IT202100006143A1 - Sistema di interconnessione di un iniettore di agente riducente a base di urea ad un dispositivo di post trattamento di gas esausto - Google Patents

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Gemma Damiani
Felice Carlo Nuovo
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:
?Sistema di interconnessione di un iniettore di agente riducente a base di urea ad un dispositivo di post trattamento di gas esausto?
Campo di applicazione dell?invenzione
La presente invenzione ? relativa al campo dei sistemi di post trattamento di gas esausto (ATS) ed in particolare ad un sistema di connessione di un iniettore di agente riducente a base di urea ad un condotto di gas esausto disposto per alimentare un catalizzatore SCR (Selective Catalytic Reduction) oppure SCRoF (Selective Catalytic Reduction on Filter)
L?iniezione di un agente riducente a base di urea in combinazione con un catalizzatore SCR o SCRoF risulta essere uno dei sistemi pi? affidabili per abbattere i NOx prodotti da un motore a combustione interna, soprattutto a ciclo Diesel.
Le prestazioni dell?iniettore sono fondamentali in quanto il preciso dosaggio dell?agente risulta essenziale per non compromettere le prestazioni del sistema ATS.
L?iniettore ? in s? noto ed ? associato ad un condotto che trasporta gas esausto mediante una flangia di interconnessione.
La flangia di interconnessione risulta pertanto interposta tra il condotto e l?iniettore.
Generalmente, una guarnizione metallica ? interposta tra la flangia e l?ugello in modo da garantire tenuta tra l?ugello e la stessa flangia.
La porzione della flangia che contorna l?iniettore ? sagomata in modo divergente, cos? da limitare l?esposizione dell?iniettore alle alte temperature e contestualmente in modo da non interferire con il getto generato dall?ugello. Malgrado tale accorgimento della conformazione della flangia, talvolta si formano depositi solidi all?estremit? dell?ugello che comporta una non ottimale iniezione di agente riducente a base di urea con un generale peggioramento delle performance del sistema ATS.
Per ovviare a tali problemi, attualmente, risulta necessario smontare l?ugello con una certa ciclicit? e ripulirlo con un aggravio di costi e di fermo del veicolo. Se non specificatamente escluso nella descrizione di dettaglio che segue, quanto descritto nel presente capitolo ? da considerarsi come parte integrante della descrizione di dettaglio.
Sommario dell?invenzione
Scopo della presente invenzione ? quello di proporre un sistema di interconnessione di un iniettore di agente riducente a base di urea ad un condotto destinato a trasportare un gas esausto verso un SCR o SCRoF, in grado di ridurre i suddetti problemi.
L?idea di base della presente invenzione ? quella di implementare una guarnizione isolante al posto della classica guarnizione metallica tra la flangia e l?ugello. La guarnizione isolante, secondo la presente invenzione, comprende un sandwich formato da due strati metallici esterni, tra i quali ? interposto uno strato isolante.
Pi? in particolare, lo strato isolante si estende per sostanzialmente l?intera guarnizione inclusi le zone perimetrali delle aperture corrispondenti ai punti di fissaggio dell?iniettore alla flangia di fissaggio.
Inoltre, secondo la presente invenzione, lo strato metallico esterno destinato a contattare la flangia di fissaggio ? conformato per confinare un volume di aria che circonda anularmente la punta dell?iniettore.
In altre parole si definisce una doppia guarnizione multistrato, in cui una prima zona, anulare rispetto alla punta dell?iniettore, isolata mediante aria, ed una restante zona che si estende fino alle aperture di fissaggio dell?iniettore alla flangia, che sfrutta il suddetto strato isolante.
Lo strato isolante ? preferibilmente in materiali con spiccate caratteristiche di isolamento termico, come materiale ceramico, fibra ceramica, fibra di vetro, mica, grafite, lana di basalto, ecc.
Esso ha preferibilmente uno spessore compreso tra 1 e 4 mm, in base alle specifiche di carico termico del componente, preferibilmente 3 mm per veicoli industriali medi e pesanti, ma altri spessori possono essere individuati per applicazioni diverse.
Secondo un ulteriore aspetto preferito dell?invenzione, lo strato metallico che confina il volume di aria, comprende un?apertura passante in corrispondenza della punta dell?iniettore, con un bordo ripiegato in modo che, in condizioni operative, contatta anularmente la faccia della una punta dell?iniettore.
Pi? preferibilmente, il bordo ? dotato di un profilo atto a minimizzare il ponte termico tra lo stesso strato metallico e la punta dell?iniettore, per esempio ? dotato di dentini distribuiti uniformemente lungo il bordo.
Le rivendicazioni dipendenti descrivono varianti preferite dell?invenzione, formando parte integrante della presente descrizione.
Breve descrizione delle figure
Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti) e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:
nella figura 1 ? mostrata una sezione di un sistema di connessione di un iniettore di agente riducente a base di urea secondo un piano passante per un asse dell?iniettore, secondo un esempio preferito della presente invenzione;
nella figura 2 ? mostrata una vista prospettica di una guarnizione secondo la figura 1;
nella figura 3 ? mostrato un esploso della guarnizione di figura 2;
nella figura 4 ? mostrata la sola guarnizione estratta dalla figura 1.
Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti o funzioni.
Si dovrebbe anche notare che i termini "primo", "secondo", "terzo", "superiore", "inferiore" e simili possono essere usati qui per distinguere vari elementi. Questi termini non implicano un ordine spaziale, sequenziale o gerarchico per gli elementi modificati a meno che non sia specificatamente indicato o desumibile dal testo.
Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite, inclusi i disegni, possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall?ambito di protezione della presente domanda come descritta di seguito.
Descrizione di dettaglio di esempi di realizzazione
La figura 1 mostra un sistema di fissaggio di un ugello UJ ad un condotto (non mostrato) connesso con un SCR (non mostrato) per l?iniezione di un agente riducente a base di urea.
Il sistema comprende una flangia FL in s? nota, avente un?apertura passante che contorna, in condizioni operative, l?ugello con una forma divergente dall?ugello.
Tra la flangia FL e l?ugello UJ ? disposta una guarnizione G secondo la presente invenzione, meglio mostrata con l?ausilio delle figure 2 - 4.
La guarnizione comprende un primo strato S1 ed un terzo strato S3 di materiale metallico, ad esempio acciaio inossidabile ferritico o austenitico.
Il secondo strato S2, interposto tra il primo ed il terzo, ? in materiale isolante con spiccate caratteristiche di isolamento termico, come materiale ceramico, fibra ceramica, fibra di vetro, mica, grafite, lana di basalto, ecc.
Il terzo strato S3 comprende delle prime linguette T ripiegate in modo da afferrare il primo strato S1 mantenendo tutti e tre gli strati impaccati a sandwich.
Il primo strato S1 comprende delle seconde linguette L per agganciare la guarnizione al corpo UJB dell?iniettore UJ. La guarnizione, di forma sostanzialmente piana, ha un?apertura passante H disposta per non interferire con l?iniezione di agente riducente a base di urea.
Con riferimento alla figura 4 si comprende che la guarnizione ? sostanzialmente piana con l?eccezione della zona che contorna l?ugello UJ, dove una bombatura BB aggetta, in condizioni operative, nell?apertura passante FLH della flangia FL. Anche la guarnizione ha un?apertura passante H, attraverso cui l?ugello ? libero di iniettare l?agente riducente a base di urea in un flusso di gas esausto. Evidentemente, l?apertura passante H accomuna tutti e tre gli strati come si vede in nell?esploso di figura 3.
L?apertura passante H nel terzo strato ? realizzata in modo che la bombatura BB racchiude un volume di aria che circonda l?iniettore, pertanto la stessa guarnizione definisce una guarnizione metallo/aria nelle immediate vicinanze dell?iniettore e poi una guarnizione metallo/isolante solido/metallo nella restante estensione della guarnizione.
Preferibilmente, il primo ed il secondo strato della guarnizione presentano un?apertura passante H in corrispondenza dell?iniettore avente un?ampiezza maggiore rispetto ad un?apertura definita dal terzo strato S3, in modo che il volume di aria che contorna l?iniettore ? unico, cio? non partizionato in sottovolumi.
Preferibilmente, il volume di aria ? confinato tra il primo strato in contatto on il corpo (UJB) dell?iniettore, l?iniettore, il terzo strato in contatto con la punta dell?iniettore ed il secondo strato della guarnizione.
Inoltre, il terzo strato oltre a definire la suddetta bombatura BB che aggetta nell?apertura passante FLH della flangia, ha un bordo B della relativa apertura passante H ripiegato a contattare una punta TP dell?iniettore e precisamente la faccia della punta dell?iniettore.
Lungo il bordo sono preferibilmente distribuiti distanziali, per esempio, in forma di dentini TT per minimizzare uno scambio termico tra il terzo strato e la faccia dell?iniettore.
La guarnizione G comprende aperture passanti CM per il fissaggio dell?iniettore alla flangia mediante viti di fissaggio ed in cui il secondo strato S contorna ciascuna di dette aperture passanti.
Il materiale isolante ? preferibilmente a spessore costante fino a contornare le aperture passanti CM destinate alle viti di fissaggio che impaccano il corpo dell?iniettore sulla flangia e sul condotto di gas esausto. Tuttavia, si possono prevedere zone a maggior spessore del materiale isolante. Si preferisce comunque, che la guarnizione resti sostanzialmente piana, con l?eccezione della bombatura BB. In altre parole, la presente guarnizione definisce un isolamento termico particolarmente esteso disposto per minimizzare la trasmissione del calore verso il corpo dell?iniettore.
In altre parole, il primo strato S1 partecipa essenzialmente a mantenere il secondo strato uniformemente compresso e comprende una nervatura anulare NV che ha il compito di fare tenuta con il corpo UJB dell?iniettore, mentre il terzo strato funge da protezione per il calore e coopera indirettamente con il primo strato S1 nel confinare il volume di aria che circonda l?iniettore.
Preferibilmente, il primo strato ? in acciaio inossidabile ferritico o austenitico ed ha uno spessore da 0,1 a 0,5 mm, con un valore preferito di 0,3 mm.
Preferibilmente, il terzo strato ? in acciaio inossidabile ferritico o austenitico ed ha uno spessore da 0,1 a 0,5 mm con un valore preferito di 0,3 mm.
Con riferimento alle figure 2 e 3, ? evidente che la guarnizione ha una forma sostanzialmente triangolare in quanto sono previsti tre punti di fissaggio dell?iniettore alla flangia FL e al condotto di gas esausto. Ci? non toglie che essa possa avere forme diverse, per esempio rettangolare nel caso i punti di fissaggio diventassero quattro.
Per quanto concerne il materiale isolante definente il secondo strato, questo ? preferibilmente costituito da materiali con spiccate caratteristiche di isolamento termico, come materiale ceramico, fibra ceramica, fibra di vetro, mica, grafite, lana di basalto, ecc. o loro combinazioni.
Sono possibili varianti realizzative all'esempio non limitativo descritto, senza per altro uscire dall?ambito di protezione della presente invenzione, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo, al contenuto delle rivendicazioni.
Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo ? in grado di realizzare l?oggetto dell?invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI
1. Sistema di interconnessione di un iniettore di agente riducente a base di urea ad un dispositivo di post trattamento di gas esausto, il sistema comprendendo
. un iniettore (UJ)
. una flangia (FL) disposta per accoppiare un corpo (HJB) dell?iniettore ad un condotto di gas esausto e avente un?apertura passante (FLH) atta a contornare l?iniettore, . una guarnizione (G), in condizioni operative, ? disposta tra l?iniettore e la flangia, in cui la guarnizione ? un sandwich formato da un primo (S1) ed un terzo strato (S3) esterni ed uno strato intermedio (S2) formato da materiale isolante ed in cui il terzo strato (S3), in contatto con la flangia, ? conformato per confinare un volume (V) di aria che contorna l?iniettore.
2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui il primo ed il secondo strato della guarnizione presentano un?apertura passante (H) in corrispondenza dell?iniettore avente un?ampiezza maggiore rispetto ad un?apertura definita dal terzo strato (S3), in modo che detto volume di aria che contorna l?iniettore ? unico.
3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto volume di aria ? confinato tra il primo strato in contatto on il corpo (UJB) dell?iniettore, l?iniettore, il terzo strato in contatto con la punta dell?iniettore ed il secondo strato della guarnizione.
4. Sistema secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui il terzo strato definisce una bombatura (BB) che aggetta nell?apertura passante (FLH) con un bordo anulare (B) di una relativa apertura passante (H) ripiegato a contattare una punta (TP) dell?iniettore.
5. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni 1 -4, in cui la guarnizione (G) comprende aperture passanti (CM) per il fissaggio dell?iniettore alla flangia mediante viti di fissaggio ed in cui il secondo strato (S) contorna ciascuna di dette aperture passanti.
6. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni 1 -5, in cui detti primo e terzo strato sono in acciaio inossidabile ferritico o austenitico.
7. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni 1 -6, in cui detti primo e terzo strato hanno spessore compreso tra 0,1 e 0,5 mm e preferibilmente di 0,3 mm.
8. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto strato intermedio ? formato da materiali con caratteristiche di isolamento termico, come materiale ceramico, fibra ceramica, fibra di vetro, mica, grafite, lana di basalto, ecc. o loro combinazioni.
9. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto strato intermedio ha uno spessore compreso tra 1 e 4 mm, e preferibilmente 3 mm.
10. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni 3 -9, in cui il bordo anulare (B) del terzo strato contatta una superficie frontale dell?iniettore.
11. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti 3 ? 10, in cui detto bordo anulare(B) del terzo strato comprende distanziali (TH) distribuiti uniformemente lungo una relativa lunghezza.
12. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti 1 - 11, in cui detto terzo strato comprende due o pi? prime linguette (T) atte ad afferrare il primo strato impaccando detto secondo strato.
13. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti 1 - 12, in cui detto primo strato comprende due o pi? seconde linguette (L) atte ad afferrare un corpo (UJB) dell?iniettore realizzando un centraggio con lo stesso.
14. Guarnizione (G) per l?interconnessione di un iniettore di agente riducente a base di urea ed una flangia (FL) di connessione ad un condotto di gas esausto, in cui la guarnizione ? un sandwich formato da un primo (S1) ed un terzo strato (S3) esterni ed uno secondo strato (S2) intermedio, formato da materiale isolante ed in cui il terzo strato (S3), in condizioni operative, ? disposto per contattare la flangia ed ? conformato per confinare un volume di aria che contorna l?iniettore.
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