Mezclador estático.

Mezclador estático para una corriente de gas que comprende un conducto (2) que tiene un eje longitudinal (9) adaptado para ser atravesado por una corriente gaseosa en una dirección paralela a dicho eje;

una pluralidad de aletas (14) capaz cada una de impartir al gas un componente de velocidad tangencial con respecto al eje anteriormente mencionado; un primer conjunto de las aletas anteriormente mencionadas (21) dispuesto alrededor del eje anteriormente mencionado de modo que imparta al gas un movimiento rotativo global alrededor de dicho eje; un segundo conjunto de aletas anteriormente mencionadas (22) dispuesto alrededor del primer conjunto anteriormente mencionado de tal manera que impartan al gas un movimiento rotativo global alrededor del eje anteriormente mencionado en el sentido opuesto con respecto al impartido por el primer conjunto, estando el mezclador caracterizado por que dichas aletas (14; 21, 22) se definen en los bordes de al menos un primer y un segundo conjunto de bandas (27, 27’) que forman una estructura de soporte del tipo malla (3); teniendo dichas aletas (14; 21, 22) una configuración en pendiente alternada con respecto al plano de dichas bandas (27, 27’) .

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06112249.

Solicitante: FPT Industrial S.p.A.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via Puglia 15 10156 Torino ITALIA.

Inventor/es: DELLORA, GIANCARLO, HAGIN,HARALD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01F3/04 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01F MEZCLA, p. ej. DISOLUCION, EMULSION, DISPERSION (mezcla de pinturas B44D 3/06). › B01F 3/00 Mezcla, p. ej. dispersión, emulsión, según las fases que vayan a mezclarse. › de gases o de vapores con líquidos (mezclando bebidas no alcohólicas con gases A23L 2/54).
  • B01F5/04 B01F […] › B01F 5/00 Mezcladores de flujo (pulverizadores, atomizadores B05B ); Mezcladores para materiales que caen, p. ej. partículas sólidas (B01F 13/04 tienen prioridad; mezcladores centrífugos B04). › Mezcladores de inyectores.
  • B01F5/06 B01F 5/00 […] › Mezcladores en los que los componentes de la mezcla son prensados juntos o a través de ranuras, orificios, o tamices (turbomezcladores B01F 5/16; molinos coloidales B02C; grifos mezcladores F16K 11/00).
  • F01N3/035 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01N SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA (disposiciones de conjuntos de propulsión relativas al escape de gases B60K 13/00; silenciadores de admisión de aire especialmente adaptados para motores de combustión interna, o con dispositivos para estos motores F02M 35/00; protección contra ruidos en general o amortiguamiento de los mismos G10K 11/16). › F01N 3/00 Silenciadores o aparatos de escape que incluyen medios para purificar, volver inofensivos o cualquier otro tratamiento de los gases de escape (control eléctrico F01N 9/00; dispositivos de control o diagnóstico para los aparatos de tratamiento de gases de escape F01N 11/00). › con reactores catalíticos.
  • F01N3/20 F01N 3/00 […] › especialmente adaptados para conversión catalítica (F01N 3/22 tiene prioridad).
  • F01N3/28 F01N 3/00 […] › Estructura de reactores catalíticos.

PDF original: ES-2390348_T3.pdf

 

Mezclador estático.

Fragmento de la descripción:

Mezclador estático

5 Alcance de la invención

La presente invención se refiere a un mezclador estático, en particular a un mezclador capaz de disolver una solución nebulizada en una corriente gaseosa, más en particular una solución de reactivo capaz de desarrollar amoníaco en la corriente de gases de escape de un motor equipado con un sistema SCR para la reducción de

óxidos de nitrógeno.

Técnica anterior

Uno de los problemas más acuciantes en el campo de los motores de combustión interna, en particular en

relación con los motores diesel, es la formación de óxidos de nitrógeno durante la combustión; estos óxidos de nitrógeno se descargan con los gases de escape del motor y representan uno de los principales contaminantes. Aunque se han propuesto varias soluciones para reducir la formación de estos compuestos, su nivel en los gases de escape representa aún un problema y, también considerando la aplicación de normativa legal incluso más estricta, se deben usar sistemas para la reducción de óxidos de nitrógeno en los gases de escape. Una de estas soluciones

es conocida como el sistema SCR (Reducción Catalítica Selectiva) ; éste se basa en la reacción, impulsada por un sistema catalítico adecuado, entre los óxidos de nitrógeno presentes en los gases de escape y amoníaco específicamente introducido como agente reductor. El amoniaco se introduce normalmente en la forma de un reactivo, preferiblemente líquido, capaz de liberar amoníaco en condiciones de temperatura adecuadas, o debido a la acción de catalizadores específicos, directamente en sistemas de producción de óxidos de nitrógeno. La fuente

preferida es normalmente urea en solución acuosa, por ejemplo entre el 10 y el 60% en peso (son preferidas concentraciones de aproximadamente el 32, 5%) a partir de la que se obtiene amoníaco por medio de la hidrólisis.

La urea se puede introducir en varias maneras y se nebuliza generalmente en la corriente de gases de escape, aguas arriba de un convertidor que contenga el catalizador SCR. Existen sistemas de nebulización del tipo 30 con aire, es decir en los que el líquido se mezcla con aire presurizado y la mezcla así obtenida se expande introduciendo ésta en la línea de gases de escape, o la solución se rocía usando un dispositivo de inyección específico, o inyector, normalmente pasando el líquido a cierta presión a través de una tobera o válvula, sin el uso de aire. Este último método ha despertado un creciente interés dado que la mezcla con aire presurizado estimula la precipitación de sólidos a partir de la solución de urea lo que puede producir problemas al sistema de nebulización.

Adicionalmente, los sistemas de aire presurizado son muy caros, con un funcionamiento mucho más complejo comparado con los inyectores que no usan aire.

Por otro lado, los sistemas sin aire son menos efectivos en la disolución del líquido. Para estimular la disolución de la solución en la corriente de gas, se usa frecuentemente un mezclador estático localizado por delante

de un convertidor catalítico, incluso más necesario si el sistema de inyección no usa aire.

Por ejemplo, a partir del documento de patente GB 2.381.218A se conoce un mezclador estático que comprende un conducto que tiene un eje longitudinal adaptado para ser atravesado por una corriente gaseosa en una dirección paralela a dicho eje, y una pluralidad de aletas capaz cada una de impartir al gas un componente de

45 velocidad tangencial con respecto al eje anteriormente mencionado. El primer conjunto de las aletas citadas dispuestas alrededor del eje anteriormente mencionado es tal que imparte al gas un movimiento rotativo global alrededor de dicho eje, mientas que un segundo conjunto de las aletas se dispone alrededor del primer conjunto anteriormente mencionado de tal manera que imparte al gas un movimiento rotativo global alrededor del eje anteriormente mencionado en sentido opuesto con respecto al impartido por el primer conjunto.

50 [0006] Sin embargo, las capacidades del citado mezclador existente no son satisfactorias en relación al rendimiento. Para combinar la eficiencia de una dispersión elevada con caídas de presión aceptables y con estructuras que no sean demasiado complejas de obtener, muchos tipos de mezcladores usados confieren componentes de velocidad tangencial en el gas con respecto al eje del conducto, por ejemplo con un conjunto de

55 elementos de tipo turbina que inducen una rotación general de la masa aguas abajo del mezclador. Como resultado, el gas, en particular la urea y sus productos de descomposición, tienden a concentrarse hacia el exterior de los tubos y este efecto se propaga hasta el convertidor catalítico; como resultado éste no funciona en una forma uniforme y su eficiencia es considerablemente perturbada. Adicionalmente, en ausencia del mezclador, la distribución del reactivo en el gas sería completamente inadecuada y el catalizador no podría funcionar. Es deseable por lo tanto tener la

60 posibilidad de disolver el reactivo en la corriente de gases de escape sin encontrar los problemas anteriormente mencionados en tanto se usa un mezclador estático de construcción simple de modo que la corriente gaseosa que pasa a través de él no quede afectada por caídas de presión excesivas.

Sumario

Los problemas anteriormente mencionados se han resuelto de acuerdo con la presente invención usando un mezclador estático para una corriente de gas que comprende:

un conducto que tiene un eje longitudinal adaptado para ser atravesado por una corriente gaseosa en una dirección paralela a dicho eje; una pluralidad de aletas capaz cada una de impartir al gas un componente de velocidad tangencial con respecto al eje anteriormente mencionado; un primer conjunto de las aletas anteriormente mencionadas dispuestas alrededor del eje anteriormente mencionado de tal manera que impartan al gas un movimiento rotativo global alrededor de dicho eje; un segundo conjunto de las aletas anteriormente mencionadas dispuestas alrededor del primer conjunto anteriormente mencionado de tal manera que imparta el gas un movimiento rotativo global alrededor del eje anteriormente mencionado en un sentido opuesto con respecto al impartido por el primer conjunto, estando el mezclador caracterizado por que dichas aletas se definen en los bordes de al menos un primer y un segundo

conjunto de bandas que forman una estructura de soporte del tipo malla; teniendo dichas aletas una configuración en pendiente alternada con respecto al plano de dichas bandas.

La invención se refiere en particular al contenido de las reivindicaciones adjuntas.

Lista de figuras

La presente invención se ilustrará ahora con una descripción detallada de realizaciones preferidas pero no exclusivas proporcionadas con finalidades de ejemplo solamente con ayuda de las figuras 1 y 2 adjuntas que muestran una sección longitudinal y una vista frontal respectivamente de la tubería de gases de escape de un motor

de combustión interna, que incluye un mezclador de acuerdo con la presente invención.

Las figuras 3, 4 y 5 son dos vistas ortogonales y una vista en perspectiva respectivamente de una banda con un número de aletas, que forma parte de un mezclador de acuerdo con la presente invención.

La figura 6 es una vista en perspectiva de otra banda, capaz de cooperar con la mostrada en las figuras 3, 4 y 5.

Descripción detallada de una realización

[0012] Con referencia a las figuras 1 y 2, se describe un mezclador estático de acuerdo con la presente invención.

La figura 1 muestra una tubería de gases de escape 1 de un motor de combustión interna. Está equipada con un mezclador estático 20 de acuerdo con la presente invención. El mezclador 20 incluye un conducto 2 que tiene un eje longitudinal 9 que puede ser un eje simétrico al del mezclador o parte de éste. Los gases pasan a través de la tubería en la dirección de la flecha A, paralela al eje 9 y la corriente de gas fluye a través del mezclador en esta dirección. El mezclador incluye una estructura 3, que puede tener forma de malla, y soporta una pluralidad de aletas 14, capaz cada una de imbuir al gas un componente de velocidad tangencial con respecto al eje 9; de acuerdo con una realización posible de la invención, éstas son aletas planas;... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Mezclador estático para una corriente de gas que comprende un conducto (2) que tiene un eje longitudinal (9) adaptado para ser atravesado por una corriente gaseosa en una dirección paralela a dicho eje; una pluralidad de 5 aletas (14) capaz cada una de impartir al gas un componente de velocidad tangencial con respecto al eje anteriormente mencionado; un primer conjunto de las aletas anteriormente mencionadas (21) dispuesto alrededor del eje anteriormente mencionado de modo que imparta al gas un movimiento rotativo global alrededor de dicho eje; un segundo conjunto de aletas anteriormente mencionadas (22) dispuesto alrededor del primer conjunto anteriormente mencionado de tal manera que impartan al gas un movimiento rotativo global alrededor del eje

anteriormente mencionado en el sentido opuesto con respecto al impartido por el primer conjunto, estando el mezclador caracterizado por que dichas aletas (14; 21, 22) se definen en los bordes de al menos un primer y un segundo conjunto de bandas (27, 27’) que forman una estructura de soporte del tipo malla (3) ; teniendo dichas aletas (14; 21, 22) una configuración en pendiente alternada con respecto al plano de dichas bandas (27, 27’) .

2. Mezclador estático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dichas bandas (27, 27’) de dicho primer y segundo conjunto tienen una forma rectangular, con dichas aletas (14; 21, 22) colocadas en los lados más largos de dichas bandas (27, 27’) .

3. Mezclador estático de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que dichas aletas (14; 21, 22) son 20 planas y porque el plano en el que se disponen forma un ángulo (!) con dicho eje (9) de entre 10 y 45º.

4. Mezclador estático de acuerdo con cualquier reivindicación 1 a 3, caracterizado por que dichas bandas (27) del primer conjunto tienen muescas adaptadas para insertarse en muescas de las bandas (27’) de dicho segundo conjunto para la formación de dicha estructura de soporte (3) del tipo malla.

5. Módulo de mezcla que incluye el mezclador estático de acuerdo con cualquier reivindicación previa 1 a 4.

6. Motor de combustión interna, preferiblemente diesel, equipado con un sistema catalítico SCR y con un mezclador

de acuerdo con cualquier reivindicación desde 1 a 4, colocado en la tubería de gases de escape que sale del motor. 30

7. Vehículo equipado con un motor de acuerdo con la reivindicación 6.


 

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