ITBS20120163A1 - Dispositivo di filtraggio per un impianto a gas per autotrazione - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Campo dell’invenzione
La presente invenzione riguarda in generale gli impianti a gas per autotrazione alimentati da un gas naturale compresso o GPL o altro combustibile gassoso, e si riferisce in particolare ad un dispositivo di filtraggio del gas applicato nella parte dell’impianto a bassa pressione per GPL o metano in fase gassosa.
Un impianto a gas per autotrazione comprende generalmente una bombola o serbatoio posto nel portabagagli di un veicolo, comunque lontano dal motore, una tubazione che collega la bombola o serbatoio al motore, dispositivi valvolari posti lungo la tubazione per controllare il flusso di gas diretto al motore, almeno un dispositivo di regolazione della pressione del gas, ed eventualmente un filtro applicato a valle del dispositivo di regolazione della pressione e a monte degli iniettori.
Stato dell’arte
Ad oggi i filtri che vengono utilizzati in impianti a gas per autotrazione a valle del riduttore hanno elementi filtranti in microfibra o carta pieghettata o altre tecnologie passive che non garantiscono pienamente che sostanze indesiderate raggiungano gli iniettori. Contaminanti possono ostruire gli iniettori e causare un cattivo funzionamento e deterioramento del motore.
La presenza di contaminanti non filtrabili attraverso i noti filtri a tecnologia passiva, à ̈ un problema noto soprattutto nei sistemi con alimentazione GPL, particolarmente nel caso in cui il regolatore di pressione / vaporizzatore ha basse prestazioni ed il GPL in uscita à ̈ in parte liquido. Il GPL in questo stato, presenta infatti, disciolte in esso, sostanze contaminanti che non vengono catturate dal filtro a tecnologia passiva.
Scopo dell’invenzione
La presente invenzione si propone di risolvere un tale inconveniente, ovvero di garantire che agenti chimici disciolti nel combustibile, in particolare idrocarburi pesanti, vengano bloccati e non raggiungano gli iniettori.
Altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un dispositivo di filtraggio avente una struttura particolarmente compatta e realizzata con un ridotto numero di componenti e connessioni, con conseguente limitazione dei possibili punti di perdita, semplificazione dell'installazione e manutenzione e riduzione degli ingombri degli elementi filtranti.
Tali scopi sono conseguiti con un dispositivo di filtraggio secondo la rivendicazione 1 e con un impianto a gas per autotrazione secondo la rivendicazione 17. Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme preferite di realizzazione del dispositivo di filtraggio.
Breve descrizione dei disegni
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del dispositivo di filtraggio secondo l’invenzione appariranno evidenti dalla descrizione di seguito riportata di un suo esempio preferito di realizzazione, dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento agli allegati disegni, in cui:
la Fig. 1 mostra uno schema di un impianto a gas per autotrazione;
la Fig. 2 Ã ̈ una sezione assiale del dispositivo di filtraggio secondo l'invenzione; e
la Fig. 3 Ã ̈ una vista prospettica del dispositivo di filtraggio provvisto di staffa per un suo fissaggio al veicolo.
Descrizione dettagliata dell’invenzione
In figura 1 Ã ̈ rappresentato schematicamente un impianto a gas per autotrazione provvisto di un dispositivo di filtraggio 26 secondo la presente invenzione.
L'impianto comprende una bombola o serbatoio 11 contenente un gas in alta pressione, ad esempio metano a circa 220 bar o GPL in fase liquida, posta nella parte posteriore di un veicolo 12 e collegata, a mezzo di una tubazione 13, al motore 14 del veicolo. L'impianto comprende inoltre una valvola bombola 16 posta sull'uscita del serbatoio 11, un regolatore di pressione 23 per ridurre la pressione del gas contenuto nel serbatoio ad una pressione adatta all'alimentazione del motore, ed il dispositivo di filtraggio 26 posto tra detto regolatore di pressione 23 e gli iniettori 25 del motore.
Il dispositivo di filtraggio 26 oggetto della presente invenzione à ̈ composto da un elemento filtrante a tecnologia passiva 26a (per brevità denominato anche elemento filtrante passivo, o primo elemento filtrante) posto a valle del regolatore di pressione e da un elemento filtrante a tecnologia attiva 26b (per brevità detto anche elemento filtrante attivo, o secondo elemento filtrante), posto a valle di detto elemento filtrante passivo 26a.
Per elemento filtrante passivo si intende, ad esempio, una cartuccia in microfibra o carta.
Per elemento filtrante attivo si intende, ad esempio, un filtro a carboni attivi, noto anche come filtro HCA (activated carbon honeycomb). In una forma di realizzazione, detto elemento filtrante attivo à ̈ del tipo descritto nel brevetto US 6,284,705 B1, comprendente carboni attivi adatti per rimuovere agenti chimici e composti organici volatili da un flusso di fluido mantenendo le portate desiderate anche con basse pressioni del gas in ingresso. In un'altra forma di realizzazione, detto elemento filtrante attivo 9 può essere del tipo descritto nei documenti WO 2008/027938 e WO 2008/027935, con carboni attivi per assorbire e trattenere eventuali contaminanti e un sistema di riscaldamento selettivo che permette il recupero dei contaminanti assorbiti dai carboni attivi migliorando le prestazioni del filtro in quanto attraverso detto riscaldamento si esegue una pulizia del materiale assorbente e si estende la vita del filtro stesso.
Pertanto, detto dispositivo di filtraggio gas 26 comprende un primo elemento filtrante a tecnologia passiva, ad esempio una cartuccia in microfibra 3, ed un secondo elemento filtrante a tecnologia attiva 9, ad esempio a carboni attivi, collegato fluidicamente in serie a detto elemento filtrante a tecnologia passiva 3 lungo un passaggio del gas tra un condotto di ingresso 8 ed un condotto di uscita 7.
Più in dettaglio, detti primo e secondo elemento filtrante 3, 9 sono alloggiati all'interno di un corpo di dispositivo 1 provvisto di un condotto di ingresso del gas 8 e di un condotto di uscita 7 del gas filtrato. Preferibilmente, il condotto di ingresso 8 à ̈ collegato al regolatore di pressione 23 ed il condotto di uscita 7 à ̈ collegato fluidicamente agli iniettori 25.
In una forma preferita di realizzazione, in detto corpo di dispositivo 1 sono definite una prima camera 30 in comunicazione fluidica con detto condotto di ingresso 8, una seconda camera 32 comunicante fluidicamente con detta prima camera 30 esclusivamente attraverso il primo elemento filtrante 3, ed una terza camera 34 in comunicazione fluidica con detto condotto di uscita 7 e comunicante fluidicamente con detta seconda camera 32 esclusivamente attraverso il secondo elemento filtrante 9.
In accordo con una forma di realizzazione, detti primo e secondo elemento filtrante 3, 9 hanno una forma assialsimmetrica, ad esempio sostanzialmente cilindrica, e sono coassiali tra loro. In particolare, detti primo e secondo elemento filtrante 3, 9 sono posizionati in modo tale da avere i rispettivi assi di simmetria orientati verticalmente. In altre parole, considerando il dispositivo di filtraggio orientato verticalmente, i due elementi filtranti 3, 9 sono posti uno sopra l'altro. Preferibilmente, il secondo elemento filtrante 9 Ã ̈ posizionato sopra il primo elemento filtrante 3.
In accordo con una forma preferita di realizzazione, i condotti di ingresso 8 e di uscita 7 del gas si estendono in direzione ortogonale rispetto a detti assi di simmetria dei filtri. In particolare, detti condotti di ingresso e uscita 8, 7 sono complanari tra loro, preferibilmente allineati orizzontalmente tra loro e alla tubazione 13 che collega il serbatoio al motore. In particolare, il piano in cui giacciono i condotti di ingresso e uscita 8, 7 si estende al di sopra del primo e del secondo elemento filtrante 3, 8.
Una tale disposizione degli elementi del dispositivo di filtraggio consente un’agevole manutenzione e facilita lo smontaggio e la pulizia dei filtri.
In accordo con una forma di realizzazione, il primo elemento filtrante 3 Ã ̈ posizionato in una porzione inferiore 10 del corpo di dispositivo 1. In particolare, il primo elemento filtrante 3 Ã ̈ posizionato ad incastro, con l'interposizione di un elemento di tenuta inferiore 4, ad esempio un o-ring, sul fondo di detta porzione inferiore 10 del corpo di dispositivo. La prima camera 30 ha una forma anulare e si estende almeno attorno a detto primo elemento filtrante 3.
Il secondo elemento filtrante 9 à ̈ accolto in una rispettiva sede 13 ricavata in una porzione superiore 2 del corpo di dispositivo 1. Preferibilmente, detta sede 13 à ̈ ricavata in un'appendice cava 13', ad esempio sostanzialmente cilindrica, che si estende dalla sommità del corpo di dispositivo 1. Detta appendice cava 13' à ̈ aperta superiormente e ha, in una sua porzione inferiore, uno spallamento anulare 133 di appoggio del secondo elemento filtrante 9. Inoltre, detta appendice cava 13' ha una porzione inferiore di raccordo 131 che si collega ad un'estremità di uscita del primo elemento filtrante 3. La seconda camera 32 à ̈ ricavata in detta porzione di raccordo 131. Più in dettaglio, detta porzione inferiore di raccordo 131 dell'appendice cava 13' termina all'interno dell'estremità di uscita del primo elemento filtrante 3. Inoltre, detta porzione di raccordo 131 à ̈ collegata al primo elemento filtrante 3 con l'interposizione di un elemento di tenuta superiore 6, ad esempio un oring. In tal modo, tutto il gas che ha attraversato il primo elemento filtrante 3 à ̈ guidato ad attraversare anche il secondo elemento filtrante 9.
La terza camera 34 à ̈ ricavata in una porzione di sommità 132 della sede 13 del secondo elemento filtrante 9. Detta porzione di sommità 132 à ̈ aperta per consentire l'inserimento/estrazione del secondo elemento filtrante 9 dalla rispettiva sede 13.
Il corpo di dispositivo 1 à ̈ inoltre provvisto di un tappo di chiusura 11 di detta porzione di sommità 132. Preferibilmente, detto tappo di chiusura 11 ha una sporgenza inferiore 11’ che impegna il secondo elemento filtrante 9 in modo da trattenerlo nella rispettiva sede 13, ovvero all'interno dell'appendice cava 13', contro lo spallamento anulare di appoggio 133.
In una forma preferita di realizzazione, la porzione inferiore 10 e la porzione superiore 2 del corpo di dispositivo 2 sono collegate amovibilmente tra loro, ad esempio mediante avvitamento, con l'interposizione di un elemento di tenuta corpo 5, ad esempio un o-ring. La porzione inferiore 10 e la porzione superiore 2 delimitano congiuntamente la prima camera 30. Pertanto, detta prima camera 30 circonda non soltanto il primo elemento filtrante 3, ma anche l'appendice cava 13' in cui à ̈ alloggiato il secondo elemento filtrante 9. Una tale soluzione realizzativa permette di sfruttare l'estensione in altezza dei due elementi filtranti per ricavare la prima camera 30 e quindi di contenere nel complesso gli ingombri del dispositivo di filtraggio.
In una forma preferita di realizzazione, il corpo 1 del dispositivo di filtraggio à ̈ realizzato in materiale plastico. Nell'esempio preferito di realizzazione descritto, detto corpo 1 à ̈ formato da tre soli pezzi, la porzione inferiore 10, la porzione superiore 2 ed il tappo di chiusura 11, l'appendice cava 13' e i condotti di ingresso e uscita 7, 8 essendo vantaggiosamente ricavati di pezzo con la porzione superiore 2.
L'accoppiamento tra le due parti del corpo 2, 10 e tra il tappo 11 e la porzione superiore 2 avviene interponendo elementi di tenuta 5, 12, rispettivamente, alloggiati in apposite sedi, che garantiscono la tenuta esterna del dispositivo evitando fuoriuscite di gas. L’accoppiamento della parte inferiore 10 con la parte superiore 2 genera la sede della cartuccia filtrante a tecnologia passiva 3, generalmente di forma cilindrica. L'assemblaggio di tale cartuccia filtrante passiva 3 avviene interponendo le due guarnizioni di tenuta 4, 6, rispettivamente tra cartuccia 3 e porzione inferiore 10 del corpo e tra cartuccia 3 e porzione inferiore di raccordo 131 dell'appendice cava 13', in modo da garantire la tenuta interna, ovvero impedire che il gas fluisca tra la prima camera 30 e la seconda camera 32 senza attraversare la prima cartuccia filtrante 3.
La prima cartuccia filtrante 3, di forma cilindrica, Ã ̈ posta in una forma preferenziale di realizzazione coassialmente al corpo 1 del dispositivo stesso.
In una forma di realizzazione, i condotti di ingresso ed uscita 8, 7 sono sagomati esternamente in modo da permettere il fissaggio dei tubi di gomma normalmente utilizzati dove il gas si trova a basse pressioni.
Il fatto che il primo elemento filtrante 3 sia alloggiato principalmente all’interno della porzione inferiore 10 mentre il secondo elemento filtrante 9 sia alloggiato all’interno della porzione superiore 2, semplifica lo smontaggio in caso di manutenzione, sia che si tratti di sostituzione della prima cartuccia filtrante 3, sia che si tratti della rigenerazione del filtro a carboni attivi che può essere facilmente estratto dall’alto e pulito con un flusso di aria calda.
In figura 4 à ̈ rappresentato il dispositivo di filtraggio 26 con applicata una staffa 15, ad esempio appositamente sagomata, destinata al fissaggio del dispositivo di filtraggio 26 al veicolo. Detta staffa 15 può ad esempio essere fissata alla parte superiore 2 del corpo del filtro tramite viti 16, 17.
Il dispositivo di filtraggio 26 può essere equipaggiato con sensore di temperatura e/o di un sensore di pressione e/o di una connessione MAP, ovvero di un’uscita destinata alla connessione al collettore d’aspirazione che permette al sensore di pressione di effettuare una lettura della pressione relativa del gas in riferimento alla pressione/depressione presente, appunto, nel collettore di aspirazione del motore.
Pertanto, il gas proveniente dal regolatore di pressione entra nel dispositivo di filtraggio riempiendo la prima camera 30, nella quale si trova ancora allo stato iniziale non filtrato, contenente ad esempio particelle solide, oli, acqua ed idrocarburi pesanti. La prima camera 30 à ̈ posta in collegamento con la seconda camera 32 attraverso il primo elemento filtrante 3, a tecnologia passiva; di conseguenza il gas presente nella seconda camera 32 si trova filtrato da particelle solide, oli e acqua. La seconda camera 32 à ̈ posta in collegamento con la terza camera 34, e quindi con il condotto di uscita 7 a valle, attraverso il secondo elemento filtrante 9, a tecnologia attiva, ad esempio un filtro a carboni attivi. Detta condotto di uscita 7 à ̈ in comunicazione fluidica con gli iniettori. Il gas in uscita dal dispositivo di filtraggio à ̈ filtrato da particelle solide, oli, acqua ed idrocarburi pesanti.
Alle forme di realizzazione del dispositivo di filtraggio secondo l’invenzione un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potrà apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione può essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di filtraggio gas per un impianto a gas per autotrazione, comprendente un condotto di ingresso del gas, un condotto di uscita del gas, un primo elemento filtrante a tecnologia passiva, ed un secondo elemento filtrante a tecnologia attiva, collegato fluidicamente in serie a detto elemento filtrante a tecnologia passiva lungo un passaggio del gas tra detto condotto di ingresso e detto condotto di uscita.
- 2. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui detti primo e secondo elemento filtrante sono alloggiati all'interno di in un corpo di dispositivo provvisto di un condotto di ingresso del gas e di un condotto di uscita del gas filtrato.
- 3. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto corpo di dispositivo comprende una prima camera in comunicazione fluidica con detto condotto di ingresso, una seconda camera comunicante fluidicamente con detta prima camera esclusivamente attraverso il primo elemento filtrante, ed una terza camera in comunicazione fluidica con detto condotto di uscita e comunicante fluidicamente con detta seconda camera esclusivamente attraverso il secondo elemento filtrante.
- 4. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui detti primo e secondo elemento filtrante hanno una forma assialsimmetrica e sono coassiali tra loro.
- 5. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui i condotti di ingresso e di uscita del gas si estendono in direzione ortogonale rispetto a detti assi d i s i m m e tria degli elementi filtri, sono sostanzialmente complanari tra loro e giacciono in un piano al di sopra del primo e del secondo elemento filtrante.
- 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui la prima camera ha una forma anulare e si estende almeno attorno al primo elemento filtrante.
- 7. Dispositivo secondo una qualsiasi rivendicazione 3-6, in cui il secondo elemento filtrante à ̈ alloggiato in una rispettiva sede, detta sede avendo una porzione di raccordo che si collega ad un'estremità di uscita del primo elemento filtrante, la seconda camera essendo ricavata in detta porzione di raccordo.
- 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-7, in cui detta terza camera à ̈ ricavata in una porzione di sommità della sede del secondo elemento filtrante, detta porzione di sommità essendo aperta per consentire l'inserimento/estrazione del secondo elemento filtrante dalla rispettiva sede, il corpo di dispositivo essendo provvisto di un tappo di chiusura di detta porzione di sommità .
- 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il corpo di dispositivo comprende una porzione inferiore in cui à ̈ alloggiato almeno parzialmente il primo elemento filtrante, ed una porzione superiore collegata amovibilmente e a tenuta a detta porzione inferiore, in detta porzione superiore essendo ricavati la sede per il secondo elemento filtrante e i condotto di ingresso e uscita, la porzione inferiore e la porzione superiore delimitando congiuntamente la prima camera.
- 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento filtrante a tecnologia passiva à ̈ una cartuccia di microfibra o di carta.
- 11. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento filtrante a tecnologia attiva à ̈ costituito da carboni attivi, o HCA (activated carbon honeycomb).
- 12. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un sensore di temperatura e/o pressione e/o una connessione MAP.
- 13. Impianto a gas per autotrazione, comprendente un dispositivo di filtraggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il condotto di à ̈ riduttore/regolatore di pressione, e in cui il condotto di uscita à ̈ fluidicamente collegato agli iniettori di carburante.
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