BR0013978B1

BR0013978B1 - Dispositivo tratamento de um meio gasoso carregado de partículas

Info

Publication number: BR0013978B1
Application number: BRPI0013978-5A
Authority: BR
Inventors: Daniel Teboul
Original assignee: Daniel Teboul
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2014-05-20
Also published as: HK1048963A1; EP1212141A1; WO2001019525A1; DE60034350T2; HK1048963B; US7198762B1; CA2384755A1; BR0013978A; ATE359124T1; AU7526200A; JP2003509615A; JP4870303B2; FR2798303B1; ZA200202074B; ES2284526T3; CN1373689A; CN1242849C; FR2798303A1; EP1212141B8; CA2384755C

Description

“DISPOSITIVO TRATAMENTO DE UM MEIO GASOSO CARREGADO DE PARTÍCULAS”. A presente invenção se refere ao tratamento de um meio gasoso carregado de partículas de componentes poluentes ou impurezas, sólidos, líquidos ou gasosos, contidos em um meio gasoso, tal como os gases de escapamento de um motor de combustão interna.

Uma aplicação especial, mas não exclusiva, é a purificação dos gases de escapamento de um motor Diesel.

Os poluentes que saem dos escapamentos compreendem: componentes carbonados: CO, CO2; compostos nitrogenados: No, NO2 (geralmente chamados de óxidos de nitrogênio NOx)...; compostos orgânicos, tais como hidrocarbonetos (HC)...; compostos sulfurados: SO2, SO3...; partículas orgânicas; etc.

As emissões de partículas orgânicas são, sobretudo, características dos motores Diesel e são compostas por um material carbonado (fuligem), no qual são adsorvidas espécies orgânicas diversas (SOF: Soluble Organic Fraction).

Numerosos processos e dispositivos de tratamento dos gases de escapamento de um motor de combustão interna já foram propostos no passado. É notadamente conhecido utilizar catalisadores de oxidação de suporte particulado ou de suporte monolítico, em especial para oxidar 0 CO e os hidrocarbonetos não queimados.

Para as partículas dos motores Diesel, existem também sistemas de retenção regeneráveis.

Dispositivos de tratamento de gases que empregam eletrofiltros de efeito coroa também são conhecidos, em especial pelos documentos EP-A-0 299 197 (US-A-4 871 515) e US-A-4 478 613.

Os dispositivos desses dois documentos funcionam de acordo com princípios diferentes. De fato, no caso do dispositivo objeto do primeiro desses dois documentos, as partículas são destinadas a ser retidas em uma estrutura coletora, enquanto que com o dispositivo descrito no segundo desses dois documentos, as partículas formam aglomerados na estrutura coletora que se destacam em seguida dessa superfície coletora e são arrastados pelo fluxo de gás que circula dentro do dispositivo, antes de ser separados desse últimos por meio de um separador mecânico. A invenção visa melhorar os dispositivos de tratamento conhecidos, notadamente no que diz respeito à eficácia dos mesmos.

Ela visa também realizar um dispositivo de tratamento que seja compacto, pouco oneroso e fácil de fabricar.

Ela propõe, com essa finalidade, um dispositivo de tratamento de um meio gasoso carregado de partículas, que tem pelo menos um eletrofiltro de efeito coroa que possui: um invólucro longitudinal; uma passagem longitudinal para os gases, que se estende dentro do invólucro e da qual as duas extremidades opostas são adjacentes à entrada e à saída dos gases do eletrofiltro, respectivamente; uma estrutura emissiva que se estende longitudinalmente e sensivelmente no centro da passagem; e uma estrutura coletora que se estende longitudinalmente entre a passagem e o invólucro e que possui uma pluralidade de cavidades que formam alojamentos de retenção das partículas contidas dentro do meio gasoso; caracterizado pelo fato de que a estrutura emissiva possui uma pluralidade de placas dentadas dispostas transversalmente à direção longitudinal da passagem e que formam pontas voltadas na direção da estrutura coletora.

Graças a um tal dispositivo de tratamento, é trazida uma resposta às necessidades que acabam de ser mencionadas. Esse dispositivo se revela notadamente especialmente eficaz em termos de coleta das partículas, como será visto mais em detalhe abaixo.

Por razões de eficácia de coleta e de comodidade de realização, as placas dentadas são constituídas por estrelas destinadas a ser ligadas a um circuito que fornece uma alta tensão estabilizada (vários kV).

Uma arruela com um rasgo central em forma de estrela poderia, por exemplo, também ser conveniente.

Outras formas geométricas cheias ou perfuradas que têm de preferência uma pluralidade de vértices voltados na direção da estrutura coletora podem ser dispostas entre essas estrelas. Essas formas geométricas podem, por exemplo, ser constituídas por arruelas ou coroas perfuradas por furos de diferentes diâmetros.

Um modo de realização possível do circuito que fornece uma alta tensão estabilizada consiste em prever um conversor ou transformador que fornece uma tensão compreendida entre 0 e 15 kV com regulagem por um variador.

De preferência, a tensão aplicada é negativa e superior a cerca de 6 kV.

Também por razões de eficácia, a estrutura coletora possui de preferência um separador ou colchão eliminador realizado a partir de um trançado feito de fio metálico.

De acordo com o modo de realização preferido, o trançado metálico tem uma estrutura com asnas que facilita a penetração das partículas dentro do trançado.

Em variante, também será possível empregar, por exemplo, uma estrutura coletora provida de ranhuras, caneluras, sulcos...

De acordo com o modo de realização preferido, o separador tem uma forma cilíndrica e circunda as placas dentadas da estrutura emissiva, alinhadas no eixo da forma cilíndrica da estrutura coletora.

Vantajosamente, nesse caso, a estrutura emissiva e a estrutura coletora são montadas em uma estrutura de suporte com a qual elas formam um cartucho filtrante amovível do dispositivo de tratamento.

No caso de um dispositivo de tratamento do qual as entrada e saída de gás se estendem transversalmente à passagem longitudinal para esses gases, as placas dentadas são, de preferência, sustentadas por uma haste ligada ao circuito que fornece uma alta tensão e que é sustentada, em cada uma de suas extremidades, por um isolador protegido por uma campânula.

Para aumentar a eficácia de coleta, o dispositivo de tratamento pode, vantajosamente, possuir um segundo eletrofiltro, original em si, e que tem estrelas metálicas sustentadas por uma face de um disco metálico perfurado ligado ao circuito que fornece uma alta tensão estabilizada e montado a montante de um separador de forma cilíndrica, realizado a partir de um trançado feito de fio metálico.

Para tratar os componentes poluentes gasosos, o dispositivo de tratamento possui, de preferência, também um catalisador de oxidação de suporte monolítico a montante do ou dos eletrofiltros.

Esse dispositivo de tratamento também pode possuir um filtro mecânico a montante do ou dos eletrofiltros e, se for o caso, do catalisador de oxidação, por exemplo para reter emulsões oleosas por utilização de um filtro de desvesiculação, por exemplo do tipo de choques em V invertido.

De acordo com uma configuração original em si, o filtro mecânico compreende um filtro de malhas metálicas, quer dizer realizado a partir de um trançado feito de fio metálico ou trançado metálico, que define uma passagem forçada para o meio gasoso que penetra dentro do dispositivo de tratamento e associado a uma resistência elétrica adaptada para elevar a temperatura do meio gasoso.

Uma tal estrutura filtrante permite levar o meio gasoso até a temperatura de funcionamento do catalisador de oxidação. Mas sobretudo, ela permite realizar um dispositivo de tratamento especialmente compacto que provoca assim a combustão de partículas retidas no filtro. Disso resulta uma quantidade menor de partículas a tratar pelo ou pelos eletrofiltros e, portanto, uma redução possível do tamanho do dispositivo de tratamento.

Esse dispositivo de tratamento também pode ser provido de uma entrada de ar de oxidação e/ou de uma entrada de ar de limpeza.

Para lutar contra os fenômenos de contra-pressão prejudiciais ao bom funcionamento de um motor de combustão interna e associados a um tal dispositivo, esse último pode também ser provido de meios de aspiração a jusante do ou dos eletrofiltros.

No modo de realização preferido, o dispositivo de tratamento possui, por outro lado, pelo menos um invólucro cilíndrico de alojamento do ou dos eletrofiltros e, se for o caso, do catalisador de oxidação e/ou do filtro mecânico. A presente invenção se refere, finalmente, a um veículo equipado com um dispositivo de tratamento tal como definido acima.

Outros objetos, características e vantagens da presente invenção se destacam da descrição que se segue, feita em referência aos desenhos anexos nos quais: a figura 1 é um esquema de princípio de um dispositivo de tratamento de gás de escapamento de acordo com um modo de realização preferido da presente invenção, a figura 2 é um esquema de princípio de um dispositivo de tratamento de gás de escapamento de vários estágios, de acordo com um outro modo de realização da presente invenção; e a figura 3 é um esquema que ilustra um veículo automóvel equipado com o dispositivo da figura 2.

Antes de passar à descrição dessas figuras, será lembrado brevemente o princípio de funcionamento de um eletrofiltro de efeito coroa.

Um tal eletrofiltro é baseado na combinação do aspecto carga de partículas por criação de íons e da coleta das partículas sob o efeito de um campo elétrico local. A energia que permite esse fenômeno de excitação e de ionização pode ser trazida por uma radiação eletromagnética ou por uma transferência de energia cinética por choques. O efeito coroa corresponde à ionização do gás quando o campo elétrico atinge um gradiente de disrupção. O dispositivo 1 de tratamento dos gases de escapamento de um motor de combustão interna da figura 1 possui pelo menos um invólucro cilíndrico longitudinal 10 fechado em suas extremidades por duas tampas 11 e 12 e no qual é alojado um cartucho 20 provido de um eletrofiltro de efeito coroa.

Esse cartucho 20 possui uma carcaça cilíndrica 21 feita de chapa perfurada que forma o invólucro desse cartucho. Duas aberturas 22 e 23 diametralmente opostas, são feitas nessa carcaça 21 para permitir a entrada e a saída dos gases no cartucho 20. Essas aberturas 22 e 23 se comunicam com passagens correspondentes de entrada e de saída dos gases do invólucro 10. Cada uma dessas aberturas 22 e 23 é, por outro lado, disposta na direção longitudinal do cartucho 20, entre uma estrutura coletora 24 e um isolador 25, 26 que sustenta a estrutura emissiva 27 do eletrofiltro de efeito coroa. A estrutura coletora 24 é realizada a partir de um trançado feito de fio metálico de uma só peça que circunda a estrutura emissiva 27 entre as duas aberturas 22 e 23. Ela delimita assim uma passagem cilíndrica longitudinal 28 para os gases, da qual as duas extremidades opostas são adjacentes às duas aberturas 22 e 23. O trançado metálico dessa estrutura coletora 24 possui, por outro lado, uma pluralidade de cavidades que formam alojamentos próprios para reter as partículas contidas dentro do meio gasoso que atravessa essa passagem 28, como será visto mais em detalhe abaixo.

Por outro lado, o trançado permite, através de sua estrutura com asnas, facilitar a penetração das partículas dentro da espessura do trançado. A estrutura emissiva 27 possui uma haste central 29 que se estende axialmente e que é sustentada pelos isoladores 25 e 26 que ela atravessa. Ela possui, em uma de suas extremidades, um bome 30 de conexão a um circuito que fornece uma alta tensão estabilizada (não representado na figura 1) do tipo que possui um conversor que fornece uma tensão negativa compreendida entre 0 e 15 kV, com regulagem por meio de um variador. Esse conversor é destinado a ser ligado à bateria de um veículo que recebe o dispositivo de tratamento 1.

Uma abertura 31 feita na tampa 11 permite a passagem de um cabo de conexão do bome 30 a esse circuito de alta tensão. A carcaça 21 e, portanto, a estrutura coletora 24, é, por sua vez, ligada na massa.

No caso do modo de realização da figura 1, as placas dentadas que formam peças emissivas e que são montadas na haste 29, são constituídas por várias estrelas metálicas 32, quer dizer um suporte central cheio provido em sua periferia de ramos triangulares dos quais as pontas são voltadas na direção da estrutura coletora 24. Essas estrelas 32 são dispostas transversalmente à direção longitudinal da passagem 28 e a primeira dentre elas está situada em frente à abertura de entrada dos gases 22. Os ramos são aqui em número de oito.

Por outro lado, essas estrelas 32 alternam com arruelas ou coroas metálicas 33 perfuradas com furos de diferentes diâmetros. Essas arruelas ou coroas 33 têm, aqui, o mesmo diâmetro que o diâmetro das estrelas 32 e são montadas na haste 29 de maneira a ser dispostas transversalmente à direção longitudinal da passagem 28.

Os isoladores 25 e 26 são realizados a partir de cerâmica vitrificada e possuem cada um deles um disco de extremidade 34, 35 que obtura as aberturas definidas pela carcaça 21 em suas duas extremidades longitudinais 21. Uma parte central tubular 36, 37 circunda a haste 29 e prolonga o disco correspondente 34, 35 para o interior da carcaça 21. O diâmetro externa do cada uma dessas partes tubulares 36, 37 é inferior ao diâmetro dos discos 34,35.

Por outro lado, uma campânula 38, 39 é fixada em cada uma dessas partes tubulares 36, 37, no lado dessas últimas oposto ao lado de conexão ao disco 34,35 respectivo.

Essas campânulas 38, 39, de diâmetro inferior ao diâmetro dos discos 34, 35 são próximas das aberturas 22 e 23 e têm como função proteger os isoladores 25 e 26 do meio gasoso carregado de partículas.

Cada uma das partes tubulares 36,37 dos isoladores 25 e 26 é, por outro lado, também protegida por dois defletores concêntricos que circundam essas partes tubulares 36,37.

Os defletores fixados respectivamente ao disco 34 e à campânula 38 levam as referências numéricas 40 e 41 enquanto que os defletores fixados respectivamente ao disco 35 e à campânula 39 levam as referências numéricas 42 e 43. Cada par de defletores concêntricos forma assim uma chicana para o fluxo de gás presente dentro do cartucho 20.

Finalmente, um punho 44 fixado ao disco 35 permite retirar facilmente o cartucho 20 do invólucro 10.

Em funcionamento, as estrelas 32 desempenham não somente o papel de estruturas emissivas do eletrofiltro de efeito coroa, mas permitem também gerar turbulências e perturbações locais que têm notadamente como efeito desviar as partículas na direção da estrutura coletora 24 ao mesmo tempo em que fazem as mesmas sofrer uma aceleração, mas no entanto sem provocar uma removimentação das partículas já retidas nessa estrutura coletora 24.

Essas turbulências e perturbações são aumentadas pela presença das arruelas ou coroas perfuradas 33 dispostas entre as estrelas 32. A eficácia de um tal sistema foi medida na presença e na ausência de estrelas. Nos dois casos, o dispositivo de tratamento estava desprovido de arruelas ou coroas, do tipo daquelas que levam a referência numérica 33 na figura 1. O dispositivo de tratamento submetido aos testes era composto por um invólucro metálico que contém dois cartuchos filtrantes metálicos do tipo do cartucho que leva a referência numérica 20 na figura 1.

Os eletrofiltros desses cartuchos eram alimentados por uma alimentação de alta tensão estabilizada de - 10 kV.

Esse dispositivo foi montado na traseira de um veículo de marca Peugeot® 406 HDI equipado com um catalisador, mas do qual o silencioso foi suprimido.

Os testes foram realizados em bancos de rolos de acordo com o ciclo de homologação dos veículos UDC (UDC quer dizer Ciclo de Condução Urbana) e EUDC (Extra Urban Driving Cycle quer dizer Ciclo de Condução Extra-Muros). A medição de eficácia de coleta do dispositivo de tratamento foi efetuada por diferença de pesagem entre as emissões brutas (sem dispositivo de tratamento) e as emissões em presença dos dispositivos de tratamento colocados na saída de escapamento.

Esses testes foram realizados com base na norma NF EN ISO 8178-1 a 8.

Esses testes revelaram resultados inesperados, De fato, a presença de estrelas permitiu duplicar a eficácia de coleta e atingir valores médios especialmente elevados da ordem de 80 %.

Também será apreciado que as contra pressões geradas nesse dispositivo de tratamento são mínimas e não aumentam à medida da colmatagem da estrutura coletora 24.

Deve ser notado por outro lado em relação a isso que a limpeza dessa estrutura coletora 24 é relativamente fácil a efetuar. De fato, basta retirar o cartucho do invólucro 10 fazendo-se o mesmo deslizar dentro desse último, e depois mergulhar o mesmo por exemplo dentro de um banho de ultra-sons.

Em variante, essa limpeza pode ser efetuada por incorporação de uma resistência elétrica dentro da estrutura coletora 24 tendo em vista queimar as partículas e regenerar essa estrutura coletora 24 ou por injeção de ar e aspiração por meio de um sistema de Venturi. O aumento da espessura do trançado metálico dessa estrutura coletora 24 permite por outro lado também diminuir o ruído produzido pelos gases por ocasião da passagem dos mesmos dentro do dispositivo de tratamento 1.

Será apreciado ainda que um tal dispositivo de tratamento 1 permite produzir ozônio, em especial diminuindo-se para isso em uma medida aceitável o espaço entre as estrelas 32 e a estrutura coletora 24. Esse ozônio tem como efeito vantajoso oxidar certos compostos gasosos presentes dentro dos gases de escapamento. O dispositivo 100 de tratamento de vários estágios da figura 2 possui de a montante para a jusante, quer dizer entre uma entrada 102 e uma saída 103, um filtro mecânico 110, um catalisador de oxidação 120, um primeiro eletrofiltro 130, um segundo eletrofiltro 130’ e meios de aspiração 150.

Trata-se, como para o dispositivo 1 da figura 1, de um dispositivo de tratamento de gás de escapamento de um motor Diesel. O conjunto desses elementos é alojado dentro de dois invólucros cilíndricos 160,160’, tomados calorífugos pelo menos no local do filtro 110 e do catalisador de oxidação 120, que se comunicam, um com o outro, e que formam no caso do veículo automóvel da figura 3, uma parte da linha de escapamento situada entre o coletor de escapamento e o silencioso desse veículo. O filtro mecânico 110 é aqui fixado em uma coifa amovível 161, que obtura a extremidade a montante do invólucro cilíndrico longitudinal 160 e provida da entrada 102.

Esse filtro mecânico 110 possui dois cilindros concêntricos feitos de chapa perfurada 11, 112 que têm a forma de um ralo. Entre esses dois cilindros 111, 112 são colocados uma resistência elétrica aquecedora 113 e um trançado metálico de camadas múltiplas 114.

Como pode ser visto na figura 2, esse filtro mecânico 110 define uma passagem forçada para os gases de escapamento que penetram dentro do dispositivo de tratamento 100 pela entrada 102. A resistência elétrica 113 é uma resistência conhecida em si, do tipo com regulação de temperatura. Com relação a isso, é prevista uma sonda 115 de detecção de temperatura dentro da zona do filtro 110. Essa resistência 113 tem por outro lado, aqui, uma forma de hélice e circunda o cilindro perfurado interior 112.

Ela é, por outro lado, destinada a ser alimentada pela bateria do veículo para aumentar a temperatura dos gases de escapamento que atravessam o filtro mecânico 110.

Um tal filtro mecânico 110 permite, se for o caso, levar os gases de escapamento para a temperatura de funcionamento do catalisador de oxidação 120, mas também reter pelo menos uma parte das partículas contidas dentro dos gases de escapamento e provocar assim a combustão das mesmas.

Com relação a isso, a fim de abaixar a temperatura de início de oxidação das partículas carbonadas, o trançado metálico 114 é, aqui, revestido com óxido de cobre.

Na prática, a resistência elétrica 113 será portanto escolhida para levar os gases de escapamento a uma temperatura de pelo menos 200- 300°C, o máximo sendo compreendido entre 700 e 800°C.

Os gases de escapamento que saem do filtro mecânico 110 de regeneração de modo contínuo atravessam em seguida o catalisador de oxidação 120. Esse último possui um suporte monolítico realizado em cerâmica ou em metal e destinado principalmente a assegurar a oxidação do monóxido de carbono (CO), do monóxido de nitrogênio (NO) e dos hidrocarbonetos (HC).

Com relação a isso, se é desejado favorecer a oxidação do Co e dos hidrocarbonetos, em detrimento do NO, será possível instalar uma válvula de retenção de entrada de ar a montante do catalisador de oxidação 120. Esse ar servirá também, nesse caso, para favorecer a combustão ao nível do filtro 110.

Os gases de escapamento que saem do catalisador de oxidação 120 vão então ser tratados pelo primeiro eletrofiltro 130 de efeito coroa, destinado a reter pelo menos uma parte das partículas contidas dentro dos gases de escapamento e que não tenham sido retidas pelo filtro mecânico 110.

Esse eletrofiltro 130 possui uma estrutura emissiva 131 a montante de uma estrutura coletora 132. Mais precisamente, a estrutura emissiva possui um disco perfurado 133 que têm estrelas metálicas 134 salientes da face do disco 133 em frente ao catalisador de oxidação 120.

Esse disco perfurado 133 é sustentado por uma haste filetada 135 que se estende axialmente e que é sustentada por dois discos 136a, 136b feitos de chapa perfurada que encerram a estrutura coletora 132. Esses discos 136a, 136b têm um diâmetro superior ao diâmetro do disco 133 e são ajustados com atrito suave no interior do invólucro 160. A extremidade a jusante da haste filetada 135 atravessa uma coifa amovível 162 que obtura a extremidade a jusante do invólucro 160.

Essa extremidade é destinada a ser ligada a uma caixa transformador 163, destinada a ser ligada à bateria do veículo e a permitir aplicar ao eletrofiltro 130 uma alta tensão estabilizada (na prática cerca de 110 kV).

Com relação a isso, a fim de isolar a estrutura emissiva 131 da estrutura coletora 132, a haste filetada 135 atravessa os discos perfurados 136 a, 136b por intermédio de isoladores 137a-137c feitos de cerâmica.

Porcas 138a- 138d são dispostas de um lado e de outro dos isoladores 137a- 137c e do disco perfurado 133 para solidarizar os discos 133, 136a, 136b e a haste filetada 135. Será observado, por outro lado, no caso do presente modo de realização, que esses discos 133, 136a e 136b se estendem perpendicularmente à haste filetada 135. A estrutura coletora 132, ligada aqui na massa, possui um trançado metálico 140, que circunda o isolador 137b e a haste 135, que forma uma pluralidade de cavidades e que se estende entre o isolador 137b e o invólucro 160. Como para o trançado metálico 114, esse último trançado 140 é, aqui, de camadas múltiplas.

Como pode ainda ser visto na figura 2, os eixos de sustentação das estrelas 134 se estendem axialmente. Por outro lado, essas estrelas 134 são, aqui, de oito ramos triangulares.

Por outro lado, também é previsto na zona do primeiro eletrofiltro 130 um sistema de limpeza por ar, que permite descolmatá-lo periodicamente antes de efetuar a retirada do mesmo para uma limpeza mais profunda. Esse sistema possui, por um lado, uma válvula de retenção anti- retomo 141 de injeção de ar em uma das extremidades da zona de recepção do primeiro eletrofiltro 130 e uma conexão 142 montada na coifa 162, na qual são ligados meios de aspiração quando se deseja limpar o eletrofiltro 130.

Graças ao eletrofiltro 130, as partículas que conseguiram atravessar o filtro mecânico 110 são carregadas e depois atraídas pela estrutura coletora 132, na qual elas são retidas dentro do volume poroso formado pelo trançado metálico 140.

Graças à utilização de estrelas 134, a estrutura 131 que forma um eletrodo emissivo permite carregar eficazmente as partículas, enquanto que a estrutura coletora 132 permite reter eficazmente pelo menos uma parte das partículas que atravessam o eletrofiltro 130, no seio das cavidades do trançado 140.

Por outro lado, o disco perfurado 133 assegura uma distribuição ótima dos gases de escapamento antes da travessia da estrutura coletora 132.

Os gases de escapamento que saem do eletrofiltro chegam então dentro de um caixão de expansão 164 formado pela zona situada entre a extremidade a jusante do eletrofiltro 130 e a coifa 162. Esse caixão 164 se comunica através de uma conexão cilíndrica 165 com o interior do invólucro cilíndrico 160’, a fim de levar os gases de escapamento para o segundo eletrofiltro 130’.

Esse último é similar ao eletrofiltro da figura 1, pelo fato de que a estrutura emissiva 131’ é formada por estrelas metálicas 134 montadas em uma haste filetada 135’.

Essas estrelas metálicas, aqui também de oito ramos, são assim alinhadas no eixo do invólucro 160’. Elas são por outro lado deslocadas angularmente uma em relação à outra.

Para o restante, são encontrados de novo discos metálicos perfurados 136’a, 136’b, isoladores 137’a-137’b e porcas 138’a-138’l.

Por outro lado, a estrutura coletora 132’ é formada por um cilindro feito de chapa perfurada 139’ que se estende axialmente, que circunda as estrelas 134’ e é circundado por um trançado metálico 140’, que forma uma pluralidade de cavidades. A estrutura emissiva 131’ é, aqui, alimentada também por uma alta tensão estabilizada (5 kV) por meio da caixa transformador 163.

Graças a esse segundo eletrofiltro 130’ de efeito coroa, é possível tratar mais uma vez os gases de escapamento a fim de reter uma quantidade suplementar de partículas, em especial as partículas que teriam podido escapar do eletrofiltro de efeito coroa 130 por removimentação.

Também será notado que esses eletrofiltros 130, 130’ constituem cartuchos que são fáceis de instalar ou de retirar dos invólucros 160 e 160’, respectivamente, depois de ter retirado as coifas 162 e 162’, respectivamente.

Para lutar contra os fenômenos de contra-pressões prejudiciais ao bom funcionamento do motor, o dispositivo de tratamento 100 possui, de preferência, meios de aspiração 150 a jusante do segundo eletrofiltro 130 e antes da saída 103. Esses últimos aspiram os gases de escapamento que circulam dentro dos invólucros 160 e 160’, e compreendem, com essa finalidade, uma turbina de aspiração 151 alimentada por um motor 152.

Como ilustrado na figura 3, o dispositivo de tratamento dos gases de escapamento 100 é instalado na linha de escapamento de um veículo automóvel 200 de motor Diesel, graças a meios de montagem conhecidos em si e entre o coletor de escapamento e o silencioso 170 desse veículo. A gestão do funcionamento da resistência elétrica 113, da caixa transformador 163 e dos meios de aspiração 150 pode ser assegurada pelos sistemas de gestão do motor já existentes no veículo 200, por meio de uma adaptação desses últimos, ou então por um sistema de gestão adicional autônomo ou acoplado aos sistemas existentes.

Graças a um tal dispositivo de tratamento 100, os gases de escapamento do veículo 200 são tratados de maneira especialmente eficaz, tanto do ponto de vista dos componentes poluentes gasosos quanto dos componentes poluentes particulados. Por outro lado, esse dispositivo é fácil de instalar no veículo 200 e tem fácil manutenção. Por outro lado, seu preço de custo é relativamente moderado em relação às vantagens proporcionadas.

Será notado mais geralmente que o dispositivo de tratamento da presente invenção pode ser utilizado para tratar todos os tipos de gases de escapamento de um motor de combustão interna (Diesel, gasolina, gás) de um veículo qualquer (automóvel, barco,...). Ele pode mesmo ser instalado em um carrinho para o tratamento dos gases de escapamento de um veículo em conserto em uma garagem, e mesmo em galerias subterrâneas cujo meio gasoso é carregado de componentes poluentes.

Naturalmente, o presente pedido não se limita de nenhuma forma ao modo de realização escolhido e representado, mas sim engloba qualquer variante ao alcance do profissional.

Em especial, o catalisador de oxidação de suporte monolítico pode ser substituído por um catalisador de oxidação de suporte particulado ou qualquer outro catalisador de oxidação, tal como um pote catalítico de três vias, ou simplesmente ser constituído por um catalisador de oxidação que já existe no veículo.

Por outro lado, é possível empregar vários eletrofiltros do tipo do eletrofiltro da figura 1, um na seqüência do outro, e se for necessário dentro de vários invólucros cilíndricos, se a cilindrada do motor de combustão interna o exige. Também é possível utilizar o primeiro eletrofiltro 130 sem o segundo eletrofiltro 130’ e vice-versa.

Os cilindros feitos de chapa perfurada utilizados no âmbito do modo de realização da figura 1 podem também ser substituídos por cilindros realizados a partir de uma treliça metálica ou de metal estendido.

Outros filtros mecânicos, tais como filtros de desvesiculação de choques em V invertido ou filtros de acabamento podem vir completar o dispositivo de tratamento 100 da figura 2 ou substituir o filtro 110 ou um dos dois eletrofiltros 130, 130’. A utilização de tais filtros mecânicos pode se revelar interessante para otimizar a distribuição dos gases ou para reduzir os ruídos gerados pelo dispositivo, na saída desse último. A resistência elétrica 113 pode ser substituída por uma resistência que tem uma configuração diferente. Também se pode considerar fazer a resistência elétrica 113 funcionar de modo descontínuo.

Um sistema de limpeza com ar também pode ser previsto para uma limpeza do segundo eletrofiltro 130’.

Claims

1. Dispositivo de tratamento de um meio gasoso carregado de partículas, que tem pelo menos um eletrofiltro (20; 130’) de efeito coroa que possui: - um invólucro longitudinal; - uma passagem longitudinal (28) para os gases, que se estende dentro do invólucro e da qual as duas extremidades opostas são adjacentes à entrada (22) e à saída (23) dos gases do eletrofiltro, respectivamente; - uma estrutura emissiva que se estende longitudinalmente e sensivelmente no centro da passagem; e - uma estrutura coletora (24; 140’) que se estende longitudinalmente entre a passagem e o invólucro e que possui uma pluralidade de cavidades que formam alojamentos de retenção das partículas contidas dentro do meio gasoso; caracterizado pelo fato de que a estrutura emissiva possui uma pluralidade de placas dentadas (32; 134’) dispostas transversalmente à direção longitudinal da passagem.

2. Dispositivo de tratamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as placas dentadas são constituídas por estrelas destinadas a ser ligadas a um circuito que fornece uma alta tensão estabilizada.

3. Dispositivo de tratamento, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a estrutura coletora possui um separador realizado a partir de um trançado feito de fio metálico.

4. Dispositivo de tratamento, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o separador tem uma forma cilíndrica e circunda as placas dentadas da estrutura emissiva, alinhadas no eixo da forma cilíndrica da estrutura coletora.

5. Dispositivo de tratamento, de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a estrutura emissiva e a estrutura coletora são montadas em uma estrutura de suporte com a qual elas formam um cartucho filtrante amovível do dispositivo de tratamento.

6. Dispositivo de tratamento, de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as placas dentadas alternam com arruelas ou coroas (33) perfuradas e dispostas transversalmente à direção longitudinal da passagem.

7. Dispositivo de tratamento, de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que ele possui uma entrada e uma saída de gás que se estendem transversalmente à passagem longitudinal para esses gases, e as placas dentadas são sustentadas por uma haste ligada a um circuito que fornece uma alta tensão estabilizada e que é sustentada, em cada uma de suas extremidades, por um isolador protegido por uma campânula.

8. Dispositivo de tratamento, de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que ele possui um segundo eletrofiltro que tem estrelas metálicas sustentadas por uma face de um disco metálico perfurado (133) ligado ao circuito que fornece uma alta tensão estabilizada e montado a montante de um separador (132) de forma cilíndrica, realizado a partir de um trançado feito de fio metálico.

9. Dispositivo de tratamento, de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que ele possui um catalisador de oxidação (120) de suporte monolítico a montante do(s) eletrofiltro(s).

10. Dispositivo de tratamento, de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que ele possui um filtro mecânico (110) a montante do(s) eletrofiltro(s) e do catalisador de oxidaçao (120), quando o dispositivo comporta um catalisador de oxidação também à montante.

11. Dispositivo de tratamento, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o filtro mecânico (110) compreende um filtro de malhas metálicas (114), que define uma passagem forçada para o meio gasoso que penetra dentro do dispositivo de tratamento e associado a uma resistência elétrica (113) adaptada para elevar a temperatura do meio gasoso.

12. Dispositivo de tratamento, de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que ele possui uma entrada de ar de oxidação ou uma entrada (141) de ar de limpeza ou uma entrada de ar de eoxidação e uma entrada de ar de limpeza.

13. Dispositivo de tratamento, de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que ele possui meios de aspiração (150) a jusante do ou dos eletrofiltros (130,130’).

14. Dispositivo de tratamento, de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que ele possui pelo menos um invólucro cilíndrico de alojamento do(s) eletrofiltro(s) e, visto que este dispositivo possui, do catalisador de oxidação (120) ou do filtro mecânico (110) ou do catalisador de oxidação e do filtro mecânico.

15. Dispositivo de tratamento, de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um filtro de acabamento.

16. Dispositivo de tratamento de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a campânula (38, 39) tem um diâmetro menor do que aquele do disco (34, 35) do isolador, que cobre a abertura em cada extremidade longitudinal do invólucro, e está próximo da entrada e saída de gás (22,23).

17. Dispositivo de tratamento de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende ainda defletores concêntricos fixados respectivamente nos discos (34, 35) e nas campânulas (38, 39), circundando as partes tubulares (36, 37) estendendo entre os discos e as campânulas.

18. Dispositivo de tratamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o meio gasoso carregado de partículas é constituído de gás de escapamento de um motor à combustão interna.