ES2298374T3 - Silenciador catalitico de flujo inverso. - Google Patents

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Abstract

Un silenciador catalítico (10) que comprende: una carcasa (12) que tiene una primera cámara (14) y una segunda cámara (16) que se comunican fluídicamente a través del lecho de un reactor (18) que soporta un catalizador intercalado entre las anteriores; teniendo dicho lecho del reactor (18) una pluralidad de conductos de flujo discreto (20) que se extienden longitudinalmente a su través para proporcionar comunicación fluídica entre dicha primera y segunda cámara (14, 16); un conducto de entrada (30) que se extiende a través de dicha carcasa (12) en dicha primera cámara (14); un conducto de salida (32) se extiende a través de dicha carcasa (12) en una de dicha primera cámara (14) o dicha segunda cámara (16); un segundo montaje deflector (50) en dicha segunda cámara (16) que se extiende entre dicho lecho del reactor (18) y dicha carcasa (12); caracterizado porque el silenciador catalítico (10) comprende además: un primer montaje deflector (40) que se extiende longitudinalmente a través de dicha primera cámara (14) entre dicho lecho del reactor (18) que soporta el catalizador y dicha carcasa (12) para dividir longitudinalmente dicha primera cámara (14); dicho primer y segundo montajes deflectores (40, 50) están configurados de modo que actúan conjuntamente con dicha carcasa (12) y dicho lecho del reactor (18) para definir un conducto de flujo a través de dicha carcasa (12) desde dicho conducto de entrada (30) hasta dicho conducto de salida (32) que requiere al menos tres pasos longitudinales consecutivos a través de dicho lecho del reactor (18), siendo cada uno de dichos pasos consecutivos a través de una zona lateralmente adyacente discreta (60, 62, 64, 66) de dicho lecho del reactor (18) y opuestos en dirección al paso inmediatamente precedente.

Description

Silenciador catalítico de flujo inverso.
Campo de la invención
Esta invención se refiere generalmente a aparatos para el tratamiento de los gases de escape de motores, y más particularmente a aparatos para la reducción de ruidos y el tratamiento catalítico de los gases de escape de motores de combustión interna.
Antecedentes de la invención
En la combustión de combustibles derivados del petróleo en un motor de combustión interna, los hidrocarburos del combustible y el nitrógeno y el oxígeno del aire usados para quemar el combustible se combinan para dar diversos óxidos y nitruros que comprenden principalmente monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxido nitroso y óxido nítrico. Los materiales de desecho del combustible, tales como azufre, producen otros óxidos tales como dióxido de azufre. Adicionalmente, parte del combustible pasa al escape parcialmente quemado o sin quemar.
Frecuentemente, unos óxidos concretos son más nocivos para los seres humanos que otros óxidos de los mismos elementos. Por ejemplo, el dióxido de carbono puede representar menos peligro que el monóxido de carbono. Con el fin de minimizar las emisiones más nocivas, la mayoría de los motores de combustión interna grandes, particularmente los usados en automóviles, están equipados con catalizadores de gases de escape en sus sistemas de escape ("convertidores catalíticos") para convertir los óxidos menos deseables en óxidos más deseables.
Los automóviles tienen generalmente una buena cantidad de espacio disponible tanto para un convertidor catalítico como para aparatos para la reducción de ruidos tales como un silenciador y un resonador para suprimir el ruido generalmente asociado al funcionamiento de motores de combustión interna. Tales silenciadores se describen, por ejemplo, en los documentos FR-A-2226865 o US-A-4.735.283.
Los motores más pequeños en aplicaciones tales como cortadoras de césped son generadores significativos de contaminantes, pero en el pasado muy rara vez se han equipado con aparatos de tratamiento de los gases de escape, a pesar de que para su tamaño generan frecuentemente emisiones proporcionalmente más nocivas. Un motivo de esto puede ser la falta de caros y sofisticados sistemas de gestión de motores que aparecen en aplicaciones más caras tales como automóviles.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un silenciador catalítico de dimensiones compactas que se adapte fácilmente para aplicaciones de motores de combustión interna de pequeña cilindrada.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un silenciador catalítico compacto que también tenga capacidad de atenuación del ruido para evitar la necesidad de un silenciador separado.
También es un objetivo de la presente invención proporcionar un diseño de silenciador catalítico amortiguador del ruido para aplicaciones en motores pequeños que sea sencillo y comparativamente económico de producir y que permita fácilmente por sí mismo tanto aplicaciones de O.E.M. como de reajuste.
Resumen de la invención
Este objetivo se resuelve proporcionando un silenciador catalítico según la reivindicación 1 de la presente invención.
Los conductos de entrada y salida pueden extenderse a través de la primera cámara, bien a través de una pared del extremo de la primera cámara o una pared lateral de la primera cámara, según se desee. Alternativamente, el conducto de entrada puede extenderse a través de la primera cámara y el conducto de salida puede extenderse a través de la segunda cámara.
El lecho del reactor puede incluir un catalizador oxidante en una parte del mismo y un catalizador reductor en otra parte del mismo.
El catalizador reductor puede estar aguas arriba del catalizador oxidante.
La carcasa puede ser cilíndrica.
Descripción de dibujos
Las realizaciones preferidas de la invención se describen en detalle más adelante con referencia a las figuras adjuntas en las que:
la fig. 1 es una vista en perspectiva de un silenciador catalítico según la presente invención;
la fig. 2 es una vista en perspectiva en despiece ordenado correspondiente a la figura 1;
la fig. 2A es una vista parcialmente en despiece ordenado de un convertidor catalítico según la figura 2 que muestra un diseño alternativo de la carcasa;
la fig. 2B es una vista parcialmente en despiece ordenado de otra realización adicional de la carcasa del convertidor catalítico de la figura 2;
la fig. 3 es una vista en alzado del silenciador catalítico de la figura 1;
la fig. 4 en una vista lateral del lado izquierdo del silenciador catalítico de la figura 1;
la fig. 5 en una vista lateral del lado derecho del silenciador catalítico de la figura 1;
la fig. 6 es una sección por la línea 6-6 de la figura 3;
la fig. 7 es una sección por la línea 7-7 de la figura 3;
la fig. 8 es una vista en perspectiva de una realización alternativa de un silenciador catalítico según la presente invención que tiene una entrada en el extremo y una salida lateral;
la fig. 8A es una vista en perspectiva de otra realización alternativa de un silenciador catalítico según la presente invención que tiene una entrada lateral y una salida lateral; y
la fig. 9 es una vista en despiece ordenado de una realización alternativa de silenciador catalítico según la presente invención.
Descripción de las realizaciones preferidas
Un silenciador catalítico según la presente invención se indica generalmente por la referencia 10 en las ilustraciones adjuntas. El silenciador 10 catalítico que se ilustra tiene una carcasa 12 generalmente cilíndrica; sin embargo, se apreciará que también pueden utilizarse otras formas de carcasa.
La carcasa 12 tiene una primera cámara 14 en un extremo de la misma y una segunda cámara 16 en el extremo opuesto. Un lecho 18 del reactor ocupa el espacio entre la primera cámara 14 y la segunda cámara 16. El lecho 18 del reactor puede ser un sustrato cerámico (o posiblemente otro) que soporta un catalizador que tiene una configuración en panal de abeja con una pluralidad de conductos 20 de flujo discreto que se extienden longitudinalmente a su través. Por consiguiente, la primera y segunda cámara 14 y 16, respectivamente, se comunican fluidamente entre sí por el lecho 18 del reactor.
Un conducto 30 de entrada se extiende a través de la carcasa 12 en la primera cámara 14. Dependiendo de la aplicación, el conducto de entrada puede extenderse tanto hasta un lado (figura 8) como hasta un extremo de la carcasa. Es decir, dependiendo de la aplicación, el conducto de entrada puede tener diversas configuraciones e incluyen disposiciones tales como una abertura roscada y un codo tubular. La configuración específica elegida dependerá generalmente de la configuración del sistema de escape y la disponibilidad de espacio en la aplicación prevista.
Un conducto 32 de salida puede extenderse tanto desde la primera cámara 14 como desde la segunda cámara 16. El conducto 32 de salida puede extenderse o desde un lado o un extremo de la carcasa 12. Como con el conducto 30 de entrada, la localización y la configuración del conducto 32 de salida dependerán generalmente de los parámetros asociados a la aplicación prevista.
Dentro de la primera cámara 14 está alojado un primer montaje 40 deflector. El primer montaje 40 deflector es un elemento con una configuración generalmente en forma de T. El elemento se extiende entre la carcasa 12 y el lecho del reactor de manera que divide la primera cámara 14 en una primera, segunda y tercera parte 42, 44 y 46, respectivamente. La primera parte 42 y la tercera parte 46 representan cada una aproximadamente un cuarto (1/4) del volumen de la primera cámara 14. La tercera parte representa aproximadamente un medio (1/2) del volumen de la primera cámara 14.
Dentro de la segunda cámara 16 está alojado un segundo montaje 50 deflector y se extiende entre la carcasa 12 y el lecho 18 del reactor para dividir la segunda cámara en una primera y segunda parte 52 y 54, respectivamente. La primera parte 52 y la segunda parte 54 son de volumen aproximadamente igual.
El primer montaje 40 deflector, segundo montaje 50 deflector, carcasa 12 y lecho 18 del reactor colaboran para definir un conducto de flujo a través de al menos la primera, segunda y tercera zona discretas, 60, 62 y 64, respectivamente, del lecho 18 del reactor.
Por tanto, el gas se dirige para que fluya desde el conducto 30 de entrada a la primera parte 42 de la primera cámara 14, por la primera zona 60, por la primera parte 52 de la segunda cámara 16, por la segunda zona 62 del lecho 18 del reactor a la segunda parte 44 de la primera cámara 12 y por la tercera zona 64 del lecho del reactor hasta la segunda parte 54 de la segunda cámara 16. Si el conducto 32 de salida comunica con la segunda parte 54 de la segunda cámara 16, el gas se descargará a su través.
Si el conducto 32 de salida comunica con la tercera parte 46 de la primera cámara 14, el gas fluirá desde la segunda parte 54 de la segunda cámara 16 por una cuarta zona 66 del lecho del reactor a la tercera parte de la primera cámara 14 y hacia fuera por la salida 32. En esta última realización, el gas fluirá cuatro veces por el lecho 18 del reactor, aunque cada vez por una zona diferente. En la realización anterior, el gas fluirá tres veces por el lecho 18 del reactor, por una zona diferente cada vez.
El propio lecho 18 del reactor puede estar constituido por más de una sección y una sección puede soportar un catalizador oxidante, soportando otra sección un catalizador reductor. Se espera que el silenciador 10 catalítico sea más eficaz si la sección reductora está aguas arriba de la sección oxidante, por ejemplo, si la primera zona 60 y la segunda zona 62 promueven la reducción y la tercera zona 64 y la cuarta zona 66 (si hay una cuarta zona) promueven la oxidación.
En la vista en despiece ordenado de la figura 2 se ilustra un modo de configurar el silenciador 10 catalítico. La carcasa 12 está constituida por una primera y segunda parte 80 y 82 con forma de disco que pueden unirse en los bordes externos respectivos con un manguito 90. El primer elemento o montaje 40 deflector puede tener generalmente forma de P o alternativamente forma de T y actúa como separador para situar el lecho 16 del reactor dentro de la carcasa 12. El segundo elemento o montaje 50 deflector puede ser rectangular o, alternativamente, tener generalmente forma de D y actúa como otro separador para situar el lecho 18 del reactor dentro de la carcasa 12. También pueden proporcionarse anillos 92 de retención para engranar el interior del manguito 90 para situar el lecho 18 del reactor.
Alternativamente, como se ilustra en la figura 2B, la carcasa 12 puede dividirse en tres partes con una primera parte 88 en forma de copa y una segunda parte 92 en forma de copa que tapan los extremos opuestos del manguito 90.
En otra alternativa más, la carcasa puede estar constituida por una primera y segunda parte 94, 96 respectivamente con forma de copa, que pueden unirse en los bordes 98 y 100 externos respectivos.
La descripción anterior se propone en un sentido ilustrativo en vez de restrictivo. Para aquellos expertos en tales estructuras pueden ser evidentes variaciones de las estructuras exactas descritas sin desviarse del alcance de la presente invención como se define por las reivindicaciones definidas a continuación.

Claims (11)

1. Un silenciador catalítico (10) que comprende:
una carcasa (12) que tiene una primera cámara (14) y una segunda cámara (16) que se comunican fluídicamente a través del lecho de un reactor (18) que soporta un catalizador intercalado entre las anteriores; teniendo dicho lecho del reactor (18) una pluralidad de conductos de flujo discreto (20) que se extienden longitudinalmente a su través para proporcionar comunicación fluídica entre dicha primera y segunda cámara (14, 16);
un conducto de entrada (30) que se extiende a través de dicha carcasa (12) en dicha primera cámara (14);
un conducto de salida (32) se extiende a través de dicha carcasa (12) en una de dicha primera cámara (14) o dicha segunda cámara (16);
un segundo montaje deflector (50) en dicha segunda cámara (16) que se extiende entre dicho lecho del reactor (18) y dicha carcasa (12);
caracterizado porque el silenciador catalítico (10) comprende además:
un primer montaje deflector (40) que se extiende longitudinalmente a través de dicha primera cámara (14) entre dicho lecho del reactor (18) que soporta el catalizador y dicha carcasa (12) para dividir longitudinalmente dicha primera cámara (14);
dicho primer y segundo montajes deflectores (40, 50) están configurados de modo que actúan conjuntamente con dicha carcasa (12) y dicho lecho del reactor (18) para definir un conducto de flujo a través de dicha carcasa (12) desde dicho conducto de entrada (30) hasta dicho conducto de salida (32) que requiere al menos tres pasos longitudinales consecutivos a través de dicho lecho del reactor (18), siendo cada uno de dichos pasos consecutivos a través de una zona lateralmente adyacente discreta (60, 62, 64, 66) de dicho lecho del reactor (18) y opuestos en dirección al paso inmediatamente precedente.
2. Un silenciador catalítico (10) según la reivindicación 1, en el que: uno de dichos conductos de entrada y de salida (30, 32) se extiende a través de una pared del extremo de dicha carcasa (12); el otro de dichos conductos de entrada y de salida (32, 30) se extiende a través de una pared lateral de dicha carcasa (12).
3. Un silenciador catalítico (10) según la reivindicación 1, en el que: dichos conductos de entrada y de salida
(30, 32) se extienden a través de una pared lateral de dicha carcasa (12).
4. Un silenciador catalítico (10) según la reivindicación 1, en el que: dichos conductos de entrada y de salida
(30, 32) se extienden a través de una pared del extremo de dicha carcasa (12).
5. Un silenciador catalítico (10) según las reivindicaciones 2, 3 ó 4, en el que: dicho lecho del reactor (18) incluye un catalizador oxidante en una parte del mismo y un catalizador reductor en otra parte del mismo.
6. Un silenciador catalítico (10) según las reivindicaciones 4 ó 5, en el que: dicho conducto de entrada (30) se extiende hasta dicha primera cámara (14); dicho conducto de salida (32) se extiende hasta dicha segunda cámara (16).
7. Un silenciador catalítico (10) según la reivindicación 6, en el que: dicho catalizador reductor está aguas arriba de dicho catalizador oxidante.
8. Un silenciador catalítico (10) según la reivindicación 7, en el que: dicho lecho del reactor (18) está constituido por secciones, estando dicho catalizador oxidante y dicho catalizador reductor en secciones diferentes.
9. Un silenciador catalítico (10) según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que: dicha carcasa (12) es cilíndrica.
10. Un silenciador catalítico (10) según la reivindicación 1 ó 2, en el que: dicha carcasa (12) es cilíndrica y está definida por una primera y segunda parte en forma de copa (94, 96) unidas en los bordes exteriores respectivos (98, 100); y dicho primer y segundo elementos deflectores (40, 50) actúan como separadores para situar dicho lecho del reactor (18) dentro de dicha carcasa (12).
11. Un silenciador catalítico (10) según la reivindicación 1 ó 2, en el que: dicha carcasa (12) es cilíndrica y está constituida por una primera y segunda parte con forma de copa (94, 96) unidas en los bordes exteriores respectivos (98, 100) a extremos respectivos de un manguito (90); y dicho primer y segundo montaje deflector (40, 50) actúan como separadores para situar dicho lecho del reactor (18) dentro de dicha carcasa (12).
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