BRPI0513381B1

BRPI0513381B1 - Sistema de montagem adequado para a montagem de um elemento de controle de poluição dentro de um dispositivo de controle de poluição, dispositivo de controle de poluição, sistema de exaustão para um motor de combustão interna, motor de combustão interna, veículo, e, gerador de energia

Info

Publication number: BRPI0513381B1
Application number: BRPI0513381-5A
Authority: BR
Inventors: Sako Kenji
Original assignee: 3M Innovative Properties Company
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2018-07-10
Also published as: CA2573804A1; KR20130051026A; KR101299836B1; JP2008506886A; EP1784560A1; BRPI0513381A; CN100478547C; US7858051B2; ZA200701328B; DE602005025777D1; JP5357311B2; US20080175764A1; KR101397742B1; EP1784560B1; WO2006020058A1; ATE494463T1; JP5133685B2; CN101023247A; KR20070029290A; JP2012215179A

Abstract

sistema de montagem adequado para a montagem de um elemento de controle de poluição dentro de um dispositivo de controle de poluição, dispositivo de controle de poluição, sistema de exaustão para um motor de combustão interna, motor de combustão interna, veículo, e, gerador de energia um sistema de montagem de elemento de controle de poluição que compreende uma esteira de um material fibroso e partículas finas de um material abrasivo fornecido em uma superfície periférica interna da esteira e pelo menos do lado pretendido para contatar o elemento de controle de poluição. um dispositivo de controle de poluição compreendendo um invólucro, um elemento de controle de poluição e o sistema de montagem disposto entre o invólucro e o elemento de controle de poluição.

Description

(54) Título: SISTEMA DE MONTAGEM ADEQUADO PARA A MONTAGEM DE UM ELEMENTO DE CONTROLE DE POLUIÇÃO DENTRO DE UM DISPOSITIVO DE CONTROLE DE POLUIÇÃO, DISPOSITIVO DE CONTROLE DE POLUIÇÃO, SISTEMA DE EXAUSTÃO PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, VEÍCULO, E, GERADOR DE ENERGIA (51) Int.CI.: F01N 3/021; F01N 3/28 (30) Prioridade Unionista: 15/07/2004 US 60/588,196 (73) Titular(es): 3M INNOVATIVE PROPERTIES COMPANY (72) Inventor(es): KENJI SAKO “SISTEMA DE MONTAGEM ADEQUADO PARA A MONTAGEM DE

UM ELEMENTO DE CONTROLE DE POLUIÇÃO DENTRO DE UM

DISPOSITIVO DE CONTROLE DE POLUIÇÃO, DISPOSITIVO DE

CONTROLE DE POLUIÇÃO, SISTEMA DE EXAUSTÃO PARA UM

MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, MOTOR DE COMBUSTÃO *» , INTERNA, VEÍCULO, E, GERADOR DE ENERGIA”

Campo da Invenção

Esta invenção diz respeito a um sistema de montagem para um elemento de controle de poluição (por exemplo, um suporte de catalisador, elemento de filtro, etc.), em particular, a um sistema de montagem para um elemento de controle de poluição adequado para o uso em processamento de gases de escape de um motor de combustão interna tal como, por exemplo, „ aquele usado em um veículo (por exemplo, um automóvel, aeronave ou embarcação) ou gerador de força e, mais particularmente, a um sistema de montagem que é capaz de manter melhor o elemento de controle de poluição dentro do dispositivo de controle de poluição. A invenção ainda diz respeito a um dispositivo de controle de poluição tendo um tal sistema de montagem para o elemento de controle de poluição.

Fundamentos da invenção

Um sistema de purificação de gás de escape usando um conversor catalítico de cerâmica como meios para remover monóxido de carbono (CO), hidrocarboneto (HC), óxidos de nitrogênio- (NOx), etc., contidos em um gás de escape de um motor de carro do gás de escape é bem conhecido. O conversor catalítico de cerâmica basicamente acomoda um suporte de catalisador de cerâmica em forma de favo de mel (também chamado “elemento catalisador”) em uma caixa ou alojamento de metal.

Vários tipos de conversores catalíticos de cerâmica estão disponíveis como é bem conhecido na técnica. No geral, os conversores catalíticos de cerâmica utilizam uma construção em que um espaço livre ou

6?

abertura entre um suporte de catalisador disposto em uma caixa e a caixa é enchida com um material de isolamento térmico/montagem tipicamente que compreende a combinação de uma fíbra inorgânica com uma fibra orgânica e/ou no geral um aglutinante orgânico tipo líquido ou pasta. Como um resultado, o material de isolamento térmico/montagem que enche o espaço *

livre ou abertura retém o suporte de catalisador e pode impedir um choque mecânico resultando de impacto, vibração, e assim por diante, de acidentalmente agir no suporte de catalisador. Nos conversores catalíticos tendo uma tal construção, quebra e movimento do suporte de catalisador não ocorrem e uma operação intencionada pode ser efetuada por um período prolongado. Incidentemente, quando um tal material de isolamento * térmico/montagem está em uma forma que funciona para reter ou montar o „ suporte de catalisador, ele no geral é chamado um “sistema de montagem do suporte de catalisador”, também.

Incidentemente, quando o suporte de catalisador é carregado na caixa, um sistema de encaixe que envolve o sistema de montagem do suporte de catalisador ao redor de uma circunferência externa do suporte de catalisador, integra-os juntos e depois empurra o corpo integrado em uma caixa cilíndrica sob pressão que no geral foi utilizada. Vários tipos de sistemas de montagem do suporte de catalisador foram propostos agora de modo a melhorar a capacidade para montar o suporte de catalisador em um conversor catalítico usando o sistema de encaixe (chamado “envasilhamento”), para melhorar uma propriedade de almofada (elasticidade) do sistema de montagem do suporte de catalisador e para impedir a dispersão da fibra inorgânica usada no sistema de montagem do suporte de catalisador em ar. Como mostrado na fig. 1, por exemplo, em um conversor catalítico 35 incluindo um suporte de catalisador 33, uma concha de metal (caixa) 32 que cobre uma periferia externa do suporte de catalisador 33 e um membro do selo de retenção 31 interposto entre o suporte de catalisador 33 e a caixa 32, um sistema de montagem do suporte de catalisador que compreende uma esteira de fibra inorgânica submetida ao tratamento de perfuração com agulha em uma densidade de 50 a 3.000 pcs/100 cm², tem um teor orgânico de 0 a

2% em peso ou abaixo e gera uma pressão de superfície de 5 a 500 kPa

5* quando aquecido a uma temperatura entre 300 a 1.000°C em uma densidade . de empacotamento de 0,15 a 0,45 g/cm³ foi proposta. Ver Publicação de

Patente Japonesa Não Examinada (Kokai) N^a 2001-259438. Aqui, o membro do selo de retenção 31 corresponde ao sistema de montagem do suporte de catalisador. O conversor catalítico 35 é interposto em uma parte intermediária de um cano de escape 37 de um carro ou outro motor de combustão interna 36 como mostrado no desenho. A etapa de envasilhamento é realizada empurrando-se sob pressão o suporte de catalisador 33 no qual o membro do » selo de retenção 31 é envolvido de uma extremidade aberta da caixa como mostrado na fig. 2.

Em um conversor catalítico tendo uma construção similar à uma descrita acima, um sistema de montagem do suporte de catalisador também foi proposto (ver Japanese Kokai N~ 20024848) em que 0,5 a 20% em peso de um aglutinante orgânico ou um aglutinante que consiste de um aglutinante inorgânico é adicionado à matéria semelhante à esteira formada arranjando-se uma fibra inorgânica em uma forma de esteira, uma densidade de empacotamento é ajustada para ser de 0,1 a 0,6 g/cm³ depois da montagem, e quando a proporção sólida do aglutinante adicionado à matéria semelhante à esteira é igualmente dividida em três partes (parte superior, parte intermediária e parte inferior) na direção da espessura e é depois avaliada, a proporção sólida do aglutinante em cada uma das partes superiores e inferiores é mais alta do que a proporção sólida na parte intermediária.

Japanese Kokai N° 2000-206421 divulga um membro do selo de retenção para um conversor catalítico que usa uma fibra de cerâmica agregada em uma forma de esteira como um elemento constituinte, e arranjada em uma abertura entre o suporte de catalisador e uma concha de metal que cobre a circunferência externa do suporte de catalisador, em que uma estrutura côncava-convexa de um material inorgânico é fornecida à superfície externa da fibra de cerâmica. Neste membro do selo de retenção, a

5* estrutura côncava-convexa do material inorgânico preferivelmente consiste de _a partículas de óxido metálico.

Sumário da invenção

Os sistemas de montagem de elemento de controle de poluição, para o uso em um dispositivo de controle de poluição, deve pelo menos confiantemente reter o elemento de controle de poluição (por exemplo, um suporte de catalisador ou elemento de filtro) em uma posição desejada dentro do dispositivo de controle de poluição por um tempo longo. Entretanto, w continua a ser uma necessidade para um sistema de montagem que exibe uma capacidade melhorada para impedir o deslizamento entre o elemento de controle de poluição e seu sistema de montagem que permite que o elemento de controle de poluição mova-se de sua posição desejada dentro do dispositivo de controle de poluição. A força necessária para reter o elemento de controle de poluição na posição desejada dentro do dispositivo de controle de poluição pode ser expressada pela equação seguinte:

Força de retenção = (a força exercida pelo sistema de montagem) x (o coeficiente estático de atrito)

A força exercida pelo sistema de montagem pode ser determinada da pressão exercida pelo sistema de montagem dentro do dispositivo de controle de poluição. Esta pressão pode depender do grau ao qual o sistema de montagem é comprimido entre o elemento de controle de poluição e a caixa. Duas forças de retenção podem precisar ser calculadas, uma entre o sistema de montagem e o elemento de controle de poluição e uma entre o sistema de montagem e a caixa, porque o coeficiente de atrito entre cada é tipicamente diferente.

Go

Consequentemente, um modo de melhorar a força de retenção do elemento de controle de poluição foi aumentar a pressão gerada pelo sistema de montagem aumentando-se o grau ao qual o sistema de montagem é comprimido. Quando o grau ao qual o sistema de montagem é comprimido é

5* excessivamente aumentado, entretanto, a fibra de cerâmica e outra fibra „ inorgânica usada no sistema de montagem podem tomar-se rachadas, quebradas ou de outro modo danificadas. Tal dano à fibra pode causar uma queda na força exercida pelo sistema de montagem (isto é, a força de retenção) e desgaste do sistema de montagem pode ocorrer ou aumentar, que pode resultar na quebra do elemento de controle de poluição ou de outro modo que é danificado.

Quando as partículas de óxido metálico são deixadas aderir à superfície da fibra de cerâmica constituindo o sistema de montagem do suporte de catalisador para comunicar a estrutura côncava-convexa, como descrito na Japanese Kokai N^Q 2000-206421, um método que faz com que uma suspensão das partículas de óxido metálico adira à superfície da fibra de cerâmica e depois endureça a fibra em uma temperatura alta é utilizado. Portanto, a reticulação ou ligação ocorre entre as fibras de cerâmica, que reduz o deslizamento entre as fibras de cerâmica e faz com que o sistema de montagem endureça, com o resultado de que o sistema de montagem toma-se mais duro e menos flexível. No geral, esta perda na flexibilidade pode tomar o sistema de montagem mais difícil para trabalhar. Em particular, por exemplo, quebras são mais prováveis ocorrer no sistema de montagem durante a montagem do conversor catalítico, especialmente quando o sistema de montagem é envolvido no suporte de catalisador.

A invenção fornece um sistema de montagem que é menos provável para exibir os problemas acima descritos e outros e que são úteis em reter um elemento de controle de poluição, tal como um suporte de catalisador e um elemento de filtro, em uma posição desejada dentro do dispositivo de (S7 controle de poluição.

Portanto é um objetivo da invenção fornecer sistemas de montagem para os elementos de controle de poluição (por exemplo, suportes de catalisador e elementos de filtro) que exibem uma ou mais ou todas as

5- vantagens seguintes: impedir ou pelo menos significantemente limitar o > movimento ou separação entre o elemento de controle de poluição e o sistema de montagem quando os dois são montados, por exemplo empurrados, no alojamento do dispositivo de controle de poluição enquanto o sistema de montagem é envolvido ao redor do elemento de controle de poluição, pode de maneira estável reter o elemento de controle de poluição na posição dentro do dispositivo de controle de poluição depois que o elemento de controle de poluição é carregado na caixa, e exibir resistência ao calor melhorada, propriedade de retenção da pressão de superfície, resistência ao desgaste e processabilidade.

É um outro objetivo da invenção fornecer um dispositivo de controle de poluição equipado com um tal sistema de montagem para seu elemento de controle de poluição.

O inventor desta invenção tem conduzido estudos intensos para resolver os problemas descritos acima e verificou que a confiabilidade de reter um elemento de controle de poluição (por exemplo, um suporte de catalisador ou elemento de filtro), em uma posição desejada dentro do dispositivo de controle de poluição, pode ser melhorada sem reduzir a capacidade para montar o dispositivo de controle de poluição usando-se um sistema de montagem para o elemento de controle de poluição que está sob um estado comprimido e que inclui um arranjo de partículas capaz de aumentar o coeficiente de atrito entre uma superfície de contato do elemento de controle de poluição e uma superfície de contato do sistema de montagem.

De acordo com um aspecto da presente invenção, um sistema de montagem para um elemento de controle de poluição é fornecido que compreende uma esteira que inclui um material fibroso adequado para o uso em um dispositivo de controle de poluição. A esteira pode ter uma espessura predeterminada. O sistema de montagem pode ser arranjado entre a caixa e o elemento de controle de poluição sob aplicação de uma força compressiva. O

5* sistema de montagem ainda compreende partículas finas de um material „ abrasivo que são arranjadas pelo menos em uma superfície do sistema de montagem de modo a estar em contato com uma superfície externa ou lateral do elemento de controle de poluição.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, um dispositivo de controle de poluição é fornecido que compreende uma caixa, um elemento de controle de poluição arranjado no interior da caixa e um sistema de montagem interposto em uma abertura entre a caixa e o elemento , de controle de poluição. O sistema de montagem está de acordo com os princípios da presente invenção.

Os dispositivos de controle de poluição de acordo com a presente invenção podem incluir, por exemplo, conversores catalíticos e dispositivos do filtro de escape tais como aqueles usados nos sistemas de escape de motores de combustão interna. Tais motores incluem aqueles usados em veículos (por exemplo, trens, automóveis, aeronave, embarcação, etc.) e geração de força.

Os objetivos acima e outros da invenção serão facilmente entendidos a partir da descrição detalhada seguinte deste.

Breve Descrição dos Desenhos

A Fig. 1 é uma vista secional mostrando uma construção de 25 um conversor catalítico de acordo com a técnica anterior.

A Fig. 2 é um vista em perspectiva mostrando um método de empurrar um suporte de catalisador em uma caixa de metal no conversor catalítico mostrado na fig. 1.

A Fig. 3 é uma vista secional mostrando uma construção de um conversor catalítico de acordo com a invenção.

A Fig. 4 é uma vista secional do conversor catalítico tomada ao longo de uma linha A-A na Fig. 3.

A Fig. 5 é uma vista secional mostrando um estado de

5* distribuição de partículas finas abrasivas em um sistema de montagem do suporte de catalisador no conversor catalítico mostrado na Fig. 3.

A Fig. 6 é uma vista secional mostrando um exemplo preferido de um sistema de montagem do suporte de catalisador de acordo com a invenção.

A Fig. 7 é uma vista secional mostrando um outro exemplo preferido do sistema de montagem do suporte de catalisador de acordo com a invenção.

A Fig. 8 é uma vista secional mostrando ainda um outro exemplo preferido do sistema de montagem do suporte de catalisador de acordo com a invenção.

A Fig. 9 é uma vista secional mostrando ainda um outro exemplo preferido do sistema de montagem do suporte de catalisador de acordo com a invenção.

A Fig. 10 é uma vista secional tipicamente mostrando um 20 método de medir um coeficiente de atrito do sistema de montagem do suporte de catalisador.

Descrição detalhada da invenção

As formas de realização específicas, da presente invenção relacionadas aos conversores catalíticos agora serão descritas em detalhe. É entendido que a presente invenção não é intencionada a ser limitada a tal uso. Por exemplo, a presente invenção também é aplicável a outros dispositivos de controle de poluição tais como, por exemplo, dispositivos de filtragem de escape (por exemplo, dispositivos do filtro de escape de motor a diesel). De acordo com a invenção, quando o sistema de montagem da presente invenção

é usado para um suporte de catalisador, por exemplo, o sistema de montagem é arranjado entre o suporte de catalisador e a caixa de metal sob a aplicação de uma força compressiva, e preferivelmente uma força compressiva predeterminada. Portanto, o movimento indesejado do suporte de catalisador

5_a pode ser impedido pela força compressiva (isto é, a força de atrito da „ superfície) exercida pela superfície do sistema de montagem. Porque as partículas finas do material abrasivo são arranjadas pelo menos na superfície de contato do sistema de montagem com o suporte de catalisador, o coeficiente de atrito com o suporte de catalisador pode ser aumentado e a confiabilidade de retenção do suporte de catalisador pode ser ainda melhorada. Além disso, quando o suporte de catalisador e o sistema de montagem, que é envolvido ao redor do suporte de catalisador, são envasilhados (isto é, montados na caixa de metal), o movimento entre o suporte de catalisador e o sistema de montagem envolvido pode ser impedido, ou pelo menos significantemente reduzido, sem danosamente afetar a capacidade do conversor catalítico a ser montado.

Em resumo, como pode ser entendido da explicação detalhada seguinte, a invenção fornece um sistema de montagem do suporte de catalisador e um sistema de montagem para outros elementos de controle de poluição que podem exibir uma ou mais ou todas as vantagens seguintes: impedir ou pelo menos significantemente limitar o movimento ou a separação entre o elemento de controle de poluição e o sistema de montagem quando os dois são montados, por exemplo empurrados, no alojamento do dispositivo de controle de poluição enquanto o sistema de montagem é envolvido ao redor do elemento de controle de poluição, pode de maneira estável reter o elemento de controle de poluição na posição dentro do dispositivo de controle de poluição depois que o elemento de controle de poluição é carregado na caixa, e exibir resistência ao calor melhorada, propriedade de retenção da pressão de superfície, resistência ao desgaste e processabilidade.

A invenção ainda fornece um dispositivo de controle de poluição equipado com um tal sistema de montagem para o elemento de controle de poluição e excelente em durabilidade e desempenho. O conversor catalítico de acordo com a invenção pode ser usado vantajosamente para o

5_e processamento de um gás de escape em um motor de carro e outros motores de combustão interna.

O sistema de montagem para o elemento de controle de poluição e o dispositivo de controle de poluição de acordo com a invenção pode vantajosamente ser realizado em várias formas, respectivamente. Por exemplo, o elemento de controle de poluição pode ser um suporte de catalisador (ou um elemento catalisador), um elemento de filtro (por exemplo, um filtro de purificação de escape para um motor) ou outros elementos de controle de poluição arbitrários. Similarmente, o dispositivo de controle de poluição pode ser um conversor catalítico, um aparelho de purificação de escape tal como um aparelho de purificação de escape para um motor (por exemplo, um aparelho de filtro de particulado Diesel) ou outros dispositivos de controle de poluição arbitrários de acordo com o elemento de controle de poluição ajustado a este. Não obstante a invenção especificamente será explicada com referência a um sistema de montagem do suporte de catalisador e um conversor catalítico, a invenção não é particularmente limitada às formas de realização seguintes.

O conversor catalítico de acordo com a invenção é usado particular e vantajosamente para o processamento de um gás de escape em um motor de carro e outros motores de combustão interna e é assim construído como para incluir pelo menos uma caixa e um suporte de catalisador (elemento catalisador) arranjado no interior da caixa. Um sistema de montagem do suporte de catalisador de acordo com a invenção a ser descrito mais tarde em detalhe é ajustado entre a caixa e o suporte de catalisador em um tal modo como para envolver uma superfície periférica externa do suporte de catalisador.

O sistema de montagem do suporte de catalisador é preferivelmente usado enquanto comprimido a um nível apropriado ou em outras palavras, sob a aplicação de um força compressiva predeterminada, de

5* modo a adquirir uma densidade volumétrica adequada quando ele é ajustado na caixa. Os meios de compressão incluem compressão da concha por grampos, compressão por enchimento e compressão por torniquete. O sistema de montagem do suporte de catalisador de acordo com a invenção pode ser usado vantajosamente para a produção de um assim chamado conversor catalítico de “estrutura de encaixe” em que o sistema de montagem do suporte de catalisador é empurrado sob pressão em uma caixa cilíndrica, por exemplo, como em compressão por enchimento. Quando uma caixa capaz de liberar tal como compressão da concha por grampos for usada, o problema tal como atrito não ocorre quando o sistema de montagem do suporte de catalisador é empurrado na caixa cilíndrica.

O conversor catalítico de acordo com a invenção inclui conversores catalíticos de vários tipos contanto que eles utilizem a estrutura de encaixe. O conversor catalítico é preferivelmente um conversor catalítico equipado com um elemento catalisador formado, por exemplo, em uma forma monolítica, isto é, um suporte de catalisador monolítico. Visto que este conversor catalítico compreende um elemento catalisador tendo passagens de uma forma de favo de mel pequena, ele é menor do que os conversores catalíticos do tipo pelota da técnica anterior, pode suprimir uma resistência de escape enquanto sufícientemente segurando uma área de contato com o gás de escape, e pode processar mais eficientemente o gás de escape.

O conversor catalítico de acordo com a invenção pode ser vantajosamente usado para processar o gás de escape em combinação com uma variedade de motores de combustão interna. A função e efeito excelentes do conversor catalítico da invenção podem ser suficientemente adquiridos ¢7 particularmente quando ele é montado ao sistema de escape de automóveis tais como um carro de passageiro, um ônibus, um caminhão, e assim por diante.

A Fig. 3 é uma vista secional mostrando um exemplo típico do

5* conversor catalítico de acordo com a invenção e mostra porções principais do „ conversor catalítico sob um estado de corte para ter a construção mais facilmente entendida. A Fig. 4 é uma vista secional do conversor catalítico mostrado na fig. 3 tomada ao longo da linha A-A, Como pode ser entendido a partir destes desenhos, o conversor catalítico 10 inclui uma caixa de metal 4, um suporte de catalisador sólido monolítico 1 arranjado no interior a caixa de metal 4 e um sistema de montagem do suporte de catalisador 2 da invenção interposto entre a caixa de metal 4 e o suporte de catalisador 1. Como será explicado em seguida em detalhe com referência às Figs. 5 a 9, o sistema de montagem do suporte de catalisador 2 tem uma esteira de um material fibroso adequado tendo uma espessura predeterminada, dentro de tolerâncias aceitáveis, e contém partículas finas de um material abrasivo sob um estado de contato com o suporte de catalisador pelo menos na superfície periférica interna da esteira na lateral do suporte de catalisador. Uma porta de entrada do gás de escape 12 e uma porta de saída do gás de escape 13 cada uma tendo uma forma de um cone truncado circular são ajustadas ao conversor catalítico 10. Incidentemente, as partículas finas do material abrasivo podem ser chamadas “abrasivas”, também.

No caso do conversor catalítico 10 de acordo com a invenção, meios de ligação tais como um adesivo ou uma folha adesiva não necessita basicamente ser interposta entre o suporte de catalisador 1 e o sistema de montagem do suporte de catalisador 2. Entretanto, os meios de ligação podem ser usados adicionalmente quando eles não afetam adversamente a função e efeito da invenção mas preferivelmente melhoram a adesão entre o suporte de catalisador 1 e o sistema de montagem do suporte de catalisador 2 e o efeito de facilitar a operação de envasilhamento é esperada. Preferivelmente, os meios de ligação são parcialmente usados. O sistema de montagem do suporte de catalisador 2 pode ter um revestimento protetor que no geral não é necessário mas protege a superfície do sistema de montagem do suporte de

5„ catalisador 2 de dano e semelhantes.

Especificamente, o suporte de catalisador sólido no interior da caixa de metal no geral é um suporte de catalisador de cerâmica tendo uma estrutura em favo de mel tendo uma pluralidade de passagens de gás de escape. O sistema de montagem do suporte de catalisador da invenção é arranjado um tal modo como para ser convencionalmente envolvido completamente ao redor deste suporte de catalisador. Além da função como um material de isolamento térmico, o sistema de montagem do suporte de catalisador monta ou retém o suporte de catalisador no interior da caixa de metal e sela a abertura entre o suporte de catalisador e a caixa de metal.

Portanto, o sistema de montagem do suporte de catalisador impede que o gás de escape desvie do suporte de catalisador ou pelo menos minimize tal desvio indesejado. O suporte de catalisador é mantido firmemente e além disso, flexivelmente, no interior da caixa de metal.

No conversor catalítico de acordo com a invenção, sua caixa de metal pode ser produzida em uma forma arbitrária de vários materiais metálicos conhecidos na técnica de acordo com a função e efeito desejados. Uma caixa de metal adequada é fabricada de um aço inoxidável e tem a forma mostrada na fig. 3. Obviamente, uma caixa de metal tendo uma forma arbitrária e apropriada pode ser formada de metais tais como ferro, alumínio e titânio, ou suas ligas, quando necessário.

No modo similar como a caixa de metal, o suporte de catalisador sólido pode ser formado dos materiais conhecidos usados para conversores catalíticos comuns na forma conhecida. Um suporte de catalisador adequado é bem conhecido àqueles habilitados na técnica e inclui aqueles que são produzidos de metais e cerâmicas. Um suporte de catalisador útil é divulgado na Patente U.S. Reeditada N~ 27.747. Um suporte de catalisador de cerâmica está comercialmente disponível da Corning Inc., U.S.A., por exemplo. Um suporte de catalisador de cerâmica em favo de mel

5, está comercialmente disponível da Corning Inc. sob um nome comercial “CELCOR” e da NGK Insulated Ltd. sob um nome comercial “HONEYCERAM”. O suporte de catalisador de metal está comercialmente disponível da Behr GmbH e Co., Alemanha. Incidentemente, para o detalhe do monólito do catalisador, refere-se a SAE Technical Document Reference

N^a 900.500 “System Approach to Packaging Design for Automotive Catalytic Converters” por Stroom et al, SEA Technical Document Reference N^a800.082 “Thin Wall Ceramics as Monolithic Catalyst Support” por Howitt e SAE Technical Document Reference N^a 740.244 “Flow Effect in Monolithic Honeycomb Automotive Catalytic Converter” por Howitt et al, que são todos incorporados aqui por referência em sua totalidade.

Os catalisadores que devem ser sustentados no suporte de catalisador descrito acima no geral são metais (por exemplo platina, rutênio, ósmio, ródio, irídio, níquel e paládio) e óxidos metálicos (pentóxido de vanádio, titânia, etc) e são preferivelmente usados na forma de revestimento.

Tal revestimento do catalisador é descrito em detalhe na Patente U.S. N^s3.441.381.

Na prática da invenção, o conversor catalítico pode ser produzido em várias construções e por vários métodos sem divergir do escopo da invenção. Preferivelmente, o catalisador é produzido acomodando-se um suporte de catalisador de cerâmica na forma de favo de mel em uma caixa de metal e um suporte de catalisador final (elemento catalisador) pode ser produzido sustentando-se uma camada de catalisador (revestimento de catalisador) formada de um metal precioso tal como platina, ródio ou paládio em um monólito de cerâmica tendo uma forma de favo de mel, por exemplo.

7ο

Quando uma tal construção for utilizada, uma operação catalítica eficaz pode ser adquirida em uma temperatura relativamente alta.

De acordo com a invenção, o sistema de montagem do suporte de catalisador da invenção é arranjado entre a caixa de metal e o elemento

5_# catalisador disposto no interior da caixa de metal. O sistema de montagem do suporte de catalisador é formado de uma esteira, uma manta, etc, de um material fibroso adequado tendo uma espessura desejada. O sistema de montagem do suporte de catalisador pode compreender um membro na forma de uma esteira única ou pode estar na forma de um membro compósito, por

- 10 exemplo, empilhando-se e opcionalmente ligando-se duas ou mais esteiras juntas. O sistema de montagem do suporte de catalisador no geral tem a forma da esteira ou da manta para facilidade de manipulação mas outras formas também podem ser usadas, quando necessário. O tamanho do sistema de montagem do suporte de catalisador pode ser mudado dentro de uma faixa ampla de acordo com o objetivo de uso. Quando sistema de montagem do suporte de catalisador semelhante à esteira é ajustado ao conversor catalítico, por exemplo, de um carro ou veículo de passageiro e é usado, o sistema de montagem no geral tem uma espessura de cerca de 1,5 a cerca de 15 mm, uma largura de cerca de 200 a cerca de 500 mm e um comprimento de cerca de

100 a cerca de 1.500 mm. Um tal sistema de montagem pode ser cortado em uma forma desejada e em um tamanho desejado com tesouras, cortadores, etc, e pode ser usado sob um tal estado.

O sistema de montagem do suporte de catalisador é construído de um material fibroso e preferivelmente de uma fibra inorgânica. A fibra inorgânica adequada para formar o sistema de montagem do suporte de catalisador pode incluir fibra de vidro, fibra de cerâmica (por exemplo, fibra de cerâmica reffatária), fibra de carbono, fibra de carbureto de silício e fibra de boro. Outras fibras inorgânicas também podem ser usadas igualmente, quando necessário ou apropriado. Estas fibras inorgânicas podem ser usadas

7/ tanto individualmente quanto em combinação de dois ou mais tipos. Entre estas fibras inorgânicas, as fibras de cerâmica tais como fibras de alumina, fibras de sílica e fibras de alumina-sílica são usadas particular e preferivelmente e entre outras, as fibras de alumina e as fibras de aluminasílica são preferivelmente usadas. Estas fibras de cerâmica podem ser usadas tanto individualmente quanto em combinação de dois ou mais tipos na forma de fibras compósitas e outras formas. Outros materiais inorgânicos podem ser usados como um aditivo em combinação com as fibras de cerâmica descritas acima e outras fibras inorgânicas. Os exemplos adequados de aditivos podem incluir zircônia, magnésia, óxido de cálcio, óxido de cromo, óxido de ítrio e óxido de lantânio, ainda que os exemplos não sejam de nenhum modo restritivos. Estes aditivos no geral são usados na forma de pós e partículas finas, e podem ser usados tanto individualmente quanto em combinação de dois ou mais tipos.

Especificamente, a fibra inorgânica usada no sistema de montagem do suporte de catalisador pode incluir uma fibra inorgânica contendo alumina (A1₂O₃) e sílica (SiO₂), por exemplo. Aqui, a fibra inorgânica tem dois componentes de alumina e sílica, e a razão de combinação de alumina para sílica preferivelmente cai dentro da faixa de cerca de 40:60 a cerca de 96:4. Quando a razão de combinação de alumina e sílica sai desta faixa tal como quando a razão de combinação de alumina está abaixo de 40%, por exemplo, o problema de deterioração da resistência ao calor ocorre.

A espessura (diâmetro médio) da fibra inorgânica não é particularmente limitada mas o diâmetro médio é preferivelmente de cerca de 2 a 7 pm. Quando a fibra inorgânica tem um diâmetro médio menor do que cerca de 2 pm, a fibra é provável a tomar-se frágil e carece de força suficiente. Quando a fibra inorgânica tem um diâmetro médio maior do que cerca de 7 pm, pelo contrário, a modelagem do sistema de montagem é provável ser difícil.

O comprimento da fíbra inorgânica não é particularmente limitada no mesmo modo como a espessura. Entretanto, a fíbra inorgânica preferivelmente tem um comprimento médio de cerca de 0,5 a 50 mm.

5, Quando o comprimento médio da fibra inorgânica for menor do que cerca de 0,5 mm, o efeito de formar o sistema de montagem usando-se uma tal fibra pode ser difícil ou impossível para obter. Quando o comprimento médio excede cerca de 50 mm, pelo contrário, a propriedade de manipulação tomase deteriorado, de modo que o processo de produção do sistema de montagem pode ser muito difícil ou impossível para ser realizado tranqüilamente.

De acordo com um outro método, uma esteira de fibra de alumina que consiste principalmente de folhas empilhadas da fibra de alumina, também, pode ser vantajosamente usada como o sistema de montagem do suporte de catalisador quando executando a invenção. Em uma tal esteira de fibra de alumina, o comprimento médio da fibra de alumina no geral está dentro da faixa de cerca de 20 mm a cerca de 200 mm e a espessura (diâmetro médio) da fibra no geral está dentro da faixa de cerca de 1 pm a cerca de 40 pm. A fibra de alumina preferivelmente tem uma composição de mulita tendo uma razão em peso de AI2O3/S1O2 na faixa de cerca de 70/30 a cerca de 74/26.

A esteira de fibra de alumina descrita acima pode ser produzida girando-se um sol gel que consiste de uma mistura de uma fonte de alumina tal como oxicloreto de alumínio, uma fonte de sílica tal como sílica sol, um aglutinante orgânico tal como álcool polivinílico e água. Em outras palavras, os precursores de fibra de alumina que são girados são empilhados em uma folha, depois preferivelmente submetidos à perfuração com agulha e no geral endurecidos em uma temperatura alta na faixa de cerca de 1.000°C a cerca de 1.300°C.

O tratamento de perfuração com agulha descrito acima fornece o efeito de que uma parte da fibra é orientada em uma direção longitudinal com respeito à superfície empilhada. Portanto, porque uma parte do precursor da fibra de alumina no interior da folha penetra através da folha, é orientada na direção longitudinal e fixa a folha, a gravidade específica de massa da

5„ folha pode ser aumentada e a casca e o desvio entre as camadas podem ser impedidos. A densidade de perfuração com agulha pode ser mudada dentro de uma faixa ampla mas no geral está dentro da faixa de cerca de 1 a 50 perfurações/cm². A espessura da esteira, a gravidade específica de massa e a força podem ser ajustadas dependendo da densidade da perfuração com agulha.

Na produção da esteira de fibra de alumina descrita acima, outras fibras de cerâmica e agentes de expansão inorgânicos podem ser adicionados em suplementação à fibra de alumina. Neste caso, os aditivos podem ser uniformemente misturados na esteira mas quando os aditivos são assim adicionados localmente como para evitar aquelas porções que são aquecidas, o custo pode ser reduzido enquanto o desempenho dos aditivos é mantido. A fibra de cerâmica descrita acima é a fibra de sílica ou a fibra de vidro e o agente de expansão inorgânico é bentonita, vermiculita não expansível ou grafita expansível.

Referindo-se à Fig. 5, um conversor catalítico de acordo com a presente invenção pode incluir a caixa 4, o suporte de catalisador 1 carregado na caixa 4 e a esteira 2 do material fibroso tendo uma espessura desejada e interposto entre a caixa 4 e o suporte de catalisador 1 sob o estado onde a esteira 2 é envolvida ao redor da superfície periférica externa do suporte de catalisador 1. As partículas finas 5 do material abrasivo capaz de melhorar o coeficiente de atrito com o suporte de catalisador são arranjadas pelo menos na superfície periférica interna 2b do sistema de montagem do suporte de catalisador semelhante à esteira 2 na superfície externa ou lateral do suporte de catalisador 1. Como pode ser entendido do desenho, as partículas finas do

material abrasivo não são arranjadas basicamente na superfície oposta do sistema de montagem do suporte de catalisador 2, isto é, na superfície periférica externa 2a na lateral da caixa 4. O termo “pelo menos” usado aqui significa o estado onde as partículas finas 5 do material abrasivo são distribuídas tanto inteiramente quanto parcialmente na superfície periférica interna 2b do sistema de montagem do suporte de catalisador, preferivelmente de modo completo e substancialmente de modo uniforme, e o estado onde as partículas finas 5 do material abrasivo são distribuídas na direção de profundidade do sistema de montagem do suporte de catalisador 2.

Incidentemente, quando as partículas finas 5 do material abrasivo são distribuídas na direção de profundidade do sistema de montagem do suporte de catalisador 2, as partículas finas 5 do material abrasivo no geral são distribuídas em tal modo que a concentração das partículas 5 aumenta em direção à superfície periférica interna 2b quando o sistema de montagem do suporte de catalisador 2 é observado na direção da espessura, ainda que a distribuição varie dependendo do método de aplicação das partículas finas 5 do material abrasivo. Particular e preferivelmente, as partículas finas 5 do material abrasivo estão contidas em um teor de pelo menos 70% da quantidade total das partículas finas 5 contidas no sistema de montagem do suporte de catalisador 2 em uma região da camada mais baixa 2L estendendo à profundidade de 50% da superfície periférica interna 2b.

Na prática da invenção, as partículas finas de vários materiais abrasivos podem ser usadas para melhorar o coeficiente de atrito com o suporte de catalisador. Porque o material abrasivo pode contribuir para a melhora do coeficiente de atrito, o material abrasivo usado na invenção também pode ser chamado um “material de atrito”. O exemplo adequado do material abrasivo inclui óxidos metálicos tendo resistência ao calor (por exemplo, alumina, mulita, zircônia, magnésia, titânia, etc), SiC, nitreto de boro e carbureto de boro, ainda que eles não estejam em nenhum modo

VS restritivo. Estes materiais abrasivos podem ser usados tanto individualmente quanto em combinação de dois ou mais tipos.

O material abrasivo descrito acima no geral é usado na forma de partículas finas. As partículas finas do material abrasivo podem ser usadas em vários diâmetros dependendo do tipo do material abrasivo e do efeito de adição intencionado mas preferivelmente têm um tamanho de partícula de cerca de F 1.200 a cerca de F60 em termos do tamanho de partícula do material abrasivo estipulado por JIS R60001. Quando o tamanho de partícula das partículas finas do material abrasivo for menor do que F 1.200, o efeito de melhora desejada do coeficiente de atrito não pode ser efetuado, ou é pelo menos significantemente diminuído, em alguns casos porque as partículas finas do material abrasivo podem tomar-se embutidas na fibra inorgânica e fora da superfície do sistema de montagem do suporte de catalisador. Quando um aglutinante orgânico é usado em combinação para produzir o sistema de montagem do suporte de catalisador, por exemplo, as partículas finas do material abrasivo que são ligadas ao aglutinante são mais prováveis para migrar nas desobstruções ou espaços entre as fibras inorgânicas, quando a combustão do aglutinante ocorre, por exemplo durante a operação do motor de combustão interna. Quando o tamanho de partícula das partículas finas do material abrasivo exceder F60, pelo contrário, o efeito de fixação no suporte de catalisador pode tomar-se insuficiente. O resultado preferido pode ser obtido com partículas finas do material abrasivo que têm um tamanho médio de partícula na faixa de cerca de 30 μιη (aproximadamente F406) a cerca de 300 pm (F80), igualmente como um tamanho de partícula na faixa de cerca de F240 (70 pm) a cerca de F80 (300 gm).

Como descrito acima, o sistema de montagem do suporte de catalisador da invenção pode ser usado na forma da esteira única ou na forma da esteira compósita. A Fig. 6 é uma vista secional mostrando um exemplo do sistema de montagem do suporte de catalisador 2 na forma da esteira única. O sistema de montagem do suporte de catalisador 2 pode ter a mesma construção como aquele do sistema de montagem do suporte de catalisador 2 explicado previamente com referência à Fig. 5. Em outras palavras, o sistema de montagem do suporte de catalisador 2 pode compreender a fibra inorgânica

21 e conter as partículas finas 5 do material abrasivo sob o estado onde as partículas finas 5 concentradas em uma região de uma das superfícies (superfície no lado de contato com o suporte de catalisador) enquanto uma parte desta é exposta na superfície.

Quando o sistema de montagem do suporte de catalisador da invenção é usado na forma da esteira compósita, várias formas compósitas podem ser tomadas. Entretanto, no geral, a esteira compósita pode ser construída usando uma esteira contendo abrasivo e pelo menos uma esteira auxiliar formada do material de fibra de modo que é o mesmo como ou diferente do material fibroso da esteira contendo abrasivo. O material fibroso da esteira auxiliar preferivelmente é a fibra inorgânica descrita acima. Basicamente, a esteira auxiliar não contém as partículas do material abrasivo como também descrito acima. A partir do aspecto da propriedade, a esteira auxiliar pode ser uma assim chamada “esteira não expansível ou não intumescente” ou pode compreender a combinação da esteira não expansível e uma assim chamada “esteira termo-expansível ou intumescente”.

As Figs. 7 a 9 são vistas secionais todas mostrando um exemplo de uma esteira compósita apropriada para a prática da invenção.

A Fig. 7 mostra um exemplo onde a esteira contendo abrasivo da invenção e a esteira auxiliar da esteira não expansível são integralmente combinada para formar um sistema de montagem do suporte de catalisador 2 tendo a forma da esteira compósita. No sistema de montagem do suporte de catalisador 2 mostrado no desenho, a esteira contendo abrasivo 21 é formada da fibra inorgânica, das partículas finas do material abrasivo e do aglutinante orgânico. Por outro lado, a esteira não expansível 22 é formada da fibra

inorgânica e do aglutinante orgânico. Para formar a esteira contendo o abrasivo 21 e a esteira não expansível 22, as mesmas fibras inorgânicas ou diferentes podem ser usadas. Por exemplo, é possível usar a fibra de alumina tendo resistência alta ao calor para formar a esteira contendo abrasivo 21 e a

5, fibra de sílica alumina ou a fibra de vidro para formar a esteira não expansível 22. De outro modo, é possível usar a fibra de sílica alumina para formar a esteira contendo abrasivo 21 e a fibra de vidro para formar a esteira não expansível 22.

Quando o sistema de montagem do suporte de catalisador da invenção é produzido por um processo úmido, é habitual usar a fibra inorgânica e o aglutinante orgânico em combinação como descrito acima. Na prática da invenção, entretanto, o tipo do aglutinante orgânico e sua * quantidade de uso não são particularmente limitados mas podem ser usados em uma maneira habitual. Por exemplo, é possível usar, como o aglutinante orgânico, uma resina acrílica, uma resina de estireno butadieno, uma resina de acrilonitrila, uma resina de poliuretano, uma borracha natural, uma resina de acetato de polivinila, etc, que são fornecidas na forma de látex. Um tal aglutinante orgânico pode conter uma resina termoplástica flexível tal como uma resina de poliéster insaturada, uma resina epóxi, uma resina de éster polivinílico, e assim por diante.

A Fig. 8 é um exemplo onde um sistema de montagem do suporte de catalisador 2 tendo uma forma de uma esteira compósita é formado integralmente combinando-se a esteira contendo abrasivo 21 da invenção com uma esteira auxiliar 23 de uma esteira termo-expansível ou intumescente. No sistema de montagem do suporte de catalisador 2 mostrado no desenho, a esteira contendo abrasivo 21 é formada de uma fibra inorgânica, as partículas finas de um material abrasivo e um aglutinante orgânico enquanto que a esteira termo-expansível 23 é formada da fibra inorgânica, do aglutinante orgânico e de um material termo-expansível ou intumescente. Para formar a esteira contendo abrasivo 21 e a esteira termo-expansível 23, as mesmas fibras inorgânicas ou diferentes podem ser usadas. Por exemplo, é possível usar a fibra de sílica alumina ou a fibra de alumina tendo resistência alta ao calor, quando necessário, para formar a esteira contendo abrasivo 21 e para usar a fibra de sílica alumina ou a fibra de vidro para formar a esteira termoexpansível 23. A vermiculita não expansível ou grafita expansível, por exemplo, podem ser usadas como o material termo-expansível para formar a esteira termo-expansível 23.

A Fig. 9 mostra um exemplo onde um sistema de montagem ‘10 do suporte de catalisador tendo uma forma de uma esteira compósita de três camadas é produzido integralmente combinando-se a esteira contendo abrasivo 21 da invenção com uma primeira esteira auxiliar 22 de uma esteira não expansível e uma segunda esteira auxiliar 23 de uma esteira termoexpansível. No sistema de montagem do suporte de catalisador 2 mostrado no desenho, a esteira contendo abrasivo 21 é formada da fibra inorgânica, as partículas finas do material abrasivo e do aglutinante orgânico. Por outro lado, a esteira não expansível 22 é formada da fibra inorgânica e do aglutinante orgânico e a esteira termo-expansível 23 é formada da fibra inorgânica, do aglutinante orgânico e do material termo-expansível. A esteira contendo abrasivo 21, a esteira não expansível 22 e a esteira termo-expansível 23 podem ser formadas na maneira descrita acima, respectivamente. Neste exemplo, tanto a esteira contendo abrasivo 21 quanto a esteira não expansível 22 são preferivelmente formadas da fibra de alumina tendo resistência alta ao * calor. Por outro lado, a esteira termo-expansível 23 pode ser formada pelo uso da fibra de alumina, da fibra de vidro, ou semelhantes, em combinação com o material termo-expansível tal como vermiculita não expansível ou grafita expansível.

Incidentemente, é suposto que o mecanismo seguinte para melhorar a força de atrito opere no sistema de montagem da invenção ainda

7/ que a descrição seguinte não limite em nenhum modo a operação do sistema de montagem do suporte de catalisador da invenção.

O desempenho de retenção do presente sistema de montagem pode ser expressado pela “força de retenção” que é o produto da pressão gerada por compressão do sistema de montagem e o coeficiente de atrito estático entre o elemento de controle de poluição e o sistema de montagem

A como já descrito. Aqui, os sistemas de montagem que no geral foram usados no passado são formados de fibra inorgânica e aglutinante orgânico e asseguram desobstruções suficientes entre ou espaços entre as fibras inorgânicas de modo a gerar a pressão devido à compressão enquanto suprimindo o dano das fibras. De acordo com a observação feita pelo inventor da presente invenção, estas desobstruções ou espaços entre as fibras inorgânicas resultam na diminuição da área de contato entre o suporte de catalisador e o sistema de montagem do suporte de catalisador, que eventualmente limita o coeficiente de atrito entre o suporte de catalisador e o sistema de montagem do suporte de catalisador.

O inventor verificou que, quando as partículas inorgânicas tendo resistência ao calor são arranjadas, e preferivelmente ligadas no lugar, na lateral ou superfície do sistema de montagem que faz contato com o dispositivo de controle de poluição, preferivelmente uma porção tendo uma espessura predeterminada, a área de contato entre o elemento de controle de poluição e o sistema de montagem pode ser aumentada e além disso, o coeficiente de atrito entre o elemento de controle de poluição e o sistema de montagem pode ser melhorado. Em particular, as partículas inorgânicas fixadas ao sistema de montagem pelo aglutinante orgânico podem migrar nas desobstruções ou espaços entre as fibras que estão em contato com o elemento de controle de poluição, especialmente depois da combustão do aglutinante orgânico. Acredita-se que as partículas sejam pelo menos auxiliadas na migração para estes espaços pela pressão alta que o sistema de montagem ?ο está, quando colocadas no dispositivo de controle de poluição. Em outras palavras, acredita-se que as partículas possam ser eficazmente apertadas nestes espaços pela pressão exercida pelo sistema de montagem. Enchendo-se os espaços entre o sistema de montagem e o elemento de controle de poluição, as partículas aumentam a área de contato entre o sistema de montagem e o elemento de controle de poluição. Altemativamente ou além disso, esta *

mesma técnica pode ser aplicada, se desejado, para aumentar a área de contato entre o sistema de montagem e a caixa ou alojamento do dispositivo de controle de poluição. Uma vez que as partículas alcançaram um estado de ' 10 equilíbrio, incluindo aquelas que migraram nos espaços, a pressão exercida pelo sistema de montagem tende a impedir, ou pelo menos inibir, outro movimento das partículas, especialmente fora do sistema de montagem.

O sistema de montagem de acordo com a presente invenção no geral pode ser produzido por um processo de deposição úmida, tal como aquele usado na fabricação de papel ou, por exemplo, como descrito no Pedido de Patente (PCT) Internacional publicado N- W02004061279, depositado em 17 de Novembro de 2003; e na Patente U.S. N° 6.051.193, depositada em 7 de Fevereiro de 1997, que são incorporados aqui por referência em sua totalidade. No geral, depois que a fibra inorgânica e o aglutinante orgânico como os materiais de partida são misturados com aditivos arbitrários, as etapas do processo tais como abertura da fibra inorgânica, preparação de pasta fluida, formação por fabricação de papel e *

prensagem de um molde são periodicamente realizadas para obter um sistema * de montagem intencionado. Também possível produzir o sistema de montagem combinando-se um processo úmido com um processo seco, ou usar um processo seco no lugar de um processo úmido dependendo da construção do sistema de montagem. O processo seco pode ser realizado por um processo conhecido e habitual e é tipicamente um processo seco usando uma perfuração com agulha.

A explicação será dada mais especificamente. Um sistema de montagem do suporte de catalisador em uma forma de esteira compósita incluindo uma esteira contendo partículas abrasivas e uma esteira auxiliar não contendo as partículas abrasivas pode ser produzido nos modos seguintes, por exemplo.

Método de produção A:

A primeira pasta fluida contendo uma fibra inorgânica e um aglutinante orgânico e a segunda pasta fluida contendo uma fibra inorgânica, as partículas finas de um material abrasivo e um aglutinante orgânico são

- 10 preparadas. Um precursor de uma esteira auxiliar é formado da primeira pasta fluida por um processo de fabricação de papel comum e um precursor da esteira contendo abrasivo é semelhantemente formado da segunda pasta fluida . no precursor resultante pelo processo de fabricação de papel habitual. Em seguida, um laminado destes dois precursores são guiados e comprimidos entre um par de rolos de pressão para obter uma densidade alta. Finalmente, o laminado depois da prensagem é aquecido entre um par de rolos de aquecimento e seco para fornecer um sistema de montagem do suporte de catalisador semelhante à esteira do tipo integral de camada dupla.

Método de produção B:

A primeira pasta fluida contendo uma fibra inorgânica e um aglutinante orgânico é preparada e um precursor de uma esteira auxiliar é formado da primeira pasta fluida por um processo de fabricação de papel comum. A segunda pasta fluida contendo uma fibra inorgânica, as partículas • finas de um material abrasivo e um aglutinante orgânico é preparada e um precursor de uma esteira contendo abrasivo é semelhantemente formado da segunda pasta fluida pelo processo de fabricação de papel habitual. Em seguida, os dois precursores resultantes são ligados e integrados por meios de ligação arbitrários tais como um adesivo comum, resina ou fita de dupla face, ou meios de ajustamento mecânico tais como grampeamento ou costura para

fornecer um sistema de montagem do suporte de catalisador semelhante à esteira do tipo integral de camada dupla.

Método de produção C:

O precursor da fibra de alumina sol gel usado para um 5 processo de sal inorgânico é preparado e é girado, seguido depois por empilhamento, perfuração com agulha e endurecimento em uma temperatura predeterminada. Em seguida, a pasta fluida preparada dispensando-se as partículas finas de um material abrasivo em um aglutinante orgânico é aplicada à superfície da manta de fibra de alumina resultante e é desidratada por sucção. Assim é obtido um sistema de montagem do suporte de catalisador semelhante à esteira em que as partículas finas do material abrasivo são seletivamente dispersadas e fixadas na superfície da manta da fibra de alumina.

Método de produção D:

O precursor da fibra de alumina sol gel usado para um processo de sal inorgânico é preparado e é girado, seguido depois por empilhamento, perfuração com agulha e endurecimento em uma temperatura predeterminada. Em seguida, a pasta fluida que consiste de uma fibra inorgânica, partículas finas de um material abrasivo e um aglutinante orgânico é aplicada à superfície da manta de fibra de alumina resultante e é desidratada por sucção.

Exemplo

Subseqüentemente, a invenção será explicada com referência aos exemplos desta. Incidentemente, a invenção não é certamente limitada por estes exemplos.

Uma fibra de sílica alumina (produto da Mitsubishi Kagaku Sanshi) que consiste de 72% em peso de alumina e 28% em peso de sílica foi primeiro preparada e 88% em peso desta fibra e 12% em peso de látex do tipo acrílico (“Nippol LX-816”, produto da Nippon Zeon K. K.) foram misturados

para fornecer a primeira pasta fluida. Quando esta pasta fluida foi preparada, o teor de água foi ajustado de modo que uma concentração de sólido tomouse de 5% em peso. Em seguida, a primeira pasta fluida foi desidratada e formada em uma folha em uma malha para fornecer um molde semelhante à folha. O molde depois foi comprimido pelo uso de rolos de pressão para obter uma densidade alta. Em seguida, o molde de densidade alta resultante foi seco ►

a 130°C por 20 minutos pelo uso de rolos de aquecimento para fornecer uma esteira não expansível. Uma densidade de superfície média desta esteira não expansível foi cerca de 1.200 g/m². Incidentemente, esta esteira não expansível foi usada também como uma Amostra de Controle de modo a compará-la com uma esteira compósita da invenção no teste de avaliação seguinte.

. As partículas finas de materiais abrasivos (chamadas por meio desta “partículas abrasivas”) listadas na Tabela 1 seguinte foram combinadas em tamanho de partícula ou diâmetros de partícula diferentes e em quantidades de adição às misturas de 88% em peso de uma fibra de sílica alumina (produto da Saffil Co.) que consiste de 72% em peso de alumina e 28% em peso de sílica e 12% em peso de látex do tipo acrílico (“Nippol LX816”, produto da Nippon Zeon K. K.) para fornecer pastas fluidas secundárias.

Abrasivo de alumina: “Tipo SA-J01” (produto da Showa

Denko)

Abrasivo de carbureto de silício: Tipo “C” (produto da Showa

Denko)

Abrasivo de zircônia: Tipo “RZ-8C” (produto da Showa

Denko)

Abrasivo de titânia: Tipo “R5N” (produto da Sakai Kagaku

Kogyo)

Quando a segunda pasta fluida foi preparada, o teor de água foi ajustado de modo que uma concentração de sólido tomou-se de 5% em peso. Em seguida, a segunda pasta fluida foi desidratada e formada em uma folha em uma malha para fornecer um molde semelhante à folha. O molde depois foi comprimido pelo uso de rolos de pressão para obter uma densidade alta. Em seguida, o molde de densidade alta resultante foi seco a 130°C por 20 minutos pelo uso de rolos de aquecimento para fornecer uma esteira contendo abrasivo. Uma densidade de superfície média desta esteira contendo abrasivo foi cerca de 200 g/m².

Subseqüentemente, as esteiras não expansíveis e a esteiras contendo abrasivos produzidas na maneira descrita acima foram laminadas e foram ligadas pelo uso de um adesivo acrílico. Assim foram obtidas esteiras compósitas do tipo de integração de laminado todas tendo um comprimento • de 260 mm, uma largura de 90 mm e uma espessura de 12,5 mm. Estas esteira compósitas foram chamadas “Amostras 1 a 17”.

Teste de avaliação (medição da força de atrito):

Para medir o coeficiente de atrito como o suporte de catalisador quando usado no conversor catalítico, a força de atrito de cada um dos sistemas de montagem do suporte de catalisador (esteiras) das Amostras 1 a 17 e Controle foi medido no modo seguinte pelo uso de um autógrafo “AGS

100D”, um produto da Shimazu Seisakusho K. K.

Cada amostra foi cortada em uma peça de teste tendo um comprimento de 50 mm, uma largura de 25 mm e uma espessura de 12,5 mm. Em seguida, como mostrado na fig. 10, a superfície da peça de teste 2 oposta à superfície de contato com um suporte de catalisador (aqui, um corpo de monólito da Nippon Glass Co.) foi ligada a uma folha SUS (folha de aço inoxidável) 46 através de uma fita de dupla face.

Em seguida, um cabo de aço inoxidável de cerca de 1 m de comprimento 43 foi preparado e uma das extremidades do cabo foi fixada à Folha SUS 46. Uma polia 45 foi arranjada imediatamente abaixo de uma célula de carga 44 e a outra extremidade do cabo de aço inoxidável 43 foi fixada à célula de carga 44 em uma tal forma que a Folha SUS 46 à qual a peça de teste 2 foi fixada moveu-se paralelo à superfície do solo quando a célula de carga 44 moveu-se para cima.

Em seguida, a peça de teste 2 foi colocada no suporte de catalisador 41 em uma tal forma que o eixo central do suporte de catalisador *· opôs-se à polia 45 e foi paralelo à superfície do solo. A altura da célula de carga 44 foi ajustada de modo que a peça de teste 2 foi colocada na posição mais espaçada à parte da polia 45.

Depois que uma carga de 49N 47 foi fixada na Folha SUS 46, a célula de carga 44 foi movida para cima e o cabo de aço inoxidável 43 foi puxado em uma velocidade elástica de 100 mm/min em uma direção indicada por uma seta. A carga no ponto imediatamente anterior à peça de teste 2 iniciada deslizando na superfície do suporte de catalisador 41 foi registrado como a força de atrito estática (kgf). Este valor foi dividido pela carga à peça de teste 2 inclusiva da Folha SUS 46 para deste modo calcular o coeficiente de atrito estático. Os resultados da medição foram completamente listados na Tabela 1 seguinte.

?c

Tabela 1

Vs controle (%)

o o

wo o ι—H

o

CO 04

o

W0 1—í

<N w 1—^

'rf

oo o

04 v—í

1 109 |

00 τ—4

'Tf O

cn 1—[

t—H 04

CO O

104

o>

Coeficiente de atrito estático

O- θ'

O oo O

'Tf 00 ó'

ã θ'

CO oo θ'

00 00 o'

oo 00 θ'

O- OO^ θ'

o oo θ'

oo θ'

CO 00 θ'

o σ\ θ'

OO O- o

Γ- ΟΟ θ'

CO O\ θ'

Oo o o

CO r— o

1—í O\ o

Força de atrito estática (kgf)

l/Ί ri CO

04 σ? CO

CO

CO so 'Tf

oo θ' 'Tf

O CO¹ 'Tf

d^-

oi -rf

o\ CO

ch Tf

r- θ' 'Tf

OO Tf 'Tf

co oo' CO

l/Ί oi 'Tf

ι/Ί wo Tf

o^ oo CO

σ\ od CO

\© Tf 'Tf

Quantidade de adição (%)

3

Tf

'Tf 04

Tf

Tf 04

Tf SO

'Tf

3

Tf

'Tf 04

'Tf

'Tf 04

Tf <o

Tamanho de partícula

1

O oo

O 00 tó

o oo Pó

o Tf 2

O ^r pi Pó

o 04 Pó

o oo Pó

O 00 Pó

O Tf 04 Pó

O 'Tf 04 Pó

WO 04 pi Pó

W0 04 CO Pó

WO 04 CO Pó

* g zt WO Of o

* g zt WO 04 o

Material

1

•S 73

.g g 73

alumina

ci .g 73

α g J=S 73

alumina

O ’ 1—1 00

O CZ)

O <Z3

O 66

o 66

O 66

rt ’g <o g N

Zircônia

«s Ί +-J *P

1

Abrasivo

o 5 00

o *—1 00

o Η-ϊ OO

o Η-1 < 00

i—4 O >—! 00

1— o t—i 00

O

o

£

O oo £

£ WO P<

£ WO

Amostra

IControle |

ri

CO

O-i

\D

o-

oo

σ\

O i-H

τ—< 1-H

oi

CO

'Tf

WO τ—í

<o

r- 1-H

η

Como pode ser entendido dos resultados da medição tabulados na Tabela 1, o coeficiente de atrito com o suporte de catalisador pode ser melhorado em 13% adicionando-se as partículas finas do material abrasivo à superfície do sistema de montagem do suporte de catalisador (a esteira compósita neste exemplo) de acordo com a invenção, e a confiabilidade no sistema de montagem do suporte de catalisador pode ser melhorada.

Produção do Dispositivo de Controle de Poluição (por exemplo, um conversor catalítico):

Como para aquelas amostras que foram julgadas como excelentes no teste de avaliação descrito acima, tal esteira compósita usada para a produção foi envolvida ao redor de uma circunferência externa de um elemento de controle de poluição ou corpo (por exemplo, um suporte de catalisador monolítico), um produto da Nippon Gaishi K. K., tendo um diâmetro externo de 78 mm e um comprimento de 100 mm e preparada separadamente. Em seguida, o suporte de catalisador envolvido pela esteira compósita foi empurrado em uma caixa de aço inoxidável cilíndrica tendo um diâmetro interno de 84 mm e um comprimento de 120 mm em uma taxa de 40 mm/s usando-se um guia de cone. A abertura entre o suporte de catalisador e a caixa foi cerca de 3 mm durante este processo de envasilhamento. O conversor catalítico intencionado pode ser produzido sem provocar problemas tais como quebra ou de outro modo dano do suporte de catalisador e/ou da esteira compósita, ou uma queda na capacidade para montar o conversor catalítico. Além disso, o conversor catalítico resultante pode exibir suficientemente sua operação de purificação de escape intencionada em um uso real.

A partir da divulgação acima dos princípios gerais da presente invenção e da descrição detalhada precedente, aqueles habilitados nesta técnica entenderão facilmente as várias modificações, re-arranjos e as substituições aos quais a presente invenção é suscetível. Por exemplo, um sistema de montagem de acordo com a presente invenção pode compreender uma esteira de base com uma camada ou revestimento de atrito alto em ambos os lados. Uma camada de atrito alto pode compreender fibras de cerâmica (por exemplo, fibras de cerâmica refratárias) impregnadas com partículas abrasivas e podem ser co-formadas com a esteira usando um processo de deposição úmida como aquele divulgado, por exemplo, no Pedido de Patente (PCT) Internacional publicado N^s W02004061279, depositado em 17 de Novembro de 2003; e Patente U.S. N° 6.051.193, depositada em 7 de Fevereiro de 1997. A outra camada de atrito alto pode compreender uma ' 10 camada de uma sílica sol (sílica coloidal) que é revestida por rolo na esteira. Portanto, o escopo da invenção pode ser limitado somente pelas reivindicações seguintes e equivalentes desta.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de montagem (2) adequado para a montagem de um elemento de controle de poluição (1) dentro de um dispositivo de controle de poluição (10), caracterizado pelo fato de que compreende:

5 uma esteira (21) que compreende material fibroso adequado para o uso em um dispositivo de controle de poluição (10), a dita esteira (21) tendo uma espessura; e partículas inorgânicas (5) dispostas em uma superfície de contato da dita esteira (21) a fim de estar em contato com uma superfície

10 externa do elemento de controle de poluição (1), quando o dito sistema de montagem (2) é usado no dispositivo de controle de poluição (10), em que ditas partículas inorgânicas (5) têm resistência ao calor e são capazes de aumentar o coeficiente de atrito entre a superfície de contato de dita esteira (21) e a superfície externa do elemento de controle de poluição

15 (1).
2. Sistema de montagem (2) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que 70% a 100% das ditas partículas (5) estão contidas em uma região mais baixa da dita esteira variando da dita superfície da dita esteira (21) para baixo até o meio da dita esteira como visto em uma

20 direção de sua espessura.
3. Sistema de montagem (2) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as ditas partículas (5) são dispersadas de uma tal maneira que a sua concentração aumenta na direção da dita esteira (21) quando a dita esteira (21) é vista na direção de sua espessura.

25 4. Sistema de montagem (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as ditas partículas inorgânicas (5) são feitas de alumina, mulita, zircônia, magnésia, titânia, nitreto de boro, carbeto de boro ou uma combinação destes.

5. Sistema de montagem (2) de acordo com qualquer uma das

Petição 870180030474, de 16/04/2018, pág. 6/10 reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as ditas partículas inorgânicas (5) são feitas de material abrasivo.

6. Sistema de montagem (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de

5 montagem (2) é uma esteira de compósito que compreende a dita esteira (21) e uma esteira auxiliar (22, 23) formada de um material fibroso que é o mesmo que ou diferente do material fibroso da dita esteira (21).

7. Sistema de montagem (2) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a dita esteira auxiliar (22, 23) não contém ditas

10 partículas inorgânicas (5).

8. Sistema de montagem (2) de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a dita esteira auxiliar é uma esteira intumescente (23).

9. Dispositivo de controle de poluição (10, 35), caracterizado 15 pelo fato de que compreende um invólucro (4, 32), um elemento de controle de poluição (1, 33) disposto dentro do dito invólucro (4, 32) e um sistema de montagem (2, 31) como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, em que o dito sistema de montagem (2, 31) é interposto entre o dito invólucro (4, 32) e o dito elemento de controle de poluição (1, 33) a fim de

20 reter o dito elemento de controle de poluição (1, 33) em uma posição desejada dentro do dito invólucro (4, 32).

10. Dispositivo de controle de poluição (10, 35) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de controle de poluição (1, 33) é um suporte de catalisador e o dito dispositivo de controle

25 de poluição (10, 35) é um conversor catalítico.

11. Dispositivo de controle de poluição (10, 35) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de controle de poluição (1, 33) é um elemento de filtro e o dito dispositivo de controle de poluição (10, 35) é um dispositivo filtrante de exaustão.

Petição 870180030474, de 16/04/2018, pág. 7/10

12. Sistema de exaustão para um motor de combustão interna (36), caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de controle de poluição (10, 35) como definido em qualquer uma das reivindicações de 9 a

11.

13. Motor de combustão interna (36), caracterizado pelo fato de que compreende um sistema de exaustão como definido na reivindicação

12.

14. Veículo, caracterizado pelo fato de que compreende um motor de combustão interna (36) como definido na reivindicação 13.

15. Gerador de energia, caracterizado pelo fato de que compreende um motor de combustão interna (36) como definido na reivindicação 13.

Petição 870180030474, de 16/04/2018, pág. 8/10

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