IT201900010794A1 - Filtro, in particolare per polveri sottili - Google Patents

Description

Filtro, in particolare per polveri sottili

Descrizione

La presente invenzione ha come oggetto un filtro, in particolare per gas di scarico di motori a combustione esterna e per polveri sottili, e quindi associato al suo condotto di scarico dei gas esausti.

L’applicazione preferenziale di questo filtro, sebbene non esclusiva, è quindi riferita ai veicoli con trazione a motore a combustione interna, che presentano un silenziatore catalitico e un condotto di scarico a cui il filtro è associato. Si intende però che tale filtro può essere applicato a motori fissi, motori su imbarcazioni, gruppi elettrogeni e così via, nonché a caldaie e ad altre fonti di polveri sottili.

Come è noto, le polveri sottili o PMI rappresentano una delle maggiori preoccupazioni per l’inquinamento atmosferico, soprattutto in ambiente urbano dove inevitabilmente si concentrano le fonti che le producono: motori a combustione interna per autotrazione di automobili, motoveicoli, mezzi pesanti, trasporto pubblico su gomma, ma anche impianti di riscaldamento.

L’inquinamento da PMI è considerato uno delle tipologie di inquinamento maggiormente pericolose per la salute umana, soprattutto per la potenziale cancerogenicità di queste polveri e per la difficoltà che si incontra a filtrarle, per via delle loro ridottissime dimensioni, dell’ordine di 0,5 – 10,0 µm, che d’altra parte rende agevole la loro introduzione nel ciclo biologico attraverso la respirazione.

La catalisi, associata ai silenziatori dei motori a combustione interna, ha prodotto le cosiddette marmitte catalitiche le quali possono concorrere alla riduzione di molti agenti inquinanti, ma il problema delle polveri sottili non trova comunque una soluzione.

Inoltre, la gravità del problema si accentua se si guarda ad autoveicoli, e quindi a motori, che hanno un’età avanzata di esercizio, e che non sono più conformi agli standard anti inquinamento più avanzati. Pertanto, è sentita l’esigenza di poter disporre di un sistema di retrofit che possa attenuare il potenziale inquinante di motori non nuovi.

Il problema tecnico che è alla base della presente invenzione è di fornire un filtro, da associare a motori a combustione interna e simili, che consenta di ovviare all’inconveniente menzionato con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema viene risolto da un filtro come sopra specificato che si caratterizza per il fatto di comprendere:

● un condotto di servizio, che conduce detti gas di scarico e che presenta almeno un sensore per la misurazione della portata di gas di combustione esausti, e mezzi per immettere una portata di aria in detto condotto di servizio, miscelandola con detti gas di combustione esausti; e

- un contenitore, dove viene realizzata la funzione filtrante, che riceve detti gas di combustione esausti dal condotto di servizio e che è suddiviso in una camera di lavaggio, che contiene una quantità di liquido di lavaggio, i gas di combustione esausti essendo immessi direttamente nel liquido di lavaggio, e una camera di espulsione, che comprende un condotto di scarico dei gas di combustione esausti all’esterno, dette camere di lavaggio e di espulsione essendo separate da un setto che comprende almeno un filtro impervio al liquido di lavaggio, che permette alle due camere di essere comunicanti.

Il principale vantaggio del filtro secondo la presente invenzione risiede nel consentire un’efficiente riduzione delle polveri sottili a valle del silenziatore catalitico di un motore a combustione interna, e che pertanto può anche essere impiegato come soluzione di retrofit per motori già in esercizio.

La presente invenzione verrà qui di seguito descritta secondo un suo esempio di realizzazione preferita, fornito a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in cui:

� la figura 1 mostra una vista schematica d’insieme del filtro secondo l’invenzione;

- la figura 2 mostra una vista schematica della sezione longitudinale di un contenitore del filtro di figura 1, dove viene realizzata la funzione filtrante; e

- la figura 3 mostra una vista schematica in sezione trasversale, presa secondo il piano A-A di figura 2,, del contenitore di figura 2.

Con riferimento alle figure, un filtro 10 è indicato nel suo complesso con 1, esso è connesso allo scarico di un silenziatore, detto anche marmitta, per esempio di tipo automobilistico.

La connessione è realizzata da un condotto di servizio 15, che si prolunga fino a un contenitore 1.

Il condotto di servizio comprende un sensore di portata, connesso a un’unità di controllo, non rappresentati.

Sul condotto di servizio, è disposta una ventola 14 che aspira aria dall’esterno e la immette nel condotto di servizio 15 attraverso una prima valvola 13. La direzione di inserimento del flusso d’aria è concorde con quello dei fumi di scarico caldi che provengono dal silenziatore 16.

Nel condotto 15, è anche possibile montare un collettore conico 12, connesso al condotto 15 mediante una seconda valvola 11.

La ventola 14, il collettore 12 e le valvole 13, 11 costituiscono mezzi per immettere aria nel condotto di servizio 15, e quindi per miscelare aria con i gas esausti di combustione.

A tale proposito, l’apertura della prima e della seconda valvola 13, 11 è demandata a detta unità di controllo, sulla base della portata dei gas esausti di combustione provenienti dal silenziatore.

Se il veicolo viaggia a bassa velocità, e se il regime di funzionamento del motore è vicino al minimo, la portata nel condotto di servizio potrebbe non essere sufficiente a innescare il funzionamento ottimale del filtro, per cui è possibile miscelare i gas esausti di combustione con aria aspirata dalla ventola 14, previa apertura della prima valvola 13.

Se il veicolo invece viaggia a velocità elevata, è possibile sfruttare la pressione aerodinamica dell’aria esterna mediante il collettore conico 12, previa apertura della seconda valvola 11.

L’unità di controllo, che riceve il dato della velocità del veicolo, è in grado di decidere sia il grado di apertura delle due valvole 13, 11 sia la potenza aspirante della ventola 14.

Si noti che, oltre al suddetto sensore di portata, potrebbero essere presenti altri sensori di temperatura e opacità dei gas esausti di combustione, e la regolazione dell’aria da immettere nel condotto di servizio 15 può tenerne conto.

Si intende inoltre che se il filtro qui descritto non fosse montato su un veicolo con trazione a motore, l’immissione dell’aria verrebbe regolata comunque in base alla portata dei gas combusti e alle loro temperatura e opacità.

Il filtro 10 comprende un contenitore 1 del filtro di forma sostanzialmente oblunga e cilindrica, che si estende orizzontalmente e che contiene quelle parti che permettono al filtro stesso di svolgere la sua azione filtrante. In una tipica sistemazione automobilistica, esso è disposto trasversalmente al telaio dell’autoveicolo, ed è protetto da flap 24, fissato mediante un supporto 23 a vite, che convoglia aria sull’esterno del contenitore, agevolandone il raffreddamento.

Il contenitore 1 presenta al suo interno un setto longitudinale 2 orizzontale, interno al contenitore 1, che lo divide in una camera inferiore 17, o camera di lavaggio, e in una camera superiore 18, o camera di espulsione. Quest’ultima contiene una certa quantità di liquido di lavaggio 3, che presenta una superficie libera 3’ che si dispone, in condizioni normali e a veicolo fermo, a una certa distanza dal setto longitudinale 17, definendo così una camera di lavaggio dei gas di scarico.

Il liquido di lavaggio convenientemente comprende una frazione di liquido antigelo e può comprendere un solvente in una base acquosa.

Il contenitore 1 comprende un condotto di immissione 4 dei gas di scarico nel contenitore 1, che costituisce il prolungamento del condotto di servizio 15, che presenta un’estremità di immissione 19 immersa nel liquido di lavaggio 3, e un’estremità di ingresso 20. In questo modo, i gas di combustione esausti vengono iniettati direttamente nel liquido, in cui formano bolle. L’elevata portata di gas e aria garantisce che la massa liquida si trovi in uno stato di turbolenza che permette la massima interazione tra gas combusti e liquido, permettendo a quest’ultimo di sciogliere e/o intrappolare una gran quantità di polveri sottili.

Inoltre, il contenitore 1 presenta primi filtri 7, disposti sul setto longitudinale 2, che mettono in comunicazione idraulica la camera inferiore 17 con la camera superiore 18 del contenitore 1. I primi filtri sono impervi al liquido di lavaggio e permettono quindi il passaggio della sola frazione gassosa.

Inoltre, essi possono essere a doppio stadio: un primo stadio nella camera di lavaggio 17 è imbevuto di liquido di lavaggio, mentre un secondo stadio, sporgente nella camera di espulsione 18, è impervio al liquido di lavaggio e permette il passaggio della sola frazione gassosa.

Sono previsti setti paraspruzzi 6, qualora una parte del liquido passasse dopo esser stato atomizzato, di forma a cupola e disposti all’interno del contenitore 1 al di sopra del setto longitudinale 1, in corrispondenza dei primi filtri 7, che guidano i gas di scarico uscenti dai primi filtri 7 verso un condotto di scarico 5 dei gas di scarico dal contenitore 1, che presenta una bocca di presa 21 interna al contenitore 1, posta al di spora del setto longitudinale 1 e fornita di un secondo filtro 8, e un’estremità di scarico 22 per l’espulsione dei gas filtrati all’esterno del contenitore 1.

Infine, il contenitore 1 è fornito di un coperchio 9 d’ispezione, che servirà anche a rabboccare il liquido di lavaggio, periodicamente.

Al sopra descritto filtro per polveri sottili un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare ulteriori e contingenti esigenze, potrà apportare numerose ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro comprese nell'ambito di protezione della presente invenzione, quale definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Filtro (10) per polveri sottili, associato al condotto di scarico di gas di combustione esausti, in particolare per veicoli con trazione a motore, che comprende: ● un condotto di servizio (15), che conduce detti gas di scarico e che presenta almeno un sensore per la misurazione della portata di gas di combustione esausti, e mezzi per immettere (11, 12, 13, 14) una portata di aria in detto condotto di servizio (15), miscelandola con detti gas di combustione esausti; e ● un contenitore (1), dove viene realizzata la funzione filtrante, che riceve detti gas di combustione esausti dal condotto di servizio (15) e che è suddiviso in una camera di lavaggio (17), che contiene una quantità di liquido di lavaggio (3), i gas di combustione esausti essendo immessi direttamente nel liquido di lavaggio (3), e una camera di espulsione (18), che comprende un condotto di scarico (5) dei gas di combustione esausti all’esterno, dette camere di lavaggio e di espulsione (17, 18) essendo separate da un setto (2) che comprende almeno un filtro (7) impervio al liquido di lavaggio, che permette alle due camere (17, 18) di essere comunicanti.
2. 2. Filtro (10) secondo la rivendicazione 1, in cui il sensore di portata è connesso a un’unità di controllo che riceve eventualmente un dato della velocità del veicolo.
3. 3. Filtro (10) secondo la rivendicazione 2, in cui i mezzi per immettere una portata di aria in detto condotto di servizio (15) comprendono: ● una ventola (14) che aspira aria dall’esterno e la immette nel condotto di servizio (15) attraverso una prima valvola (13); e ● un collettore conico (12), connesso al condotto 15 mediante una seconda valvola (11).
4. 4. Filtro (10) secondo la rivendicazione 3, in cui l’apertura della prima e della seconda valvola (13, 11) e/o la potenza aspirante della ventola (14) sono demandate a detta unità di controllo, sulla base della portata dei gas esausti di combustione provenienti dal silenziatore.
5. 5. Filtro (10) secondo la rivendicazione 4, in cui l’apertura della prima e della seconda valvola (13, 11) e/o la potenza aspirante della ventola (14) sono demandata detta unità di controllo, sulla base della velocità del veicolo.
6. 6. Filtro (10) secondo la rivendicazione 5, in cui l’unità di controllo è connesso a sensori di temperatura e/o opacità dei gas esausti di combustione.
7. 7. Filtro (10) secondo la rivendicazione 1, in cui il contenitore (1) del filtro è di forma sostanzialmente oblunga e cilindrica, e si estende orizzontalmente, il setto (2) che separa dette camere di lavaggio e di espulsione (17, 18) essendo disposto longitudinale 2 orizzontale, la camera di lavaggio (17) essendo la camera inferiore e la camera di espulsione (18) essendo la camera superiore, il liquido di lavaggio (3) formando una superficie libera (3’) a una certa distanza dal setto (2).
8. 8. Filtro (10) secondo la rivendicazione 1, in cui Il liquido di lavaggio comprende una frazione di liquido antigelo e un solvente in una base acquosa.
9. 9. Filtro (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detti filtri (7) sono a doppio stadio: un primo stadio nella camera di lavaggio (17) imbevuto di liquido di lavaggio, e un secondo stadio, sporgente nella camera di espulsione (18), impervio al liquido di lavaggio, che permette il passaggio della sola frazione gassosa.
10. 10. Veicolo con trazione a motore a combustione interna, che comprende un silenziatore e un condotto di scarico, e un filtro, associato a detto condotto di scarico, di una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9.