ES2313671T3 - Filtro para particulas de hollin con elementos calentadores revestidos de un revestimiento catalitico. - Google Patents
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Abstract
Filtro para partículas de hollín con quemado del hollín de control variable y efecto catalizador para motores Diesel y calefacciones de gasóleo, comprendiendo al menos un cuerpo de filtro (3) y un elemento filtrante (13, 14), caracterizado porque la parte de catalizador (13) del cuerpo (3) comprende cordones cerámicos con camisas cerámicas (23) en las que se encuentran espirales de calentamiento (24) de materiales resistentes a la tracción y a la presión, habiéndose unido los cordones cerámicos para formar un haz y formando una espiral mediante un giro del haz de cordones cerámicos sobre sí mismo.
Description
Filtro para partículas de hollín con elementos
calentadores revestidos de un revestimiento catalítico.
La invención se refiere a un filtro para
partículas de hollín con quemado de hollín controlado de modo
variable y efecto catalizador para motores Diesel y calefacciones de
gasóleo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Son conocidos diversos filtros para partículas y
catalizadores de oxidación. Por ejemplo, las partículas de hollín
son separadas mediante cuerpos filtrantes metálicos y/o cerámicos
que recogen las partículas de hollín que se encuentran en las
corrientes de los gases de escape y a continuación las queman con
ayuda de un calentamiento eléctrico. También se utilizan medios
químicos para encender y quemar las partículas de hollín.
De la WO 02/102493 A2 se conocen filtros para
partículas del tipo arriba mencionado. También es conocido el
método para quemar las partículas de hollín mediante espirales
calentadoras. Todos estos sistemas de quemado tienen la desventaja
de que el efecto calor actúa sobre las partículas de hollín para
provocar así que éstas se quemen. Estos sistemas necesitan mucha
energía debido a que una parte importante del aire caliente
necesario imperiosamente para quemar las partículas de hollín,
debido a la corriente de gases de escape, sale sin reacción, al
ambiente. Así, aumenta forzosamente sin necesidad el coste
energético.
También de la GB 2 134 407 A se conoce un filtro
genérico para partículas de hollín.
La problemática de los filtros para partículas
de hollín conocidos consiste principalmente en que la combinación
entre la unidad filtrante y la técnica de quemado no queda
garantizada en lo que se refiere a la duración en el tiempo. El
medio filtrante se vuelve poroso y/o inestable a temperaturas de
quemado demasiado altas. En la alternativa del quemado de las
partículas de hollín con ayuda de medios químicos, que aumentan la
temperatura de los gases de escape, existe el peligro de que otros
contaminantes se escapen al ambiente. Estos filtros para partículas
de hollín están concebidos, además, en la técnica de quemado, de
manera que cuando se produce una avería en la unidad de
calentamiento, la reparación conlleva mucho trabajo y un alto
coste.
El objetivo de la invención consiste en
proporcionar un filtro para partículas del tipo arriba mencionado,
para la depuración de los gases de escape de motores de combustión
interna, en particular para la utilización en vehículos a motor,
eliminando dicho filtro las desventajas de los filtros de humo
conocidos y que no solamente permite un nivel efectivo de absorción
de hollín lo suficientemente uniforme y que abarca todo el período
de servicio o de utilización, sino también opera sin mantenimiento.
También es objetivo de la invención diseñar un filtro para
partículas de hollín de este tipo de modo técnicamente simple y de
forma modular.
Este objetivo se alcanza con las características
de la parte identificativa de la reivindicación 1. En las
subreivindicaciones se reivindican otros detalles ventajosos.
En este nuevo filtro de partículas de hollín,
ventajosamente, no sólo se prevé una depuración continua de las
partículas, sino también se puede/n sustituir el o los elemento/s de
calentamiento sin tener que abrir la carcasa, estando diseñados los
elementos de calentamiento de manera que se utilizan parcialmente
como filtro de partículas. Además, constituyen una ventaja las
condiciones previas constructivas de disposición y flexibilidad de
todo el conjunto y el diseño de los filtros para partículas de
hollín. Otra ventaja de la innovación consiste también en que las
partículas afectadas del elemento filtrante se queman directamente
desde el interior hacia el exterior. La consecuencia es que, frente
a las fuentes de calefacción sin contacto, se ahorra una parte
esencial de energía.
Según la invención, también es ventajoso
conectar en serie la parte catalítica en conexión con el filtro
para partículas de hollín e instalar éste en una carcasa que tiene
la ventaja de utilizar varias veces el volumen de calentamiento y
la energía. Otra característica recomendable consiste en que la
carcasa está provista de una envolvente térmica desde el interior
hacia el exterior o está envuelta en una camisa térmica desde el
exterior. A su vez tiene, esto tiene la ventaja de ahorrar energía,
ya que el calor de los gases de escape se almacena durante un mayor
período de tiempo y la carcasa no se puede enfriar debido al viento
relativo. Además, se reduce el riesgo de incendio debido al
calentamiento de la carcasa frente al ambiente.
En particular, el objetivo de la invención se
materializa en que las unidades de calentamiento y su disposición
están configuradas de manera que pueden utilizarse como filtros de
partículas. Así, por ejemplo, cuando un medio filtrante consiste en
una maraña de metal, se atornilla un cuerpo calefactor de
estabilización de tipo sacacorchos desde el exterior en el medio
filtrante y/o se encaja un cuerpo calefactor de estabilizador
provisto de un cierre rápido.
Por las explicaciones arriba descritas y
detalladas a continuación, sin embargo, se pone de manifiesto que
el tipo de realización preferente de la invención sólo tiene un fin
explicativo y no representa ninguna limitación, ya que el
especialista en la materia puede ver múltiples modificaciones
posibles sin salirse del marco de la invención.
En las figuras se han representado ejemplos de
realización de la invención y se describe ésta más en detalle a
continuación.
En las figuras:
Figura 1: filtro para partículas de hollín según
una realización de la presente invención.
Figura 2: elemento de calentamiento 8 en forma
de sacacorchos 16, abertura roscada en la carcasa 19 y polo de
conexión eléctrica 15.
Figura 3: elemento de calentamiento con barras
calentadoras de inmersión 17, abertura roscada en la carcasa 19 y
polo de conexión eléctrica 15.
Figura 4: elemento de calentamiento 8 con discos
filtrantes 18, abertura roscada en la carcasa 19 y polo de conexión
eléctrica 15.
Figura 5: elemento de calentamiento 8 con discos
filtrantes 21 introducido en un monolito 22.
Figura 6: elemento de calentamiento 8 equipado
con alambres filtrantes 20 introducido en un monolito 22.
Figura 7: carcasa de filtro 3 según otro tipo de
realización de la presente invención, con monolito 22, pieza
terminal 8 del elemento filtrante y equipamiento de casquillo 23 y
alambres calefactores en espiral, y
Figura 8: casquillos 23 y alambre de calefacción
en espiral.
La figura 1 muestra una vista de una carcasa de
filtro 3 en la que se encuentra una entrada 4 y una salida 5,
aberturas roscadas para atornillar los elementos de calentamiento en
el lado frontal 6 y aberturas roscadas en el lado longitudinal 7,
elementos de calentamiento atornillados con un polo de conexión
eléctrica 8, una antecámara hacia la unidad filtrante 9, una cámara
intermedia 10, una cámara final 11, un aislamiento térmico 12, una
sección de la parte catalítica 13, una sección de una unidad
filtrante 14 y un polo de conexión eléctrica 15.
En la figura 1 se puede observar una entrada 4
en la carcasa del filtro 3 por la que se introduce la corriente de
gases de escape desde un motor Diesel en la carcasa del filtro. Esta
corriente de gases de escape es introducida a través de la
antecámara 9 en el monolito 13 que sirve también como catalizador.
Después de que la corriente de gases de escape sale por la parte
catalítica, entra de nuevo en una cámara hueca 10, desde la cual se
introduce la corriente de gases de escape en el filtro para
partículas 14 y desde éste es evacuada al ambiente a través de la
cámara final 11 y la salida.
Para quemar y regenerar las partículas de
hollín, se atornillan desde el exterior, según las características
y la estructura del monolito y/o de los elementos filtrantes de
partículas, elementos calefactores de estabilización 8
correspondientemente equipados y conformados en las aberturas
roscadas 6, 7 que se encuentran en la carcasa del filtro. La figura
2 muestra un elemento de calentamiento 8 en forma de sacacorchos 16.
La figura 3 muestra un elemento de calentamiento 8 con barras
calentadoras de inmersión 17. Los elementos de calentamiento de
estabilización se pueden insertar, además, con ayuda de un cierre
rápido.
Debido a que, desde el punto de vista técnico,
con un monolito fabricado en metal y/o en un material cerámico como
cuerpo base no existe ninguna posibilidad de realizar los canales de
paso y/o las aberturas en espira y con ranuras circunferenciales,
los cordones cerámicos se unen, según sea necesario, formando un
haz y se convierten a una forma en espiral mediante un giro del haz,
como se puede ver en la figura 8, donde se muestran los casquillos
23 y un alambre de calentamiento en espiral 24. Esto es posible
debido a que las espirales de calentamiento están hechas de
materiales que sirven al mismo tiempo como resortes de tracción y
resortes de compresión. Así, se garantiza que toda la unidad en
forma de haz se mantiene unida, a prueba de rotura, y elástica
contra las vibra-
ciones.
ciones.
Es posible que, por razones de espacio, en un
vehículo no se pueda instalar un filtro de partículas con un
diámetro mayor. En este caso existe la posibilidad de integrar
alambres filtrantes 20, discos filtrantes 21, a distintas
distancias, según la necesidad, en los elementos de calentamiento de
estabilización, como puede verse en las figuras 4, 5 y 6. Así, se
puede instalar en cada vehículo un catalizador de oxidación y un
filtro de partículas relativamente delgado.
Claims (18)
1. Filtro para partículas de hollín con quemado
del hollín de control variable y efecto catalizador para motores
Diesel y calefacciones de gasóleo, comprendiendo al menos un cuerpo
de filtro (3) y un elemento filtrante (13, 14),
caracterizado porque la parte de catalizador (13) del cuerpo
(3) comprende cordones cerámicos con camisas cerámicas (23) en las
que se encuentran espirales de calentamiento (24) de materiales
resistentes a la tracción y a la presión, habiéndose unido los
cordones cerámicos para formar un haz y formando una espiral
mediante un giro del haz de cordones cerámicos sobre sí mismo.
2. Filtro para partículas de hollín según la
reivindicación 1, caracterizado porque las camisas cerámicas
(23) tienen un recubrimiento de efecto catalizador.
3. Filtro para partículas de hollín según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el elemento
filtrante tiene una maraña filtrante (14) en la que se atornillan
elementos de calentamiento de estabilización en forma de
sacacorchos (16) donde se alojan los cordones cerámicos y las
espirales de calentamiento (24) y/o se atornillan en forma de
barras (17) y/o se encajan con un cierre rápido.
4. Filtro para partículas de hollín según la
reivindicación 3, caracterizado porque los elementos de
calentamiento de estabilización están diseñados con diferentes
formas (16, 17).
5. Filtro para partículas de hollín según la
reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque los elementos de
calentamiento de estabilización están provistos de discos
filtrantes (18) de distintos tipos.
6. Filtro para partículas de hollín según la
reivindicación 5, caracterizado porque los discos filtrantes
(18) del elemento de calentamiento de estabilización se componen de
diferentes materiales.
7. Filtro para partículas de hollín según la
reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque los elementos de
calentamiento de estabilización con los discos filtrantes (18)
están atornillados en un cuerpo (3) y/o están provistos de y
encajados con un cierre rápido.
8. Filtro para partículas de hollín según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en un
cuerpo de filtro (3) se aloja un filtro con efecto catalizador y un
filtro para partículas de hollín.
9. Filtro para partículas de hollín según una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en
el cuerpo existen aberturas (6, 7) con y/o sin rosca.
10. Filtro para partículas de hollín según una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en
el cuerpo existe una entrada y una salida
(4, 5).
(4, 5).
11. Filtro para partículas de hollín según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en
un monolito provisto de aberturas cuadradas se introducen cordones
cerámicos con espirales de calentamiento (24).
12. Filtro para partículas de hollín según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
cuerpo está recubierto por el exterior por una camisa térmica.
13. Filtro para partículas de hollín según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
cuerpo está revestido con un material resistente al calor (12) desde
el interior hacia el entorno exterior.
14. Filtro para partículas de hollín según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se
prevé un relé para el control continuo de la fase de calentamiento
de los diferentes elementos de calentamiento.
15. Filtro para partículas de hollín según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en
el cuerpo del filtro se prevé, en un punto adecuado, una abertura
con una válvula por la que se introduce la alimentación necesaria
de oxígeno.
16. Filtro para partículas de hollín según una
de las reivindicaciones 3 a 15, caracterizado porque los
elementos de calentamiento están provistos de una rosca y/o de un
cierre rápido.
17. Filtro para partículas de hollín según una
de las reivindicaciones 3 a 16, caracterizado porque en el
área exterior de los elementos de calentamiento de estabilización se
encuentran dispositivos de conexión (15) para la alimentación
eléctrica.
18. Filtro de partículas de hollín según una de
las reivindicaciones 3 a 17, caracterizado porque en el
interior del cuerpo existen cámaras huecas (9, 10, 11).
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