Dispositivo de postratamiento de gas de escape, que comprende una carcasa metálica (1) que define una cavidad con un conducto de admisión (2) y un conducto de salida (3) y dos segmentos de espuma (4a;

4b) que están separados por una membrana (5), que están dispuestos alrededor del eje (6) longitudinal de la carcasa (1), de tal manera que se define, dentro de la carcasa (1), una cámara de entrada (7), una cámara exterior (8) y una cámara de salida (9), comunicándose dichas cámaras con dicho conducto de admisión (2) y dicho conducto de salida (3), de modo que, durante el uso, el flujo de los gases de escape del motor sea forzado desde la cámara de entrada (7) hasta la cámara exterior (8) y desde la cámara exterior (8) hasta la cámara de salida (9), adoptando de este modo componentes radiales de velocidad con respecto al eje (6) longitudinal de la carcasa (1), caracterizado porque

- dichos dos segmentos (4a; 4b) son segmentos de espuma metálica;

- porque dichos dos segmentos (4a; 4b) están realizados en láminas de espuma metálica en capas dispuestas en el trayecto de comunicación entre dicho conducto de admisión (2) y dicho conducto de salida (3), comprendiendo cada uno (4a; 4b) una pluralidad de capas de láminas de espuma metálica; y

- porque dicha porosidad de las capas de espuma metálica es variable en diferentes puntos de dichas láminas de espuma metálica.

Dispositivo de tratamiento de gas.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a dispositivos para el tratamiento de gas basados en espumas metálicas, en particular a un dispositivo de postratamiento de gas de escape, que comprende una carcasa metálica, que define una cavidad con un conducto de admisión y un conducto de salida y dos segmentos de espuma realizados en láminas de espuma metálica en capas dispuestas en el trayecto de comunicación entre dicho conducto de admisión y dicho conducto de salida.

Antecedentes de la invención

El material de espuma metálica considerado y el proceso de fabricación se describen en las solicitudes de patente internacional WO 2004089564 y WO 2005037467, respectivamente. Según este proceso, la espuma metálica se produce en láminas con la longitud y ancho deseados.

Los filtros a base de espuma que van a utilizarse o contenerse en dichos dispositivos, se conocen para aplicaciones de filtrado de material particulado de diésel, aunque la mayoría se basan en materiales cerámicos. Normalmente, las espumas cerámicas con tamaños de poro suficientemente pequeños para conseguir buenas eficacias de filtración muestran una caída de presión relativamente alta, debido al gran número de poros cerrados. Además, a medida que se acumula más hollín en el filtro, se conoce que tales espumas reducen su eficacia de filtración hasta que se observa un comportamiento de “fuga”, es decir, una eficacia negativa.

Otra desventaja de las espumas cerámicas es la limitación con respecto a la conformación del filtro final que va a utilizarse o contenerse en dichos dispositivos. Por tanto, es muy difícil obtener una zona de filtración grande en el espacio limitado requerido en las aplicaciones de automóviles.

A partir del documento WO 01/94010 se conoce un portador de catalizador de metal con, en uso, un gas de escape de un motor de combustión interna, que entra en el conducto de escape y entra en un paso de tubo y fluye hacia fuera a través de perforaciones en su interior, y que se desvía hacia fuera mediante un cierre interior. Un deflector anular redirige el flujo de gas a través de perforaciones de vuelto al paso y a través de un elemento de catalizador de tapón permeable a los gases, a continuación fluye a través de un elemento de catalizador de tapón adicional y continúa forzándose al interior de un trayecto de flujo serpenteante al interior de y fuera del paso de tubo a través de perforaciones. Este trayecto fuerza al gas de escape a que haga contacto con el recubrimiento catalítico de conducto de escape y el recubrimiento catalítico interior del elemento de catalizador conformable. Las superficies del elemento de catalizador conformable y la superficie interior del conducto de escape pueden recubrirse con materiales catalíticos. El gas en contacto catalítico que sufre reacciones de reacción de contaminación entrando en contacto con los recubrimientos catalíticos, sale como un gas de escape limpio. Sin embargo, esta descripción no soluciona las desventajas mencionadas anteriormente, en particular con referencia a la caída de presión y la eficacia de filtrado.

Otros documentos, /./ como la patente US nº 3.166.895 o el documento US nº 5.484.575 dan a conocer soluciones similares, con desventajas similares como en el caso anterior.

El documento WO 94/12777 de Flaekt todavía da a conocer un aparato para reducir las concentraciones de elementos contaminantes y perjudiciales en los gases de escape de motores diésel. Da a conocer una cámara de entrada (23) , una cámara exterior (24) y una cámara de salida (28) , y el flujo que pasa a través en este orden. Da a conocer una membrana (26) y un recubrimiento catalítico. Este documento da a conocer de nuevo soluciones similares al caso anterior, sin embargo con desventajas similares.

En la técnica anterior conocida, el material propuesto se denomina generalmente metal poroso, sin detallar específicamente el proceso de producción.

El documento DE 10 2005 010248 da a conocer un procedimiento de fabricación para una espuma metálica, aunque la espuma metálica producida de este procedimiento aún presenta desventajas similares, además del comportamiento de “fuga”.

Además, algunas formas de realización conocidas se definen por la necesidad de apoyar la regeneración térmica de los filtros a través de la utilización de calentadores eléctricos. Por tanto, se requiere el uso de al menos dos elementos de filtro cilíndricos. Debido a las limitaciones relacionadas con el material, el proceso de producción de los elementos de filtro y de la necesidad de múltiples elementos de filtro, el grosor de los elementos de filtro se limita al intervalo de 0, 5 a 20 mm, preferiblemente 1 mm o más.

El intervalo de tamaño de poro propuesto para su uso particularmente de manera preferida desde 100 hasta 600 µm

es bastante pequeño. De manera similar los grosores de filtración son muy estrechos.

Una técnica anterior aún adicionalmente conocida se refiere al uso de espumas cerámicas dando como resultado que no proporcionan una solución para solucionar las desventajas mencionadas anteriormente.

La patente US nº 4.175.107 de Fukada divulga un convertidor catalítico para purificar los gases de escape desde un motor de combustión interna. Dicho documento da a conocer unas cámaras de entrada, exterior y de salida, aunque el flujo puede desplazarse de cualquier manera, y además da a conocer elementos catalíticos.

El documento EP 1344907 A1 divulga un dispositivo que consiste en un cuerpo con estructura de célula abierta o poros abiertos, por ejemplo realizado a partir de espuma metálica o estropajo de metal con poros abiertos con una porosidad comprendida entre 20 y 100 poros por pulgada, que se determina mediante la cantidad de poros a lo largo de una línea. La porosidad puede presentar diferentes valores, aunque un único valor cada vez para un determinado dispositivo. Además, tiende a solucionar el problema de proporcionar un dispositivo que oxide el hollín a la menor temperatura posible que esté equipado frente a un bloqueo.

Objetivo de la invención

El objetivo de la presente invención es solventar las desventajas mencionadas anteriormente y el campo de aplicación de la presente invención se refiere principalmente al área de los sustratos catalíticos para el gas de escape de motores diésel y de gasolina tras el tratamiento.

Sumario de la invención

Por tanto según la presente invención se propone un dispositivo según se define en la reivindicación 1. /./

Según una forma de realización principal adicional de la invención, se propone un dispositivo de postratamiento de gas de escape que comprende además dos segmentos de espuma secundarios hechos de láminas de espuma metálica en capas dispuestas en el trayecto de comunicación entre dicho conducto de admisión y dicho conducto de salida, además de dichos dos segmentos de espuma principales. Dicho dispositivo destaca porque dichos dos segmentos de espuma secundarios también comprenden una pluralidad de capas de láminas de espuma metálica, que se disponen alrededor del eje longitudinal de la carcasa de tal manera que se define, dentro de la carcasa, una cámara interior, una cámara exterior, una cámara de salida, y una cámara cerrada, en el que dichas cámaras se comunican con dichos conductos de admisión o de descarga de modo que durante el uso, el flujo de los gases de escape del motor se fuerza desde la cámara interior a través de la cámara exterior y la cámara cerrada a la cámara de salida, adoptando así componentes radiales de velocidad con respecto al eje longitudinal de la carcasa.

Según una forma de realización ventajosa de la invención, dichos segmentos de espuma de dicho dispositivo están compuestos por capas concéntricas de láminas de espuma metálica.

Según una forma de realización aún adicionalmente ventajosa de la invención, los segmentos de espuma están enrollados alrededor de tubos perforados.

Según una forma de realización particular de la invención, los diámetros respectivos de dichos tubos perforados son diferentes.

Según una forma de realización más particular de la invención, la perforación de los tubos perforados es localmente variable.

Según una forma de realización preferida de la invención, las capas... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de postratamiento de gas de escape, que comprende una carcasa metálica (1) que define una cavidad con un conducto de admisión (2) y un conducto de salida (3) y dos segmentos de espuma (4a; 4b) que están separados por una membrana (5) , que están dispuestos alrededor del eje (6) longitudinal de la carcasa (1) , de tal manera que se define, dentro de la carcasa (1) , una cámara de entrada (7) , una cámara exterior (8) y una cámara de salida (9) , comunicándose dichas cámaras con dicho conducto de admisión (2) y dicho conducto de salida (3) , de modo que, durante el uso, el flujo de los gases de escape del motor sea forzado desde la cámara de entrada (7) hasta la cámara exterior (8) y desde la cámara exterior (8) hasta la cámara de salida (9) , adoptando de este modo componentes radiales de velocidad con respecto al eje (6) longitudinal de la carcasa (1) , caracterizado porque

- dichos dos segmentos (4a; 4b) son segmentos de espuma metálica;

- porque dichos dos segmentos (4a; 4b) están realizados en láminas de espuma metálica en capas dispuestas en el trayecto de comunicación entre dicho conducto de admisión (2) y dicho conducto de salida (3) , comprendiendo cada uno (4a; 4b) una pluralidad de capas de láminas de espuma metálica; y

- porque dicha porosidad de las capas de espuma metálica es variable en diferentes puntos de dichas láminas de espuma metálica.

2. Dispositivo de postratamiento de gas de escape según la reivindicación 1, que comprende dos segmentos de espuma secundarios (12a; 12b) realizados en láminas de espuma metálica en capas dispuestas en el trayecto de comunicación entre dicho conducto de admisión (2) y dicho conducto de salida (3) , además de dichos dos segmentos de espuma principales (4a; 4b) , caracterizado porque dichos dos segmentos de espuma secundarios (12a, 12b) también comprenden una pluralidad de capas de láminas de espuma metálica, que están dispuestos alrededor del eje (6) longitudinal de la carcasa (1) , de tal manera que se define, dentro de la carcasa (1) , una cámara interior (7’) , una cámara exterior (8’) , una cámara de salida (9’) , y una cámara cerrada (13) , comunicándose dichas cámaras con dicho conducto de admisión (2) y dicho conducto de salida (3) , de modo que, durante el uso, el flujo de los gases de escape del motor es forzado desde la cámara interior (7’) a través de la cámara exterior (8’) y la cámara cerrada (13) hasta la cámara de salida (9’) , adoptando de este modo componentes radiales de velocidad con respecto al eje (6) longitudinal de la carcasa (1) .

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los segmentos de espuma (4a; 4b) y/o (12a; 12b) están compuestos por capas concéntricas de láminas de espuma metálica.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los segmentos de espuma (4a; 4b) y (12a; 12b) están enrollados alrededor de unos tubos perforados (10a; 10b) , (15a; 15b) respectivamente.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque los respectivos diámetros de dichos tubos perforados (10a; 15a) y (10b; 15b) son diferentes.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la perforación de los tubos perforados (10a; 15a) y (10b; 15b) es variable en una zona limitada.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las capas de espuma metálica están recubiertas con material catalíticamente activo.

8. Dispositivo según la reivindicación anterior, caracterizado porque la carga catalítica de las capas de espuma metálica es variable en diferentes puntos de dichas capas de lámina de espuma metálica.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque dicha membrana (5) presenta una forma de disco, adoptando su diámetro externo cualquier valor mayor que el diámetro de los tubos perforados (10a; 15a) y (10b; 15b) y menor que el diámetro de la carcasa (1) exterior.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha membrana (5) está perforada, en particular, con una perforación variable en una zona limitada.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 4 a 10, cuando está subordinada a la reivindicación 2, caracterizado porque dicho tubo perforado (15a) está cerrado en uno de sus extremos por una membrana en forma de disco (11) y en su extremo opuesto, por una membrana en forma de disco (14) , forzando de este modo al flujo de gas a entrar en la cámara interior (7’) para pasar a través de la cámara exterior (8’) y la cámara cerrada (13) a la cámara de salida (9’) , que se comunica con el conducto de salida (3) .

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada lámina de espuma está realizada en una aleación de metal, con propiedades mecánicas adecuadas para permitir la formación con un diseño tubular.

13. Sistema de postratamiento de gas de escape de motor, que comprende una pluralidad de combinaciones, incluyendo cada una un dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores en disposiciones en serie, y/o en disposiciones en paralelo.

14. Sistema según la reivindicación anterior, que comprende además una conducción que presenta una cavidad definida por una superficie interior y en el que cada combinación es recibida en la cavidad.