FILTRO DE FLUJO SECUNDARIO CON RENDIMIENTO DE FILTRACIÓN MEJORADO.

Filtro de flujo secundario (1) que presenta una pluralidad de canales yuxtapuestos (2) que están formados con al menos una capa de pared estructurada (3) y una capa filtrante (4),

en donde en al menos la pluralidad de canales (2) están previstas varias paletas de guía respectivas (5) para formar una presión dinámica en la zona de canal antepuesta con una superficie de ataque de flujo (9) y unos respectivos pasos (6) formados con la capa de pared (3) para el escape de corrientes parciales de gas de escape hacia un canal contiguo (2) y para la circulación de las corrientes parciales de gas de escape por delante de la capa filtrante (4) hacia el canal contiguo (2), y en donde en canales contiguos (2), que están unidos uno con otro a través de pasos (6), están dispuestas unas paletas de guía (5) decaladas una respecto de otra en la dirección de circulación (27) y dotadas de la misma orientación de las superficies de ataque de flujo (9)

La presente invención concierne a un filtro de flujo secundario que presenta una pluralidad de canales que están formados con al menos una capa de pared estructurada y una capa filtrante. El llamado filtro de flujo secundario debe diferenciarse de un filtro que presenta canales alternativamente cerrados por completo. Un campo de utilización especial de un filtro de flujo secundario de esta clase es el tratamiento posterior de los gases de escape en vehículos automóviles.

Un filtro de flujo secundario se desprende, por ejemplo, del modelo de utilidad alemán No. 201 17 873, en el que el cuerpo de filtro descrito allí como "abierto" está realizado con una lámina estructurada y una capa filtrante lisa. La lámina presenta una pluralidad de paletas con una altura de paleta, que forman cada una de ellas un paso con una entrada de paleta y una salida de paleta, estando dispuestas la entrada de paleta y la salida de paleta en ángulo una respecto de otra. Lo especial del cuerpo de filtro allí descrito es que la altura de paleta está comprendida entre el 100% y el 60% de la altura de la estructura, estando garantizada una libertad de circulación de al menos el 20%. La alusión a una libertad de circulación ilustra que no se trata aquí de un concepto de filtro cerrado, sino que se posibilita un flujo secundario. Respecto de la configuración de las paletas, se revela también que éstas han de realizarse de manera ventajosa en forma alternada e igualmente dirigida. En forma alternada significa que las paletas están posicionadas en extremos contiguos de las estructuras, sobresaliendo dichas paletas hacia lados diferentes de la lámina. En forma igualmente dirigida significa en este sentido que las aberturas de paso de las paletas miran todas en la misma dirección axial del cuerpo de filtro.

Según un perfeccionamiento de este cuerpo de filtro, tal como éste se describe en el documento WO 2005/099867 A1, el ataque de flujo a las paletas deberá efectuarse ventajosamente a través de las paletas de guía oblicuas. Esto tiene repercusiones especialmente sobre una pérdida de presión reducida del cuerpo de filtro al ser atravesado con gases de escape en instalaciones motrices de combustión móviles.

Además, se desprenden del modelo de utilidad alemán No. 201 17 659 unos filtros de partículas abiertos que están formados con láminas metálicas estructuradas y capas filtrantes. Con ayuda de la estructura de las láminas metálicas se forman canales atravesables con un fluido. Además, las láminas metálicas están provistas de pasos y paletas de guía, estando decaladas las paletas de guía de canales contiguos en la dirección de circulación y presentando superficies de ataque de flujo con orientación diferente.

Con los cuerpos de filtro que aquí se presentan se pueden materializar ya considerables tasas de conversión, pudiendo constatarse al mismo tiempo una pequeña pérdida de presión. No obstante, se deberá aspirar a una efectividad incrementada de un filtro de flujo secundario de esta clase, precisamente en atención a las futuras legislaciones. En este caso, se deberá conservar al mismo tiempo la ventaja de la menor pérdida de presión con respecto a los sistemas cerrados.

Partiendo de esto, el problema de la presente invención consiste en indicar un filtro de flujo secundario que al menos resuelva parcialmente o minimice los problemas técnicos ilustrados con respecto al estado de la técnica. En particular, se pretende indicar un filtro de flujo secundario que produzca una efectividad mejorada en cuanto a la conversión de contaminantes contenidos en un gas de escape, debiendo mejorarse precisamente la retención y eventualmente la oxidación de partículas contenidas en el flujo de gas de escape. Al mismo tiempo, se deberá conservar una fabricación barata del filtro de flujo secundario, debiendo aguantar duraderamente el filtro de flujo secundario incluso los altos esfuerzos térmicos y dinámicos que se producen en el sistema de gas de escape de motores de combustión interna móviles. Estos problemas se resuelven con un filtro de flujo secundario según las características de la reivindicación 1. Ejecuciones o aplicaciones ventajosas están indicadas en las respectivas reivindicaciones formuladas como subordinadas. Cabe consignar que las características expuestas individualmente en las reivindicaciones pueden combinarse unas con otras de cualquier manera tecnológicamente conveniente y ofrecer otras ejecuciones de la invención.

El filtro de flujo secundario presenta una pluralidad de canales yuxtapuestos, estando formados los canales con al menos una capa de pared estructurada y una capa filtrante. En al menos la pluralidad de los canales están previstas aquí unas paletas de guía para formar una presión dinámica en la zona de canal antepuesta con una superficie de ataque de flujo y con respectivos pasos formados con la capa de pared para el escape de flujos parciales de gas de escape hacia un canal contiguo y para la circulación de flujos parciales de gas de escape a lo largo de la capa filtrante hacia el canal contiguo. Este filtro de flujo secundario se caracteriza porque en canales contiguos que están unidos uno con otro a través de pasos están dispuestas unas paletas de guía decaladas una respecto de otra en la dirección de circulación y con la misma orientación de las superficies de ataque de flujo.

Con el término de filtro de flujo secundario se piensa especialmente en un cuerpo de filtro con el que se inaugura para el flujo de gas tratado la posibilidad de hacerle circular allí (teóricamente) a lo largo de un recorrido a través del mismo sin atravesar la capa filtrante. El filtro de flujo secundario sigue así un concepto distinto del filtro "cerrado" clásico, en el que los canales están completamente cerrados hacia un lado y todo el flujo de gas de escape tiene que circular así forzosamente a través de una pared porosa. Se parte aquí, por ejemplo, de la idea de que el filtro de flujo secundario presenta fundamentalmente unos canales separados, pero estos se pueden comunicar uno con otro

o están en relación de intercambio de circulación. Para esta ejecución de un filtro de flujo secundario están formados unos pasos hacia canales contiguos. Estos pasos se forman regularmente con la capa de pared, pudiendo conseguirse esto, por un lado, por medio de perforaciones de la capa de pared y/o también por deformaciones de dicha capa de pared.

La capa de pared estructurada está hecha de manera ventajosa de un material impermeable al gas, por ejemplo metal o cerámica, prefiriéndose una capa de pared metálica. Para este caso en el que esta capa de pared está fabricada de un metal, se trata preferiblemente de una lámina metálica al menos parcialmente ondulada. Para la capa filtrante se prefiere un tricotado de alambre (como, por ejemplo, un velo de fibras o similares), estando éste fabricado de manera ventajosa a base del mismo material o, en ciertas circunstancias, también a base de un material semejante al de la capa de pared. En el caso de una constitución del cuerpo de filtro no realizada en forma de espiral, se disponen regularmente varias capas de pared y varias capas filtrantes una respecto de otra de modo que éstas limiten conjuntamente una respectiva pluralidad de canales. Estas capas de pared y estas capas filtrantes se arrollan o enroscan a continuación de modo que se puedan colocar filtros de flujo secundario con una sección transversal cualquiera en una carcasa correspondiente.

Dentro de los canales se forman obstáculos a la circulación por efecto de la habilitación de las paletas de guía, de modo que se establece una presión dinámica delante de estas paletas de guía. Esta presión dinámica conduce a que una proporción considerable del flujo de gas circulante por el canal circule a través de una capa filtrante. Esta presión dinámica se anula cuando se inaugura para el flujo de gas la posibilidad de desviarlo a través de un paso correspondiente hacia un canal con un nivel de presión reducido.

Se ha encontrado ahora que la ejecución u orientación del paso tiene un efecto considerable con respecto a la acción de limpieza. Por este motivo, se propone aquí según la invención que los pasos tengan una sección transversal ahusada, estando orientada la porción ahusada de la sección transversal hacia la paleta de guía contigua. Esto significa, en otras palabras, que la porción ahusada de la sección transversal está formada hacia la paleta de guía que establece la presión dinámica en las proximidades del paso. Usualmente, los pasos se extienden en la dirección de los canales a... [Seguir leyendo]

1. Filtro de flujo secundario (1) que presenta una pluralidad de canales yuxtapuestos (2) que están formados con al menos una capa de pared estructurada (3) y una capa filtrante (4), en donde en al menos la pluralidad de canales (2) están previstas varias paletas de guía respectivas (5) para formar una presión dinámica en la zona de canal antepuesta con una superficie de ataque de flujo (9) y unos respectivos pasos (6) formados con la capa de pared (3) para el escape de corrientes parciales de gas de escape hacia un canal contiguo (2) y para la circulación de las corrientes parciales de gas de escape por delante de la capa filtrante (4) hacia el canal contiguo (2), y en donde en canales contiguos (2), que están unidos uno con otro a través de pasos (6), están dispuestas unas paletas de guía

(5) decaladas una respecto de otra en la dirección de circulación (27) y dotadas de la misma orientación de las superficies de ataque de flujo (9).

2. Filtro de flujo secundario (1) según la reivindicación anterior, en el que los pasos (6) están formados con paletas de guía (5) dispuestas en el canal contiguo (2) y dotadas de una superficie de ataque de flujo (9), caracterizado porque las paletas de guía (5) decaladas una respecto de otra en la dirección de circulación (27) están dispuestas en extremos contiguos (10) de la capa de pared (3).

3. Filtro de flujo secundario (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los pasos están formados con paletas de guía que presentan una superficie de ataque de flujo, caracterizado porque las superficies de ataque de flujo (9) están construidas con un ángulo (11) de hasta 45º con respecto a un eje de canal (12).

4. Filtro de flujo secundario (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los pasos están formados con paletas de guía que presentan una superficie de ataque de flujo, caracterizado porque las superficies de ataque de flujo (9) están construidas con una longitud (13) de 3 mm a 8 mm.

5. Filtro de flujo secundario (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los pasos están formados con paletas de guía que presentan una superficie de ataque de flujo, caracterizado porque las superficies de ataque de flujo (9) están construidas con una altura (14) de 50% a 100% de la respectiva anchura de canal (15).

6. Filtro de flujo secundario (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los pasos están formados con paletas de guía que presentan una superficie de ataque de flujo, caracterizado porque las paletas de guía contiguas (5) están construidas con un decalaje (16) de al menos 10 mm en la dirección del eje de canal (12).

7. Filtro de flujo secundario (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están previstas al menos seis paletas de guía (5) en un canal (2).

8. Filtro de flujo secundario (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa de pared estructurada (3) es una lámina metálica (17) y la capa filtrante (4) es un tricotado de alambre metálico (18).

9. Filtro de flujo secundario (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en una carcasa (20) están dispuestos, enroscados uno con otro, varios estratos (19) que comprenden una capa de pared (3) y una capa filtrante (4).

10. Filtro de flujo secundario (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una zona parcial (21) de al menos la capa de pared (3) o la capa filtrante (4) presenta un revestimiento catalíticamente activo (22).

11. Instalación de gas de escape (23) de un vehículo (30) que presenta un filtro de flujo secundario (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

12. Vehículo (30) que presenta un filtro de flujo secundario (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 anteriores.