ITTO940571A1

ITTO940571A1 - Dispositivo per la purificazione dei gas di scarico di un motore diesel, atto a distruggere il particolato contenuto nei gas di scarico, nonche' a realizzare una reazione catalittica.

Info

Publication number: ITTO940571A1
Application number: IT000571A
Authority: IT
Inventors: Giuliano Cozzari
Original assignee: G S Gilardini Silenziamento Srl
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1996-01-14
Also published as: IT1266165B1; ITTO940571A0

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo per la purificazione dei gas di scarico di un motore diesel, atto a distruggere il particolato contenuto nei gas di scarico, nonché a realizzare una reazione catalitica",

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo per la purificazione dei gas di scarico di un motore diesel.

La combustione dei motori diesel provoca nei gas di scarico la formazione di particolato, ossia di particelle costituite da sostanze carboniose incombuste del diametro che varia mediamente da 10 μ a 50 μ. I gas di scarico di un motore diesel contengono inoltre HC, NOx, CO e per rispettare i limiti imposti dalle legislazioni vigenti occorre talvolta trattarli mediante un processo di catalisi.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo che sia in grado sia di eliminare il particolato dai gas di scarico, sia se necessario anche di realizzare la reazione di catalisi.

In vista di raggiungere tale scopo, l'invenzione ha per oggetto un dispositivo del tipo sopra indicato, caratterizzato dal fatto che comprende:

- un involucro rigido di sopporto, avente una cavità interna e raccordi tubolari di ingresso e di uscita comunicanti con detta cavità,

uno o più sopporti ceramici, con pareti permeabili ai gas di scarico, ciascuno con una disposizione a nido d'ape di celle passanti, disposti entro l'involucro rigido in modo tale da essere attraversati in successione dai gas di scarico,

- una pluralità di piastre metalliche disposte ciascuna ad un'estremità di un sopporto ceramico ed aventi ciascuna una pluralità di risalti a punta che ostruiscono le celle del sopporto ceramico, detti risalti essendo in parte forati, secondo una disposizione a scacchiera, scelta in modo tale per cui ciascuna cella di ciascun sopporto ceramico ha un'estremità ostruita e l'altra no, per cui i gas di scarico sono costretti a fluire, secondo un percorso tortuoso, passante attraverso le pareti porose delle celle, per attraversare la cavità dell'involucro dal raccordo di ingresso al raccordo di uscita, e

mezzi per collegare alternativamente le piastre metalliche ad un generatore elettrico di alta tensione, che è atto a provocare una scintilla fra i due risalti a punta inseriti all'estremità di ciascuna cella allo scopo di distruggere il particolato presente nella cella.

In una forma preferita di attuazione, i suddetti sopporti ceramici sono impregnati con materiali atti a permettere la reazione di catalisi.

Nel funzionamento, i gas di scarico che entrano nella cavità interna dell'involucro del dispositivo sono costretti a seguire un percorso a labirinto, passando da una cella all'altra di ciascun sopporto ceramico, attraversando le pareti porose di tali celle, in quanto le piastre metalliche ostruiscono alternativamente le estremità delle celle. Nel caso della suddetta forma preferita di attuazione, i materiali catalizzatori di cui sono impregnate le pareti delle celle permettono la reazione di catalisi degli HC, CO, NOx. Nello stesso tempo, le particelle carboniose sospese nel flusso dei gas all'interno delle celle entrano nel campo elettrostatico generato dal collegamento con il generatore di alta tensione, provocando con la loro presenza il superamento della rigidità dielettrica del mezzo e quindi lo scoccare di una scarica elettrica che distrugge le particelle carboniose che costituiscono il particolato. I residui passano attraverso le pareti porose nelle successive sezioni del dispositivo, dove il processo si ripete, riducendo di volta in volta la dimensione del residuo carbonioso fino a farlo rientrare nei limiti previsti dalle attuali legislazioni.

La lunghezza delle celle dei sopporti ceramici a nido d'ape, il grado di porosità delle pareti, la tensione fra le piastre metalliche vengono determinate in modo da ottimizzare il processo di distruzione del particolato.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

la figura 1 è una vista laterale del dispositivo secondo l'invenzione,

- la figura 2 è una vista in sezione ed in scala ampliata del dispositivo della figura 1, e

- la figura 3 è una vista in sezione secondo la linea III-III della figura 2.

La figura 1 illustra un esempio di attuazione dell'invenzione, comprendente un involucro rigido 1, includente un corpo cilindrico 2 di lamiera metallica, sui cui due bordi opposti sono saldati circonferenzialmente i bordi d'estremità a bicchiere 3, 4 di due raccordi tronco-conici di ingresso e di uscita 5, 6, le cui estremità opposte 7, 8 sono rispettivamente saldate a due tronconi tubolari 9, 10 facenti parte del sistema di scarico di un autoveicolo provvisto di un motore diesel- La freccia F indica la direzione di flusso dei gas di scarico.

Con riferimento alle figure 2, 3, all'interno della cavità la definita dall'involucro 1 sono disposti due sopporti di materiale ceramico 11 aventi ciascuno un corpo cilindrico (vedere anche figura 3) attraversato da una pluralità di celle passanti 12 disposte secondo una struttura a nido d'ape.

Come è già stato sopra indicato, le pareti del nido d’ape sono porose e quindi permeabili ai gas di scarico che vi fluiscono. La dimensione delle celle del nido d’ape e la porosità del materiale vengono determinate in funzione della tipologia dei gas di scarico. Nel caso della suddetta forma preferita di attuazione, i sopporti ceramici 11 sono inoltre impregnati con materiali atti a permettere la reazione di catalisi degli HC, CO, NOx. Al fine di consentire tale impregnamento, i sopporti ceramici sono previamente ricoperti con un "wash-coat" (primer) poroso.

Fra i due sopporti ceramici 11 e all'estremità più remote di essi sono disposte piastre metalliche 13, 14, 15 aventi ciascuna risalti a punta 17 inseriti nelle corrispondenti estremità delle celle 12 dei rispettivi sopporti ceramici 11, in modo da ostruirle. Tuttavia, i risalti 17 presentano alternativamente fori 18 che consentono il passaggio dei gas di scarico. La disposizione dei fori 18 è a scacchiera (corrispondente alle celle illustrate con un punto nella figura 3), e tale disposizione è scelta in modo tale per cui ciascuna cella 12 ha un’estremità ostruita e l'altra no. In tal modo, i gas di scarico che entrano in una cella 12, sono costretti a passare in una cella adiacente attraversando la parete porosa della cella. Essi sono pertanto costretti a seguire un percorso a labirinto attraverso i due sopporti ceramici 11, fino a raggiungere il raccordo di uscita 6. Si ottiene in tal modo una permanenza relativamente "lunga" dei gas di scarico nel dispositivo 1, il quale, nel caso della suddetta forma preferita di attuazione, è così in grado, grazie ai materiali catalizzanti di cui sono impregnati i sopporti ceramici 11, di realizzare la reazione di catalisi.

Nello stesso tempo, le due piastre d'estremità 14, 15 sono collegate ad elettrodi 19 a loro volta collegati al polo positivo di un generatore elettrico di alta tensione, mentre la piastra centrale 13 è collegata ad un elettrodo 20 collegato a massa. In tal modo, i due risalti a punta 17 che ostruiscono le estremità di ciascuna cella 12 costituiscono le polarità di un campo elettrostatico all'interno della cella.

Nel funzionamento, le particelle carboniose sospese nel flusso dei gas che entrano nel suddetto campo elettrostatico generato all'interno di ogni cella dal collegamento con il generatore di alta tensione provocano con la loro presenza il superamento della rigidità dielettrica del mezzo e quindi lo scoccare di una scarica elettrica che distrugge la particella carboniosa che costituisce il particolato. I residui passano attraverso la parete porosa da un sopporto ceramico 11 a quello successivo, dove il processo si ripete riducendo di volta in volta la dimensione del residuo carbonioso fino a rientrare nei limiti previsti dalle attuali legislazioni.

Come già sopra indicato, la lunghezza dei canali dei sopporti ceramici a nido d'ape 11, la porosità delle pareti, la tensione fra gli elettrodi vengono determinate in modo da ottimizzare il processo di distruzione del particolato.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio. Si possono ad esempio utilizzare più di due sopporti ceramici 11, oppure anche un solo sopporto ceramico 11.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la purificazione dei gas di scarico di un motore diesel, atto a distruggere il particolato contenuto nei gas di scarico, caratterizzato dal fatto che comprende: - un involucro rigido di sopporto (1) avente una cavità interna (la) e raccordi tubolari di ingresso e di uscita (5, 6) comunicanti con detta cavità (la), - uno o più sopporti ceramici (11), con pareti permeabili ai gas di scarico, ciascuno con una disposizione a nido d’ape di celle passanti (12), disposti entro l'involucro rigido (1) in modo tale da essere attraversati in successione dai gas di scarico, - una pluralità di piastre metalliche (13, 14, 15), disposte ciascuna ad un'estremità di un sopporto ceramico (11), ed aventi ciascuna una pluralità di risalti a punta (17) che ostruiscono le celle (12) del sopporto ceramico (11), detti risalti essendo in parte forati (18), secondo una disposizione a scacchiera, scelta in modo tale per cui ciascuna cella (12) di ciascun sopporto ceramico (11) ha un'estremità ostruita e l'altra estremità libera, per cui i gas di scarico sono costretti a fluire, secondo un percorso tortuoso, passante attraverso le pareti porose delle celle (12), per attraversare la cavità (la) dell'involucro (1) dal raccordo di ingresso (5) al raccordo di uscita (6), e - mezzi (19) per collegare alternativamente le piastre metalliche (13-15) ad un generatore elettrico di alta tensione, che è atto a provocare una scintilla tra i due risalti a punta (17) inseriti alle estremità di ciascuna cella (12) allo scopo di distruggere il particolato presente nella cella.
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti sopporti ceramici (11) sono impregnati con materiali atti a permettere la reazione di catalisi,
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ogni piastra metallica (13) interposta fra due sopporti ceramici (11) presenta risalti (17) su entrambe le sue facce.
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i sopporti ceramici (11) sono ricoperti da un "wash-coat" poroso.
5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal_fatto che il suddetto involucro (1) presenta una conformazione cilindrica, e ciascun sopporto ceramico (11) presenta un corpo cilindrico con due basi opposte piane ove sfociano le estremità delle suddette celle (12) che si estendono in direzione parallela all’asse del corpo cilindrico. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.