IT201600115059A1 - Metodo e apparato per la rigenerazione di filtri antiparticolato e dispositivi catalizzatori - Google Patents

Description

Metodo e apparato per la rigenerazione di filtri antiparticolato e dispositivi catalizzatori

DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione riguarda un metodo ed un apparato per rigenerare filtri antiparticolato e dispositivi catalizzatori di veicoli.

In particolare, la presente invenzione si riferisce ad un metodo e ad un apparato per rigenerare filtri antiparticolato usati e dispositivi catalizzatori usati. Stato dell’arte

Da anni è noto l’uso di dispositivi atti ad intercettare i gas di scarico dei veicoli a motore, al fine di abbattere il più possibile le sostanze inquinanti in essi presenti. In particolare, nei veicoli alimentati a benzina sono largamente utilizzati i dispositivi catalizzatori, o marmitte catalitiche, o semplicemente catalizzatori, mentre nei veicoli con motori diesel sono utilizzati catalizzatori in combinazione con filtri antiparticolato. Infatti, mentre le sostanze inquinanti prodotte dai veicoli a benzina sono per lo più monossido di carbonio (CO), idrocarburi incombusti (HC) e ossidi di azoto (NOx), i veicoli diesel producono, oltre a tali sostanze gassose, polveri sottili generate dalla combustione incompleta del gasolio. Tali polveri, dannose per l’uomo e per l’ambiente, sono genericamente indicate con il termine di “particolato” e sono pressoché invisibili in quanto hanno dimensioni inferiori a 10 µm, rientrando nella categoria nota con il termine di PM10. Si tratta di particelle solide sostanzialmente formate da un nucleo di carbone su cui sono depositati idrocarburi, metalli, acqua, composti dello zolfo.

I catalizzatori sono dispositivi in cui avvengono reazioni chimiche che permettono di trasformare sostanze altamente nocive in sostanze meno nocive. Essi contengono, solitamente, una pluralità di canali di dimensioni ridotte ricavati solcando una struttura in ceramica oppure arrotolando una pluralità di fogli metallici sottili corrugati. Tali canali sono impregnati con elementi in grado di catalizzare le reazioni di interesse, ovvero in grado di trasformare monossido di carbonio (CO), idrocarburi incombusti (HC) ed ossidi di azoto (NOx)in azoto (N2), acqua (H2O) e anidride carbonica (CO2). Tali sostanze, che sono i veri catalizzatori delle suddette reazioni chimiche, sono di solito platino, palladio e rodio. I gas di scarico sono forzati ad attraversare i canali in modo da reagire con tali elementi e fuoriuscire dal catalizzatore con una composizione meno tossica e comunque tollerata dalle normative vigenti.

I filtri antiparticolato sono invece veri e propri filtri meccanici, in grado di intrappolare il particolato. Generalmente, tali filtri comprendono una struttura monolitica di carburo di silicio poroso. La porosità del silicio crea una pluralità di canali di dimensioni ridotte in grado di intrappolare al loro interno il particolato. Pertanto i filtri risultano strutturalmente molto simili ai catalizzatori.

Il catalizzatore e il filtro antiparticolato sono disposti in serie lungo il percorso dei gas di scarico del veicolo diesel e possono essere fisicamente separati oppure inglobati in un unico involucro scatolare.

La presente invenzione si riferisce principalmente ai filtri antiparticolato e agli involucri scatolari che comprendono filtro e catalizzatore, ma anche ai catalizzatori.

I filtri antiparticolato attualmente sul mercato sono sostanzialmente di due tipi: FAP (Filtres à particules) e DPF (Diesel Particulate Filter). Si tratta di due tipologie di filtri molto affini, per struttura e funzionamento, che si differenziano unicamente per il metodo di rigenerazione. I filtri antiparticolato, infatti, richiedono un periodico processo rigenerativo atto a liberarlo dalle particelle accumulate al suo interno. Tale processo è attuato automaticamente dal veicolo su cui il filtro è montato, generalmente ogni 400÷1000 Km, durante la marcia del veicolo.

Sostanzialmente, il filtro viene rigenerato bruciando periodicamente le particelle intrappolate nei suoi canali. La combustione del particolato però avviene ad una temperatura di circa 550 - 650ºC, mentre nella guida in città i gas di scaricano raggiungono il filtro con una temperatura di 150 - 200ºC. Per raggiungere la temperatura di combustione del particolato, la centralina di controllo delle moderne motorizzazioni diesel comanda post iniezioni di gasolio che, bruciando, innalza la temperatura.

La differenza tra i filtri FAP e i filtri DPF consiste nel fatto che mentre nei primi viene introdotto ossido di cerio per abbassare la temperatura di inizio combustione del particolato a 450ºC, nelle tipologie DPF, non si aggiunge tale additivo. In entrambi i casi, il conducente del veicolo viene avvisato mediante un’opportuna spia, quando il filtro deve essere rigenerato. Egli dovrà pertanto effettuare un viaggio extraurbano, ovvero condurre il veicolo a velocità superiori a 70 Km/h, in modo da ottenere le temperature desiderate e causare la combustione del particolato depositato nel filtro. In tal modo il filtro risulta parzialmente rigenerato.

Tuttavia, quando i veicoli diesel raggiungono percorrenze elevate (superiori a 15.000 Km), il suddetto processo di rigenerazione può rivelarsi inefficace e causare l’accumulo di elevati quantitativi di particolato nel filtro. Ciò comporta conseguenze negative sul funzionamento del motore, sui consumi di carburante e sull’inquinamento generato, oltre che danni irreversibili al filtro stesso.

Considerando l’onerosità dell’operazione di sostituzione di un filtro antiparticolato, per superare tale inconveniente, evitando di dover sostituire il filtro, sono stati proposti numerosi procedimenti e apparati per la rigenerazione del filtro di veicoli diesel con percorrenze elevate. Si tratta di procedimenti attuati in autofficine che prevedono lo smontaggio del filtro dal veicolo per poterlo sottoporre a lavaggio con acqua o altri liquidi di lavaggio.

Sono alcuni esempi i procedimenti e apparati descritti nei brevetti EP 1302232, EP 1252919, US 7,326,265 e nelle domande di brevetto WO 02/094415, EP 1060780, WO 03/093659. Tutti i procedimenti descritti prevedono che il filtro sia lavato con un liquido di lavaggio e/o un gas di lavaggio, in pressione o alla pressione atmosferica, mediante cicli di lavaggio generalmente lunghi. Alcuni di essi prevedono che il filtro sia preriscaldato in appositi forni o con flussi di aria calda, in modo da favorire la combustione del particolato e quindi la pulizia del filtro. Altri prevedono una fase di asciugatura del filtro in appositi forni o mediante correnti calde.

Tutti i metodi noti, per risultare efficaci, necessitano di lunghi tempi di esecuzione. Un ciclo rigenerativo completo, infatti, risulta essere pari almeno a 30 minuti.

Un ulteriore inconveniente dei procedimenti della tecnica nota risiede negli elevati dispendi energetici da essi richiesti e quindi nel fatto di risultare cari. I metodi noti, infatti, per risultare efficaci, necessitano di elevate portate dei fluidi di lavaggio e/o elevate pressioni, altrimenti il particolato non riesce a separarsi dal filtro.

In aggiunta a ciò, particolarmente dispendiosi risultano quei procedimenti e apparti che richiedono pretrattamenti o asciugatura dei filtri in appositi forni.

Un altro inconveniente dei procedimenti di rigenerazione noti è legato al rischio di rottura dei filtri che essi comportano. Infatti, le elevate pressioni e gli impulsi trasmessi al corpo del filtro dai fluidi di lavaggio possono compromettere l’integrità strutturale del filtro, ovvero danneggiare le sottili pareti che separano i canali del corpo del filtro, con ovvie ripercussioni negative sul funzionamento del filtro e sulla sua vita utile.

Tale problema risulta particolarmente sentito nei metodi di rigenerazione che prevedono l’ingresso del fluido di lavaggio in pressione attraverso l’uscita di un involucro scatolare contenente il filtro. Infatti, quando i filtri antiparticolato sono inscatolati in involucri metallici, questi sono generalmente provvisti di sezioni di ingresso di piccolo diametro e sezioni di uscita di largo diametro, per cui il fluido di lavaggio in pressione, immesso attraverso l’uscita, non trova sbocco nella stretta sezione di ingresso attraverso cui è forzato, e la pressione all’interno del corpo aumenta repentinamente causando danni irreversibili al filtro.

La domanda di brevetto europea EP 2500078 descrive un metodo ed un apparato per la rigenerazione di filtri in cui un flusso di liquido di lavaggio ed un flusso di gas di lavaggio attraversano contemporaneamente il filtro in maniera continua durante tutto il ciclo di lavaggio. Con tale metodo e apparato si consegue una rigenerazione sufficientemente elevata in un tempo di 20-30 minuti.

Il Richiedente ha ora messo a punto un metodo ed un apparato che consentono di ottenere una migliore rigenerazione a parità di tempo, oppure una uguale rigenerazione in tempi più brevi.

Sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di mettere a disposizione un metodo ed un apparato per la rigenerazione di filtri antiparticolato che siano esenti dai summenzionati inconvenienti.

In particolare, un primo scopo della presente invenzione è quello di rendere disponibile un metodo di rigenerazione di filtri antiparticolato che risulti rapido ed al contempo efficace.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è fornire un metodo di rigenerazione che risulti economico e, nello stesso tempo, garantisca elevata rigenerazione del filtro.

Un altro scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un metodo di rigenerazione che salvaguardi l’integrità del filtro, ovvero un metodo che, pur risultando rapido ed efficace, non comprometta le caratteristiche strutturali del filtro.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è rendere disponibile un apparato per la rigenerazione di filtri antiparticolato che risulti semplice, efficace e con bassi costi di realizzazione, esercizio e manutenzione.

Un altro scopo della presente invenzione è fornire un metodo ed un apparato di rigenerazione dei filtri antiparticolato che risultino applicabili anche ai dispositivi catalizzatori eventualmente associati ad essi. Questi ed ulteriori scopi vengono raggiunti mediante un metodo ed un apparato come rivendicati rispettivamente nelle rivendicazioni 1 e 9.

In particolare, in un suo primo aspetto, la presente invenzione riguarda un metodo per rigenerare filtri antiparticolato e dispositivi catalizzatori di veicoli a motore, comprendente le seguenti fasi:

a. depressurizzare il filtro o il dispositivo catalizzatore, o al limite generare il vuoto al loro interno;

b. alimentare almeno un fluido di lavaggio all’interno del filtro o del dispositivo catalizzatore.

Per semplicità, d’ora in avanti verrà utilizzato il termine filtro per indicare indistintamente i filtri antiparticolato, i dispositivi catalizzatori o un insieme dei due.

Un tale metodo, prevedendo la depressurizzazione, ovvero ottenere all’interno del filtro pressioni inferiori alla pressione atmosferica, o al limite il vuoto, consente di ottenere un’efficacia estremamente elevata in breve tempo. Infatti, creando una depressione nel filtro è possibile eliminare l’aria normalmente presente nei canali del filtro, che impedirebbe al liquido di lavaggio di raggiungere tutte le cavità, ed ottenere in tal modo una rapida e profonda pulizia. Il liquido riesce a penetrare nel filtro con rapidità, insinuandosi in tutti i suoi interstizi, e a pulirlo in profondità conseguendo un alto livello di rigenerazione dello stesso.

Tale metodo, inoltre, non necessita di elevate pressioni né di pretrattamenti, e risulta pertanto economicamente vantaggioso.

Preferibilmente, per ottenere la maggiore economicità, un ciclo di lavaggio dura di 5-10 minuti e questo è sufficiente per raggiungere una buona rigenerazione del filtro, superiore al 95%. Il modo più semplice per misurare l’efficacia della rigenerazione è attraverso un trasmettitore di pressione differenziale, che a parità di condizioni in ingresso al filtro rileva la pressione in uscita prima e dopo la pulizia.

Non necessitando di elevate pressioni, il metodo della presente invenzione, consente anche di garantire l’integrità del filtro trattato, ovvero esso supera l’inconveniente legato al rischio di danneggiamento della struttura del filtro.

Tale metodo è inoltre applicabile anche a dispositivi catalizzatori.

Preferibilmente, la fase a di comprende l’ottenimento nel filtro di una pressione minore di quella pressione atmosferica, ad esempio pari a 10÷700 mbar (pressione assoluta). Tale depressione consente di liberare gli stretti canali del filtro dall’aria e da eventuali gas di scarico intrappolati, senza danneggiare il filtro.

Preferibilmente la depressione è ottenuta mediante l’uso di una soffiante, in modo da disporre di portate elevate. Preferibilmente la soffiante collabora con una valvola di inversione di flusso, in modo da poter invertire la direzione del flusso di aria. Si tratta di dispositivi semplici, poco onerosi e facilmente reperibili sul mercato.

In accordo con una forma di attuazione preferita del metodo dell’invenzione, la fase b di alimentare almeno un fluido di lavaggio all’interno del filtro comprende l’alimentazione di un liquido di lavaggio, oppure un gas di lavaggio o una miscela di liquido di lavaggio e gas di lavaggio. Il Richiedente ha trovato che, alimentando una miscela di liquido e gas è possibile conseguire una migliore rigenerazione del filtro in tempi rapidi.

Tale fase b, inoltre, può essere attuata in continuo o in discontinuo, con o senza impulsi di pressione. Il Richiedente ha verificato che, attuando la fase b in continuo, e imprimendo impulsi di pressione al fluido di lavaggio che attraversa il filtro, è possibile espellere dal filtro un’alta percentuale del particolato in esso intrappolato.

Preferibilmente, il metodo prevede l’applicazione di una pluralità di impulsi di pressione nel liquido di lavaggio o nella miscela di liquido di lavaggio e gas.

Preferibilmente ciascun impulso è causato da un picco di pressione p compreso tra 1 e 10 bar, per una durata t compresa tra 1 e 10 secondi. Tali valori di pressione e durata consentono di ottenere una pulizia efficace del filtro, senza danneggiarlo e senza richiedere eccessivi dispendi energetici.

Preferibilmente il metodo dell’invenzione prevede una fase c di asciugatura del filtro, successiva alla fase b. Se prevista, la fase c è preferibilmente attuata mediante la stessa soffiante che attua la fase a. Grazie alla valvola di inversione di flusso, infatti, è possibile invertire il flusso di aria generato dalla soffiante. Tale flusso, che durante la fase a è di aspirazione dall’uscita dal filtro, è invertito in modo tale che l’aria sia spinta all’interno del filtro, ottenendo così l’asciugatura del filtro stesso.

In accordo con un suo secondo aspetto, l’invenzione riguarda un apparato per la rigenerazione di filtri antiparticolato e dispositivi catalizzatori di veicoli a motore comprendente:

- almeno una turbomacchina atta a generare una depressione, o al limite il vuoto, all’interno del filtro durante il relativo processo di rigenerazione; - almeno una linea di alimentazione di un fluido di lavaggio al filtro.

Un apparato di questo tipo risulta semplice, rapido ed efficace, in quanto la presenza di una turbomacchina atta a generare una depressione nel filtro, fa sì che la rigenerazione del filtro sia elevata e avvenga rapidamente, senza danneggiare il filtro, per i motivi descritti in precedenza.

Vantaggiosamente, la turbomacchina è una soffiante che aspira aria dal filtro in modalità “depressione” e soffia aria nel filtro in modalità “asciugatura”. Infatti, una soffiante non richiede elevati costi di esercizio, né di manutenzione.

Preferibilmente la soffiante collabora con una valvola di inversione del flusso, in modo cambiare la sua modalità da “asciugatura” a “depressione” e viceversa.

Un apparato di questo tipo, provvisto di soffiante e valvola di inversione del flusso, risulta semplice, efficace e dai costi contenuti. Infatti, la presenza di una soffiante e di una valvola di inversione di flusso consente di generare la depressione desiderata, con bassi costi di investimento e di esercizio. Inoltre, la combinazione della soffiante con la valvola di inversione di flusso consente di usare la stessa soffiante, con flusso invertito rispetto alla fase di generazione della depressione, anche per immettere aria nel filtro per l’asciugatura dopo il lavaggio. Pertanto, con un unico dispositivo l’apparato effettua più operazioni, con vantaggi dal punto di vista dei costi di investimento. Inoltre, una soffiante da circa 4÷5 KW, riesce a generare un flusso di 100÷700 m<3>/h, ovvero un flusso con portate elevate e quindi alta efficienza. Tale caratteristica rende ancora più efficiente l’apparato per rigenerare filtri antiparticolato secondo la presente invenzione.

Preferibilmente l’apparato comprende una camera di lavaggio del filtro e manicotti che mettono in comunicazione di fluido:

- la turbomacchina con il filtro, e

- la linea di alimentazione del liquido di lavaggio con il filtro.

I manicotti sono maneggiabili dall’operatore per essere accoppiati facilmente ad ogni filtro da rigenerare, e per essere separati altrettanto facilmente da ogni filtro rigenerato, a tenuta.

Preferibilmente, l’apparato della presente invenzione comprende almeno un serbatoio di contenimento dell’almeno un fluido di lavaggio. Ancor più preferibilmente, i fluidi sono due, uno liquido ed uno gassoso, e anche i serbatoi sono due, uno destinato al liquido e l’altro destinato al gas.

In accordo con una forma di realizzazione preferita, l’apparato della presente invenzione comprende anche almeno una turbomacchina atta ad alimentare un fluido di lavaggio (che a sua volta può essere una miscela) nell’almeno una linea di alimentazione e quindi all’interno del filtro. Preferibilmente le turbomacchine sono due: una pompa di tipo ad immersione per liquidi di lavaggio e un compressore per gas di lavaggio, ad esempio un compressore dell’aria.

Preferibilmente, l’apparato della presente invenzione comprende inoltre una valvola di miscelazione, atta a miscelare un gas di lavaggio, preferibilmente aria, con un liquido di lavaggio, preferibilmente acqua con detergente.

Nel presente contesto, quando si parla di “filtro antiparticolato” si intende sia il filtro vero e proprio sia l’eventuale involucro scatolare che lo contiene, insieme al catalizzatore oppure senza catalizzatore.

Inoltre, nel presente contesto, quando si parla di “rigenerazione” del filtro si intende una rigenerazione almeno parziale dello stesso.

Nella presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, quando si parla di “vuoto” si fa riferimento a pressioni inferiori alla pressione atmosferica, non necessariamente il vuoto spinto, anche se al limite potrebbe essere vuoto spinto, e quando si parla di pressioni, si intende pressioni assolute, ovvero pressioni misurate prendendo come riferimento il vuoto e non la pressione atmosferica.

Infine, nel presente contesto, il termine “veicolo” comprende autovetture, autobus, autocarri, furgoni, e qualsiasi mezzo di trasporto con motore a combustione interna.

Breve elenco delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del metodo e dell’apparato dell’invenzione risulteranno meglio evidenti dall’esame della seguente descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, illustrate a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 mostra una vista schematica frontale dell’apparato della presente invenzione, in cui è attuato il metodo della presente invenzione, secondo una forma di realizzazione preferita;

- la figura 2 mostra una vista parziale e parzialmente in trasparenza della figura 1;

- la figura 3 mostra alcuni dettagli dell’apparato di figura 1, durante il metodo della presente invenzione; e - la figura 4 mostra uno schema di funzionamento dell’apparato secondo una possibile forma di realizzazione;

- la figura 5 mostra uno schema di funzionamento dell’apparato secondo un’altra forma di realizzazione.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

La descrizione dettagliata seguente si riferisce ad un metodo e ad un apparato per la rigenerazione di filtri antiparticolato e di dispositivi catalizzatori di veicoli a motore.

Nella figura 1, con il numero di riferimento 1 è complessivamente indicato un apparato di rigenerazione di filtri antiparticolato, secondo una forma di realizzazione preferita.

In particolare, l’apparato 1 comprende un primo alloggiamento 2 che ospita una camera di lavaggio 3, atta ad accogliere un filtro F, durante il processo di rigenerazione, ed un secondo alloggiamento 4 che ospita un pannello di controllo 5 ed altre componenti descritte nel seguito.

Il primo alloggiamento 2 comprende un’apertura provvista di anta 6 chiudibile la quale delimita la camera di lavaggio 3. Tale anta 6 è atta a consentire l’inserimento e l’estrazione del filtro F dalla camera di lavaggio 3, e al contempo, a proteggere l’operatore da eventuali fuoriuscite del liquido di lavaggio. L’anta 6 è inoltre provvista di una porzione trasparente che consente all’operatore di monitorare il processo di rigenerazione.

Con riferimento alla figura 3, si vede che la camera di lavaggio 3 comprende un supporto 9 per il filtro F, il quale è preferibilmente provvisto di un braccio orizzontale atto a sostenere il filtro F verticalmente durante il processo di rigenerazione. Il filtro F è posizionato verticalmente quando l’asse longitudinale dei suoi canali è verticale. Tale supporto 9 ha dimensioni regolabili, preferibilmente in altezza, in modo da adattarsi ai diversi tipi di filtri F e catalizzatori in commercio. Secondo forme di realizzazione preferite, l’apparato 1 è provvisto di un raccordo atto a collegare il filtro F al braccio del supporto 9 e a tenerlo in posizione durante il processo di rigenerazione.

Vantaggiosamente il filtro F è disposto nella camera di lavaggio 3 con la sua sezione di ingresso 10 dei gas di scarico rivolta verso il basso e la sua sezione di uscita 11 rivolta verso l’alto, in modo che i fluidi di lavaggio, preferibilmente alimentati dall’alto, entrino nel filtro F dalla sua sezione di uscita 11 (in controcorrente rispetto alla direzione di passaggio dei gas di scarico nel filtro in uso sul relativo veicolo).

L’apparato 1 comprende anche una base 12 di appoggio del filtro F, atto ad evitare spostamenti del filtro F durante la rigenerazione, ed una vasca di raccolta del liquido di lavaggio, non mostrato nelle figure, il quale è posizionato inferiormente alla camera di lavaggio 3.

L’apparato 1 per la rigenerazione di filtri F, secondo la presente invenzione, comprendente inoltre almeno una turbomacchina atta a depressurizzare, o al limite generare il vuoto, il/nel filtro F, ovvero durante il processo di rigenerazione. Detta turbomacchina è preferibilmente una soffiante 7, ma potrebbe essere anche una pompa a vuoto o altro mezzo idoneo.

La soffiante 7 può lavorare secondo due diverse modalità. In particolare, essa è atta ad aspirare gas, tipicamente aria, dal filtro F quando si trova in modalità “depressione” e a soffiare gas, tipicamente aria, nel filtro F quando si trova in modalità “asciugatura”. La soffiante 7 è preferibilmente una soffiante di tipo a canale laterale con una potenza di 4÷7 KW ed una portata di 100÷700 m<3>/h.

Il vantaggio di prevedere una soffiante 7 è dato dal fatto di poterla usare per svolgere due funzioni, ovvero quella di creare una depressione, e quella di creare un flusso di asciugatura nel filtro F, invertendo il suo flusso. L’altro vantaggio legato all’uso di una soffiante 7 è che le portate da essa generate, sono superiori rispetto a quelle di un compressore di uguale potenza.

L’inversione di flusso è resa possibile dalla presenza di una valvola di inversione 8 del flusso di gas la quale collabora con la soffiante 7 in modo da cambiare la sua modalità, ovvero da passare dalla funzione “depressione” in cui aspira aria dal filtro F, a quella di “asciugatura” in cui spinge l’aria nel filtro F, e viceversa. Si tratta di valvole facilmente reperibili in commercio, che possono essere provviste di attuatore elettrico o pneumatico.

Secondo la presente invenzione, l’apparato 1 comprende poi almeno una linea di alimentazione 13, 14 di almeno un fluido di lavaggio. In accordo con la forma di realizzazione preferita, mostrata nelle figure, le linee di alimentazione 13, 14 sono due, una prima linea di alimentazione 13 destinata all’alimentazione di un liquido di lavaggio ed una seconda linea di alimentazione 14 destinata all’alimentazione di un gas di lavaggio.

Preferibilmente, l’apparato 1 comprende almeno un serbatoio 15, 16 di contenimento dell’almeno un fluido di lavaggio. Come visibile in figura 4, i serbatoi 15, 16 sono due: un primo serbatoio 15 atto a contenere un liquido di lavaggio, preferibilmente acqua addizionata di detergente, ed un secondo serbatoio 16 atto a contenere un gas di lavaggio, preferibilmente aria.

L’apparato 1 comprende inoltre una turbomacchina atta ad alimentare il liquido di lavaggio alla prima linea di alimentazione 13 e quindi all’interno della camera di lavaggio 3 nel filtro F. Tale turbomacchina è preferibilmente una pompa 17. La pompa è preferibilmente di tipo ad immersione ed ha una portata di 50÷300 lt/min.

L’apparato 1 comprende poi una ulteriore turbomacchina atta a spingere il gas di lavaggio alla seconda linea di alimentazione 14 e quindi all’interno della camera di lavaggio 3, nel filtro F. Essa è preferibilmente un compressore 18, ma potrebbe essere anche una ulteriore soffiante. In alternativa è possibile utilizzare la stessa soffiante 7 per introdurre il gas di lavaggio all’interno della camera di lavaggio 3 nel filtro F.

L’apparato 1 comprende inoltre una valvola di miscelazione 19, atta a miscelare un gas di lavaggio con un liquido di lavaggio. Nella forma di realizzazione preferita, essa è una valvola a quattro vie, come illustrato in figura 4. Due di tali quattro vie sono destinate agli ingressi rispettivamente di liquido e gas di lavaggio, una via è destinata all’uscita del gas, del liquido o della miscela da essi ottenuta e la rimanente via è destinata allo scarico derivante dall’asciugatura del filtro F, come spiegato nel seguito.

L’apparato 1, comprende una tubazione di alimentazione 23, con cui i fluidi di lavaggio sono convogliati al filtro F, e una tubazione di scarico 20, utilizzato per la fase di asciugatura del filtro F, che verrà descritta nel seguito. La tubazione di alimentazione 23 può contenere liquido di lavaggio, gas di lavaggio o una loro miscela, a seconda della regolazione della valvola 19.

La prima linea di alimentazione 13, la seconda linea di alimentazione 14 e il tubo di scarico 20, sono provvisti di rispettive valvole di non ritorno 21 per impedire reflussi.

Vantaggiosamente, l’apparato 1 è provvisto anche di un dispositivo di filtraggio del liquido di lavaggio, non mostrato nelle figure. Esso è preferibilmente disposto nel secondo alloggiamento 4, ed è atto ad intercettare particolato e ulteriori residui rimossi dal filtro F.

Come visibile nelle figure 1 e 2, il secondo alloggiamento 4 comprende un pannello di controllo 5, il quale contiene comandi per l’operatore ed indicatori di portata e/o di pressione.

L’apparato 1 della presente invenzione comprende preferibilmente anche un silenziatore 22 per il confort degli operatori ed è provvisto di ruote per la sua facile movimentazione.

Verrà ora descritta una forma di attuazione preferita del metodo di rigenerazione di filtri F antiparticolato e dispositivi catalizzatori della presente invenzione, attuato mediante l’apparato 1 sopra illustrato.

Il filtro F è dapprima posizionato all’interno della camera di lavaggio 3. Preferibilmente il filtro F è posizionato verticalmente con la sua sezione di uscita 11 dei gas di scarico in alto e la sua sezione di ingresso 10 dei gas di scarico in basso, in modo che i fluidi di lavaggio, preferibilmente alimentati dall’alto, entrino nel filtro F attraverso la sua sezione di uscita 11, generalmente di diametro inferiore rispetto alla sezione di ingresso 10.

All’operatore è richiesto di introdurre il filtro F nella camera di lavaggio 3 attraverso l’apertura del primo alloggiamento 2, aprendo l’apposita anta 6, quindi assicurare il filtro F al supporto 9 mediante l’apposito raccordo, collegare fluidicamente il filtro F alla linea 23 e ad una linea di scarico per mezzo di appositi manicotti 24, a tenuta, chiudere ermeticamente l’anta 6 e comandare l’avvio dell’apparato 1 mediante il pannello di controllo 5.

I manicotti 24 sono accoppiabili sostanzialmente a tenuta di fluido al filtro F, a meno di minime perdite trascurabili, in modo che i flussi in ingresso e in uscita alla camera di lavaggio 3, siano convogliati sostanzialmente interamente all’interno e all’esterno del filtro F. Ad esempio i manicotti 24 sono conici.

In seguito, il metodo della presente invenzione prevede una fase a di depressurizzazione o generazione di vuoto all’interno del filtro F. Preferibilmente la depressurizzazione corrisponde a una pressione assoluta interna al filtro F compresa 10÷700 mbar.

Preferibilmente, tale fase a è attuata mediante almeno una soffiante 7, ma potrebbe essere attuata da qualsiasi turbomacchina o altro idoneo strumento da vuoto. Dato che, come accennato, il metodo secondo la forma di attuazione preferita non necessita di un vuoto spinto, si utilizza una soffiante 7 per motivi economici, per garantire una portata elevata e per la possibilità di invertire il suo flusso ed usarla come compressore.

Vantaggiosamente, la soffiante 7 è di tipo a canale laterale con una potenza di 4÷7 KW ed una portata di 100÷700 m<3>/h.

Preferibilmente la soffiante 7 collabora con una valvola di inversione 8 di flusso di gas, come descritto in precedenza.

In seguito, in accordo con una fase b, il metodo della presente invenzione prevede di alimentare almeno un fluido di lavaggio all’interno del filtro F.

Preferibilmente i fluidi di lavaggio alimentati all’apparato 1 sono due: un liquido di lavaggio, preferibilmente comprendente acqua addizionata di almeno un detergente di tipo sgrassante, e un gas di lavaggio, preferibilmente aria. In tal modo è possibile, mediante l’uso di apposite valvole, alimentare alla camera di lavaggio 3, e quindi al filtro F, solo liquido di lavaggio, solo gas di lavaggio o una miscela di liquido e gas di lavaggio.

È possibile alimentare i fluidi di lavaggio secondo diverse modalità. È infatti possibile prevedere di alimentare liquido, aria o una loro miscela in serie, ovvero un fluido di seguito all’altro, con ordini, sequenze e tempistiche prestabilite, oppure alimentarne due o tre (tra aria, liquido e miscela) contemporaneamente. Inoltre i fluidi di lavaggio possono essere alimentati in maniera continua o discontinua. In tutti i casi è inoltre possibile prevedere di fornire impulsi di pressione con aria, liquido o miscela durante l’alimentazione.

Una forma di attuazione preferita dell’invenzione prevede di alimentare al filtro F una miscela di aria e liquido di lavaggio in modalità continua, inviando impulsi di pressione con aria.

Preferibilmente ciascun impulso di pressione è un picco di pressione p compreso tra 1 a 10 bar, e dura un tempo t compreso tra 2 e 6 secondi.

L’alimentazione del liquido di lavaggio è attuata mediante una turbomacchina, preferibilmente una pompa 17 ad immersione e preferibilmente avente una portata di 50÷300 lt/min.

Il liquido di lavaggio è preferibilmente prelevato da un primo serbatoio 15 e quindi immesso, mediante la pompa 17 preferibilmente situata all’interno del serbatoio 15, in una prima linea di alimentazione 13. Tale liquido è preferibilmente alimentato ad una temperatura compresa nell’intervallo 10÷60ºC, ad esempio 50ºC.

Il gas di lavaggio è invece alimentato per mezzo di un compressore 18 o una ulteriore soffiante o altra turbomacchina, o per mezzo della stessa soffiante 7 che attua il vuoto nella camera di lavaggio 3, come spiegato in precedenza.

Il gas di lavaggio è preferibilmente prelevato da un secondo serbatoio 16 e quindi immesso, per messo del compressore 18, in una seconda linea di alimentazione 14.

In altre parole, una volta creata la depressione nel filtro F, una unità di controllo comanda l’azionamento della pompa 17 e del compressore 18 per alimentare contemporaneamente liquido e gas di lavaggio, i quali sono convogliati in una valvola di miscelazione 19 che invia poi una miscela dei due fluidi alla camera di lavaggio 3 mediante una tubazione di alimentazione 23. Detta miscela è sostanzialmente bifasica in quanto l’aria non entra in soluzione con l’acqua, ma si trova disciolta in forma di piccole bolle.

La miscela entra quindi nel filtro F attraverso un raccordo e, trovando i canali del filtro F sostanzialmente liberi da aria, riesce a penetrare dappertutto in breve tempo. Mentre la miscela scorre nel filtro F, impulsi di pressione vengono impartiti al filtro F, preferibilmente mediante aria. Tali impulsi possono essere generati variando la velocità del compressore 18 e/o mediante rilascio intermittente di predefinite quantità di aria accumulata nel secondo serbatoio 16.

Preferibilmente, gli impulsi di aria sono da 1 a 20 e ciascuno di essi ha una pressione compresa tra 1 e 10 bar ed una durata compresa tra 1 e 10 secondi.

In tal modo è possibile rimuovere il particolato depositato nel filtro F e ottenere un buon livello di rigenerazione 95% con un ciclo di lavaggio della durata di 5-10 minuti.

Per ottenere una rigenerazione ancora migliore si può prolungare il ciclo di lavaggio fino a 20 minuti.

La figura 5 mostra uno schema alternativo dell’apparato secondo la presente invenzione.

Da un serbatoio di raccolta 15, una pompa a immersione 17 attinge il liquido di lavaggio per inviarlo, durante la rigenerazione del filtro F, al filtro F, che a sua volta è già stato vincolato ai manicotti 24.

Il liquido viene prelevato dal serbatoio 15, ad opera della pompa 17, e inviato ad un serbatoio di liquido 28 dopo un filtraggio in 29.

La soffiante 7 è collegata alla pompa a immersione 17 e una valvola di non ritorno 25 è interposta tra essi, per evitare che il liquido di lavaggio possa entrare nella soffiante 7. A seconda della posizione della valvola di inversione 8, la soffiante 7:

- aspira solo aria dal filtro F, attraverso la linea “di vacuum” 26, la valvola di inversione 8 e la pompa 17, quando la valvola di intercettazione 27 è chiusa, oppure - aspira aria e liquido di lavaggio dal filtro F, attraverso la linea “di vacuum” 26, la valvola di inversione 8 e la pompa 17, quando la valvola di intercettazione 27 è aperta e il liquido defluisce dal serbatoio 28, o ancora

- soffia aria di asciugatura nel filtro F, al contrario lungo gli elementi appena descritti.

Durante l’asciugatura, il filtro F può essere scollegato dal manicotto superiore 24.

Le valvole di intercettazione 27 sono preferibilmente elettrovalvole di tipo IN/OUT.

Un compressore 18, oppure la stessa soffiante 7 (variante non mostrata), mette in pressione un serbatoio di aria compressa 16, a sua volta connesso a un serbatoio di acqua o liquido di lavaggio 28. Con il riferimento 25 sono indicate valvole di non ritorno.

Il metodo della presente invenzione, secondo una forma di attuazione preferita, comprende anche una fase c di asciugatura del filtro F.

Tale fase c può essere attuata mediante il compressore 18, oppure mediante la stessa soffiante 7 che attua la fase b di generare il vuoto. In tal caso è necessario attuare prima una fase di inversione del flusso di aria, mediante un’apposita valvola di inversione 8, di tipo elettrico o pneumatico, grazie alla quale la soffiante 7 muta la sua modalità da “depressione” a “asciugatura”, ovvero dalla configurazione in cui aspira aria a quella in cui la soffia. In tal modo, immettendo aria nel filtro F, è possibile asciugarlo. Tale fase di asciugatura è attuata per 10÷30 minuti.

Una tubazione di scarico 20 permette all’aria e ai residui derivanti dall’asciugatura di fuoriuscire dalla camera di lavaggio 3. Tale tubazione 20 è connessa alla camera di lavaggio 3, mediante la suddetta valvola di miscelazione 19 che, in tal caso, è una valvola a quattro vie.

È possibile prevedere fasi di prelavaggio, attuate prima della fase b di alimentare i fluidi di lavaggio, sebbene non richieste dal metodo della presente invenzione il quale consegue una rapida ed efficace rigenerazione del filtro con le sole summenzionate fasi a e b.

Ovviamente, il tecnico del settore, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione della presente invenzione, al metodo e all’apparato di rigenerazione secondo la presente invenzione. Ad esempio, si potrebbe pensare di prevedere una pluralità di tubazioni di alimentazione 23, ciascuna destinata all’alimentazione di uno o più fluidi di lavaggio all’interno della camera di lavaggio 3. Inoltre si potrebbe prevedere di inviare alla camera di lavaggio 3 una miscela di fluidi di lavaggio precedentemente preparata, in tal caso si potrebbe omettere la valvola di miscelazione 19 e prevedere una sola linea di alimentazione 13, 14.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per rigenerare filtri (F) antiparticolato e dispositivi catalizzatori di veicoli a motore comprendente le seguenti fasi: a. depressurizzare il, o al limite generare il vuoto nel, filtro (F) o dispositivo catalizzatore; b. alimentare almeno un fluido di lavaggio all’interno del filtro (F) o del dispositivo catalizzatore.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui durante la fase a la pressione assoluta all’interno del filtro (F) o del dispositivo catalizzatore è compresa nell’intervallo 10÷700 mbar.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la fase a è attuata mediante almeno una soffiante (7).
4. 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase b comprende l’alimentazione di un liquido di lavaggio, di un gas di lavaggio o di una miscela di liquido di lavaggio e gas di lavaggio.
5. 5. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase b è attuata in continuo e/o con impulsi di pressione impartiti al fluido di lavaggio.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui ciascun impulso di pressione corrisponde ad un picco di pressione p compreso tra 1 e 10 bar, e dura un tempo t compreso tra 1 e 10 secondi.
7. 7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una fase c di asciugatura del filtro (F).
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, quando dipendente dalla rivendicazione 3, in cui detta fase c di asciugatura è attuata mediante la stessa soffiante (7) che attua la fase a di generare il vuoto.
9. 9. Un apparato (1) per la rigenerazione di filtri (F) antiparticolato e dispositivi catalizzatori di veicoli a motore comprendente: - almeno una turbomacchina atta a depressurizzare o al limite mantenere sottovuoto l’interno del filtro e/o del dispositivo catalizzatore durante il processo di rigenerazione; - almeno una linea di alimentazione (13,14) di almeno un fluido di lavaggio all’interno del filtro e/o del dispositivo catalizzatore.
10. 10. Apparato (1) secondo la rivendicazione 9, in cui detta turbomacchina è una soffiante (7) atta ad aspirare aria o gas dal filtro (F) in modalità “depressione” e a soffiare aria o gas nel filtro (F) in modalità “asciugatura”.
11. 11. Apparato (1) secondo la rivendicazione 10, in cui detta soffiante (7) collabora con una valvola di inversione (8) del flusso di gas, in modo da cambiare la sua modalità da “pressione” a “asciugatura” e viceversa.
12. 12. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni 9 - 11, comprendente almeno un serbatoio (15, 16) di contenimento dell’almeno un fluido di lavaggio.
13. 13. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni 9 - 12, comprendente inoltre almeno una turbomacchina atta ad alimentare l’almeno un fluido di lavaggio nell’almeno una linea di alimentazione (13, 14) e quindi nel filtro (F).
14. 14. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni 9 – 13, comprendente inoltre una valvola di miscelazione (19), atta a miscelare un gas di lavaggio con un liquido di lavaggio.