ITTO960403A1 - Tubo di scarico con depuratore dei gas di scarico - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo "Tubo di scarico con depuratore dei gas di scarico"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un tubo di scarico avente un depuratore dei gas di scarico, che è adatto per un ciclomotore.
Una tecnica per montare un depuratore dei gas di scarico su un veicolo per prevenire l'inquinamento atmosferico, à nota ad esempio dal brevetto giapponese a disposizione del pubblico n. HEI 3-85.320, intitolato "Exhaust Gas Furifier for Internai Combustion Engine" (Depuratore dei gas di scarico per motore a combustione interna).
Come illustrato nella figura 6 del documento precedentemente descritto, nel dispositivo secondo la tecnica anteriore, un tubo interno 5 che supporta un catalizzatore è disposta in un tubo di scarico curvo 3 direttamente sotto un motore per ossidare componenti incombusti in un gas di scarico.
Il tubo interno 5 è formato da una piastra porosa avente una struttura per accelerare il contatto di un gas di scarico con il catalizzatore. Tuttavia questa struttura è svantaggiosa per il fatto che il flusso del gas di scarico è disturbata. Inoltre, poiché il tubo interno 5 è disposto nel tubo di scarico curvo 3 direttamente sotto il motore, il disturbo di un gas di scarico è generato direttamente sotto il motore. Ciò esercita in misura notevole un effetto contrario sulle caratteristi che di sviluppo di potenza del motore. In particolare, la struttura secondo la tecnica anteriore è svantaggiosa per il fatto che le caratteristiche di sviluppo di potenza del motore sono sacrificate per disporre la struttura per depurare un gas di scarico.
Di conseguenza, uno scopo della presente invenzione consiste nel realizzare una tecnica per ottenere la depurazione desiderata di un gas di scarico senza esercitare un effetto contrario sulle caratteristiche di sviluppo di potenza di un motore.
Per raggiungere lo scopo precedente, in accordo con una forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 1, si realizza un tubo di scarico avente un depuratore dei gas di scarico utilizzato per un motore a due tempi, che comprende una camera di espansione comprendente:
una porzione divergente in cui la sezione trasversale di un passaggio per il flusso dei gas aumenta gradualmente nella direzione del flusso di gas;
una porzione rettilinea in cui la sezione trasversale del passaggio per il flusso di gas è quasi costante; e
una porzione convergente in cui la sezione trasversale del passaggio per il flusso di gas decresce gradualmente ;
in cui un organo cilindrico porosa che supporta un catalizzatore è disposta quasi al centro della sezione trasversale della porzione rettilinea in modo da estendersi da una porzione posteriore della porzione divergente ad una porzione anteriore della porzione convergente.
In accordo con una forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 2, l'organo cilindrico poroso è supportato in corrispondenza di una porzione separata dall'estremità anteriore in misura corrispondente a circa 1/3 della lunghezza complessiva e in corrispondenza di una porzione di estremità posteriore da un sostegno di supporto anteriore e da un sostegno di supporto posteriore, rispettivamente.
In accordo con una forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 3, l'organo cilindrica porosa è supportato dai sostegni di supporto anteriore e posteriore attraverso organi elastici.
In accordo con una forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 4, il sostegno di supporta anteriore limita il movimento in avanti dell'organo cilindrico poroso, ed il sostegno di supporto posteriore limita il movimento all'indietro dell'organo cilindrico poroso.
In accorda con una forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 5, l'organo cilindrico poroso è ottenuto sagomando una piastra porosa in una forma cilindrica e saldando le estremità della piastra porosa l'una all'altra lungo una porzione di giunzione;
l'organo cilindrico poroso è supportato dai sostegni di supporto anteriore e posteriore in modo che la porzione di giunzione sia disposta sul lato superiore a sul lato inferiore; e
una porzione di arresto di rotazione è inoltre prevista sul sostegno di supporto posteriore per impedire la rotazione dell'organo cilindrico poroso.
In accordo con una forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 6, il tubo di scarico è composto da corpi tubolari divisi a metà uniti l'uno all'altro; e
l'organo cilindrico poroso à montato sul primo dei corpi tubolari divisi a metà attraverso i sostegni di supporto anteriore e posteriore.
Nella forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 1, il disturbo di un flusso di gas è eliminata contenendo l'organo cilindrico poroso nella camera di espansione. Un gas di scarico ad alta temperatura è preliminarmente depurato in corrispondenza della porzione anteriore dell'organo cilindrico poroso disposta nella porzione divergente, e successivamente è completamente depurato nella porzione restan te dell'argano cilindrico poroso disposta nella porzione rettilinea e nella porzione convergente.
• Nella forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 2, l'organo cilindrico poroso è supportato con sicurezza in corrispondenza della porzione separata dall'estremità anteriore di circa 1/3 della lunghezza complessiva e in corrispondenza della porzione di estremità posteriore dai sostegni di supporto anteriore e posteriore, rispettivamente. La porzione anteriore dell'argano cilindrico poroso soggetta ad essere esposta ad una atmosfera ad alta temperatura si può dilatare liberamente in avanti nella condizione supportata a sbalzo.
Nella forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 3, la porzione intermedia dell 'organo cilindrico poroso tra le porzioni supportate dai sostegni di supporto anteriore e posteriore si può dilatare liberamente.
Nella forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 4, il movimento longitudinale dell'organo cilindrico poroso è opportunamente limitato per impedirne lo sfilamento.
Nella forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 5, la rotazione dell'organo cilindrico poroso è eliminata. La porzione di giunzione dell'organo cilindrico poroso è usualmente disposta in una posizione specifica, ed i fattori di progetto per la resistenza meccanica della porzione di giunzione possono essere facilmente determinati.
Nella forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 6, è possibile eseguire un montaggio preliminare in cui l'organo cilindrico poroso è montata su uno dei corpi tubolari divisi a metà attraverso i sostegni di supporto anteriore e posteriore
Alcune forme di attuazione della presente inven zione saranno descritte con riferimento ai disegni annessi, nei quali:
la figura 1 rappresenta una vista laterale di un ciclomotore provvisto di un tubo di scarico secondo la presente invenzione;
la figura 2 rappresenta una vista laterale del tubo di scarico avente un depuratore dei gas di scari co;
la figura 3 rappresenta una vista in sezione lungo la linea 3—3 della figura 2;
la figura 4 rappresenta una vista esplosa in prospettiva di una porzione posteriore del depuratore dei gas di scarico secando la presente invenzione;
la figura 5 rappresenta una vista in pianta ed in sezione del depuratore dei gas di scarico secondo la presente invenzione;
la figura ó rappresenta una vista lungo la linea 6-6 della figura 5;
la figura 7 rappresenta una vista in sezione lungo la linea 7-7 della figura 5;
la figura 8 rappresenta una vista che mostra la procedura di montaggio del tubo di scarico seconda la presente invenzione; e
la figura 9 rappresenta una vista che illustra un'altra forma di attuazione del tubo di scarico secondo la presente invenzione.
Inoltre, l'orientamento dei disegni corrisponde a quello dei numeri di riferimento.
La figura 1 rappresenta una vista laterale di un ciclomotore provvisto di un tubo di scarico secondo la presente invenzione. In un ciclomotore 1, una forcella anteriore 4 è supportata in modo rotativa dalla porzione anteriore di un telaio principale 2 attraverso un cannotto di sterzo 3. Una ruota anteriore 5 ed un parafango anteriore 6 sono montati sulla forcella anteriore 4. Un motore 8 è montato sotto il telaio principale 2, ed un tubo di scarico 30 si estende dal motore 8. Un braccio oscillante 11 si estende dalla porzione di estremità posteriore del telaio principale 2 attraverso un perno 9, ed una ruota posteriore 12 è montata sul braccio oscillante 11 .·
Nella figura, il numero di riferimento 14 indica un serbatoio di combustibile; 15 indica un filtra dell'aria; 16 indica un carburatore; 17 indica una sella; 18, 19 indicano guide della sella; 21 indica una sospensione posteriore; 22 indica una catena di trasmissione; e 23 indica un silenziatore di scarico.
La figura 2 rappresenta una vista laterale del tubo di scarico avente un depuratore dei gas di scarico secondo la presente invenzione. Il tubo di scarico 30 ha una porzione di tubo di scarico curva 31 ed una camera di espansione 32. La camera di espansione 32 è composta da una porzione divergente 33 in cui la sezione trasversale di un passaggio per il flusso di gas aumenta gradualmente nella direzione del flusso di gas, da una porzione rettilinea 34 in cui la sezione trasversale del passaggio per il flusso dì gas è quasi costante, e da una porzione convergente 35 in cui la sezione trasversale del passaggio per il flusso di gas decresce gradualmente.
Il tubo di scarico 30 contiene un depuratore dei gas di scarica 40. Un organo cilindrico poroso 41 che supporta un catalizzatore, che costituisce un elemento principale del depuratore dei gas di scarico 40, è disposto quasi al centro della sezione trasversale della porzione rettilinea 34 in modo da estendersi da una porzione posteriore della porzione divergente 33 ad una porzione anteriore della porzione convergente 35 (vedere figura 3). Inoltre, il numero di riferimento 37 indica una staffa di sospensione metallica.
La figura 3 rappresenta una vista in sezione lungo la linea 3-3 della figura 2, che mostra la struttura di un sostegno di supporto anteriore.
Un sostegno di supporto anteriore 42F è composto da una staffa metallica di supporto 43F a forma di W, e da un anello esterno 44 saldato alla staffa metallica di supporto 43F. L'anello esterno 44 è diviso in parti superiore ed inferiore per facilitare il montaggio. Un organo elastica 45, un anello interno 46 e l'organo cilindrico poroso 41 supportato dall'anello esterna 44 saranno descritti nel seguito.
Il tubo di scarico 30 è composto da corpi tubolari divisi a metà 30R, 30L, e la staffa metallica di supporto 43F a forma di W è saldata soltanto al corpo tubolare diviso a metà 30R.
Come è evidente dalla figura, l'organo cilindrico poroso 41 è trattenuto vicina al centro della sezione trasversale del tubo di scarico 30 dal sostegno di supporto anteriore 42F.
Un sostegno di supporto posteriore (42R) è sostanzialmente identico come struttura al sostegno di supporto anteriore 42F, tranne per il fatto che la forma della staffa metallica di supporta (43R) a forma di W è leggermente differente da quella della staffa metallica di supporto 43F a forma di W, e perciò la sua spiegazione é omessa.
La figura 4 rappresenta una vista esplosa in prospettiva di una porzione posteriore del depuratore dei gas di scarica seconda la presente invenzione.
L'organo cilindrico poroso 41 è ottenuta mediante un procedimento in cui una piastra porosa 41a avente un intaglio 41b all'estremità posteriore è sagomata in una forma cilindrica, in modo che l'intaglio 41b sia disposto sul lato inferiore, e le estremità della piastra porosa 41a sono saldate l'una all'altra lungo una porzione di giunzione 41c disposta sul lata superiore. L'organo cilindrico poroso 41 supporta un metallo nobile o ceramica che costituisce un catalizzatore.
Un anello interno 46 avente una flangia 46a è inserito intorno alla porzione posteriore dell'organo cilindrico poroso 41 ed unito ad esso per saldatura. Inoltre l'anello interno 46 può essere composto da parti divise a metà.
Un organo elastico resistente al calore 45 è disposto intorno all'anello interno 46, ed è supportato da anelli esterni divisi a metà 44, 44. Ciascun anello esterna 44 ha una flangia reggispinta 44a,ed inoltre l'anello esterno inferiore 44 ha una porzione di arresto di rotazione 44b. La porzione di arresto di rotazione 44b è inserita nell'intaglio 41b formato all'estremitàposteriore dell'organo cilindrico poroso 41 per impedire la rotazione dell'organo cilindrico poroso 41.
L'organo elastico 45 è preferibilmente realizzato in lana di acciaio inossidabile che ha eccellenti proprietà di resistenza al calore e di smorzamento.
La figura 5 rappresenta una vista in pianta ed in sezione del depuratore dei gas di scarico secondo la presente invenzione. Le porzioni dell'organo cilindrico poroso 41, intorno alle quali sono disposti gli anelli interni 44, 46, sono sprovviste di forellini 41d. Ciò è dovuto al fatto che può non essere desiderabile il passaggio di un gas di scarico in corrispondenza delle porzioni precedentemente descritte ricoperte dagli anelli interni 46, 46.
Il sostegno di supporto anteriore 42F è montato sull'organo cilindrico poroso 41 in corrispondenza di una porzione separata dall'estremità anteriore di 1/3 L, in cui L rappresenta la lunghezza complessiva dell'organo cilindrico poroso 41.
Nel supporto anteriore 42F, l'organo elastico 45 è trattenuta tra le flange 44a, 44a degli anelli esterni 44, 44 e la flangia 46a dell'anello interno 46; mentre nel sostegno di supporto posteriore 42R, l'organo elastico 45 è trattenuto tra le flange 44a, 44a degli anelli esterni 44 e la flangia 46a dell'anello interno 46. Inoltre, le flange 44a, 44a degli anelli esterni 44 del sostegno di supporto anteriore 42F limitano il movimento in avanti (verso sinistra nella figura) dell'organo elastico 45, e le flange 44a, 44a degli anelli esterni 44, 44 del sostegno di supporto posteriore 42R limitano il movimento all'indietro (verso destra nella figura) dell'organo elastico 45.
La figura 6 rappresenta una vista lungo la linea 6-6 della figura 5, che mostra una porzione essenziale del sostegno di supporto posteriore 42R. Come è evidente dalla figura, la porzione di arresto di rotazione 44b dell'anello esterno inferiore 44 è inserita nell'intaglio 41b dell'organo cilindrico poroso 41. Ciò impedisce la rotazione dell'organo cilindrico poroso 41. Il numero di riferimento 41c indica la porzione di giunzione.
La figura 7 rappresenta una vista in sezione lungo la linea 7-7 della figura 5, che mostra che 1'organo cilindrico poroso 41 è supportato dagli anelli esterni 44, 44 del sostegno di supporto anteriore 42f attraverso l'organo elastico 45 e l'anello interno 46.
Sarà ora descritto un procedimento per il montaggio del tubo di scarico avente la struttura precedentemente descritta.
La figura 8 rappresenta una vista che mostra la procedura di montaggio del tubo di scarico secondo la presente invenzione. Gli anelli esterni 44, 44 sono montati sull'organo cilindrico poroso 41 in corrispondenza della porzione separata dall'estremità anteriore di 1/3 L nel modo illustrato nella figura 4, e nello stesso tempo gli anelli esterni 44, 44 sono montati intorno alla porzione posteriore dell'organo cilindrica poroso 41.
Le staffe metalliche di supporto 43F e 43R a forma di W sono montate sugli anelli esterni 44, 44, come indicato dalle frecce1,1,ed inoltre sono montate sul corpo tubolare diviso a metà 30R come indicato dalle frecce 2 .2 successivamente, il corpo tubolare divisa a metà 30L è montata sul corpo tubolare diviso a metà 30R come indicato dalle frecce
Il depuratore dei gas di scarico 40 è cosi montato·nella camera di espansione 32 del tubo di scarico 30 illustrato nella figura 2.
Successivamente sarà descritto il funzionamento del tubo di scarico avente il depuratore dei gas di scarico.
Nella figura 1 un gas di scarico ad alta temperatura proveniente dal motore è introdotto nel silenziatore di scarico 23 disposto sul lato posteriore mentre passa attraverso il tubo di scarico 30.
A questo punto, come illustrato nella figura 2, il gas di scarico ad alta temperatura è dapprima depurato in modo preliminare in corrispondenza della porzione anteriore dell'organo cilindrico poroso 41 disposta nella porzione divergente 33, e successivamente è completamente depurato in corrispondenza della porzione restante dell'argano cilindrico poroso 41 disposta nella porzione rettilinea 34 e nella porzione convergente 35.
Nella figura 5, l'organo cilindrico poroso 41 è supportato con sicurezza in corrispondenza della porzione separata dall'estremità anteriore di 1/3 L, ed in corrispondenza della porzione di estremità posteriore, dai sostegni di supporto anteriore e posteriore 42F, 42R, rispettivamente. La porzione anteriore dell'organo cilindrico poroso 41 soggetta ad essere esposta ad una atmosfera ad alta temperatura si può dilatare liberamente in avanti nella condizione supportata a sbalza.
La porzione intermedia dell'organo cilindrico poroso 41 tra le porzioni supportate dai sostegni di supporto anteriore e posteriore 42F, 42R si può dilatare liberamente grazie all'effetto degli organi elastici 45, 45.
Tuttavia, per impedire che l'organo cilindrico porosa 41 si sfili dai sostegni di supporta anteriore e posteriore 42F , 42R, il movimento longitudinale dell'organo cilindrico porosa 41 è vantaggiosamente limitato dalle flange opposte 44a, 44a degli anelli esterni 44, 44.
La rotazione dell'organo cilindrico poroso 41 è anche eliminata dalla porzione di arresta di rotazione 44b. Poiché la porzione di giunzione 41c dell'organo cilindrico poroso 41 è usualmente disposta in una posizione specifica, i fattori di progetto per la resistenza meccanica della porzione di giunzione 41c possono essere facilmente determinati .
La figura 9 rappresenta una vista che illustra un'altra forma di attuazione del tubo di scarico secondo la presente invenzione. In questa figura, parti corrispondenti a quelle illustrate nella figura 2 sono indicate con gli stessi simboli di riferimento , e la loro spiegazione è omessa.
Un tubo di scarico 30 contiene un depuratore dei gas di scarico 40 in una camera di espansione 32, ed una porzione di tubo di scarico curva 31 è provvista di un rivestimento interno di materiale resistente al calore 51. Il numero di riferimento 52 indica una piastra di pressione.
La reazione per la depurazione di un gas di scarico è accelerata con l'aumento della temperatura del catalizzatore, e per questa ragione, la porzione di tubo di scarico curva 31 è costruita in modo da avere una struttura resistente al calore per eliminare una diminuzione di temperatura del gas di scarico in questa porzione per quanto possibile, introducendo cosi il gas di scarico ad alta temperatura nel depuratore di gas di scarico 40.
Anche se la presente invenzione è stata descritta nelle sue forme di attuazione preferite con riferimento al tubo di scarico di un ciclomotore, il tubo di scarico secondo la presente invenzione può essere applicabile ad altri motori a combustione interna.
La presente invenzione avente la struttura precedentemente descritta ha i seguenti effetti.
Nella forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 1, poiché il disturbo di un flusso di gas è eliminato contenendo l'organo cilindrico poroso nella camera di espansione, diventa possibile eliminare l'effetto dannoso esercitato sulle caratteristiche di sviluppo di potenza del motore. Un gas di scarico ad alta temperatura é preliminarmente depurato in corrispondenza della porzione anteriore dell'organo cilindrico poroso disposta nella porzione divergente, e successivamente esso è completamente depurato nella porzione restante dell'organo cilindrico poroso disposta nella porzione rettilinea e nella porzione convergente. Ciò rende possibile ottenere la depurazione efficace di un gas di scarico.
Nella forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 2, l'organo cilindrico poroso è supportato con sicurezza in corrispondenza della porzione separata dall'estremità anteriore di circa 1/3 della lunghezza complessiva e in corrispondenza della porzione di estremità posteriore,dai sostegni di supporto anteriore e posteriore, rispettivamente. La porzione anteriore dell'organo cilindrico poroso soggetta ad essere esposta ad una atmosfera ad alta temperatura si può liberamente dilatare in avanti nella condizione supportata a sbalzo.
Nella forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 3, la porzione intermedia dell'argano cilindrico poroso tra le porzionisupportate dai sostegni di supporto anteriore e posteriore si può dilatare liberamente.
Nella forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 4, il movimenta longitudinale dell'organo cilindrico poroso è vantaggiosamente limitato per impedirne lo sfilamento.
Nella forma preferita dell’invenzione descritta nella rivendicazione 5, la rotazione dell'organo cilindrico poroso è eliminata. La porzione di giunzione dell'organo cilindrico poroso è usualmente disposta in una posizione specifica, ed i fattori di progetto per la resistenza meccanica della porzione di giunzione possono essere facilmente determinati.
Nella forma preferita dell'invenzione descritta nella rivendicazione 6, è possibile eseguire un montaggio preliminare in cui l'organo cilindrico poroso è montato su uno dei corpi tubolari divisi a metà attraverso i sostegni di supporto anteriore e posteriore .
Claims (6)
- RIVENDICAZIONI 1. Tubo di scarico avente un depuratore dei gas di scarico, utilizzato per un motore a due tempi, che comprende una camera di espansione comprendente: una porzione divergente in cui la sezione trasversale di un passaggio per il flusso di gas aumenta gradualmente nella direzione del flusso di gas; una porzione rettilinea in cui la sezione trasversale del passaggio per il flusso di gas è quasi costante ; e una porzione convergente in cui la sezione trasversale del passaggio per il flusso di gas decresce gradualmente ; in cui un organo cilindrico porosa che porta un catalizzatore è disposta quasi al centro della sezione trasversale della porzione rettilinea suddetta in modo da estendersi da una porzione posteriore della porzione divergente suddetta ad una porzione anteriore della porzione convergente suddetta.
- 2. Tubo di scarico avente un depuratore dei gas di scarica secando la rivendicazione 1, in cui l'organo cilindrico poroso suddetto è supportato in corrispondenza di una porzione separata dall'estremità anteriore di circa 1/3 della lunghezza complessiva, ed in corrispondenza di una porzione di estremità posteriore, da un sostegno di supporto anteriore e da un sostegno di supporto posteriore, rispettivamente.
- 3. Tubo di scarico avente un depuratore dei gas di scarico secondo la rivendicazione 2, in cui l'organo cilindrico poroso suddetto è supportato dai sostegni di supporta anteriore e posteriore suddetti attraverso organi elastici.
- 4. Tubo di scarico avente un depuratore dei gas di scarica secando la rivendicazione 3, in cui il sostegno di supporto anteriore suddetto limita il movimento in avanti dell'organo cilindrico poroso suddetto, ed il sostegno di supporto posteriore suddetto limita il movimento all 'indietro dell'organo cilindrico poroso suddetto.
- 5. Tubo di scarico avente un depuratore dei gas di scarico secondo la rivendicazione 1, in cui l'argano cilindrico poroso suddetto è ottenuto sagomando una piastra porosa in una forma cilindrica e saldando le estremità della piastra porosa suddetta l'una all'altra lungo una porzione di giunzione; l'organo cilindrico poroso suddetta è supportato dai sostegni di supporto anteriore e posteriore suddetti in modo che la porzione di giunzione suddetta sia disposta sul lato superiore o sul lato inferiore; e una porzione di arresto di rotazione è inoltre prevista sul sostegno di supporto posteriore suddetto per impedire la rotazione dell'organo cilindrico poroso suddetto.
- 6. Tubo di scarico avente un depuratore dei gas di scarico secondo la rivendicazione 1, in cui il tubo di scarico suddetto è composto da corpi tubolari divisi a metà uniti uno all'altro; e l'organo cilindrico poroso suddetto è montato sul primo suddetto dei corpi tubolari divisi a metà suddetti attraverso i sostegni di supporto anteriore e posteriore suddetti.
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