ES2338463T3

ES2338463T3 - Capa filtrante para un cuerpo de nido de abeja, especialmente conico, de tratamiento de gases de escape y procedimiento para fabricar la ca pa filtrante.

Info

Publication number: ES2338463T3
Application number: ES06818221T
Authority: ES
Inventors: Ludwig Wieres; Ferdi Kurth; Jorg Gutowski; Hans-Gunter Faust
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2010-05-07
Anticipated expiration: 2026-07-07
Also published as: WO2007028440A1; US20080148945A1; DE502006005862D1; JP4988730B2; DE102005032348A1; EP1902203B1; JP2009500558A; US7713322B2; EP1902203A1

Abstract

Capa filtrante (1) hecha de material al menos parcialmente permeable al gas, que comprende una pluralidad de segmentos (2) que están ensamblados uno con otro de modo que la capa filtrante (1) presente cantos opuestos (3) de diferente longitud (19), y que se caracteriza porque la capa filtrante (1) presenta en la zona de al menos un canto (3) un collar (5) impermeable al gas.

Description

Capa filtrante para un cuerpo de nido de abeja, especialmente cónico, de tratamiento de gases de escape y procedimiento para fabricar la capa filtrante.

La presente invención concierne a una capa filtrante constituida por un material al menos parcialmente permeable al gas, así como a un procedimiento de fabricación de una capa filtrante de esta clase. Además, se describen ejecuciones ventajosas de cuerpos de nido de abeja y dispositivos de depuración de gases de escape, especialmente para el tratamiento de gases de escape de vehículos automóviles.

En la depuración de gases de escape de motores de combustión móviles y estacionarios se tiene que, aparte de la transformación química de contaminantes gaseosos, se encuentra también en el foco del interés actual la retención o transformación de partículas (como hollín, ceniza y similares). Para reducir emisiones de partículas se conocen filtros de hollín que están constituidos por un sustrato cerámico y que presentan canales en los que puede entrar el gas de escape que se debe depurar. Los canales contiguos están alternativamente cerrados, de modo que el gas de escape entra en el canal por el lado de entrada, atraviesa una pared cerámica y escapa de nuevo por el lado de salida a través de un canal contiguo. Este concepto adolece del inconveniente de que una regeneración segura del filtro de hollín en el sistema de gas de escape de un automóvil sigue planteando problemas. La regeneración del filtro de hollín es necesaria, ya que la creciente acumulación de partículas en las paredes del canal que deben ser atravesadas por fluido tiene como consecuencia una pérdida de presión continuamente creciente que da lugar a repercusiones negativas sobre la potencia del motor. La regeneración comprende el calentamiento de corta duración del filtro de hollín o de las partículas acumuladas en el mismo, de modo que las partículas se conviertan en constituyentes gaseosos. Esta regeneración tiene como consecuencia un alto esfuerzo térmico del filtro de hollín, por lo que hay que contar con una reducida vida útil.

Para evitar esta regeneración discontinua y muy fomentadora térmicamente de desgaste se ha desarrollado un sistema de regeneración continua de filtros (CRT: "continuous regeneration trap" - trampa de regeneración continua). En este sistema se queman ya las partículas a temperaturas por encima de 200ºC por medio de oxidación con NO_{2}. El NO_{2} necesario para ello es generado frecuentemente en el gas de escape por un catalizador de oxidación que está dispuesto aguas arriba delante de la trampa de partículas. Para proporcionar la cantidad necesaria de NO_{2} se pueden alimentar también aditivos al gas de escape (por ejemplo, urea).

Asimismo, se ha reconocido que se mejora la conversión de los contaminantes del gas de escape cuando se garantiza un alto tiempo de permanencia de las partículas aún no convertidas en el filtro. En este contexto, se ha desarrollado un concepto que se ha dado a conocer sustancialmente bajo el término de "sistema de filtro abierto". El sistema de filtro abierto se caracteriza porque se prescinde de un cierre constructivo alternativo de todos los canales del filtro. Se prevé que las paredes de los canales estén constituidas al menos en parte por un material poroso y que los canales de flujo del filtro abierto presenten estructuras de desviación o de guía. Estas estructuras internas dan lugar a que el flujo o las partículas contenidas en el mismo sean conducidos hacia las zonas de material poroso. Se ha comprobado sorprendentemente a este respecto que las partículas permanecen adheridas en una proporción muy grande en y/o sobre la pared porosa del canal. Para combinar estas acciones son de importancia las diferencias de presión en el perfil de flujo del gas de escape circulante. Gracias a la desviación se pueden originar, además, condiciones de depresión o de sobrepresión locales que conduzcan a un efecto de filtración a través de la pared porosa.

En contraste con los sistemas de tamiz o de filtro cerrados conocidos, la trampa de partículas está abierta, ya que no están previstos pasillos ciegos de flujo. Por tanto, esta propiedad puede servir también para caracterizar tales trampas de partículas, de modo que, por ejemplo, el parámetro "libertad de flujo" es adecuado a fines de descripción. Así, una libertad de flujo del 20% significa que en una (o en cada) consideración de sección transversal no está cerrado aproximadamente el 20% de la superficie. Para ilustrar estos conceptos se hace referencia especialmente a las publicaciones WO 2004/050219 y DE 201 17 873 U1, cuyo contenido queda incorporado también aquí para complementar la descripción de la constitución de una trampa de partículas abierta. Particularmente en la fabricación de trampas de partículas abiertas se han manifestado como especialmente flexibles los materiales metálicos, de modo que tales trampas de partículas están realizadas preferiblemente con láminas metálicas y/o capas filtrantes
metálicas.

En cuanto a los diferentes campos de utilización para tales dispositivos de depuración de gas de escape y trampas de partículas, se puede ofrecer un gran número de formas y configuraciones diferentes. Así, los dispositivos de depuración de gas de escape constituidos por capas (metálicas) pueden estar realizados en forma de una pila, un arrollamiento y similares. En general, se utiliza aquí una capa filtrante constituida por un material al menos parcialmente permeable al gas, la cual está configurada o posicionada de acuerdo con la forma deseada del dispositivo de depuración del gas de escape. Para evitar costosos procedimientos de fabricación en lo que respecta a la capa filtrante era usual hasta ahora utilizar únicamente capas filtrantes en forma de cinta o de rectángulo para la fabricación de dispositivos de depuración de gas de escape.

El documento US-A1-2003/0086837 muestra una trampa de partículas que está constituida por capas filtrantes. Las capas filtrantes están segmentadas y ensambladas una con otra de tal manera que la capa filtrante presente cantos opuestos de longitud diferente.

El documento US-A1-2003/0202919 describe un cuerpo de nido de abeja que se ha fabricado por un procedimiento que comprende los pasos de habilitar una chapa metálica de forma de cinta, separar la chapa en varios segmentos y disponer los segmentos de modo que queden formadas capas con cantos opuestos de longitud diferente.

Partiendo de esto, el cometido de la presente invención consiste en mitigar o resolver al menos parcialmente los problemas técnicos conocidos con respecto al estado de la técnica. En particular, se pretende proponer una capa filtrante que deberá simplificar la fabricación de dispositivos de depuración de gas de escape, especialmente de trampas de partículas para el sector del automóvil, debiendo quedar garantizada especialmente la diversidad de ejecuciones, formas y variantes del dispositivo de depuración del gas de escape. Además, deberá quedar asegurada una fabricación barata y flexible de tales capas filtrantes.

Estos problemas se resuelven con una capa filtrante según las características de la reivindicación 1 y con un procedimiento para fabricar una capa filtrante con las características de la reivindicación 8. Otras ejecuciones y aplicaciones ventajosas se describen en las reivindicaciones formuladas en forma subordinada. Cabe consignar que las características técnicas expuestas individualmente en las reivindicaciones pueden combinarse unas con otras de cualquier manera tecnológicamente pertinente, con lo que se ofrecen más ejecuciones de la invención.

Según la invención, la capa filtrante constituida por un material al menos parcialmente permeable al gas comprende una pluralidad de segmentos que están ensamblados uno con otro de modo que la capa filtrante presente cantos opuestos de longitud diferente.

La capa filtrante consiste preferiblemente en un material resistente a altas temperaturas y estable frente a la corrosión, de modo que la capa filtrante pueda aguantar precisamente también las cargas térmicas y dinámicas presentes en el sistema de gas de escape de un vehículo automóvil. Se trata aquí preferiblemente de un material de acero que, por ejemplo, presenta altas proporciones de aluminio (por ejemplo, al menos 4,5% en peso), cromo (por ejemplo, alrededor de 19% en peso) y/o níquel, pero es posible también que el material comprenda una cerámica o un material semejante a cerámica. El propio material permeable al gas puede comprender los componentes de material consistentes en polvo, fibras y/o formas mixtas de éstos. Estos componentes del material están preferiblemente unidos uno con otro por mediación de un material, en particular soldados uno con otro por vía autógena y/o soldados uno con otro por soldadura dura y/o sinterizados uno con otro.

En cuanto a la "permeabilidad al gas" del material es de hacer notar que la capa filtrante puede presentar también zonas (por ejemplo, a lo sumo el 20% de la superficie total) con material impermeable al gas, pero éstas están formadas preferiblemente en al menos un borde de la capa filtrante. Además, es posible también que la capa filtrante esté realizada con una especie de estructura de apoyo (por ejemplo, un metal desplegado) que sea ella misma impermeable al gas, pero que comprenda una pluralidad de zonas parciales con material permeable al gas. Asimismo, es posible también que en la zona de las áreas de ensamble de segmentos contiguos esté realizada una zona de unión que presente al menos una permeabilidad reducida al gas o eventualmente sea incluso impermeable al gas.

El material permeable al gas consiste preferiblemente en un material de fibras metálicas. Con el término de "fibras" se quiere dar a entender elementos metálicos alargados, como, por ejemplo, alambres, hilos, fibras y similares. Las fibras metálicas están realizadas preferiblemente con una longitud de fibra en el intervalo de 0,1 mm a 50 mm (especialmente en un intervalo de 1 mm a 10 mm) y con un diámetro de fibra en el intervalo de 0,01 mm a 0,1 mm (especialmente en un intervalo de 0,02 mm a 0,05 mm). Las fibras metálicas comprenden especialmente un material que incluya sustancialmente acero como material básico, estando previstas preferiblemente altas proporciones de cromo (por ejemplo, en un intervalo de 18 a 21% en peso) y/o aluminio (por ejemplo, al menos 4,5% en peso, especialmente al menos 5,5% en peso). Dentro de una capa filtrante pueden estar previstos diferentes estratos con configuraciones distintas (por ejemplo, respecto de longitud, material, forma de sección transversal, orientación, etc.) de las fibras. La porosidad de este velo de fibras está comprendida preferiblemente dentro de un intervalo de 60 a 85%.

La capa filtrante según la invención presenta ahora una pluralidad de segmentos, de modo que la capa filtrante está formada, por ejemplo, con más de tres (3), cinco (5) o siete (7) segmentos. Los segmentos presentan preferiblemente las mismas propiedades de filtrado o el mismo material permeable al gas, pero esto no es forzoso que sea así. Los segmentos son preferiblemente una estructura plana con las dimensiones deseadas. Cada uno de estos segmentos está unido, preferiblemente de forma imperdible, con al menos otro segmento. Se puede variar así fuertemente la configuración definitiva de la capa filtrante combinando los segmentos, por ejemplo, a la manera de una "alfombra de remiendos".

Así, es posible ahora que la capa filtrante esté realizada con cantos opuestos de longitud diferente. Si un canto representa, por ejemplo, una recta, el canto opuesto puede estar realizado como una línea curvada (por ejemplo, con un perfil sinuoso y/o anguloso). En la ejecución de la capa filtrante como estructura plana los cantos describen preferiblemente la extensión máxima de la capa filtrante en un plano. Hasta ahora, era necesario habilitar para cada una de tales formas especiales de la capa filtrante una herramienta propia, especialmente una herramienta troqueladora o una complicada máquina cortadora controlable flexible. Sin embargo, las diferentes ejecuciones de la capa filtrante se pueden fabricar ahora mediante ensamble mutuo de los segmentos. Esto tiene como consecuencia, por un lado, una fabricación barata y, por otro, una fabricación flexible de capas filtrantes diferentes incluso en el marco de una producción en serie.

Según otra ejecución de la capa filtrante, al menos un segmento presenta la forma de un trapecio. Preferiblemente, este trapecio está configurado como trapecio isósceles. Esta ejecución de los segmentos se puede generar fácilmente, por un lado, a partir de una materia prima en forma de cinta y permite, por otro lado, la obtención de forma más completa de la capa filtrante.

Asimismo, se propone también que los segmentos formen una superficie filtrante del mismo tamaño. Esto conduce posteriormente en uso, por un lado, a un rendimiento de filtrado uniforme y tiene como consecuencia, por otro lado, una manipulación simplificada de los segmentos, por ejemplo durante el almacenamiento, el transporte y la fabricación de las capas filtrantes. La superficie filtrante de los segmentos está, por ejemplo, dentro de un intervalo de 100 a 1000 cm^{2}.

Según otra ejecución de la capa filtrante, ésta tiene la forma de un segmento de corona circular. Esto quiere decir, en otras palabras, que los cantos opuestos presentan sustancialmente la forma de segmentos de arco de círculo que están dispuestos concéntricamente uno respecto de otro, estando realizados los segmentos de arco de círculo con una longitud diferente. Esta forma de la capa filtrante, en la que los segmentos están dispuestos ventajosamente en una fila, permite, por ejemplo, la fabricación barata de cuerpos de nido de abeja con una forma cónica.

Según otra realización de la capa filtrante, al menos una parte de la pluralidad de segmentos están unidos directamente uno con otro por mediación de un material. Esto significa, en otras palabras, que se prescinde aquí de elementos intermedios entre los segmentos y se prevé una unión directa del respectivo material permeable al gas. La unión comprende especialmente uniones de soldadura dura de aporte, soldadura autógena y/o sinterización.

Según la invención, la capa filtrante presenta en la zona de al menos un canto un collar impermeable al gas. Se prefiere en este caso la ejecución en la que ambos cantos opuestos están realizados con sendos collares sobre la misma longitud. El collar está formado aquí preferiblemente con una lámina metálica que está replegada alrededor del respectivo canto y que está unida con el material de la capa filtrante por técnicas de ensamble, especialmente por mediación de un material. Con este collar se proporciona por un lado, por ejemplo, una zona de unión para amarrar varias capas filtrantes por medio de soldadura dura de aporte y, por otro lado, el collar sirve al mismo tiempo como protección contra el desprendimiento de partes del material permeable al gas a consecuencia de las altas cargas térmicas y dinámicas en el sistema de gas de escape de un vehículo automóvil. La lámina metálica tiene preferiblemente una anchura en el intervalo de 5 a 30 mm. Cabe consignar que no es necesario que el collar rodee a al menos una parte del material permeable al gas de la capa filtrante, sino que, por el contrario, es posible también que el collar se una al canto o descanse sobre un lado del material permeable al gas.

Es especialmente ventajoso que un cuerpo de nido de abeja comprenda al menos una ejecución de la capa filtrante descrita según la invención, estando previstas al menos una lámina metálica al menos parcialmente estructurada y una carcasa de forma cónica, y estando dispuesta la al menos una capa filtrante y la al menos una lámina metálica en la carcasa de modo que se forme un gran número de canales que presenten cada uno de ellos una sección transversal de canal variable.

En cuanto a la ejecución de un cuerpo de nido de abeja de forma cónica, se hace referencia aquí al documento WO 97/49905 que se aprovecha aquí expresamente como complemento para ilustrar las geometrías. Para la fabricación de este cuerpo de nido de abeja se necesita especialmente para la capa filtrante lisa un molde que corresponda aproximadamente a la forma del segmento de corona circular. Se ha explicado anteriormente el modo en que puede fabricarse esta capa filtrante a bajo coste y con mucha flexibilidad. Por tanto, la integración de una capa filtrante así fabricada en un cuerpo de nido de abeja de forma cónica hace posible una fabricación barata.

Como complemento, cabe consignar todavía que con una sección de canal variable se quiere dar a entender especialmente que se presenta una disminución o aumento continuo de la sección transversal del canal desde un lado frontal del cuerpo de nido de abeja hacia el lado frontal opuesto. No obstante, es posible también que la sección transversal del canal varíe tan sólo localmente en un tramo del canal, por ejemplo por medio de partes de la lámina metálica que penetren en el canal (tales como superficies de guía, protuberancia o similares). Es muy especialmente preferida la combinación de una sección transversal de canal continuamente variable con estrechamientos locales de dicha sección transversal.

En este contexto, se propone también que los canales estén cerrados al menos parcialmente en al menos un sitio. Por un lado, se quiere dar a entender con esto, por ejemplo, que en el interior de los canales (un posible "sitio") están previstos influenciadores de flujo, es decir, por ejemplo, superficies de guía, entrantes y similares. Asimismo, es posible también que estén emplazados unos materiales adicionales en el interior de los canales, por ejemplo barreras de flujo, tamices, materiales filtrantes, etc. Como "sitio" adicional para cerrar parcialmente los canales se ofrecen los canales en zonas adyacentes a los lados frontales del cuerpo de nido de abeja. Éstos podrían actuar a la manera de un tapón y dificultar o impedir la entrada o salida del gas de escape. Con un cierre "parcial" puede darse a entender que el canal está realizado completa y/o parcialmente con un material impermeable al gas y/o un material permeable al gas. Se prefiere aquí la ejecución en la que los canales están cerrados tan sólo parcialmente por influenciadores de flujo.

Según otro aspecto de la invención, se propone un procedimiento para fabricar una capa filtrante a base de material al menos parcialmente permeable al gas, que comprende al menos los pasos siguientes:

a) habilitar un velo de fibras metálicas en forma de cinta;

b) separar el velo de fibras en varios segmentos;

c) disponer los varios segmentos de modo que se forme la capa filtrante con cantos opuestos de longitud diferente;

d) unir los varios segmentos.

Este procedimiento se utiliza preferiblemente para la obtención de una forma de realización de la capa filtrante descrita según la invención.

Según el paso a), se habilita primero un velo de fibras metálicas sustancialmente en forma de cinta. En cuanto a las ejecuciones preferidas de un velo de fibras metálicas de esta clase, cabe remitirse a los parámetros anteriormente citados. Este velo de fibras metálicas se separa luego según el paso b) en varios segmentos, pudiendo efectuarse esto con dispositivos de corte y/o separación adecuados que sean apropiados eventualmente también para la realización de procedimientos de separación térmica. Estos varios segmentos se disponen luego (paso c)) de modo que se forme la capa filtrante con cantos opuestos de longitud diferente. La "disposición" comprende especialmente un posicionamiento mutuo, una fijación previa, una orientación y operaciones similares para ensamblar la capa filtrante, por ejemplo, a la manera de una "alfombra de remiendos". Los segmentos así posicionados previamente son unidos luego uno con otro en forma individualizada o conjunta para obtener la capa filtrante (paso d)). El procedimiento aquí descrito permite la fabricación barata de un gran número de formas diferentes de capas filtrantes. El procedimiento puede integrarse también en un proceso continuo, por ejemplo en el marco de una fabricación en serie de cuerpos de nido de abeja para dispositivos de depuración de gases de escape, transportándose el velo de fibras o los segmentos durante la realización del procedimiento aquí descrito con un avance sustancialmente constante.

Según la invención, entre el paso a) y el paso b) del procedimiento se realiza aún el paso ab), que comprende la instalación de un collar impermeable al gas en la zona de al menos un canto del velo. En cuanto a la ejecución preferida de este collar, cabe remitirse a las explicaciones anteriores referentes al replegado de láminas metálicas. La instalación de este collar impermeable al gas se efectúa también de preferencia continuamente.

Un perfeccionamiento del procedimiento concierne a la ejecución del paso b) de tal manera que esté comprendido un corte del velo de fibras en el que se generen trazados de corte oblicuos y especularmente simétricos con respecto a un eje central de un segmento. Se pueden generar así especialmente trapecios isósceles o segmentos a la manera de un segmento de corona circular. Para la obtención de los trazados de corte oblicuos y especularmente simétricos se pueden utilizar, por ejemplo, las llamadas "cuchillas flotantes" o construcciones similares que hagan posible una operación de corte transversalmente a la dirección de avance y durante un avance continuo del velo de fibras. En principio, se pueden utilizar también troqueles convencionales, herramientas de corte por láser y similares para cortar el velo de fibras.

Asimismo, se propone también que el paso c) comprenda un posicionamiento alternativo de los segmentos. Con esto se quiere dar a entender especialmente el caso en el que se subdivide un velo de fibras de forma de cinta en segmento de forma de trapecio, por ejemplo por la generación de trazados de corte oblicuos y especularmente simétricos, siendo abatido o girado cada segundo segmento desde el velo de fibras sobre los cantos de éste. Si se orientan ahora los distintos segmentos uno con otro respecto de sus lados, la propia capa filtrante obtiene entonces un trazado curvado y corresponde a una forma según un segmento de corona circular.

Es especialmente que al menos uno de los pasos ab) y d) del procedimiento comprenda una soldadura por medio de una soldadura autógena de costura con rodillo. Por tanto, con esto se quiere dar a entender la instalación del collar y/o la unión directa de los segmentos de material metálico permeable al gas. Para la ejecución del procedimiento de soldadura autógena de costura con rodillo se hace referencia, como explicación complementaria, al contenido divulgativo del documento WO 2005/019617 A1. Las explicaciones que se dan en ese documento deberán quedar completamente integradas aquí para la descripción del proceso de soldadura autógena de costura con rodillo.

Según una ejecución ventajosa del procedimiento, se ejecuta como paso e) adicional una mecanización final de los lados en la que al menos un lado de la capa filtrante recibe una forma prefijada. Con "lado" se quiere dar a entender especialmente las limitaciones de la capa filtrante o del segmento adyacentes a los cantos. Este proceso de mecanización final de los lados podría denominarse "rebordeados", es decir que comprende especialmente el corte de fibras, la compactación de zonas parciales de la capa filtrante y similares. Se deberán asegurar de esta manera tolerancias de forma y/o criterios de vida útil prefijados.

Como campo de aplicación especialmente preferido se propone un dispositivo de depuración de gases de escape para retener al menos parcialmente y convertir al menos parcialmente partículas de una corriente de gas de escape de un motor de combustión interna de un vehículo automóvil, cuya dispositivo comprende al menos:

- al menos una capa filtrante de la clase anteriormente descrita o que haya sido fabricada por el procedimiento anteriormente descrito, o

- al menos un cuerpo de nido de abeja como el que se ha explicado anteriormente.

La invención y el entorno técnico se explican seguidamente con más detalle ayudándose de las figuras. Cabe consignar que las figuras se refieren a variantes de realización especialmente preferidas de la invención, pero que esta invención no queda limitada a ellas. En particular, las dimensiones de tamaño ilustradas en las figuras no pueden considerarse como tomadas a escala verdadera. Muestran esquemáticamente:

La figura 1, en perspectiva, un cuerpo de nido de abeja cónico;

La figura 2, una capa filtrante en forma de un segmento de corona circular;

La figura 3, un velo de fibras;

La figura 4, un velo de fibras con collar;

La figura 5, un velo de fibras subdividido en segmentos con collar;

La figura 6, una capa filtrante con cantos opuestos de diferente longitud;

La figura 7, un detalle de un cuerpo de nido de abeja cónico;

La figura 8, una sección transversal a través de una variante de realización de un cuerpo de nido de abeja cónico; y

La figura 9, un vehículo automóvil con un sistema de gas de escape.

La figura 1 muestra un cuerpo de nido de abeja 6 que comprende varias capas filtrantes 1 y varias láminas metálicas completamente estructuradas 7 que están arrolladas o enroscadas de modo que, por un lado, forman canales 9 atravesables por un gas de escape y, por otro, están alojadas en una carcasa 8 de forma cónica. Los canales 9 se extienden entre los dos lados frontales 31 del cuerpo de nido de abejas 6, discurriendo dichos canales sustancialmente en línea recta. Sin embargo, debido a la configuración cónica del cuerpo de nido de abeja 6, los canales 9 no discurren exactamente paralelos al eje central 20 del cuerpo de nido de abeja 6, sino que están inclinados con respecto a dicho eje central 20.

La figura 2 ilustra una capa filtrante 1 hecha de un material permeable al gas, aquí un velo de fibras metálicas, que está formada con varios segmentos 2, estando ensamblados los segmentos 2 uno con otro de modo que la capa filtrante 1 esté realizada con cantos opuestos 3 de diferente longitud 19. En la forma ilustrada de la capa filtrante 1 se ha materializado la forma de un segmento de corona circular, comprendiendo los cantos opuestos 3 de la capa filtrante 1 unos radios de curvatura 21 diferentes uno de otro. Se genera así una longitud "interior" 19 (representada abajo en la figura 2) que es más pequeña que la longitud "exterior" 19 (representada arriba en la figura 2). Los segmentos 2 presentan sustancialmente la misma superficie filtrante 4 y los lados 15 están realizados también con una extensión idéntica. Justamente esto último no es forzosamente necesario.

Las figuras 3 a 6 ilustran un procedimiento para fabricar una capa filtrante 1 a base de material permeable al gas.

La figura 3 muestra la habilitación de un velo 12 de fibras metálicas en forma de cintas. El velo 12 de fibras presenta un gran número de fibras metálicas 22 que están soldadas o sinterizadas unas con otras, preferiblemente a la manera de una capa enmarañada. En la ejecución del velo 12 de fibras en forma de cinta los cantos posteriores 3 están situados en la dirección de extensión del velo 12 de fibras en forma de cinta.

La figura 4 ilustra la instalación de un collar 5 impermeable al gas en la zona de los dos cantos opuestos 3 del velo 12 de fibras. Se repliega para ello una lámina metálica (no identificada) alrededor de los cantos 3 del velo de fibras para formar el collar 5, de modo que dicha lámina se extienda sobre una anchura 37 del velo 12 de fibras. Esta lámina metálica o el collar 5 se une de forma imperdible con el velo 12 de fibras por medio de una instalación 23 de soldadura autógena de costura con rodillo. Se limita así ahora la superficie filtrante 4 por medio de los dos collares 5.

En otro paso del procedimiento (véase la figura 5) se separa el velo 12 de fibras en varios segmentos 2. Esto se efectúa, por ejemplo, con el dispositivo de separación 24 esquemáticamente insinuado, que está en condiciones de dividir el velo 12 de fibras. En la variante ilustrada se corta el velo 12 de fibras de tal manera que se generen trazados de corte 14 oblicuos y especularmente simétricos con respecto al eje central 13 del segmento 2. El trazado de corte oblicuo 14 puede caracterizarse con ayuda de un ángulo 25 que esté preferiblemente en un intervalo de 2 a 15º.

Por último, la figura 6 ilustra la disposición de los varios segmentos 2 de tal manera que se forme la capa filtrante 1 con cantos opuestos 3 de diferente longitud 19, así como la unión subsiguiente de los segmentos 2, la cual se realiza de nuevo con una instalación 23 de soldadura autógena de costura con rodillo. En la variante aquí representada se posicionan alternativamente los segmentos previamente producidos 2 de modo que resulte una variante de la capa filtrante 1 a la manera de un segmento de corona circular. Se realiza una mecanización final de los lados por medio del dispositivo de conformación 26 representado.

Para ilustrar la constitución de un cuerpo de nido de abeja 6 se representa un detalle en la figura 7. La lámina metálica 7 está realizada con una estructura 29, ciñéndose una capa filtrante lisa 1 a los extremos de esta estructura 29, por ejemplo crestas de onda y valles de onda, lo que se pretende ilustrar por medio de la línea de trazos. La capa filtrante 1 y la lámina metálica 7 limitan así unos canales 9 con una sección transversal prefijada 10 de cada uno de ellos. Debido a la configuración cónica del cuerpo de nido de abeja 6 o a las diferentes longitudes 19 de los cantos 3 de la capa filtrante 1, la altura 27 o el tamaño de la sección transversal 10 del canal varía en la dirección de éste. Para ejercer una influencia deliberada adicional sobre la corriente de gas de escape, la lámina metálica 7 se ha realizado con influenciadores de flujo 28 que pueden estar previstos junto a los extremos de la estructura 29 y/o en estos extremos. Como complemento, cabe consignar todavía que la lámina metálica 7 puede estar realizada con otro material, por ejemplo también como capa filtrante 1 hecha de un material permeable al gas.

La figura 8 pretende servir para ofrecer una ilustración adicional de las condiciones de flujo a través de un cuerpo de nido de abeja cónico 6 de esta clase. El gas de escape circula en una dirección de flujo 30 hacia un primer lado frontal 31. El gas de escape entra allí en el gran número de canales 9 que están limitados al menos parcialmente con una capa filtrante 1. Los influenciadores de flujo 28 y los elementos de cierre 32 representados cierran parcialmente al menos una parte de los canales 9, con lo que el gas es forzado a sufrir reiteradamente una desviación de flujo y con ello se incrementa al menos la probabilidad de que el gas de escape atraviese la capa filtrante 1. De esta manera, las partículas que son arrastradas en el gas de escape son capturadas con relativamente facilidad, no teniendo que temerse en general una obstrucción del filtro. Se ilustra también que puede haber sitios 11 en el interior de los canales 9 en los que se presenta un estrechamiento de estos últimos, y, además, en la zona extrema próxima a al menos un lado frontal 31 está formado también un sitio 11 por los elementos de cierre 32. La configuración o posicionamiento de los influenciadores de flujo 28 y/o de los elementos de cierre 32 puede elegirse libremente según la aplicación específica. En la variante de realización mostrada la carcasa de forma cónica está realizada, además, con un saliente 34 que sirve especialmente para el montaje del cuerpo de nido de abeja 6 en un sistema de gas de escape de un automóvil, preferiblemente en las proximidades del motor.

La figura 9 ilustra esquemáticamente un vehículo automóvil 18 con un motor de combustión interna 17, preferiblemente un motor diésel, cuyo gas de escape se conduce en una dirección de flujo 30 a través de varios dispositivos 16 de depuración de gas de escape. Después de atravesar un catalizador de oxidación 35, el gas de escape entra en un cono 36 en el que está previsto un dispositivo 16 de depuración de gas de escape con la capa filtrante aquí descrita. Sigue luego, por ejemplo, otro dispositivo 16 de depuración de gas de escape (catalizador de 3 vías, adsorbedor, filtro de hollín, etc.) antes de que el gas de escape sea transferido finalmente al silenciador a través de otro cono 36 y salga depurado al medio ambiente.

La capa filtrante aquí descrita hace posibles una fabricación barata y una integración ventajosa de trampas de partículas formadas con ella como dispositivos de depuración de gas de escape en sistemas de gas de escape de vehículos automóviles.

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Lista de símbolos de referencia

1: Capa filtrante

2: Segmento

3: Canto

4: Superficie filtrante

5: Collar

6: Cuerpo de nido de abeja

7: Lámina metálica

8: Carcasa

9: Canal

10: Sección transversal del canal

11: Sitio

12: Velo de fibras

13: Eje central

14: Trazado de corte

15: Lado

16: Dispositivo de depuración de gas de escape

17: Motor de combustión interna

18: Vehículo automóvil

19: Longitud

20: Eje central

21: Radio de curvatura

22: Fibra

23: Instalación de soldadura autógena de costura con rodillo

24: Dispositivo de separación

25: Ángulo

26: Dispositivo de conformación

27: Altura

28: Influenciador de flujo

29: Estructura

30: Dirección de flujo

31: Lado frontal

32: Elemento de cierre

33: Zona de soldadura de aporte

34: Saliente

35: Catalizador de oxidación

36: Cono

37: Anchura

Claims

1. Capa filtrante (1) hecha de material al menos parcialmente permeable al gas, que comprende una pluralidad de segmentos (2) que están ensamblados uno con otro de modo que la capa filtrante (1) presente cantos opuestos (3) de diferente longitud (19), y que se caracteriza porque la capa filtrante (1) presenta en la zona de al menos un canto (3) un collar (5) impermeable al gas.

2. Capa filtrante (1) según la reivindicación 1, en la que al menos un segmento (2) presenta la forma de un trapecio.

3. Capa filtrante (1) según la reivindicación 1 ó 2, en la que los segmentos (2) forman una superficie filtrante (4) del mismo tamaño.

4. Capa filtrante (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la capa filtrante (1) tiene la forma de un segmento de corona circular.

5. Capa filtrante (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos una parte de la pluralidad de segmentos (2) están unidos directamente uno con otro por mediación de un material.

6. Cuerpo de nido de abeja (6) que comprende al menos una capa filtrante (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, al menos una lámina metálica (7) al menos parcialmente estructurada y una carcasa (8) de forma cónica, estando dispuestas la al menos una capa filtrante (1) y la al menos una lámina metálica (7) en la carcasa (8) de modo que se forma un gran número de canales (9) que presentan una respectiva sección transversal de canal variable (10).

7. Cuerpo de nido de abeja (6) según la reivindicación 6, en el que los canales (9) están cerrados al menos parcialmente en al menos un sitio (11).

8. Procedimiento para fabricar una capa filtrante (1) a partir de un material al menos parcialmente permeable al gas, que comprende al menos los pasos siguientes:

a) habilitar un velo (12) de fibras metálicas en forma de cinta;

b) separar el velo (12) de fibras en varios segmentos (2);

c) disponer los varios segmentos (2) de modo que se forme la capa filtrante (1) con cantos opuestos (3) de longitud diferente (19);

d) unir los varios segmentos (2);

caracterizado porque entre el paso a) y el paso b) se realiza todavía el paso ab), que comprende la instalación de un collar (5) impermeable al gas en la zona de al menos un canto (3) del velo (12) de fibras.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el paso b) comprende una operación de corte del velo (12) de fibras de tal manera que se generen trazados de corte (14) oblicuos y especularmente simétricos con respecto a un eje central (13) del segmento (2).

10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9, en el que el paso c) comprende un posicionamiento alternativo de los segmentos (2).

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que al menos uno de los pasos ab) y d) comprende una operación de soldadura por medio de soldadura autógena de costura con rodillo.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que se realiza además, como paso e), una mecanización final de los lados en la que al menos un lado (15) de la capa filtrante (1) recibe una forma prefijada.

13. Dispositivo (16) de depuración de gas de escape que comprende al menos:

- al menos una capa filtrante (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 o fabricada según un procedimiento conforme a las reivindicaciones 8 a 12, o

- al menos un cuerpo de nido de abeja (6) según cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7 para retener al menos temporalmente y convertir al menos parcialmente partículas de una corriente de gas de escape de un motor de combustión interna (17) de un vehículo automóvil (18).