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pour 1 "Dispositif d'évacuation des gaz de combustion**
On fait que la pollution atmosphérique provient essentiellement dos déchets de combustion, tant solides que gazeux, qui proviennent aussi bien des foyers domestiques et d'usines que des moteurs à explosion ou à combustion*
On a déjà proposé par divers moyen* de séparer des gaz de combustion lesproduits solides qu'ils contiennent! Les produits gazeux toxiques sont plus difficiles a éliminer et leur nocivité est d'autant plus grande que leur concentra- tion locale dans l'atmosphère est plus élevée.
La présente invention concerne un dispositif d'évacuation des gaz de combustion qui en réduit considéra- blement la nocivité et, en ces d'installation fixe, favorise
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l'emport de ces gaz par les courants atmosphériques naturel..
Le dispositif selon l'invention comprend, a l'in- térieur d'un conduit d'évacuation de gaz brûles, un ajutage alimenté on air atmosphérique sous pression qui forme une trompe pour la dilution et la propulsion desdite gaz brûlés dans leur conduit,
Avant de narvonir au nivoau de l'orifice de l'ajutage, les gaz brûlas sont avantageusement débarrassés des particules solides qu'ils contiennent.
Do préférence, l'ajutage contient un ventilateur axial et son moteur d'ontrainement, ce ventilateur aspirant l'air extérieur par des canaux traversant le conduit d'éva- ouation des gaz et le refoulanttravers le convergent de l'ajutage.
La séparation dos particules solides peut être obtenue par l'un dos nombreux moyens connus cette fin,
Dans une forme avantageuse de réalisation do l'invention, l'extrémité do l'arbre moteur, opposée à celle qui entraîne le ventilateur axial entraîne, dans une chambre de collecte, dos gaz brûlés provenant de la source de ces gaz, une turbine centrifuge qui, en projetant les gaz charges de particules solides contre les parois de la chambre, les sépare de ces particules.
Dans une installation fixe, . la sortie de la trompe, les gaz brûlés et l'air do dilution sont dirigés vers le haut et, grâce à l'énergie qui leur a été communiquée, ils peuvent être projetés h grande hauteur jusque atteindre les courants horizontaux de l'atmosphère.
L'invention permet la récupération pratiquement totale de toutes les particules en suspension dont le diamètre varie de 1 à 100 microns. La dilution, de préférence
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dans le rapport d'une partie do gaz brûlot pour trois d'air, est telle que la nocivité est considérablement réduite. En ce qui concerne particulièrement lot installations fixes, l'éjection de l'ensemble dos gaz dilués à une assez haute altitude dispense do l'utilisation des hautes cheminée et, néanmoins, permet l'action des courants horizontaux atmosphé- riques naturels qui sont capables do déplacer en altitude et on distanco In masse éjoctée.
La description qui va suivre en regard du dessin annexe, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les parti- cularités qui ressortant tant du dessin que du texte faisant, bion entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 est une coupe verticale d'une chemi- née pour installation fixe.
La figure 2 ost une coupe verticale d'un agence- ment d'échappement pour moteur do véhicule.
Les figures 3 et 4 sont des coupes respectivement par III-III et IV-IV de la figure 2.
Sur la souche d'uno cheminéo quelconque 1, on briques par exemple, est monté et ajusté un tube métallique 2 do diamètre approprié au débit de la cheminée. Ce tube, comme les autres organes métalliques du dispositif, est évidemment traité pour résister la corrosion.
Sur le tube 2, est fixé, par l'intermédiaire dos ailettes do radissago 3, l'ensemble des éléments aérodynami- que;et électriques de la cheminée,
Le tube 2 supporte ainsi uno chambre circulaire 4 dont la fond 5 est incliné (sur le dessin à 45 ).Coaxiale.. mont h la chambre 4 est porté un cylindre 6 par los doux rangées de tubos 7a et 7b, les premiers obliques, les seconds
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horizontaux, servent, en même temps que d'ontrotoises mécani- quel, do passage d'air entre l'extérieur ot le cylindre inté- rieur 6.
' @
Doux couronnes en tdlo 8 ot 9 on forme do tronc do cône sont fixées en quinconce, l'une b l'intérieur de la chambre 4, l'autre à l'extérieur du cylindre 6, de telle Manière qu'elles servent do chicane ot obligent un passage ascendant sinueux,
Le tube 10, destiné la récupération des suies et cendres,
prolonge lo fond incline à 45 de la chambre 4 il débouche dans un récipient quelconque de récupération*
Au contro du cylindre 6 est disposé la moteur électrique 11 dont l'arbre est vertical 1 sur l'extrémité inférieure de celui-ci ost montée une turbine tangentielle 12 dont l'axe correspond ainsi à colui du prolongement 2 de la cheminée* Sur l'extrémité supérieure est monté le rotor 13 de turbine axiale.
Cet ensemble est coiffé par dos conduits de tôle formant un doubla Venturi. L'ajutage convergent 14 est ajusté sur lo cylindre intérieur 6 et il est recouvert par un autre convergent 15 (plus convergent), l'espace entre les deux étant maintenu par dos ailette$ 16, le tout surmonté d'un divergont 17 sorvant do cône final d'éjection*
A l'intérieur du tube 2 est disposée la vanne 18 commandée par un sorvo-motour ou tout autre système électro- mécanique 19. Le câble 20 alimente la commando do la vanne et le moteur 11.
Avant d'exposer le fonctionnement do cet ensem- ble, on rappellera quo, dans les fumées des foyers domesti- quos comme dans celles des foyors des collectivités d'habita- , tions, on trouve on général :
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- desgaz et des vapeurs contenant dos gaz toxiques tels quo l'oxyde de carbone (CO), les anhydrides sulfureux (SO2 et SO3), des hydrocarbures et tous les gel dérivés du chloro, - dos poussières sous la forme do particules solides plus ou moins volumineuses (dont los dimension* varient do 1 100 nierons 5 lesquelles tombent a une dis- tance plus ou moins grande do la cheminée selon lour masse, Les poussières sont constituées en général par dos résidus solides do combustion (cendres, suies, charbon, coke, chaux,
etc ...), : dos fumées en général d'origine mtaliiquo (oxyda de zinc ou plomb, oxyda arsénioux, etc ...), - des buée. sous forme d'aérosols huileux, acides ou alcalins.
En ce qui concerne les usines, les résidu* de combustion comoortcnt on plus d'autres corps complexe* tels que, par exemple, les composés fluoré. pour los usines trai- tant l'aluminium, ainsi quo des produite de valeur toit quo des acides chromiquos ot des bromures,
La cheminée 1 évacuant uno partie ou la plupart do ces corps, envoie cet ensemble gazeux et les particules on suspension dans 10 tuyau 2, celles-ci étant soumisos à la dépression créée par la turbine tangentielle 12.
Comme montré par les floches 21, cotto masse est centrifugée avec des forces très grandes contre la paroi intérieure de la chambre 4, ce qui a pour effet do provoquor une disjonction entre les gaz et les particules solidos ou liquides en suspension, Ces particules retombent sur 10 tond incline et sont récupérées par le conduit 10.
Après cette disjonction, les gaz débarrassés dos éléments en suspension passent entre les deux cylindres 4 ot 6
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on contournant los chicanes 8 et 9 destina à arrêter les quolquos particules do masse faible pouvant encore se trouver on suspension. Lorsque certaines fumées ne présentent en suspension que des éléments très fins (do l'ordre du micron), l'effet de ces chicanes est augmenté on les soumettent à dos vibrations ultra-sonores (de l'ordre do 20.000 périodes-secon- de) par un émetteur d'ultra-sons appropriât On obtient ainsi une rupture de la continuité des vitesses entre les parti- cules solides ot les gaz et, de ce fait, leur séparation.
La turbine axiale 13 créant une déprossion à sa partie inférieure aspire par les tubes 7 l'air extérieur qui vient lâcher et refroidir le moteur 11. Cette turbine chasse cet air dans le convergent 14, en en augmentant la vitesse.
Au col 22 du Venturi est créée ainsi une dépression aspirant les gaz de combustion qui passent entre les doux cylindres 4 et 6 et, au niveau de ce col, se produit une dilution dans le rapport désirée Celui qui semble le meilleur, tant pour la dilution des gaz résiduels que pour leur propulsion, est do 75 % d'air ambiant et de 25 % de gaz résiduel. La plupart des gaz toxiques perdent pratiquement leur agressivité avec ce pourcentage de dilution,
Le divergent final 17 (qui n'excode pas, selon les lois de Venturi, 8 de divergence) éjecte cette fumée une hauteur qui est variable selon la puissance de la turbine axiale 13.
On peut considérer d'après les relevés sérolo- giques que, pour un immeuble type de la région parisienne, si l'on éjecte ce gaz dilué à une trentaine de mètres au- dessus des immeubles les plus hauts, la masse de ces gaz se rattache aux courants d'air plus froids, donc plus denses, de l'atmosphère et subiront un déplacement latéral et en altitude évitant ainsi la retombée de ces aaz.
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Outre l'épuration recherchée, on obtient d'autres avantages complémentaires et, notamment, un tirage constant dans les chaudières, A cette fin, le moteur électrique 11 peut être couplé, par exemple, aux injecteurs de la chaudière à combustible liquide, c'est-à-dire que la cheminée ne fonctionne que lorsque la combustion est effective dans la chaudière.
Dans le cas de certaines usines, la récupéra- tion des particules solides offre un grand infect économique.
Pour les usines, on évite les constructions des hautes cheminées et, enfin, on réduit considérablement les pertes de charge dans les conduits d'évacuation des chaudières ou autres ensembles de combustion.
La pollution atmosphérique due aux moteurs explosion ou à combustion est analogue.
Dans les gaz d'échappement se trouvent également dos suies, poussières, dépôt de carbone l'état solide et liquide tels que les hydrocarbures, particules de plomb, etc., et dos gaz nocifs tels que l'oxyde de carbone, les anhydrides sulfureux et sulfuriquo, bonze 3-4, pyrène, oxyde d'azote, sulfure de plomb, oxyde et tétra-éthyle de plomb, chlore et brome.
L'agencement montré sur les figures 2 à 4 permet une amélioration considérable de cet état de choses.
Rattaché à la pipe d'échappement du moteur par le divergent 23 à faible ponte, ce dispositif comprend une chambre cylindrique 24 formant réservoir d'accumulation en 25.
A l'intérieur de cette chambre est, comme précédemment, monté un autre cylindre concentrique 6 que supportent les ouïes 27 réunies en un tube 28 destiné à l'amenée d'air frais. Le moteur électrique 29 est centré dans le cylindre intérieur 26; placé cotte fois horizontalement, il comporte une turbine
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tangentielle 30 du côté de l'arrivée de gaz 23 et une turbine axiale 31 du cêté de l'éjection des gaz.
L'ensemble des duux convergents 32 et 33, qui coiffe la sortie, débouche dans une chambre de détente 34, laquelle peut comporter, en 35, un émetteur de rayons ultra" violet, producteur d'ozone.
Dans cet agencement, la récupération des suies ou cendres peut se faire dans l'emplacement 25, soit sous forme d'un tiroir 36 ou sous forme d'un sac consommable 37.
Le moteur électrique est alimenté par le câble 38 et, enfin, dos ailettes 39 provoquent une turbulence dans la nasse de gaz centrifugée.
Les gaz sortant de la pipe d'échappement 23 sont centrifugea par la turbine 30. Les éléments solides en sue- pension sont recueillis dans l'espace 25 et, comme précédem- ment, la turbine axiale 31 crée une zone de dépression sasu- rant l'admission d'air ambiant, par l'intermédiaire de la tubulure 28, ce qui permet la dilution et l'djoction des gaz b travers le détendeur 34. L'émetteur ultra-violet par éclateur 35, assure, après la dilution, l'enrichissement, par production d'ozone, des gnz ainsi dilués en molécules d'oxy- gène actif et la transformation de l'oxyde de carbone dilué en gaz carbonique.
L'alimentation du moteur électrique 29 est ici assurée directement par la dynamo entraînée par le moteur dont les gaz d'échappement sont à évncuer. La vitesse du moteur 29 peut ainsi être proportionnelle a la vitesse de rotation du moteur à explosion ou à combustion.
Commo précédemment, outre la réduction de la pollution de l'atmosphère, d'autres avantages accessoires sont obtenus.
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La déprossion dans la pipe d'échsppement assure le vidage des chambres do combustion quel que soit le régira du moteur, ce qui se traduit, pour le moteur, par une légère augmentation de puissance on raison de la suppression du freinage des gaz d'échappement.
L'effet silencieux est grandement vue Ilot 4 et il est également constant quelle que soit la vitesse de rota- tion du moteur*
On a constaté que le niveau sonore de l'échsp- poment normal des véhicules est réduit par ce système d'envi** ron 30 % et, de plue, que la fréquence de ce niveau sonore est décalée vers dos velours plus basses On maintient une température pratiquement constante dans tout le circuit d'échappement de la voiture depuis les soupapes jusqu'à l'éjection finale.
Enfin, lorsque le moteur est bien réglé et lorsque cet ensemble est bien adapté au moteur, on obtient une sensible diminution de la consommation@
La prise d'air 28 est avantageusement disposée le plus haut possible et on peut aussi avantageusement la munir d'un filtre.
On peut aussi placer la prise d'air 28 tous le capot du moteur, ce qui présente l'avantage de renouveler l'air d'alimentation du moteur.
Il va do soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention.
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for 1 "Combustion gas discharge device **
Atmospheric pollution is caused mainly by combustion wastes, both solid and gaseous, which come as much from domestic homes and factories as from internal combustion or combustion engines *
It has already been proposed by various means * to separate the solid products they contain from the combustion gases! Toxic gaseous products are more difficult to remove and their harmfulness is greater the higher their local concentration in the atmosphere.
The present invention relates to a device for evacuating combustion gases which considerably reduces their harmfulness and, in these fixed installations, promotes
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the transport of these gases by natural atmospheric currents.
The device according to the invention comprises, inside a burnt gas discharge duct, a nozzle supplied with atmospheric air under pressure which forms a pump for the dilution and propulsion of said burnt gas in their duct,
Before narvonir at the level of the orifice of the nozzle, the burnt gases are advantageously freed of the solid particles which they contain.
Preferably, the nozzle contains an axial fan and its drive motor, this fan sucking in the outside air through channels passing through the gas evacuation duct and delivering it through the convergent part of the nozzle.
The separation of solid particles can be obtained by one of many means known to this end,
In an advantageous embodiment of the invention, the end of the motor shaft, opposite to that which drives the axial fan, drives, in a collection chamber, back burnt gases coming from the source of these gases, a centrifugal turbine. which, by projecting the gases charged with solid particles against the walls of the chamber, separates them from these particles.
In a fixed installation,. the outlet of the tube, the burnt gases and the dilution air are directed upwards and, thanks to the energy imparted to them, they can be thrown at great height until they reach the horizontal currents of the atmosphere.
The invention allows the practically total recovery of all the particles in suspension, the diameter of which varies from 1 to 100 microns. Dilution, preferably
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in the ratio of one part of hot gas to three of air, is such that the harmfulness is considerably reduced. Particularly in the case of fixed installations, the ejection of the whole of the diluted gases at a high enough altitude dispenses with the need for the high chimneys and, nevertheless, allows the action of the natural horizontal atmospheric currents which are capable. do move in altitude and one distanco In éjoctée mass.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the drawing and from the text being, of course, part of it. said invention.
Figure 1 is a vertical section of a chimney for fixed installation.
Figure 2 is a vertical section of an exhaust arrangement for a vehicle engine.
Figures 3 and 4 are sections through III-III and IV-IV of Figure 2, respectively.
On the strain of uno chiminéo any 1, one bricks for example, is mounted and adjusted a metal tube 2 of diameter appropriate to the flow rate of the chimney. This tube, like the other metal parts of the device, is obviously treated to resist corrosion.
On the tube 2, is fixed, by the intermediary of the radissago fins 3, all the aerodynamic and electrical elements of the chimney,
The tube 2 thus supports a circular chamber 4 whose bottom 5 is inclined (on the drawing at 45). Coaxial .. mount h the chamber 4 is carried a cylinder 6 by the gentle rows of tubos 7a and 7b, the first obliques, the seconds
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horizontal, serve, at the same time as mechanical ontrotoise, for passage of air between the exterior and the interior cylinder 6.
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Soft tdlo crowns 8 ot 9 in the form of a truncated cone are fixed in staggered rows, one inside chamber 4, the other outside cylinder 6, in such a way that they serve as a baffle ot oblige a winding upward passage,
Tube 10, intended for the recovery of soot and ash,
extends the bottom inclined at 45 from chamber 4 it opens into any recovery container *
At the control of cylinder 6 is arranged the electric motor 11 whose shaft is vertical 1 on the lower end of the latter ost mounted a tangential turbine 12 whose axis thus corresponds to the colui of the extension 2 of the chimney * On the the upper end is mounted the rotor 13 of the axial turbine.
This set is capped by back metal ducts forming a Venturi doubla. The convergent nozzle 14 is fitted to the inner cylinder 6 and it is covered by another convergent 15 (more convergent), the space between the two being maintained by back fin $ 16, the whole surmounted by a divergont 17 sorvant do final ejection cone *
Inside the tube 2 is arranged the valve 18 controlled by a sorvo-motor or any other electro-mechanical system 19. The cable 20 supplies the commando do the valve and the motor 11.
Before explaining the functioning of this assembly, we will recall that, in the smoke of domestic stoves as in those of the hearths of residential communities, we generally find:
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- gases and vapors containing toxic gases such as carbon monoxide (CO), sulfur dioxide (SO2 and SO3), hydrocarbons and all gels derived from chloro, - dust in the form of solid particles more or less bulky (the size of which varies from 1,100 to 5 which fall at a greater or lesser distance from the chimney according to its mass. The dust is generally formed by solid combustion residues (ash, soot, coal, coke, lime,
etc ...),: back fumes generally of metal origin (zinc or lead oxida, arsenic oxida, etc ...), - fumes. in the form of oily, acidic or alkaline aerosols.
As far as factories are concerned, the combustion residues * comoortcnt in addition to other complex bodies * such as, for example, fluorinated compounds. for factories treating aluminum, as well as products of value as well as chromic acids and bromides,
The chimney 1 evacuating some or most of these bodies, sends this gaseous assembly and the particles are suspended in pipe 2, the latter being subjected to the depression created by the tangential turbine 12.
As shown by the floches 21, the mass is centrifuged with very great forces against the inner wall of the chamber 4, which has the effect of causing a disjunction between the gases and the solid particles or liquids in suspension. These particles fall back on 10 mows tilts and are collected through conduit 10.
After this disjunction, the gases freed from the suspended elements pass between the two cylinders 4 ot 6
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the baffles 8 and 9 were bypassed to stop any small mass particles which may still be in suspension. When certain fumes present in suspension only very fine elements (of the order of a micron), the effect of these baffles is increased and they are subjected to ultra-sonic vibrations (of the order of 20,000 periods-seconds). ) by an appropriate ultrasound emitter. A break in the continuity of the velocities between the solid particles and the gases is thus obtained and, consequently, their separation.
The axial turbine 13 creating a deprossion at its lower part sucks in through the tubes 7 the outside air which releases and cools the engine 11. This turbine drives this air into the convergent 14, increasing its speed.
At neck 22 of the Venturi is thus created a depression sucking the combustion gases which pass between the soft cylinders 4 and 6 and, at this neck, a dilution occurs in the desired ratio That which seems the best, both for the dilution of residual gases than for their propulsion, is 75% ambient air and 25% residual gas. Most toxic gases practically lose their aggressiveness with this percentage of dilution,
The final divergent 17 (which does not code, according to the Venturi laws, 8 for divergence) ejects this smoke a height which is variable according to the power of the axial turbine 13.
It can be considered from the serological readings that, for a typical building in the Paris region, if this diluted gas is ejected about thirty meters above the tallest buildings, the mass of these gases is relates to the colder air currents, therefore more dense, of the atmosphere and will undergo a lateral displacement and in altitude thus avoiding the fallout of these aaz.
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In addition to the desired purification, other additional advantages are obtained and, in particular, a constant draft in the boilers. To this end, the electric motor 11 can be coupled, for example, to the injectors of the liquid fuel boiler, that is, that is, the chimney only works when combustion is effective in the boiler.
In the case of some factories, the recovery of solid particles offers great economic infectivity.
For factories, the construction of tall chimneys is avoided and, finally, pressure drops in the exhaust ducts of boilers or other combustion units are considerably reduced.
Atmospheric pollution due to internal combustion or combustion engines is similar.
In the exhaust gases are also found soot, dust, carbon deposit the solid and liquid state such as hydrocarbons, lead particles, etc., and harmful gases such as carbon monoxide, sulfur dioxide. and sulfuriquo, bonze 3-4, pyrene, nitrogen oxide, lead sulphide, lead oxide and tetraethyl, chlorine and bromine.
The arrangement shown in Figures 2-4 allows a considerable improvement in this state of affairs.
Attached to the engine exhaust pipe by the low-spawning divergent 23, this device comprises a cylindrical chamber 24 forming an accumulation tank at 25.
Inside this chamber is, as previously, mounted another concentric cylinder 6 supported by the vents 27 joined together in a tube 28 intended for the supply of fresh air. The electric motor 29 is centered in the inner cylinder 26; placed side by side horizontally, it has a turbine
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tangential 30 on the gas inlet side 23 and an axial turbine 31 on the gas ejection side.
The set of converging duux 32 and 33, which covers the outlet, opens into an expansion chamber 34, which may include, at 35, an emitter of ultra violet rays, producing ozone.
In this arrangement, the recovery of the soot or ash can be done in the location 25, either in the form of a drawer 36 or in the form of a consumable bag 37.
The electric motor is powered by the cable 38 and, finally, back fins 39 cause turbulence in the centrifuged gas trap.
The gases leaving the exhaust pipe 23 are centrifuged by the turbine 30. The solid sweat elements are collected in the space 25 and, as before, the axial turbine 31 creates a safe vacuum zone. the admission of ambient air, via the pipe 28, which allows the dilution and the addition of the gases b through the regulator 34. The ultraviolet emitter by spark gap 35 ensures, after dilution, the enrichment, by the production of ozone, of the gnz thus diluted in molecules of active oxygen and the transformation of the diluted carbon monoxide into carbon dioxide.
The supply of the electric motor 29 is here provided directly by the dynamo driven by the engine whose exhaust gases are to be evncuated. The speed of the engine 29 can thus be proportional to the speed of rotation of the internal combustion or combustion engine.
As previously, in addition to the reduction of pollution of the atmosphere, other ancillary advantages are obtained.
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Deprossion in the exhaust pipe ensures the emptying of the combustion chambers regardless of the engine speed, which results, for the engine, by a slight increase in power due to the suppression of the braking of the exhaust gases .
The silent effect is greatly seen on Ilot 4 and it is also constant regardless of the engine speed *
It has been observed that the sound level of the normal exhaust of vehicles is reduced by this system by about 30% and, moreover, that the frequency of this sound level is shifted towards lower velours. a virtually constant temperature throughout the car's exhaust system from the valves to the final ejection.
Finally, when the engine is properly adjusted and when this assembly is well suited to the engine, a significant reduction in consumption is obtained @
The air intake 28 is advantageously arranged as high as possible and it can also advantageously be fitted with a filter.
It is also possible to place the air intake 28 all over the engine cover, which has the advantage of renewing the supply air to the engine.
It goes without saying that modifications can be made to the embodiments which have just been described, in particular by substitution of equivalent technical means, without thereby departing from the scope of the present invention.