PT98094A

PT98094A - Sistema de conducao dos gases de escape

Info

Publication number: PT98094A
Application number: PT98094A
Authority: PT
Inventors: Josef Kreutmair; David Michael Simpkin; Alfred Zobl
Original assignee: Man Technologie Gmbh
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1993-06-30
Also published as: IE911807A1; HU911989D0; MC2268A1; NO912515L; FI912928A; FI912928A0; NO912515D0; EP0463361A1; DE4020357A1; HUT60016A; CS196791A3; BG94705A

Description

Descrição referente à patente de in venção de MAN TECHNOLOGIE AKTIENGE SELLSCHAFT, alemã, industrial e comercial, com sede em Dachauer Stras se 667,w-8000 Munchen 50, República Federal Alemã, (inventores: Josef Kreutmair David Michael Simpkin e Alfred Zobl, residentes na República Federal Alemã), para: "SISTEMA DE CONDUÇÃO DOS GASES DE ESCAPE". \

DESCRICAO

A invenção refere-se a um sistema de condução dos gases de escape, que contém uma conduta de escape e um dispositivo para a purificação dos gases de escape intercalado na conduta de gases de escape e que eleva a temperatura dos gases de escape.

Em muitos sistemas conhecidos para a purificação dos gases de escape (como os processos de combustão complementar, catalisadores, filtros de partículas, etc.), os gases de escape sofrem um aumento de temperatura para a realização da reacção necessária, por exemplo a oxidação. A condução de tais gases de escape quentes e, em espe ciai a saída dos gases de escape do sistema de condução dos mesmos, representam um perigo que podem conduzir a danos pessoais ou materiais. C.R. 1

A presente invenção tem por objecto proporcionar um sistema de condução dos gases de escape do tipo mencionado no qual não há qualquer perigo devido aos gases de escape quentes.

Segundo a presente invenção, o problema resolve-se com as características indicadas na reivindicação 1.

Na solução segundo a presente inven ção a energia térmica em excesso, depois de realizada a reaç ção ou a purificação dos gases de escape é retirada, de modo que, em especial no caso de um sobreaquecimento dos gases de escape no processo de purificação, se evitam de antemão os perigos que podem conduzir a danos pessoais ou materiais. É neste caso possível - em certas circunstâncias com um aumento de custos relativamente pequeno - reduzir a temperatura dos gases de escape de modo tal que se pode além disso prescindir de isolamento térmico dos componentes vizinhos.

De acordo com uma forma de realização da presente invenção, prevê-se na conduta de escape, depois do dispositivo de purificação dos gases de escape, no sentido do escoamento, um permutador de calor, cujo meio de arrefecimento pode ser o ar ambiente, ar comprimido especial mente conduzido ou um líquido. Prefere-se esta última varian te quando a energia térmica possa ou deva tornar-se utilizável de outra forma. A função de um permutador de calor pode, em alternativa, ser desempenhada pela formação do tubo de escape com uma superfície de contacto maior entre os gases de escape e o meio de arrefecimento.

Uma variante eficaz para o arrefecimento dos gases de escape consegue-se por diluição dos gases quentes com ar frio, em especial ar ambiente. A condução do ar frio para o tubo dos gases de escape pode ser feita de maneira forçada por meio de uma ventoinha ou um compressor, por exemplo a partir de uma rede de ar comprimido existente ou do ar de carga para uma máquina de combustão. Tais instalações podem funcio nar por exemplo comandadas pela temperatura. 2

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, o tubo de escape é formado com componentes que actuam aerodinamicamente, os quais, mediante a produção de uma diferença de pressões e com a uti lização da corrente dos gases de escape, possibilitam a condução do ar ambiente para o tubo de escape. Esta é uma solução simples construtivamente, estando o tubo dos gases de escape dotado com aberturas de entrada do ar ambiente, com uma configuração tal que os gases de escape que se escoam aspiram o ar ambiente através das aberturas. 0 arrefecimento dos gases de escape pode fazer-se em qualquer zona do sistema de condução dos mesmos, onde passem os gases de escape purificados. A disposição é determinada de acordo com cada caso de aplicação, o espaço disponível e o efeito procurado. A zona de arrefecimento pode ser imediatamente depois do dispositivo de puri ficação dos gases de escape, desde que aí estejam terminadas as reacções dos componentes dos gases de escape. No caso de haver pouco espaço disponível, por exemplo, recomenda-se uma disposição do dispositivo de arrefecimento na extremidade de saída da conduta dos gases de escape.

Descreve-se a seguir com mais pormenor a presente invenção, com base em exemplos de realização representados esquematicamente nos desenhos anexos cujas figuras representam: A fig. 1, um sistema de condução de gases de escape com um primeiro exemplo de um dispositivo de arrefecimento,

As fig. 2 a 4 outros exemplos de realização; e

As fig. 5a e 5b, um corte longitudinal e um corte transversal de um outro exemplo de realização.

Na fig. 1 está indicado um sistema (10) de condução de gases de escape de um motor de combustão (11), que contém uma conduta dos gases de escape (12) na qual está intercalado um filtro de partículas (13) . Ao filtro de partículas (13) está associado um queimador de 3

regeneração (14), cujos gases quentes são introduzidos na conduta (12) dos gases de escape antes do filtro de partículas, no sentido do escoamento.

Num sistema de purificação dos gases de escape deste género ou noutros processos de purificação dos gases de escape, por exemplo por meio de combustão complementar, catalisadores e similares, pode suceder que, no caso de avaria dos processos de regulação, os gases de escape (17) fiquem sobreaquecidos. Isso pode ter como con sequência que pessoas ou objectos ou componentes que se encontram nas imediações e, em especial, na saída da conduta dos gases de escape (12), sofram lesões ou destruição devido aos gases quentes. Para que não possa existir este perigo, prevê-se na conduta de escape (12), no sentido do escoamento depois do dispositivo (13,14) de purificação, um dispositivo de arrefecimento (16) .

Na fig. 1, o dispositivo de arrefecimento (16) é constituído por um permutador de calor de qualquer tipo convencional, no qual se retira a energia térmica dos gases de escape quentes (17), através de paredes de permuta de calor, não representadas em pormenor, para um meio de arrefecimento (18). Nesta forma de realização, a energia térmica retirada pode ser usada de outro modo por intermédio do meio de arrefecimento gasoso ou líquido.

Quando não se prevê ou não é possível a utilização da energia térmica, recomenda-se diminuir a temperatura dos gases quentes (17) directamente por mistura de ar frio. Isso pode fazer-se de diversas maneiras. Nas fig. 2 a 5 estão indicados alguns exemplos.

Na fig. 2 está representada uma for ma de realização na qual o dispositivo de arrefecimento (20) é constituído por numerosas aberturas (21) no tubo de escape (12) . As aberturas (21) são por exemplo formadas com chapas condutoras (22) de modo tal que, em consequência do escoamento dos gases de escape, se gera uma diferença de pressões dos dois lados da parede do tubo de escape,através das quais se aspira o ar ambiente (23) para o interior do tubo de escape (24). Os gases de escape quentes (17) misturam-se com o 4

ar que entra (24) , saindo do sistema como um gás de escape (15) diluido e arrefecido.

Para produzir a diferença de pressões necessária para a entrada de ar frio no tubo de escape, podem utilizar-se ventoinhas ou compressores. A fig. 3 mostra um exemplo disso, no qual o dispositivo de arrefecimento (30) é constituído por aberturas (31) no tubo de escape (12) e uma caixa (32) que envolve esta zona do tubo de escape (12) e na qual desemboca um tubo (33) de alimentação de ar comprimido provido de uma ventoinha (34). Através da ventoinha (34), gera-se no espaço anular (35) entre a caixa (32) e a parede do tubo de escape uma pequena sobrepressão que é suficiente para permitir a entrada do ar frio (36) através das aberturas (31) para o espaço interior do tubo de escape. Este dispositivo de arrefecimento (3 0) está, segundo a fig. 3, colocado na extremidade de saída do tubo de escape (12). A introdução do ar frio (16) e a sua mistura com os gases de escape (17) pode ser auxiliada com chapas condutoras e/ou alargamento da boca do tubo de escape, à maneira de um difusor. Há além disso numerosas possibilidades de modificar as variantes segundo as fig. 1, 2 e 3 ou de as adaptar a cada caso de utilização.

Na fig. 4 está indicada, como exemplo, uma forma de realização segundo a fig. 2 na qual o dispositivo de arrefecimento (20) está colocado na extremidade de saída da conduta de escape (12) e dotado com uma caixa de protecção (40) , cuja face de topo (41) do lado da saída dos gases de escape está fechada. 0 ar frio (23) do ambiente entra na face de topo oposta (42) no espaço anular (43) formado pela caixa (40) e daí, através das aberturas (21), para o interior do tubo de escape (24).

Com a caixa (40, 41) impede-se que os gases (15) que saem da conduta de escape (12) quentes ou, em certas circunstâncias ainda relativamente quentes, sejam levados à zona de arrefecimento (20) . Esta forma de realização tem a vantagem de, por um lado, os componentes adjacentes não serem aquecidos desnecessariamente e, por outro 5

lado, se obter uma maior acção de arrefecimento dos gases (17) .

Se, pelo contrário, apenas for necessário que a conduta de gases de escape seja estanque na zona de montagem, então remedeia-se por meio de uma caixa (40) , cuja face de topo (42) do lado de montante dos gases de escape é fechada, enquanto que a face de topo do lado de jusante é aberta, de modo que o sistema de condução dos gases de escape, é fechado até à boca, por razões de segurança.

Na fig. 5a está indicada uma caixa (50) deste tipo que, além disso, inclui apenas uma parte da superfície lateral do tubo de escape (51). As aberturas (52) para o ar frio (23) encontram-se apenas nesta zona da superfície lateral. Como se mostra no corte transversal da fig. 5b, trata-se neste exemplo de realização de uma conduta de escape de secção rectangular ou quadrada, cuja boca se alarga como um difusor. As aberturas (52) são aberturas alon gadas, cada uma das quais apresenta uma chapa condutora (53). A disposição do dispositivo de arrefecimento (16,20,30) deve poder ser escolhida em cada caso de acordo com o espaço disponível e a utilização. Quando for possível, escolhe-se uma disposição junto do dispositivo de purificação, a fim de todo o sistema seguinte de condução dos gases de escape ser protegido das temperaturas elevadas e, em especial, de sobreaquecimentos. Se a conduta dos gases de escape for colocada numa parede ou, como nos automóveis, no pavimento do veículo, proporciona-se então por exemplo um dispositivo de arrefecimento de acordo com as fig. 5a e 5b, que exige apenas metade ou uma parte da periferia da conduta de escape. Deste modo, prevê-se o dispositivo de arrefecimen to na parte livre da conduta de gases de escape, junto do dispositivo de purificação. 6

Claims

REIVINDICAÇÕES - ia - Sistema de condução dos gases de escape contendo uma conduta dos gases de escape e um dispositivo para purificação dos gases de escape montado inter-mediariamente na conduta dos gases de escape, caracterizado por se prever numa zona de conduta (12) dos gases de escape depois do dispositivo de purificação (13,14), no sentido do escoamento, um dispositivo (16,20,30) para o arrefecimento dos gases de escape (17) . - 2â - Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo de refrigeração ser um permutador de calor (16). _ 3a _ Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se prever como dispositivo de refrigeração um dispositivo misturador de gases (20,30), com o qual podem misturar-se aos gases de escape quentes (17) ar frio (23,26). - 4» - Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o dispositivo misturador (20) ser constituído por aberturas (21) na conduta de gases de escape (12,51), através das quais pode ser aspirado ar ambiente (23) como ar de refrigeração da conduta (12,51) dos gases de escape. - 5â - Sistema de acordo com as reivindica ções 3 ou 4, caracterizado por a zona da conduta (12,51) dos gases de escape com as aberturas (21,52) estar envolvida por uma caixa de protecção (40,50) aberta de um lado. - 6ã - Sistema de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por se prever um ventilador ou um compressor (34) com o qual o ar de refrigeração (36) é introduzido forçadamente na conduta (12) dos gases de escape. 7 A requerente reivindica a prioridade do pedido de patente alemã apresentado em 27 de Junho de 1990, sob o nS. P 40 20 357.3. Lisboa, 26 de Junho de 1991

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