Unidad de tratamiento de gases de escape con láminas metálicas de espesor reducido del material.

Unidad de tratamiento de gases de escape (1), que presenta al menos una carcasa (2) y una estructura de panal de abejas (3),

en la que la estructura de panal de abejas (3) tiene canales (4), que se extienden entre superficies frontales (5) de la estructura de panal de abejas (3) y que están formados con láminas metálicas (6, 7) al menos parcialmente estructuradas, que presentan un espesor del material (8) hasta máximo 50 μm (micrómetros), en la que al menos una parte de las láminas metálicas (6, 7) está realizada al menos en la zona de una superficie frontal (5) con un pliegue (9) de una anchura (10) predeterminada y, además, en la zona (11) de este pliegue (9) está configurada una costura de soldadura (12) de la lámina metálica (6, 7) consigo misma, caracterizada porque al menos las láminas metálicas (6, 7) presentan uniones soldadas (17) entre sí solamente en la zona (11) con el pliegue (9) y al menos 1 % y como máximo 20 % de los puntos de contacto interiores (18) de las láminas metálicas (6, 7) en la zona (11) forman una unión soldada (17), de manera que la carcasa (2) presenta una pluralidad de entradas locales (15), dirigidas hacia la estructura de panal de abejas (3), las cuales proporcionan un refuerzo de la carcasa (2), y la carcasa (2) presenta un espesor de la carcasa (25) inferior a 1 mm, en particular inferior a 0,5 mm.

Unidad de tratamiento de gases de escape con láminas metálicas de espesor reducido del material La presente invención se refiere a una unidad de tratamiento de gases de escape, que presenta al menos una carcasa y una estructura de panal de abejas, en la que la estructura de panal de abejas tiene canales, que se extienden entre superficies frontales de la estructura de panal de abejas y que están formados en láminas metálicas al menos parcialmente estructuradas, que presentan un espesor del material hasta máximo 50 !m (micrómetros) . Una unidad de tratamiento de gases de escape de este tipo encuentra aplicación especial como cuerpo de soporte de catalizador en sistemas de escape de gases de motores de combustión interna móviles, como por ejemplo en automóviles.

Tales unidades de tratamiento de gases de escape están expuestas, en general, a altas cargas térmicas y dinámicas en el sistema de gases de escape de un motor Otto o Diesel. La carga térmica resulta especialmente en virtud de las oscilaciones de la temperatura de los gases de escape así como de los procesos de reacción motivados catalíticamente del gas de escape con el catalizador. Así, por ejemplo, se consiguen picos de temperatura de hasta 800ºC. Además, hay que observar las oscilaciones dinámicas de la presión que aparecen, por una parte, en virtud de los procesos de combustión interna en el motor como también en virtud de vibraciones del vehículo. Ambas cargas se pueden establecer intensificadas cuando la unidad de tratamiento de gases de escape está posicionada cerca del motor de combustión interna, en particular en contacto con el motor de combustión interna. Aquí pueden actuar temperaturas todavía más elevadas e impulsos de presión más fuertes sobre la estructura de panal de abejas.

Precisamente estas condiciones ambientales para dicha unidad de tratamiento de gases de escape emplean láminas metálicas especialmente finas. Las cargas que aparecen en la zona de la superficie frontal, precisamente en la zona de la entrada del gas de escape en la estructura de panal de abejas, conducen en ocasiones a la destrucción de la lámina metálica. Se conoce a partir del documento WO 97/15393 se conoce ya un cuerpo de panal de abejas de capas de chapa con estructuras de refuerzo. En este caso, para la mejora de la estabilidad del cuerpo de panal de abejas se propone configurar pliegues en las zonas extremas frontales de las capas de chapa. A través de estas zonas plegadas se duplican los espesores de las capas de chapa, sin que se eleve esencialmente la masa del cuerpo de panal de abejas. De esta manera debe conseguirse un refuerzo de las capas de chapa propiamente dichas, de manera que las zonas marginales corresponden en su comportamiento a las capas de chapa convencionales más gruesas.

Tales pliegues se conocen también a partir del documento WO-A1-2004/018851. Sin embargo, allí se generan a través de una fabricación especial de los pliegues unas superficies de poyo superiores e inferiores alineadas en las láminas de metal. De esta manera, debe conseguirse una unión de toda la superficie de los extremos sobre toda su extensión axial en láminas metálicas adyacentes o en la carcasa.

Aunque con la configuración descrita allí del cuerpo de panal de abajes con estructura de refuerzo ya se han podido conseguir mejoras para un caso de aplicación amplio, sin embargo en el caso de cargas especiales se producen fatigas del material de las láminas metálicas en la zona del lado frontal. Además, se ha constatado que especialmente en el caso de disposiciones asimétricas o curvadas de diferente manera de las capas de chapa pueden aparecer pandeos de las láminas metálicas y/o cierres del canal.

Partiendo de aquí, la invención tiene el cometido de solucionar, al menos en parte, los problemas descritos con relación al estado de la técnica. En particular, debe indicarse una unidad de tratamiento de gases de escape, que presenta una estabilidad más prolongada con cargas extremas de la estructura de panal de abejas. De la misma manera, la unidad de tratamiento de gases de escape debe caracterizarse por un peso reducido y por un comportamiento térmico definido. Además, debe indicarse un procedimiento para la fabricación de una unidad de gases de escape de este tipo.

Estos cometidos se solucionan con una unidad de tratamiento de gases de escape con las características de la reivindicación 1 de la patente. Las configuraciones ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones de la patente formuladas de forma dependiente. Hay que indicar que las características indicadas individualmente en las reivindicaciones de la patente se pueden combinar entre sí de una manera discrecional, tecnológicamente conveniente y muestran otras configuraciones de la invención. La descripción, en particular en conexión con las figuras, indica otras variantes de realización de la invención.

La unidad de tratamiento de gases de escape de acuerdo con la invención presenta al menos una carcasa y una estructura de panal de abejas. La estructura de panal de abejas tiene canales, que se extienden entre superficies frontales de la estructura de panal de abejas y que están formadas con láminas metálicas al menos parcialmente estructuradas, que presentan un espesor del material hasta máximo 50 !m. Al menos una parte de las láminas metálicas está realizada en la zona de la superficie frontal con un pliegue de una anchura predeterminada y en esta zona del pliegue está configurada, además, una costura de soldadura de la lámina metálica consigo misma.

Con respecto a la estructura de panal de abejas hay que indicar que esta estructura está realizada con una densidad de canales de 100 a 800 cpsi (celdas por pulgada cuadrada) , en particular con una densidad de canales en el intervalo de 100 a 400 cpsi. Los canales se extienden en este caso con preferencia esencialmente de forma lineal y paralelos entre sí desde una superficie frontal hacia la superficie frontal opuesta de la estructura de panal de abejas, de manera que las láminas metálicas representan una resistencia reducida a la circulación. De esta manera se puede mantener reducida especialmente la pérdida de presión sobre la estructura de panal de abejas para el gas de escape que circula a través de la misma, lo que implica especialmente también una carga dinámica reducida de las láminas metálicas. En principio es posible configurar la estructura de panal de abejas con láminas metálicas al menos parcialmente lisas y parcialmente estructuradas, pero es preferida la configuración, en la que para la formación de la estructura de panal de abejas se emplean láminas metálicas, que o bien son lisas o están estructuradas. Como estructura se contempla especialmente una ondulación. Para la realización de una superficie grande de la estructura de panal de abejas en un volumen predeterminado de la unidad de tratamiento de gases de escape y para garantizar un peso reducido de la unidad de tratamiento de gases de escape, en general, se proponen láminas metálicas con un espesor del material hasta máximo 50 !m. Encuentra aplicación especial en láminas metálicas con un espesor del material de máximo 30 !m o incluso de máximo 20 !m.

En la zona de la superficie frontal están formados ahora con las láminas metálicas, con preferencia con todas las láminas metálicas, unos pliegues de una anchura predeterminada. Los pliegues son especialmente secciones parciales de las láminas metálicas, que están dobladas o bien plegadas, de manera que éstas se apoyan adyacentes entre sí. Por consiguiente, los pliegues están formados con propio material de las láminas metálicas, es decir, que están realizadas de una sola pieza con éstas. En este caso hay que indicar que con preferencia no sólo presentan láminas metálicas lisas, sino también las láminas metálicas estructuradas por medio de tales pliegues al menos cerca de unas de las dos superficies frontales. Muy especialmente preferido es que todas las láminas metálicas en una superficie frontal estén realizadas con pliegues o incluso en ambas superficies frontales. En la zona de estos pliegues está prevista ahora una costura de soldadura. De esta manera, se fija la sección parcial plegada o bien doblada de la lámina metálica en otra sección de la misma lámina metálica. En este caso, la fijación se realiza con preferencia en una superficie grande. La costura de soldadura está realizada en este caso de tal forma que tiene lugar una modificación lo más reducida posible de las propiedades de la propia lámina metálica. En este caso, la costura de soldadura está fabricada de una manera muy especialmente... [Seguir leyendo]

1. Unidad de tratamiento de gases de escape (1) , que presenta al menos una carcasa (2) y una estructura de panal de abejas (3) , en la que la estructura de panal de abejas (3) tiene canales (4) , que se extienden entre superficies frontales (5) de la estructura de panal de abejas (3) y que están formados con láminas metálicas (6, 7) al menos 5 parcialmente estructuradas, que presentan un espesor del material (8) hasta máximo 50 !m (micrómetros) , en la que al menos una parte de las láminas metálicas (6, 7) está realizada al menos en la zona de una superficie frontal (5) con un pliegue (9) de una anchura (10) predeterminada y, además, en la zona (11) de este pliegue (9) está configurada una costura de soldadura (12) de la lámina metálica (6, 7) consigo misma, caracterizada porque al menos las láminas metálicas (6, 7) presentan uniones soldadas (17) entre sí solamente en la zona (11) con el pliegue (9) y al menos 1 % y como máximo 20 % de los puntos de contacto interiores (18) de las láminas metálicas (6, 7) en la zona (11) forman una unión soldada (17) , de manera que la carcasa (2) presenta una pluralidad de entradas locales (15) , dirigidas hacia la estructura de panal de abejas (3) , las cuales proporcionan un refuerzo de la carcasa (2) , y la carcasa (2) presenta un espesor de la carcasa (25) inferior a 1 mm, en particular inferior a 0, 5 mm.

2. La unidad de tratamiento de gases de escape (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la costura de soldadura (12) se extiende sobre la anchura (10) del pliegue (9) y una extensión (13) del pliegue (9) se extiende a lo largo de la lámina metálica (6, 7) .

3. La unidad de tratamiento de gases de escape (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que la anchura (10) del pliegue (9) está en el intervalo de 2 a 10 milímetros.

4. La unidad de tratamiento de gases de escape (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la 20 que al menos una parte de las láminas metálicas (6, 7) presenta taladros (14) fuera del pliegue (9) .

5. La unidad de tratamiento de gases de escape (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que las láminas metálicas estructuradas (6, 7) , que están realizadas adyacentes a una lámina metálica (6, 7) con un pliegue (9) , presentan una altura de la estructura (16) que está adaptada al espesor del material (8) de esta lámina metálica (6, 7) con un pliegue (9) .

6. La unidad de tratamiento de gases de escape (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1 a 5 para una aplicación cerca del motor en automóviles (20) , en la que la unión soldada (17) está configurada partiendo desde la superficie frontal (5) a una distancia (21) de 2 a 4 milímetros.