Estera de montaje con protección flexible de orillas y dispositivo de tratamiento de gases de escape que incorpora la estera de montaje.

Una estera de montaje para un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende una estera de fibras inorgánicas que comprende una primera y una segunda superficies mayores orientadas en sentido opuesto,

unas orillas anterior y posterior y unas orillas laterales opuestas, en donde por lo menos una parte de por lo menos una de dichas orillas laterales opuestas incluye un protector flexible sustancialmente seco de orilla que comprende un elastómero que se descompone térmicamente dejando un agente resistente a la erosión por gas adsorbido en la estera de montaje.

Estera de montaje con protección flexible de orillas y dispositivo de tratamiento de gases de escape que incorpora la estera de montaje Ámbito técnico Se proporciona una estera de montaje para montar una estructura frágil dentro del alojamiento de un dispositivo de tratamiento de gases de escape, tal como un catalizador o una trampa de partículas diésel. También se proporciona un dispositivo de tratamiento de gases de escape que incluye una estructura frágil que se monta dentro de un alojamiento mediante la estera de montaje dispuesta en un huelgo entre el alojamiento y la estructura frágil.

Antecedentes Los dispositivos de tratamiento de gases de escape se utilizan en los automóviles para reducir la contaminación por las emisiones de gases de escape del motor. Algunos ejemplos de dispositivos de tratamiento de gases de escape son los catalizadores y las trampas de partículas diésel.

Un catalizador para tratar los gases de escape de un motor de automóvil típicamente incluye un alojamiento, una estructura frágil de soporte de catalizador para mantener el catalizador que se utiliza para efectuar la oxidación del monóxido de carbono y de los hidrocarburos y la reducción de los óxidos de nitrógeno, y una estera de montaje dispuesta entre la superficie exterior de la estructura frágil de soporte de catalizador y la superficie interior del alojamiento para mantener la estructura frágil de soporte de catalizador dentro del alojamiento durante el funcionamiento.

Una trampa de partículas de diésel para controlar la contaminación generada por los motores diésel incluye típicamente un alojamiento, una trampa o filtro frágiles de partículas para recoger las partículas de las emisiones del motor diésel, y una estera de montaje que se dispone entre la superficie exterior del filtro o trampa y la superficie interior del alojamiento para mantener la estructura de trampa o filtro frágiles dentro del alojamiento durante el funcionamiento.

La estructura frágil, ya sea la estructura de soporte de catalizador o un filtro de partículas diésel, está contenida dentro del alojamiento con un espacio o huelgo entre la superficie exterior de la estructura frágil y la superficie interior del alojamiento. La estructura frágil generalmente comprende una estructura fabricada de un material frangible o un material cerámico quebradizo, tal como el óxido de aluminio, el titanato de aluminio, el dióxido de silicio, el óxido de magnesio, el dióxido de circonio, la cordierita, el carburo de silicio y similares. Estos materiales proporcionan una estructura de tipo esqueleto con una pluralidad de canales de flujo de gas. Estas estructuras pueden ser tan frágiles que pequeñas tensiones o cargas de choque suelen ser suficientes para agrietarlas o triturarlas. Con el fin de proteger la estructura frágil de un choque térmico y mecánico y otras tensiones que surgen durante el funcionamiento normal del dispositivo, así como proporcionar un aislamiento térmico y un sellado eficaz de gases, se coloca material de la estera de soporte o de montaje dentro del huelgo entre la estructura frágil y el alojamiento.

Los materiales de estera de montaje empleados deben ser capaces de satisfacer cualquier requisito físico o de diseño establecido por los fabricantes de estructura frágil o por los fabricantes de dispositivos de tratamiento de gases de escape. Por ejemplo, el material de la estera de montaje debe ser capaz de ejercer una presión efectiva residual de sujeción sobre la estructura frágil, incluso cuando el dispositivo de tratamiento de gases de escape ha sufrido grandes fluctuaciones de temperatura, lo que provoca una significativa expansión y contracción del alojamiento metálico con respecto a la estructura frágil, que a su vez provoca ciclos significativos de compresión y liberación en las esteras de montaje en un período de tiempo.

Típicamente, en los dispositivos de tratamiento de gases de escape pueden utilizarse dos tipos de esteras de montaje, es decir, esteras de montaje intumescentes y no intumescentes. Las esteras de montaje intumescentes contienen materiales que se expanden como respuesta a la aplicación de calor. El uso de materiales intumescentes en las esteras de montaje depende de la aplicación pretendida y de las condiciones a las que se van a someter las esteras de montaje. Las esteras de montaje no intumescentes sustancialmente no son expansibles. Por "sustancialmente no expansible" se entiende que la estera no se expande fácilmente con la aplicación de calor como se esperaría con las esteras intumescentes. Por supuesto, se produce cierta expansión de la estera en función de su coeficiente de expansión térmica. La cantidad de expansión, sin embargo, es muy insustancial en comparación con la expansión de las esteras intumescentes.

Todas las esteras de montaje están sometidas a erosión de orilla cuando se incorporan dentro de un dispositivo de tratamiento de gases de escape. La emisión de gases calientes generados por un motor de combustión interna, pasa a través de un tubo de escape antes de entrar en el dispositivo de tratamiento de gases de escape. Al pasar por el tubo de escape, estas emisiones deben entrar en una región de entrada y salir a través de una región de salida del dispositivo de tratamiento de gases de escape. Las orillas anterior y posterior de la estera de montaje del dispositivo de tratamiento de gases de escape se exponen a estos gases calientes, lo que a su vez provoca la degradación de las

orillas de la estera de montaje.

Tanto las esteras de montaje intumescentes como las no intumescentes no siempre son resistentes a la erosión de orilla por gas caliente. Una instalación incorrecta de la estera de montaje o la falta de fuerza de sujeción de la estera de montaje dentro del alojamiento puede tener como resultado una erosión de la estera de montaje. Además, dependiendo de la aplicación en particular, la utilización de una estera de montaje no intumescente dentro de un dispositivo de tratamiento de gases de escape puede proporcionar suficiente protección y soporte para el dispositivo de tratamiento de gases de escape. En lo que respecta a las esteras intumescentes, se sabe cómo adherir una franja estrecha distinta de estera no intumescente a la orilla de una estera intumescente con el fin de proporcionar protección de orilla. Sin embargo, este es un procedimiento relativamente caro y complejo, ya que implica la conexión física de dos componentes independientes entre sí, es decir, la estera de montaje y la franja de estera no intumescente, entre sí.

Existen diversos métodos de protección de orilla para las esteras intumescentes. También se han utilizado soluciones para aumentar la rigidez y trapos resistentes a las altas temperaturas en un intento de mitigar los problemas de erosión de orilla. El uso de trapos resistentes a las altas temperaturas, por ejemplo, conlleva envolver las orillas de la estera para mejorar la resistencia a la erosión por gases. El tratamiento de orillas con trapos protege la orilla anterior y la posterior de la estera. Debido a la complejidad que implica la colocación de la estera de montaje envuelta con trapos resistentes a las altas temperaturas adentro del alojamiento, el uso de trapos independientes resistentes a altas temperaturas no es una solución muy aceptada.

Además, se sabe añadir una solución que aumenta la rigidez a alta temperatura a una estera de montaje que se dispone entre un elemento de soporte de catalizador y un alojamiento metálico. El material de disolución que aumenta la rigidez de alta temperatura puede añadirse antes o después de que la estera de montaje se monte dentro del alojamiento metálico. Las soluciones que aumentan la rigidez, si bien muy eficaces, deben ser aplicadas por el usuario final durante la operación de envainado y son productos engorrosos que se aplican a la estera de montaje. Por otra parte, la aplicación de una solución que aumenta la rigidez a la estera de montaje antes de su ensamblaje alrededor de la estructura frágil es imposible, ya que la solución se seca muy dura y hace que la estera de montaje quede demasiado rígida para envolver alrededor de la estructura frágil de soporte de catalizador.

El documento DE 19608302 describe que las partículas de sílice se pueden combinar con glicerina, etilenglicol, polietilenglicol, polipropilenglicol, butanediol, hexanodiol, neopentilglicol, sorbitol, almidón, manitol, pentaeritritol celulosa y derivados de modo que la estera de montaje permanezca húmeda y elástica durante un período de tiempo más largo y permanezca más flexible mientras que las partículas de sílice protegen a las orillas de la estera de montaje contra la erosión.

Sumario Se proporciona una estera de montaje para un... [Seguir leyendo]

1. Una estera de montaje para un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende una estera de fibras inorgánicas que comprende una primera y una segunda superficies mayores orientadas en sentido opuesto, unas orillas anterior y posterior y unas orillas laterales opuestas, en donde por lo menos una parte de por lo menos una de dichas orillas laterales opuestas incluye un protector flexible sustancialmente seco de orilla que comprende un elastómero que se descompone térmicamente dejando un agente resistente a la erosión por gas adsorbido en la estera de montaje.

2. La estera de montaje de la reivindicación 1, en donde dicha estera comprende por lo menos un aglutinante orgánico y un aglutinante inorgánico.

3. La estera de montaje de la reivindicación 1, en donde dichas fibras inorgánicas se seleccionan del grupo que consiste en fibras de alúmina policristalina, fibras de cerámica refractaria, fibras de vidrio, fibras biosolubles, fibras de cuarzo, fibras de sílice y combinaciones de las mismas.

4. La estera de montaje de la reivindicación 1, en donde dicho protector flexible de orilla comprende una emulsión de silicona a base de agua.

5. La estera de montaje de la reivindicación 4, en donde dicho agente resistente a la erosión por gas comprende una sustancia de partículas inorgánicas.

6. La estera de montaje de la reivindicación 5, en donde dicha sustancia de partículas inorgánicas comprende alúmina, sílice, dióxido de circonio, y mezclas de los mismos.

7. La estera de montaje de la reivindicación 6, en donde dichas sustancia de partículas inorgánicas comprende sílice amoría.

8. La estera de montaje de la reivindicación 7, en donde el tamaño de partícula de la sustancia de partículas inorgánicas es de 5 a 100 nanómetros.

9. La estera de montaje de la reivindicación 4, en donde dicho protector de orilla comprende además un agente tensioactivo.

10. La estera de montaje de la reivindicación 1, que comprende además un material intumescente, en donde dicho material intumescente se selecciona del grupo que consiste en vermiculita sin expandir, vermiculita de intercambio iónico, vermiculita con tratamiento térmico, grafito expansible, hidrobiotita, flúor-mica tetrasilícica hinchada con agua, silicatos de metales alcalinos, o mezclas de los mismos.

11. La estera de montaje de la reivindicación 2, en donde dicho aglutinante orgánico, si está presente, comprende un látex acrílico y en donde dicho aglutinante inorgánico, si está presente, comprende sílice coloidal, alúmina coloidal, dióxido de zirconio coloidal y mezclas de los mismos.

12. La estera de montaje de la reivindicación 2, en donde la estera de montaje comprende además arcilla, en donde dicha arcilla se selecciona del grupo que consiste en atapulgita, arcilla de bola, bentonita, hectorita, cianita, caolinita, montmorillonita, palygorskita, saponita, sepiolita, silimanita y combinaciones de los mismos.

13. Un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende: un alojamiento;

una estera de cualquiera de las reivindicaciones 1-12; y

una estructura frágil de soporte de catalizador montada elásticamente dentro de dicho alojamiento mediante dicha estera de montaje.

14. Un método para elaborar una estera de montaje para un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende:

aplicar un protector líquido flexible de orilla que comprende un elastómero que se descompone térmicamente dejando un agente resistente a la erosión por gas adsorbido en por lo menos una parte de por lo menos una orilla de una estera de montaje que comprende fibras inorgánicas; y

retirar por lo menos una parte de dicho protector líquido de dicho protector de orilla.

15. El método de la reivindicación 14, en donde dicha retirada de dicho líquido comprende por lo menos algo entre secar sustancialmente a temperatura ambiente o secar sustancialmente por calentamiento dicha estera de montaje y en donde dicho calentamiento comprende calentar dicha estera en un horno de convección a una temperatura de 100

a 200 grados centígrados.

16. El método de la reivindicación 14, en donde después de dicha retirada de dicho líquido, el contenido de humedad

del protector de orilla es de aproximadamente el 10 por ciento o menos del contenido original de humedad del protector 5 de orilla.

17. El método de la reivindicación 15, en donde se utiliza calentamiento selectivo para controlar las zonas de deposición de dicho protector de orilla sobre dicha estera de montaje.

18. Un método para elaborar un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende: envolver por lo menos una parte de una estructura frágil de catalizador adaptada para tratar los gases de escape con la estera de montaje de una de las reivindicaciones 1 -12; y

disponer en un alojamiento la estructura frágil envuelta.