Dispositivo de filtración de partículas.

Dispositivo de filtración de partículas (100) que comprende un filtro (10) con un lado de entrada de alimentación

(12) para un gas de alimentación y una salida de material filtrado (16, 18) para un material filtrado, que comprende además unos canales de gas de alimentación (20) y unos canales de material de filtrado (22) y uno o más diafragmas (34) entre el lado de entrada de alimentación (12) y la salida de material filtrado (16, 18), en el que, opuesta al lado de entrada de alimentación (12), se dispone una salida de partículas (50) con un compartimento colector (52) unido a la salida de partículas (50) para recoger partículas retenidas en los canales de gas de alimentación (20), caracterizado por el hecho de que

- una unidad de inyección (60) está acoplada al filtro (10) en conexión fluida directa con los canales de material filtrado (22),

- en el que la salida de material filtrado (16, 18) está dispuesta en dos lados opuestos del filtro (10),

- y la unidad de inyección (60) sustituye una salida de material filtrado (16, 18),

- y en el que se dispone un conducto de fluido (70) entre el extremo curso abajo de los canales de gas de alimentación (20) y la unidad de inyección (60) para redirigir una parte del gas de alimentación a la unidad de inyección (60) como gas impulsor para un medio inyectado

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/011365.

Solicitante: VOLVO TECHNOLOGY CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: 405 08 GÖTEBORG SUECIA.

Inventor/es: JOBSON, EDWARD, MARS, OWE, LARSSON, PER, OLOF, ANDERSSON, LENNART, EDVARDSSON,Jonas, WESTBERG,HEIJE, KNUTH-NIELSEN,JÖRGEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Filtros o procedimientos especialmente modificados... > B01D46/52 (Separadores de partículas que utilizan filtros dotados de un material plegado, p. ej. aparatos de precipitación de polvos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MAQUINAS... > Silenciadores o aparatos de escape que incluyen medios... > F01N3/022 (caracterizados por estructuras filtrantes especialmente adaptadas, p. ej. en forma de panal, de malla o fibrosas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Filtros o procedimientos especialmente modificados... > B01D46/12 (dispuestos en baterías)

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de filtración de partículas.

La invención se refiere a un dispositivo de filtración de partículas de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. 5

Los filtros de partículas se están volviendo cada vez más una parte estándar en el tratamiento posterior de gases de escape para motores diesel. Los filtros de partículas utilizados más comúnmente para motores de vehículos pesados se basan en sustratos cerámicos, tales como carburo de cordierita o silicio (SiC) . Normalmente se realizan como sustratos monolíticos, con un gran número de canales paralelos de un solo extremo en los que una parte de los 10 canales está cerrada en la entrada del monolito, y parte de los canales están cerrados a la salida del monolito. Las partículas se filtran cuando el gas de escape es forzado a través de las paredes de los canales del sustrato. La eficiencia es normalmente elevada, por encima de un 90%. Las partículas recogidas se eliminan del filtro por oxidación. La oxidación puede producirse a temperaturas más bajas a partir de aproximadamente 250º C si en los gases de escape hay presente NO2, o por oxígeno a altas temperaturas de aproximadamente 600º C. El control de 15 la temperatura durante las oxidaciones a alta temperatura es crítico para la durabilidad del filtro de partículas. El filtro de partículas es especialmente sensible a los máximos de temperatura local. Dichos máximos de temperatura local pueden producirse por una recogida irregular de hollín o por procedimientos de regeneración imperfecta del filtro. Alguna cantidad del hollín recogido no puede eliminarse por oxidación, y las cenizas que quedan después de la regeneración deben manipularse por separado, principalmente de manera manual desmontando el silenciador y 20 lavando el filtro.

Durante más de 20 años ha habido disponibles en el mercado equipos de filtración descritos anteriormente. En US 4.589.983 A se muestran diversas maneras de preparar materiales de filtración corrugados y planos. Se propone apilar unas láminas de filtración corrugadas en las que unos canales de fluido de láminas sucesivas quedan 25 orientados ortogonalmente entre sí con un giro de 90º . Un gas de alimentación entra en un lado de gas de alimentación y un material filtrado, por ejemplo, gas de escape filtrado si el gas de escape en bruto es el gas de alimentación, sale de la pila en lados ortogonales respecto al lado de gas de alimentación.

En US 6.126.833 A se describe una disposición con pequeños monolitos de cerámica para conseguir una filtración 30 de flujo cruzado en la que el material filtrado puede desplazarse hacia el exterior del módulo.

En EP 1 132 582 A1 se da un ejemplo de apilamiento de láminas de metal sinterizado a un filtro de partículas. Unas láminas grandes con una abertura central se sueldan entre sí a modo de acordeón, donde el gas de escape se dirige desde el exterior a través de unas láminas porosas hacia la abertura interior. El material retenido, es decir, el hollín y 35 la ceniza, se recogen en un recipiente que está dispuesto por debajo de las placas de filtro.

WO 2005/003528 A describe un dispositivo de filtración de partículas que comprende un filtro con un lado de entrada de alimentación para un gas de alimentación y una salida para material filtrado, que comprende, además, unos canales de gas de alimentación y unos canales de material filtrado y uno o más diafragmas entre el lado de entrada 40 de alimentación y la salida de material filtrado, caracterizado por el hecho de que opuesto al lado de entrada de alimentación se dispone una salida de partículas con un compartimento colector unido a la salida de partículas para recoger partículas retenidas en los canales de gas de alimentación.

US 4589983 A describe recircular un fluido no filtrado que sale de un concentrador curso abajo de un dispositivo de 45 filtración similar con un fluido limpio o recién introducido desde una fuente, tal como un depósito mientras el material filtrado es conducido desde el dispositivo de filtración.

US 2007/277516 A1 describe un dispositivo de filtración de partículas que comprende un filtro con un lado de entrada de alimentación para un gas de alimentación y unas salidas de material filtrado dispuestas en dos lados 50 opuestos del filtro. Se disponen unos canales de gas de alimentación y unos canales de material filtrado y uno o más diafragmas entre el lado de entrada de alimentación y la salida de material filtrado, en el que opuesto al lado de entrada de alimentación se dispone una salida de partículas con un compartimento colector unido a la salida de partículas para recoger partículas retenidas en los canales de gas de alimentación.

Un objetivo de la invención es un dispositivo de filtración de partículas que permita una extracción fácil de hollín y cenizas del filtro.

El objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1. Las otras reivindicaciones y la descripción describen realizaciones ventajosas de la invención. 60

De acuerdo con la invención, se dispone un dispositivo de filtración de partículas que comprende un filtro con un lado de entrada de alimentación para un gas de alimentación y una salida para material filtrado, que comprende, además, unos canales de gas de alimentación y unos canales de material filtrado y uno o más diafragmas entre el lado de entrada de alimentación y la salida de material filtrado. Opuesto al lado de entrada de alimentación se dispone una salida de partículas con un compartimento colector unido a la salida de partículas para recoger las partículas retenidas en los canales de gas de alimentación. Favorablemente, se dispone una salida de partículas opuesta al lado de entrada de alimentación y la salida de material filtrado está dispuesta transversalmente al lado de 5 entrada de alimentación. Preferiblemente, los diafragmas entre los canales de gas de alimentación y de material filtrado están orientados perpendiculares a la dirección de apilado. El cuerpo del filtro puede presentar forma de cubo. Preferiblemente, la salida de material filtrado puede ir dispuesta en dos lados opuestos del filtro. La disposición de flujo cruzado del filtro da lugar a un dispositivo de filtración compacto y eficiente.

En la salida de partículas se dispone un compartimento colector para recoger las partículas retenidas en los canales de gas de alimentación. El compartimiento colector recoge las cenizas formadas durante la regeneración del filtro. El dispositivo de filtración se utiliza preferiblemente en aplicaciones de automoción, particularmente en vehículos equipados con motores diesel. Por lo tanto, el compartimiento puede adaptarse en tamaño para contener las cenizas formadas por lo menos entre intervalos de mantenimiento regulares. En particular, el volumen del compartimento 15 colector puede diseñarse para mantener las cenizas entre varios intervalos de mantenimiento del vehículo. El gas de alimentación, es decir, los gases de escape del motor en un entorno automovilístico, entra en los canales de gas de alimentación del dispositivo de filtración y fluye a través de los diafragmas permeables a los gases en los canales de material de filtrado y sale del dispositivo de filtración. Los diafragmas retienen las cenizas y el hollín que lleva el gas de alimentación. El hollín puede ser quemado por el NO2 y/o O2, mientras que la ceniza se desplaza lentamente por 20 fuerzas viscosas hasta el final de los canales de alimentación en el compartimento colector. Favorablemente, los canales tienen un tamaño considerable con áreas en sección transversal en el rango de varios mm2.

Favorablemente, el compartimento colector puede conectarse de manera liberable al filtro. La extracción de las cenizas del dispositivo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de filtración de partículas (100) que comprende un filtro (10) con un lado de entrada de alimentación (12) para un gas de alimentación y una salida de material filtrado (16, 18) para un material filtrado, que comprende además unos canales de gas de alimentación (20) y unos canales de material de filtrado (22) y uno o más 5 diafragmas (34) entre el lado de entrada de alimentación (12) y la salida de material filtrado (16, 18) , en el que, opuesta al lado de entrada de alimentación (12) , se dispone una salida de partículas (50) con un compartimento colector (52) unido a la salida de partículas (50) para recoger partículas retenidas en los canales de gas de alimentación (20) , caracterizado por el hecho de que 10

- una unidad de inyección (60) está acoplada al filtro (10) en conexión fluida directa con los canales de material filtrado (22) , - en el que la salida de material filtrado (16, 18) está dispuesta en dos lados opuestos del filtro (10) , - y la unidad de inyección (60) sustituye una salida de material filtrado (16, 18) , - y en el que se dispone un conducto de fluido (70) entre el extremo curso abajo de los canales de gas 15 de alimentación (20) y la unidad de inyección (60) para redirigir una parte del gas de alimentación a la unidad de inyección (60) como gas impulsor para un medio inyectado.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el compartimento colector (52) está conectado de manera liberable al filtro (10) . 20

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que con el filtro (10) en su estado montado el compartimento colector (52) está montado geodésicamente por debajo del filtro (10) , en el que preferiblemente el gas de alimentación se desvía respecto al lado de entrada de alimentación (12) .

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el gas de alimentación se desplaza a lo largo de unos canales de gas de alimentación (20) dispuestos en unas placas de gas de alimentación (30) , y/o por el hecho de que el material filtrado se desplaza a lo largo de unos canales de material filtrado (22) dispuestos en unas placas de filtrado (32) .

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que los canales (20, 22) de placas sucesivas (30, 32) están alineados ortogonalmente.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado por el hecho de que las placas (30, 32) están apiladas en una dirección de apilado (40) y separadas por diafragmas permeables a los gases (34) . 35

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se dispone un material catalítico en uno o más canales de gas de alimentación (20) , en el que preferiblemente el uno o más canales de gas de alimentación (20) proporcionan un catalizador de oxidación.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se dispone un material catalítico en uno o más canales de gas filtrado (22) , en el que preferiblemente el uno o más canales de gas filtrado (22) proporcionan un catalizador para la reducción de óxidos de nitrógeno.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el catalizador va dispuesto en el 45 diafragma (34) y/o en las paredes de separación (36) .

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los diafragmas (34) entre el gas de alimentación y los canales de material filtrado (20, 22) están orientados perpendicularmente a la dirección de apilado (40) . 50

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que las paredes de separación (36) están dispuestas entre los canales (20, 22) dentro de una placa (30, 32) y en el que una o más de dichas paredes de separación (36) son estancas a los gases, y/o por el hecho de que las paredes de separación (36) están dispuestas entre los canales (20, 22) dentro de una placa (30, 32) y en el que una o más de dichas 55 paredes de separación (36) actúan como diafragmas (34) , y/o en el que las paredes de separación (36) están dispuestas entre los canales (20, 22) dentro de una placa (30, 32) y una o más paredes de separación (36) entre los canales (20 , 22) dentro de la misma placa (30, 32) están perforadas.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se dispone 60 una válvula (76) para regular la cantidad de gas de alimentación que es redirigida a la unidad de inyección (60) .

13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que se dispone un conducto de fluido (70) yuxtapuesto a una superficie de contacto (64) entre el filtro (10) y la unidad de inyección (60) .

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, caracterizado por el hecho de que en el conducto de fluido (70) hay dispuesto un filtro de partículas (72) . 5

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por el hecho de que un calentador (74) está acoplado al conducto de fluido (70) .

16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que las placas del 10 canal (30, 32) están realizadas en metal.

17. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los diafragmas (34) están realizados en un metal sinterizado.