BRPI0616386A2 - corpo em formato de colméia com uma zona de solda forte no lado da extremidade - Google Patents

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Abstract

CORPO EM FORMATO DE COLMéIA COM UMA ZONA DE SOLDA FORTE NO LADO DA EXTREMIDADE. Um corpo em formato de colméia (1) com duas faces de extremidade opostas (2) possui pelo menos um alojamento (3) e pelo menos uma camada metálica (5) que forma os canais (4). Pelo menos uma face de extremidade (2) possui pelo menos uma zona de solda forte (6) que forma uma zona livre de solda em formato de tira (7) unindo o alojamento (3). Também descritos se encontram um processo para a produção de um corpo em formato de colméia e campos preferidos de utilização de um corpo em formato de colméia correspondente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CORPO EMFORMATO DE COLMÉIA COM UMA ZONA DE SOLDA FORTE NO LADODA EXTREMIDADE".
A presente invenção refere-se a um corpo em formato de col-méia com dois lados de extremidade opostos, que compreendem pelo me-nos um alojamento e pelo menos uma camada metálica que forma dutos. Ocorpo em formato de colméia recebe solda forte em pelo menos um lado deextremidade dentro de uma zona. Um campo preferido de utilização dos cor-pos em formato de colméia do dito tipo é o tratamento de gás de exaustãodos motores de combustão interna móveis.
Nos ditos corpos em formato de colméia, o alojamento é forma-do de maneira convencional com um tubo de envoltório de parede espessa,com camada metálica que convencionalmente compreende pelo menos umafolha metálica pelo menos parcialmente estruturada. Com relação ao campode utilização do corpo em formato de colméia, os ditos componentes sãosubmetidos a altas cargas dinâmicas e térmicas flutuantes. É, portanto, im-portante se garantir uma conexão permanente da camada metálica com oalojamento ou das camadas uma com a outra. Aqui, é conhecido o ato de sesoldar não todo o corpo em formato de colméia ao alojamento, mas apenasregiões parciais do mesmo, de forma que as regiões parciais não soldadaspossam até determinado ponto compensar as propriedades de expansãotérmica diferentes. As ditas regiões parciais soldadas espacialmente distribu-ídas também são referidas em conjunto como um padrão soldado.
No entanto, no caso em particular de corpos em formato de col-méia relativamente grandes que são formados com grandes diâmetros, mascom um pequeno comprimento axial, as falhas de conexão ocasionalmenteocorrem após a produção na região de borda entre as camadas metálicas eo alojamento. Em particular, é possível em parte se observar o destacamen-to das camadas metálicas do alojamento, de forma que um tipo de espaçoesteja presente no dito ponto. No caso de uma carga de longa duração docorpo em formato de colméia, no entanto, o dito espaço resulta em algumascircunstâncias em falha de componente.Prosseguindo a partir disso, é um objetivo da presente invençãose solucionar pelo menos parcialmente os problemas técnicos destacados.Pretende-se em particular especificar um corpo em formato de colméia ouum método de sua produção que garanta uma boa conexão da camada oucamadas metálicas com o alojamento, mesmo no caso de uma razão de di-âmetro/comprimento desfavorável. Ao mesmo tempo, o corpo em formato decolméia deve ter boa compensação de diferentes propriedades de expansãotérmica dos componentes do corpo em formato de colméia, e um alto nívelde intensidade ou flexibilidade com relação à carga térmica e dinâmica flutuante.
Os ditos objetivos são alcançados por meio de um corpo emformato de colméia possuindo as características da reivindicação 1 da paten-te e por meio de um método possuindo as etapas de acordo com a reivindi-cação 9 da patente. As modalidades vantajosas da invenção são descritasnas reivindicações da patente dependentes, sendo possível que as caracte-rísticas listadas individualmente nas ditas reivindicações sejam combinadasuma com a outra de qualquer forma tecnologicamente rápida desejada edestacam adicionalmente as modalidades da invenção.
O corpo em formato de colméia de acordo com a invenção comdois lados de extremidade opostos, compreende pelo menos um alojamentoe pelo menos uma camada metálica que forma os dutos, com pelo menosum lado de extremidade possuindo pelo menos uma zona de solda forte. Aúltima é configurada de forma que forme uma região livre de solda em for-mato de tira que une o alojamento.
"Lados de extremidade" se referem em particular aos lados docorpo em formato de colméia do qual dutos se estendem para dentro dasregiões internas do corpo em formato de colméia. Dependendo do desenhodo corpo em formato de colméia, a face de extremidade pode ser substanci-almente plana ou pode ser formada pelo menos parcialmente com elevaçõese/ou depressões. Adicionalmente, é possível também que o lado de extremi-dade tenha um formato redondo, oval, quase angular ou algum outro forma-to. Os dois lados de extremidade possuem preferivelmente desenho idênticocom relação ao formato e o fornecimento de uma zona de solda.
Para fins de explicação, é destacado nessa junção que "soldaforte" ou "solda" sempre significa uma técnica de conexão com solda forte atemperaturas acima de 450 C. É fundamentalmente possível que uma plura-Iidade de zonas soldadas seja fornecida em um lado de extremidade, onde,nesse caso, no entanto, uma forme a região livre de solda externa. Por e-xemplo, uma pluralidade de zonas concêntricas pode ser fornecida, ou umadelimitação externa da zona determina a região livre de solda, enquanto umaou mais zonas adicionais são conectadas à delimitação interna da dita zona.
O formato explícito da zona soldada e da região livre de solda épreferivelmente orientado para o desenho do corpo em formato de colméiaou do alojamento propriamente dito. Se o corpo em formato de colméia for,por exemplo, formado com uma seção transversal redonda, então é preferí-vel também o caso no qual uma zona é redonda e a região livre de soldatenha formato anular. Uma adaptação da zona para um desenho não cilín-drico do corpo em formato de colméia ocorre de forma correspondente, coma região livre de solda em formato de tira sendo formada com uma largurasubstancialmente constante onde possível. Aqui, a região livre de solda emformato de tira corre diretamente no alojamento em torno de sua periferiainterna. Aqui, a região compreende pelo menos uma seção da camada me-tálica ou uma pluralidade de dutos formados dessa forma. Os problemasdescritos na introdução não ocorrem com uma modalidade do dito tipo.
Isso se aplica em particular aos corpos em formato de colméianos quais os dois lados de extremidade opostos delimitam um comprimentodo corpo em formato de colméia e o corpo em formato de colméia possuiuma extensão máxima perpendicular ao comprimento, com uma razão daextensão para comprimento sendo pelo menos 2. Isso significa que os cor-pos em formato de colméia particular cuja extensão máxima da seção trans-versal é consideravelmente maior do que o comprimento do corpo em forma-to de colméia. A extensão máxima, por exemplo, no caso de corpos em for-mato de colméia substancialmente cilíndricos, é pelo menos 100 mm oumesmo 200 mm ou até aproximadamente 400 mm. Ao mesmo tempo, oscorpos em formato de colméia então possuem, por exemplo, apenas umcomprimento máximo de aproximadamente 50 mm a 70 mm.
A esse respeito, a razão da extensão para comprimento tambémpode ser de pelo menos 3,5 ou mesmo mais que 5. É precisamente nessasmodalidades do corpo em formato de colméia que o padrão de solda propos-to aqui é surpreendente visto que o volume interno grande do corpo em for-mato de colméia deve ao mesmo tempo ser mantido permanentemente du-rante as altas cargas térmicas e dinâmicas. No entanto, isso pode ser prova-do, por exemplo, com velocidades de fluxo ligeiramente menores do gás deexaustão, em testes de durabilidade.
É proposto também que a região livre de solda tenha uma largu-ra média de menos de 10% da extensão. A largura média é, portanto, prefe-rivelmente no máximo 10 mm e está preferivelmente na faixa de 5 mm a 10mm, No entanto, é normalmente vantajoso, com a extensão crescente, seselecionar também uma largura média maior.
De acordo com uma modalidade adicional do corpo em formatode colméia, as conexões de solda forte são formadas parcialmente em dutosprosseguindo a partir do lado de extremidade. Aqui, a pelo menos uma zonade solda forte compreende pelo menos 60%, preferivelmente 80% do ladode extremidade.
De acordo com uma outra modalidade adicional do corpo emformato de colméia, as conexões de solda forte são fornecidas entre a pelomenos uma camada e o pelo menos um alojamento apenas em pelo menosuma seção parcial que é espaçada dos lados de extremidade. Isso significa,por exemplo, que a pelo menos uma camada é formada, na região centralentre os lados de extremidade, com uma seção parcial circundante. As ditasconexões de solda forte são preferivelmente formadas entre as extremida-des da pelo menos uma camada e o alojamento. Na dita modalidade, é par-ticularmente vantajoso se as camadas compreenderem uma pluralidade defolhas de metal pelo menos parcialmente estruturadas, que são fixadas comambas as extremidades em cada caso ao alojamento por meio da seçãoparcial. É, no entanto, fundamentalmente possível também que outros me-tais sejam considerados para a construção das camadas, tal como, por e-xemplo, materiais aramados, não tramados etc.
É da mesma forma vantajoso se o corpo em formato de colméiapossuir apenas em cada caso uma zona soldada nos lados de extremidadee, espaçada com relação à mesma, uma seção parcial soldada com umaconexão de solda forte entre a pelo menos uma camada e o pelo menos umalojamento. Com tal modalidade do corpo em formato de colméia, é possívelse criar uma "região flexível" muito grande na região interna, com a fixaçãopermanente das camadas metálicas ao alojamento ao mesmo tempo sendogarantido com relativamente pouco uso de solda forte. Informações maisdetalhadas a esse respeito podem ser coletadas em particular também apartir da descrição referente à figura 1.
Particularmente vantajoso é um componente de tratamento degás de exaustão para um motor de combustão interna compreendendo talcorpo em formato de colméia de acordo com a invenção. Deve-se considerarem particular os conversores catalíticos, filtros, armadilhas de partículas,absorvedores, partes de um reformador ou de uma célula de combustível,misturadores de fluxo, permutadores de calor e similares como componentesde tratamento de gás de exaustão. Por conta das vantagens, descritas aci-ma e abaixo, do corpo em formato de colméia e do componente de trata-mento de gás de exaustão, um uso em um veículo a motor é proposto emparticular.
De acordo com um aspecto adicional da invenção, um métodode produção de um corpo em formato de colméia (em particular um corpoem formato de colméia como descrito acima de acordo com a invenção) éproposto, compreendendo pelo menos as etapas a seguir:
- aplicação de solda forte em pelo menos uma seção parcial doalojamento;
- encerramento ou enrolamento da pelo menos uma camada me-tálica;
- inserção pelo menos parcial da camada metálica no alojamento;- solda de pelo menos uma zona por meio de um lado de extre-midade com uma região livre de solda em formato de tira que une o aloja-mento sendo gerado;
- aquecimento do corpo em formato de colméia a fim de formaras conexões de solda forte em pelo menos uma seção parcial e em pelomenos uma zona.
Durante a aplicação da solda forte, um material de solda emformato de tira é preferivelmente aplicado ao interior do alojamento. Alterna-tivamente, a dita solda forte também pode ser aplicada à periferia externa dacamada metálica previamente enrolada ou espiralada. A pluralidade de ca-madas metálicas (se adequado com uma pluralidade de pilhas) é preferivel-mente enrolada ou espiralada de forma que assuma, por exemplo, o formatode S, formato de V ou desenho similar e, quando inserida no alojamento, emcada caso, entre em contato, por meio de suas extremidades, com o aloja-mento. Durante a solda da pelo menos uma zona, é possível se aplicar umadesivo utilizando-se um selo e se adicionar subseqüentemente solda empó, de forma que o último permaneça aderido às zonas coladas. É preferívelque apenas uma única zona seja fornecida em cada lado de extremidade,zona essa que é carregada com solda. O aquecimento subseqüente do cor-po em formato de colméia ocorre vantajosamente em um forno a vácuo dealta temperatura, com as conexões de solda forte sendo formadas nos pon-tos nos quais a solda forte é fornecida. Em adição às ditas conexões de sol-da forte, é possível que outras conexões, tal como, por exemplo, conexõespor difusão, sejam geradas, por exemplo, nas regiões não soldadas. As co-nexões por difusão do dito tipo auxiliam na durabilidade do corpo em formatode colméia mesmo sob altas cargas térmicas e dinâmicas.
A invenção e o campo técnico são explicados em maiores deta-lhes abaixo com base nas figuras. As figuras ilustram particularmente as va-riações da modalidade preferida, às quais a invenção é, no entanto, não res-trita. Nas figuras, em cada caso, esquematicamente:
a figura 1 ilustra uma variação de modalidade de um corpo emformato de colméia; ea figura 2 ilustra uma aplicação preferida de um corpo em forma-to de colméia do dito tipo como um componente de tratamento de gás deexaustão de um veículo a motor.
A figura 1 ilustra, em uma ilustração em perspectiva e em umailustração em corte, um corpo em formato de colméia enrolado em espiral 1que compreende folhas metálicas corrugadas e macias 17 que formam ca-madas 5 com uma pluralidade de dutos 4. As ditas camadas 5 são conecta-das por meio de união, especificamente em particular solda forte, ao aloja-mento 3.
O corpo em formato de colméia 1 possui um padrão de soldacaracterístico que é formado pelas zonas 6 situadas nos lados de extremi-dade 2 e na seção parcial intercalada 12 que corre ao longo da periferia, epor meio da qual as conexões de solda forte desejadas 13 são geradas. Apeculiaridade do dito padrão de solda é que as zonas de solda forte 6 for-mam em cada caso uma região livre de solda em formato de tira 7 que une oalojamento 3. Isso significa em outras palavras que uma tira circular é for-mada aqui na qual nenhuma das conexões de solda forte são formadas. Aesse respeito, nenhuma seção da zona de solda forte 6 une diretamente aborda externa do corpo em formato de colméia 1 ou alojamento 3. A zona desolda forte 6 é formada, prosseguindo a partir do lado de extremidade 2,dentro do corpo em formato de colméia 1 até uma profundidade 11. Aqui, aprofundidade 11 da zona 6 é preferivelmente igual em termos de magnitudeem ambos os lados de extremidade 2. A região livre de solda em formato detira, também é formada de forma circundante com uma largura uniforme 10que, na região central, é preferivelmente menor que 10% da extensão 9.
O corpo em formato de colméia 1 de acordo com a invenção éem particular um no qual o comprimento 8 é consideravelmente menor doque a extensão máxima 9. A razão da extensão para o comprimento é, des-sa forma, por exemplo, pelo menos 2, preferivelmente pelo menos 3,5. Ocomprimento 8 é definido substancialmente pelos dois lados de extremidade.
A extensão máxima 9 é preferivelmente da mesma forma relacionada a umlado de extremidade 2, onde no caso de lados de extremidade desiguais 2e/ou formatos poligonais dos lados de extremidade 2, em cada caso da mai-or extensão possível 9 é pretendida.
A figura 2 agora ilustra um campo preferido de uso de tais cor-pos em formato de colméia grandes 1 como componentes de tratamento degás de exaustão 14 para um motor de combustão interna 15 em um veículoa motor 16, em particular em um caminhão ou ônibus. O gás de exaustãoque é gerado no motor de combustão interna 15 é suprido através de umsistema de exaustão correspondente 18 para uma pluralidade de componen-tes de tratamento de gás de exaustão 14 tal como, por exemplo, converso-res catalíticos, filtros ou similar. Como resultado do contato com os compo-nentes de tratamento de gás de exaustão 14, o gás de exaustão é limpo etratado de forma que possa finalmente ser descarregado para a atmosfera.
Lista de Símbolos de Referência
1 corpo em formato de colméia 2 lados de extremidade 3 alojamento 4 d uto 5 camada 6 zona 7 região 8 comprimento 9 extensão 10 largura 11 profundidade 12 seção parcial 13 conexões de solda forte 14 componente de tratamento de gás de exaustão 15 motor de combustão interna 16 veículo a motor 17 folha metálica 18 sistema de exaustão

Claims (9)

1. Corpo em formato de colméia (1), com dois lados de extremi-dade opostos (2) compreendendo pelo menos um alojamento (3) e pelo me-nos uma camada metálica (5) que forma dutos (4), com pelo menos um ladode extremidade (2) possuindo pelo menos uma zona de solda forte (6) queforma uma região livre de solda em formato de tira (7) que une o alojamento(3).
2. Corpo em formato de colméia (1), de acordo com a reivindica-ção 1, no qual os dois lados de extremidade opostos (2) delimitam um com-primento (8) do corpo em formato de colméia (1) e o corpo em formato decolméia (1) possui uma extensão máxima (9) perpendicular ao comprimento(8), com uma razão de extensão (9) para comprimento (8) sendo de pelomenos 2.
3. Corpo em formato de colméia (1), de acordo com a reivindica-ção 1 ou 2, no qual a região livre de solda (7) possui uma largura média (10)de menos de 10% da extensão (9).
4. Corpo em formato de colméia (1), de acordo com uma dasreivindicações anteriores, no qual a pelo menos uma zona de solda forte (6)é formada com uma profundidade (11) de no máximo 10 milímetros.
5. Corpo em formato de colméia (1), de acordo com uma dasreivindicações anteriores, no qual as conexões de solda forte (13) são forne-cidas entre a pelo menos uma camada (5) e o pelo menos um alojamento (3)apenas em pelo menos uma seção parcial (12) que é espaçada dos lados deextremidade (2).
6. Corpo em formato de colméia (1), de acordo com uma dasreivindicações anteriores, no qual o dito corpo em formato de colméia (1)possui apenas em cada caso uma zona soldada.
7. Componente de tratamente de gás de exaustão (14) para ummotor de combustão interna (15) compreendendo um corpo em formato decolméia (1) como definido em uma das reivindicações precedentes.
8. Veículo a motor (16) compreendendo um corpo em formato decolméia (1) como definido em uma das reivindicações 1 a 6, ou um compo-nente de tratamento de gás de exaustão (14) como definido na reivindicação 7.
9. Método para produzir um corpo em formato de colméia (1)compreendendo pelo menos as etapas seguintes:- aplicação de solda forte em pelo menos uma seção parcial (12)de alojamento (3);- encurvamento ou enrolamento da pelo menos uma camadametálica (5);- inserção pelo menos parcial da camada metálica (5) no alojamento(3);- solda de pelo menos uma zona (6) por meio de um lado de ex-tremidade (2), com uma região livre de solda em formato de tira (7) que uneo alojamento (3) sendo gerado;- aquecimento do corpo em formato de colméia (1) a fim de for-mar as conexões de solda forte (13) em pelo menos uma seção parcial (12)e na pelo menos uma zona (6).
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