ES2203729T3 - Estructura de soporte de una unidad de tipo panal de una aparato catalizador calentado electricamente. - Google Patents

Estructura de soporte de una unidad de tipo panal de una aparato catalizador calentado electricamente.

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ES2203729T3 ES97101809T ES97101809T ES2203729T3 ES 2203729 T3 ES2203729 T3 ES 2203729T3 ES 97101809 T ES97101809 T ES 97101809T ES 97101809 T ES97101809 T ES 97101809T ES 2203729 T3 ES2203729 T3 ES 2203729T3
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Abstract

SE PRESENTA UNA ESTRUCTURA DE SOPORTE EN FORMA DE CANAL DE UN APARATO CATALIZADOR ELECTRICAMENTE CALENTADO, EN LA CUAL UN MIEMBRO DE SOPORTE DE DISPOSITIVOS DE RETENCION PARA EVITAR QUE UN CATALIZADOR ELECTRICAMENTE CALENTADO SE MUEVA HACIA ATRAS ESTA ACOPLADO A UN CILINDRO EXTERIOR (11) MIENTRAS QUE HACE QUE EL MIEMBRO DE SOPORTE SIGA LA DEFORMACION TERMICA DEL CILINDRO EXTERIOR (11) PARA SUPRIMIR DE ESTA FORMA LA DEFORMACION DEL MIEMBRO DE SOPORTE DEBIDA A LA TENSION TERMICA. UNA LAMINA DE UN LAMINADO DE METAL QUE TIENE UNA LAMINA ONDULADA Y UNA LAMINA TUBULAR SUPERPUESTAS UNA SOBRE LA OTRA SE ENROLLA ESPIRALMENTE PARA FORMAR UNA UNIDAD CILINDRICA EN FORMA DE PANAL (7) QUE SE ACOMODA EN UN CILINDRO EXTERIOR DE METAL (11) Y SE CALIENTA AL SER ALIMENTADA CON ENERGIA. LA ESTRUCTURA DE SOPORTE DE LA UNIDAD EN FORMA DE PANAL INCLUYE UNA PLURALIDAD DE VARILLAS CERAMICAS (22) Y AL MENOS UN MIEMBRO DE SOPORTE (20) QUE TIENE UNA PLURALIDAD DE HUECOS (13) PARA SUJETAR LAS VARILLAS CERAMICAS EN UNAPOSICION TAL QUE ATRAVIESE LA SUPERFICIE DEL EXTREMO DE LA UNIDAD EN FORMA DE PANAL (7) CORRIENTE ABAJO DEL FLUJO DE LOS GASES DE ESCAPE DE FORMA QUE SIGA LA DEFORMACION DEL CILINDRO EXTERIOR (11). LA ESTRUCTURA DEL MIEMBRO DE SOPORTE QUE PUEDE SEGUIR LA DEFORMACION PUEDE REALIZARSE PREPARANDO UNA PLACA DE METAL CILINDRICA Y FORMANDO AL MENOS UN HUECO (23) EN LA PLACA DE METAL CILINDRICA. CONSECUENTEMENTE, SE EVITA QUE LA UNIDAD EN FORMA DE PANAL PUEDA CONTRAERSE, SE ASEGURA UNA DISTRIBUCION UNIFORME EN LA TEMPERATURA EN EL MIEMBRO DE SOPORTE Y SE ALARGA LA DURACION DEL MIEMBRO DE SOPORTE.

Description

Estructura de soporte de una unidad de tipo panal de un aparato catalizador calentado eléctricamente.
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a una estructura de soporte de una unidad de tipo panal para un aparato catalizador calentado eléctricamente.
2. Descripción de la técnica relacionada
Los gases de escape emitidos por el motor de combustión interna instalado en un vehículo automóvil contienen materiales peligrosos como, por ejemplo, HC (hidrocarburo), CO (monóxido de carbono) y NOx (óxidos de nitrógeno). Por tanto, el colector de escape del motor de combustión interna viene normalmente con un convertidor catalítico que funciona como una unidad de depuración de los gases de escape. Sin embargo, se sabe que cuando la temperatura del catalizador es baja (está en un estado inactivo), el catalizador de tres canales usado por el convertidor catalítico presenta un bajo índice de depuración de materiales peligrosos en los gases de escape. Por tanto, los gases de escape no se depuran a un nivel suficiente si el catalizador está inactivo después de un arranque en frío del motor de combustión interna.
En vista de esto, se propone un aparato catalizador calentado eléctricamente en el que se aplica energía eléctrica a un vehículo catalizador hecho de metal en el momento del arranque del motor o cuando el catalizador está inactivo, para calentar el vehículo catalizador metálico hasta una temperatura de activación del catalizador (300 a 400ºC) en un corto espacio de tiempo.
El aparato catalizador calentado eléctricamente comprende una carcasa cilíndrica conectada al colector de escape del motor de combustión interna, y un vehículo catalizador principal y un vehículo catalizador calentado eléctricamente colocados espacialmente en serie dentro de la carcasa cilíndrica. El vehículo catalizador calentado eléctricamente se calienta mediante la energía suministrada al mismo e incluye un electrodo central que se lleva fuera de la carcasa a través de una sección de electrodo. Entre la sección de electrodo y un electrodo externo existente en una parte de la carcasa se conectan una batería y un interruptor. Cuando se cierra el interruptor, se suministra energía al vehículo catalizador calentado eléctricamente para así generar calor.
El vehículo catalizador calentado eléctricamente se fabrica generalmente superponiendo una lámina corrugada metálica (denominada en lo sucesivo, "lámina corrugada") y una lámina tabular metálica (denominada en lo sucesivo, "lámina tabular"), acoplando los extremos longitudinales de las mismas al electrodo central, y enrollando a continuación la estructura superpuesta de la lámina corrugada y de la lámina tabular alrededor del electrodo central, constituyendo de esta manera un laminado espiral de láminas metálicas (unidad de tipo panal). Para la lámina corrugada o la lámina tabular, generalmente se usa un miembro laminar con un grosor aproximado de 50 \mum y de una aleación de hierro que contiene aluminio.
La unidad de tipo panal 7, obtenida al enrollar la lámina corrugada y la lámina tabular alrededor del electrodo central, tiene un canal axial con forma de espiral alrededor del electrodo central en el espacio existente entre la lámina corrugada y la lámina tabular. Además, se tiene un catalizador depurador de gases de escape en la superficie de la lámina corrugada y de la lámina tabular. Cuando el interruptor se cierra para suministrar energía a la unidad de tipo panal y se provoca que los gases de escape fluyan a través del canal mientras se aumenta la temperatura del catalizador para su activación, los componentes peligrosos de los gases de escape entran en contacto con el catalizador y se depuran los gases de escape.
El aparato catalizador calentado eléctricamente configurado de esta manera tiene la desventaja de que la lámina corrugada y la lámina tabular de la unidad de tipo panal pueden desplazarse entre sí (denominado en lo sucesivo como "telescopado") o de que pueden romperse debido a factores desfavorables, como la temperatura alta, la velocidad alta de los gases de escape que fluyen en el colector de escape, el ciclo térmico con el que se calienta el motor cuando está en marcha o con el que se enfría cuando está parado, y las vibraciones provenientes del motor o de la carrocería del vehículo, consiguiendo así un funcionamiento reducido del vehículo catalizador calentado eléctricamente.
Se han propuesto las siguientes soluciones a estos problemas.
(1) La superficie de extremo de la unidad de tipo panal para el aparato catalizador calentado eléctricamente corriente abajo del flujo de los gases de escape se sostiene por el contacto con al menos una barra de soporte (retén) cubierta de un material aislante, y el retén se suelda a un cilindro externo metálico (carcasa) (véase el documento JP-A-5-269389).
(2) Se construye un refuerzo de juntas en la periferia interior y la periferia exterior de la unidad de tipo panal del aparato catalizador calentado eléctricamente, una barra cerámica aislante se suspende como un retén sobre el refuerzo periférico interior y el refuerzo periférico exterior corriente abajo del flujo de los gases de escape para impedir que el vehículo catalizador se mueva hacia atrás, y cada retén se fija mediante un miembro de soporte impidiéndose así el telescopado (desplazamiento de la lámina) del vehículo catalizador calentado eléctricamente.
(3) La porción de contacto entre la lámina corrugada y la lámina tabular en las cercanías de cada una de las periferias exterior e interior de la unidad de tipo panal se acopla por soldadura mediante una soldadura de Ni o similar, y así se proporciona un refuerzo a cada una de las periferias exterior e interior de la unidad de tipo panal.
Sin embargo, el primer medio preventivo descrito anteriormente tiene el problema de que la porción de la unidad de tipo panal sin retenes presenta telescopado. Por otro lado, si los miembros de soporte se instalan de forma incorrecta, el segundo medio preventivo desarrolla una distribución irregular de temperatura en el cilindro exterior y deforma los miembros de soporte, provocando a menudo que los retenes se desprendan de los miembros de soporte.
Además, el problema del tercer medio preventivo es que el telescopado aparece en el límite entre la porción periférica exterior reforzada y las porciones restantes de la unidad de tipo panal. El telescopado también aparece de forma parecida en las cercanías del límite entre la unidad de tipo panal que no tiene refuerzo periférico interior o exterior y la carcasa que contiene la unidad de tipo panal.
Por el documento WO 96/38657, se conoce un soporte de catalizador de tipo calentado eléctricamente que dispone de una capa reforzada construida en unas porciones circunferenciales interiores y exteriores de una unidad de tipo panal. Se coloca una pluralidad de barras cerámicas aislantes en una capa circunferencial exterior o en una capa circunferencial interior en el extremo de la salida de los gases de escape de la unidad de tipo panal de tal forma que las barras cerámicas aislantes se extienden a través de una capa no reforzada de la unidad de tipo panal. Un extremo saliente de cada una de las barras cerámicas se sostiene sobre la capa reforzada mediante un perno o un miembro de soporte estable y no deformable de tipo anillo. Puede impedirse la desviación de la unidad de tipo panal o la rotura de una lámina sin interrumpir el calentamiento eléctrico, mejorando así enormemente la durabilidad del soporte del catalizador.
Sumario de la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de soporte para un aparato catalizador calentado eléctricamente en el que se impide el telescopado del vehículo catalizador calentado eléctricamente y los miembros de soporte que sostienen los retenes que impiden la recesión del catalizador calentado eléctricamente se acoplan al cilindro exterior de tal forma que se suprime la deformación de los miembros de soporte bajo esfuerzo térmico, impidiendo de esta manera que se desprendan los retenes.
El objeto se solucionó mediante las características de la reivindicación 1. Según la invención, se proporciona una estructura de soporte ligera y de bajo coste para un aparato catalizador calentado eléctricamente en la que los retenes de un material aislante y los miembros de soporte de la misma se disponen sólo en la porción más débil de la unidad de tipo panal para impedir el telescopado, a la vez que se reduce a un mínimo el número de los retenes y de los miembros de soporte.
Según un primer aspecto de la invención, se proporciona una estructura de soporte de la unidad de tipo panal para un aparato catalizador calentado eléctricamente que comprende una pluralidad de retenes aislantes que pueden impedir el telescopado en un área amplia de la unidad de tipo panal. Además, los miembros de soporte, cuando se acoplan al cilindro exterior, pueden adecuarse a la deformación del cilindro exterior y, por tanto, mantenerse en estrecho contacto de manera uniforme con la superficie periférica interior del cilindro exterior. Como consecuencia, el calor se propaga uniformemente al cilindro exterior, consiguiendo de esta manera una distribución uniforme de la temperatura entre el cilindro exterior y los miembros de soporte. De esta manera, se impide la deformación de los miembros de soporte debida al efecto del esfuerzo térmico.
Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona una estructura de soporte que comprende un miembro de soporte construido a partir de un cilindro metálico parcialmente discontinuo que, además de las ventajas de la invención descrita en la reivindicación 1, tiene la ventaja de que los miembros de soporte pueden ensamblarse fácilmente en el cilindro exterior.
Según un tercer aspecto de la invención, se proporciona una estructura de soporte que comprende dos miembros de soporte separados, que además de las ventajas de la invención descrita en la reivindicación 1, tiene la ventaja de que cada miembro de soporte puede retirarse fácilmente después de haber sido moldeado, facilitando de esta manera la producción de los miembros de soporte.
Según un cuarto aspecto de la invención, se proporciona una estructura de soporte en la que la unidad de tipo panal incluye una pluralidad de juntas generadoras de calor construidas en forma espiral hacia el punto central de la unidad de tipo panal desde la periferia exterior de la unidad de tipo panal, y los retenes se disponen en el lado del panal lejos de la junta generadora de calor ubicada en la periferia más externa de la unidad de tipo panal respecto al punto central de la misma. Por tanto, puede impedirse el telescopado con el mínimo número de retenes y de miembros de soporte para conseguir un peso y coste menores.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se entenderá de una forma más clara después de la siguiente descripción con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista en sección transversal que explica una estructura de ejemplo para un aparato catalizador convencional calentado eléctricamente;
La figura 2A es un diagrama que explica un método de construcción de una unidad de tipo panal ya conocida;
La figura 2B es una vista lateral que muestra esquemáticamente un extremo del bobinado de la unidad de tipo panal como se muestra en la figura 2A;
La figura 3 es una vista parcial ampliada de los refuerzos colocados en la periferia exterior y en la periferia interior de la unidad de tipo panal mostrada en la figura 2B;
La figura 4A es una vista en sección de la unidad de tipo panal que tiene unos refuerzos construidos en la periferia exterior y en la periferia interior como se muestra en la figura 3;
La figura 4B es un diagrama que explica los puntos problemáticos de la unidad de tipo panal mostrada en la figura 4A;
La figura 5A es una vista en sección que muestra una configuración de un aparato catalizador calentado eléctricamente según una primera realización de la invención;
La figura 5B es una vista en sección tomada en la línea B-B de la figura 5A;
La figura 6 es una vista en perspectiva que explica el procedimiento de ensamblaje del aparato catalizador calentado eléctricamente mostrado en las figuras 5A, 5B;
La figura 7A es una vista en perspectiva que muestra una configuración de los miembros de soporte para un aparato catalizador calentado eléctricamente según una segunda realización de la invención;
La figura 7B es una vista en sección que muestra la misma porción que la figura 5B del aparato catalizador calentado eléctricamente según la segunda realización;
La figura 8 es un diagrama que explica un procedimiento de ejemplo para fabricar los miembros de soporte descritos con referencia a las figuras 5A, 5B y 6;
La figura 9 es un diagrama que explica un procedimiento de ejemplo para fabricar los miembros de soporte descritos con referencia a las figuras 7A, 7B;
La figura 10A es una vista en sección que muestra una configuración de un aparato catalizador calentado eléctricamente según una tercera realización de la invención;
La figura 10B es una vista en sección tomada en la línea C-C de la figura 10A;
La figura 11 es una vista parcial ampliada de la porción D de la figura 10B;
La figura 12A es una vista en sección de la misma porción que la figura 10B que muestra una configuración modificada según la tercera realización de la invención;
La figura 12B es una vista parcial ampliada de la porción E de la figura 12A;
La figura 13A es una vista en sección que muestra una configuración de un aparato catalizador calentado eléctricamente según una cuarta realización de la invención;
La figura 13B es una vista en sección tomada en la línea F-F de la figura 13A;
La figura 14 es una vista parcial ampliada de la porción G de la figura 13B;
La figura 15A es una vista en sección de la misma porción que la figura 10B que muestra una configuración modificada según la cuarta realización de la invención; y
La figura 15B es una vista parcial ampliada de la porción H de la figura 15A.
Descripción de las realizaciones preferidas
Antes de describir las realizaciones preferidas, se ofrecerá una explicación del aparato catalizador convencional calentado eléctricamente mostrado en las figuras 1 a 4B.
Como se muestra en la figura 1, un aparato catalizador convencional calentado eléctricamente comprende una carcasa cilíndrica 1 conectada al colector de escape del motor de combustión interna, un vehículo catalizador principal 3 y un vehículo catalizador calentado eléctricamente 2 colocados espacialmente en serie dentro de la carcasa 1 y alimentados con energía para generar calor. El vehículo catalizador calentado eléctricamente 2 tiene un electrodo central 6 que se conduce fuera de la carcasa 1 a través de una sección de electrodo 8A. Se interponen una batería 9 y un interruptor SW entre la sección de electrodo 8A y un electrodo externo 8B existente en una parte de la carcasa 1. Cuando se cierra el interruptor SW, se suministra energía al vehículo catalizador calentado eléctricamente 2 para que se caliente.
Como se muestra en la figura 2A, el vehículo catalizador calentado eléctricamente 2 se configura a partir de una unidad de tipo panal 7 que tiene una estructura espiral que incluye una lámina corrugada 4 y una lámina tabular 5 superpuestas una sobre la otra con los extremos longitudinales de la misma acoplados al electrodo central 6, y la lámina corrugada 4 y la lámina tabular 5 así superpuestas se enrollan alrededor del electrodo central 6 y se fijan al mismo. La lámina corrugada 4 y la lámina tabular 5 se componen generalmente de un material laminar de una aleación de hierro (por ejemplo, 20% Cr, 5% Al, 75% Fe) o similar que contiene aluminio y tiene un grosor aproximado de 50 \mum.
La figura 2B muestra una superficie de extremo de la unidad de tipo panal 7 configurada a partir de una lámina corrugada metálica 4 y una lámina tabular 5 metálica. La lámina corrugada 4 y una lámina tabular 5 se superponen una sobre la otra y se enrollan en el electrodo central 6. La unidad de tipo panal 7, por tanto, tiene una pluralidad de canales P construidos en la dirección axial por el espacio existente entre la lámina corrugada 4 y la lámina tabular 5 y dispuestas en forma espiral alrededor del electrodo central 6. Además, la superficie de la lámina corrugada 4 y de la lámina tabular 5 tiene un catalizador depurador de gases de escape. Por consiguiente, con el interruptor SW cerrado y la unidad de tipo panal 7 a la temperatura de activación del catalizador, los gases de escape fluyen a través de los canales P de tal modo que los componentes peligrosos de los gases de escape se ponen en contacto con el catalizador, depurando así los gases de escape.
En el aparato catalizador calentado eléctricamente configurado como se menciona anteriormente, puede aparecer el telescopado (desplazamiento de la lámina) entre la lámina corrugada 4 y la lámina tabular 5 de la unidad de tipo panal 7 o pueden romperse las láminas y el funcionamiento de las mismas puede deteriorarse debido a la temperatura alta, la velocidad alta de los gases de escape que fluyen por el colector de escape, el ciclo térmico con el que se calienta el motor cuando está en marcha o con el que se enfría cuando está parado, y a las vibraciones provenientes del motor o de la carrocería del vehículo.
Como un medio preventivo contra estos problemas, el documento JP-A-5-269389 propone un catalizador calentado eléctricamente en el que una superficie de extremo de la unidad de tipo panal corriente abajo del flujo de los gases de escape se sostiene por el contacto con al menos una barra de soporte (retén) cubierta de un material aislante, y el retén se suelda a un cilindro exterior metálico (carcasa). Además, se propone un aparato catalizador calentado eléctricamente construido a partir de una capa de refuerzo de juntas en la periferia interior y en la periferia exterior de la unidad de tipo panal, en la que al menos una barra cerámica de un material aislante se suspende como un retén sobre la capa de refuerzo periférico interior y sobre el refuerzo periférico exterior corriente abajo del flujo de los gases de escape para impedir que el vehículo catalizador se mueva hacia atrás, y cada retén se fija mediante un miembro de soporte, impidiéndose así el telescopado del vehículo catalizador calentado eléctricamente.
Como se muestra en la figura 3, se ha propuesto otro medio preventivo, en el que los puntos de contacto entre la lámina corrugada y la lámina tabular 5 en las cercanías de la periferia exterior de la unidad de tipo panal 7 y los puntos de contacto entre la lámina corrugada 4 y la lámina tabular 5 en las cercanías de la periferia interior de la unidad de tipo panal 7 se acoplan entre sí (las juntas se indican con círculos rellenos de negro) mediante soldadura con un material de soldadura de Ni o similar. Además, como se muestra en la figura 4A, se construyen los refuerzos 7A, 7B (indicados con puntos) en la periferia exterior y en la periferia interior, respectivamente, de la unidad de tipo panal 7.
El aparato catalizador calentado eléctricamente propuesto en el documento JP-A-5-269389, en el que se proporcionan unos retenes en unas posiciones que atraviesan la porción central de la unidad de tipo panal, presenta el problema de que aparece el telescopado en la porción de la unidad de tipo panal sin retenes. Se propone también una estructura en la que unas barras cerámicas de material aislante se suspenden como retenes sobre las capas de refuerzo de juntas en la periferia interior y en la periferia exterior de la unidad de tipo panal, y los miembros de soporte del retén se ensamblan por soldadura o un método similar al cilindro exterior. Sin embargo, con esta estructura, es probable que al espacio entre cada miembro de soporte y el cilindro exterior le falte uniformidad en la circunferencia completa del cilindro exterior, forzando de este modo el miembro de soporte respecto al cilindro exterior. Por lo tanto, algunos miembros de soporte están en contacto con el cilindro exterior mientras que otros miembros de soporte no lo están, con el resultado de que los miembros de soporte no pueden propagar uniformemente el calor de los gases de escape al cilindro exterior, conllevando por tanto a una distribución irregular de temperatura. De esta forma, los miembros de soporte pueden deformarse bajo el efecto del esfuerzo térmico causado por la distribución irregular de temperatura. En el caso de que la deformación de los miembros de soporte sea considerable, los retenes pueden desprenderse de los miembros de soporte.
Por otro lado, en la estructura que impide el telescopado con los refuerzos 7A, 7B construidos sobre el refuerzo periférico exterior de la unidad de tipo panal 7, como se muestra en la figura 4B, el telescopado (desplazamiento de la lámina) aparece en el límite entre el refuerzo periférico exterior 7A y las otras partes de la unidad de tipo panal 7. Además, con la unidad de tipo panal 7 sin los refuerzos 7A, 7B sobre la periferia exterior y sobre la periferia interior, el telescopado aparece de manera parecida en las cercanías del límite entre la unidad de tipo panal 7 y la carcasa o similar que contiene la unidad de tipo panal 7.
A continuación, se explicarán en detalle las realizaciones de la presente invención. Las partes de componentes idénticas a las correspondientes incluidas en el aparato catalizador calentado eléctricamente descrito con referencia a las figuras 1 a 4B anteriores se indicarán con los mismos números de referencia, respectivamente.
La figura 5A es una vista en sección que muestra una configuración de un aparato catalizador calentado eléctricamente 10 según una primera realización de la invención, y la figura 5B es una vista en sección horizontal tomada en la línea B-B de la figura 5A.
Como se muestra en las figuras 5A y 5B, el número 11 indica un cilindro exterior metálico del aparato catalizador calentado eléctricamente 10. En el cilindro exterior 11 se inserta una unidad de tipo panal 7 compuesta de una lámina corrugada 4 y una lámina tabular 5 descritas según la figura 2A. En la porción central de la unidad de tipo panal 7 se coloca un electrodo central 6. El electrodo central 6 se conecta mediante una sección conductora 6A a una sección de electrodo 8A construida a través de un contenedor 8C sobre la superficie periférica exterior del cilindro exterior 11. Se interponen una batería 9 y un interruptor SW entre la sección de electrodo 8A y un electrodo externo 8B existente sobre un punto predeterminado del cilindro exterior 11. Como se muestra en la figura 6, la unidad de tipo panal 7 compuesta de la lámina corrugada 4 y de la lámina tabular 5 se introduce dentro del cilindro exterior 11.
Por otro lado, el cilindro exterior 11 se extiende corriente abajo del flujo de los gases de escape de la unidad de tipo panal 7. La extensión 11E tiene instaladas unas barras cerámicas 22 como retenes de la unidad de tipo panal 7 y un miembro de soporte 20. Como se muestra en las figuras 5A, 5B y 6, según esta realización, dos barras cerámicas paralelepipédicas 22 que tienen una sección rectangular longitudinal se colocan en unas posiciones tales que atraviesan la superficie de extremo de la unidad de tipo panal 7 corriente abajo del flujo de los gases de escape.
El miembro de soporte 20, como se muestra en las figuras 5A, 5B y 6, se configura a partir de un cilindro metálico 12 delgado. El diámetro exterior del cilindro metálico 12 tiene una longitud tal que permite contactar con el diámetro interior del cilindro exterior 11. La superficie periférica exterior del cilindro metálico 12 se compone de cuatro soportes 29 con un rebaje realizado por presión. Cada soporte 29 tiene dos tabiques 29A, 29B, y se construye una ranura 13 donde se apoya una barra cerámica 22 en los tabiques laterales opuestos 29A, 29B de los soportes adyacentes 29. Las ranuras de apoyo opuestas 13 se colocan en una línea recta y tienen la misma profundidad y anchura. Las dos barras cerámicas 22 suspendidas sobre las dos ranuras de apoyo 13 son paralelas entre sí. La longitud de las dos barras cerámicas 22 suspendidas sobre las dos ranuras de apoyo 13 es tal que no alcanza la superficie periférica interior del cilindro exterior 11.
Además, la sección de la periferia exterior del miembro de soporte 20 tiene un hueco 23 construido en una de las porciones entre las dos barras cerámicas 22. Este hueco 23 hace posible aumentar o disminuir el diámetro interior D1 del miembro de soporte 20 mostrado en la figura 5B.
En la construcción del aparato catalizador calentado eléctricamente 10 mostrado en las figuras 5A, 5B, primero se introduce la unidad de tipo panal 7 en el cilindro exterior 11, y entonces se inserta el miembro de soporte 20 con las barras cerámicas 22 suspendidas entre las ranuras de la carcasa 13 dentro del cilindro exterior 11 mediante una abertura construida en la extensión 11E del cilindro 11, como se muestra en la figura 6. En el procedimiento, el miembro de soporte 20, con su diámetro interior reducido, puede insertarse fácilmente dentro del cilindro exterior 11. Como las barras cerámicas 22 están en contacto con la superficie de extremo de la unidad de tipo panal 7, el miembro de soporte 20 deja de moverse. En estas condiciones, el miembro de soporte 20 se fija al cilindro exterior 11 mediante un punto de soldadura o similar. Las barras cerámicas 22 funcionan de esta manera como retenes sostenidos por el miembro de soporte 20 para impedir el telescopado de la unidad de tipo panal 7.
En el procedimiento de acoplamiento del miembro de soporte 20 a la superficie periférica interior del cilindro exterior 11, la porción del miembro de soporte 20 más alejada del hueco 23 se acopla primero mediante soldadura a la superficie periférica interior del cilindro exterior 11, y después la soldadura continúa hacia los extremos del miembro de soporte 20. Como método alternativo, un extremo del miembro de soporte 20 más cercano al hueco 23 se acopla primero mediante soldadura, y después la soldadura continúa hacia el extremo opuesto del miembro de soporte 20.
En el aparato catalizador calentado eléctricamente 10 con la configuración anteriormente mencionada, el miembro de soporte 20 se acopla de tal forma a la superficie periférica interior del cilindro exterior 11 que el miembro de soporte 20 está en estrecho contacto con la superficie completa de la periferia interior del cilindro exterior 11 debido a la presencia del hueco 23 del miembro de soporte 20. Por consiguiente, el calor se transfiere uniformemente desde el miembro de soporte 20 hasta el cilindro exterior 1, de modo que en el miembro de soporte 20 no aparece una distribución irregular de temperatura.
Además, como las barras cerámicas 22 que actúan como retenes se apoyan en las ranuras 13 de los soportes 29 del miembro de soporte 20, se aumenta el margen de soporte de las barras cerámicas 22. Por tanto, en caso de una ligera deformación del miembro de soporte 20 resulta improbable que las barras cerámicas 22 se desprendan. La barras cerámicas 22 mantienen de esta manera la función de retenes que impide el telescopado de la unidad de tipo panal 7.
Además, las barras cerámicas 22 se construyen más cortas que la longitud de la cuerda que contiene las ranuras de apoyo 13 entre las porciones opuestas del cilindro exterior 11. Por consiguiente, la diferencia de contracción térmica entre el cilindro exterior 11 y las barras cerámicas 22 no provoca la compresión de las barras cerámicas 22 a temperaturas bajas, impidiendo así la rotura por compresión de las barras cerámicas 22.
El miembro de soporte 20, incluso con un error grande en el diámetro o la longitud de la circunferencia, se deforma en estrecho contacto con la superficie periférica interior del cilindro exterior 11 debido al hueco 23, y por tanto, puede fabricarse fácilmente a bajo coste.
La figura 7A es una vista en perspectiva que muestra una configuración del miembro de soporte 20 para un aparato catalizador calentado eléctricamente según una segunda realización de la invención. La figura 7B es una vista en sección que muestra la misma porción que la figura 5B que muestra el aparato catalizador calentado eléctricamente 10 según la primera realización. La vista en sección lateral del aparato catalizador calentado eléctricamente según la segunda realización es exactamente la misma que la vista en sección lateral de la figura 5A que muestra el aparato catalizador calentado eléctricamente 10 según la primera realización y, por tanto, no se va a ilustrar.
El aparato catalizador calentado eléctricamente según la segunda realización es diferente del aparato catalizador calentado eléctricamente 10 según la primera realización únicamente en la forma del miembro de soporte 20. Por tanto, en la siguiente descripción del aparato catalizador calentado eléctricamente según la segunda realización, las partes de componentes idénticas a las del aparato catalizador calentado eléctricamente 10 según la primera realización se indicarán, respectivamente, con los mismos números de referencia, y no se van a describir.
Como se muestra en las figuras 7A, 7B, el miembro de soporte 20 según la segunda realización se construye con un segundo hueco 24 cortado de la misma manera que el primer hueco 23 según la primera realización mostrada en la figura 6 en la porción opuesta al hueco 23. La posición y la forma de los soportes 29 y la forma de cada ranura de apoyo 13 de las barras cerámicas 22 construidas en cada soporte 29 son exactamente iguales a las de la primera realización, respectivamente.
Al igual que en la primera realización, en la construcción de un aparato catalizador calentado eléctricamente según la segunda realización, la unidad de tipo panal 7 se adapta dentro del cilindro exterior 11, y entonces los dos miembros de soporte 20 con las barras cerámicas 22 suspendidas entre las ranuras de apoyo 13 se insertan dentro del cilindro exterior 11 mediante una abertura construida en la extensión 11E del cilindro exterior 11 de tal manera que los huecos 23, 24 son de la misma longitud. Los dos miembros de soporte 20 pueden insertarse fácilmente dentro del cilindro exterior 11 ya que en el procedimiento se acorta la distancia entre los extremos de los miembros de soporte 20. Con las barras cerámicas 22 en contacto con el extremo de la unidad de tipo panal 7, se detiene la inserción de los miembros de soporte 20. En esta condición, los miembros de soporte 20 se fijan dentro del cilindro exterior 11 mediante un punto de soldadura o similar. Las barras cerámicas 22 funcionan de esta manera como retenes de la unidad de tipo panal 7, cuyos retenes se sostienen por los miembros de soporte 20. Por consiguiente, se impide el telescopado de la unidad de tipo panal 7.
En el acoplamiento de los dos miembros de soporte 20 a la superficie periférica interior del cilindro exterior 11, la porción (porción central) de cada miembro de soporte 20 más alejada de los extremos se acopla primero mediante una soldadura a la superficie periférica interior del cilindro exterior 11. A continuación, la soldadura continúa hacia los extremos del miembro de soporte 20. Como método alternativo, un extremo del miembro de soporte 20 se acopla primero mediante soldadura, y después la soldadura continúa hacia el otro extremo del miembro de soporte 20. Este procedimiento de acoplamiento hace que los miembros de soporte 20 se deformen y pongan en contacto con la superficie completa de la periferia interior del cilindro exterior 11, y el espacio uniforme resultante hace posible la transmisión uniforme del calor desde los miembros de soporte 20 al cilindro exterior 11.
En el aparato catalizador calentado eléctricamente según la segunda realización configurada como se describe anteriormente, los dos miembros de soporte 20 separados por los huecos 23, 24 se acoplan en estrecho contacto con la superficie completa de la periferia interior del cilindro exterior 11. Como consecuencia, el calor se transfiere uniformemente desde los miembros de soporte 20 hasta el cilindro exterior 11, impidiendo de esta manera que se establezca una distribución irregular de temperatura en el miembro de soporte 20.
El aparato catalizador calentado eléctricamente 10 según la segunda realización tiene las mismas ventajas que el aparato catalizador calentado eléctricamente 10 según la primera realización en cuanto a que las barras cerámicas 22 que actúan como retenes no pueden desprenderse y se impide el telescopado incluso con una deformación importante del miembro de soporte 20, en cuanto a que se impide la rotura por compresión de las barras cerámicas 22 la cual puede ser debida a la diferencia en la contracción térmica entre el cilindro exterior 11 y las barras cerámicas 22 a bajas temperaturas, y en cuanto a que como el miembro de soporte 20 se mantiene en estrecho contacto con la superficie completa de la periferia interior del cilindro exterior 11, el aparato catalizador calentado eléctricamente puede fabricarse fácilmente a un coste menor incluso con errores grandes en el diámetro o la longitud circunferencial del miembro de soporte 20.
El aparato catalizador calentado eléctricamente 10 según la primera realización descrita anteriormente se fabrica colocando un troquel interior con rebajes en las porciones correspondientes a los soportes 29 dentro del miembro de soporte 20 con la forma de metal cilíndrico y presionándolo desde fuera con un troquel exterior con salientes en las porciones correspondientes a los soportes 29. Alternativamente, puede realizarse el aparato catalizador calentado eléctricamente 10 según la primera realización mediante un procedimiento de moldeado continuo como se describe a continuación.
La figura 8 es un diagrama que explica una configuración general de una unidad de moldeado continuo 15 según una realización para fabricar el miembro de soporte 20 descrito en las figuras 5A, 5B y 6. En la figura 8, el número 30 indica un rotor interior de troquelado instalado en un eje de giro 31. El rotor interior de troquelado 30 tiene un diámetro D2 básicamente igual al diámetro interior D1 del miembro de soporte 20 descrito con referencia a las figuras 5A, 5B. Se construyen unos rebajes 32 de las mismas dimensiones y con la misma forma que los de la superficie interior del soporte 29 en las posiciones correspondientes a los soportes 29 del miembro de soporte 20 explicado con referencia a las figuras 5A, 5B sobre la periferia exterior del rotor interior de troquelado 30. Los rebajes 32 se conectan perfectamente a la porción periférica exterior del rotor interior de troquelado 30.
Además, según esta realización, sobre la superficie periférica exterior del rotor interior de troquelado 30 se colocan cinco rotores exteriores de troquelado 33, 34, 35, 36, 37. Estos cinco rotores exteriores de troquelado 33, 34, 35, 36, 37 tienen los ejes de giro móviles en una dirección radial, por una parte alejándose del rotor interior de troquelado 30, y por otra parte acercándose al eje de giro 31 del rotor interior de troquelado 30 manteniéndose de esta manera en estrecho contacto con la porción periférica exterior del rotor interior de troquelado 30 a una presión predeterminada. Los rotores 33 a 37 se construyen con un diámetro tal que les permite girar perfectamente sobre los rebajes de la placa metálica 14 deformada por los rebajes 32 del rotor interior de troquelado 30.
Los rotores exteriores de troquelado 33, 34, 35 en particular sirven para moldear, y los rotores exteriores de troquelado 36, 37 sirven para sostener. Por lo tanto, los rotores exteriores de troquelado 33, 34, 35 se concentran en la porción en la que se inserta la placa metálica delgada 14, mientras que los rotores exteriores de troquelado 36, 37 se colocan separados entre sí de tal forma que la placa metálica moldeada 14 no se separa de la porción periférica exterior del rotor interior de troquelado 30. El número y disposición de los rotores exteriores de troquelado 33, 34, 35, 36, 37 no se limita al ejemplo mostrado de esta realización. Además, cerca de la porción donde de inserta la placa metálica 14 se coloca una cortadora 38 para cortar la placa metálica 14.
En la unidad de moldeado continuo 15 configurada como se menciona anteriormente, primero se fija el extremo delantero de la placa metálica 14 a una posición T sobre la periferia exterior del rotor interior de troquelado 30 correspondiente al extremo del hueco 23 del miembro de soporte 20 descrito con referencia a las figuras 5A, 5B y 6. Con el giro del rotor interior de troquelado 30, la placa metálica 14 se inserta entre el rotor exterior de troquelado 33 y el rotor interior de troquelado 30 y se mueve secuencialmente por los rotores exteriores de troquelado 33, 34, 35. En el procedimiento de este movimiento, la placa metálica 14 toma la forma de la porción periférica exterior del rotor interior de troquelado 30, con los rotores exteriores de troquelado 33, 34, 35 en estrecho contacto con la periferia exterior del rotor interior de troquelado 30 a una presión predeterminada.
La cortadora 38 corta la placa metálica 14 insertada en la unidad de moldeado continuo 15 cuando se alcanza la longitud total del miembro de soporte 20 descrito con referencia a las figuras 5A, 5B y 6. Pueden ampliarse el rotor interior de troquelado 30 y los rotores exteriores de troquelado 33, 34, 35, 36, 37 de la unidad de moldeado continuo 15 para poder instalar en el rotor interior de troquelado 30 una pluralidad de placas metálicas 14 cortadas a la anchura del miembro de soporte 20, y así moldear una pluralidad de miembros de soporte 20 simultáneamente.
Por otra parte, en caso de que el miembro de soporte 20 se construya en una prensa, la práctica convencional es fabricar antes un cilindro metálico y preparar dos troqueles incluyendo un troquel interior y un troquel exterior colocados, respectivamente, dentro y fuera del cilindro metálico. Sin embargo, el uso de la unidad de moldeado continuo 15 descrita anteriormente para moldear el miembro de soporte 20 elimina la necesidad del troquel exterior a la vez que hace posible moldear de forma continua un miembro de soporte o moldear una pluralidad de miembros de soporte simultáneamente, reduciendo de esta manera el coste de producción del miembro de soporte 20. Además, en la unidad de moldeado continuo 15 según esta realización, los rotores exteriores de troquelado 33, 34, 35, 36, 37 sostienen en todo momento la placa metálica 14 y se moldea la placa metálica 14 al mismo tiempo que se la presiona contra la superficie periférica exterior del rotor interior de troquelado 30, haciendo posible un resultado de moldeado preciso.
La figura 9 es un diagrama que explica una configuración general de la unidad de moldeado continuo 16 según una realización usada para fabricar el miembro de soporte 20 en la segunda realización descrita con referencia a las figuras 7A, 7B. En la figura 9, el número 40 indica un rotor interior de troquelado 40 instalado sobre un eje de giro 41. El rotor interior de troquelado 40 tiene un diámetro D3 básicamente idéntico al diámetro interior D1 del miembro de soporte 20 descrito con referencia a las figuras 7A, 7B. Se construyen unos rebajes 42 con el mismo tamaño y con la misma forma que la superficie interior de los soportes 29 del miembro de soporte 20 descrito con referencia a las figuras 7A, 7B en las posiciones correspondientes a los soportes 29 sobre la porción periférica exterior del rotor interior de troquelado 40. Los rebajes 42 se conectan perfectamente a la porción periférica exterior del rotor interior de troquelado 40.
Además, según esta realización, sobre la superficie periférica exterior del rotor interior de troquelado 40 se colocan seis rotores exteriores de troquelado 43, 44, 45, 46, 46. Estos rotores exteriores de troquelado 43 a 48 tienen los ejes de giro configurados de formal móvil en una dirección radial alejándose del rotor interior de troquelado 40, y se mantienen en estrecho contacto con la porción periférica exterior del rotor interior de troquelado 40 a una presión predeterminada. Estos rotores 43 a 48 tienen un diámetro tal que les permite girar perfectamente sobre los rebajes de la placa metálica 14 deformada por los rebajes 42 del rotor interior de troquelado 40.
De estos rotores exteriores de troquelado 43 a 48, los rotores exteriores de troquelado 43 a 45 sirven para moldear la placa metálica 14 y los rotores exteriores de troquelado 46 a 48 sirven para sostener la placa metálica 14. Por tanto, los rotores exteriores de troquelado 43 a 45 se concentran en una porción donde se inserta la placa metálica delgada 14, mientras que los rotores exteriores de troquelado 46 a 48 se colocan separados entre sí de tal forma que la placa metálica construida 14 no se separa de la porción periférica exterior del rotor interior de troquelado 30. El número y disposición de los rotores exteriores de troquelado 43 a 48 no se limita a lo presentado en la presente realización. Además, cerca de la porción donde de inserta la placa metálica 14 se coloca una cortadora 49 para cortar la placa metálica 14.
En la unidad de moldeado continuo 15 diseñada como se describe anteriormente, primero se fija el extremo delantero de la placa metálica 14 a la posición T1 de la periferia exterior del rotor interior de troquelado 40 correspondiente al extremo del hueco 23 del miembro de soporte 20 descrito con referencia a las figuras 7A, 7B. Con el giro del rotor interior de troquelado 40, la placa metálica 14 se introduce entre el rotor exterior de troquelado 43 y el rotor interior de troquelado 40 y se mueve secuencialmente por los rotores exteriores de troquelado 43 a 45. En el procedimiento de este movimiento, la placa metálica 14 toma la forma de la porción periférica exterior del rotor interior de troquelado 40 mediante los rotores exteriores de troquelado 43 a 45 mantenidos en estrecho contacto con la periferia exterior del rotor interior de troquelado 40 a una presión predeterminada.
La cortadora 49 corta la placa metálica 14 insertada en la unidad de moldeado continuo 16 cuando alcanza la longitud total del miembro de soporte 20 descrito con referencia a las figuras 7A, 7B antes de que el rotor interior de troquelado 40 realice la mitad de su giro. El rotor interior de troquelado 40 se detiene después de realizar la mitad de su giro, y el extremo delantero de una nueva placa metálica 14 se fija a la posición T2 sobre la periferia exterior del rotor interior de troquelado 40 correspondiente a la posición de extremo del hueco 24 del miembro de soporte 20 descrito con referencia a las figuras 7A, 7B. A continuación, el rotor interior de troquelado 40 realiza otro medio giro. De esta manera se construyen varios miembros de soporte.
Además, en esta unidad de moldeado continuo 16, pueden ampliarse el rotor interior de troquelado 40 y los rotores exteriores de troquelado 43 a 48 para que una pluralidad de placas metálicas 14 cortadas a la anchura del miembro de soporte 20 puedan instalarse en paralelo sobre el rotor interior 40, moldeando de esta manera una pluralidad de miembros de soporte 20 simultáneamente.
La unidad de moldeado continuo 16 mostrada en la figura 9 realiza una operación precisa de moldeado con un miembro de soporte 20 de menor coste que la unidad de moldeado continuo 15 descrita con referencia a la figura 8. Además, en la unidad de moldeado continuo 16 la corta longitud del miembro de soporte moldeado 20 facilita la retirada del miembro de soporte 20 de la unidad de moldeado continuo 16. Además, en el caso de que se configure la unidad de moldeado continuo 16 de la manera mostrada en la figura 9, la placa metálica 14 se inserta desde la parte superior del rotor interior de troquelado 40 mientras que el miembro de soporte 20 se sostiene bajo el rotor interior de troquelado 40, y a continuación el miembro de soporte moldeado 20 cae por su peso mediante la retirada de los rodillos de apoyo 46, 47 de la periferia exterior del rotor interior de troquelado 40. Se ahorra la tarea de retirar el miembro de soporte 20 del rotor interior de troquelado 40, reduciendo así el coste de producción. Además, una configuración en la que el miembro de soporte moldeado 20 cae directamente después de haber sido moldeado por los rodillos exteriores de troquelado 43 a 45 elimina la necesidad de los rodillos exteriores de troquelado 46 a 48.
La figura 10A es una vista en sección que muestra una configuración de un aparato catalizador calentado eléctricamente 10' según una tercera realización de la invención. La figura 10B es una vista en sección horizontal tomada en la línea C-C de la figura 10A. En estos diagramas, las partes de componentes idénticas a las de las realizaciones mencionadas anteriormente se indican con los mismos números de referencia, respectivamente.
Como se muestra en las figuras 10A, 10B, una unidad de tipo panal 7 que incluye una lámina corrugada 4 y una lámina tabular 5 adaptadas en un cilindro exterior 11 del aparato catalizador calentado eléctricamente 10' se construye con los refuerzos 7A, 7B respectivamente sobre la periferia exterior y sobre la periferia exterior, respectivamente. La estructura de los refuerzos 7A, 7B se describió anteriormente con referencia a la figura 3.
Además, según la tercera realización, el electrodo central 6 de la unidad de tipo panal 7 sobresale corriente abajo del flujo de gases de escape. Esta realización es idéntica a las realizaciones anteriormente mencionadas en cuanto a que el electrodo central 6 se conecta mediante una sección conductora 6A a una sección de electrodo 8A construida a través de un soporte 8C en la superficie periférica exterior del cilindro exterior 11. En la tercera realización, no se muestran el electrodo externo 8B, la batería 9 y el interruptor SW.
Además, como se muestra en la figura 10B, el aparato catalizador calentado eléctricamente 10' según la tercera realización se construye con una junta generadora de calor con forma espiral 7C con un número de vueltas menor que la estructura espiral de la unidad de tipo panal 7. Las juntas generadoras de calor con forma espiral 7C, que se dirigen hacia el electrodo central 6 de la unidad de tipo panal 7, se construyen en las porciones de la unidad de tipo panal 7 distintas a las construidas con los refuerzos 7A, 7B. Como se muestra en la figura 11, las juntas generadoras de calor con forma espiral 7C están diseñadas para soldar una parte de las porciones de contacto entre la lámina corrugada 4 y la lámina tabular 5 con un material de soldadura de Ni o similar, y la corriente se concentra en estas porciones particulares para generar calor.
Según la tercera realización, para sostener a la unidad tipo panal 7 por el lado de salida de los gases de escape se usan los mismos miembros, como las barras cerámicas 22 que funcionan como retenes y el miembro de soporte 20, descritos con referencia a las figuras 7A, 7B. Sin embargo, en esta realización sólo se usa una de las barras cerámicas 22 y uno de los miembros de soporte 20, y se disponen en el extremo de cola del bobinado de la unidad de tipo panal 7 alejado del punto de inicio Y del refuerzo 7A al otro lado del electrodo central 6. Según la tercera realización y como se muestra en la figura 11, el punto de inicio Y del refuerzo 7A en el extremo de cola del bobinado de la unidad de tipo panal 7 constituye un extremo de la junta generadora de calor con forma espiral 7C más cercano a la periferia exterior de la unidad de tipo panal 7.
La barra cerámica 22, como en las realizaciones mencionadas anteriormente, pueden colocarse en una posición tal que atraviesa la superficie de extremo de la unidad de tipo panal 7 corriente abajo del flujo de los gases de escape. En el procedimiento, las barras cerámicas 22 se colocan preferiblemente atravesando la superficie de extremo de la unidad de tipo panal 7 corriente abajo del flujo de los gases de escape lejos del punto de inicio Y del refuerzo 7A en la dirección perpendicular a una línea recta que conecta el punto de inicio Y del refuerzo 7A en el extremo de cola del bobinado de la unidad de tipo panal 7 con el punto central del electrodo central 6 de la unidad de tipo panal 7.
La unidad de tipo panal 7, la barra cerámica 22 y el miembro de soporte 20 se instalan en el aparato catalizador calentado eléctricamente 10' según la tercera realización de la misma manera que en la segunda realización.
En el aparato catalizador calentado eléctricamente 10' según la tercera realización configurada como se ha descrito anteriormente, la porción periférica exterior y la porción periférica interior de la unidad de tipo panal 7 se construyen con los refuerzos 7A, 7B que acoplan las porciones de contacto de la lámina corrugada 4 y la lámina tabular 5. Además, las barras cerámicas 22 y el miembro de soporte 20 se colocan sólo en el extremo de cola del bobinado de la unidad de tipo panal 7 lejos del punto de inicio Y del refuerzo 7A al otro lado del punto central de la unidad de tipo panal 7. La consecuencia es que se impide el telescopado de la unidad de tipo panal 7, y a la vez se logra únicamente con una de las barras cerámicas 22 y uno de los miembros de soporte 20, reduciendo así tanto el peso como el coste.
La barra cerámica 22 y el miembro de soporte 20 sólo pueden colocarse en el extremo de cola del bobinado de la unidad de tipo panal 7 lejos del punto de inicio Y del refuerzo 7A al otro lado del punto central de la unidad de tipo panal 7 por las razones siguientes:
(1) La junta generadora de calor con forma espiral 7C en contacto con el refuerzo periférico exterior 7A, que está acoplado mediante un material de soldadura, es resistente al telescopado (desplazamiento de la lámina) y por tanto no presenta telescopado incluso sin el soporte de la barra cerámica 22 y el miembro de soporte 20.
(2) Otras porciones, que están sometidas únicamente a la fricción debida a la tensión generada cuando la lámina corrugada 4 y la lámina tabular 5 se enrollan a un estilo de panal, pueden presentar telescopado, y por tanto necesitan el soporte de la barra cerámica 22 y el miembro de soporte 20.
(3) El esfuerzo de cizallamiento del núcleo (unidad de tipo panal) debido al flujo de los gases de escape aumenta hacia la periferia exterior.
(4) Debido a las razones mencionadas en (1) a (3), puede presentarse el telescopado con el refuerzo periférico exterior al otro lado del punto de conexión de la junta generadora de calor con forma espiral 7C con el refuerzo periférico exterior 7A.
La figura 12A es una vista en sección de la misma porción que la figura 10B que muestra una configuración del aparato catalizador calentado eléctricamente 10' según la tercera realización de la invención. La figura 12B es una vista parcial ampliada de una porción E de la figura 12B.
El aparato catalizador calentado eléctricamente 10' según está realización modificada difiere de la tercera realización únicamente en que la junta generadora de calor con forma espiral 7C no se construye en las porciones distintas a los refuerzos 7A, 7B sobre la periferia exterior y sobre la periferia interior de la unidad de tipo panal 7. La otra configuración es exactamente igual a la de la tercera realización. Por lo tanto, las partes de componentes idénticas de la realización modificada se indican con los mismos números de referencia que en la tercera realización, y no se van a describir. En esta realización modificada, sólo se usan una barra cerámica 22 y un miembro de soporte 20, y se colocan en el extremo de cola del bobinado de la unidad de tipo panal 7 lejos del punto de inicio Y del refuerzo 7A en el otro lado de la unidad de tipo panal 7. Esta realización modificada tiene el mismo efecto que la tercera realización.
La figura 13A es una vista en sección que muestra una configuración de un aparato catalizador calentado eléctricamente 10' según una cuarta realización de la invención. La figura 13B es una vista en sección tomada en la línea F-F de la figura 13A. Además, la figura 14 es una vista parcial ampliada de la porción G de la figura 13B. En la cuarta realización las partes de componentes idénticas a las partes de las realizaciones anteriormente mencionadas se indican con los mismos números de referencia, respectivamente. Como se muestra en las figuras 13A, 13B, en el aparato catalizador calentado eléctricamente 10' según la cuarta realización, no se proporciona ningún refuerzo sobre la superficie periférica exterior y sobre la superficie periférica interior de la unidad de tipo panal 7 configurada con la lámina corrugada 4 y con la lámina tabular 5 en el cilindro exterior metálico 11. Por otra parte, según la cuarta realización, se construye una cadena espiral de juntas generadoras de calor 7C que tiene un número de vueltas menor que la estructura espiral de la unidad de tipo panal 7 en dirección al electrodo central 6 del extremo de cola Z del bobinado de la unidad de tipo panal 7 y que se acopla por soldadura al cilindro exterior metálico 11. Como se muestra en la figura 14, estas juntas generadoras de calor 7C se acoplan soldando una parte de las porciones de contacto entre superficie de la lámina corrugada 4 y la lámina tabular 5 mediante soldadura de Ni o similar. De esta manera, el calor se genera concentrando la corriente en esta parte.
Esta realización es idéntica a las realizaciones mencionadas anteriormente en cuanto a que el electrodo central 6 de la unidad de tipo panal 7 sobresale corriente abajo del flujo de gases de escape, en cuanto a que el electrodo central 6 se conecta mediante la sección conductora 6A a la sección de electrodo 8A construida a través del soporte 8C colocado sobre la superficie periférica exterior del cilindro exterior 11, y en cuanto a que la unidad de tipo panal 7 se sostiene desde el lado de salida del flujo de gases de escape usando una de las barras cerámicas 22 y uno de los miembros de soporte 20. Además, en esta realización, no se muestran el electrodo externo 8B, la batería 9 y el interruptor SW.
Según esta cuarta realización, la barra cerámica 22 y el miembro de soporte 20 se colocan en una porción de la unidad de tipo panal 7 lejos del extremo de cola Z del bobinado al otro lado del electrodo central 6 de la unidad de tipo panal 7. La barra cerámica 22, al igual que en las realizaciones mencionadas anteriormente, puede colocarse atravesando la superficie de extremo de la unidad de tipo panal 7 al lado de salida del flujo de los gases de escape. En el procedimiento, la barra cerámica 22 se coloca preferiblemente en una dirección perpendicular a la línea que conecta el extremo de cola Z del bobinado de la unidad tipo panel de abeja 7 con el centro del electrodo central 6 de la unidad de tipo panal 7. Según la cuarta realización y como se muestra en la figura 14, el extremo de cola Z del bobinado de la unidad de tipo panal 7 constituye el extremo del lado de la periferia exterior de la cadena de las juntas generadoras de calor 7C.
En el aparato catalizador calentado eléctricamente 10' según la cuarta realización que tiene la configuración anteriormente mencionada, se colocan la barra cerámica 22 y el miembro de soporte 20 únicamente en una porción de la unidad de tipo panal 7 lejos del extremo de cola Z del bobinado en el otro lado del centro de la unidad de tipo panal 7. Por tanto, una única barra cerámica 22 y un único miembro de soporte 20 pueden impedir el telescopado de la unidad de tipo panal 7, con un peso y coste menores.
La figura 15A es una vista en sección de la misma porción que la figura 13B y que muestra una configuración de una modificación de la cuarta realización de la invención. La figura 15B es una vista parcial ampliada de la porción H de la figura 15A.
El aparato catalizador calentado eléctricamente 10' según esta modificación difiere de la cuarta realización únicamente en que no se construye la junta generadora de calor 7C en la unidad de tipo panal 7. En esta modificación, la otra configuración es exactamente la misma que en la cuarta realización, y las partes de componentes idénticas a las de la cuarta realización se indican con los mismos números de referencia, y no se van a describir. Por tanto, esta realización también emplea una de las barras cerámicas 22 y uno de los miembros de soporte 20 que se colocan en la misma posición lejos del extremo de cola Z del bobinado de la unidad de tipo panal 7 en el otro lado del electrodo central 7 de la unidad de tipo panal 7. En la figura 15B se muestra con detalle el extremo de cola Z del bobinado de la unidad de tipo panal 7. Esta modificación tiene el mismo efecto que la cuarta realización.
Las realizaciones mencionadas anteriormente se refieren a un aparato catalizador calentado eléctricamente que contiene la unidad de tipo panal 7 fabricada enrollando la lámina corrugada 4 y la lámina tabular 5 superpuestas en forma de espiral. De forma alternativa, puede fabricarse la unidad de tipo panal 7 con una forma cilíndrica torciendo en zigzag la lámina corrugada 4 y la lámina tabular 5 de manera superpuesta. El retén y el miembro de soporte según la invención también se aplican de manera efectiva a un aparato catalizador calentado eléctricamente que contiene la unidad de tipo panal de este tipo.
A partir de la anterior descripción, se entenderá que según la presente invención se proporciona un aparato catalizador calentado eléctricamente que comprende un miembro de soporte acoplado a un cilindro exterior que sostiene al menos un retén que impide que el catalizador calentado eléctricamente se mueva hacia atrás, en donde se colocan una pluralidad de retenes aislantes que impiden el telescopado en un área amplia de la unidad de tipo panal. Además, puede instalarse el miembro de soporte del retén sobre el cilindro exterior siguiendo la geometría interna del cilindro exterior. Por consiguiente, se mantiene una separación constante entre el miembro de soporte y el cilindro exterior que consigue una propagación uniforme del calor, de modo que se suprime la deformación del miembro de soporte bajo los efectos del esfuerzo térmico y simultáneamente se impide el desprendimiento del retén de la unidad de tipo panal.
Además, en el caso de que se construyan unos refuerzos acoplando los contactos de la lámina corrugada y de la lámina tabular en la porción periférica exterior y en la porción periférica interior de la unidad de tipo panal y se coloque al menos un retén en el extremo de cola del bobinado de la unidad de tipo panal lejos del punto de inicio del refuerzo, entonces puede impedirse el telescopado de la unidad de tipo panal con un número mínimo de retenes y de miembros de soporte con un peso y coste reducidos.

Claims (17)

1. Una estructura de soporte para una unidad cilíndrica tipo panal (7) de un aparato catalizador calentado eléctricamente en la que dicha unidad cilíndrica tipo panal (7) se construye de un laminado de láminas metálicas que incluye una lámina corrugada metálica y una lámina tabular metálica y se contiene en un cilindro exterior metálico (11) con los extremos comunicándose con el colector de escape de un motor de combustión interna, y se suministra energía a dicha unidad de tipo panal (7) calentándose por ello para depurar los gases de escape, caracterizada porque dicha estructura de soporte comprende:
una pluralidad de retenes (22) de un material aislante colocados de tal manera que atraviesan la superficie de extremo de dicha unidad de tipo panal (7) corriente abajo del flujo de los gases de escape; y
un miembro de soporte (20) hecho de una placa metálica delgada que sostiene dichos retenes (22), colocándose dicho miembro de soporte (20) en el lado de dichos retenes (22) corriente abajo del flujo de los gases de escape, incluyendo dicho miembro de soporte (20) una pluralidad de soportes (29) que sostienen los extremos de dichos retenes (22), siendo deformable dicho miembro de soporte (20) por la geometría interior del cilindro exterior (11) en el momento del ensamblaje en el cilindro exterior (11).
2. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según la reivindicación 1, en la que dicho miembro de soporte (20) se construye como un cilindro metálico (12), dichos soportes (29) se construyen en las porciones periféricas exteriores rebajadas de dicho cilindro metálico (12), y se corta un hueco (23) en una porción periférica exterior de dicho cilindro metálico (12), convirtiendo así en discontinua la periferia exterior del dicho cilindro metálico (12).
3. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según la reivindicación 1, en la que dicho miembro de soporte (20) se construye como un cilindro metálico (12), y dichos soportes (29) se construyen en las porciones periféricas exteriores rebajadas de dicho cilindro metálico (12), y se cortan dos huecos (23, 24) en al menos dos porciones periféricas exteriores de dicho cilindro metálico (12) dividiendo así la periferia exterior del dicho cilindro metálico (12) en una pluralidad de miembros de soporte independientes.
4. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dichos retenes (22) son barras cerámicas, cada uno de dichos soportes (29) tiene una pluralidad de ranuras (13) para sostener dichas barras cerámicas, y cada una de dichas barras cerámicas tiene una longitud tal que no alcanza la periferia interior de dicho cilindro exterior (11) cuando se suspende entre las dos dichas ranuras alineadas (13).
5. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el número de dichos retenes (22) es dos, y dichos dos retenes (22) se suspenden entre dichos soportes (29) de una forma básicamente paralela entre sí.
6. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según la reivindicación 2, en la que dicho miembro de soporte (20) se ensambla con dicho cilindro exterior (11) de tal manera que dichos retenes (22) se suspenden entre dichos soportes (29), dicho miembro de soporte (20) con un diámetro interior reducido se inserta dentro de dicho cilindro exterior (11), y dicho miembro de soporte (20) se fija a dicho cilindro exterior (11) mediante un punto de soldadura con dichos retenes (22) en contacto con las superficies de extremo de dicha unidad de tipo panal (7), realizando un punto de soldadura en dicho miembro de soporte (20) con el procedimiento de empezar en la porción de dicho miembro de soporte (20) más alejada del hueco (23) y continuar hacia los extremos de dicho miembro de soporte (20) o con el procedimiento de empezar en el extremo del miembro de soporte (20) más cercano a dicho hueco (23) y continuar hacia el otro extremo.
7. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según la reivindicación 3, en la que dichos dos miembros de soporte (20) se ensamblan en dicho cilindro exterior (11) de tal manera que cada uno de dichos dos retenes (22) se suspende entre dichos soportes alineados (29), dichos miembros de soporte (20) con los retenes (22) suspendidos entre dichos soportes (29) se insertan dentro de dicho cilindro exterior (11) a la vez que se fija la misma longitud de los huecos (23, 34), y cada uno de dichos miembros de soporte (20) se fija a dicho cilindro exterior (11) mediante un punto de soldadura con los retenes (22) en contacto con las superficies de extremo de la unidad de tipo panal (7), iniciando dicho punto de soldadura en la porción central de cada miembro de soporte (20) y continuando después desde un extremo de cada miembro de soporte (20) hacia el otro extremo.
8. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según la reivindicación 2 ó 3, en la que dicho miembro de soporte (20) se construye de tal manera que un troquel interior que tiene unas porciones rebajadas correspondientes a los soportes (29) se coloca en el miembro de soporte (20) de una forma cilíndrica metálica, se presiona el miembro de soporte (20) desde fuera mediante un troquel exterior que tiene unas porciones salientes correspondientes a los soportes (29), y se corta posteriormente al menos una parte del miembro de soporte (20) para construir al menos un hueco.
9. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según la reivindicación 2, en la que dicho miembro de soporte (20) se construye insertando una placa metálica (14) de una longitud predeterminada entre un rotor interior de troquelado (30) y una pluralidad de rotores exteriores (33 a 37) de un dispositivo moldeador continuo (15), teniendo dicho rotor interior de troquelado (30) un diámetro básicamente igual al diámetro interior de dicho miembro de soporte (20) y una pluralidad de rebajes correspondientes a dichos soportes (29), estando colocados dichos rotores exteriores (33 a 37) de tal manera que giran por la presión de contacto con la superficie periférica exterior de dicho rotor interior de troquelado (30).
10. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según la reivindicación 3, en la que dicho miembro de soporte (20) se construye insertando una placa metálica (14) de una longitud predeterminada entre un rotor interior de troquelado (40) y una pluralidad de rotores exteriores (43 a 48) de un dispositivo moldeador continuo (16), teniendo dicho rotor interior de troquelado (40) un diámetro básicamente igual al diámetro interior de dicho miembro de soporte (20) y una pluralidad de rebajes correspondientes a dichos soportes (29), estando colocados dichos rotores exteriores (43 a 48) de tal manera que giran por la presión de contacto con la superficie periférica exterior de dicho rotor interior de troquelado (40).
11. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según la reivindicación 1, en la que las porciones de contacto entre dicha lámina corrugada metálica y dicha lámina tabular metálica se acoplan parcialmente para construir una pluralidad de juntas generadoras de calor (7C) colocadas en forma espiral hacia el centro desde la periferia exterior de dicha unidad de tipo panal (7) vista desde el extremo de dicha unidad de tipo panal (7),
en la que se coloca un único retén (22) en el otro lado del centro de dicha unidad de tipo panal (7) lejos de la junta generadora de calor (7C) ubicada en la periferia más externa de dicha unidad de tipo panal (7).
12. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según la reivindicación 11, en la que dicha unidad de tipo panal (7) incluye una pluralidad de refuerzos (7A, 7B) construidos soldando las porciones de contacto entre dicha lámina corrugada metálica y dicha lámina tabular metálica mediante un material adhesivo, y en dicho refuerzo (7A) se coloca un extremo de dicha junta generadora de calor (7C) más cercano a la periferia exterior de dicha unidad de tipo panal (7).
13. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según la reivindicación 11 ó 12, en la que dicho miembro de soporte (20) se construye como una parte de un cilindro metálico, y dichos soportes (29) se construyen en una pluralidad de porciones periféricas exteriores rebajadas de dicho miembro de soporte (20).
14. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según una cualquiera de las reivindicaciones 11 y 12, en la que dichos retenes (22) son barras cerámicas, cada uno de dichos soportes (29) incluye una pluralidad de ranuras (13) para sostener dicha barra cerámica que tiene una longitud total que no alcanza la superficie periférica interior del cilindro exterior (11) cuando se suspende entre las dos dichas ranuras alineadas (13).
15. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en la que dicho miembro de soporte (20) se ensambla a dicho cilindro exterior (11) de tal manera que dichos retenes (22) se suspenden entre dichos soportes (29), el miembro de soporte (20) con los retenes (22) suspendidos entre dichos soportes (29) se inserta dentro de dicho cilindro exterior (11), y el miembro de soporte (20) se fija a dicho cilindro exterior (11) mediante un punto de soldadura con los retenes (22) haciendo contacto con un extremo de dicha unidad de tipo panal (7), empezando dicho punto de soldadura en el centro de dicho miembro de soporte (20) y continuando desde un extremo al otro de dicho miembro de soporte (20).
16. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en la que dicho miembro de soporte (20) se construye colocando un troquel interior que tiene unos rebajes correspondientes a los soportes (29) en dicha estructura de soporte con forma de cilindro metálico, presionando dicho miembro de soporte (20) a al menos un troquel exterior que tiene unas porciones salientes correspondientes a dichos soportes (29) desde fuera, y cortando a continuación al menos dos porciones de dicho miembro de soporte (20).
17. Una estructura de soporte de una unidad de tipo panal según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en la que dicho miembro de soporte (20) se construye insertando una placa metálica (14) de una longitud predeterminada entre el rotor interior de troquelado (40) y una pluralidad de rotores exteriores (43 a 48) de un dispositivo moldeador continuo (16), teniendo dicho rotor interior de troquelado (40) un diámetro básicamente igual al diámetro interior de dicho miembro de soporte (20) y teniendo una pluralidad de porciones rebajadas correspondientes a los soportes (29), estando colocados dichos rotores exteriores (43 a 48) para girar por la presión de contacto con la superficie periférica exterior de dicho rotor interior de troquelado (40).
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