ITBO20100443A1

ITBO20100443A1 - CONVERTER DEVICE WITH INTEGRATED HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: ITBO20100443A1
Application number: IT000443A
Authority: IT
Inventors: Costanza Paze
Original assignee: Magneti Marelli Spa
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2012-01-14

Description

del Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: of the Patent for Industrial Invention entitled:

"DISPOSITIVO CONVERTITORE CON SCAMBIATORE DI CALORE INTEGRATO" "CONVERTER DEVICE WITH INTEGRATED HEAT EXCHANGER"

SETTORE DELLA TECNICA TECHNIQUE SECTOR

La presente invenzione è relativa ad dispositivo convertitore con scambiatore di calore integrato. The present invention relates to a converter device with integrated heat exchanger.

ARTE ANTERIORE ANTERIOR ART

Un motore termico a combustione interna è provvisto di un sistema di scarico, il quale ha la funzione di immettere nell'atmosfera i gas di scarico prodotti dalla combustione limitando sia il rumore, sia il contenuto di sostanze inquinanti. Un moderno sistema di scarico comprende almeno un dispositivo convertitore provvisto di un elemento catalitico seguito da almeno un silenziatore (all'interno del silenziatore è definito un labirinto che determina un percorso per i gas di scarico da una apertura di ingresso ad una apertura di uscita). An internal combustion thermal engine is equipped with an exhaust system, which has the function of introducing the exhaust gases produced by combustion into the atmosphere, limiting both the noise and the content of pollutants. A modern exhaust system includes at least one converter device equipped with a catalytic element followed by at least one silencer (a labyrinth is defined inside the silencer which determines a path for the exhaust gases from an inlet to an outlet opening) .

Recentemente, per aumentare l'efficienza energetica complessiva è stato proposto di sfruttare anche parte del calore che è presente nel sistema di scarico e normalmente viene disperso nell'ambiente esterno. Per sfruttare parte del calore che è presente nel sistema di scarico è stato proposto di utilizzare uno scambiatore di calore gasliquido che viene disposto lungo il percorso dei gas di scarico per venire investito dai gas di scarico stessi. Per fare passare i gas di scarico attraverso lo scambiatore di calore solo in determinate condizioni (ad esempio quando il motore è freddo in modo da sfruttare il calore dei gas di scarico per accelerare il riscaldamento del liquido di raffreddamento del motore) è stato proposto di predisporre un condotto di bypass che permette ai gas di scarico di bypassare lo scambiatore di calore ed è regolato da una valvola di bypass. Un esempio di uno scambiatore di calore provvisto di condotto di bypass per un sistema di scarico è proposto nella domanda di brevetto W02005024193A1. Recently, to increase the overall energy efficiency it has been proposed to exploit also part of the heat that is present in the exhaust system and is normally dispersed in the external environment. To exploit part of the heat that is present in the exhaust system, it has been proposed to use a gas-liquid heat exchanger which is arranged along the path of the exhaust gases to be hit by the exhaust gases themselves. In order to pass the exhaust gases through the heat exchanger only under certain conditions (for example when the engine is cold in order to exploit the heat of the exhaust gases to accelerate the heating of the engine coolant) it was proposed to prepare a bypass duct that allows the exhaust gases to bypass the heat exchanger and is regulated by a bypass valve. An example of a heat exchanger provided with a bypass duct for an exhaust system is proposed in the patent application W02005024193A1.

Per cercare di contenere i costi e gli ingombri, è stato proposto di integrare lo scambiatore di calore assieme al condotto di bypass nel dispositivo convertitore in modo tale che lo scambiatore di calore sia disposto immediatamente a valle dell'elemento catalitico; una simile soluzione è descritta nella domanda di brevetto DE19817341A1 . Tuttavia, la soluzione descritta nella domanda di brevetto DE19817341A1 presenta diversi inconvenienti. In primo luogo, il meccanismo di movimentazione della valvola di bypass è complesso e richiede la presenza di snodi che sono disposti all'interno del dispositivo convertitore e quindi vengono investiti da i gas di scarico; nel tempo i residui presenti nei gas di scarico imbrattano tali snodi provocando un peggioramento (o addirittura un bloccaggio) del movimento della valvola di bypass. Inoltre, quando la valvola di bypass è chiusa i gas di scarico devono compiere un percorso contorto (cioè con curve molto accentuate) per attraversare lo scambiatore di calore con delle conseguenti perdite di carico abbastanza elevate. Infine, lo scambiatore di calore presenta una forma anulare di complessa, e quindi costosa, realizzazione . To try to contain costs and dimensions, it has been proposed to integrate the heat exchanger together with the bypass duct in the converter device in such a way that the heat exchanger is arranged immediately downstream of the catalytic element; a similar solution is described in patent application DE19817341A1. However, the solution described in patent application DE19817341A1 has various drawbacks. In the first place, the movement mechanism of the bypass valve is complex and requires the presence of joints which are arranged inside the converter device and therefore are hit by the exhaust gases; over time the residues present in the exhaust gases dirty these joints causing a worsening (or even a blocking) of the movement of the bypass valve. Furthermore, when the bypass valve is closed, the exhaust gases must follow a convoluted path (i.e. with very accentuated curves) to cross the heat exchanger with consequent fairly high pressure drops. Finally, the heat exchanger has an annular shape which is complex, and therefore expensive, to manufacture.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION

Scopo della presente invenzione è fornire un dispositivo convertitore con scambiatore di calore integrato che sia privo degli inconvenienti sopra descritti e, in particolare, sia di facile ed economica realizzazione . The object of the present invention is to provide a converter device with integrated heat exchanger which is free of the drawbacks described above and, in particular, is easy and economical to manufacture.

Secondo la presente invenzione viene fornito un dispositivo convertitore con scambiatore di calore integrato secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate. According to the present invention, a converter device with integrated heat exchanger is provided as claimed in the attached claims.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:

• la figura 1 è una vista schematica e prospettica di un dispositivo convertitore con scambiatore di calore integrato realizzato in accordo con la presente invenzione; Figure 1 is a schematic and perspective view of a converter device with integrated heat exchanger made in accordance with the present invention;

• la figura 2 è una vista schematica, prospettica e parzialmente sezionata del dispositivo convertitore della figura 1; Figure 2 is a schematic, perspective and partially sectioned view of the converter device of figure 1;

• le figure 3-5 sono tre viste in schematiche ed in sezione longitudinale del dispositivo convertitore della figura 1 con una valvola di bypass in tre diverse posizioni; Figures 3-5 are three schematic and longitudinal sectional views of the converter device of Figure 1 with a bypass valve in three different positions;

• la figura 6 è una vista schematica ed in sezione longitudinale di un particolare del dispositivo convertitore della figura 1; e Figure 6 is a schematic and longitudinal section view of a detail of the converter device of figure 1; And

• le figure 7 e 8 sono due viste schematiche ed in sezione longitudinale di due alternative forme di attuazione di un otturatore del dispositivo convertitore della figura 1. Figures 7 and 8 are two schematic and longitudinal section views of two alternative embodiments of a shutter of the converter device of Figure 1.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un dispositivo 1 convertitore per un sistema di scarico di un motore a combustione interna. Il dispositivo 1 convertitore comprende un corpo 2 tubolare, il quale è realizzato in lamierino metallico ripiegato a tubo e presenta una apertura 3 di ingresso ed una apertura 4 di uscita attraverso le quali fluiscono i gas di scarico che attraversano il dispositivo 1 convertitore. Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, l'apertura 3 di ingresso del corpo 2 tubolare è conformata e posizionata per venire collegata ad una apertura di uscita di una turbina di un turbocompressore del motore a combustione interna. Secondo altre forme di attuazione equivalenti e non illustrate, l'apertura 3 di ingresso del corpo 2 tubolare è conformata e posizionata per venire collegata direttamente ad una apertura di uscita di un collettore di scarico del motore a combustione interna. In Figure 1, the number 1 indicates as a whole a converter device 1 for an exhaust system of an internal combustion engine. The converter device 1 comprises a tubular body 2, which is made of metal sheet folded into a tube and has an inlet opening 3 and an outlet opening 4 through which the exhaust gases flow through the converter device 1. In the embodiment illustrated in the attached figures, the inlet opening 3 of the tubular body 2 is shaped and positioned to be connected to an outlet opening of a turbine of a turbocharger of the internal combustion engine. According to other equivalent and not illustrated embodiments, the inlet opening 3 of the tubular body 2 is shaped and positioned to be connected directly to an outlet opening of an exhaust manifold of the internal combustion engine.

Secondo quanto illustrato nelle figure 2-5, il dispositivo 1 convertitore comprende un elemento 5 catalitico, il quale è disposto all'interno del corpo 2 tubolare in prossimità della apertura 3 di ingresso ed uno scambiatore 6 di calore, il quale è di tipo gas-liquido ed è disposto all'interno del corpo 2 tubolare a valle dell'elemento 5 catalitico rispetto al flusso dei gas di scarico (cioè i gas di scarico uscenti dall'elemento 5 catalitico investono lo scambiatore 6 di calore). Lo scambiatore 6 di calore presenta un ingresso 7 ed una uscita 8 del liquido che fuoriescono attraverso una parete del corpo 2 tubolare. According to what is illustrated in Figures 2-5, the converter device 1 comprises a catalytic element 5, which is arranged inside the tubular body 2 near the inlet opening 3 and a heat exchanger 6, which is of the gas type. liquid and is arranged inside the tubular body 2 downstream of the catalytic element 5 with respect to the flow of the exhaust gases (ie the exhaust gases leaving the catalytic element 5 hit the heat exchanger 6). The heat exchanger 6 has an inlet 7 and an outlet 8 for the liquid which come out through a wall of the tubular body 2.

Inoltre, il dispositivo 1 convertitore comprende un condotto 9 di bypass, il quale è disposto all'interno del corpo 2 tubolare in parallelo allo scambiatore 6 di calore per fornire ai gas di scarico un percorso alternativo rispetto allo scambiatore 6 di calore; il flusso di gas di scarico lungo il condotto 9 di bypass è regolato da una valvola 10 di bypass. Furthermore, the converter device 1 comprises a bypass duct 9, which is arranged inside the tubular body 2 in parallel with the heat exchanger 6 to provide the exhaust gases with an alternative path with respect to the heat exchanger 6; the flow of exhaust gas along the bypass duct 9 is regulated by a bypass valve 10.

Il corpo 2 tubolare presenta una parete 11 divisoria piana (cioè costituita da una lamiera piatta) che è disposta longitudinalmente al corpo 2 tubolare (cioè parallelamente ad un asse centrale del corpo 2 tubolare) e divide simmetricamente (cioè in due metà uguali) lo spazio interno del corpo 2 tubolare in una camera 12 in cui è alloggiato lo scambiatore 6 di calore ed in una camera 13 che costituisce il condotto 9 di bypass. La valvola 10 di bypass comprende un otturatore 14 piatto che è incernierato in corrispondenza di una estremità superiore (cioè affacciata all'elemento 5 catalitico e quindi disposta a monte dello scambiatore 6 di calore) della parete il divisoria per ruotare attorno ad un asse 15 di rotazione; l'asse 15 di rotazione è disposto trasversalmente al corpo 2 tubolare (cioè perpendicolarmente ad un asse centrale del corpo 2 tubolare) ed è disposto parallelamente alla parete il divisoria (cioè l'asse 15 di rotazione è complanare alla parete 11 divisoria). The tubular body 2 has a flat dividing wall 11 (i.e. consisting of a flat sheet metal) which is arranged longitudinally to the tubular body 2 (i.e. parallel to a central axis of the tubular body 2) and divides the space symmetrically (i.e. into two equal halves) inside the tubular body 2 in a chamber 12 in which the heat exchanger 6 is housed and in a chamber 13 which constitutes the bypass duct 9. The bypass valve 10 comprises a flat obturator 14 which is hinged at an upper end (i.e. facing the catalytic element 5 and therefore arranged upstream of the heat exchanger 6) of the partition wall to rotate around an axis 15 of rotation; the rotation axis 15 is arranged transversely to the tubular body 2 (i.e. perpendicular to a central axis of the tubular body 2) and is arranged parallel to the dividing wall (i.e. the rotation axis 15 is coplanar to the dividing wall 11).

Infine, secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2 il dispositivo 1 convertitore comprende un dispositivo 16 attuatore che disposto all'esterno del corpo 2 tubolare, è supportato dal corpo 2 tubolare (cioè è fissato ad una superficie esterna corpo 2 tubolare), e comanda la rotazione dell'otturatore 14 attorno all'asse 15 di rotazione. In particolare, l'otturatore 14 è angolarmente solidale ad un albero 17 che è montato girevole e ad una propria estremità fuoriesce dal corpo 2 tubolare per collegarsi meccanicamente con il dispositivo 16 attuatore. Secondo una preferita forma di attuazione, il dispositivo 16 attuatore comprende un attuatore 18 pneumatico che movimenta assialmente un puntale 19 che è incernierato in modo eccentrico ad un piattello 20 angolarmente solidale all'estremità dell'albero 17 che fuoriesce dal corpo 2 tubolare. Finally, according to what is illustrated in Figures 1 and 2, the converter device 1 comprises an actuator device 16 which, arranged outside the tubular body 2, is supported by the tubular body 2 (i.e. it is fixed to an external surface of the tubular body 2), and controls the rotation of the shutter 14 about the rotation axis 15. In particular, the shutter 14 is angularly integral with a shaft 17 which is rotatably mounted and at one end protrudes from the tubular body 2 to mechanically connect with the actuator device 16. According to a preferred embodiment, the actuator device 16 comprises a pneumatic actuator 18 which axially moves a tip 19 which is hinged in an eccentric way to a plate 20 angularly integral with the end of the shaft 17 which protrudes from the tubular body 2.

Secondo una preferita forma di attuazione, l'elemento 5 catalitico presenta una sezione trasversale di forma circolare o ellittica e di conseguenza in corrispondenza dell'elemento 5 catalitico il corpo 2 tubolare presenta una sezione trasversale di forma circolare o ellittica che riprende la forma dell'elemento 5 catalitico. According to a preferred embodiment, the catalytic element 5 has a cross section of circular or elliptical shape and consequently, in correspondence with the catalytic element 5, the tubular body 2 has a cross section of a circular or elliptical shape which takes up the shape of the catalytic element 5.

Secondo una preferita forma di attuazione, lo scambiatore 6 di calore presenta una forma parallelepipeda avente una sezione trasversale di forma rettangolare e di conseguenza in corrispondenza della parete 11 divisoria il corpo 2 tubolare presenta una sezione trasversale di forma rettangolare (quindi ciascuna camera 12 e 13 presenta una sezione trasversale di forma rettangolare). Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, in corrispondenza della parete 11 divisoria il corpo 2 tubolare presenta una sezione trasversale di forma circolare o ellittica (quindi analoga alla sezione trasversale presente in corrispondenza dell'elemento 5 catalitico); di conseguenza, ciascuna camera 12 o 13 presenta una sezione trasversale di forma semicircolare o semiellittica e quindi lo scambiatore 6 di calore presenta una sezione trasversale di forma semicircolare o semiellittica . According to a preferred embodiment, the heat exchanger 6 has a parallelepiped shape having a rectangular cross section and consequently in correspondence with the dividing wall 11 the tubular body 2 has a rectangular cross section (therefore each chamber 12 and 13 has a rectangular cross section). According to a different embodiment not shown, at the dividing wall 11 the tubular body 2 has a cross section of a circular or elliptical shape (therefore similar to the cross section present at the catalytic element 5); consequently, each chamber 12 or 13 has a semicircular or semi-elliptical cross section and therefore the heat exchanger 6 has a semicircular or semi-elliptical cross section.

In uso, sotto la spinta del dispositivo 16 attuatore l'otturatore 14 ruota attorno all'asse 15 di rotazione tra una prima posizione laterale (illustrata nella figura 4), in cui l'otturatore 14 chiude completamente l'ingresso della camera 13 (cioè l'ingresso al condotto 9 di bypass) e quindi permette il flusso dei gas di scarico solo attraverso la camera 12 (cioè attraverso lo scambiatore 6 di calore), ed una seconda posizione laterale (illustrata nella figura 5), in cui l'otturatore 14 chiude completamente l'ingresso della camera 12 (cioè verso lo scambiatore 6 di calore) e quindi permette il flusso dei gas di scarico solo attraverso la camera 13 (cioè attraverso il condotto 9 di bypass). La prima posizione laterale (illustrata nella figura 4) viene utilizzata per indirizzate tutti i gas di scarico che fluiscono attraverso il dispositivo 1 convertitore attraverso lo scambiatore 6 di calore. La seconda posizione laterale (illustrata nella figura 5) viene utilizzata per escludere completamente il passaggio attraverso lo scambiatore 6 di calore dei gas di scarico che fluiscono attraverso il dispositivo 1 convertitore. In use, under the thrust of the actuator device 16, the shutter 14 rotates around the axis 15 of rotation between a first lateral position (illustrated in Figure 4), in which the shutter 14 completely closes the inlet of the chamber 13 (i.e. the inlet to the bypass duct 9) and therefore allows the flow of the exhaust gases only through the chamber 12 (i.e. through the heat exchanger 6), and a second lateral position (illustrated in Figure 5), in which the shutter 14 completely closes the inlet of chamber 12 (i.e. towards the heat exchanger 6) and therefore allows the flow of exhaust gases only through chamber 13 (i.e. through the bypass duct 9). The first lateral position (illustrated in Figure 4) is used to direct all the exhaust gases flowing through the converter device 1 through the heat exchanger 6. The second lateral position (illustrated in Figure 5) is used to completely exclude the passage through the heat exchanger 6 of the exhaust gases flowing through the converter device 1.

Secondo una possibile forma di attuazione meno comune (in quanto determina una complicazione del dispositivo 16 attuatore), in uso potrebbe venire prevista anche una posizione centrale (illustrata nella figura 3), in cui l'otturatore 14 è parallelo alla parete 11 divisoria e permette il flusso dei gas di scarico attraverso entrambe le camere 12 e 13; tale posizione centrale (illustrata nella figura 3) dell'otturatore 14 viene utilizzata per parzializzare il funzionamento dello scambiatore 6 di calore, cioè per indirizzare attraverso lo scambiatore 6 di calore solo una parte dei gas di scarico che fluiscono attraverso il dispositivo 1 convertitore. According to a possible less common embodiment (since it causes a complication of the actuator device 16), in use a central position could also be provided (illustrated in Figure 3), in which the shutter 14 is parallel to the dividing wall 11 and allows the flow of exhaust gases through both chambers 12 and 13; this central position (illustrated in Figure 3) of the shutter 14 is used to choke the operation of the heat exchanger 6, ie to direct through the heat exchanger 6 only a part of the exhaust gases flowing through the converter device 1.

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 4, ad una superficie interna del corpo 2 tubolare ed in corrispondenza della valvola 10 di bypass è saldato un elemento 21 di battuta anulare (tipicamente avente una forma a squadra) contro cui appoggia una estremità dell'otturatore 14 opposta alla estremità fissata all'albero 17 nelle due posizioni laterali. La funzione dell'elemento 21 di battuta è di fornire un fine corsa per il movimento dell'otturatore 14 in modo da definire con precisione le due posizioni laterali. Preferibilmente, l'elemento 21 di battuta è rivestito nel lato rivolto verso l'otturatore 14 con una rete 22 metallica ( "wire-mesh") anulare che ha la funzione di smorzare l'impatto dell'otturatore 14 contro l'elemento 21 di battuta deformandosi elasticamente sotto la spinta dell'elemento 21 di battuta stesso. According to a preferred embodiment illustrated in Figure 4, an annular abutment element 21 (typically having a square shape) is welded to an internal surface of the tubular body 2 and in correspondence with the bypass valve 10, against which one end of the shutter 14 opposite the end fixed to shaft 17 in the two lateral positions. The function of the abutment element 21 is to provide a stop for the movement of the shutter 14 so as to precisely define the two lateral positions. Preferably, the abutment element 21 is coated on the side facing the shutter 14 with an annular wire-mesh 22 which has the function of damping the impact of the shutter 14 against the element 21 of abutment deforming elastically under the thrust of the abutment element 21 itself.

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 2-5, l'otturatore 14 per passare dalla prima posizione laterale (illustrata nella figura 4) alla seconda posizione laterale (illustrata nella figura 5) compie attorno all'asse 15 di rotazione una rotazione di 180°. Secondo una diversa forma di attuazione illustrata nelle figure 7 ed 8, l'otturatore 14 per passare dalla prima posizione laterale (illustrata nelle figure 7 e 8 con linea tratteggiata) alla seconda posizione laterale (illustrata nelle figure 7 e 8 con linea continua) compie attorno all'asse 15 di rotazione una rotazione (leggermente) inferiore a 180° (ad esempio inferiore a 180° e superiore a 120°); come illustrato nella figura 7, tale risultato viene ottenuto aumentando leggermente la lunghezza dell'otturatore 14 (cioè la dimensione radiale misurata perpendicolarmente all'asse 15 di rotazione) e/o variando la posizione lungo il corpo 2 tubolare dell'elemento 21 di battuta. Secondo una possibile forma di attuazione illustrata nella figura 8, l'otturatore 14 è conformato a "V" e presenta il vertice della "V" in corrispondenza dell'asse 15 di rotazione (cioè dell'albero 17). In the embodiment illustrated in Figures 2-5, the shutter 14, in order to pass from the first lateral position (illustrated in Figure 4) to the second lateral position (illustrated in Figure 5), performs a rotation of 180 ° around the rotation axis 15. . According to a different embodiment illustrated in Figures 7 and 8, the shutter 14, in order to pass from the first lateral position (illustrated in Figures 7 and 8 with a dashed line) to the second lateral position (illustrated in Figures 7 and 8 with a solid line), performs around the rotation axis 15 a rotation (slightly) lower than 180 ° (for example lower than 180 ° and higher than 120 °); as shown in Figure 7, this result is obtained by slightly increasing the length of the shutter 14 (ie the radial dimension measured perpendicular to the rotation axis 15) and / or by varying the position along the tubular body 2 of the abutment element 21. According to a possible embodiment illustrated in Figure 8, the shutter 14 is shaped like a "V" and has the vertex of the "V" in correspondence with the rotation axis 15 (ie shaft 17).

Secondo una possibile forma di attuazione, l'elemento 21 di battuta o l'otturatore 14 sono provvisti di una guarnizione di tenuta in particolare per eliminare eventuali trafilamenti di gas di scarico verso la camera 12 e quindi verso lo scambiatore 6 di calore quando l'otturatore 14 si trova nella seconda posizione laterale (illustrata nella figura 5); è importante osservare che la guarnizione di tenuta può essere limitata alla camera 12 (cioè per lavorare solo nella seconda posizione laterale e non nella prima posizione laterale), in quanto quando l'otturatore 14 si trova nella prima posizione laterale (illustrata nella figura 4) eventuali trafilamenti di gas di scarico verso la camera 13 sono accettabili e quindi non è necessario eliminarli. According to a possible embodiment, the stop element 21 or the shutter 14 are provided with a sealing gasket in particular to eliminate any leakage of exhaust gas towards the chamber 12 and therefore towards the heat exchanger 6 when the shutter 14 is located in the second lateral position (illustrated in Figure 5); it is important to note that the sealing gasket can be limited to chamber 12 (i.e. to work only in the second lateral position and not in the first lateral position), since when the shutter 14 is in the first lateral position (illustrated in figure 4) any leaks of exhaust gases towards chamber 13 are acceptable and therefore it is not necessary to eliminate them.

Secondo una possibile forma di attuazione, la parete 11 divisoria è rivestita con un rivestimento 23 termoisolante che è costituito di materiale termicamente isolante ed ha la funzione di ridurre lo scambio termico attraverso la parete 11 divisoria. In particolare, la funzione del rivestimento 23 isolante è di limitare il trasferimento di calore tra le due camere 12 e 13 in modo, ad esempio, da evitare che i gas di scarico fluendo attraverso la camera 13, cioè attraverso il condotto 9 di bypass, possano riscaldare lo scambiatore 6 di calore. According to a possible embodiment, the dividing wall 11 is covered with a heat-insulating coating 23 which is made of thermally insulating material and has the function of reducing the heat exchange through the dividing wall 11. In particular, the function of the insulating coating 23 is to limit the heat transfer between the two chambers 12 and 13 so, for example, to prevent the exhaust gases from flowing through the chamber 13, i.e. through the bypass duct 9, can heat the heat exchanger 6.

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 6, solo una estremità superiore o inferiore dello scambiatore 6 di calore è fissata (saldata) ad una superficie interna del corpo 2 tubolare mediante una saldatura 24 mentre l'altra estremità inferiore o superiore dello scambiatore 6 di calore è libera di scorrere rispetto al corpo 2 tubolare; in questo modo lo scambiatore 6 di calore è libero di deformarsi longitudinalmente (cioè è libero di accorciarsi o allungarsi) rispetto al corpo 2 tubolare. In corrispondenza dell'estremità inferiore o superiore dello scambiatore 6 di calore che è libera di scorrere rispetto al corpo 2 tubolare è possibile inserire un riempitivo 25 deformabile elasticamente (tipicamente una rete metallica o "wire-mesh" di forma anulare che viene calzata attorno allo scambiatore 6 di calore) che venendo inserito a forza con una certa deformazione elastica impedisce i movimento traversali dello scambiatore 6 di calore rispetto al corpo 2 tubolare lasciando comunque libero lo scambiatore 6 di calore di compiere piccoli spostamenti longitudinali rispetto al corpo 2 tubolare. Le deformazioni termiche a cui è sottoposto lo scambiatore 6 di calore ed il corpo 2 tubolare possono essere differenti in quanto lo scambiatore 6 di calore per la presenza al suo interno del liquido da riscaldare presenta una temperatura sensibilmente inferiore alla temperatura del corpo 2 tubolare che è investito dai gas di scarico caldi e non viene "raffreddato" dal liquido da riscaldare; grazie al fatto che lo scambiatore 6 di calore è libero di deformarsi longitudinalmente rispetto al corpo 2 tubolare eventuali deformazioni termiche differenziate non generano tensioni meccaniche sulla saldatura 24 che collega lo scambiatore 6 di calore al corpo 2 tubolare. According to a preferred embodiment illustrated in Figure 6, only one upper or lower end of the heat exchanger 6 is fixed (welded) to an internal surface of the tubular body 2 by means of a weld 24 while the other lower or upper end of the exchanger 6 of heat is free to flow with respect to the tubular body 2; in this way the heat exchanger 6 is free to deform longitudinally (ie it is free to shorten or lengthen) with respect to the tubular body 2. In correspondence with the lower or upper end of the heat exchanger 6 which is free to slide with respect to the tubular body 2, it is possible to insert an elastically deformable filler 25 (typically a metal mesh or "wire-mesh" of annular shape which is fitted around the heat exchanger 6) which, being inserted by force with a certain elastic deformation, prevents the transverse movement of the heat exchanger 6 with respect to the tubular body 2, leaving the heat exchanger 6 free to make small longitudinal displacements with respect to the tubular body 2. The thermal deformations to which the heat exchanger 6 and the tubular body 2 are subjected can be different since the heat exchanger 6, due to the presence of the liquid to be heated inside it, has a temperature significantly lower than the temperature of the tubular body 2 which is hit by hot exhaust gases and is not "cooled" by the liquid to be heated; thanks to the fact that the heat exchanger 6 is free to deform longitudinally with respect to the tubular body 2, any different thermal deformations do not generate mechanical stresses on the weld 24 which connects the heat exchanger 6 to the tubular body 2.

Il dispositivo 1 convertitore sopra descritto presenta numerosi vantaggi. The converter device 1 described above has numerous advantages.

In primo luogo, il dispositivo 1 convertitore sopra descritto è di attuazione particolarmente semplice ed economica, in quanto il condotto 9 di bypass viene realizzato unicamente utilizzando un lamiera piatta che costituisce la parete 11 divisoria. In the first place, the converter device 1 described above is particularly simple and inexpensive to implement, since the bypass duct 9 is made solely by using a flat sheet which constitutes the dividing wall 11.

Inoltre, il meccanismo di movimentazione della valvola 10 di bypass (cioè dell'otturatore 14 della valvola 10 di bypass) è particolarmente semplice ed è completamente disposto all'esterno del corpo 2 tubolare; in questo modo in uso il meccanismo di movimentazione della valvola 10 di bypass non viene investito dai gas di scarico e quindi non è soggetto ad imbrattamenti. Tale risultato viene ottenuto grazie al fatto che il movimento dell'otturatore 14 è estremamente semplice in quanto è una singola rotazione attorno ad un unico asse 15 di rotazione fisso. Furthermore, the movement mechanism of the bypass valve 10 (ie the shutter 14 of the bypass valve 10) is particularly simple and is completely disposed outside the tubular body 2; in this way, in use, the movement mechanism of the bypass valve 10 is not hit by the exhaust gases and therefore is not subject to soiling. This result is obtained thanks to the fact that the movement of the shutter 14 is extremely simple since it is a single rotation around a single fixed rotation axis 15.

In tutte le possibili posizioni dell'otturatore 14, i gas di scarico che fuoriescono dall'elemento 5 catalitico devono compiere un percorso lineare sia per attraversare lo scambiatore 6 di calore, sia per attraversare il condotto 9 di bypass con delle conseguenti perdite di carico molto ridotte. In all possible positions of the obturator 14, the exhaust gases that come out of the catalytic element 5 must follow a linear path both to pass through the heat exchanger 6 and to pass through the bypass duct 9 with consequent significant pressure losses. reduced.

Infine, lo scambiatore 6 di calore presenta una forma parallelepipeda di sezione trasversale rettangolare di semplice ed economica realizzazione. Finally, the heat exchanger 6 has a parallelepiped shape with a rectangular cross section that is simple and economical to manufacture.

Claims

R IV E N D I CA Z I O N I 1) Device (1) converter comprising: a tubular body (2), which has an inlet opening (3) and an outlet opening (4) through which the exhaust gas flows; a catalytic element (5), which is arranged inside the tubular body (2) in proximity to the inlet opening (3); a heat exchanger (6), which is arranged inside the tubular body (2) downstream of the catalytic element (5); a bypass duct (9), which is arranged inside the tubular body (2) in parallel with the heat exchanger (6); and a bypass valve (10) which is adapted to regulate the flow of exhaust gas along the bypass duct (9); the converter device (1) is characterized in that: the tubular body (2) has a flat dividing wall (11) which is arranged longitudinally to the tubular body (2) and symmetrically divides the internal space into a first chamber (12) in which the heat exchanger (6) is housed and in a second chamber (13) which constitutes the bypass duct (9); And the bypass valve (10) comprises a flat shutter (14) which is hinged at one end of the dividing wall (11) to rotate around a rotation axis (15) disposed transversely to the tubular body (2) and parallel to the partition wall (11).

2) Converter device (1) according to claim 1 and comprising an actuator device (16) which, arranged outside the tubular body (2), is supported by the tubular body (2), and controls the rotation of the shutter (14) around the axis (15) of rotation.

3) Converter device (1) according to claim 2, in which the shutter (14) is angularly integral with a shaft (17) which is rotatably mounted and at one end protrudes from the tubular body (2) to connect mechanically with the actuator device (16).

4) Converter device (1) according to one of claims 1 to 3, in which the shutter (14) rotates around the axis (15) of rotation between a first lateral position, in which the shutter (14) closes completely the inlet of the second chamber (13) and therefore allows the flow of exhaust gases only through the first chamber (12), and a second lateral position, in which the shutter (14) completely closes the inlet of the first chamber ( 12) and therefore allows the flow of exhaust gases only through the second chamber (13).

5) Converter device (1) according to claim 4, in which the shutter (14), in order to pass from the first lateral position to the second lateral position, performs a rotation of less than 180 ° around the rotation axis (15).

6) Converter device (1) according to claim 5, in which the shutter (14) is shaped like a "V" and has the vertex of the "V" in correspondence with the rotation axis (15).

7) Converter device (1) according to claim 4, 5 or 6 and comprising an annular abutment element (21) which protrudes from an internal surface of the tubular body (2) at the bypass valve (10) and provides a limit switch for the movement of the shutter (14) so as to precisely define the two lateral positions.

8) Converter device (1) according to claim 7 and comprising an annular metal mesh (22) which covers the abutment element (21) on the side facing the shutter (14).

9) Converter device (1) according to one of claims 1 to 8, wherein the partition wall (11) is coated with a heat-insulating coating (23).

10) Converter device (1) according to one of claims 1 to 9, in which the tubular body (2) has a rectangular cross section at the dividing wall (11) and each chamber (12, 13) has a cross section rectangular in shape.

11) Converter device (1) according to one of claims 1 to 9, in which the tubular body (2) has a circular or elliptical cross section at the dividing wall (11) and each chamber (12, 13) has a cross section of a semicircular or semi-elliptical shape.

12) Converter device (1) according to claim 10 or 11, in which the tubular body (2) has a circular or elliptical cross section in correspondence with the catalytic element (5).

13) Converter device (1) according to one of claims 1 to 12, wherein the heat exchanger (6) is connected to the tubular body (2) so as to be free to deform longitudinally with respect to the tubular body 2 itself.

14) Converter device (1) according to claim 13, wherein only one upper or lower end of the heat exchanger (6) is welded to an internal surface of the tubular body (2) by means of a weld (24) while the other end the lower or upper part of the heat exchanger (6) is free to slide with respect to the tubular body (2).

15) Converter device (1) according to claim 14, in which an elastically deformable filler (25) is present at the lower or upper end of the heat exchanger (6) which is free to flow with respect to the tubular body (2) preferably consisting of an annular-shaped metal mesh which is fitted around the heat exchanger (6).