ITTO20110707A1 - HEATER FOR A SOLUTION OF WATER AND UREA FOR VEHICLES - Google Patents

HEATER FOR A SOLUTION OF WATER AND UREA FOR VEHICLES Download PDF

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adblue
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Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale avente per titolo: Description of the Industrial Invention entitled:

"Dispositivo riscaldatore per una soluzione di acqua e urea per veicoli" "Heater device for a solution of water and urea for vehicles"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo riscaldatore di una soluzione di acqua e urea, in particolare AdBlue®, contenuta all'interno di un serbatoio di un veicolo. The present invention refers to a heating device for a solution of water and urea, in particular AdBlue®, contained inside a tank of a vehicle.

Come noto 1'AdBlue® è una soluzione di urea in acqua (32,5%) di elevata purezza utilizzata nel settore dell'autotrazione per essere iniettata nel flusso del gas di scarico di veicoli commerciali alimentati a gasolio al fine di ridurre chimicamente le emissioni di ossidi di azoto NOx contenuti nei gas di scarico separando tali ossidi in azoto elementare e vapore acqueo. La riduzione ottenuta dell'ossido di azoto nei gas di scarico permette infatti di ottimizzare il rendimento del motore in relazione ad emissione di particelle e consumo di carburante pur mantenendo invariato il rendimento di potenza del motore. As is known, AdBlue® is a high purity solution of urea in water (32.5%) used in the automotive sector to be injected into the exhaust gas stream of diesel-fueled commercial vehicles in order to chemically reduce emissions of nitrogen oxides NOx contained in the exhaust gas by separating these oxides into elemental nitrogen and water vapor. The reduction obtained in the nitrogen oxide in the exhaust gases allows to optimize the engine efficiency in relation to particle emission and fuel consumption while maintaining the engine power efficiency unchanged.

Generalmente, 1'AdBlue® è contenuta all'interno di un serbatoio separato sull'veicolo, dal quale è prelevata per essere iniettata in modo dosato, all'interno del catalizzatore della marmitta, nei gas di scarico caldi. Generally, AdBlue® is contained inside a separate tank on the vehicle, from which it is withdrawn to be injected into the hot exhaust gases in a metered manner, inside the muffler catalyst.

Poiché in condizioni di freddo estremo l’AdBlue® assume una consistenza gelatinosa risultando, di conseguenza, inutilizzabile, il serbatoio contenente l’AdBlue® è dotato di un dispositivo riscaldatore composto da una flangia, connessa ad un'apertura del serbatoio stesso, dalla quale si diparte una conduttura, ripiegata a serpentina, immersa all'interno dell'AdBlue® ed all'interno della quale circola il liquido caldo di raffreddamento del motore dell'veicolo che provvede allo scongelamento ed al mantenimento di un'adeguata temperatura. Since in extreme cold conditions the AdBlue® assumes a gelatinous consistency resulting, consequently, unusable, the tank containing the AdBlue® is equipped with a heating device consisting of a flange, connected to an opening of the tank itself, from which a pipe branches off, folded into a serpentine, immersed inside the AdBlue® and inside which the hot cooling liquid of the vehicle engine circulates, which defrosts and maintains an adequate temperature.

In considerazione del fatto che l'AdBlue® corrode rame ed alluminio e l'urea in essa contenuta può generare reazioni con tali metalli, la serpentina di riscaldamento è unicamente realizzata in acciaio inossidabile ed è generalmente collegata alla flangia di connessione, anch'essa realizzata in acciaio, mediante saldatura. In consideration of the fact that AdBlue® corrodes copper and aluminum and the urea contained in it can generate reactions with these metals, the heating coil is only made of stainless steel and is generally connected to the connection flange, also made in steel, by welding.

Tali dispositivi riscaldatori noti però, anche a causa del peso relativamente importante della serpentina in acciaio, presentano sovente rotture nei punti di saldatura tra serpentina e flangia ingenerate dalle sollecitazioni vibrazionali alle quali sono sottoposte con conseguenti gravi problemi di funzionamento del dispositivo riscaldatore determinandone, spesso, la inevitabile sostituzione. However, these known heating devices, also due to the relatively important weight of the steel coil, often have breaks in the welding points between the coil and the flange caused by the vibrational stresses to which they are subjected with consequent serious operating problems of the heating device, often causing the inevitable replacement.

Il documento WO-A-2010/128531 a nome del Richiedente della presente invenzione risolve i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo un dispositivo riscaldatore di una soluzione di acqua e urea, in particolare AdBlue®, dotato di una conduttura a serpentina di riscaldamento interamente in una lega di alluminio rivestita esternamente mediante almeno uno strato di materiale termoplastico, eliminando ogni problema di corrosione e di interazione a contatto con l'urea, risultando più leggera delle condutture della tecnica nota e, di conseguenza meno sollecitata dalle vibrazioni. Document WO-A-2010/128531 in the name of the Applicant of the present invention solves the aforementioned problems of the prior art by providing a heating device for a solution of water and urea, in particular AdBlue®, equipped with a heating coil pipe entirely made of an aluminum alloy externally coated by at least one layer of thermoplastic material, eliminating any problem of corrosion and interaction in contact with urea, making it lighter than the pipes of the known art and, consequently, less stressed by vibrations.

Tale soluzione prevede inoltre un dispositivo riscaldatore di una soluzione di acqua e urea, in particolare AdBlue®, nel quale la connessione meccanica tra flangia e conduttura a serpentina di riscaldamento è priva di saldature, eliminando i problemi di rotture a causa di sollecitazioni vibrazionali e risultando più affidabile dei dispositivi della tecnica anteriore. This solution also provides for a heating device for a solution of water and urea, in particular AdBlue®, in which the mechanical connection between the flange and the heating coil duct is seamless, eliminating the problems of breakage due to vibrational stresses and resulting in more reliable than prior art devices.

Il documento WO-A-2010/128531, pur essendo molto efficace per i motivi sopra elencati, presenta un componente metallico che, alla luce delle recenti richieste energetiche ed ecologiche in questo campo, non risulta ottimale per le realizzazioni ed applicazioni finali. Document WO-A-2010/128531, while being very effective for the reasons listed above, has a metallic component which, in light of the recent energy and ecological demands in this field, is not optimal for final realizations and applications.

Scopo quindi della presente invenzione è quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo un dispositivo riscaldatore di una soluzione di acqua e urea che non preveda più l'utilizzo di serpentine e che sia realizzato completamente in materiale plastico termoconduttivo, ottenendo contemporaneamente gli stessi benefici e gli stessi risultati tecnici realizzati con i dispositivi riscaldatori della tecnica anteriore, ad esempio quello descritto nel documento WO-A-2010/128531. Therefore, the aim of the present invention is to solve the aforementioned problems of the prior art by providing a heating device for a solution of water and urea which no longer requires the use of coils and which is made entirely of thermally conductive plastic material, obtaining at the same time the same benefits. and the same technical results achieved with the heating devices of the prior art, for example that described in WO-A-2010/128531.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell'invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un dispositivo riscaldatore di una soluzione di acqua e urea, in particolare AdBlue®, come quello descritto nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l'oggetto delle rivendicazioni dipendenti. The above and other objects and advantages of the invention, as will emerge from the following description, are achieved with a heating device for a solution of water and urea, in particular AdBlue®, such as the one described in claim 1. Preferred and variant embodiments non-trivial of the present invention form the subject of the dependent claims.

Risulterà immediatamente ovvio che si potranno apportare al descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalità equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate. It will be immediately obvious that innumerable variations and modifications (for example relating to shape, dimensions, arrangements and parts with equivalent functionality) can be made to the described description without departing from the scope of the invention as appears from the attached claims.

La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali l'unica Figura 1 illustra una vista in prospettiva di una realizzazione preferita del dispositivo riscaldatore secondo la presente invenzione. The present invention will be better described by some preferred embodiments, provided by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which the only Figure 1 illustrates a perspective view of a preferred embodiment of the heating device according to the present invention .

Facendo riferimento alla Figura 1, è possibile notare che il dispositivo riscaldatore 1 di una soluzione di acqua e urea, in particolare AdBlue®, contenuta all'interno di un serbatoio (non mostrato) di un veicolo, generalmente un veicolo commerciale alimentato a gasolio, è composto da almeno una flangia di connessione 3 dal quale diparte almeno una conduttura di riscaldamento 5, comprendente preferibilmente almeno una porzione 6 configurata come pacco radiante o scambiatore di calore, le cui estremità sono connesse, attraverso rispettivi inserti (non illustrati) di tale flangia 3, all'impianto del liquido di raffreddamento del motore dell'veicolo per fare circolare tale liquido all'interno di tale conduttura di riscaldamento 5, tali estremità essendo ovviamente destinate all'ingresso ed all'uscita del liquido circolante all'interno della conduttura di riscaldamento 5 stessa: vantaggiosamente, la conduttura di riscaldamento 5 è realizzata interamente in materiale plastico conduttivo cioè materiale plastico dotato di almeno una carica di materiale termoconduttivo, anche lungo le superfici atte ad entrare a contatto con tale AdBlue®. Referring to Figure 1, it can be seen that the heater device 1 of a solution of water and urea, in particular AdBlue®, contained inside a tank (not shown) of a vehicle, generally a commercial vehicle powered by diesel, is composed of at least one connection flange 3 from which at least one heating duct 5 departs, preferably comprising at least one portion 6 configured as a radiant pack or heat exchanger, the ends of which are connected, through respective inserts (not shown) of this flange 3, to the system of the cooling liquid of the engine of the vehicle to circulate this liquid inside this heating pipe 5, these ends obviously being intended for the inlet and outlet of the liquid circulating inside the heating pipe. heating 5 itself: advantageously, the heating duct 5 is made entirely of conductive plastic material, that is it is plastic material with at least one charge of thermally conductive material, even along the surfaces suitable for coming into contact with this AdBlue®.

Preferibilmente, il dispositivo riscaldatore 1 è inoltre dotato di almeno un sensore di livello e temperatura 9 della soluzione di acqua e urea o dell'AdBlue® contenuta all'interno del serbatoio, di tipo sostanzialmente noto e dotato di almeno una testa galleggiante (non illustrata) di misurazione del livello, disposto coassialmente alla conduttura di riscaldamento 5 a serpentina e connesso attraverso un rispettivo inserto di connessione elettrica (non illustrato) della flangia 3 a mezzi di controllo e gestione del livello e della temperatura sostanzialmente noti nel campo dell'autotrazione . Alla sua estremità inferiore, il sensore di livello e temperatura 9 può essere dotato di almeno un tampone antivibrazione (non illustrato) atto ad attenuare le sollecitazioni vibrazionali alle quali il dispositivo 1 è sottoposto ed a centrare il sensore 9 rispetto alla porzione a serpentina 6 della conduttura di riscaldamento 5. Preferably, the heating device 1 is also equipped with at least one level and temperature sensor 9 for the solution of water and urea or for the AdBlue® contained inside the tank, of a substantially known type and equipped with at least one floating head (not shown ) for measuring the level, arranged coaxially to the coil heating duct 5 and connected through a respective electrical connection insert (not shown) of the flange 3 to level and temperature control and management means substantially known in the automotive field. At its lower end, the level and temperature sensor 9 can be equipped with at least one anti-vibration pad (not shown) adapted to attenuate the vibrational stresses to which the device 1 is subjected and to center the sensor 9 with respect to the serpentine portion 6 of the heating pipe 5.

Preferibilmente, il dispositivo riscaldatore 1 è inoltre dotato di almeno un condotto di prelevamento 13 di urea o AdBlue® atto a consentire il prelevamento dal serbatoio di tale urea o AdBlue® non utilizzata attraverso la flangia 3 mediante una opportuna prima connessione (non illustrata) . Parallelamente, il dispositivo riscaldatore 1 è inoltre dotato di almeno un'apertura di mandata di urea o AdBlue® attraverso la flangia 3 atto a consentire il ritorno all'interno dal serbatoio di tale urea o AdBlue® mediante una rispettiva seconda connessione (non illustrata). Preferably, the heating device 1 is also equipped with at least one urea or AdBlue® withdrawal duct 13 adapted to allow the withdrawal of this unused urea or AdBlue® from the tank through the flange 3 by means of a suitable first connection (not shown). At the same time, the heating device 1 is also equipped with at least one delivery opening for urea or AdBlue® through the flange 3 suitable for allowing the return inside the tank of this urea or AdBlue® through a respective second connection (not shown) .

Ovviamente, attraverso la flangia 3 può anche essere disposto almeno un condotto di sfiato 17 di eventuali vapori o gas non nocivi sviluppatasi all'interno del serbatoio: eventualmente, il condotto di sfiato 17 può essere dotato di almeno una cartuccia di filtraggio di tali vapori o gas. Obviously, at least one vent duct 17 for any non-harmful vapors or gases developed inside the tank can also be arranged through the flange 3: optionally, the vent duct 17 can be equipped with at least one filtering cartridge for these vapors or gas.

Vantaggiosamente, al fine di eliminare qualsiasi saldatura di connessione tra la conduttura di riscaldamento 5 e la flangia 3, quest'ultima è dotata di almeno una coppia di sedi passanti, ciascuna delle quali atta ad essere attraversata da una rispettiva estremità della conduttura di riscaldamento 5 e corrispondente ad un relativo inserto (non illustrato) , ciascuna di tali estremità essendo connessa all'interno della rispettiva sede passante mediante un mezzo di tenuta, realizzato preferibilmente come almeno una boccola 7, agente su almeno un colletto di battuta perimetrale della sede passante stessa ed attraverso il quale tale estremità è passante. Advantageously, in order to eliminate any connection welding between the heating duct 5 and the flange 3, the latter is equipped with at least one pair of through seats, each of which is able to be crossed by a respective end of the heating duct 5 and corresponding to a relative insert (not shown), each of these ends being connected inside the respective through seat by means of a sealing means, preferably realized as at least one bushing 7, acting on at least one perimeter abutment collar of the through seat itself and through which this end is passing.

Inoltre, la flangia 3 può essere dotata esternamente di almeno una guarnizione di tenuta 19 cooperante con il bordo dell'apertura del serbatoio all'interno della quale è inserito il dispositivo riscaldatore 1 secondo la presente invenzione. Furthermore, the flange 3 can be provided externally with at least one sealing gasket 19 cooperating with the edge of the opening of the tank inside which the heating device 1 according to the present invention is inserted.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo riscaldatore (1) di una soluzione di acqua e urea contenuta all'interno di un serbatoio di un veicolo, composto da almeno una flangia di connessione (3) dal quale diparte almeno una conduttura di riscaldamento (5) all'interno della quale circola del liquido di raffreddamento di un motore di detto veicolo, caratterizzato dal fatto che detta conduttura di riscaldamento (5) è realizzata in materiale plastico termoconduttivo, cioè materiale plastico dotato di almeno una carica di materiale termoconduttivo. CLAIMS 1. Heater device (1) for a solution of water and urea contained inside a vehicle tank, consisting of at least one connection flange (3) from which at least one heating pipe (5) starts inside the which the cooling liquid of an engine of said vehicle circulates, characterized in that said heating duct (5) is made of thermally conductive plastic material, ie plastic material equipped with at least one charge of thermally conductive material. 2. Dispositivo riscaldatore (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta soluzione di acqua e urea è AdBlue®. 2. Heater device (1) according to claim 1, characterized in that said solution of water and urea is AdBlue®. 3. Dispositivo riscaldatore (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta conduttura di riscaldamento (5) comprende almeno una porzione configurata come pacco radiante/scambiatore di calore (6). 3. Heater device (1) according to claim 1, characterized in that said heating duct (5) comprises at least a portion configured as a radiant pack / heat exchanger (6). 4. Dispositivo riscaldatore (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere dotato di almeno un sensore di livello e temperatura (9) di detta soluzione di acqua e urea contenuta all'interno del serbatoio, detto sensore di livello e temperatura (9) essendo disposto coassialmente a detta conduttura di riscaldamento (5) e connesso attraverso un inserto di connessione elettrica di detta flangia (3) a mezzi di controllo e gestione. 4. Heater device (1) according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least one level and temperature sensor (9) for said water and urea solution contained inside the tank, said level and temperature sensor ( 9) being arranged coaxially to said heating duct (5) and connected through an electrical connection insert of said flange (3) to control and management means. 5. Dispositivo riscaldatore (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto sensore di livello e temperatura (9) è dotato di almeno un tampone antivibrazione. 5. Heater device (1) according to claim 4, characterized in that said level and temperature sensor (9) is equipped with at least one anti-vibration pad. 6. Dispositivo riscaldatore (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere dotato di almeno un condotto di prelevamento (13) di detta urea o AdBlue® da detto serbatoio mediante una prima connessione attraverso detta flangia (3). 6. Heater device (1) according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least one duct (13) for drawing said urea or AdBlue® from said tank by means of a first connection through said flange (3). 7. Dispositivo riscaldatore (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere dotato di almeno un'apertura di mandata di detta urea o AdBlue® attraverso detta flangia (3) all'interno di detto serbatoio mediante una seconda connessione. 7. Heater device (1) according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least one delivery opening for said urea or AdBlue® through said flange (3) inside said tank by means of a second connection. 8. Dispositivo riscaldatore (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere dotato di almeno un condotto di sfiato (17) attraverso detta flangia (3). 8. Heater device (1) according to claim 1, characterized in that it is provided with at least one vent duct (17) through said flange (3). 9. Dispositivo riscaldatore (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto condotto di sfiato (17) è dotato di almeno una cartuccia di filtraggio di vapori o gas. 9. Heater device (1) according to claim 1, characterized in that said vent duct (17) is equipped with at least one vapor or gas filtering cartridge. 10. Dispositivo riscaldatore (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta flangia (3) è dotata di almeno una coppia di sedi passanti, ciascuna delle quali atta ad essere attraversata da una rispettiva estremità di detta conduttura di riscaldamento (5) e corrispondente ad un inserto di detta conduttura di riscaldamento (5) di detta flangia (3), ciascuna di dette estremità essendo connessa all'interno di una rispettiva sede passante mediante un mezzo di tenuta agente su almeno un colletto di battuta perimetrale di detta sede passante, detto mezzo di tenuta essendo attraversato da detta estremità, detto mezzo di tenuta essendo preferibilmente almeno una boccola (7).10. Heater device (1) according to claim 1, characterized in that said flange (3) is equipped with at least one pair of through seats, each of which is able to be crossed by a respective end of said heating duct (5) and corresponding to an insert of said heating duct (5) of said flange (3), each of said ends being connected inside a respective through seat by means of a sealing means acting on at least one perimeter abutment collar of said seat through, said sealing means being crossed by said end, said sealing means preferably being at least one bushing (7).
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