DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA FABRICAR CUERPOS DE NIDO DE ABEJA METÁLICOS CON AL MENOS UN SEGMENTO DE CONFORMACIÓN.

Dispositivo (1) para arrollar láminas metálicas al menos parcialmente estructuradas a fin de obtener una estructura de nido de abeja (2),

que comprende por lo menos - al menos un mandril de envolvimiento (3) en una zona central (4) del dispositivo (1), que presenta un alojamiento (5) para al menos una lámina metálica, - segmentos de conformación (6) que presentan al menos un elemento de guía (7) para guiar la al menos una lámina metálica durante el arrollamiento y al menos una mordaza de apriete basculable (8), pudiendo moverse los segmentos de conformación (6) en una dirección de traslación (28) que se aleja de la zona central (4) y abrazando completamente las mordazas de apriete basculables (8), en su posición basculada hacia fuera, a la zona central (4) del dispositivo (1), reproduciendo así dichas mordazas el contorno exterior de la estructura de nido de abeja (2), caracterizado porque el al menos un elemento de guía (7) está realizado con al menos un cuerpo de rodadura (9).

La invención se refiere a un dispositivo para arrollar láminas metálicas al menos parcialmente estructuradas a fin de obtener una estructura de nido de abeja según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja con láminas metálicas al menos parcialmente estructuradas según el preámbulo de la reivindicación 7.

Un dispositivo de esta clase y un procedimiento de esta clase se encuentran revelados en el documento WO-A9700135.

La invención concierne especialmente a cuerpos de nido de abeja que pueden integrarse en un sistema de gases de escape y que cooperan allí en la eliminación o conversión de contaminantes contenidos en el gas de escape. Así, por ejemplo, es conocido el recurso de utilizar cuerpos de nido de abeja como cuerpos de soporte para diferentes revestimientos a fin de lograr reacciones químicos correspondientes con el gas de escape, por ejemplo como convertidor catalítico, adsorbedor, etc. Además, tales estructuras de nido de abeja pueden servir también para formar un filtro de partículas abierto o cerrado que a su vez puede estar eventualmente revestido. Por último, es conocido también el recurso de solicitar tales cuerpos de nido de abeja metálicos, al menos temporalmente, con corriente eléctrica, de modo que ésta cumpla la función de un elemento calentador, o dotar al cuerpo de nido de abeja metálico con microestructuras, de modo que éste actúe como mezclador de flujo.

En principio, se diferencian sobre todo dos formas de construcción típicas para cuerpos de nido de abeja metálicos. Una forma de construcción, para la cual muestra ejemplos típicos el documento DE 29 02 779, es la forma de construcción en espiral en la que sustancialmente se colocan una sobre otra y se arrollan en espiral una lámina metálica lisa y una lámina metálica ondulada. En otra forma de construcción se construye el cuerpo de nido de abeja con un gran número de láminas metálicas lisas y onduladas o dotadas de ondulaciones diferentes, dispuestas de manera que alternan entre ellas, formando primeramente las láminas metálicas una o varias pilas que se entrelazan una con otra. Los extremos de todas las láminas metálicas vienen a quedar entonces al exterior y pueden unirse con una carcasa o tubo envolvente. Se originan así numerosas uniones que incrementan la durabilidad del cuerpo de nido de abeja. Ejemplos típicos de estas formas de construcción se encuentran descritos en el documento EP 0 245 737 o en el documento WO 90/03220.

Desde hace mucho tiempo, es conocido también el recurso de dotar a las láminas metálicas con estructuras adicionales para influir sobre el flujo y/o conseguir un mezclado transversal entre los distintos canales de flujo. Ejemplos típicos de tales ejecuciones son los documentos WO 91/01178, WO 91/01807 y WO 90/08249. Por último, existen también cuerpos de nido de abeja en forma de construcción cónica que están realizados eventualmente también con otras estructuras adicionales para influir sobre el flujo; véase, por ejemplo, el documento WO 97/49905. Además, los cuerpos de nido de abeja pueden estar provistos también de una escotadura para un sensor, tal como se describe en el documento DE 88 16 154 U1.

En la fabricación del cuerpo de nido de abeja es técnicamente problemático el proceso de arrollamiento, es decir, el proceso en el que se realiza una conformación del cuerpo de nido de abeja desde una pila plana hasta un cuerpo cilíndrico o cónico, ya que preferiblemente deberán utilizarse láminas metálicas muy delgadas. Las láminas metálicas delgadas tienen la ventaja de que hacen posible un elevado número de canales por volumen del cuerpo de nido de abeja, reduciendo al mismo tiempo la capacidad calorífica específica de la superficie del cuerpo de nido de abeja y siguiendo así éste con más rapidez a los esfuerzos térmicos alternativos producidos en el sistema de gas de escape. No obstante, existe también el riesgo de que, por ejemplo, las láminas metálicas onduladas puedan deformarse durante el arrollamiento o puedan formarse zonas de canal diferentes en la fase de arrollamiento. Esto tiene una influencia negativa sobre el comportamiento de flujo del gas de escape más tarde en el sistema de gas de escape.

Un método de fabricación de cuerpos de nido de abeja metálicos que ya funciona muy bien se desprende del documento WO 97/00135. Se propone allí un dispositivo para fabricar un cuerpo de nido de abeja a partir de al menos una pila constituida por un gran numero de chapas al menos parcialmente estructuradas, estando previstos al menos dos segmentos de conformación. Cada segmento de conformación es basculable en contra del sentido de giro del equipo de envolvimiento alrededor de un respectivo eje de basculación que discurre en cada caso paralelamente al eje del equipo de envolvimiento. Debido a la basculación de cada segmento de conformación en contra del sentido de giro del equipo de envolvimiento se impide que se recalquen las pilas de chapas al cerrarse el molde. Se ha reconocido allí que es más favorable que el segmento de conformación que funciona como contrasoporte se aplique directamente a las pilas. El tramo de cada pila no envuelto todavía está libre. Por tanto, no se originan esfuerzos importantes del tramo de la pila no envuelto todavía, con lo que se evita allí un esfuerzo de flexión.

Los cuerpos de nido de abeja pueden utilizarse tanto en instalaciones de gas de escape móviles de motores de combustión interna (por ejemplo, motores Otto, motores diésel y similares) como en servicio estacionario. En este contexto, se utilizan especialmente también cuerpos de nido de abeja con un diámetro relativamente grande, presentándose dificultades técnicas especiales durante su fabricación. Así, por ejemplo, hay que tener en cuenta que para un cuerpo de nido de abeja metálico cilíndrico según la forma de construcción de una espiral con un diámetro de más de 150 mm se tienen que emplear láminas metálicas de una longitud de más de 10000 mm y un peso de aproximadamente 1500 g o más.

En las formas de construcción con las pilas de láminas metálicas se tienen que unir también pilas relativamente gruesas y largas una con otra. Esto, por un lado, hace difícil la manipulación de las láminas metálicas y especialmente el proceso de arrollamiento. Durante el proceso de arrollamiento los puntos de introducción de fuerzas están usualmente más alejados de la zona central del dispositivo de arrollamiento, de modo que es difícil garantizar con seguridad para el proceso, en el marco de una fabricación en serie, una introducción de fuerza uniforme por toda la sección transversal y, por tanto, también una constitución uniforme del cuerpo de nido de abeja. Además, durante el arrollamiento se genera un gran número de sitios de rozamiento, de modo que, en el caso de grandes estructuras de nido de abeja, se tienen que aplicar grandes fuerzas durante este proceso, pero con esto aumenta el riesgo de una deformación de las láminas metálicas.

Por último, cabe aludir todavía al documento WO-A1-96/30137 (ajeno al género de objeto considerado), que revela una devanadera de cinta con al menos un rodillo de apriete aproximable a un mandril de devanadera por medio de un equipo de reglaje y destinado a apretar material arrollable en forma de banda contra el mandril de la devanadera. A este fin, el rodillo de apriete está montado de forma giratoria en un brazo de retención y también de forma móvil en dirección aproximadamente radial con respecto al mandril de la devanadera. El brazo de retención puede ser movido y apretado contra el mandril de la devanadera por medio del equipo de reglaje. Durante el proceso de arrollamiento el rodillo de apriete, al aproximar el principio de la cinta, es alejado allí del mandril de la devanadera en una medida igual a al menos el espesor de la cinta.

Partiendo de esto, el problema de la presente invención consiste en resolver al menos parcialmente los problemas técnicos expuestos con referencia al estado de la técnica. En particular, se pretende indicar un dispositivo para arrollar láminas metálicas al menos parcialmente estructuradas a fin de obtener una estructura de nido de abeja, que haga posible también de una manera segura para el proceso la fabricación de grandes cuerpos de nido de abeja y al mismo tiempo reduzca el riesgo de deformaciones de la lámina metálica en la fase de arrollamiento. Además, se pretende indicar un procedimiento de fabricación de un cuerpo de nido de abeja, así como estructuras de nido de abeja o cuerpos de nido de abeja adecuados para uso en instalaciones móviles de... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (1) para arrollar láminas metálicas al menos parcialmente estructuradas a fin de obtener una estructura de nido de abeja (2), que comprende por lo menos

- al menos un mandril de envolvimiento (3) en una zona central (4) del dispositivo (1), que presenta un alojamiento

(5) para al menos una lámina metálica,

- segmentos de conformación (6) que presentan al menos un elemento de guía (7) para guiar la al menos una lámina metálica durante el arrollamiento y al menos una mordaza de apriete basculable (8), pudiendo moverse los segmentos de conformación (6) en una dirección de traslación (28) que se aleja de la zona central (4) y abrazando completamente las mordazas de apriete basculables (8), en su posición basculada hacia fuera, a la zona central (4) del dispositivo (1), reproduciendo así dichas mordazas el contorno exterior de la estructura de nido de abeja (2),

caracterizado porque el al menos un elemento de guía (7) está realizado con al menos un cuerpo de rodadura (9).

2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, en el que el al menos un segmento de conformación (6) puede moverse con relación al al menos un mandril de envolvimiento (3).

3. Dispositivo (1) según la reivindicación 1 ó 2, en el que el al menos un segmento de conformación (6) está realizado con un elemento de guía (7) y una mordaza de apriete (8), estando dispuestos el elemento de guía (7) y la mordaza de apriete (8) de manera que limitan uno con otra.

4. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una mordaza de apriete

(8) del al menos un segmento de conformación (6) presenta un eje de basculación (10) que coincide con un eje de rotación (11) del al menos un cuerpo de rodadura (9).

5. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos un elemento de guía (7) del al menos un segmento de conformación (6) forma una superficie de asiento (12) para la al menos una lámina metálica, estando formado al menos el 50% de la superficie de asiento (12) con el al menos un cuerpo de rodadura (9).

6. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos un elemento de guía (7) del al menos un segmento de conformación (6) está configurado de modo que el al menos un cuerpo de rodadura (9) está construido de manera que sobresale hacia la zona central (4) del dispositivo (1).

7. Procedimiento para fabricar un cuerpo de nido de abeja (13) con láminas metálicas al menos parcialmente estructuradas, que comprende al menos los pasos siguientes:

a) habilitación de al menos una lámina metálica lisa (14) y una lámina metálica estructurada (15),

b) arrollamiento de las láminas metálicas para formar una estructura de nido de abeja (2),

c) introducción de la estructura de nido de abeja (2) en una carcasa (16) y

d) unión de las láminas metálicas (14, 15) con la carcasa (16),

caracterizado porque el paso b) se efectúa con un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el paso a) comprende una colocación superpuesta alternativa de láminas metálicas lisas (14) y láminas metálicas onduladas (15) para formar una pila (17).

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el paso b) comprende el arrollamiento simultáneo de varias pilas (17), estando asociados a cada pila (17) un mandril de envolvimiento (3) y un segmento de conformación (6) que están en contacto con esta pila (17) durante el arrollamiento.