionamento della valvola di scarico del motore sono più estreme. I giri al minuto del motore sono più alti che nelle auto, e ciò crea un ambiente di vibrazione di frequenza superiore. Le onde di gas di scarico in un motore a due tempi sono particolarmente forti poiché il funzionamento delle valvole di scarico avviene nella corsa utile e si sovrappone all'aspirazione alla fine della corsa discendente del pistone. Inoltre, la superficie esterna dell'involucro metallico in una motocicletta è tipicamente circondata dal gas di scarico caldo del motore dentro la marmitta di scarico invece che da una corrente di aria ambiente di raffreddamento, come avviene nelle installazioni per automobili. Ne consegue che sistemi di feltro a base di vermiculite sono inaccettabili, ed è invece necessaria una composizione del feltro priva di vermiculite. Insomma, la progettazione del convertitore catalitico per motociclette è più problematica per il fatto che le temperature sono più alte e la dilatazione del contenitore a involucro metallico non può essere compensata da un materiale intum.escente, così come per il fatto che gli effetti vibrazione/urto sono più violenti.

Feltri di fibre ceramiche, capaci di esposizione a temperature alte pari a -“1200°C, rappresentano un'alternativa alle sostanze intumescenti. La forza generata da questi feltri è sviluppata completamente dalla compressione cui sono sottoposti durante l'incapsulamento del convertitore catalitico. Per questo motivo, la forma di incapsulamento costituisce un fattore critico per questi feltri a base di fibre.

L'assemblaggio a premistoppa è un metodo di incapsulamento che è stato utilizzato nel passato. Inizialmente, il substrato viene avvolto con il feltro ed inserito in un dispositivo conico che comprime il feltro a mano a mano che esso viene spinto attraverso di esso. Il substrato avvolto viene quindi espulso dal cono di compressione dentro un tubo cilindrico che serve da contenitore o involucro del convertitore. Nel corso dell'esecuzione di questa operazione, il feltro deve essere tenuto all'interno di un interstizio dimensionale molto stretto (alta densità di massa in piccolo volume) tra il contenitore ed il substrato. Il problema principale di questo metodo di assemblaggio a premistoppa è costituito dall'incapacità del processo di compensare le variazioni nel peso di base del feltro, nel diametro del substrato e nel diametro del contenitore a involucro metallico. Anche se le variazioni potessero essere compensate o superate, le tecniche correnti per l'assemblaggio a premistoppa di questi feltro a base di fibre, a tali elevate densità di massa in piccolo volume, costituiscono, nell'ipotesi migliore, processi inefficienti .

Sono state sviluppate tecniche di incapsulamento sul principio del laccio emostatico che sono in grado di compensare la variabilità del feltro, del substrato e del contenitore/recipiente, cioè tecniche che consentono alla regione centrale del contenitore di variare attorno al valore nominale col variare del peso base del feltro e del diametro dell'elemento ceramico. Per esempio, vedere a questo proposito la domanda di brevetto U.S. numero di serie 09/130.172, che divulga un metodo per produrre un convertitore catalitico che implica l'operazione di chiusura per compressione del contenitore con involucro metallico attorno al substrato a nido d'ape avvolto dal feltro utilizzando una densità ottimale del feltro. Come divulgato, la forza del laccio produce una pressione costante e ottimale sul feltro, consentendo di conseguenza l'aumento e la riduzione del risultante diametro finale del contenitore col variare del diametro dell'elemento ceramico e del peso base del feltro, cioè la forza di incapsulamento costante ottiene una pressione costante sul feltro, e le variazioni dello spessore della parete del contenitore, del diametro del substrato e del peso del feltro si traducono in cambiamenti molto piccoli di questa pressione sul feltro. In altre parole, la pressione sul feltro viene mantenuta all'interno di un range ottimale senza misurazioni individuali dei componenti. Sebbene questa tecnica sia efficace per ottenere convertitori catalitici di diametro maggiore per automobili che presentano una compressione del feltro di sufficiente uniformità, sorgono delle difficoltà per i convertitori catalitici di diametro più piccolo per motocicli, in cui la forza richiesta perché il laccio pieghi la parete del contenitore (in opposizione alla compressione del feltro) costituisce una parte significativa delle forze di chiusura complessive. Inoltre, ne risente l'uniformità, specialmente nella sovrapposizione del laccio in cui lo spessore doppio del contenitore determina come conseguenza una minore flessibilità del contenitore che si traduce, a sua volta, in una curvatura del contenitore più piatta ed aumenti localizzati nella densità del feltro. Così, anche se questo processo con la tecnica del laccio produca piccoli convertitori catalitici per motocicli che presentano un'uniformità sufficiente della compressione complessiva del feltro, è necessario un processo che sia meno complicato e richieda meno quantità di lavoro, cioè un processo che elimini il bisogno dell'operazione di saldatura per fissare il contenitore al livello di compressione desiderato del feltro.

Di conseguenza, rimane l'esigenza, il cui soddisfacimento costituisce lo scopo di questa invenzione, di un processo di incapsulamento più semplice, più efficiente, che richieda meno lavoro e che ottenga una densità uniforme del feltro, una compressione uniforme sul substrato ceramico, in modo tale che la densità media del feltro di un particolare gruppo assemblato sia insensibile alle variazioni del valore medio delle parti componenti, compreso il peso base del feltro di supporto, il diametro del substrato ceramico e lo spessore del contenitore metallico.

ESPOSIZIONE SCHEMATICA DELL'INVENZIONE

Costituisce di conseguenza uno scopo della presente invenzione divulgare un metodo di formazione che superi i problemi e gli inconvenienti dei metodi correnti di chiusura a compressione per la fabbricazione di convertitori catalitici. In altre parole, la presente invenzione divulga un metodo per formare convertitori catalitici che raggiunge un carico di compressione sulla struttura a nido d'ape che è sufficiente ad esercitare una forza di ritenuta, ma non a danneggiare il substrato a nido d'ape trattenuto in posizione, e che sia relativamente insensibile a variazioni del peso base del feltro di supporto, del diametro del substrato ceramico e dello spessore del contenitore metallico.

La formazione di un convertitore catalitico mediante un metodo di chiusura a compressione implica generalmente le operazioni di avvolgimento del substrato in una quantità sufficiente di materiale del feltro di supporto, inserimento del substrato avvolto dal feltro in un contenitore metallico generalmente cilindrico e, dopo di ciò, chiusura a compressione del contenitore attorno al substrato avvolto in modo sufficiente da fornire una tenuta a prova di gas.

La presente invenzione fornisce un metodo perfezionato per formare un convertitore catalitico che implica la chiusura a compressione del contenitore attorno al substrato avvolto dal feltro ridimensionando il contenitore lungo sostanzialmente tutta la parte della sua lunghezza che è occupata dal substrato avvolto fino ad un predeterminato diametro esterno OD del contenitore metallico. Il diametro esterno predeterminato del contenitore metallico è caratterizzato dall'equazione OD = D 2Ti 2T2, dove D è una misura del diametro del substrato, Ti è lo spessore desiderato del feltro di supporto e T2 è una misura dello spessore della parete del contenitore.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

La figura 1 è un diagramma di flusso che illustra il processo di fabbricazione di convertitori catalitici per la purificazione di gas di scarico in conformità con la presente invenzione;

le figure 2-4 illustrano stadi diversi delle fasi di inserimento del metodo presente di formazione di un convertitore catalitico;

le figure 5 e 6 illustrano viste terminali di stadi della fase di ridimensionamento del metodo presente di formazione di un convertitore catalitico;

la figura 7 illustra una vista in prospettiva di uno stampo di ridimensionamento utile nella presente invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un processo di formazione di convertitori catalitici, e più in particolare ad un metodo di formazione di convertitori catalitici che raggiunge un carico di compressione uniforme su una struttura a nido d'ape che sia sufficiente ad esercitare un'azione di ritenuta, ma non a danneggiare il substrato a nido d'ape trattenuto in posizione, e che sia relativamente insensibile alle variazioni del peso base del feltro di supporto, del diametro del substrato ceramico e dello spessore del contenitore/involucro metallico. Un processo tipico per la formazione di convertitori catalitici comprende le operazioni di avvolgimento del substrato in una quantità sufficiente di materiale del feltro di supporto, di inserimento del substrato avvolto dal feltro in un . contenitore metallico generalmente cilindrico, di chiusura a compressione del contenitore attorno al substrato avvolto per fornire una tenuta a prova di gas e mantenere la sollecitazione di compressione.

La presente invenzione si riferisce più in particolare ad un perfezionamento del processo suddetto che comprende il ridimensionamento del contenitore lungo sostanzialmente tutta la parte della sua lunghezza che è occupata dal substrato avvolto fino ad un predeterminato diametro esterno OD del contenitore, in cui il predeterminato diametro esterno finale o ridimensionato è caratterizzato dall'equazione OD = D 2Ti 2T2, dove D è una misura del diametro del substrato, Ti è lo spessore desiderato del feltro di supporto e T2 è una misura dello spessore della parete del contenitore .

Il substrato ceramico a nido d'ape adatto ad essere utilizzato nella presente invenzione può essere formato da un qualsiasi materiale ceramico tradizionalmente utilizzato a questo scopo, come quello divulgato, per esempio, nel brevetto U.S. n.

3.885.977 o nel brevetto U.S. numero di riemissione n. 27.747. Preferibilmente, viene utilizzato come substrato un substrato ceramico di cordierite estruso avente un'alta integrità meccanica, una bassa resistenza al flusso di gas ed un'elevata area superficiale geometrica. Un parametro importante per il substrato ceramico è la sua integrità meccanica, in particolare la sua resistenza radiale. I tipici substrati a nido d'ape di cordierite sono in grado di sopportare facilmente più di 4826,5 kPa (700 psi) di pressione radiale prima che si verifichi un danneggiamento degno di nota della struttura a nido d'ape. La struttura ceramica a nido d'ape tipicamente comprende celle quadrate, sebbene le celle del nido d'ape possano avere forme diverse da quella quadrata, come forme triangolari, rettangolari e simili.

Il materiale del feltro adatto per essere utilizzato nella presente invenzione comprende un materiale formato di fibre ceramiche, un materiale ceramico semplice non dilatabile. Materiali di fibre ceramiche non dilatabili accettabili comprendono materiali ceramici come quelli venduti con i marchi "NEXTEL" e " SAFFIL" dalla "3M" Company, Minneapolis, Minnesota, o quelli venduti con i marchi "CC-MAX" e "FIBERMAX" dalla Unifrax Co., Niagara Falls, New York.

Materiali adatti per l'involucro di metallo 16 comprendono qualsiasi materiale che sia in grado di resistere alla temperatura e alla corrosione; sono, tuttavia, generalmente preferiti acciai inossidabili ferritici comprendenti le qualità SS-409, SS-439, e più recentemente SS-441. La scelta dei materiali dipende dal tipo di gas, la temperatura massima e simili.

Facendo ora riferimento alla figura 1, vi è illustrato un diagramma di flusso che descrive in generale il metodo perfezionato di fabbricazione di un convertitore catalitico per la purificazione dei gas di scarico emessi da un motore a combustione interna. Il metodo in maggiori dettagli è quello qui di seguito descritto.

Prima, viene misurato il diametro D del substrato ceramico; preferibilmente il valore del diametro (D) è un valore medio di almeno due misurazioni del diametro (otto sono preferite), comprendenti almeno le misure del diametro massimo e del diametro minimo del substrato. Poi, viene calcolato il peso base WB del materiale del feltro di supporto che viene ottenuto per misurazione diretta del peso M che viene diviso per l'area misurata A del materiale del feltro di supporto, specificatamente WB = M/A. Poiché l'area di feltro tranciato varia molto poco (2% o meno) da un pezzo di feltro all'altro, il peso di un singolo feltro è appropriato per calcolare il peso base effettivo in grammi per metro quadrato per il particolare pezzo di feltro utilizzato in un gruppo particolare. Da questo valore del peso base viene calcolato lo spessore desiderato Ti del feltro di supporto. Specificatamente, lo spessore desiderato Ti viene determinato dalla seguente formula Ti=W/5; in cui δ è il valore desiderato della densità del feltro compresso che viene determinato in anticipo, vedere a questo proposito la domanda di brevetto U.S. n.

09/130.172 (Schmitt), da qui in poi incorporato per riferimento, per una tecnica di determinazione di questa densità desiderata. Successivamente, lo spessore T2 della parete del contenitore generalmente cilindrico, di configurazione preferibilmente tubolare, viene misurato per misurazione diretta, preferibilmente questa misura di spessore T2 rappresenta lo spessore medio (valore statisticamente rappresentativo) del contenitore (valore statisticamente rappresentativo) . La fase di calcolo finale implica il calcolo di un diametro esterno o ridimensionato OD del contenitore sulla base dei dati determinati sopra, specificatamente il diametro predeterminato del contenitore viene determinato dall'equazione OD = D 2Τχ 2T2.

Un esempio di calcolo per l'incapsulamento di un substrato di 35 mm di diametro per 75 mm di lunghezza che deve essere incapsulato fino ad una densità media desiderata del feltro di 0,55 g/cc è il seguente:

un feltro di supporto tranciato, costituito dal materiale ceramico "CC-MAX" precedentemente citato, è stato misurato così da presentare una larghezza di 68,5 mm, una lunghezza di 135 ram, un peso di 18,96 g, ed è stato quindi calcolato che avesse un'area A di 9,25 x IO<-3 >m; cioè, 0,0685m x 0,135m = 9,25 x IO<-3 >m. Si è così calcolato che il peso base WB fosse il seguente: WB = M/A = 18,96g/9,25 x IO<-3 >m = 2049,7 g/m<3>. Essendo data la suddetta densità desiderata δ del feltro di supporto di 0,55 g/cc, si è calcolato che lo spessore desiderato li del feltro di supporto dovesse essere di 3,73 miti; Ta = 0,0,01 (WB/6) = 0,001(2049,7 g/m<2 >/ 0,55 g/cc) = 3,73 mm. Dato uno spessore medio effettivo misurato T2 della parete del contenitore di 1,223 mm ed un diametro medio effettivo D, misurato e calcolato, del substrato di 35,24 mm, si è calcolato che il diametro esterno OD dovesse essere di 45,146 mm; OD = D 2Ti 2T2 = 35,24 mm 2(3,73 mm) 2(1,223 mm) = 45,146 mm.

Una volta che è stato calcolato il diametro esterno o ridimensionato OD del contenitore generalmente cilindrico, viene assemblato il convertitore catalitico effettivo; le figure 2-4 illustrano la sequenza di una realizzazione delle fasi di inserimento per assemblare il convertitore catalitico. In generale, il metodo comprende prima di tutto l'avvolgimento del substrato 10 in una quantità sufficiente di materiale del feltro di supporto 12 e quindi l'inserimento del substrato avvolto 14 nel contenitore sostanzialmente cilindrico 16. In una realizzazione preferita, il feltro ha una lunghezza tale che le estremità del substrato sono esposte, e la lunghezza del contenitore è tale che esso è leggermente più lungo del substrato. Specificatamente, il substrato avvolto 14 viene inserito (cioè, premuto con forzamento leggero) nel contenitore generalmente cilindrico 16 utilizzando uno stantuffo 18 e forzando il substrato avvolto 14 attraverso un cono di premistoppa rastremato 20 fino dentro il contenitore generalmente cilindrico 16. Il contenitore 16 è configurato in modo da avere un diametro che è più largo del diametro ridimensionato finale; il contenitore ha dimensioni tali che il feltro, quando viene premuto dentro il contenitore, non subirà alcun danneggiamento come conseguenza di questa operazione di inserimento o imbottitura a forzamento leggero. Per esempio, per il suddetto calcolo che si basa su una densità desiderata del feltro di 0,55 g/cc per il materiale CC-MAX, verrebbero utilizzati valori tra 0,30 a 0,35 g/cc come densità desiderata del materiale di imbottitura. Ciò consente il posizionamento del feltro in una posizione appropriata senza danneggiamento del feltro di supporto, che è invece probabile quando esso viene compresso a densità maggiori, come, per esempio, attorno a 0,40 g/cc.

Dopo l'inserimento nel contenitore, il metodo successivamente comprende la chiusura a compressione del contenitore attorno al substrato avvolto dal feltro per ridimensionamento del contenitore sostanzialmente lungo tutta la parte della sua lunghezza che è occupata dal substrato avvolto fino al predeterminato diametro esterno finale/ridimensionato OD del contenitore.

Le figure 5 e 6 illustrano i vari stadi dell'operazione di ridimensionamento fino ad un diametro finale predeterminato. Il convertitore catalitico con "imbottitura soffice" 22 viene ridimensionato collocandolo in uno stampo di ridimensionamento 24 (vedere la figura 7 per una vista in prospettiva dello stampo 24) avente una pluralità di dita 26 estendentisi assialmente lungo sostanzialmente l'intera superficie del contenitore, e quindi muovendo le dita 22 radialmente verso l'interno (le frecce indicano la direzione di movimento) finché tutta la parte della lunghezza del contenitore che è occupata dal substrato avvolto nel feltro non venga ridotta al diametro ridimensionato predeterminato del contenitore .

Esiste una pluralità di mezzi accettabili per ottenere la compressione radiale e verso l'interno dello stampo di ridimensionamento, compresi mezzi meccanici o elettrici. Rientra nella conoscenza di quanti sono esperti nella tecnica determinare quale metodo sia il migliore e il più efficiente.

In una realizzazione preferita, verrebbe eseguito un calcolo per ogni singolo gruppo di convertitore catalitico prima dell'operazione di inserimento o imbottitura a forzamento leggero ed il processo automatizzato nel modo seguente. Prima di tutto, vengono inseriti in un computer i dati D relativi al diametro come i primi dati utilizzati per calcolare il diametro esterno finale ridimensionato OD del contenitore. I dati relativi al peso base WB e all'area A del feltro tranciato vengono inseriti nel medesimo computer che quindi calcola il peso base WB esatto e lo spessore Ti mediante le formule riportate in precedenza. Inoltre, viene inserito nel computer lo spessore medio T2 dei dati del contenitore. Con questi input, il computer calcola il diametro esterno OD del contenitore per una densità desiderata del feltro, utilizzando di nuovo la suddetta formula OD = D 2Ti 2T2. Una volta che il computer ha calcolato il diametro esterno OD desiderato del contenitore, esso viene convertito in un'etichetta di istruzioni (per esempio, un'etichetta adesiva con codice a barre) che viene quindi attaccata sul gruppo. Il feltro viene quindi avvolto sul suo substrato e premuto dentro il contenitore ad una densità leggera desiderata. Questo gruppo ad "imbottitura soffice", dopo che l'etichetta delle istruzioni è stata attaccata sul gruppo assemblato, viene posto in una coda per la macchina di ridimensionamento digitale. Qui, l'unità di ridimensionamento a controllo numerico computerizzato legge la targhetta delle istruzioni per determinare il diametro esterno desiderato o finale OD, regola internamente i propri parametri in modo automatico e mette in esecuzione l'operazione di ridimensionamento per comprimere il contenitore fino ad un diametro ridimensionato finale, raggiungendo così la densità desiderata del feltro compresso. Dopo il ridimensionamento dell'intera lunghezza, le estremità del contenitore vengono ridimensionate fino al diametro fissato per le estremità richiesto per facilitare un assemblaggio uniforme all'interno di una marmitta di scarico.

In sintesi, ciò che viene qui descritto è un metodo per formare un convertitore catalitico che comprende il riempimento forzato leggero ed il ridimensionamento di un supporto di un substrato ceramico fino ad una densità uniforme del feltro, in modo tale che la densità media del feltro di un gruppo particolare sia insensibile a eventuali variazioni del valore medio delle parti componenti. Il presente metodo utilizza una forza di ridimensionamento compressiva abbastanza elevata da produrre un convertitore catalitico avente un feltro di supporto che presenti una forza di ritenuta sufficiente a mantenere in posizione il substrato, e tuttavia il metodo utilizza una forza di compressione sufficientemente bassa da non danneggiare il materiale del feltro di supporto. Inoltre, la forza di compressione è sufficiente a determinare un feltro di supporto che sia abbastanza denso da resistere all'azione di erosione del gas. Oltre a ciò, questo metodo di formazione del convertitore catalitico consente una variabilità della geometria del substrato e delle proprietà presentate dal feltro di supporto. Specificatamente, questo metodo è in grado di determinare la compensazione per i diametri del substrato che sono variabili entro tolleranze di fabbricazione correnti, così come per i materiali del feltro di supporto che hanno un peso base variabile ed i contenitori di metallo generalmente cilindrici che hanno spessori variabili. In altre parole, questo metodo, indipendentemente dalla geometria della parte ceramica a nido d'ape finita e dalla variabilità delle proprietà del materiale del feltro di supporto, produce convertitori catalitici in cui la forza d'attrito di ritenuta rimane costante ed uniforme.

Sebbene l'invenzione sia stata descritta in modo particolareggiato a scopo illustrativo, è sottinteso che questi particolari sono da intendersi esclusivamente a puro titolo illustrativo, e che possono essere apportate variazioni da quanti sono esperti nella tecnica senza discostarsi dallo spirito e dall'ambito dell'invenzione definito dalle seguenti rivendicazioni .

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di fabbricazione di un convertitore catalitico per la purificazione dei gas di scarico emessi da un motore a combustione interna, comprendente le fasi di avvolgimento di un substrato generalmente cilindrico con una superficie cilindrica in una quantità sufficiente di materiale del feltro di supporto ed inserimento del substrato avvolto dal feltro in un contenitore generalmente cilindrico, chiusura a compressione del contenitore attorno al substrato avvolto ridimensionando il contenitore per fornire una tenuta a prova di gas e mantenere la sollecitazione di compressione, in cui il perfezionamento è costituito dal ridimensionamento del contenitore lungo sostanzialmente tutta la parte della sua lunghezza che è occupata dal substrato avvolto fino ad un diametro esterno OD predeterminato del contenitore, in cui il diametro esterno predeterminato è caratterizzato dall'equazione OD = D 2Ti 2T2, dove D è una misura del diametro del substrato, Ti è lo spessore desiderato del feltro di supporto e T2 è una misura dello spessore della parete del contenitore.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il valore del diametro D è costituito da una media di almeno due misurazioni del diametro comprendenti il diametro minimo ed il diametro massimo del substrato .
3. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui 10 spessore desiderato li è determinato dalla seguente formula Τχ = 0,001(W/5), in cui W è il peso base del materiale del feltro di supporto ed è determinato misurando il peso e l'area del materiale del feltro di supporto e δ è la densità desiderata del feltro.
4. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la misura T2 dello spessore della parete del contenitore è una misurazione media dello spessore del contenitore.
5. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui 11 contenitore generalmente cilindrico è costituito da un contenitore tubolare.
6. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il contenitore viene ridimensionato collocando il contenitore in uno stampo di ridimensionamento avente una pluralità di dita estendentisi assialmente lungo l'intera superficie del contenitore e muovendo dopo di ciò le dita radialmente verso l'interno.
7. Metodo secondo la rivendicazione 1, che comprende inoltre il ridimensionamento delle parti di estremità del contenitore fino ad un secondo diametro esterno più piccolo.
8. Metodo di fabbricazione di un convertitore catalitico per la purificazione dei gas di scarico emessi da un motore a combustione interna, il convertitore catalitico avendo un substrato monolitico ceramico, con una superficie generalmente cilindrica, circondato da un feltro di supporto, comprendente le fasi di avvolgimento della superficie cilindrica del substrato in una quantità sufficiente di feltro di supporto e di inserimento del substrato avvolto dal feltro in un contenitore generalmente cilindrico; di chiusura a compressione del contenitore attorno al substrato avvolto ridimensionando il contenitore lungo sostanzialmente tutta la parte della sua lunghezza che è occupata dal substrato avvolto fino ad un predeterminato diametro esterno OD del contenitore, in cui il diametro esterno predeterminato dell'involucro metallico è caratterizzato dall'equazione OD = D 2TX + 2T2, dove D è una misura del diametro del substrato, Ti è lo spessore desiderato del feltro di supporto e T2 è una misura dello spessore della parete del contenitore, determinando così il risultato che il feltro di supporto presenta una sollecitazione di compressione massima sicura e sostanzialmente uniforme sul substrato così da fornire una tenuta a prova di gas.
9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui il valore di diametro D è costituito da una media di almeno due misurazioni del diametro comprendenti il diametro minimo ed il diametro massimo del substrato .
10. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui 10 spessore desiderato Ti viene determinato mediante la seguente formula Ti = 0,001(W/δ), in cui W è il peso base del materiale del feltro di supporto e δ è la densità desiderata del feltro.
11. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui la misura T2 dello spessore della parete del contenitore è una misura media dello spessore del contenitore.
12. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui 11 contenitore generalmente cilindrico è costituito da un contenitore tubolare.
13. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui il contenitore viene ridimensionato collocando il contenitore in uno stampo di ridimensionamento avente una pluralità di dita estendentisi assialmente lungo sostanzialmente l'intera superficie del contenitore e dopo di ciò muovendo le dita radialmente verso l'interno.
14. Metodo secondo la rivendicazione 13, comprendente inoltre il ridimensionamento della parte di estremità del contenitore fino ad un secondo diametro esterno più piccolo.
15. Metodo di fabbricazione di un convertitore catalitico per la purificazione dei gas di scarico emessi da un motore a combustione interna, il convertitore catalitico avendo un substrato ceramico monolitico con una superficie generalmente cilindrica circondato da un feltro di supporto, comprendente le fasi di: misurazione del diametro D del substrato ceramico; misurazione del peso base W del feltro di supporto e, dopo di ciò, calcolo dello spessore desiderato T1 del feltro di supporto; misurazione dello spessore T2 della parete di un contenitore generalmente cilindrico; calcolo di un diametro esterno OD del contenitore, in cui il diametro esterno predeterminato dell'involucro metallico è caratterizzato dall'equazione OD = D 2Τχ 2T2; avvolgimento della superficie cilindrica del substrato in una quantità sufficiente di materiale del feltro di supporto ed inserimento del substrato avvolto dal feltro nel contenitore generalmente cilindrico; chiusura a compressione del contenitore attorno al substrato avvolto ridimensionando il contenitore lungo sostanzialmente tutta la parte della sua lunghezza che è occupata dal substrato avvolto fino al diametro esterno OD predeterminato del contenitore .
16. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui il valore di diametro D è costituito da una media di almeno due misurazioni del diametro comprendenti il diametro minimo ed il diametro massimo del substrato .
17. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui lo spessore desiderato Ti viene determinato dalla seguente formula Tx = 0,001(W/5); in cui il peso base W del materiale del feltro di supporto viene determinato misurando il peso e l'area del materiale del feltro di supporto e 6 è la densità desiderata del feltro.
18. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui la misura T2 dello spessore della parete del contenitore è uno spessore medio del contenitore.
19. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui il contenitore generalmente cilindrico è costituito da un contenitore tubolare.
20. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui il contenitore viene ridimensionato collocando il contenitore in uno stampo di ridimensionamento avente una pluralità di dita estendentisi assialmente lungo sostanzialmente l'intera superficie del contenitore e dopo di ciò muovendo le dita radialmente verso l'interno.
21. Metodo secondo la rivendicazione 20, comprendente inoltre il ridimensionamento della parte di estremità del contenitore fino ad un secondo diametro esterno più piccolo.
22. Metodo di incapsulamento di un substrato ceramico a nido d'ape del catalizzatore comprendente: la determinazione di un diametro medio individuale D per il substrato; l'avvolgimento del substrato in uno strato di feltro di supporto; l'inserimento del substrato e del feltro in un contenitore tubolare; e il restringimento a compressione del contenitore attorno al substrato e al feltro fino ad un diametro esterno OD del contenitore calcolato mediante computer, in cui il diametro esterno OD è calcolato da un insieme variabile che comprende il diametro D ed uno spessore desiderato T1 del feltro compresso .