RO122734B1

RO122734B1 - Dispozitiv şi procedeu pentru reducerea noxelor din gazele arse rezultate din combustia dintr-un motor termic, şi ţeavă de eşapament echipată cu astfel de dispozitive

Info

Publication number: RO122734B1
Application number: ROA200801021A
Authority: RO
Inventors: Aurel Enache; Liviu Luca
Original assignee: Aurel Enache; Liviu Luca
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2009-12-30
Also published as: WO2010077162A2; WO2010077162A3; WO2010077162A4

Abstract

Invenţia se referă la un dispozitiv şi la un procedeu pentru reducerea noxelor din gazele arse evacuate în atmosferă, ca urmare a funcţionării unui motor termic cu care este echipat un autovehicul terestru, maritim sau aerian, în special a CO şi CO2, în vederea reducerii efectului de seră produs de acestea, precum şi la o ţeavă de eşapament echipată cu astfel de dispozitive. Dispozitivul conform invenţiei este constituit din două semicarcase (1 şi 2) între care sunt plasate nişte perechi (A) de elemente (3 şi 4) inelare, realizate din cupru, respectiv, din plumb, prevăzute cu nişte tăieturi (e şi f) transversale, în fiecare element (3) fiind practicate nişte găuri (i) străpunse. Procedeul conform invenţiei constă în tratarea fluxului de gaze arse în cel puţin două zone, cu ajutorul unor gradienţi termici de 600...1300°C/m, realizaţi prin preluarea energiei termice din fluxul de gaze de către cel puţin trei perechi (A) de elemente (3 şi 4) plasate în fiecare dintre zone, ceea ce creează un câmp cuantic de gradient de temperatură. Ţeava de eşapament, conform invenţiei, are dispuse, în cel puţin două zone de tratare, inclusiv în porţiunea în care este dispus un catalizor (9), nişte perechi (A) de elemente (3 şi 4) plasate coaxial cu axa ţevii (5), prima pereche (A) din fiecare zonă de tratare având elementul (3) dispus în contact direct cu ţeava (5), iar ultima pereche (A) din fiecare zonă de tratare având elementul (4) situat la exterior, în contact cu semicarcasele (1 şi 2).

Description

Orice persoană are dreptul să formuleze în scris și motivat, la OSIM, o cerere de revocare a brevetului de invenție, în termen de 6 luni de la publicarea mențiunii hotărârii de acordare a acesteia

RO 122734 Β1

Invenția se referă la un dispozitiv și un procedeu pentru reducerea noxelordin gazele arse evacuate în atmosferă ca urmare a funcționării unui motor termic cu care este echipat un autovehicul terestru, maritim sau aerian, în special a CO și CO₂, în vederea reducerii efectului de seră produs de acestea, precum și la o țeavă de eșapament echipată cu astfel de dispozitive, prin care sunt evacuate gazele în mediul ambiant.

Sunt cunoscute dispozitive pentru controlul gazelor de eșapament provenite de la un motor cu ardere internă, care, cuprind un convertor în care anterior este plasat un catalizator pentru reținerea/reducerea NOx și care este în comunicație cu o țeavă de eșapament, aflată în legătură cu un distribuitor de evacuare a gazelor arse din cilindrii motorului, care conțin câte un catalizator, catalizatorul fiind format dintr-un suport acoperit cu un strat din alumină care conține metale nobile, alcaline, alcalino-pământoase și pământuri rare și reține NOx sub formă de ion nitrat, în conexiune cu un motor și respectiv - cu țeava de eșapament fiind montați niște senzori pentru reglarea raportului dintre aer și combustibil plasat în diferite puncte de pe traseul de evacuare al gazelor arse, și anume înainte și după zonele cu catalizator, semnalele de la senzori fiind prelucrate în vederea luării unei decizii de către o unitate electrotermică, în situația în care raportul dintre aer și combustibil are o valoare prescrisă convertorul asigură și o purificare simultană și a H, CO.NOx si HC (US 7305820 B2).

Dezavantajele acestor dispozitive constau în aceea că au o construcție relativ complicată, durata de funcționare este relativ redusă datorită în principal, duratei de viață a catalizatorului, iar întreținerea lor este relativ greoaie.

Sunt cunoscute procedee pentru disocierea CO₂ care constau în iradierea CO₂ aflat în condiții critice de temperatură și presiune, presiunea critică având o valoare de 7,38 MPa, temperatura critică având o valoare de 304,20 K, densitate critică 466 kg/m, iar radiațiile laser în domeniul de undă UV, având lungimile de undă egale cu 355 nm; 266 nm; 248 nm (EP 1752419 A1).

- Documentul de brevet DE 102006022453 prezintă de asemenea un filtru pentru purificarea gazelor de eșapament de la un motor Diesel, format dintr-o cavitate cu o intrare și o ieșire pentru gazele de ardere și un filtru propriu-zis format plăci drepte sau ondulate din metal poros, sinterizat, dispuse paralel și foarte apropiate, printre care trec gazele arse, care, în contact cu acestea, se purifică, iar documentul de brevet RU 2316656 prezintă un filtru de purificare a gazelor arse provenite de la un motor termic, de formă tubulară, care are o parte de intrare prevăzută cu o structură de disociere a monoxidului și dioxidului de azot continuată cu un filtru de particule, și care este constituită constituită dintr-o structură în formă de foi metalice ondulate în formă de S, dispuse alternativ-paralel și echidistant, și acoperite cu un metal nobil cu rol de catalizator al reacției de disociere termică a monoxidului și dioxidului de azot, și cu o structură tip fagure între foile metalice ondulate printre care trec gazele arse. Documentul prezintă, de asemenea, și metoda de purificare a gazelor arse folosind filtrul prezentat.

Dezavantajele acestor procedee constau în aceea că necesită surse distincte de energie care să asigure energii cu valori ridicate și incinte delimitate de către pereți realizați dintr-un material care asigură dezvoltarea în incintă a unor valori relativ ridicate pentru temperatură și presiune, sau structuri din foi acoperite cu catalizatori care ridică prețul de producere a acestor filtre.

Problema pe care o rezolvă invențiile revendicate din grupul de invenții constă în reducerea substanțială, în special a prezenței CO și CO₂ în gazele arse provenite dintr-un motor termic evacuate în atmosferă, în condițiile în care au loc și reduceri la nivelul hidrocarburilor (H_nC_m) și, respectiv, la nivelul oxizilor de azot (NOx), prin intermediul unui filtru cu o structură de realizare cât mai ieftină.

RO 122734 Β1

CO și CO₂ sunt compuși ai carbonului care, în compoziția gazelor provenite din 1 combustia carburantului într-un motor termic, sunt de minimum 0,7% în volum CO și minimum

14% în volum CO₂. 3

Se cunoaște faptul că entalpia de formare a CO are o valoare de -110,5 kj/mol, iar cea de formare a CO₂ că are o valoare de - 395,5 Kj/mol. 5 în mod neașteptat s-a găsit că gazele rezultate în urma arderii unui combustibil într-un motor termic, având o temperatură cuprinsă în intervalul 800 - 900°C și o presiune mai mare 7 cu 10-20% decât presiunea mediului ambiant, dacă în timp ce se deplasează spre evacuare sunt supuse succesiv, la intervale de timp, de preferință egale, în cel puțin două zone, acțiunii 9 unui câmp termic în care gradienții termici au valori situate în intervalul 600...1300°C/m, apare o scindare în special a compușilor pe bază de C constând în CO și CO₂. 11 în aceleași condiții s-a constatat și un efect asupra reducerii noxelor constând din HC nearse și NOx prin creșterea conținutului în N și, respectiv, prin reducerea conținutului de 13 HC nearse în gazele arse evacuate în atmosferă.

Aceste rezultate au fost obținute prin plasarea în zonele de producere a câmpului 15 termic a unor dispozitive în componența cărora sunt folosite materiale cu conductivități termice și densități diferite care să realizeze gradientul termic dorit. 17 în realizarea procedeului conform invenției, s-au avut în vedere valorile entalpiilor de formare care sunt în sine cunoscute pentru hidrocarburi nearse și oxizi de azot, astfel, de 19 exemplu, pentru C₂H₄, entalpia de formare are valoarea de 36,63 Kj/mol, iar pentru C₂H₆, entalpia de formare are valoarea de - 59,318 Kj/mol, iar de exemplu, pentru NO₂ entalpia de 21 formare este de 33,85 Kj/mol.

Dispozitivul conform invenției rezolvă problema tehnică anterior menționată prin aceea 23 că este constituit din două semicarcase prevăzute fiecare cu câte una dintre niște urechi și respectiv cu câte una dintre niște porțiuni de capăt curbate, între semicarcase fiind plasate 25 niște perechi de elemente de formă inelară prevăzute cu niște tăieturi transversale, realizate din cupru electrotehnic și, respectiv, din plumb, urechile fiind prevăzute cu niște orificii 27 delimitate de către niște pereți filetați, care permit fixarea unui șurub poziționat cu ajutorul unei piulițe, iar prin porțiunile de capăt este introdus un bolț care asigură articularea între ele 29 a semicarcaselor, în fiecare element realizat din cupru fiind practicate niște găuri străpunse, principale, ale căror raze sunt egale între ele și centrele sunt dispuse după linii longitudinale 31 paralele între ele, respectiv după niște linii transversale de asemenea paralele între ele, fiecare dintre găuri fiind adiacente unor găuri străpunse secundare având centrele așezate 33 pe o înfașurătoare de forma unei curbe logaritmice, în poziția în care elementul realizat din cupru are forma inelară centrele găurilor străpunse principale sunt plasate pe o înfășurătoare 35 având forma unei curbe logaritmice.

Dispozitivul conform invenției mai este caracterizat și prin aceea că începuturile 37 înfășurătorilor ale centrelor găurilor străpunse secundare sunt decalate între ele cu un unghi de 30... 120°, iar între începuturile înfășurătorilor centrelor găurilor străpunse principale există 39 un decalaj unghiular de 30... 120°, numărul înfășurătorilor ale centrelor găurilor principalefiind ales în funcție de densitatea longitudinală a acestor găuri principale, care este cuprinsă între 41

8...9 găuri/m.

Dispozitivul conform invenției mai este caracterizat și prin aceea că raportul dintre 43 suprafața materialului îndepărtat din elementele realizate din cupru pentru a obține găurile principale și, respectiv, secundare, și suprafața materialului rămas, are o valoare de 0,1 ...0,6, 45 în condițiile în care diametrul unei găuri principale are o valoare cuprinsă între 1,5mm.. ,3mm, iar diametrul unei găuri secundare are o valoare cuprinsă între 0,1 mm...0,8 mm; diametrul 47 unei găuri secundare este mai mic cu cca. 500% decât diametrul unei găuri principale.

RO 122734 Β1

Procedeul conform invenției, aplicat prin intermediul dispozitivului anterior descris, înlătură dezavantajele arătate mai înainte prin aceea că gazele componente ale fluxului de gaze sunt tratate în cel puțin două zone ale câmpului termic în care gradienții termici au valori situate în intervalul 600... 1300°C/m, fiecare dintre gradienții termici fiind obținuți prin preluarea energiei termice de la fluxul de gaze prin intermediul a cel puțin trei perechi de elemente realizate din cupru și, respectiv, din plumb, suprapuse, plasate în fiecare dintre zone, precum și prin cel al găurilor străpunse principale și secundare, practicate în fiecare dintre elementele din cupru, în fiecare zonă a câmpului termic elementele din cupru care compun perechile suprapuse au centrele găurilor străpunse principale și secundare, dispuse după înfășurători de forma unor curbe logaritmice ale căror începuturi sunt decalate în fiecare zonă de tratare următoare față de zona precedentă cu un unghi de 30... 120°, astfel încât începuturile oricăreia dintre înfășurătorile din ultima zonă de tratare să fie decalate cu un unghi de 360° față de începuturile înfășurătorilor din prima zonă de tratare, reducerea noxelor rezultate din gazele arse astfel tratate fiind realizată prin câmpul electric realizat de diferența de potențial ΔΙΙ generată conform relației Bardeen a potențialului de interacție atomică în rețeaua metalică, de către gradientul de temperatură generat între două elemente metalice cu temperaturi diferite, acest câmp electric facilitând desfacerea chimică a moleculelor de CO și CO₂.

Procedeul conform invenției mai este caracterizat și prin aceea că valoarea optimă a gradienților ce definesc câmpul termic în fiecare dintre zone este obținută în condițiile în care înfășurătorile centrelor găurilor străpunse principale sunt situate într-un plan perpendicular pe un alt plan care cuprinde înfășurătorile centrelor găurilor străpunse secundare, iar un unghi dintre normala la planul care cuprinde înfășurătorile centrelor găurilor străpunse secundare și tangenta la înfășurătoarea centrelor găurilor străpunse principale are o valoare de 70...78°.

Procedeul conform invenției mai este caracterizat și prin aceea că în zonele de tratare a fluxului de gaze valorile efective ale gradienților de temperatură ce definesc câmpul termic variază între ele în sensul descreșterii valorii temperaturii gazelor cu 10...20%.

Țeava de eșapament, conform invenției, utilizează procedeul anterior prezentat cu ajutorul dispozitivului de reducere a noxelor din gazele arse prin aceea că, în contact cu țeava de eșapament amintită, în cel puțin două zone de tratare, inclusiv în porțiunea în care este dispus un catalizator, sunt dispuse perechi de elemente din cupru și, respectiv, din plumb, suprapuse, conforme dispozitivului revendicat, plasate coaxial cu axa țevii, prima pereche din fiecare zonă de tratare având elementul realizat din cupru dispus în contact direct cu țeava, iar ultima pereche din fiecare zonă de tratare având elementul realizat din plumb situat la exterior în contact cu semicarcasele, distanța dintre zonele de tratare, succesive, având o valoare apropiată cu cea egală cu de trei ori lățimea unei perechi.

Țeava de eșapament, conform invenției, mai este caracterizată prin aceea că dispunerea elementelor realizate din cupru, consecutive, este astfel făcută încât distanța dintre ele să fie cu de două ori până la trei ori lățimea unui element realizat din cupru care are o valoare de 30...60 mm.

Dispozitivul, procedeul și țeava de eșapament echipată cu un astfel de dispozitiv, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- reduc în special, ponderea gazelor cu efect de seră CO și CO₂ din compoziția gazelor arse evacuate de motoare în atmosferă;

- în timpul funcționării, energia de funcționare este preluată direct din fluxul de gaze evacuat;

- dispozitivul și țeava de eșapament echipată are o construcție relativ simplă, cu o montare și demontare ușor de realizat;

R0 122734 Β1

- materialele din care sunt realizate componentele dispozitivului pot fi recuperate în 1 întregime, fără să producă poluarea mediului ambiant;

- pot fi aplicate reducerii noxelor din gazele arse ale motoarelor termice, indiferent de 3 puterea dezvoltată de către acestea și de dispunerea cilindrilor.

Invenția este prezentată, în continuare, prin câte un exemplu de realizare pentru 5 dispozitiv, procedeu și țeava de eșapament echipată cu un astfel de dispozitiv conform invenției, în legătură cu fig. 1-10, care reprezintă: 7

- fig. 1, vedere expandată a unui dispozitiv conform invenției, plasat în jurul unei țevi de eșapament; 9

- fig. 2, vedere de sus cu rupturi parțiale, a unor elemente din cupru și respectiv din plumb care intră în alcătuirea dispozitivului; 11

- fig. 3, vedere de sus a unui element realizat din cupru;

- fig. 4, vedere a unei țevi de eșapament pe care este montat un dispozitiv în care este 13 practicată o ruptură;

- fig. 5, vedere în plan a dispunerii centrelor unor găuri principale practicate în 15 elementul realizat din cupru dintr-o secțiune după un plan A - A, redat în fig. 4;

- fig. 6, vedere în plan a dispunerii în jurul țevii de eșapament a elementelor realizate 17 din cupru și din plumb redate schematic;

- fig. 7, detaliu B constructiv, indicat în fig. 6;19

- fig. 8, prezentarea schematică a locului geometric al centrelor găurilor principale în raport cu locul geometric al centrelor găurilor secundare;21

- fig. 9, vedere laterală a unei țevi de eșapament echipată cu dispozitive realizate conform invenției;23

- fig. 10, vedere laterală a unei țevi de eșapament în cuprinsul căreia este montat un catalizator, având montate în lungul ei niște dispozitive realizate conform invenției.25

Dispozitivul conform invenției este constituit din două semicarcase 1 și 2, având, de preferință, fiecare o formă semicilindrică și fiind prevăzute cu câte una dintre niște urechi a 27 și b, respectiv, cu câte una dintre niște porțiuni c și d, de capăt, curbate.

între semicarcasele 1 și 2 sunt plasate niște perechi A, constituite din niște de 29 elemente 3 și 4, elastice, de formă inelară, prevăzute cu niște tăieturi e și f, transversale, realizate din cupru electrotehnic și, respectiv, din plumb. 31

Fiecare pereche A poate fi montată concentric cu prima pereche, cu mențiunea că elementul 3, interior, realizat din cupru, al acesteia, este dispus în contact direct și concentric 33 cu o țeavă 5, de eșapament, în sine cunoscută, iar ultimul element 4, realizat din plumb, al ultimei perechi A, este în contact direct cu semicarcasele 1 și 2. Numărul de perechi A poate 35 fi egal cu 3 sau cu un număr limită superior, care să asigure o disipare a energiei calorice a gazelor de eșapare care circulă prin țeava 5 cu un gradient termic situat în intervalul 37

600... 1300°C/m, iar valorile efective ale gradienților de temperatură variază între ele în sensul descreșterii valorii temperaturii gazelor cu 10...20%. 39

Pentru montarea dispozitivului pe țeava 5 prin niște orificii g și h, practicate în urechile a și b, delimitate de către un perete filetat, este trecut un șurub 6, care, după ce străbate 41 orificiul h, este poziționat cu ajutorul unei piulițe 7. De asemenea, prin porțiunile c și d este introdus un bolț 8, cu care este asigurată articularea semicarcasei 1 de semicarcasa 2. 43

Datorită elasticității elementelor 3 și 4, interstițiile e și f sunt reduse prin strângerea semicarcaselor 1 și 2. 45 între elementele 3 și 4, ca de altfel între toate perechile A de elemente 3 și 4, există un contact intim pe toate suprafețele lor, în condițiile în care dimensiunile acestora diferă doar 47 în ceea ce privește razele lor.

RO 122734 Β1

Grosimea elementului 4, realizat din plumb, este mai mare decât grosimea elementului

3, realizat din cupru, cu un procent situat în intervalul 800...1200%.

în fiecare element 3 sunt practicate niște găuri i, străpunse, principale, având razele egale între ele, și centrele dispuse după linii longitudinale paralele între ele, respectiv, după niște linii transversale, de asemenea paralele între ele.

Fiecare dintre găurile i este adiacentă unor găuri j, străpunse, secundare, ale căror centre sunt plasate atunci când elementul 3 este în formă curbată pe o înfășurătoare k, de forma unei curbe logaritmice. începuturile înfășurătorilor k imaginare sunt decalate între ele cu un unghi de 30...120°.

Raportul dintre suprafața totală fără găuri i și j a elementului 3, realizat din cupru, electrotehnic, și suprafața totală a găurilor i, j, are o valoare cuprinsă între 1,66 și 10.

în poziția în care elementul 3 are forma inelară, centrele găurilor i, străpunse, sunt plasate pe o înfășurătoare I având forma unei curbe logaritmice.

în poziția în care elementul 3 are forma inelară, toate înfășurătorile I au o aceeași formă, și anume forma unei curbe logaritmice.

Numărul înfășurătorilor I este în funcție de densitatea longitudinală a găurilor i.

Valoarea acestei densități este cuprinsă în intervalul 8...9 găuri/metru.

Diametrul unei găuri i are o valoare cuprinsă între 1,5...3 mm, iar diametrul unei găuri j are o valoare cuprinsă între 0,1 ...0,8 mm. Diametrul unei găuri j, secundare, este mai mic cu până la 500% decât diametrul unei găuri i principale.

între începuturile înfășurătorilor I există un decalaj unghiular de 30...120°.

Procedeul conform invenției cuprinde punerea în contact a țevii 5 cu cel puțin două elemente 3, din cupru, având centrele găurilor i plasate pe înfășurătorile I și, respectiv, centrele găurilor j plasate pe înfășurătorile k, ale căror începuturi sunt decalate între ele cu un același unghi având o valoare de 30...120°.

Această dispunere este făcută pentru a realiza o acțiune termochimică în special asupra monoxidului de carbon și dioxidului de carbon existente în gazele de eșapare care curg prin țeava 5, în condițiile în care distribuția de viteze moleculare ale acestor gaze urmărește o distribuție Maxwell după viteze, prin acțiunea energiei termice și a gradientului de temperatură generat local de plasarea elementelor dispozitivului conform invenției.

Dispunerea elementelor 3, consecutive, este astfel făcută încât distanța dintre ele să fie de două ori până la trei ori lățimea unui element 3, care are o valoare de 30...60 mm.

Peste elementul 3 este plasat elementul 4 și peste acestea sunt plasate perechi de elemente 3 și 4 aduse în contact unele cu altele prin fixarea semicarcaselor 1 și 2 cu ajutorul șurubului 6 și al piuliței 7.

în funcție de concentrațiile de CO și CO₂ din compoziția gazelor arse provenite din combinație și evacuate prin țeava 5, pe aceasta din urmă sunt plasate minimum două dispozitive care convertesc o parte din energia gazelor arse în energia necesară scindării atomice a lor de către perechile de elemente 3 și 4, și în condițiile în care gradientul termic este cuprins în intervalul 600...1300°C/m ca urmare a absorbției căldurii din gazele evacuate.

Asocierea între ele a materialelor din care sunt realizate elementele 3 și 4 are în vedere structurile cristaline ale cuprului și, respectiv, plumbului, astfel încât se creează între două elemente 3, din cupru, consecutive, un gradient termic, datorită proprietăților termice ale elementului 4, din plumb, care are o conductivitate termică redusă: cuprul are o conductivitate termică de 397 J/(s m.grad C), iar plumbul are o conductivitate termică de 34,7 J/(m s.grad C).

RO 122734 Β1

Pentru a desface în componente atomice CO și CO₂₁ sunt necesare energii specifice, 1 corespunzătoare entalpiilor de formare. Astfel, pentru CO valoarea pentru desfacerea în carbon și oxigen este de 110,5 Kj/mol, iar pentru CO₂ valoarea pentru desfacerea în carbon 3 și oxigen este de 395,5 Kj/mol.

Această scindare moleculară este facilitată de câmpul electric generat de gradientul 5 termic care determină o diferență de potențial de interacție față de atomii gazelor arse.

Tratarea fluxului de gaze arse este realizată cu ajutorul unor gradienți termici ale căror 7 valori sunt cuprinse în intervalul 600...1300°C/m.

Gradientul de temperatură este realizat prin preluarea energiei termice din fluxul de 9 gaze, în cel puțin două zone delimitate în lungul traseului de curgere a fluxului de gaze. în aceste zone, fluxul de gaze care conține CO și CO₂ este supus acțiunii unui câmp termic în 11 prezența înfășurătorilor I ale centrelor găurilor i, străpunse cu începuturile decalate între ele cu un același unghi, dar având înfășurătorile decalate între ele cu un unghi cuprins între 30 13 și 120°. în fiecare zonă sunt plasate concentric mai multe elemente 3, din cupru, având aceeași dispoziție a înfășurătorilor. 15 înfășurătorile I ale centrelor găurilor i sunt situate într-un plan P perpendicular pe un plan Q, care cuprinde înfășurătorile k ale centrelor găurilor j. Un unghi a dintre normala la 17 planul Q și tangenta la înfășurătoarea I are o valoare de 70...78°.

în fiecare zonă de tratare, elementele 3, din cupru, care compun perechile A, 19 suprapuse, au centrele găurilor i și j dispuse după înfășurători I și k ale căror începuturi sunt decalate în fiecare zonă de tratare următoare față de zona precedentă cu un unghi de 21

30.. . 120°, astfel încât începuturile oricăreia dintre înfășurătorile I și kdin ultima zonă de tratare să fie decalate cu un unghi de 360° față de începuturile înfășurătorilor I și k din prima zonă 23 de tratare.

Pentru ca fluxul de gaze să parcurgă concomitent zone care acoperă întreaga gamă 25 de poziționare a înfășurătorilor I este necesar ca numărul acestor zone să fie egal, de preferință, cu șase.27

Procedeul conform invenției, într-o altă variantă, cuprinde realizarea unei zone de tratare a fluxului de gaze în dreptul porțiunii din țeava 5, în care este dispus un catalizator 8,29 având o compoziție în sine cunoscută, care creează un gradient termic cu o valoare de

600.. .1300’C/m.31

Acest gradient termic este constituit folosind o parte din energia calorică a fluxului de gaze care a străbătut o zonă anterioară de tratare, creată de pachetele de elemente 3 și 433 prin supunerea fluxului la acțiunea câmpului termic la care este asociat un alt gradient termic cu valoarea redată mai înainte, creat de pachetele de elemente 3 și 4 suprapuse dispuse la 35 exteriorul catalizatorului 8.

între cele două zone de tratare a fluxului de gaze, prin acțiunea câmpului termic, 37 înfășurătorile I din zona din dreptul porțiunii cu catalizator 8 sunt decalate cu un unghi de

30.. .120° față de înfășurătorile I din zona de tratare anterioară. 39

După zona de tratare creată în dreptul porțiunii cu catalizator 8 pot fi create alte zone de tratare a fluxului de gaze prin montarea pe țeava 5, la distanțe prestabilite între ele, a 41 pachetelor suprapuse de elemente 3 și 4.

Efectul zonei de tratare a fluxului de gaze creat de elementele suprapuse 3 și 4 în 43 porțiunea cu catalizator 8 constă în acțiunea câmpului termic în dreptul elementelor 3 și 4, suprapuse atât asupra componentelor fluxului de gaze, cât și asupra componentelor 45 catalizatorului 8.

Prin producerea acestui efect are loc o creștere a duratei de funcționare a 47 catalizatorului 8 în condițiile în care procesul de otrăvire este încetinit.

RO 122734 Β1

Temperatura fluxului de gaze la ieșirea din țeava 5 și intrarea lor în atmosferă prin realizarea zonelor de tratare a fluxului de gaze în lungul țevii 5 cu ajutorul pachetelor de elemente 3 și 4, suprapuse, are o valoare cu 10 -15% mai mică decât valoarea temperaturii fluxului de gaze în atmosferă, în condițiile în care în lungul țevii 5 nu sunt realizate zone de tratare a fluxului de gaze.

Energia necesară pentru desfacerea chimică a componentelor din compușii CO și CO₂ este o funcție liniară redată în relația (1):

E₍co;co2)=Axgrad.(T)xd + b (1) în care:

E - reprezintă energia necesară pentru desfacerea chimică a componentelor compușilor CO și CO₂;

A și b - constante care sunt determinate experimental în funcție de concentrațiile în CO și CO₂ din fluxul de gaze;

d - valoarea semidiametrului mediu a pachetelor de elemente 3 și 4 suprapuse, dispuse într-o zonă de tratare.

Această energie poate fi considerată că rezultă din câmpul pseudoelectric E generat de diferența de potențial AU produsă de gradientul termic conform relației Bardeen a potențialului de interacție atomică în rețeaua metalică dată de relația (2):

7/(r) = aZl Z2 y

(2) în care:

a, b, c sunt constante

Z1, Z2 - sarcinile atomilor în interacție.

Primul termen reprezentând interacția Coulombiană, al doilea termen -repulsiv, fiind generat de energia cinetică a electronilor, deci fiind dependent de temperatură conform relației de dilatare liniară, iar al treilea termen fiind al energiei de zero.

Câmpul electric E generat între două elemente metalice din același metal aflate la distanță d între ele și la temperaturile T1 și respectiv T2, este dat de relația (3):

\U (d) b2 (T2)-bl (TI) d ~ d³

V) și rezultă în formă de aproximare prin considerarea dependenței, dată de relația (4):

b_k = b₀ (1 + aT) - conformă relației de dilatare (4) în relația (5):

d³ (5) în care:

a reprezintă constantă de dilatare liniară, relația (5) explicând relația (1).

Mecanismul fizic descris anterior este creat în condițiile în care între valorile gradientilor de temperatură, din fiecare zonă de tratare, variază între ele, în sensul descreșterii valorii temperaturii gazelor, cu 10...20%.

RO 122734 Β1

Țeava 5, de eșapament, conform invenției, are cel puțin două zone de tratare în care 1 este pusă în contact cu niște perechi A de elemente 3 și 4, realizate din cupru și, respectiv, de plumb, suprapuse, plasate coaxial cu axa țevii 5. Prima pereche A, din fiecare zonă de 3 tratare are elementul 3, realizat din cupru, dispus în contact direct cu țeava 5, iar ultima pereche A, din fiecare zonă de tratare, are elementul 4 situat la exterior în contact cu 5 semicarcasele 1 și 2.

Distanța dintre zonele de tratare succesive are o valoare apropiată cu cea egală cu 1 de trei ori lățimea unei perechi A.

Dispunerea elementelor 3, consecutive, este astfel făcută încât distanța dintre ele să 9 fie cu de două ori până la de trei ori lățimea unui element 3, care are o valoare de 30...60 mm.

Dispunerea pe țeava 5 a două sau mai multor dispozitive face ca în dreptul acestora, 11 pe toată lățimea lor, să conducă la o scindare în atomi a CO și CO₂, iar în spațiul dintre două dispozitive adiacente are loc o relaxare a nivelelor de energie a atomilor din CO și CO₂, după 13 care, străbătând dispozitivul imediat următor, are loc o nouă absorbție a energiei termice din gazele arse de către elementele 3 și 4, care conduce în continuare la scindarea în atomi a 15 CO și CO₂.

Pe țeava 5, în condițiile în care sunt stabilite între intervalul maxim al temperaturilor 17 de 700...900°C și cel minim cu valori de 400...48CTC, niște zone de tratare având intervalele de temperaturi cuprinse între 760...850’C, 770...840°C, 780 .830’C, 610...69CTC, 510...600’0, 19

48O...55OC și, respectiv, 43O...48O’C.

Astfel, în funcție de valorile acestor intervale, sunt montate pe țeava 5 două dispo- 21 zitive, în dreptul catalizatorului 9 sunt montate alte două dispozitive, după care, până la evacuarea fluxului de gaze în atmosferă, sunt montate patru dispozitive. 23

Cu excepția faptului că în cuprinsul țevii 5 nu a fost dispus catalizatorul 9, testele redate în continuare au fost efectuate pe aceată țeavă 5, care a avut un diametru de 44 mm. 25

Rezultatele testării unui flux de gaze provenit din combustia internă, dintr-un motor Otto utilizând drept carburant benzina, au fost obținute din analiza fluxului de gaz evacuat 27 în atmosferă.

Motorul Otto are o capacitate cilindrică de 1940 cm³ și folosește drept combustibil 29 benzina. Țeava 5 nu este echipată cu sondă Ă pentru sesizarea cantității de oxigen prezent în gazele arse. 31 în condițiile în care, în timpul funcționării motorului, temperatura uleiului are o valoare de 74’C, iar viteza unghiulară a arborelui motor are o valoare de 630 rot/min, compoziția 33 gazelor este cea redată în tabelul 1.

Tabelul 1 35

Nr. Crt.	Compuși ai gazelor de ardere	Cantități
1.	CO	0,8%
2.	CO₂	15,5%
3.	HC	268ppm
4.	O₂	0,98%

Rezultatele testului realizat după echiparea țevii 5 cu perechi A de elemente 3 și 4 ale unor dispozitive conform invenției, în condițiile în care temperatura uleiului este de 70’C, 43 iar viteza unghiulară a arborelui motor este egală cu 700 rot/min compoziția gazelor de ardere este redată în tabelul 2. 45

RO 122734 Β1

Tabelul 2

Nr. Crt.	Compuși ai gazelor de ardere	Cantități
1.	CO	0,1%
2.	CO₂	9,11%
3.	HC	105 ppm
4.	O₂	8,35%

Din compararea rezultatelor prezentate în tabelele 1 și 2 reiese faptul că prin echiparea țevii 5 cu dispozitive conform invenției are loc o reducere cu 70% în volum a CO₂, o reducere în volum de 8 ori a CO și o creștere în volum O₂ de 8,52 ori.

De asemenea, au fost efectuate teste privind reducerea noxelor într-un flux de gaze arse provenit de la un motor cu combustie internă, utilizând drept carburant motorina.

Rezultatele testelor privind opacitatea fluxului de gaze evacuat în atmosferă în condițiile actuale, pentru un motor Diesel având o capacitate cilindrică de 297 cm, în care drept combustibil este folosită motorină, la o temperatură a uleiului de 26°C și la o valoare a vitezei unghiulare a arborelui motor de 4790 rot/min, sunt redate în tabelul 3.

Tabelul 3

Nr. Crt.	Compuși ai gazelor de ardere	Cantități
1.	Indice opacitate k₀ (1/m)	1.5

Rezultatele testului efectuat în condițiile în care pe țeava 5 sunt montate șase dispozitive conform invenției, iar temperatura uleiului are o valoare de 31°C, și valoarea vitezei unghiulare a arborelui motor este de 4800 roti/min, sunt redate în tabelul 4.

Tabelul 4

Nr. Crt.	Compuși ai gazelor de ardere	Cantități
1.	Indice opacitate k₀ (1/m)	3,13

Din compararea rezultatelor valorilor indicelui de opacitate (coeficientului de absorbție) din tabelele numărul 3 și numărul 4 reiese faptul că valoarea indicelui de opacitate, în situația în care pe țeava 5 sunt montate șase dispozitive realizate conform invenției, are loc o scădere de 2,086 ori a indicelui de opacitate k₀ exprimat în 1/m, (m ^_1).

Revendicări

Claims

1. Dispozitiv pentru reducerea noxelor din gazele arse rezultate din combustia dintr-un motor termic și evacuate printr-o țeavă de eșapament, cuprinzând două semicarcase (1 și 2) prevăzute fiecare cu câte una dintre niște urechi (a și b) și, respectiv, cu câte una dintre niște porțiuni (c și d) de capăt, curbate, urechile (a și b) fiind prevăzute cu niște orificii (g și h) delimitate de către niște pereți filetați, care permit fixarea unui șurub (6) poziționat cu ajutorul unei piulițe (7), iar prin porțiunile (c și d) de capăt este introdus un bolț (8) care asigură articularea între ele a semicarcaselor (1 și 2), caracterizat prin aceea că, între semicarcasele (1 și 2) sunt plasate niște perechi (A) de elemente (3 și 4) deforma inelară, prevăzute cu niște tăieturi (e și f) transversale, realizate din cupru electrotehnic și respectiv din plumb, în fiecare element (3) realizat din cupru fiind practicate niște găuri (i) străpunse, principale, ale căror raze sunt egale între ele, cu centrele dispuse după linii longitudinale paralele între ele, respectiv după niște linii transversale de asemenea paralele între ele, fiecare dintre găuri (i)

RO 122734 Β1 fiind adiacente unor găuri (j) străpunse secundare, având centrele așezate pe o înfășurătoare 1 (k) de forma unei curbe logaritmice, în poziția în care elementul (3) realizat din cupru are forma inelară, centrele găurilor (i) străpunse principale fiind plasate pe o înfășurătoare (I) 3 având forma unei curbe logaritmice.

2. Dispozitiv conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că începuturile înfășură- 5 torilor (k) ale centrelor găurilor (j) străpunse secundare sunt decalate între ele cu un unghi de 30...120°, iar între începuturile înfășurătorilor (I) ale centrelor găurilor (i) străpunse, 7 principale, există un decalaj unghiular de 30...120°, numărul înfășurătorilor (I) ale centrelor găurilor (i) principale fiind ales în funcție de densitatea liniară a acestor găuri (i) principale, 9 care este aleasă între 8 și 9 găuri/m.

3. Dispozitiv conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că raportul dintre 11 suprafața materialului îndepărtat din elementele (3) realizate din cupru, pentru a obține găurile (i și j) principale și, respectiv, secundare și suprafața materialului rămas are o valoare de 13 0,1...0,6, în condițiile în care diametrul unei găuri (i) principale are o valoare cuprinsă între 1,5 și 3 mm, iar diametrul unei găuri (j) secundare are o valoare cuprinsă între 0,1 și 0,8 mm, 15 diametrul unei găuri (j) secundare este mai mic cu până la 500% decât diametrul unei găuri (i) principale. 17

4. Procedeu pentru reducerea noxelordin gazele arse rezultate din combustia dintr-un motor termic, conform invenției, aplicat într-un dispozitiv conform revendicărilor 1 ...3, care 19 este plasat în apropierea și la exteriorul unui flux de gaze arse care conține minimum 14% în volum CO₂ și minimum 0,7% în volum CO, temperatura fluxului de gaze variind, în general, 21 între o valoare maximă de 700...900°C și o valoare minimă de 400...480°C, în final fluxul de gaze arse fiind evacuat în atmosferă, caracterizat prin aceea că noxele cu conținut de C 23 și N componente ale fluxului de gaze sunt tratate termofizic, pentru disociere moleculară în cel puțin două zone ale câmpului termic în care gradienții termici au valori situate în intervalul 25

600.. .1300°C/m, fiecare dintre gradienții termici fiind obținuți prin preluarea și reținerea energiei termice de la fluxul de gaze prin intermediul a cel puțin trei perechi (A) de elemente 27 (3 și 4) realizate din cupru și, respectiv, din plumb, suprapuse, plasate în fiecare dintre zone, reducerea noxelor fiind realizată prin facilitarea disocierii atomice a CO și CO₂ de către 29 energia termică și gradientul termic dintre două elemente metalice (3 și 4) adiacente.

5. Procedeu conform revendicărilor, caracterizat prin aceea că, în zonele de tratare31 a fluxului de gaze, valorile efective ale gradienților de temperatură ce definesc câmpul termic variază între ele, în sensul descreșterii valorii temperaturii gazelor, cu 10...20%.33

6. Țeavă de eșapament, pentru aplicarea procedeului conform revendicărilor 4, 5, asupra unui flux de gaze arse rezultate din combustia dintr-un motor termic evacuate controlat35 prin țeava de eșapament, cuprinzând opțional și cel puțin un catalizator, caracterizată prin aceea că este echipată cu dispozitive de reducere a noxelor din gazele arse, conforme 37 revendicărilor 1 ...3, în contact cu țeava (5) de eșapament propriu-zisă, prezentând, dispuse în cel puțin două zone de tratare, inclusiv în porțiunea în care poate fi dispus un catalizator 39 (9), niște perechi (A) de elemente (3 și 4) din cupru și, respectiv, din plumb, suprapuse, plasate coaxial cu axa țevii (5), prima pereche (A) din fiecare zonă de tratare având elementul 41 (3) realizat din cupru dispus în contact direct cu țeava (5) iar ultima pereche (A) din fiecare zonă de tratare având elementul (4) realizat din plumb, situat la exterior în contact cu semicar-43 casele (1 și 2), distanța dintre zonele de tratare succesive având o valoare apropiată cu cea egală cu de trei ori lățimea unei perechi (A).45

7. Țeavă conform revendicării 7, caracterizată prin aceea că dispunerea elementelor (3) realizate din cupru, consecutive, este astfel realizată încât distanța dintre ele să fie cu de 47 două ori până la de trei ori lățimea unui element (3) realizat din cupru, care are o valoare de