BRPI0711183A2

BRPI0711183A2 - dispositivo e método para reduzir emissões

Info

Publication number: BRPI0711183A2
Application number: BRPI0711183-5A
Authority: BR
Inventors: Sergio Varkala Sangiovani
Original assignee: Sabertec L L C
Priority date: 2006-05-03
Filing date: 2007-05-03
Publication date: 2011-08-23
Also published as: US7731773B2; JP5284951B2; US20080066446A1; BRPI0711184B1; EP2021596A2; CO6141487A2; AU2007248010B2; CN101437598A; WO2007131102A3; IL194866A0; MA30477B1; US20080053068A1; US20100307134A1; US8474250B2; EP2021596A4; RU2008147217A; RU2460570C2; ZA200808870B; AU2007248010A1; JP2009536291A

Abstract

DISPOSITIVO E METODO PARA REDUZIR EMISSõES Um dispositivo de redução de emissões que pode ser afixado de maneira desmontável a um sistema de escapamento de motor a diesel. O dispositivo compreende um gabinete externo que pode ser dividido em uma parte inferior e uma parte superior, sendo a parte inferior afixada de maneira desmontável ao sistema de escapamento de um motor a diesel; uma carcaça para conter uma bobina é presa à parte inferior do gabinete externo no ponto onde o escapamento ingressa no gabinete externo e a carcaça possui uma abertura chanfrada na diagonal em sua parte proximal e uma bobina posicionada na sua parte distal; um ou mais cilindros de manta fibrosa; e uma guia para organizar e firmar um ou mais cilindros de manta fibrosa no interior do gabinete externo. Os cilindros de manta fibrosa podem ser envolvidos em uma malha de arame. Em uma modalidade preferida, uma segunda manta fibrosa tem forma de cone, cujo diâmetro maior posicionado proximamente pode ser inserido na carcaça de maneira desmontável.

Description

DISPOSITIVO E MÉTODO PARA REDUZIR EMISSÕES

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Campo da Invenção

Verificou-se a necessidade de um método e um sistema sercapazes de filtrar os poluentes de gases de escapamento demaneira eficaz e efetiva. Muito embora se encontre àdisposição uma série de dispositivos úteis para a filtragemde gases de escapamento de motores a diesel, cada um deles éincapaz de proporcionar um método efetivo de reduzir o custocom poluentes de maneira efetiva pelos motivos relacionadosneste documento.

Em um motor a diesel, o ar é jogado nos cilindros ecomprimido pelos pistões a taxas de compressão de 25:1, muitosuperiores às empregadas em motores à combustão por igniçãode faisca. Perto do fim do movimento de compressão, o dieselcombustível é injetado na câmara de combustão através de uminjetor (ou aspersor). O combustível entra em combustão apartir do contato com o ar que, devido à compressão, foiaquecido a uma temperatura de aproximadamente 700-900°C. Acombustão resultante provoca um aumento do calor e expansãono cilindro, o que aumenta a pressão e move o pistão parabaixo. Uma haste de conexão transmite este movimento a umeixo de manivela para converter movimento linear em movimentogiratório para uso como força em uma série de aplicações. Oar admitido no motor geralmente é controlado por válvulasmecânicas na cabeça do cilindro. A fim de aumentar apotência, a maioria dos motores a diesel modernos é equipadacom um turbocarregador e, em alguns derivativos, umsupercarregador para aumentar o volume do ar de entrada. Ouso de um resfriador para resfriar o ar de entrada que foicomprimido e, portanto, aquecido pelo turbocarregador,aumenta a densidade do ar e normalmente leva a melhoras depotência e eficiência.

Em geral, as emissões de diesel constituem subprodutosda combustão do diesel. Isto pode ser uma função de injeçãodentro do motor. A título de exemplo, antecipar o acionamentodo motor (injetando antes de o pistão chegar ao topo docentro morto) resulta em pressão e temperatura maiores nointerior do cilindro, bem como maior eficiência, mas tambémmaiores emissões de óxidos de nitrogênio por meio de maiorestemperaturas de combustão. Em outro exemplo, a partidaretardada da injeção provoca uma combustão incompleta e emiteuma fumaça preta visível formada por matéria particulada ehidrocarbonetos não queimados. Embora muitas emissões dediesel sejam problemáticas, as que se seguem apresentam omaior grau de regulação:

1. Material de Particulado de Diesel ("PM" ou "DPM")(também chamado de "Material Particulado de Diesel","Material Particulado" ou "Matéria Particulada"): o materialparticulado é um aerossol que compreende estruturas físicas equímicas complexas. O material particulado contribui para oefeito estufa, causando sérios danos ambientais e afetandogravemente a saúde humana. Ele é o principal responsável pelafumaça preta normalmente associada ao escapamento de diesel.É também uma fonte primária da poluição urbana.

2. Óxidos de nitrogênio (NO2): os óxidos de nitrogêniosão precursores de ozônio altamente ativos e respondem poruma grande parte da poluição visível. Além de materialparticulado, os óxidos de nitrogênio constituem uma dasemissões de diesel mais poluentes.

3. Hidrocarbonetos (HC) : a produção de hidrocarbonetosresulta com freqüência da combustão ineficiente decombustível e óleos lubrificantes de motor. Na atmosfera, oshidrocarbonetos sofrem reações fotoquímicas com óxidos denitrogênio, levando à formação de poluição (smog) e ozônio denível de solo.

Monóxido de carbono (CO) : este é um gás de efeito estufaaltamente tóxico, venenoso aos seres humanos, e contribuipara o efeito estufa global.

Constituem exemplos de subprodutos não regulados dacombustão de diesel os hidrocarbonetos aromáticospolinucleares, aldeídos, dióxido de enxofre, óxido nitroso eóxido metálico.

A combustão ineficiente de diesel combustível produzemissões que poluem o ambiente e afetam a saúde humana.Dentre as conseqüências ambientais das emissões de materialparticulado estão a poluição atmosférica, a poluição da água,chuva ácida, acidificação dos cursos d'água, desmatamento,smog, baixa visibilidade atmosférica, degradação dascolheitas, aquecimento global e mudanças climáticas. Alémdisso, as conseqüências para a saúde humana das emissões dematerial particulado incluem doenças cardiovasculares erespiratórias, câncer, fibrose, respostas alérgicas, funçãopulmonar reduzida, piora dos sintomas e ocorrências de asma,maior morbidez e morte prematura. Outrossim, uma série deestudos divulgados internacionalmente demonstra uma altacorrelação entre o material particulado ambiente e aumentosnos resultados adversos à saúde, tais como entradas emhospitais pneumonológicos, entradas na sala de emergência,dias de atividade restritos, sintomas respiratórios emadultos, doenças do trato respiratório inferior em crianças,ataques de asma, doenças crônicas e mortalidade.

Apesar de serem numerosas as tecnologias convencionaisde filtragem das emissões de diesel, há basicamente duascategorias em que recaem essas tecnologias:

1. Filtros de Particulados de Diesel Catalisados("CDPFs"): os filtros de particulados de diesel catalisadosapresentam uma denominação bastante variada. Algumas daquelasque se empregam - e erroneamente - com mais freqüência são:"conversores catalíticos", "reatores catalíticos","purificadores catalíticos", "purificadores de escapamento","filtros de sifão", "filtros de wall-flow" e "abafadorescatalíticos".

2. Catalisadores de Oxidação de Diesel ("DOCs"): oscatalisadores de oxidação de diesel são normalmente chamadosde "catalisadores de oxidação", "catalisadores de flow-through" e "dispositivos de flow-through".

Tanto os filtros de particulados de diesel quanto oscatalisadores de oxidação de diesel empregam o mesmo métodobásico para obter a redução dos materiais particulados; elesempregam o calor para "oxidar" ou queimar o materialparticulado. Na maioria dos casos, o calor do sistema deescapamento do motor é utilizado para obter a oxidação. 0processo de oxidação recorrente é também chamadofreqüentemente de "regeneração", uma vez que o processo deoxidação reduz não apenas as emissões de materialparticulado, mas também regenera a capacidade de filtragem dodispositivo catalitico.

Para que ocorra o processo de oxidação regenerativa, épreciso atingir temperaturas elevadas, em geral entre 250° e350°C, as quais, de preferência, devem ser mantidas durante aoperação. Em diversas condições operacionais, atingirtemperaturas suficientemente altas pode se mostrar difícil ouimpraticável. Os dispositivos catalíticos (CDPFs e DOCs)empregam metais preciosos como a platina, o paládio e o ródiocomo catalisadores para reduzirem as temperaturas mínimasnecessárias para se atingir o "light off", o ponto em que seinicia a oxidação do material particulado. Os fabricantesutilizam esses metais altamente condutivos e caros paracobrir ou impregnar as superfícies de substrato dos seusdispositivos catalisadores.

Os dispositivos catalisadores abordados acima podem serdescrito em termos gerais como ativos ou passivos. Astecnologias catalíticas que tomam por base o calor a partirdo sistema de escapamento de um motor para atingir a oxidaçãosão freqüentemente denominadas dispositivos catalíticos"passivos". Outros sistemas podem incorporar queimadores decombustível, elementos de aquecimento elétrico e aditivos deborne de combustível que auxiliam na obtenção dastemperaturas em que ocorre a oxidação. As tecnologias queempregam esses tipos de componentes freqüentemente sãochamadas de dispositivos catalíticos "ativos".

A fim de eliminar confusões em potencial, cabe notar quealguns fabricantes definem filtros de particulados de dieselcatalisados contendo apenas catalisadores de metais preciososde dispositivos "ativos", muito embora esses dispositivostomem por base unicamente o calor contido no escapamento deum motor para obter a oxidação. Esta classificaçãonormalmente se dá quando o fabricante também produz um filtrode particulado de diesel que não contém qualquer catalisador,isto é, um dispositivo que, sob todos os demais aspectos, ésimilar ao filtro de particulado de diesel catalisado, sendoque se baseia única e exclusivamente no aquecimento do seumetal de base de componente para atingir temperaturassuficientes para iniciar a oxidação. Pelo fato de astemperaturas de exaustão terem de ser geralmente superiores a500°C para que esses dispositivos não catalisados afetem aoxidação, a difusão do seu uso se torna significativamenterestrita.

A diferença básica entre os filtros de particulado dediesel catalisados e as tecnologias de catalisador deoxidação de diesel é que as tecnologias de filtro departiculado de diesel aprisionam fisicamente o materialparticulado, armazenando-o - normalmente utilizando cerâmicacatalisada, cordierita ou monólitos de wall flow de carbetode silício, fibra cerâmica ou filtros de cartuchos decerâmica. Uma vez que o material particulado é aprisionado, omesmo é oxidado, reduzindo as emissões de materialparticulado.

De modo inverso, as tecnologias de catalisador deoxidação de diesel não aprisionam as emissões de materialparticulado. Em vez disso, os materiais particulados "passam"pelas estruturas internas desses dispositivos. Quando osgases de escapamento atravessam o catalisador, o monóxido decarbono, os hidrocarbonetos gasosos e as partículas dehidrocarbonetos líquidos são oxidados, o que reduz asemissões totais de material particulado.

Existe uma série de outras diferenças entre os filtrosde particulados de diesel catalisados e as tecnologias decatalisador de oxidação de diesel. Por exemplo, os filtros departiculado de diesel catalisados podem atingir taxas defiltragem de material particulado ^ 90% sob condiçõesoperacionais especificas e controladas. Além disso, osfiltros de particulados de diesel catalisados reduzem cadasubcategoria de material particulado (ou seja, fraçõessólidas inorgânicas, fração sólida inorgânica e particuladosde sulfato) . No entanto, cabe notar que a aplicação e aeficácia da tecnologia de filtros de particulado de dieselcatalisados são restringidas significativamente pelasseguintes limitações:

• Filtros de particulados de diesel catalisados sãomuito dispendiosos. 0 Conselho de Recursos Eólicos daCalifórnia (Califórnia Air Resources Board) prestainformações de custos para dos DPFs correspondentes àsseguintes potências de motor:

o 100 cavalos-força: US$ 5.000,00 - US$ 7.000,00o 275 cavalos-força: US$ 6.900,00 - US$ 9.000,00o 400 cavalos-força: média de US$ 10.000,00o 1.400 cavalos-força: mais de US$ 32.000,00

• Filtros de particulados de diesel catalisados sãoincapazes de afetar as reduções nas emissões de materialparticulado quando utiliza combustíveis com mais de 150 ppmde enxofre.

• Temperaturas operacionais insuficientes afetamnegativamente o rendimento dos filtros de particulados dediesel catalisados.

• Em condições menos que ótimas, os filtros departiculados de diesel catalisados tendem a entupir e falhar.Ao ocorrer uma falha, o potencial de dano ou destruição domotor é significativo.

• Pelo fato de os filtros de particulados de dieselcatalisados poderem criar uma contrapressão significativa nomotor, é preciso realizar recalibragens dispendiosas efreqüentes do motor quando de sua instalação.

• Filtros de particulados de diesel catalisadosfreqüentemente precisam ser dotados de dispositivoseletrônicos caros de monitoramento de contrapressão, taiscomo registros de dados.

• Pelo fato de a regeneração dos filtros de particuladosde diesel catalisados depender totalmente da temperaturaoperacional, os filtros de particulados de diesel catalisadospassivos não funcionam abaixo de condições de "baixa carga".

• Componentes "ativos" em tecnologias de filtro departiculados de diesel catalisados aumentamsignificativamente o preço unitário e a complexidade dosfiltros de particulados de diesel catalisados.

• Filtros de particulados de diesel catalisados nãofuncionam bem em motores mais antigos.

• Filtros de particulados de diesel catalisados podemtornar-se uma fonte de particulado tóxico de cinza de zinco,enxofre, cálcio e fósforo.

• Filtros de particulados de diesel catalisados podemreduzir o desempenho do motor.

• Filtros de particulados de diesel catalisadosfreqüentemente produzem multas pela não-economia decombustível.

Segundo o Departamento de Energia dos Estados Unidos(USDOE), o enxofre combustível apresenta impactossignificativos sobre as emissões totais de materialparticulado e, conforme os níveis de enxofre combustívelaumentam, cai a eficiência da redução do filtro departiculado de diesel catalisado ao ponto de em que se tornauma fonte de emissões de particulado quando se utilizamcombustíveis apresentando concentrações de enxofre ^ 150 ppm.

Testes realizados pelo USDOE relatam que os filtros departiculado de diesel catalisados que obtiveram 95% deredução nas emissões de material particulado ao empregaremcombustíveis com concentrações de 3 ppm de enxofre tiveram asua eficácia reduzida para apenas 74% quando utilizaramcombustíveis com concentrações de 30 ppm de enxofre. Alémdisso, esses mesmos dispositivos foram reduzidos a taxas defiltragem de material particulado de 0% a 30% quando seutilizaram combustíveis com concentrações de 150 ppm deenxofre, tendo apresentado aumentos nas emissões totais demateriais particulados de 122% a 155% ao serem empregadoscombustíveis com concentrações de enxofre ^ 350 ppm.

Outrossim, o Conselho de Defesa dos Recursos Naturais(NRDC) declarou que as tecnologias catalíticas não podemfuncionar adequadamente se houver enxofre no combustível - e,em alguns casos, o enxofre no combustível fará com que oequipamento de filtragem catalítica e até mesmo o veículo setornem inoperáveis.

Comparativamente, as tecnologias de catalisador deoxidação de diesel são em geral menos dispendiosas do que asde filtro de particulados de diesel catalisados, e pelo fatode os catalisadores de oxidação de diesel serem dispositivosdo tipo "flow through" em vez de "wall flow", os mesmos nãotêm a mesma propensão a gerar contrapressão no motor,entupimento e/ou dano potencial ao motor que a suacontrapartida de filtro de particulados de dieselcatalisados. Os catalisadores de oxidação de diesel podematingir taxas de filtragem de material particuladoespecíficas entre 19% e 50%. No entanto, a aplicação datecnologia de catalisador de oxidação de diesel é limitadapelos seguintes fatores:

•Os catalisadores de oxidação de diesel são carosdemais para uma aplicação mais difundida. 0 Conselho de

Recursos Eólicos da Califórnia fornece informações decobertura de custo para catalisadores de oxidação de dieselcorrespondentes às seguintes potências de motor:o 275 cavalos-força: US$ 2.100,00o 1.400 cavalos-força: mais de US$ 20.000,00o 0 Distrito de Everettv School, no estado de Washington,relatou um custo unitário de US$2.500,00 por DOC para cadaônibus da frota.

• A redução de catalisador de oxidação de diesel dematerial particulado total é significativamente reduzida aose empregarem combustíveis com altos teores de enxofre.• Catalisadores de oxidação de enxofre não filtramfrações orgânicas sólidas (algumas vezes chamadas departiculado "seco"), e particulados secos normalmentecompreendem a maioria do material particulado total.

• Catalisadores de oxidação de diesel não funcionam bemem motores mais antigos.

• A eficácia do catalisador de oxidação de dieseldepende muito das temperaturas operacionais.

• Quando operam a altas temperaturas, os catalisadoresde oxidação de diesel oxidam os óxidos de enxofre e, aorealizarem isto, tornam-se geradores de ácido sulfúrico.Quando isto ocorre, os catalisadores de oxidação de dieselprovocam um aumento liquido total das emissões de materialparticulado ao aumentar a produção de particulados de sulfatoa taxas que se equiparam às reduções da fração orgânicasolúvel.

O Programa de Extensão de Energia da Universidade deWashington afirmou que os catalisadores de oxidação de dieselpodem oxidar o dióxido de enxofre para formar particulados desulfato (ácido sulfúrico (H2SO4) ) . Portanto, combustíveis comalto teor de enxofre podem aumentar as emissões totais departiculado através da produção de ácido sulfúrico, o quepode se equiparar às reduções da fração orgânica solúvel(algumas vezes chamada de material particulado "úmido").

O Departamento de Energia dos Estados Unidos verificouaumentos estatisticamente significativos de materialparticulado em combustível com alto teor de enxofre devido,quase exclusivamente, ao aumento da fração de S04 do materialparticulado total. A esta elevada temperatura de escapamento(405°C na entrada do catalisador), o catalisador de oxidaçãode diesel acelera a conversão de SO2 em SO3, aumentando afração de SO4 do material particulado. Conforme esperado, oefeito é verificado apenas em combustíveis com maior teor deenxofre (150 ppm e 350 ppm) . Com o combustível com teor deenxofre de 350 ppm, as emissões de material particulado pós-catalisador foram cerca de 200% maiores do que as medidas semcatalisador ativo.

Apesar da eficiência promovida dos métodos e sistemas doestado da técnica, muitos são impraticáveis do ponto de vistacomercial pelos motivos supracitados. Além disso, o uso decombustível com baixa concentração de enxofre (menos de 130ppm) constitui fator essencial no emprego de filtros deregeneração catalítica. No Brasil e na maioria dos países, odiesel é vendido com 2000 ppm de enxofre. Dessa forma,utilizar filtros de regeneração catalítica em diesel contendomais de 300 ppm de enxofre tornam os filtros uma fonte depoluição.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOO sistema e o método ora descritos referem-se a umasolução nova para o uso melhor de combustível e o tratamentode gases emitidos por motores a diesel e, maisespecificamente, os gases emitidos por canos de descarga deveículos, tais como automóveis e equipamentos industriais.Constitui objeto da presente invenção reduzir a poluiçãoambiental e, por conseguinte, melhorar as condições de vida,tais como a qualidade e a quantidade da flora e da fauna doplaneta terra. A emissão de gases poluentes na atmosfera temcontribuído significativamente para a contaminação do meioambiente. Há uma enorme demanda por uma solução capaz derefrear os efeitos alarmantes causados pela degradaçãoambiental em todo o mundo.

A presente invenção fornece uma série de vantagensecológicas e econômicas. Por exemplo, devido ao fato de apresente invenção filtrar particulados e reduzir enormementea quantidade de monóxido de carbono, hidrocarbonetos e outrosgases produzidos pela queima de combustível, esta invençãoapresenta um efeito direto na melhora do meio ambiente. Istominimiza os efeitos danosos do fenômeno ambiental conhecidopor "efeito estufa", melhorando a qualidade do ar nos centrosurbanos.

Em uma modalidade, a presente invenção compreende umgabinete externos que pode ser dividido em uma parte inferiore uma parte superior, sendo a inferior presa de maneiradesmontável ao sistema de escapamento de um motor a diesel;uma carcaça para prender uma bobina onde a carcaça é presa àparte inferior do gabinete externo no ponto onde oescapamento ingressa no gabinete externo, tendo a carcaça umaabertura chanfrada em diagonal em sua parte proximal e umabobina posicionada em sua parte distai; um ou mais cilindrosde manta fibrosa; e uma guia para organizar e firmar o únicoou mais cilindros de manta fibrosa no interior do gabineteexterno. Os cilindros de manta fibrosa formados em um nomecom o diâmetro maior do cone posicionado de maneira contíguapodem ser inseridos, de modo desmontável, na carcaça.

Os resultados dos testes iniciais de uma modalidade dapresente invenção mostram que o dispositivo filtra até 69% domaterial particulado total a um custo significativamentemenor do que os filtros de particulados de diesel catalisadosou catalisadores de oxidação de diesel. Além disso, odispositivo é extremamente eficaz com combustíveis queapresentam alto teor de enxofre (ou seja, maior do que 500ppm de enxofre) . Em motores mais antigos, o dispositivofunciona eficazmente, porém não gera contrapressão ao motor,não reduz a economia de combustível do motor, captura tantomaterial particulado úmido quanto seco, é extremamentedurável, fácil de instalar e de manutenção simples, duraindefinidamente e não produz subprodutos perigosos deenxofre, chumbo ou zinco. 0 dispositivo é ainda eficaz sobcondições tanto de alta quanto baixa carga, não sendo a suaeficácia afetada pelas temperaturas operacionais do motor.

Além disso, a invenção também reduz o nível de ruídosemitidos pelo sistema de escapamento, atuando como umsilenciador e reduzindo, assim, a poluição sonora.

Por todos estes e outros motivos, o dispositivo e ométodo da presente invenção representam uma inovação no campodo controle de emissões.

O disposto acima representou um esboço relativamenteamplo das características e vantagens técnicas da presenteinvenção, de modo que se possa compreender melhor a descriçãodetalhada da invenção a seguir. Doravante serão descritascaracterísticas e vantagens adicionais da invenção, as quaisconstituem o objeto do quadro reivindicatório da invenção. Osversados na técnica devem observar que a concepção e amodalidade específica podem ser prontamente utilizadas comobase para modificar ou projetar outras estruturas ou outrosprocessos para realizar as mesmas finalidades da presenteinvenção. Eles devem ainda levar em conta que estasmodalidades equivalentes não se desviam do espírito e doâmbito da invenção, tal como o disposto nas reivindicações emapenso.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A fim de proporcionar um melhor entendimento da presenteinvenção e das vantagens que a mesma apresenta, faz-sereferência às seguintes descrições, tomadas como um todo comos desenhos que as acompanham, onde a:

Fig. 1 mostra uma vista superior da parte inferior dogabinete externo de uma modalidade do dispositivo da presenteinvenção;

Fig. 2 mostra uma vista lateral da carcaça de umamodalidade do dispositivo;

Fig. 3 mostra a carcaça instalada na parte inferior dogabinete externo em uma modalidade do dispositivo da presenteinvenção;

Fig. 4 mostra uma vista em perspectiva da guia para oscilindros de manta fibrosa;

Fig. 5 mostra uma vista em perspectiva de um cilindro demanta fibrosa montado na guia;

Fig. 6 mostra uma vista em perspectiva de seis cilindrosde manta fibrosa instalados na guia;

Fig. 7 mostra uma vista lateral dos cilindros de mantafibrosa instalados na guia;

Fig. 8 mostra uma vista inferior de um dos cilindros demanta fibrosa;

Fig. 9 mostra uma vista inferior dos cilindros de mantafibrosa afixados à guia; e

Fig. 10 mostra uma modalidade do dispositivo da presenteinvenção com a parte superior do gabinete externo montada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Abaixo segue uma descrição detalhada da invenção comreferência aos desenhos onde os números de referência para osmesmos elementos ou similares são aplicados.

A presente invenção apresenta um dispositivo e um métodoeficientes para reduzir a emissão de gases tóxicos no meioambiente, reduzindo ruidos, o consumo de combustível eaumentando o desempenho do motor, tudo de maneira econômica.A realização e o uso das modalidades ora preferidas sãodiscutidos abaixo em detalhes. No entanto, deve-se levar emconta que a presente invenção apresenta muitos conceitosinventivos aplicáveis que podem ser incorporados em uma largavariedade de contextos específicos. As modalidadesespecíficas discutidas são meramente ilustrativas das formasespecíficas de realizar e utilizar a invenção sem limitar oâmbito da mesma.

Em uma modalidade, a presente invenção compreende umgabinete externo que pode ser dividido em uma parte inferiore uma parte superior, sendo a parte inferior afixada demaneira desmontável ao sistema de escapamento de um motor adiesel; uma carcaça para conter uma bobina é presa à parteinferior do gabinete externo no ponto onde o escapamentoingressa no gabinete externo e a carcaça possui uma aberturachanfrada na diagonal em sua parte proximal e uma bobinaposicionada na sua parte distai; um ou mais cilindros demanta fibrosa; e uma guia para organizar e firmar um ou maiscilindros de manta fibrosa no interior do gabinete externo.Os cilindros de manta fibrosa podem ser envolvidos em umamalha de arame. Em uma modalidade alternativa, uma segundamanta fibrosa tem forma de cone, cujo diâmetro maiorposicionado proximamente pode ser inserido na carcaça demaneira desmontável.

Agora, no que se refere aos desenhos, a Fig. 1 mostrauma modalidade da parte inferior do gabinete externo 1 ondeuma entrada de escapamento 3 está posicionada na extremidadeproximal da mesma. A extremidade proximal da entrada deescapamento 3 pode ser afixada ao sistema de escapamento deum motor a diesel e a extremidade distai da entrada deescapamento é afixada à parte inferior, da qual é parteintegrante, do gabinete externo 1. A entrada de escapamento 3pode ser afixada ao sistema de escapamento de diversasmaneiras, utilizando-se uma série de dispositivos de fixaçãoconhecidos na técnica. A entrada de escapamento 3 pode serfixada de maneira permanente ou destacável ao sistema deescapamento. A parte inferior do gabinete externo 1 pode serfabricada em qualquer material capaz de suportar o calor e apressão da aplicação, tal como, por exemplo, aço, alumínio,aço aluminizado ou inoxidável.

A Fig. 2 mostra uma vista lateral de uma modalidade dacarcaça 5. A carcaça 5 é geralmente cilíndrica, tendo umaabertura chanfrada 7 na diagonal em sua parte proximal, ondeé afixada à extremidade distai da entrada de escapamento. Aextremidade distai da carcaça 5 é projetada para a passagemde ar, quer através da colocação de uma tela ou malha em suaextremidade, quer mediante perfuração do material empregadona construção da carcaça 5. A extremidade distai da carcaça 5também é adaptada par receber e prender uma bobina 9. Acarcaça 1 pode ser produzida em qualquer material capaz desuportar o calor e a pressão da aplicação, tal como, porexemplo, aço, alumínio, aço aluminizado ou inoxidável. A telapode ser metálica como, por exemplo, uma rede de metalperfurada ou uma malha de arame. A bobina 9 pode serproduzida a partir de um ou mais metais ou de outrosmateriais capazes de suportar o calor e a pressão do sistemade escapamento, podendo ser formada ao se enrolarem doistecidos metálicos em torno de um ponto central. A carcaça 5pode ser fixada à entrada de escapamento 3 de diversasformas, utilizando-se uma série de dispositivos de fixaçãoconhecidos na técnica. A carcaça 5 pode ser fixada de maneirapermanente ou desmontável à entrada de escapamento 3.

Em uma modalidade alternativa, um diafragma formado aose enrolar uma manta fibrosa em um cone com o raio maiorposicionado de maneira proximal e o raio menor posicionado demaneira distai pode ser inserido, de maneira destacável, nacarcaça 5. Em uma modalidade da invenção, o diafragma éconstruído de tal maneira que as extremidades salientes naextremidade estreita do cone possam se sobreporem, mas semestarem presas uma à outra. 0 diafragma pode ser fixado demaneira destacável à carcaça 5. Além disso, ele pode serproduzido em qualquer material capaz de filtrar materiaisparticulados, tais como aramida, meta-aramida, poliamida,sulfeto de polifenileno, p-fenileno-1,3,4-oxadizol,politetrafluoretileno e basalto. A Fig. 3 mostra a carcaça 5 fixada à extremidade distaida entrada de escapamento 3. A bobina 9 é visível através dasperfurações na extremidade distai da carcaça 5.

A Fig. 4 mostra uma modalidade de uma guia 11 paraorganizar e firmar cilindros de manta fibrosa 13 no interiordo gabinete externo. Na configuração mostrada, a guia éconfigurada para a colocação de sete cilindros; no entanto,podem-se utilizar um ou mais cilindros, se necessário.Conforme mostrado, a extremidade distai da carcaça 5 évisível através do orifício central na guia 11, embora essaconfiguração não seja essencial para a operação dodispositivo. A guia 11 pode ser produzida a partir dequalquer material capaz de suportar o calor e a pressão daaplicação, tais como, por exemplo, aço, alumínio, açoaluminizado ou inoxidável. A Fig. 5 mostra um cilindro de manta fibrosa 13posicionado no orifício central da guia 11. Em umaconfiguração, o cilindro de manta fibrosa 13 é formado ao seenrolar a manta fibrosa em uma tela de metal perfurado e/oumalha metálica e sobrepondo as extremidades. Muito embora seempregue o termo 'cilindro' na nomenclatura dos cilindros demanta fibrosa 13, os mesmos podem ser configurados de formaoval, quadrada, triangular ou qualquer outra que forme umtubo. A manta fibrosa utilizada para produzir o cilindro demanta fibrosa 13 pode ser feita de qualquer material capaz defiltrar materiais particulados, tais como aramida, meta-aramida, poliamida, sulfeto de polifenileno, p-fenileno-1,3,4-oxadizol, politetrafluoretileno e basalto. Uma tampa domesmo material ou de material similar pode ser colocada acimada extremidade distai dos cilindros de manta fibrosa 13. Alémdisso, uma bobina 9 pode ser afixada à extremidade distai deum ou mais cilindros de manta fibrosa 13.

A Fig. 6 mostra uma vista em perspectiva de setecilindros de manta fibrosa 13 configurados na guia 11 e aFig. 7 mostra uma vista lateral dos cilindros de mantafibrosa 13 configurados na guia 11. É importante notar que,embora sejam mostrados sete cilindros de manta fibrosa 13,pode-se aumentar ou diminuir o número conforme a necessidade.

A Fig. 8 mostra uma vista inferior de um dos cilindrosde manta fibrosa 13 e a Fig. 8 mostra uma vista inferior doscilindros de manta fibrosa 13 afixados à guia 11.

A Fig. 10 mostra uma modalidade do dispositivo da,presente invenção com uma parte superior do gabinete externo15 montada. A parte superior do gabinete externo 15 é dotadade uma saida de escapamento 17 que pode ser produzida emqualquer material capaz de suportar o calor e a pressão daaplicação, tal como, por exemplo, aço, alumínio, açoaluminizado ou inoxidável. A parte superior do gabineteexterno 15 pode ser fixada à parte inferior do gabineteexterno 1 de diversas maneira, utilizando-se uma série dedispositivos de fixação conhecidos na técnica. A partesuperior do gabinete externo 15 pode ser fixada de maneirapermanente ou desmontável à parte inferior do gabineteexterno 1.

Quando o dispositivo da presente invenção é instalado nosistema de escapamento de um motor a diesel, o gás deixa ocano de descarga e ingressa na entrada de escapamento 3. 0gás percorre a bobina 9 ou, em uma modalidade alternativa, sedirige antes pelo diafragma e, em seguida, pela bobina 9. Emqualquer desses casos, permite-se que uma parte do gás escapepela lateral da carcaça 5, devido à chanfradura 7. Uma partedo gás segue pela bobina 9 e sai pela extremidade distai dacarcaça 5 através de orifícios ou uma tela. Posteriormente, ogás passa pelos cilindros de manta fibrosa 13, sendo liberadopela saída de escapamento 17.

Tanto a bobina 9 quanto os cilindros de manta fibrosa 13atuam como filtros de partícula de material. Na bobina 9, acoleta de partículas de material é realizada pelo acúmulo departículas nas paredes da bobina 9. As partículas seaglutinam devido à perda de velocidade e às suas própriascaracterísticas físicas. Os cilindros de manta fibrosa 13coletam partículas de material que não passam pelo tecido.Esses dois sistemas de coleta de partículas de material sãoeficientes e podem ser limpos e reutilizados.

A bobina 9 pode ser produzida em diferentes materiais,tais como alumínio, zinco, cobre, ferro e outros, a fim degerar um diferencial elétrico ou de tensão que torna os íonsdisponíveis ao sistema.

Outro efeito importante é a redução dos ruídos emitidospelo dispositivo, em virtude do amortecimento das ondas dechoque dos gases contra a bobina 9 e dos cilindros de mantafibrosa 13.

Muito embora os presentes sistema e método tenham sidodivulgados segundo a modalidade preferida da invenção, aspessoas pouco versadas na técnica compreenderão apossibilidade de haver outras modalidades. Ainda que adiscussão precedente tenha se concentrado em modalidadesespecíficas, entende-se que foram contempladas outrasmodalidades. Em termos específicos, embora as expressões "emuma modalidade" ou "em outra modalidade" sejam oraempregadas, as mesmas têm por fim designar em geralpossibilidades de modalidade, e não restringir a invenção aessas modalidades específicas. Esses termos podem referir-seàs mesmas ou outras modalidades e, salvo indicação emcontrário, podem ser combinadas em modalidades agregadas. Ostermos "um(a)", "uns/umas" e "o(s)/a(s)" significam "um(a) oumais", salvo especificação em contrário.

Quando apenas uma modalidade é descrita no presentedocumento, será imediatamente evidente que se pode empregarmais de uma modalidade em lugar de uma modalidade única.Similarmente, quando uma ou mais modalidades são descritasaqui, ficará entendido que uma única modalidade pode sersubstituída por esse dispositivo.

À luz de uma grande variedade de filtros possíveis, afinalidade das modalidades é terem caráter ilustrativo, nãodevendo ser consideradas um fator a restringir o âmbito dainvenção. Pelo contrário, o que se reivindica como invençãosão todas as modificações que podem surgir segundo o espíritoe o âmbito das reivindicações a seguir e os seusequivalentes.

Nenhuma das descrições nesta especificação deve serentendida no sentido de sugerir que um elemento, etapa oufunção específicas seja um elemento essencial que se devanecessariamente incluir no âmbito das reivindicações. 0âmbito do objeto patenteado é definido única e exclusivamentepelas reivindicações autorizadas e pelos equivalentes dasmesmas. Salvo menção expressa, outros aspectos da presenteinvenção, conforme descritos nesta especificação, não limitamo âmbito das reivindicações.

Claims

1. Dispositivo para reduzir emissões, caracterizado porcompreender:um gabinete externo dotado de uma entrada e uma saída deescapamento;uma carcaça afixada à entrada de escapamento;um ou mais cilindros de manta fibrosa posicionados nointerior do referido gabinete externo.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por incluir uma bobina posicionada naextremidade distai da referida carcaça.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por incluir ainda um diafragma formado em conecom a sua abertura maior posicionada de maneira proximal eposicionado no interior da referida carcaça.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a referida carcaça ser produzida apartir de um ou mais dos seguintes materiais: alumínio, aço,aço inoxidável ou aço aluminizado.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a bobina ser produzida ao seenrolarem dois tecidos de metal diferente em torno de umponto central.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o gabinete externo ser fixado demaneira destacável a uma saída de escapamento de um motor adiesel.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a referida manta fibrosa serproduzida a partir de um ou mais dos seguintes materiais:aramida, meta-aramida, poliamida, sulfeto de polifenileno, p-fenileno-1,3,4-oxadizol, politetrafluoretileno e basalto.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de uma malha metálica ser posicionadaem torno do perímetro do referido cilindro de manta fibrosa.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a bobina estar posicionada naextremidade distai de um ou mais dos referidos cilindros de

10. Método para reduzir emissões, caracterizado porcompreender:a afixação da extremidade proximal de um gabineteexterno à saida de escapamento de um motor a diesel, onde oreferido gabinete externo possui uma entrada e uma saida deescapamento;a afixação de uma carcaça à referida entrada deescapamento; eo posicionamento de um ou mais cilindros de mantafibrosa no interior do referido gabinete externo.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por incluir ainda uma bobina posicionada naextremidade distai da referida carcaça.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por incluir ainda um diafragma formado em cone,estando a sua abertura maior posicionada de maneira proximal,e posicionado no interior da referida carcaça.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de a referida carcaça ser produzidaem um ou mais dos seguintes materiais: alumínio, aço, açoaluminizado ou aço inoxidável.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de a referida bobina ser produzida aose enrolarem dois ou mais tecidos de metal diferente em tornode um ponto central.

15. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de o referido gabinete externo serafixado de maneira destacável a uma saída de escapamento deum motor a diesel.

16. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de a referida manta fibrosa serproduzida a partir de um ou mais dos seguintes materiais:aramida, meta-aramida, poliamida, sulfeto de polifenileno, p-fenileno-1,3,4-oxadizol, politetrafluoretileno e basalto.

17. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de uma malha de metal ser posicionadaem torno do perímetro do referido cilindro de manta fibrosa.

18. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de uma bobina estar posicionada naextremidade distai de um ou mais dos referidos cilindros demanta fibrosa.

19. Método para reduzir emissões, caracterizado porcompreender:meios de fixar a extremidade proximal de um gabineteexterno à saída de escapamento de um motor a diesel, onde oreferido gabinete externo possui uma entrada e uma saída deescapamento;meios de fixar uma carcaça à referida entrada deescapamento; emeios para posicionar um ou mais cilindros de mantafibrosa no interior do referido gabinete externo.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado por incluir ainda meios para posicionar nointerior da referida carcaça uma manta fibrosa em um cilindrocilíndrico, bem como meios para fixar uma malha metálica àreferida manta fibrosa.

21. Método, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado por incluir ainda meios de posicionar umabobina no interior da referida carcaça.