ES2882380T3 - Aplicador de plasma para el tratamiento de un gas, así como procedimiento para la reducción de sustancias nocivas en procesos de combustión - Google Patents

Abstract

Aplicador de plasma (8) para el tratamiento de un gas en un espacio de campo (17) formado mediante la aplicación de una tensión alterna entre un electrodo externo (10) y un electrodo interno (9), que comprende: - una entrada de gas y una salida de gas para introducir en el espacio de campo (17) gas que va a tratarse, - un electrodo interno (9) dispuesto entre la entrada de gas y la salida de gas, - un electrodo externo (10) tubular que rodea a una cierta distancia el electrodo interno (9) y - un aislador dieléctrico (11) dispuesto al menos entre el electrodo interno (9) y el electrodo externo (10), caracterizado por que el electrodo interno (9) está configurado como tubo hueco con al menos una abertura de entrada de gas y al menos una abertura de salida de gas, de tal modo que durante el funcionamiento una parte del gas no tratado conducido hacia el aplicador de plasma (8) fluye hacia la salida de gas a través de un espacio interno (24) de campo nulo formado en el electrodo interno (9).

Description

DESCRIPCIÓN

Aplicador de plasma para el tratamiento de un gas, así como procedimiento para la reducción de sustancias nocivas en procesos de combustión

Campo de la invención

La invención se refiere a un aplicador de plasma para el tratamiento de un gas en un espacio de campo formado mediante la aplicación de una tensión alterna entre un electrodo externo y un electrodo interno. El gas es preferentemente aire, que se alimenta a una máquina de combustión, en particular a un motor de combustión, pero puede tratarse también de gases de escape.

La invención se refiere también a un procedimiento para la reducción de sustancias nocivas en procesos de combustión empleando un aplicador de plasma de acuerdo con la invención, así como al uso de uno o varios de tales aplicadores de plasma de este tipo en una disposición de aplicador, en un motor de combustión y en caso de un vehículo con un motor de combustión.

Antecedentes de la invención

La reducción de sustancias nocivas que se forman en procesos de combustión, en particular en los cascos urbanos, es un objetivo, que por diversas razones es cada vez más importante. Actualmente, por ejemplo, se plantean prohibiciones de circulación para vehículos diésel al menos en los cascos urbanos, aunque también los vehículos con motores de gasolina, y en particular, los motores de los barcos que queman aceite denso producen sustancias nocivas como, por ejemplo, óxidos de nitrógeno.

Para la reducción de sustancias nocivas en procesos de combustión, en particular en procesos de combustión en motores de combustión, se han propuesto en los últimos años y década innumerables procedimientos y dispositivos, que pueden contribuir con mayor o menor complejidad a la reducción de sustancias nocivas, habiéndose propuesto tanto, depurar los gases de escape formados en la combustión de las más diversas maneras, como aumentar la eficiencia de la combustión mediante tratamiento del gas utilizado en la combustión, por lo tanto, por regla general, aire. Así, desde hace muchos años se sabe cómo puede aumentarse la reactividad química de oxígeno contenido en el aire mediante tratamiento del aire en un campo eléctrico. Se habla en general de "activación" del oxígeno, en donde mediante un campo eléctrico intenso en un aplicador de plasma correspondiente mediante la conducción de aire se genera un plasma, que después de nuevo lleva a la formación de oxígeno altamente reactivo, denominado singlete. El oxígeno "activado" puede utilizarse tanto en la combustión como en la depuración de gases de escape.

En la depuración de gases de escape con oxígeno activado se diferencian dos tipos de procedimientos:

- el así llamado procedimiento de inyección, en el que una corriente de aire excitado por un plasma se mezcla con una corriente de gases de escape que va a depurarse, por lo que moléculas de sustancias nocivas pueden transformarse en sustancias menos tóxicas, y

- el así llamado procedimiento directo, en el que la corriente de gases de escape se conduce directamente a través de la cámara, en la que se genera el plasma.

Sin embargo, en ambos procedimientos mediante la alimentación de energía eléctrica también sustancias no deseadas como ozono u óxidos de nitrógeno, de modo que en ambos procedimientos pueden intercalarse también otras etapas de filtrado.

Los documentos DE 102008034732 A1 y JP 209-174410 A describen aplicadores de plasma para el uso en un motor de combustión, en el que el oxígeno se activa antes de la introducción en una cámara de combustión, en donde los aplicadores de plasma para el control necesitan una válvula de estrangulación y válvula de regulación de gas. Un diseño de un aplicador de plasma claramente más sencillo que el anterior enseña el documento JP 2007-107491 A, que se considera actualmente como estado de la técnica más cercano y en el que un gas que va a tratarse, en particular aire que va a alimentarse a un motor de combustión, se conduce a través de un espacio de campo formado entre un electrodo interno y un electrodo externo. Otros reactores de plasma para máquinas de combustión interna se encuentran en las publicaciones: EP 1.058.778 A1, EP 2067758 A1, US 6517786 B1, DE 102014110789 A1 y US 7767166 B2.

Divulgación de la invención

Se ha demostrado que los aplicadores de plasma conocidos requieren, condicionados por la construcción, tensiones muy altas, para establecer una intensidad de campo necesaria para generar el plasma que activa el gas conducido. Condicionada por la construcción, la superficie del electrodo interno es muy pequeña en comparación con la superficie interna del electrodo externo enfrentada a esta, de modo que se genera plasma prácticamente solo alrededor del electrodo interno.

Para generar intensidades de campo correspondientes, los aplicadores de plasma conocidas necesitan una potencia muy alta, que debe generarse normalmente por la dinamo de un motor de combustión, lo que a su vez aumenta el consumo de combustible, y con ello, la producción de sustancias nocivas, que realmente deben disminuir.

Otro problema resuelto de manera no satisfactoria hasta ahora es que los aplicadores de plasma conocidos en el funcionamiento se calientan mucho. Además, el gas activado de la manera deseada, es decir, por regla general, el oxígeno situado en el aire, si bien es altamente reactivo de la manera deseada, sin embargo esto lleva también a que también cuando, por ejemplo, se aspira, sea extremadamente perjudicial para personas y animales, de modo que la cantidad del oxígeno activado debe controlarse exactamente. Por lo tanto, para resolver este problema se han propuesto válvulas de estrangulación y de mariposa complejas, lo que sin embargo lleva a cargas de un modo de construcción compacto y que puede retroadaptarse y aumenta la complejidad de control.

Partiendo de esto la invención se basa en el objetivo de presentar un aplicador de plasma mejorado, que, en caso de un modo de construcción compacto y asequible, permita la generación del plasma necesario para la activación con tensiones comparativamente reducidas y que disponga además de un enfriamiento mejorado.

La invención se basa, también en el objetivo de presentar una disposición de aplicador, que en particular pueda utilizarse en motores de combustión de vehículos y allí también pueda retroadaptarse fácilmente.

La invención se basa, además, en el objetivo de presentar un procedimiento para la reducción de sustancias nocivas en procesos de combustión.

Los objetivos mencionados se consiguen mediante un aplicador de plasma con las características de la reivindicación 1, o una disposición de aplicador con las características de la reivindicación 17 y un procedimiento con las características de la reivindicación 25. Diseños ventajosos y perfeccionamiento de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes. Las reivindicaciones subordinadas 23 y 24 se refieren a un motor de combustión o un vehículo con un aplicador de plasma de acuerdo con la invención o una disposición de aplicador de acuerdo con la invención.

La invención se basa en la idea fundamental de no utilizar ningún electrodo interno macizo, sino en utilizar más bien un electrodo interno tubular configurado a modo del electrodo externo tubular, en el que está formado un espacio interno, a través del cual puede fluir una parte del gas que va a tratarse, lo que resuelve varios problemas. Así, la circulación de una parte del aire que va a tratarse a través del electrodo interno produce un enfriamiento del aplicador de plasma. El diseño tubular permite aproximar la superficie externa del electrodo interno a la superficie interna del electrodo externo y así homogeneizar en gran medida la intensidad de campo en el espacio de campo entre los dos electrodos, de modo que ya con tensiones relativamente reducidas, por ejemplo en el intervalo de aproximadamente 50.000 V, es decir, por ejemplo un cuarto de las tensiones típicas hasta el momento en aplicadores de plasma del tipo en cuestión en este caso, puede generarse plasma en una cantidad suficiente. Mediante variaciones de la tensión la cantidad del plasma generado puede ajustarse de manera muy exacta, y la invención hace posible mezclar el gas tratado con el plasma con el gas no tratado sin válvulas especiales o válvulas de estrangulación, para garantizar así que la cantidad necesaria de gas activado en el caso de utilización respectivo esté disponible.

A este respecto cabe indicar en este punto que la expresión "tubular" o "configurado como tubo hueco" ha de entenderse en el sentido más general y en ningún caso está limitado, por ejemplo, a tubos cilíndricos de base circular. Más bien, por las expresiones se entienden todos los tipos de cuerpos huecos longitudinales, en particular naturalmente, debido a que pueden fabricarse de manera sencilla tubos cilíndricos y sobre todo tubos cilíndricos de base circular, en donde los cuerpos huecos longitudinales naturalmente también pueden tener otras formas de sección transversal, por ejemplo hexagonales o poligonales. Tampoco necesitan estar formados cilíndricos en el sentido matemático, es decir, mediante desplazamiento paralelo de una base de cualquier otra índole, sino que pueden comprender secciones escalonadas o cónicas. En la forma de realización más sencilla, el electrodo interno y el electrodo externo forman un condensador de cilindro en términos de electricidad.

En una forma de realización preferida el electrodo interno está provisto de una pluralidad de aberturas, para permitir en el funcionamiento del aplicador de plasma una transferencia de gas desde el espacio interno del electrodo interno hacia el espacio de campo, es decir el espacio entre el lado externo del electrodo interno y el lado interno del electrodo externo. De esto resulta una mezcla especialmente buena de gas tratado y no tratado, normalmente por tanto oxígeno activado y no activado, de modo que el aplicador, en caso de un modo de construcción muy compacto, puede facilitar la cantidad necesaria de oxígeno activado, por ejemplo, en un motor de automóvil, que favorece la combustión.

Cuando están previstas tales aberturas, así ventajosamente pueden presentar un borde que sobresale hacia el electrodo externo, como, por ejemplo, se forma por plegado de las aberturas hacia una chapa que forma el electrodo interno. Las aberturas por lo tanto no se troquelan o se perforan por arranque de virutas, dado que el borde sobresaliente favorece la formación de los denominados filamentos de plasma y actúa de manera similar a un germen de condensación en la condensación.

Aunque el electrodo interno y el electrodo externo no necesitan estar dispuestos simétricamente y/o concéntricamente, en una forma de realización preferida sí que están configurados en forma de tubos concéntricos, preferentemente en forma de tubos cilíndricos, en particular cilíndricos con base circular con dos lados frontales en cada caso y una superficie envolvente en cada caso.

Cuando el electrodo interno y el electrodo externo poseen lados frontales, estos lados frontales pueden estar abiertos ventajosamente, y por consiguiente, pueden permitir la entrada y salida de gas en el interior del electrodo interno y el espacio de campo formado entre el electrodo interno y el electrodo externo, de modo que puede renunciarse ventajosamente a medios de entrada y de salida de gas especiales.

El diseño del electrodo interno como tubo hueco hace posible diseñar el volumen del espacio interno del electrodo interno mayor que el volumen del espacio de campo. En otras palabras, el tamaño de la superficie externa del electrodo interno se aproxima al tamaño de la superficie interna del electrodo externo, de modo que los electrodos en caso ideal forman casi un tipo de "condensador de placa circundante", en el que la intensidad de campo en el espacio de campo es casi constante.

El aislador dieléctrico, que puede constar, por ejemplo, de silicona o de un material cerámico, puede disponerse en casi cualquier lugar entre el electrodo interno y el electrodo externo, sin embargo se dispone normalmente o directamente sobre la superficie externa del electrodo interno o también, lo cual resulta actualmente preferente, directamente sobre la superficie interna del electrodo externo. Se sobreentiende que entonces, cuando el aislador dieléctrico está dispuesto sobre la superficie externa del electrodo interno, y el electrodo interno de manera preferida está provisto de aberturas para el paso de gas desde el espacio interno del electrodo hacia el espacio de campo y a la inversa, también el aislador dieléctrico debe presentar tales aberturas.

En una forma de realización especialmente preferida en el espacio de campo está dispuesta una pluralidad de puentes dieléctricos entre el electrodo interno y el aislador dieléctrico y/o entre el aislador dieléctrico y el electrodo externo. Tales puentes dieléctricos favorecen, como se va a exponer a continuación de manera más detallada, la configuración de hilos de plasma en el espacio de campo y pueden ejercer ventajosamente una función doble, dado que de manera sencilla pueden configurarse como soportes para el electrodo interno. El efecto de los puentes puede ampliarse ventajosamente, cuando se proveen con una estructura de aumento de superficie, por ejemplo una acanaladura o similar. Los puentes pueden preverse a modo de espaciadores solo en determinados lugares en el espacio de campo, sin embargo se prefiere que se extiendan a lo largo del electrodo interno completo. Los puentes dieléctricos pueden estar conformados en el aislador dieléctrico de una sola pieza.

Otros detalles y ventajas de la invención resultan de la siguiente descripción, meramente a modo de ejemplo y no limitativa de ejemplos de realización junto con el dibujo que comprende doce figuras.

Breve descripción de los dibujos

figura 1 muestra el posicionamiento de un aplicador de plasma en el canal de alimentación de un motor de combustión.

figura 2 muestra las funciones principales del circuito eléctrico de la fuente de tensión alterna en cooperación con al aplicador.

figura 3 muestra una sección transversal a través de un primer ejemplo de realización de un aplicador. figura 4 muestra una sección transversal a través de un segundo ejemplo de realización de un aplicador con los radios dibujados para la explicación del principio.

figura 5 muestra una sección transversal a través de un tercer ejemplo de realización de un aplicador. figura 6 muestra una sección transversal a través de un cuarto ejemplo de realización de un aplicador. figura 7 muestra un primer curso de la concentración de óxido de nitrógeno en el gas de escape generado de las mediciones.

figura 8 muestra un segundo curso de la concentración de óxido de nitrógeno en el gas de escape generado de las mediciones.

figura 9 muestra esquemáticamente la relación principal entre la potencia eléctrica alimentada al aplicador y el curso de la concentración de óxido de nitrógeno en el gas de escape que depende de esta. figura 10 muestra esquemáticamente un ejemplo de realización de varios aplicadores reunidos formando una unidad en la vista frontal.

figura 11 muestra esquemáticamente un ejemplo de realización de varios aplicadores reunidos formando una unidad en la vista seccionada lateral.

figura 12 muestra para explicar el modo de funcionamiento una fuente de tensión alterna para el suministro del aplicador.

Descripción de formas de realización preferidas

La figura 1 muestra el posicionamiento del aplicador en el canal de alimentación de un motor de combustión y aclara la integración sin problemas de la invención en sistemas ya existentes, tal como se corresponden por ejemplo con un automóvil con motor Otto con funcionamiento de gasolina.

El aire 1 necesario para la combustión se alimenta o directamente, al aplicador 8 a través de una simple rejilla protectora contra insectos o a través de un filtro de partículas de aire. Este necesita para su funcionamiento únicamente una tensión alterna suministrada por la fuente de tensión alterna 13 - nada más.

No se requieren ni aditivos, sistemas de recirculación de gases de escape, catalizadores, centrifugadoras o cualquier válvula o válvulas de mariposa. Únicamente es necesario un único alambre aislado resistente a la alta tensión entre la fuente de tensión alterna y el aplicador, cuando su carcasa de metal está conectada en conducción eléctrica con la superficie de masa del automóvil, para hacer funcionar el aplicador correctamente. La línea de retorno eléctrica se realiza entonces a través de la conexión de potencial de masa 18 del chasis de metal omnipresente en los automóviles, tal como se muestra en la figura 2.

Para evitar eventuales interferencias de radiocomunicación, este alambre aislado resistente a la alta tensión debería estar provisto de un apantallamiento y este apantallamiento debería estar conectado asimismo con la conexión de potencial de masa 18.

El aplicador se encuentra por consiguiente en el canal de alimentación delante de un posible dispositivo 4 para mezclar el aire con la sustancia que va a quemarse 2, lo que, por ejemplo, correspondería a un carburador o a un sistema de inyección, y por consiguiente en particular en el desarrollo de la tecnología del procedimiento delante del dispositivo 5, en el que tiene lugar un proceso de combustión, lo que se correspondería por ejemplo con el motor de combustión. En el canal de aire de escape se encuentra el gas de escape 3 que se produce según el proceso de combustión con las sustancias nocivas respectivas. Estas se depuran como hasta el momento sin intervenciones adicionales de manera conocida mediante diversos filtros de gas de escape 6 y otros aparatos integrados en el sistema de escape 7 o medidas.

Una de las metas de esta invención es reducir significativamente la concentración de estas sustancias nocivas en el gas de escape 3 mediante un aumento de la reactividad del aire 1 necesaria para el proceso de combustión, para aliviar la carga del filtro de gas de escape montado en cada caso. Esto sucede mediante un aplicador 8 que funciona con energía eléctrica, que se suministra mediante una fuente de tensión alterna 13, lo que está representado esquemáticamente en la figura 2.

La figura 2 muestra esquemáticamente el circuito eléctrico de la fuente de tensión alterna 13 con el aplicador 8 conectado con esta. El aplicador 8 está reproducido para la ilustración una vez en representación aislada en un dibujo en sección transversal axial esquemático y otra vez, conectado eléctricamente con la fuente de tensión alterna 13, en una representación longitudinal axial esquemática.

En la representación axial esquemática en sección transversal, los soportes 12 respectivos para la fijación de los electrodos y de la distancia de los electrodos no están dibujados para mejorar la visión general de los dibujos, aunque son extraordinariamente importantes para el funcionamiento correcto del aplicador 8. Las distintas forma de realización a modo de ejemplo se representan de manera aún más detallada en las figuras 34, 5 y 6.

En la figura 2 la representación en sección transversal axial esquemática del aplicador 8 muestra el electrodo interno axial 9, en forma de un cilindro hueco perforado conductor de metales, que junto con el electrodo externo 10 montado concéntricamente, asimismo en forma de cilindro hueco pero no perforado forma geométricamente y eléctricamente un condensador cilíndrico abierto en ambos lados frontales, en el que en un suministro mediante la fuente de tensión alterna 13 aparece un campo eléctrico 16 en el espacio de campo 17 entre ambos electrodos. Un aislador dieléctrico 11 adicional, montado concéntricamente se encuentra por un lado con una distancia máxima posible, que depende del grosor de capa del aislador dieléctrico 11, entre el electrodo interno 9, y por otro lado, sin distancia directamente sobre el electrodo externo 10. Por ello se hace posible una descarga de gas de tensión alterna en el espacio de campo 17, que se conoce por la denominación "descarga eléctrica silenciosa" o "descarga de barrera dieléctrica" o también "descarga de plasma".

Mediante el aislador dieléctrico 11 ambos electrodos también en la configuración de arcos eléctricos o fenómenos similares están siempre separados galvánicamente el uno del otro. Sin embargo, en función de la energía eléctrica proporcionada por la fuente de tensión alterna 13 fluye una corriente de desplazamiento en el espacio de campo 17. El lugar para la instalación del aislador dieléctrico 11, que en este caso está configurado como tubo cilíndrico, que geométricamente es suficientemente más largo que el electrodo interno 9, para impedir una descarga eléctrica en los lados frontales a lo largo del borde frontal, debe encontrarse fundamentalmente dentro del espacio de campo, pudiendo seleccionarse de manera conveniente el lugar exacto radial geométrico en función de los requisitos en ejemplos de realización adicionales también de otra manera. Así el aislador dieléctrico 11 puede estar realizado como un tubo con un diámetro tan reducido que está en contacto directamente con el electrodo interno 9. También una realización con un diámetro mayor, de modo que el aislador dieléctrico está posicionado aproximadamente en el centro del espacio de campo, sería concebible. Sin embargo, en la representación axial en sección transversal del aplicador 8 en la figura 2 el diámetro se ha seleccionado con un tamaño de modo que el aislador dieléctrico está apoyado directamente sobre el electrodo externo 10 y termina en dirección radial al mismo nivel que este, porque en este punto, es decir, en la zona del electrodo externo, 10 el campo eléctrico 16 en el espacio de campo 17 es mínimo entre los electrodos. Por lo tanto, en este punto el grosor de capa físico del aislador dieléctrico 11 con la misma resistencia a descargas disruptivas puede ser significativamente menor, que si se hubiera montado directamente en el electrodo interno 9, donde el valor de la intensidad de campo del campo eléctrico 16 es máximo.

Por lo demás, en la representación axial esquemática en sección transversal del aplicador 8 en la figura 2 puede distinguirse que el electrodo interno 9 perforado está realizado asimismo en forma de tubo y que, por consiguiente, posee en su interior un espacio interno 24 de campo nulo. El aire 1 que circula a través del aplicador 8 en la dirección del eje de cilindro del aplicador 8 se conduce, por consiguiente, en un porcentaje directamente a través del interior del electrodo interno 9, y por consiguiente, a través de un área de volumen de campo nulo, concretamente el espacio interno 24, y en otra parte, a través del espacio de campo 17 entre el electrodo interno perforado 9 y del electrodo externo macizo 10, donde experimenta una interacción con la energía eléctrica proporcionada por la fuente de tensión alterna 13.

Mediante esta división en un área de volumen de campo nulo 24 y un área de volumen para el espacio de campo 17 puede limitarse el valor necesario de la alta tensión necesario para la generación del plasma, dado que las distancias geométricas de los electrodos en el espacio de campo 17 son menores y por ello el valor de la intensidad de campo eléctrica, en caso de un tamaño predeterminado correspondiente de la tensión aplicada en los electrodos es significativamente más alto.

En principio, también sería posible, mediante el uso de un electrodo interno delgado macizo o en forma de alambre y un electrodo externo con diámetro más reducido generar asimismo distancias reducidas, y por consiguiente, una intensidad de campo alta con una tensión correspondiente- sin embargo cuando la sección transversal se observa desde el lado frontal de un aplicador construido de este modo, entonces resultaría una superficie de sección transversal significativamente más reducida con un campo eléctrico, por lo que todo el volumen de un aplicador de este tipo con un campo eléctrico sería demasiado reducido para generar una cantidad lo suficientemente grande de aire activado.

Mediante la perforación del electrodo interno 9 el aire 1 que entra inicialmente de manera laminar desde la envoltura del electrodo interno 9 experimenta a continuación remolinos de forma creciente. Concretamente, en los agujeros del cilindro hueco a través de la pared desigual y no cerrada tienen lugar remolinos, por lo que el aire en las áreas de volumen respectivas en el curso de la circulación a través del aplicador 8 se mezcla progresivamente. Por ello no son necesarias válvulas de estrangulación ni otras válvulas. Si el motor exige, por ejemplo, un mayor caudal de aire para una carga más alta, entonces la velocidad de circulación del aire 1 aumenta en particular en el área de volumen de campo nulo 24, por ello se produce un remolino más intenso con el aire activado en el espacio de campo 17, y por consiguiente, automáticamente se produce una mezcla más intensa del aire desde los volúmenes respectivos.

Mediante la estructura tubular de los electrodos internos 9 y electrodo externo 10 y del aislador dieléctrico 11 el aplicador 8 en términos de electricidad se comporta como un condensador de cilindro.

En este punto cabe indicar que la capacidad de este condensador de cilindro formado de este modo varía dependiendo de la humedad de aire del aire 1 requerido para al proceso de combustión, dado que el agua posee una permitividad relativa alta de aproximadamente 80. Por consiguiente los comportamientos eléctricos en el aplicador 8 dependen significativamente de la situación meteorológica respectiva. En caso del aire seco en un día de invierno soleado, la capacitancia por consiguiente es más baja que en caso de niebla o de un chubasco. Esto debe considerarse, cuando el aplicador 8 en su punto de trabajo debe hacerse funcionar continuamente en resonancia, porque entonces su capacidad respectiva junto con el bobinado de alta tensión 20 en la fuente de tensión alterna 13 forman un circuito de resonancia en paralelo sintonizado a la frecuencia de la tensión alterna.

También en la representación longitudinal axial esquemática del aplicador 8, en la figura 2 los soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia de los electrodos no están dibujados para mejorar la visión general. Los últimos, como ya se ha mencionado, están representados con más detalle en las figuras 3 a 6.

En la representación de acuerdo con la figura 2 puede distinguirse claramente cómo el aire 1 entra en uno de los lados frontales del condensador de cilindro formado por el aplicador 8, pasa a este respecto tanto por el área de volumen de campo nulo 24 dentro del electrodo interno 9, denominado en lo sucesivo aire sin influencia, como por el área de campo 17 entre el electrodo interno 9 y el electrodo externo 10, en la que está presente el campo eléctrico 16, denominado en lo sucesivo aire activado, y sale de nuevo en el otro lado frontal del condensador de cilindro formado por el aplicador 8. Esta mezcla saliente de aire sin influencia y de aire activado se alimenta entonces en el canal de alimentación de acuerdo con la figura 1 al proceso de combustión siguiente.

En la representación longitudinal axial esquemática cabe distinguir que la longitud geométrica extendida en la dirección del eje de cilindro del aislador dieléctrico 11 tubular ha aumentado en una medida que no puede formarse ningún arco eléctrico o distancia disruptiva mediante el campo de dispersión en las aristas frontales del condensador de cilindro formado por el aplicador 8. Así se fuerza una descarga tranquila, que tiene lugar exclusivamente en el espacio de campo 17, porque, mediante esta medida, se impide una descarga eléctrica eventual al campo eléctrico 16 en las aristas frontales.

Tanto en la representación axial en sección transversal como en la representación longitudinal axial de la figura 2 está esbozada esquemáticamente una red metálica de malla fina 27 adicional, que cerca el aplicador 8 por completo. Esta red metálica de malla fina 27 está conectada en conducción eléctrica a través del punto de conexión 28 con la conexión de potencial de masa 18 de la fuente de tensión alterna 13. La red metálica de malla fina 27 tiene un ancho de malla de como máximo un milímetro y actúa como jaula de Faraday. Por ello se suprimen interferencias eventuales en el área de la radiodifusión, que posiblemente podrían provocarse mediante el funcionamiento del aplicador 8. Esta red metálica de malla fina 27 debe actuar como apantallamiento en particular en los lados frontales del condensador de cilindro formado por el aplicador 8 y al mismo tiempo debe estar montada de modo que, en cada caso, existe una distancia suficiente con respecto al electrodo interno 9, para que no pueda configurarse ninguna distancia disruptiva directa debido a la diferencia de potencial, que cortocircuitaría el campo eléctrico 16. Dado que el diseño de la geometría respectiva depende de las unidades correspondientes, la red metálica de malla fina 27 en la figura 2 solo está indicada esquemáticamente. En particular la red metálica de malla fina 27 también directamente en la zona de los lados frontales respectivos del aplicador 8 de manera circundante en forma anular puede estar en contacto directamente con el electrodo externo 8. Por ello asimismo se da una supresión de los campos parásitos electromagnéticos. Un efecto adicional para aumentar la seguridad operativa se proporciona porque si bien, mediante la red metálica 27 de malla fina puesta a tierra, instalada en el lado frontal y el aire 1 puede circular sin obstáculos, sin embargo es imposible una descarga disruptiva. Por consiguiente se descartan igniciones involuntarias en la zona del dispositivo 4 para mezclar aire 1 con la sustancia que va a quemarse 2. También una penetración concebible según las circunstancias del funcionamiento práctico de la disposición de máquina de combustión, eventualmente involuntario de una mezcla del aire 1 con la sustancia que va a quemarse 2 en el aplicador 8 inicialmente todavía sin accionar, que posiblemente podría incendiar esta mezcla detonante durante el encendido, quedaría sin consecuencias negativas, porque las llamas no pueden penetrar en la red de malla fina. Este efecto se conoce ya desde hace tiempo y en el sector de la minería se aprovecha en relación con las lámparas de seguridad de los mineros tanto en la lámpara Davy con malla retardante de llama como en la lámpara Clanny con tubo de cristal.

Adicionalmente la red metálica de malla fina 27 impide la penetración de cuerpos extraños mayores como insectos, moscas u otros insectos voladores, que podrían influir posiblemente de forma negativa en el funcionamiento del aplicador 8 con el paso del tiempo. Por consiguiente, el aplicador 8 puede montarse también sin problemas delante del filtro de aire propiamente dicho de un automóvil, dado que pequeños cuerpos extraños pueden desplazarse sin problemas a través del aplicador 8.

La fuente de tensión alterna 13 representada en la figura 2 suministra energía eléctrica al aplicador 8. Recibe su propia energía operativa desde el sistema de alimentación de a bordo del motor de combustión. En un automóvil típico la tensión de trabajo disponible estaría situada por consiguiente en caso de una tensión continua en aproximadamente 12 voltios. Esta tensión sería demasiado escasa para el funcionamiento del aplicador 8. El aplicador empleado como prototipo para los resultados de medición documentos a continuación se hace funcionar en una tensión alterna de aproximadamente 50 kilovoltios en una frecuencia de la tensión alterna de aproximadamente 11 kilohercios. Esta tensión alterna se genera mediante un inversor electrónico, por ejemplo, con ayuda de dos transistores de potencia de funcionamiento en contrafase, en donde los impulsos de corriente invertidos rectificados, generados de este modo se transforman con ayuda del transformador 19 al valor de tensión alto deseado. Para ello el transformador 19 posee un bobinado de alta tensión 20. Este está conectado mediante conducción eléctrica con su conexión de alta tensión 21 con el electrodo interno 9 del aplicador 8. Para esta conexión debe emplearse un cable resistente a la alta tensión y con buen aislamiento. La conexión a tierra 22 del bobinado de alta tensión 20 está conectada por conducción eléctrica con la conexión de potencial de masa 18 de la fuente de tensión alterna 13. Para ello es suficiente un simple alambre, que no necesita estar aislado obligatoriamente. La inductancia del bobinado de alta tensión 20 del transformador 19 coopera con la capacitancia del condensador de cilindro formado por el aplicador 8 como un circuito de resonancia en paralelo. También es posible indicar la disposición como disposición de bobina de Tesla de carga capacitiva. El efecto físico resulta de la manera siguiente: en el caso de resonancia la tensión en los electrodos debido a la alta impedancia teóricamente infinita del circuito resonante sintonizado sube inicialmente a valores muy altos, porque el curso de la impedancia dependiente de la frecuencia del circuito resonante sin carga en la frecuencia de resonancia posee una singularidad, que se conoce como la así llamada resonancia catastrófica. Por ello se produce una cantidad muy alta de la intensidad de campo del campo eléctrico 16 en el espacio de campo 17 del aplicador 8. Por ello los compuestos estables de la molécula del aire 1 se separan violentamente y se forma un plasma del aire eléctricamente conductor como cuarto estado físico de la materia, es decir, una mezcla en el plano molecular o atómico, que contiene iones y electrones como portadores de carga libres. Se configuran filamentos locales que se introducen en el espacio de campo y a través de los cuales tiene lugar un flujo de corriente casi galvánico, que en la superficie del aislador dieléctrico 11 se convierte entonces en una así llamada corriente de desplazamiento no galvánica, por lo que el circuito de tensión alterna se cierra. Mediante este flujo de corriente que tiene lugar de este modo la disposición de resonador formada por el bobinado de alta tensión 20 y el aplicador 8, se amortigua. Para la generación del plasma se emplea potencia activa eléctrica en el aplicador 8. Por ello no tiene lugar la así llamada resonancia catastrófica, sino que la tensión entre el electrodo interno 9 y el electrodo externo 10 permanece en valores controlables en cuanto a la construcción. El flujo de corriente eléctrica para el mantenimiento continuo del plasma en el aplicador 8, desde el punto de vista eléctrico, actúa de manera similar a un resistor, que necesita potencia activa para su funcionamiento correcto. Esta potencia activa se suministra por la fuente de tensión alterna 13. Esta posee un dispositivo 15 para el ajuste de la potencia eléctrica 34 alimentada al aplicador 8. A este respecto en el caso más sencillo se trata de una fuente de corriente controlada por un potenciómetro para el suministro de los transistores de etapa final en el convertidor de frecuencia. Un dispositivo tal es adecuado para mediciones básicas en el funcionamiento de laboratorio. Un dispositivo controlado por un microcontrolador para el ajuste de la potencia eléctrica 34 alimentada al aplicador 8 desde la fuente de tensión alterna 13 o inyectada a aplicador es útil, por ejemplo, en un automóvil con motor de combustión interna, en donde mediante una sonda en el canal de aire de escape el gas de escape 3 se analiza en cuanto a, por ejemplo, sus valores de concentración de óxido de nitrógeno y en función de las especificaciones de un valor de consigna almacenadas previamente o ajustables manual o electrónicamente se ajusta entonces la potencia eléctrica 34 inyectada en el aplicador de manera correspondiente. Si la evaluación de la señal de la sonda de óxido de nitrógeno situada en el canal de aire de escape arroja que los valores de concentración de óxido de nitrógeno respectivos en el gas de escape 3 se sitúan por encima de los valores de consigna predeterminados, entonces, por ejemplo, un microcontrolador que va a integrarse también en la fuente de tensión alterna en el funcionamiento de un bloque funcional de control central, como reacción a esto, con ayuda del dispositivo 15 para el ajuste de la potencia eléctrica 34 alimentada al aplicador 8, provoca un aumento de la potencia eléctrica 34 inyectada por la fuente de tensión alterna 13 al aplicador. Por ello baja la concentración de óxido de nitrógeno en el gas de escape 3. Esto se realiza, hasta que los valores de concentración de óxido de nitrógeno en el gas de escape 3 se sitúan de nuevo por debajo de un valor de consigna predeterminado. Mediante el dispositivo de regulación diseñado convenientemente de este modo de manera conocida resulta un ejemplo de aplicación muy importante para las posibilidades de utilización de esta invención. Una descripción más detallada para ello se encuentra en relación con las explicaciones relativas a la figura 12.

Adicionalmente al dispositivo 15 para el ajuste de la potencia eléctrica 34 alimentada al aplicador 8 la fuente de tensión alterna 13 presenta un dispositivo 14 para el ajuste de una frecuencia de trabajo variable. En el caso de aplicación más sencillo para mediciones en el funcionamiento de laboratorio este es un generador de señales que va a accionarse manualmente con frecuencia variable, que se emplea para el control de los transistores de etapa final del convertidor de frecuencia electrónico situado en la fuente de tensión alterna 13. En el laboratorio, con ayuda de resistores en serie resistentes a la alta tensión es posible de manera sencilla una medición de la tensión en la conexión de alta tensión 21 del bobinado de alta tensión 20. Pues la frecuencia de la tensión alterna proporcionada por la fuente de tensión alterna 13 al aplicador puede variarse siempre hasta que la cantidad del valor de tensión sea máxima. Como alternativa sería posible también la monitorización de la caída de tensión en un resistor de precisión, que en lugar de una conexión alámbrica sencilla, como se muestra en la figura 2, se conmuta entre la conexión a tierra 22 y la conexión de potencial de masa 18. La intensidad de corriente que fluye a través de este resistor de precisión es igualmente una medida para la energía eléctrica 34 inyectada por la fuente de tensión alterna en el aplicador 8, que en el caso de resonancia es máxima. La ventaja de la medición de corriente indirecta expuesta es que se evita resistores en serie costosos y resistentes a la alta tensión. Si la caída de tensión por encima del resistor de precisión sube a un máximo, entonces la disposición de circuito de resonancia en paralelo formada por la capacidad del aplicador 8 y por la inductancia el bobinado de alta tensión 20 se encuentra en resonancia y el aplicador 8 trabaja entonces de manera óptima. Una desintonización del circuito resonante en el funcionamiento puede tener varias causas. Un aumento de la humedad de aire relativa del aire 1 que circula a través del aplicador 8, por ejemplo en caso de tiempo lluvioso, un aumento de la capacitancia del condensador de cilindro formado por el aplicador 8, porque el agua posee una permitividad relativa de aproximadamente 80 y el aire 1 seco posee únicamente una permitividad relativa de 1, lo que entonces a consecuencia de la capacitancia elevada provoca a su vez una disminución de la frecuencia de resonancia. Otra oscilación de la capacitancia del aplicador 8 tiene su causa en el funcionamiento correcto del aplicador 8. La permitividad relativa de plasma puede poseer valores que son menores que 1. Sin embargo, precisamente debido a que, en el funcionamiento correcto, los filamentos de plasma se han introducido suficientemente en el espacio de campo 17 en el aplicador 8, en el funcionamiento puede disminuir la capacitancia del condensador de cilindro formado por los electrodos del aplicador 8. Esto provoca entonces un aumento de la frecuencia de resonancia.

Es muy conveniente para un funcionamiento del dispositivo de acuerdo con la invención estable y correcto, adaptado a la naturaleza diferente del aire 1 condicionado por la meteorología, adaptar la frecuencia respectiva de la tensión alterna proporcionada por la fuente de tensión alterna 13 de modo que el dispositivo se encuentra siempre en resonancia para el estado de funcionamiento óptimo. Para ello el dispositivo 14 sirve para el ajuste de la frecuencia de trabajo variable de la fuente de tensión alterna 13, que puede controlarse asimismo de manera conocida con ayuda de un bloque funcional de microcontrolador programable.

Si el aplicador 8 se hace funcionar en su frecuencia de resonancia, entonces se produce una corriente de plasma estable continua entre el electrodo interno 9 y el electrodo externo 10, o alto antes, concretamente en el espacio de campo 17 algo reducido mediante el aislador dieléctrico 11.

Un experimento mental virtual explica el fenómeno gráficamente de manera aproximada. Si la formación de plasma en el espacio de campo se viera perturbada de cualquier manera por circunstancias externas, por lo que el número temporal de los filamentos de plasma locales retrocedería, entonces la intensidad de corriente con el número reducido de los filamentos de plasma se reduciría asimismo en conjunto. Por ello el circuito resonante se descargaría, es decir, el resistor conectado en paralelo con el circuito resonante en un esquema equivalente virtual adoptaría por así decirlo un valor más alto y por consiguiente transformaría menos potencia.

Por ello, sin embargo la tensión en el circuito de resonancia en paralelo subiría de nuevo significativamente, por lo que la cantidad de la intensidad de campo del campo eléctrico 16 en el espacio de campo 17 del aplicador 8 subiría asimismo significativamente, por lo que de nuevo el grado de ionización actual del plasma se aumentaría, dado que el porcentaje de la generación de iones adicionales aumenta por ionización por impacto, cuando las partículas en cuestión se aceleran en cada caso más intensamente mediante la intensidad de campo superior y por consiguiente poseen una energía cinética superior, que produce una rotura de compuestos moleculares estables existentes por ionización por impacto en el espacio de campo 17.

Un motivo adicional para hacer funcionar el aplicador siempre en su frecuencia de resonancia consiste en que el circuito resonante, formado por el aplicador 8 y el bobinado de alta tensión 20, actúa como el circuito de depósito de un etapa final de emisión y en que, en la sintonización a su frecuencia de resonancia, las ondas armónicas generadas de manera parásita por la fuente de tensión alterna 13 eventualmente mediante el proceso de cambio de dirección, que pueden contener un múltiplo de la frecuencia de la tensión alterna y provocan interferencias en aparatos de la tecnología de las telecomunicaciones, se suprimen significativamente. En este contexto cabe indicar que una supresión de energía electromagnética emitida de manera parasitaria mediante la tensión alta suministrada por la fuente de tensión alterna 13 en el aplicador 8 puede llevarse a cabo con medidas conocidas. Para ello es necesaria una construcción profesional de la alimentación de la conexión por cable desde la conexión de alta tensión 21 del bobinado de alta tensión 20 hacia el electrodo interno 9 del aplicador 8. Además de la resistencia a la alta tensión ya mencionada anteriormente del cable de conexión este debería disponer adicionalmente de un blindaje metálico lo suficientemente bueno, como es el caso en cables coaxiales resistentes a la alta tensión, como se emplean para instalaciones de emisión. En combinación con la red metálica 27 de malla fina anteriormente descrita, es posible un funcionamiento sin interferencias para aparatos electrónicos adyacentes.

Para la realización constructiva del aplicador 8 hay numerosas posibilidades. En los dibujos siguientes están representados dos ejemplos de realización. Una descripción más detallada para el control de la frecuencia y de la potencia eléctrica 34 inyectada al aplicador se encuentra en relación con las explicaciones relativas a la figura 12.

La figura 3 muestra esquemáticamente una sección transversal a través de un primer ejemplo de realización de un aplicador cilíndrico de base circular 8, tal como se ha empleado también para averiguar los resultados de medición representados abajo. El electrodo interno 9 se compone en este ejemplo de realización de un metal con forma de cilindro de base circular, que está perforado continuamente. Para el montaje experimental, como metal se emplea una chapa de cobre doblada con un grosor de 1,0 mm. La perforación se ha generado mediante punzonado de aberturas cuadradas con una longitud de arista de 2 mm, por lo que la envoltura del electrodo interno 9 presenta una perforación rectangular 29. Como alternativa también es concebible una perforación con aberturas por ejemplo redondas. Entonces la perforación 29 en forma de agujeros redondos se troquela en la chapa de cobre del electrodo interno 9, lo que proporciona ventajas en cuanto a la producción, porque el giro lateral de la herramienta de troquelar en el caso de una sección transversal redonda es indiferente. En una sección transversal rectangular las torsiones laterales de la herramienta de troquelar producen rectángulos inclinados los unos hacia los otros con distancias lateralmente desiguales, por lo que las tiras de metal entre las aberturas de la perforación 29 posiblemente se vuelven inestables por la falta de material, y las distancias entre los electrodos en el espacio de campo se reducen localmente de manera inadmisible, lo que podría llevar a un campo eléctrico 16 distribuido de manera no homogénea en el espacio de campo 17 del aplicador 8 y con ello a una reducción del número de los filamentos de plasma. También son posibles perforaciones triangulares o hexagonales o también perforaciones de todos los tipos y tamaños, que en este caso no pueden representarse adicionalmente. Sin embargo es importante y ventajoso que la perforación no se lleve a cabo con ayuda de una broca, sino con ayuda de un estampa siempre partiendo del mismo lado. A este respecto, en el lado contrario de la chapa, en las aristas externas se forman abombamientos sencillos, de aristas vivas. Estas no pueden eliminarse mediante rebordeado, porque estas aristas vivas sirven para iniciar la generación de filamentos de plasma mediante una elevación local del campo eléctrico 16. Para ello el metal del electrodo interno 9 se pliega en forma de cilindro sobre un núcleo, de modo que las aristas vivas y ligeros abombamientos de la perforación 29 están dirigidos hacia el interior del espacio de campo. El electrodo interno 9 empleado para establecer los resultados de medición de los que se ha hablado anteriormente consta de una chapa de cobre perforada, que se ha doblado para formar un cilindro de base circular de 10 cm de longitud con un diámetro interno de 33 mm y un diámetro externo de 35 mm. El área de volumen 24 de campo neutro que resulta geométricamente, en el prototipo empleado en este caso, asciende por consiguiente a alrededor de 86 centímetros cúbicos. Como aislador dieléctrico 11 para la construcción del aplicador 8 se emplea un tubo flexible de silicona con un espesor de 3 mm y una longitud de 14 cm en total. Este sobresale a ambos lados frontales del aplicador en 2 cm en cada caso, para impedir una descarga eléctrica. El soporte 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia de los electrodos se compone del mismo material. Los ocho nervios individuales del soporte 12 distribuidos uniformemente en el espacio de campo 17 para la fijación de los electrodos y de la distancia de los electrodos están comprimidos de acuerdo con la figura 3 en forma de nervios entre el aislador dieléctrico 11 y el electrodo interno 9 con una altura de en cada caso 3 mm y el espacio de campo se subdivide por ello en ocho cámaras del mismo tipo. De esto resulta un espacio de campo 17 por el que puede circular el aire que va a activarse con un volumen de únicamente aproximadamente 35 centímetros cúbicos. Este espacio de campo 17 relativamente reducido es el resultado del uso de materiales presentes para la construcción de un prototipo para el aplicador 8 y en esta forma ya produce resultados de medición suficientemente significativos. Sin embargo es obvio que un aumento del espacio de campo puede aumentar en conjunto claramente el rendimiento del aplicador 8.

Una primera mejora a este respecto produciría una estructura de construcción perfeccionada del aplicador 8 de acuerdo con la representación en sección transversal mostrada en la figura 4. En lugar de silicona se emplea un tubo de material cerámico como aislador dieléctrico 11. El soporte 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia de los electrodos consta asimismo de cerámica y tiene, por ejemplo, la forma de cilindros pequeños, que de acuerdo con la figura 4 están distribuidos uniformemente en el espacio de campo 17. En la figura 4 están esbozados ocho soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia de los electrodos. Sin embargo este número no es absolutamente necesario. Una reducción del número de los soportes 12 cilíndricos para la fijación de los electrodos y de la distancia de los electrodos a únicamente tres por cada aplicador 8 reduciría sin perjudicar la estabilidad el gasto de materiales y al mismo tiempo aumentaría el volumen que puede recorrer el aire 1 en el espacio de campo. En cambio, un aumento del número de los soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos tiene la ventaja de que los caminos de fuga respectivos de los filamentos del plasma se aumentan, lo que lleva a un grado más alto de interacciones.

Mientras que las líneas de campo eléctricas sobre un conductor de metal, en los comportamientos eléctricos dados en este caso en el aplicador 8 siempre emanan o desembocan en perpendicular a la superficie del metal, esto en el caso de una capa límite dieléctrica tiene otro aspecto totalmente diferente. Dado que la componente tangencial a la superficie límite de la intensidad de campo eléctrica vectorial es constante, en función de la forma de realización de los soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos la intensidad de campo eléctrica sigue el contorno de estos materiales dieléctricos. Con un dispositivo de cámara especialmente adecuado para ello puede observarse claramente que, una gran parte de los filamentos formados por el plasma, discurre a lo largo de las superficies dieléctricas formadas en cada caso por los soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos. A este respecto, si bien los filamentos son en gran medida estacionarios en cuanto a sus centros de gravedad, una vez que se hayan generado, sin embargo, tienen lugar fuertes oscilaciones alrededor de centro de gravedad con incluso una posible excitación de fenómenos en el rango acústicamente perceptible. Si la potencia 34 inyectada por la fuente de tensión alterna en el aplicador 8 aumenta, entonces los filamentos respectivos se expanden con una potencia en aumento, las oscilaciones aumentan su amplitud y los fenómenos luminosos aumentan en intensidad.

Otras formas de realización de los soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos son por consiguiente convenientes, para intensificar la interacción de los filamentos del plasma con el aire 1.

Mientras que la figura 4 muestra una sección transversal a través de un segundo ejemplo de realización de un aplicador con soportes en forma de cilindro con base circular 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos, que presentan una superficie lisa en cada caso, en las siguientes imágenes se presentan posibles ejemplos de realización con superficie de la capa límite dieléctrica aumentada significativamente.

La figura 5 muestra una sección transversal a través de un tercer ejemplo de realización de un aplicador, con soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos, cuyas superficies se han ampliado significativamente mediante modelado conveniente. Los filamentos que resultan de esta disposición tienen en cada caso una superficie activa claramente mayor, porque debe seguir el contorno lateral en forma de zigzag prolongada considerablemente de la capa límite dieléctrica.

La figura 6 muestra una sección transversal a través de un cuarto ejemplo de realización de un aplicador a modo de ejemplo. En este sentido los soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos constan de una pluralidad de cilindros de base circular de material dieléctrico entrelazados entre sí, cuyas superficies laterales en cada caso están granuladas adicionalmente o tienen una estructura adecuada, que aumenta las superficies.

En este punto cabe indicar claramente que los soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos preferentemente se prolongan en cada caso por toda la longitud del espacio de campo 17. Esto se cumple para todos los ejemplos de realización de los aplicadores, independientemente de la forma respectiva. Estos soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos sirven concretamente no solo para la fijación mecánica, sino que gracias a su permitividad que depende del material ocasionan una falta de homogeneidad en el espacio de campo y provocan por ello una generación especialmente intensiva de filamentos de plasma. Si bien en principio es posible un acortamiento de las longitudes respectivas de estos soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos, sin embargo, en caso de relaciones eléctricas iguales produce una reducción de la cantidad de los filamentos de plasma formados. Si por cualquier razón constructiva sin embargo sí que fuera necesaria una interrupción a modo de hendidura de la longitud total de los soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos, para suprimir por ejemplo tensiones térmicas no deseadas, entonces la anchura de hendidura debería ser aproximadamente igual que el ancho de los soportes 12 respectivos para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos, para que en los lados frontales de las hendiduras pueda formarse asimismo, como alternativa, pueda formarse un número igual de filamentos de plasma.

El uso de materiales cerámicos para la realización tanto del aislador dieléctrico 11 como para los soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia entre los electrodos tiene la ventaja de la estabilidad con respecto a la temperatura y de la neutralidad química. La ventaja son los costes de fabricación más elevados en caso de fabricaciones a medida individuales. En cambio, los electrodos externos 10 representados en las figuras 3 a 6 no son críticos en términos de la tecnología de materiales.

Para el establecimiento del aplicador 8 empleado como prototipo se ha empleado, por ejemplo, simplemente un tubo de hierro con un diámetro de 50 mm, una longitud de 10 cm y con un espesor de material de la pared de 1,5 mm. Para la explicación detallada de las relaciones eléctricas en el aplicador 8 se observa ahora de nuevo la figura 4.

Las magnitudes geométricas del aplicador 8 que determinan el valor de la intensidad de campo del campo eléctrico 16 en el espacio de campo 17 son, por un lado, el radio externo 25 del electrodo interno 9 y, por otro lado, el radio interno 26 del electrodo externo 10.

El electrodo interno muestra en la figura 4 en la sección transversal claramente la perforación 29 con los abombamientos formados por troquelados, que indican hacia el espacio de campo 17, que pueden aumentar adicionalmente de manera local la intensidad de campo del campo eléctrico 16 mediante efectos de aristas o efectos de punta.

En la aplicación de una tensión eléctrica entre el electrodo interno 9 y el electrodo externo 10 entre los electrodos se configura un campo eléctrico 16, cuya cantidad en el electrodo interno 9 es máxima y disminuye hacia afuera de manera inversamente proporcional a la distancia con respecto al eje central del electrodo interno 9. Si no estuviera presente ningún aislador dieléctrico en el espacio de campo, entonces el campo eléctrico 16 en todo el espacio de campo 17 en la forma anteriormente descrita disminuiría distribuido uniformemente en la dirección hacia el electrodo externo 10. Mediante la introducción del aislador dieléctrico 11 y su posicionamiento en arrastre de forma en el electrodo externo 10 sin un espacio de aire reseñable entre el aislador dieléctrico 11 y el electrodo externo 10, el campo eléctrico 16 no se distribuye de manera homogénea en dirección radial, pues la componente radial de la intensidad de campo eléctrica en esta disposición es discontinua y su valor oscila en la superficie límite de los diferentes medios. Dependiendo de la permitividad del material de aislador se aumenta ahora la intensidad de campo del campo eléctrico 16 en el espacio de campo 17 entre el aislador dieléctrico 11 y el electrodo interno 9 en el valor de la permitividad. Si por lo tanto, por ejemplo, como material para el aislador dieléctrico se emplea cerámica de alúmina con una permitividad de 10, así la intensidad de campo del campo eléctrico 16 en el espacio de campo 17 restante se aumenta diez veces.

Se proporciona por consiguiente la posibilidad de, para aumentar la intensidad de campo deseada del campo eléctrico 16 en el espacio de campo 17 en lugar de un aumento continuamente adicional del valor de tensión alterna, lo que con una amplitud en aumento progresivo produce problemas de aislamiento, emplear un material con índice de permitividad especialmente alta y grosor suficiente para la construcción del aislador dieléctrico 11.

La eficacia del dispositivo de acuerdo con la invención representado en este caso y del procedimiento correspondiente muestra la figura 7 como ejemplo típico de las numerosas mediciones en relación con el ensayo de los prototipos realizados para los aplicadores.

Para las mediciones se ha empleado como ejemplo para un motor de combustión interna un motor Otto de 4 tiempos que funciona con gasolina con carburador y regulación electrónica desconectable. Este motor está acoplado con su eje de accionamiento a un generador eléctrico. Mediante diferentes cargas, que se conectan a la salida de generador, el motor se hace funcionar en un funcionamiento de carga estacionario ajustable de este modo para el periodo de una medición. Como instrumento de medición para la concentración de sustancias nocivas en el gas de escape 3 se ha empleado el analizador de gases de escape "Testo 350" de la empresa MESSBAR.DE. Está equipado con tratamiento de gases, bomba, celdas de medición y electrónica de evaluación, posee el número de serie 02141848 y está certificado por la organización TÜV para las mediciones correspondientes.

La medición en la corriente de gases de escape caliente no es de ninguna manera fácil y debido a los gases de escape tóxicos tampoco es aconsejable sin dispositivos de extracción correspondientes. También la concentración de los componentes respectivos, en particular de sustancias nocivas en el gas de escape, depende de muchísimos parámetros. Los valores límite pueden definirse fácilmente- aunque la medición de las concentraciones de sustancias nocivas respectivas muestra que los estados estacionarios en el caso de motores no regulados no pueden obtenerse fácilmente a lo largo de un periodo más largo. Los cambios de carga ya reducidos o un breve chubasco o simplemente solo un encendido defectuoso desplazan los valores de medición a valores diferentes. Para poder medir en la corriente de gases de escape caliente sin quemaduras y además sin destruir los instrumentos de medición, para la refrigeración se añade una parte del aire ambiente en una cámara de medición. Por lo tanto, los resultados de medición no son ningún parámetro absoluto para las sustancias nocivas contenidas en el gas de escape, sino que se trata únicamente de valores de medición relativos determinados de manera experimental. Mediante los valores de medición relativos la concentración de las sustancias nocivas en el gas de escape 3 no puede indicarse exactamente en términos numéricos. Sin embargo, esta forma de la medición permite valorar la tendencia de la eficacia de las medidas respectivas. Puede valorarse por lo tanto, si mediante la medida adoptada, la concentración de sustancias nocivas de sustancias nocivas disminuye o no. Sin embargo, no puede determinarse con exactitud cuantitativamente, la cantidad de sustancias nocivas que se expulsan directamente desde el motor de combustión.

Bajo los puntos de vista mencionados cabe considerar también los valores de medición mostrados en la figura 7. Las curvas de medición fluctúan y oscilan en valores promedio. A pesar de ello la tendencia puede distinguirse claramente. A lo largo de un periodo de registro de aproximadamente 35 minutos se reproducen los resultados típicos de las mediciones de gases de escape para una pasada de prueba. Al comienzo del registro el motor inicialmente está todavía apagado. El porcentaje en volumen de la concentración de oxígeno 32 se sitúa en 21 %. No puede comprobarse ningún porcentaje en volumen reseñable de óxidos de nitrógeno con los ajustes seleccionados del instrumento de medición. Los valores de medición se sitúan en el límite inferior.

Después de dos minutos el motor se enciende. Abruptamente el porcentaje en volumen relativo de la concentración de oxígeno 32 cae a valores escasamente por encima de 6 %. El porcentaje en volumen relativo de la concentración de dióxido de nitrógeno 31 salta a un valor de 11 ppm y durante el periodo de calentamiento del motor sube a un valor por encima de 12 ppm. El porcentaje en volumen relativo de la concentración de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30, en la carga de motor predeterminada, sube en un minuto a valores por encima de 600 ppm.

Después de aproximadamente 12 minutos, el aplicador 8 se activa con una potencia eléctrica 34 inyectada por la fuente de tensión alterna 13 al aplicador 8 de aproximadamente 50 vatios. Se muestra una bajada significativa del porcentaje en volumen relativo de la concentración de dióxido de nitrógeno 31. Mientras que la caída se realiza inicialmente de manera relativamente rápida, se reduce la velocidad de la bajada en el curso de la curva. Después de aproximadamente un cuarto de hora el valor ha bajado en más de la mitad. Este efecto es reproducible. Si la alimentación de energía al aplicador se desconecta, el valor de medición sube de nuevo. Si el aplicador entonces se conecta, entonces el valor medido cae de nuevo. Sin embargo, el porcentaje en volumen relativo de la concentración de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30 en la medición documentada en este caso no muestra ninguna reacción reseñable en la alimentación de energía.

Para una medición adicional se crea una fuente de tensión alterna 13 con una potencia más alta y se emplea un modelo experimental mejorado para nuevas mediciones. Antes de esta el motor ya se ha hecho funcionar varias veces y se encuentra ya en la temperatura de servicio. Estos resultados de medición relativos están representados en la figura 8. Cabe señalar el eje de tiempo muy modificado con respecto a la figura 7. Está presentada una ventana de tiempo muy corta de aproximadamente 15 segundos, para mostrar la reacción química rápida después de la activación del aplicador.

Al comienzo del registro el motor inicialmente está todavía apagado. El porcentaje en volumen de la concentración de oxígeno 32 se sitúa en 21 %. No puede comprobarse ningún porcentaje en volumen reseñable de dióxido de carbono 33 y de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30 con los ajustes seleccionados del instrumento de medición. Los valores de medición se sitúan en el límite inferior.

Después de aproximadamente un segundo el motor se conecta. El porcentaje en volumen relativo de la concentración de oxígeno 32 cae a valores escasamente por encima de 5 %. y el porcentaje en volumen relativo de la concentración de dióxido de carbono 33 sube a valores de 12 %. El porcentaje en volumen relativo de la concentración de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30 salta en este modo de experimentación a un valor de aproximadamente 350 ppm. Después de aproximadamente 5 segundos, el aplicador 8 se activa con una potencia eléctrica 34 inyectada por la fuente de tensión alterna 13 al aplicador 8 de aproximadamente 150 vatios. En cinco segundos el porcentaje en volumen relativo de la concentración de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30 baja de un valor de 350 ppm a un valor por debajo de 50 ppm y permanece ahí.

Otros experimentos a este respecto sugieren la idea de que la reducción del porcentaje en volumen relativo de la concentración de sustancias nocivas se comporta con una tendencia, tal como se representa en la figura 9 esquemáticamente para óxidos de nitrógeno.

Para la eficacia del procedimiento es decisivo aparentemente el tamaño de la potencia eléctrica 34 inyectada por la fuente de tensión alterna 13 en el aplicador 8. En función de la sustancia en cuestión parece haber valores umbrales.

Mientras que para las mediciones relativas a la representación en la figura 7 se ha aplicado una potencia eléctrica 34 inyectada por la fuente de tensión alterna 13 en el aplicador 8 con una magnitud de aproximadamente 50 vatios, para las mediciones relativas a la representación en la figura 8 se ha realizado una potencia eléctrica 34 inyectada por la fuente de tensión alterna 13 en el aplicador 8 con una magnitud de aproximadamente 150 vatios.

Para determinar los valores de medición representados en la figura 8 se ha inyectado una potencia 34 eléctrica de 300 % más alta en el mismo aplicador 8.

De la representación en la figura 7 puede distinguirse que, aunque el porcentaje en volumen relativo de la concentración de dióxido de nitrógeno 31 pudo bajarse significativamente, sin embargo la potencia eléctrica 34 inyectada no bastaba para poder bajar significativamente también el porcentaje en volumen relativo de la concentración de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30 en el gas de escape 3. Solo ocurre esto en el caso de un valor claramente más alto de la potencia inyectada. En una potencia eléctrica 34 inyectada con una magnitud de aproximadamente 150 Watt se muestra una bajada muy rápida del porcentaje en volumen relativo de la concentración de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30 en más del 85 % en cinco segundos.

También otras mediciones llevadas a cabo en este contexto arrojan como tendencia la relación dependiente del tiempo básica representada cualitativamente en la figura 9 entre el porcentaje en volumen relativo de la concentración de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30 en el gas de escape 3 seleccionada a modo de ejemplo y la potencia eléctrica 34 inyectada de la fuente de tensión alterna 13 al aplicador 8.

Evidentemente es necesario un valor mínimo de potencia eléctrica 34 inyectada al aplicador, dependiente de la estructura del aplicador 8 para alcanzar en realidad un efecto significativo, de otro modo, el porcentaje en volumen relativo de la concentración de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30 en el gas de escape 3, seleccionado en este caso a modo de ejemplo, sigue sin estar bajo la influencia del valor causado por el motor, es decir el dispositivo 5, en el que tiene lugar un proceso de combustión. Esto está representado en la figura 9 con la parte superior del curso de la curva dependiente del tiempo, con la potencia eléctrica 34 inyectada en el aplicador 8 como parámetro, como línea recta continua, que tampoco varía después del momento de la activación del aplicador, marcado en el diagrama con la letra A. Sin embargo, si se supera un valor umbral, entonces se realiza una caída del porcentaje en volumen relativo de la concentración de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30, dependiente de la magnitud de la potencia eléctrica 34 inyectada respectiva, que en cuanto a su curso en el tiempo recuerda a una forma de una curva de descarga exponencial. A este respecto, tanto la velocidad de la caída como el grado de la disminución van enlazados con el tamaño del valor de la potencia eléctrica 34 inyectada.

Se ha mostrado de manera reproducible la eficacia del dispositivo de acuerdo con la invención presentado en este caso sobre el porcentaje en volumen relativo de la concentración de dióxido de nitrógeno 31 y de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30 en el gas de escape de máquinas de combustión. Se ha mostrado que mediante la altura del valor de la potencia eléctrica inyectada 34 respectiva puede seleccionarse con un fin determinado o solo el porcentaje en volumen relativo de la concentración de dióxido de nitrógeno 31 o también el porcentaje en volumen relativo de la concentración de la totalidad de todos los óxidos de nitrógeno 30.

Como causa de acción química para la reducción de las sustancias nocivas en el gas de escape 3 se supone especulativamente como explicación la conversión del dioxígeno molecular del aire 1 en estados del oxígeno excitados mediante el plasma en el espacio de campo 17, en donde la energía necesaria para la activación se facilita mediante la potencia eléctrica 34 inyectada en el plasma en el espacio de campo 17 del aplicador. Así, en teoría es concebible, mediante radiación simultánea con fotones y colisión con moléculas fonones, tal como puede ser perfectamente el caso en el plasma, generar el oxígeno singlete químicamente más activo de manera significativa con una energía de excitación de 157 kJ por mol o también el oxígeno triplete con una energía de excitación de 94 kJ por mol a partir del dioxígeno molecular del aire 1, conocido de reacción más lenta. Estas formas del oxígeno en concreto son metaestables y tienen solo una vida útil limitada. Se emplean actualmente, por ejemplo, como potente oxidante selectivo en la química orgánica.

Los efectos en concentraciones de sustancias nocivas adicionales y también en la problemática de polvo fino son objeto de otras investigaciones. Para ello debe mejorarse adicionalmente la eficacia del aplicador 8. Para el aumento del flujo los agrupamientos en forma de un dispositivo aplicador 23 agrupado formado por varias unidades individuales de aplicadores 8 son un medio conveniente.

La figura 10 muestra a modo de ejemplo esquemáticamente un ejemplo de realización de una disposición de este tipo con varios aplicadores 8 reunidos formando una unidad en la vista frontal. Mediante esta disposición de ahorro de espacio de las partes en conjunto, el dispositivo aplicador 23 agrupado es relativamente pequeño, ocupa poco espacio y presenta una forma externa sencilla. Con el mismo valor de la amplitud máxima de la tensión alterna el rendimiento aumenta significativamente mediante la conexión en paralelo de los sistemas. Sin embargo, debe asumirse un aumento de la intensidad de corriente necesaria para el funcionamiento, dado que las intensidades de corriente necesarias de los aplicadores individuales 8 se suman.

La figura 11 muestra esquemáticamente el ejemplo de realización anteriormente descrito de los varios aplicadores 8 reunidos formando una unidad dando lugar al dispositivo aplicador 23 agrupado en la vista seccionada lateral. En esta representación puede distinguirse claramente que el aire 1 necesario para el proceso de combustión puede circular sin problemas en paralelo por una gran superficie, tanto a través de los soportes 12 para la fijación de los electrodos y de la distancia de los electrodos de material dieléctrico, que se encuentran dentro del espacio de campo 17, como a través del área de volumen 24 de campo nulo y después, mezclado y químicamente activado, puede circular en la dirección del motor de combustión interna mediante un diseño en forma de embudo de la carcasa del dispositivo aplicador 23 agrupado.

Una descripción detallada de la fuente de tensión alterna 13 necesaria para el funcionamiento del aplicador 8 y del procedimiento que se basa en esto se explica a continuación con ayuda de la figura 12 en el ejemplo de una utilización en un automóvil. Estas explicaciones son válidas asimismo cualitativamente sin limitación para el dispositivo aplicador 23 agrupado.

El comportamiento eléctrico del aplicador 8 está caracterizado por un consumo de potencia activa dependiente de la tensión y una capacidad variable. El consumo de potencia activa se provoca mediante la generación de plasma en el aplicador 8 y mediante la interacción de activación con el oxígeno del aire 1. Así, por ejemplo, para generar oxígeno singlete altamente reactivo se requiere una energía de activación de 157 kJ por mol. Si por lo tanto dentro de un minuto se generan 2 litros de oxígeno singlete, entonces para este proceso es necesaria una potencia eléctrica de aproximadamente 250 W. Con una tensión creciente también sube la intensidad de corriente que fluye a través de los filamentos del plasma. Por consiguiente, para el funcionamiento estacionario del aplicador, en una primera aproximación puede seleccionarse una resistencia de carga para describir el comportamiento eléctrico en el estado de funcionamiento correcto.

El comportamiento capacitivo resulta de la estructura geométrica del aplicador 8, que puede describirse como condensador de cilindro con dieléctrico insertado. Mediante el grado de humedad diferente condicionado por la meteorología del aire 1 que circula a través del aplicador 8 la permitividad del aire varía, lo que lleva a diferentes capacitancias. Por lo tanto el aplicador puede considerarse como condensador de cilindro con capacitancia variable. Por consiguiente se produce el esquema equivalente 44 mostrado en la figura 12 como conexión en paralelo de un resistor con una capacidad variable, que describe el comportamiento eléctrico característico del aplicador 8.

Por lo tanto, en la figura 12 en lugar del aplicador 8 se emplea el montaje equivalente 44, para describir las propiedades eléctricas y la interacción con la fuente de tensión alterna 13.

El montaje equivalente 44 forma junto con la inductancia del bobinado de alta tensión 20 del transformador 19 un circuito de resonancia en paralelo atenuado. Esto significa que cuando la frecuencia de la tensión alterna generada por la fuente de tensión alterna 13 es igual a la frecuencia de resonancia actual, entonces sube la tensión en el aplicador 8, es decir, la tensión entre la conexión de alta tensión 21 y la conexión de potencial de masa 18 aumenta a su valor más alto posible.

La fuente de tensión alterna 13 para facilitar las distintas tensiones requiere una energía operativa. Esta la recibe con ayuda de los bornes de tensión de trabajo 35 desde el sistema de alimentación de a bordo del automóvil, que puede presentar valores de tensión oscilantes en el intervalo entre 10 V y 14 V. Los bornes de tensión de trabajo 35 están conectados directamente con la unidad de suministro de tensión de servicio 36 de la fuente de tensión alterna 13. En la unidad de suministro de tensión de servicio 36 se genera una tensión de suministro 45 constante y alimenta a través de conductores eléctricos tanto al controlador de tensión alterna 37 como a la unidad de control electrónica 40. Adicionalmente se genera una tensión de suministro 39 variable, que alimenta a la etapa final de potencia 38. A este respecto la potencia emitida por la etapa final de potencia al transformador 19 depende directamente de la magnitud de la tensión de suministro 39 variable. Si la tensión de suministro posee un valor reducido de por ejemplo, únicamente 5 V, entonces a través de los transistores empleados en la etapa final de potencia 38 únicamente fluye una intensidad de corriente reducida de aproximadamente 1 A y la potencia convertida en el transformador asciende solo a aproximadamente 5 W. En cambio, si la tensión de suministro 39 variable aumenta a un valor de 30 V, entonces, en el circuito empleado para el prototipo resulta normalmente una intensidad de corriente de 20 A y la potencia convertida en el transformador asciende ahora a 600 W.

De este modo la potencia eléctrica 34 inyectada por la fuente de tensión alterna en el aplicador puede ajustarse de manera precisa.

Para obtener información sobre el estado de funcionamiento actual del aplicador 8, sirven un devanado auxiliar 42 instalado sobre el transformador 19 y un resistor de precisión 43 conectado entre la conexión a tierra 22 y la conexión de potencial de masa 18. La tensión que se produce en el devanado auxiliar 42 es directamente proporcional a la tensión aplicada en el aplicador 8 y a través de la línea de tensión de control 47 se alimenta a la unidad de control electrónica 40. Esta genera una señal de control de frecuencia 48 y la suministra al controlador de tensión alterna 37 para el procesamiento posterior. Mediante un algoritmo de búsqueda programado la unidad de control electrónica 40, mediante sencillas variaciones constantes de la señal de control de frecuencia, y mediante la tensión de control generada en el devanado auxiliar 42, puede detectar si el aplicador 8 se encuentra en resonancia. Debido a la forma característica e inequívoca de la curva de resonancia para un circuito resonante atenuado, únicamente mediante una variación de la frecuencia de las señales de control emitidas por el excitador de tensión alterna 37 a la etapa final de potencia 38 debe generarse continuamente el valor máximo de la tensión en el devanado auxiliar 44, entonces también el aplicador 8,como resultado de esta medida, se hace funcionar en resonancia.

La potencia activa eficaz en cada caso en el aplicador 8 puede calcularse mediante la unidad de control electrónica 40, cuando adicionalmente a la tensión del devanado auxiliar 42 transmitida a través de la línea de tensión de control 47 se transmite también la intensidad de corriente, que actualmente fluye a través del aplicador 8. El resistor de precisión 43 transforma el flujo de corriente a través del aplicador 8 en una tensión de señal proporcional. Esta se alimenta a través de una línea de tensión de señal de flujo de corriente 46 a la unidad de control electrónica 40. En función del ajuste o programación la unidad de control electrónica 40 calcula y genera una señal de control de potencia 49 correspondiente y la suministra a la unidad de suministro de tensión de servicio 36, que entonces genera una tensión de suministro 39 variable adecuada para la etapa final de potencia 38 y ajusta así de manera adecuada la potencia eléctrica 34 inyectada por la fuente de tensión alterna al aplicador 8.

Una interfaz digital 41 sirve para la programación o la comunicación con la unidad de control electrónica 40. Son posibles realizaciones adaptadas en correspondencia para la unidad de control electrónica 40, que en este punto no van a tratarse. Las placas de circuitos impresos de microcontrolador universales con ampliaciones insertables de teclados sencillos hasta pantallas de visualización de entrada activas están disponibles actualmente con precios asequibles y pueden componerse de acuerdo con las exigencias para un manejo confortable.

El dispositivo y el procedimiento basado en este que se han presentado en este caso necesitan energía eléctrica para un funcionamiento correcto. En caso de un automóvil típico con motor de combustión, como suministrador de energía sirven la batería o la dinamo del automóvil, lo que significa que el motor de combustión, además de su potencia mecánica necesaria para el movimiento local debe aplicar también adicionalmente una potencia mecánica necesaria para el funcionamiento del aplicador 8, para generar la potencia eléctrica 34 inyectada necesaria para el funcionamiento del aplicador 8 con ayuda de la dinamo o para cargar la batería de manera correspondiente.

Para el caso de que un dispositivo de catalizador convencional, por ejemplo, al no alcanzar la temperatura externa para el cuidado del motor deba desconectarse provisionalmente, o de que la sustancia adicional necesaria para el funcionamiento del dispositivo anticontaminante, como, por ejemplo, una solución de urea empleada en la tecnología SCR, se haya consumido, por lo que la reducción de sustancias nocivas fracasa, los sensores en el canal de aire de escape podrían determinar las altas concentraciones de óxido de nitrógeno y una activación limitada en el tiempo del dispositivo aplicador 23 con ayuda de una electrónica de control adecuada. Así estaría garantizada una reducción de sustancias nocivas continua con un alto grado de seguridad. Esto es solo un ejemplo para las diversas posibilidades de aplicación del dispositivo adecuado para máquinas de combustión de todo tipo y del procedimiento que se basa en este. Debido a la escasa complejidad técnica y la aplicabilidad universal, en función de la problemática son posibles cualquier tipo de formas de las soluciones técnicas adecuadas, cuando hay suficiente energía eléctrica disponible.

Lista de referencias

1 aire

2 sustancia que va a quemarse

3 gas de escape

4 dispositivo para mezclar aire con la sustancia que va a quemarse

5 dispositivo en el que tiene lugar un proceso de combustión

6 filtro de gas de escape

7 sistema de escape

8 aplicador

9 electrodo interno

10 electrodo externo

11 aislador dieléctrico

12 soporte para la fijación de los electrodos y de la distancia de los electrodos

13 fuente de tensión alterna

14 dispositivo para ajustar una frecuencia de trabajo variable

15 dispositivo para el ajuste de la potencia eléctrica alimentada al aplicador

16 campo eléctrico

17 espacio de campo

18 conexión de potencial de masa

19 transformador

20 bobinado de alta tensión

21 conexión de alta tensión

22 conexión a tierra

23 dispositivo aplicador agrupado

24 espacio interno (área de volumen de campo nulo)

25 radio externo del electrodo interno

26 radio interno del electrodo externo

27 red metálica de malla fina

28 punto de unión

29 perforación

30 totalidad de todos los óxidos de nitrógeno

31 dióxido de nitrógeno

32 oxígeno

33 dióxido de carbono

34 potencia eléctrica inyectada de la fuente de tensión alterna al aplicador

35 bornes de tensión de trabajo

36 unidad de suministro de tensión de servicio

37 excitador de tensión alterna

38 etapa final de potencia

39 tensión de suministro variable

40 unidad de control electrónica

41 interfaz digital

42 devanado auxiliar

43 resistor de precisión

44 montaje equivalente

45 tensión de suministro constante

línea de tensión de señal de flujo de corriente línea de tensión de control

señal de control de frecuencia

señal de control de potencia

Claims (29)

REIVINDICACIONES

1. Aplicador de plasma (8) para el tratamiento de un gas en un espacio de campo (17) formado mediante la aplicación de una tensión alterna entre un electrodo externo (10) y un electrodo interno (9), que comprende:

- una entrada de gas y una salida de gas para introducir en el espacio de campo (17) gas que va a tratarse, - un electrodo interno (9) dispuesto entre la entrada de gas y la salida de gas,

- un electrodo externo (10) tubular que rodea a una cierta distancia el electrodo interno (9) y

- un aislador dieléctrico (11) dispuesto al menos entre el electrodo interno (9) y el electrodo externo (10), caracterizado por que el electrodo interno (9) está configurado como tubo hueco con al menos una abertura de entrada de gas y al menos una abertura de salida de gas, de tal modo que durante el funcionamiento una parte del gas no tratado conducido hacia el aplicador de plasma (8) fluye hacia la salida de gas a través de un espacio interno (24) de campo nulo formado en el electrodo interno (9).

2. Aplicador de plasma (8) según la reivindicación 1,

en donde el electrodo interno está provisto de una pluralidad de aberturas, que están configuradas de tal modo que durante el funcionamiento del aplicador de plasma (8) se realiza una transferencia de gas del gas no tratado y de un gas tratado desde el espacio interno del electrodo interno (24) al espacio de campo (17) y a la inversa, y estando mezclado el gas saliente.

3. Aplicador de plasma (8) según la reivindicación 2,

en donde las aberturas están provistas de un borde que sobresale hacia el electrodo externo (10).

4. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 3,

en donde el electrodo interno (9) y el electrodo externo (10) están configurados en forma de tubos concéntricos.

5. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 4,

en donde el electrodo interno (9) y el electrodo externo (10) están configurados cilindricos con dos lados frontales cada uno de ellos y con una superficie envolvente cada uno de ellos.

6. Aplicador de plasma (8) según la reivindicación 5,

en donde los lados frontales el electrodo interno (9) y del electrodo externo (10) están abiertos.

7. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 6,

en donde el volumen del espacio interno (24) del electrodo interno (9) es mayor que el volumen del espacio de campo (17).

8. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 7,

en donde el aislador dieléctrico (11) está dispuesto en el lado del electrodo interno (9) dirigido al electrodo externo (10).

9. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 7,

en donde el aislador dieléctrico (11) está dispuesto en el lado del electrodo externo (10) dirigido al electrodo interno (9).

10. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 9,

en donde en el espacio de campo (17) está dispuesta una pluralidad de puentes dieléctricos (12) entre el electrodo externo (10) y el aislador dieléctrico (11) y/o entre el electrodo interno (9) y el aislador dieléctrico (11).

11. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 10,

en donde los puentes dieléctricos (12) están configurados como soportes para el electrodo interno (9).

12. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 10 u 11,

en donde los puentes dieléctricos (12) están provistos con una estructura de aumento de superficie.

13. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 10 a 12,

en donde los puentes dieléctricos (12) se extienden de manera continua a lo largo del electrodo interno (9).

14. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 10 a 13,

en donde los puentes dieléctricos (12) están conformados de una sola pieza en el aislador dieléctrico (11).

15. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 14,

en donde el aislador dieléctrico (11) discurre a lo largo de las zonas marginales del electrodo interno (9) y del electrodo externo (10).

16. Aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 15,

en donde los elementos dieléctricos (11, 12) se componen de silicona o de un material cerámico.

17. Disposición de aplicador, en particular para el montaje en un automóvil, que comprende al menos un aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 16 y una fuente de tensión alterna (13) para aplicar una tensión alterna a los electrodos (9, 10) del aplicador de plasma (8).

18. Disposición de aplicador según la reivindicación 17,

en donde la fuente de tensión alterna (13) comprende medios para ajustar la potencia (15) alimentada al aplicador de plasma (8) y/o la frecuencia (14) de la tensión alterna aplicada.

19. Disposición de aplicador (8) según las reivindicaciones 17 o 18, que comprende además un equipo de control (40) para el ajuste automático de la frecuencia de la tensión alterna y/o de la potencia alimentada al aplicador de plasma (8).

20. Disposición de aplicador según la reivindicación 19,

que comprende además al menos un sensor para detectar al menos un parámetro de un gas de escape generado en un proceso de combustión empleando gas tratado con el al menos un aplicador de plasma (8), en donde el equipo de control (40) controla la frecuencia y/o la potencia dependiendo del parámetro detectado.

21. Disposición de aplicador según una de las reivindicaciones 17 a 20,

que comprende además una red metálica (27) de malla fina que cerca por completo al menos un aplicador, preferentemente una red con un ancho de malla en el intervalo de 1 mm y por debajo.

22. Disposición de aplicador según una de las reivindicaciones 17 a 21,

en donde varios aplicadores de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 16 están conectados en paralelo.

23. Máquina de combustión, en particular motor de combustión, que comprende al menos un aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 16 y/o una disposición de aplicador según una de las reivindicaciones 17 a 22.

24. Vehículo terrestre, aéreo o acuático con un motor de combustión y al menos un aplicador de plasma (8) según una de las reivindicaciones 1 a 16 y/o una disposición de aplicador según una de las reivindicaciones 17 a 22.

25. Procedimiento para la reducción de sustancias nocivas en procesos de combustión,

en donde un gas alimentado en la combustión, en particular aire, y/o un gas que se forma en la combustión son conducidos a través de un espacio de campo (17) formado entre un electrodo externo (10) y un electrodo interno (9), en el que mediante la aplicación de una tensión alterna a los electrodos (9, 10) se genera un campo eléctrico (16), caracterizado por que se emplea un electrodo interno (9) configurado como tubo hueco con al menos una entrada de gas y al menos una salida de gas, y una parte del gas no tratado es conducida hacia la salida de gas a través de un espacio interno (24) de campo nulo formado en el electrodo interno (9).

26. Procedimiento según la reivindicación 25,

en donde se realiza una mezcla del gas conducido hacia el espacio interno (24) con el gas conducido hacia el espacio de campo (17), en particular mediante una pluralidad de aberturas de paso de gas (29) practicadas en el electrodo interno (9).

27. Procedimiento según las reivindicaciones 25 o 26,

en donde entre el electrodo externo (10) y el electrodo interno (9) se aplica una tensión alterna en el intervalo de aproximadamente 50 kV con una frecuencia de aproximadamente 10 a 12 kHz.

28. Procedimiento según una de las reivindicaciones 25 a 27,

en donde al menos se detecta un parámetro de un gas de escape que se forma en el proceso de combustión, y la tensión aplicada y/o la frecuencia aplicada en el aplicador de plasma (8) se regulan en función del parámetro.

29. Procedimiento según la reivindicación 28,

en donde la frecuencia y/o la tensión se regulan de modo que el aplicador de plasma (8) se hace funcionar en resonancia.