Disposición y procedimiento para la purificación de gases de escape por medio de un agente reductor.

Disposición (1) para la purificación de una corriente de gases de escape (2) de un motor de combustión interna(3),

que presenta al menos un conducto de escape de gases (4), en el que está dispuesto un elemento (5) para lapurificación de los gases de escape con un primer lado frontal (6) y un segundo lado frontal (7), en la que elelemento (5) puede ser atravesado por la corriente de gases de escape (2) desde el primer lado frontal (6) hacia elsegundo lado frontal (7) y consigue una homogeneización de la circulación de los gases de escape sobre la seccióntransversal del conducto de escape de gases (4), que prosigue al menos en una zona corta curso abajo de lacorriente del elemento (5) como zona de circulación laminar (12), y curso debajo de la corriente del elemento (5) estáprevista una unidad de adición (8) para la adición de un agente reactivo (9) a la corriente de gases de escape (2), enla que la unidad de adición (8) está dispuesta a una distancia (10) de máximo 30 mm, en particular de máximo 20mm, del segundo lado frontal (7) del elemento (5), y está dispuesta en la zona de la circulación laminar (12) delelemento (5), de manera que al menos el 90 % de agente reactivo (9) alimentado incide sobre el segundo ladofrontal (7) del elemento (5).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/061543.

Solicitante: EMITEC GESELLSCHAFT FUR EMISSIONSTECHNOLOGIE MBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HAUPTSTRASSE 128 53797 LOHMAR ALEMANIA.

Inventor/es: BRUCK, ROLF, HODGSON, JAN, WITTE-MERL,OLAF.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F01N3/035 SECCION F — 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).

PDF original: ES-2424455_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Disposición y procedimiento para la purificación de gases de escape por medio de un agente reductor

La presente invención se refiere a una disposición así como a un procedimiento para la purificación de una corriente de gases de escape de un motor de combustión interna, en los que se pulveriza un agente reactivo sobre el lado de salida de la corriente de un elemento para la purificación de los gases de escape.

Para los sistemas actualmente en uso para la purificación de gases de escape de motores de combustión interna, en particular de motores Diesel, se emplean elementos para la purificación de los gases de escape en conductos de escape de gases, que requieren para el funcionamiento correcto, al menos temporalmente, la alimentación de un agente reactivo. A estos elementos pertenecen especialmente catalizadores-SCR, a los que se añade, para la reducción selectiva de óxidos de nitrógeno, amoniaco en forma libre y en forma ligada como agente reductor, por ejemplo una solución de urea. Además, tales elementos son también elementos de purificación de gases de escape catalizados por oxidación, a los que se añaden para la calefacción de los gases de escape unos compuestos hidrocarburos (combustible) como agente reactivo. Este calentamiento de la corriente de gases de escape está previsto durante una regeneración térmica de negro de carbón de un filtro de partículas o para la regeneración de azufre de catalizadores acumuladores de óxido de nitrógeno.

Para una purificación muy buena de los gases de escape es deseable una distribución lo más uniforme posible y una abominación lo más fina posible del agente reactivo en la sección transversal del conducto de escape de gases.

A través de la adición del agente reactivo en una dirección en contra de la circulación de los gases de escape se consigue a través de la velocidad relativa más elevada del agente reactivo con respecto a la corriente de gases de escape una distribución más fina y mejorada del agente reactivo. Este efecto se apoya adicionalmente a través de la incidencia del agente reactivo sobre el lado de salida de la corriente del elemento para la purificación de gases de escape, porque las gotas incidentes del agente reactivo son atomizadas adicionalmente o bien pueden evaporarse desde las superficies del elemento directamente en la corriente de gases de escape.

Se conoce a partir del documento DE 10 2006 051 788 A1 un sistema de tratamiento posterior de gases de escape para motores de combustión interna, en el que un dispositivo de inyección cede un agente reactivo en contra de la circulación de los gases de escape al conducto de escape de gases. En este caso, curso arriba de la corriente del dispositivo de inyección está previsto un componente () , sobre el que puede incidir al menos una parte del agente reactivo alimentado. El dispositivo de inyección está alejado en este caso a una distancia de máximo 200 mm desde el componente dispuesto curso arriba de la corriente. De esta manera debe asegurarse que tiene lugar una evaporación suficiente del agente reductor en la corriente de gases de escape. Antes de que ésta alcance el componente.

En el documento EP 1 890 016 A se publica de la misma manera un dispositivo de inyección para agente reductor. Allí se indica que la adición a la circulación de reactivos debe realizarse curso debajo de la corriente de un elemento y a contra corriente, de manera que tiene lugar una turbulencia lo más fuerte posible de la circulación de reactivos. De esta manera debe conseguirse una distribución uniforme de los reactivos en el gas de escape y ya una evaporación al menos parcial de la circulación de reactivos a través del calor del gas de escape.

El cometido de la invención es solucionar, al menos parcialmente, los problemas descritos con relación al estado de la técnica es indicar en particular una disposición o bien un procedimiento, a través del cual se consigue una distribución lo más uniforme posible del agente reactivo en la corriente de gases de escape, para mejorar de esta manera la evaporación el agente reactivo.

Estos cometidos se solucionan con una disposición de acuerdo con las características de la reivindicación 1 de la patente así como por medio de un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 de la patente. Otras configuraciones ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones de patente formuladas de forma dependiente. Hay que indicar que las características indicadas en las reivindicaciones dependientes formuladas de forma dependiente se pueden combinar entre sí de una manera discrecional tecnológicamente conveniente. Además, las características indicadas en las reivindicaciones de la patente se explican con precisión en detalle en la descripción, siendo representadas otras configuraciones preferida de la invención.

En este caso, el cometido se soluciona a través de una disposición para la purificación de una corriente de gases de escape de un motor de combustión interna, en la que la disposición presenta al menos un conducto de gases de escape, en el que está dispuesto un elemento para la purificación de gases de escape con un primer lado frontal y con un segundo lado frontal, en la que el elemento es atravesado por la corriente de gases de escape desde el primer lado frontal hacia el segundo lado frontal y curso debajo de la corriente del elemento está prevista una unidad de adición para la adición de un agente reactivo a la corriente de gases de escape, estando distanciada la unidad de adición a una distancia máxima de 30 mm desde el segundo lado frontal del elemento y estando dispuesta en la zona de la circulación laminar del elemento de manera que al menos el 90% del agente reactivo añadido incide

sobre el segundo lado frontal del elemento.

Por un elemento para la purificación de gases de escape se entiende especialmente un cuerpo portador de catalizador, que comprende un recubrimiento catalíticamente activo (en particular en una capa de lavado) , que lleva a cabo una conversión de al menos un componente del agente reactivo y/o del gas de escape. De manera alternativa o adicional, el elemento puede presentar también la función de un filtro de partículas o de una trampa de partículas para reducir la concentración de partículas en la corriente de gases de escape. En este caso, se puede tratar tanto de un filtro de partículas cerrado, que comprende una pluralidad de canales, que están cerrados de forma alterna, como también de un llamado filtro de corriente secundaria, en el que por medio de estructuras internas se conduce una parte de los gases de escapa a un medio poroso. Tanto los cuerpos portadores de catalizador como también los filtros de partículas pueden estar configurados especialmente en forma de un cuerpo de panal de abejas, en el que un cuerpo cerámico y/o metálico está configurado con una pluralidad de cavidades que pueden ser atravesadas por la corriente. Un cuerpo de panal de abejas metálico puede presentar adicionalmente, además de láminas metálicas al menos parcialmente estructuradas, también capas de alambres finos (velos) .

El elemento presenta un primer lado frontal, que está dirigido en contra de la corriente de gases de escape en el funcionamiento de la disposición, de manera que los gases de escape son conducidos a través del conducto de gases de escape dentro del elemento a través del primer lado frontal y son conducidos a través del elemento hacia el segundo lado frontal del elemento. Como consecuencia de la circulación a través del elemento se consigue especialmente una homogeneización de la circulación de gases de escape a través de la sección transversal del conducto de gases de escape, que prosigue al menos una zona corta curado debajo de la corriente del elemento, antes de que las corrientes individuales, que estaban separadas, al menos parcialmente, unas de las otras anteriormente sobre todo en un cuerpo de panal de abejas, se reúnan de nuevo en el conducto de gases de escape. Esta zona de circulación laminar, que incide solamente en la proximidad inmediata del segundo lado frontal del elemento sobre el lado de salida de la corriente del elemento, posibilita una distribución reproducible y ajustable del agente reactivo introducido. Esto se debe a que en esta zona de la circulación laminar apenas aparecen turbulencias de la corriente de gases de escape, que provoquen un remolino del agente reactivo introducido y de esta manera generen velocidades relativas localmente alternas de la corriente de gases de escape. Fuera de la zona de la circulación laminar, el agente reactivo alimentado no es influenciado de una manera uniforme y, por lo tanto, no predeterminable en un comportamiento de la circulación, sino que debido a las turbulencias... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Disposición (1) para la purificación de una corriente de gases de escape (2) de un motor de combustión interna (3) , que presenta al menos un conducto de escape de gases (4) , en el que está dispuesto un elemento (5) para la purificación de los gases de escape con un primer lado frontal (6) y un segundo lado frontal (7) , en la que el elemento (5) puede ser atravesado por la corriente de gases de escape (2) desde el primer lado frontal (6) hacia el segundo lado frontal (7) y consigue una homogeneización de la circulación de los gases de escape sobre la sección transversal del conducto de escape de gases (4) , que prosigue al menos en una zona corta curso abajo de la corriente del elemento (5) como zona de circulación laminar (12) , y curso debajo de la corriente del elemento (5) está prevista una unidad de adición (8) para la adición de un agente reactivo (9) a la corriente de gases de escape (2) , en la que la unidad de adición (8) está dispuesta a una distancia (10) de máximo 30 mm, en particular de máximo 20 mm, del segundo lado frontal (7) del elemento (5) , y está dispuesta en la zona de la circulación laminar (12) del elemento (5) , de manera que al menos el 90 % de agente reactivo (9) alimentado incide sobre el segundo lado frontal (7) del elemento (5) .

2. Disposición (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el segundo lado frontal (7) está formado esféricamente.

3. Disposición (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, en la que la unidad de adición (8) está dispuesta fuera de un diámetro (14) el conducto de escape de gases.

4. Disposición (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que el elemento (5) tiene en el segundo lado frontal (7) una capacidad de absorción de gotas (17) del agente reactivo (9) con un diámetro mayor de 200 !m.

5. Procedimiento para la cesión de un agente reactivo (9) a un conducto de escape de gases (4) durante el funcionamiento de un motor de combustión interna (3) , en el que una unidad de cesión (8) está dispuesta curso debajo de la corriente de un elemento (5) para la purificación de los gases de escape, el que el elemento (5) consigue una homogeneización de la circulación de los gases de escape sobre la sección transversal del conducto de escape de gases (4) , que prosigue al menos en una zona corta curso debajo de la corriente del elemento (5) como zona de circulación laminar (12) , en el que la unidad de adición (8) está dispuesta en la zona de circulación laminar (12) del elemento (5) , y en el que al menos el 90 % de l agente reactivo (9) suministrado se dispone sobre un segundo lado frontal (7) del elemento (5) .

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el agente reactivo (9) se pulveriza con una tobera (20) configurada asimétricamente de la unidad de cesión (8) sobre un segundo lado frontal (7) del elemento (5) .

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 ó 6, en el que la unidad de cesión (8) está dispuesta fuera del diámetro (14) del conducto de escape de gases y al menos el 90 % de la superficie (15) del segundo lado frontal (7) es impulsado con el agente reactivo (9) .

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 7, en el que el segundo lado frontal (7) del elemento (5) es impulsado con una carga superficial uniforme de agente reactivo (9) .

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 8, en el que el tamaño de las gotas (17) del agente reactivo (9) cedido al conducto de escape de gases (4) es diferente.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la relación entre las gotas más grandes (17) y las gotas más pequeñas (17) es al menos de 3 a 1.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 10, en el que la velocidad de las gotas (17) del agente reactivo (9) cedido al conducto de escape de gases (4) es diferente.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la relación entre la velocidad máxima y la velocidad mínima es al menos de 3 a 1.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 12, en el que la adición del agente reactivo (9) es regulada por medio de una presión de adición hacia la unidad de adición (8) .


 

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