ES2205271T3 - Dispositivo y procedimiento de reduccion de ruido en un sistema de transporte para medios gaseosos y utilizacion de dicho dispositivo en un sistema de escape para barcos. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN DISPOSITIVO Y A UN PROCEDIMIENTO QUE PERMITE REDUCIR EL RUIDO EN EL INTERIOR DE UNA BANDA DE FRECUENCIAS EN UN SISTEMA DE TRANSPORTE PARA MEDIO GASEOSO, ESTANDO DICHO SISTEMA DISPUESTO ENTRE UN ORIFICIO DE ADMISION, QUE ESTA CONECTADO A UNA FUENTE SONORA Y UN ORIFICIO DE SALIDA. DICHO SISTEMA DE TRANSPORTE COMPRENDE VARIAS PARTES DE CANAL INTERCONECTADAS (1-7) Y PRESENTA AL MENOS UN MODULO (8, 9) QUE TIENE AL MENOS UN ATENUADOR DE REFLEXION (4) CON UNA LONGITUD DE RESISTENCIA (A 2 , B 2 Y AL MENOS UN ATENUADOR REACTIVO (3) CON UNA LONGITUD REACTIVA (A 1 , A 3 . B SUB ,1 , B 3 ). LA LONGITUD DE RESISTENCIA ESTA CONCEBIDA PARA REPRESENTAR UN CUARTO DE LONGITUD DE ONDA DE LA FRECUENCIA CENTRAL DE LA BANDA DE FRECUENCIA Y LA LONGITUD REACTIVA ESTA CONCEBIDA PARA REPRESENTAR UN CUARTO DE LONGITUD DE ONDA DE UNA FRECUENCIA COMPRENDIDA ENTRE EL LIMITE INFERIOR Y EL LIMITE SUPERIOR DE LA BANDA DE FRECUENCIAS.

Description

Dispositivo y procedimiento de reducción de ruido en un sistema de transporte para medios gaseosos y utilización de dicho dispositivo en un sistema de escape para barcos.

Campo técnico

La presente invención está relacionada con un dispositivo y un método de reducción de sonido en un sistema de transporte para los medios gaseosos del tipo descrito en el preámbulo a la reivindicación 1. El sistema de transporte del gas está principalmente destinado para un sistema de escape situado en un motor de combustión interna de un barco, donde el ruido generado y proveniente desde la salida del sistema de escape debe cumplir ciertos requerimientos predeterminados en cuanto al sonido. Sin embargo, la invención puede ser aplicada asimismo y de manera ventajosa en las instalaciones de ventilación, en las instalaciones de gases de escape para, por ejemplo, los vehículos con los motores de combustión interna o para los dispositivos de limpieza del gas de combustión en las plantas de producción de la energía eléctrica.

Antecedentes técnicos

Con el propósito de reducir el sonido que se emite especialmente desde el orificio de un sistema de ventilación o un sistema de escape, se conoce la forma de disponer uno o más atenuadores de sonido en el canal del gas del sistema. La designación atenuador del sonido normalmente quiere decir un dispositivo con la capacidad de consumir la energía del sonido. Esto se puede conseguir mediante la transformación de la energía del sonido en alguna otra forma de energía, como, por ejemplo, el calor cuya energía puede ser desviada y enfriada. En el siguiente texto, la designación atenuador resistivo define un dispositivo en un canal de gas que es capaz de absorber el sonido, es decir, capaz de transformar la energía del sonido en otra forma de energía. La designación atenuador en el siguiente texto quiere decir un aparato que es capaz de reducir el sonido, y la atenuación significa la propiedad de reducción de sonido.

Una de las realizaciones típicas de un atenuador resistivo es un tubo redondo o cuadrado, cuyos lados, expuestos al flujo del gas, están recubiertos con un absorbente o un material poroso de pequeñas cavidades acopladas. Un similar atenuador común de sonido destinado para el sistema de ventilación está descrito en el documento de la patente GB 2.122.256 y en la patente US 4.371.054. El documento de la patente US 2.826.261 dio a conocer otro atenuador resistivo para el sistema de escape. En estos casos, como absorbente, se utiliza normalmente la lana mineral o la fibra de vidrio incluido algún adhesivo a través del cual se consigue que el absorbente tenga una estructura afianzada. El absorbente también puede ser protegido por una capa de superficie permeable al aire, por ejemplo, una placa perforada, para alcanzar una vida útil más larga y mejor estabilidad mecánica en altas velocidades del gas. Tal atenuador resistivo tendrá la propiedad de atenuar el sonido que cubre una ancha gama de frecuencias y depende, aparte del espesor y del índice del flujo del absorbente, también del largo del área interior del atenuador.

El índice del espesor del absorbente respecto a la longitud de las ondas acústicas que forman parte del sonido es determinante para la atenuación del sonido con las frecuencias más bajas. Una atenuación satisfactoria es conseguida para las frecuencias del sonido en las que el espesor del absorbente es mayor que un cuarto de la longitud de onda del sonido. Las propiedades de la atenuación del sonido decrecen entonces drásticamente para el sonido de frecuencias más bajas que tiene una mayor longitud de onda. Incluso cuando la relación entre la longitud de onda y el espesor del absorbente es de alrededor 1/8, la absorción equivale solamente a su mitad, y con el índice 1/16 llega a solamente el 20% de la absorción que se obtiene con el índice de 1/4. Como permanece todavía cierta capacidad de absorción, en muchos casos se puede obtener suficiente absorción aumentando el largo del absorbente total en el sistema de transporte del gas. También el área transversal del sistema de transporte del gas tiene importancia en la reducción del sonido obtenida, ya que la reducción en la gama más alta de frecuencia del sonido disminuye con el área transversal aumentada.

De este modo, el problema que existe con el atenuador resistivo consiste en que la capa absorbente tiene que ser gruesa para poder absorber las frecuencias bajas. Esto conlleva un gran volumen. Sin embargo, un espesor absorbente más pequeño puede ser compensado por un largo total más grande del atenuador. Esto conduce a un coste aumentado de la obtenida reducción del sonido. Otro problema es que se debe de limitar la reducción de la presión en el sistema. Esto lleva a una relativamente gran área transversal del sistema. La reducción del sonido en la gama más alta de la frecuencia del sonido se produce de esta manera. Las propiedades de la atenuación del sonido dependen también del hecho donde el atenuador del sonido está situado dentro del sistema. Ocurre a menudo que las propiedades que se obtienen en el laboratorio, especialmente con las frecuencias bajas, y que están descritas en los folletos, raramente se obtienen en la práctica. Esto lleva a un gran sobredimensionamiento con el fin de asegurar la suficiente atenuación del sonido.

Otro método conocido de la reducción de la emisión del sonido del sistema de transporte del gas consiste en prevenir que el sonido se propague en el canal. Esto se puede conseguir disponiendo obstáculos reactivos en el canal del gas. Uno de tales obstáculos se obtiene mediante la creación de un sonido que está desfasado en relación con el sonido en el canal, donde tiene lugar la extinción. Esta técnica se utiliza preferentemente en conexión con la así llamada la atenuación del sonido activa. El sonido emitido en dirección opuesta se crea entonces por un altavoz colocado en el canal. Sin embargo, se requiere condiciones de un control extremo con el fin de conseguir que este sistema funcione.

Todavía otro método de reducción del sonido que llega al orificio consiste en disponer un obstáculo contra la onda acústica que progresa dentro del canal. Este tipo del atenuador del sonido realmente no consume ninguna energía y normalmente se llama atenuador reactivo. Un atenuador reactivo funciona sustancialmente de acuerdo con dos principios. El primer tipo es un atenuador de la reflexión. Esto comprende un aumento del área transversal, donde cuando el área aumenta, causa una onda de reflexión que se propaga en la dirección opuesta a la propagación del sonido. Desde el punto de vista funcional, el obstáculo se puede considerar como una pared contra la que el sonido rebota. El segundo tipo lo constituye un atenuador de resonancia que influye la propagación del sonido en el canal. En este caso, el obstáculo se puede considerar como una trampa en la que el sonido que progresa cae en su camino hacia el orificio.

Los atenuadores del sonido de resonancia comprenden dos tipos principales, a saber, atenuadores del cuarto de longitud de onda y así llamados los resonadores de Helmholtz. Este último está sintonizado solamente con una frecuencia, mientras que el atenuador del cuarto de longitud de onda está sintonizado con un cierto tono pero también tiene influencia sobre sus extraños armónicos. El atenuador del cuarto de longitud de onda comprende normalmente un tubo cerrado que está conectado con el canal y que corresponde a un cuarto de longitud de onda del sonido que debe ser atenuado. Sus propiedades atenuantes cubren habitualmente una gama muy pequeña de frecuencias. Un problema que existe con el atenuador reactivo reside en el hecho de que el volumen debe estar sintonizado con la frecuencia del sonido que se pretende evitar. Otro problema, y mucho más difícil, que hay que superar en relación con el atenuador reactivo, es que el mismo es muy sensible en cuanto al sitio en el que está colocado dentro del sistema. Considerando el sonido como algo que se propaga por pasos y el obstáculo como una trampa en la que el sonido que progresa debe caer, resulta fácil comprender que es importante situar el orificio de la trampa correctamente en relación con el largo del paso. La trampa colocada en el sitio inadecuado puede provocar que el sonido pase por encima de la misma sin encontrar resistencia. Para conseguir el máximo efecto de atenuación, el orificio del atenuador del cuarto de longitud de onda debe de estar situado en el punto de la máxima presión del campo acústico en el canal.

Existe asimismo un gran número de dispositivos que de distintas maneras combinan los métodos mencionados anteriormente. Sin embargo, el problema que surge habitualmente es que los distintos componentes terminan en distintos sitios donde no resultan efectivos. Para compensar las propiedades no previstas, los sistemas convencionales de atenuadores del sonido son a menudo realmente sobredimensionados lo que conduce a la necesidad de instalaciones caras, pesadas, que requieren mucho espacio y con significantes bajadas de presión.

Los dispositivos de atenuadores de sonido en los sistemas de transporte del gas, donde el gas cambia la temperatura, conllevan complicaciones adicionales ya que la longitud de onda del sonido cambia con la temperatura. Si la temperatura del gas aumenta desde los 20ºC hasta los 900ºC, la velocidad del sonido aumenta por lo tanto el doble. Un atenuador que funciona bien en una temperatura normal sufre por lo tanto un deterioro de propiedades, especialmente con las frecuencias bajas cuando el gas se calienta. Ello normalmente trae como resultado que los dispositivos de atenuación de sonido en los sistemas de transporte de los gases calientes, se vuelvan muy voluminosos. Un problema adicional en los sistemas de transporte de gases en el caso de los gases calientes, es el riesgo de formación de la condensación. El absorbente del sonido en el atenuador del sonido exhibe habitualmente un aislamiento térmico, en cuyo caso el interior del atenuador del sonido se vuelve tan frío que los líquidos disueltos en el gas caliente llegan a condensarse. Los líquidos condensados pueden transformar los residuos de la combustión transportados en el gas, tales como compuestos de azufre e hidrocarburos, en ácido que corroe el metal, entre otras cosas. La condensación puede también conducir a la acumulación de partículas en el sistema.

Resumen de la invención

El objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de transporte del gas en el que la emisión de sonido sea menor que en los sistemas conocidos convencionalmente y que no tenga los inconvenientes arriba mencionados. El sistema de transporte debe ser más sencillo, debe ocupar menos espacio, tener una sección transversal pequeña y ser menos costoso en su fabricación que los sistemas equivalentes producidos según la técnica conocida. El sistema debería tener el peso más bajo y sufrir menor bajada de presión y generar menos sonido aerodinámico dentro del canal que en los sistemas convencionales y debe comprender los componentes del sistema tales como la caldera de gases de escape, parachispas, etc. Debe ser posible sintonizar el efecto de la reducción del sonido respecto a las condiciones del límite acústico presentes en el sistema y ser menos sensible a las variaciones de la frecuencia. Como los gases transportados son a menudo calientes, el sistema debe incluir el aislamiento térmico para que los canales en el exterior puedan ser contactados pero que en el interior del sistema no se forme la condensación. Asimismo, el mantenimiento del sistema debe ser sencillo y debe comprender partes reemplazables.

Lo anteriormente indicado se consigue de acuerdo con la presente invención en el sistema de transporte destinado para el medio gaseoso, con los aspectos característicos descritos en la parte característica de la reivindicación 1, y mediante el método con los aspectos característicos descritos en la parte característica de la reivindicación 7. Las realizaciones ventajosas están descritas en las partes características asociadas con las reivindicaciones independientes.

El sonido se propaga en el gas como un movimiento translatorio por lo cual las moléculas del gas se vuelven alternativamente densas y frágiles. Este hecho trae como resultado los relativos máximos y mínimos de la presión. Cuando se trae a una habitación la fuente del sonido, se crea el campo acústico lo que está causado por las condiciones del límite acústico que caracteriza este espacio. Se puede decir que la determinada habitación responde a la fuente del sonido. El campo acústico está hecho de moléculas del aire que en algunas posiciones se mueven muy vigorosamente mientras que en otras posiciones las moléculas se mueven muy poco o incluso se quedan estacionarias. En las posiciones donde las moléculas son estacionarias, la relativa presión del aire es alta, y en las posiciones en las que la velocidad de las moléculas es grande, la relativa presión del aire es baja. Para cada frecuencia del sonido se forma un modelo que está más o menos acentuado dependiendo de las condiciones del límite de la habitación y de la fuerza con la que la fuente del sonido genera el mismo en esta frecuencia específica. En el texto que sigue, los mínimos de presión antes mencionados son llamados nodos. Entre los nodos, el campo acústico asume el modo de oscilación, cuyo movimiento oscilante se determina como amplitud.

En el sistema de escape, donde los gases pasan a través de un canal hacia un orificio, el campo acústico se crea de la misma manera que en una habitación y este campo de sonido está determinado por las condiciones del límite en el canal. Adicionalmente, existe una claramente expresada dirección del movimiento de la misma energía del sonido, concretamente desde la fuente del sonido hasta el orificio. Las condiciones del límite acústico a las que el sonido está sujeto en su camino hacia el orificio, están de esta manera determinadas por las propiedades de las superficies limitantes del canal. Las condiciones del límite acústico no están nada complicadas en la zona del orificio, ya que la misma forma del orificio, así como el fenómeno de que el gas caliente bajo alta presión sea arrojado al aire en la temperatura normal y con la presión atmosférica normal, influencian la generación del sonido. En el orificio, el sonido que progresa está sujeto a una reflexión fuerte por lo que parte de la energía del sonido pasa en la dirección opuesta. El sonido reflejado da lugar a un campo de sonido con las ondas estacionarias en el canal. En el sistema del canal no atenuado, el campo acústico está determinado casi exclusivamente por estas ondas de reflexión. Las ondas estacionarias, con los nodos pronunciados y grandes amplitudes, están de esta manera impartidas al campo acústico generado.

Mediante la introducción de la atenuación en el sistema del canal, el campo acústico se vuelve menos acentuado. Los experimentos han demostrado que bajo tales condiciones es posible controlar localmente el campo acústico generado en el canal. Cada aumento del área causa una onda de reflexión donde rebota parte de la energía del sonido que progresa. En un sistema de canal alargado y atenuado, esto significa que, con tal aumento del área, en el campo acústico está localizado un nodo. La presente invención lo utiliza de tal manera que la posición del nodo está utilizada para determinar el largo óptimo del atenuador de la reflexión que puede incluir también las propiedades de la atenuación resistiva y la mejor situación del orificio de atenuador reactivo.

Para limitar el volumen del sistema de transporte del gas, en el sistema del canal se disponen atenuadores resistivos con el espesor absorbente moderado. De este modo se obtiene una buena atenuación del sonido de altas frecuencias. Para el sonido de frecuencia más baja, también se consigue una buena atenuación del sonido disponiendo una pluralidad de atenuadores resistivos uno detrás del otro. La capacidad de absorción inferior es de esta manera compensada por un mayor largo total de los atenuadores resistivos.

Con las frecuencias bajas, la onda progresiva interpreta el atenuador resistivo más como un atenuador de la reflexión. Ya que el sistema del canal está atenuado, el campo acústico está dispuesto de tal manera que el nodo en el campo acústico está situado en el área de transición. En consecuencia, para conseguir un buen efecto de atenuación en una cierta frecuencia del sonido, un atenuador del cuarto de longitud de onda debe estar de esta forma colocado con el orificio en una posición que está distanciada un cuarto de longitud de onda del aumento del área. Entre dos nodos del sonido de una frecuencia particular, la distancia es de la mitad de longitud de onda. En la mitad del camino entre estos nodos, es decir, en la distancia de un cuarto de longitud de onda desde el nodo, es donde la amplitud de la presión es la más grande. En esta posición, es donde las moléculas del gas se mueven menos y aquí está situado el orificio del atenuador del cuarto de longitud de onda. El método descrito también hace posible disponer de forma óptima el atenuador del cuarto de longitud de onda con una extensión que coincide con la del canal.

Mediante una combinación apropiada de los atenuadores de la reflexión con las propiedades de la atenuación resistiva y atenuadores reactivos, los experimentos han demostrado que el campo acústico en el canal puede ser controlado y que, mediante la elección de la localización, los atenuadores con las propiedades de atenuación predecibles y optimizadas, se pueden construir. Cuando se coloca un atenuador reactivo en cada lado de un atenuador de la reflexión, los experimentos han demostrado que con las frecuencias bajas, un considerable efecto de atenuación con el ancho de la banda correspondiente a una banda de un tercio de octava se puede conseguir. La tercera banda comprende un tercio de una octava y corresponde al ancho de banda de alrededor del 24% de la frecuencia central.

Breve descripción de los dibujos

La invención será descrita en más detalle mediante la presentación de una realización haciendo referencia a los dibujos anexos en los que

La Figura 1 muestra un sistema de transporte compuesto de atenuadores resistivo y reactivo de acuerdo con la invención,

La Figura 2 muestra una sección transversal de un atenuador resistivo, y

La Figura 3 muestra una sección transversal de un atenuador reactivo.

Un sistema de transporte de acuerdo con la invención destinado para un medio gaseoso está presentado en la Figura 1. El sistema de transporte mostrado es un sistema de escape de un motor diesel en un barco. Los gases de escape procedentes del motor (no está mostrado) pasan a través del tubo de entrada 1, situado en la parte más baja del sistema de escape, a través de la instalación de limpieza del gas de combustión 6, hasta el intercambiador del calor 2. En el mismo, una parte del calor excedente del gas caliente se quita para calentar el agua o aceite. Luego los gases pasan del intercambiador de calor a través de la parte de reducción del sonido del canal del gas de escape que comprende una pluralidad de atenuadores reactivos de sonido 3 y una pluralidad de atenuadores resistivos de la reflexión 4 que comprenden alguna forma de absorción de sonido.

En la parte alta del sistema de escape, los gases de escape pasan a través del parachispas 5 al tubo de salida 7 que está conectado con el orificio (no está mostrado) rodeado por una chimenea (no está mostrada). Los gases transportados en el canal son calientes y normalmente tienen la temperatura de alrededor de 400ºC. Con los gases, se transportan partículas menores de combustión, las cuales tras la condensación de los líquidos disueltos en el gas, forman ácidos que pueden causar daño de corrosión sobre el metal, entre otras cosas.

La parte que atenúa el sonido del sistema de escape está diseñada, de acuerdo con la presente invención, con el diámetro exterior que tiene el espesor uniforme. Esto trae como resultado el sistema estilizado del canal con un espesor uniforme, que permite que el sistema de escape se acomode dentro de un volumen total que ahorra el espacio de manera óptima. Los atenuadores resistivos de la reflexión 4 incluidos en el sistema están destinados a absorber eficazmente el sonido en las gamas de frecuencia alta y media. Entonces la capacidad de la absorción del sonido cae con la frecuencia decreciente. Sin embargo, se obtiene suficiente absorción también para la parte alta de la gama más baja de la frecuencia mediante la disposición de un gran número de atenuadores resistivos de la reflexión en el canal. El efecto de la reducción del sonido de un sistema de canal convencional y que requiere mucho espacio, está compensado, de acuerdo con la invención, con la atenuación resistiva en vez del mayor largo total.

En las frecuencias bajas, los atenuadores resistivos de la reflexión 4 funcionan solamente como atenuadores de la reflexión, en cuyo caso la energía del sonido para algunas frecuencias está reflejada en la dirección opuesta a la propagación del sonido. El campo acústico en el canal se adapta por lo tanto de manera que en esta posición en el canal, donde el área transversal está cambiada, el nodo de presión está situado en el campo acústico. Esto se utiliza de acuerdo con la invención de manera que el orificio del atenuador reactivo 3 está dispuesto a una distancia de un cuarto de longitud de onda desde el nodo de presión de esta manera definido. La razón es porque el atenuador reactivo funciona mejor si su orificio está situado donde la presión acústica es la más grande, que es en la mitad del camino entre dos nodos, es decir, a una distancia de un cuarto de longitud de onda desde uno de los nodos.

Para un atenuador de un cuarto de longitud de onda, el largo del atenuador es el mismo que el largo entre el atenuador de la reflexión y el orificio del atenuador del cuarto de longitud de onda. Este hecho permite al atenuador del cuarto de longitud de onda recibir de manera ventajosa una extensión paralela al tubo y con su extremo cerrado hacia el atenuador de la reflexión. El canal del gas de escape puede de esta manera estar diseñado con el diámetro exterior del espesor uniforme. El largo del atenuador del cuarto de longitud de onda es de esta forma exactamente tan grande como la distancia entre el borde del atenuador de la reflexión y el orificio del atenuador del cuarto de longitud de onda. Este largo se llamará de aquí en adelante el largo reactivo y de esta manera incluye tanto la distancia del orificio desde el atenuador de la reflexión como el largo de atenuador del cuarto de longitud de onda.

Un atenuador de la reflexión tiene una característica de atenuación que da alta atenuación a las frecuencias cuyos múltiplos pares de un cuarto de longitud de onda corresponden al largo del atenuador. El efecto atenuante decrece entonces, hacia arriba y hacia abajo en la gama de las frecuencias, y se acerca a cero en el caso de las frecuencias cuyo múltiplo de la mitad de longitud de onda corresponde al largo del atenuador. Este formato da como resultado que el atenuador de la reflexión sea afectivo en la frecuencia fundamental, cuya longitud de onda es cuatro veces el largo del atenuador y en armónicas pares respecto a esta frecuencia fundamental. En las frecuencias bajas, son las propiedades de reflexión del atenuador resistivo de la reflexión que se utilizan. El largo resistivo es por lo tanto idéntico que el largo del atenuador de la reflexión y de aquí en adelante se llamará el largo resistivo. Ha de notarse aquí que el atenuador resistivo en frecuencias bajas puede ser igualmente reemplazado por una cámara de la reflexión u otra unidad en el sistema de escape que se cambia del área.

Un atenuador de resonancia absorbe dentro de una gama de frecuencias estrecha. La característica de la atenuación del atenuador del cuarto de longitud de onda está relacionada con múltiplos impares del cuarto de longitud de onda del sonido. El efecto atenuante decrece entonces muy rápidamente hacia arriba y hacia abajo en la gama de las frecuencias. La única condición del atenuador del cuarto de longitud de onda, para que surta el efecto atenuante, es que su orificio esté situado en el sistema de manera que empiece el movimiento de resonancia. Esto se consigue de manera efectiva solamente cuando el orificio está situado en un punto del campo acústico donde la frecuencia en cuestión tiene la presión máxima. El atenuador del cuarto de longitud de onda está utilizado preferentemente para la atenuación de los tonos puros en el sistema. De esta manera, si está situado un cuarto de longitud de onda desde el atenuador de la reflexión, su efecto se vuelve óptimo. Cuando se lo sitúa antes o después del atenuador resistivo, su capacidad de reducción del sonido y el ancho de la banda con frecuencias bajas puede ser optimizada mediante una selección apropiada del largo resistivo y el largo reactivo.

Los experimentos han demostrado que un módulo de tres unidades de atenuadores del sonido exhibe unas propiedades de atenuación del sonido excesivamente efectivas en la gama de frecuencia baja. El sonido dentro de una bastante ancha banda de frecuencia puede de esta manera quedar efectivamente atenuada. De acuerdo con la invención, los atenuadores están dispuestos en módulos 8 y 9, respectivamente, y comprenden por lo menos un atenuador de la reflexión 4 y por lo menos un atenuador reactivo 3. La Figura 1 muestra dos módulos, cada uno con un atenuador resistivo de la reflexión 4 rodeado por un atenuador reactivo 3, dispuesto en cada lado, con el orificio orientado hacia fuera desde el atenuador de la reflexión. La extensión total A y B, respectivamente, de tal módulo es de tres largos de la unidad a y b, respectivamente, comprendiendo, cada una, tres cuartos de longitud de onda de la frecuencia central de la banda de frecuencia dentro de la cual la atenuación se debe conseguir. El atenuador reactivo 3b y 3d, respectivamente, que está situado primero en la dirección del flujo, está adaptado para ser sintonizado con la frecuencia más baja del límite de la banda de frecuencia. El atenuador reactivo 3c y 3e, respectivamente, situado después del atenuador resistivo de la reflexión está adaptado para ser sintonizado con la frecuencia límite más alta de la banda de frecuencia. El largo resistivo a_{2} y b_{2}, respectivamente, está adaptado para corresponder a un cuarto de longitud de onda de la mencionada frecuencia central. El largo reactivo a_{1} y b_{1}, respectivamente, está adaptado para corresponder a un cuarto de longitud de onda de la frecuencia del límite más bajo. El largo reactivo a_{3} y b_{3}, respectivamente, está adaptado a corresponder a un cuarto de longitud de onda de la frecuencia del límite más alto.

En el caso de una función atenuante deseada correspondiente a una banda de frecuencia de la magnitud de una tercera banda, el ancho de banda es de alrededor del 24% de la frecuencia central. Para conseguir tal función atenuante, los largos reactivos están adaptados para corresponder a un cuarto de longitud de onda de las frecuencias que son, respectivamente, el 12% por debajo y el 12% por encina de la frecuencia central de una banda de un tercio de octava. El largo resistivo a_{2} y b_{2}, respectivamente, mostrado en la Figura 1 corresponde a un cuarto de longitud de onda de la frecuencia central de la banda de un tercio de octava. El largo reactivo a_{1} y b_{1}, respectivamente, corresponde al largo resistivo a_{2} y b_{2}, respectivamente, multiplicado por el factor 1,14. De forma correspondiente, para el límite más alto de frecuencia, el largo reactivo a_{3} y b_{3}, respectivamente, es igual que el largo resistivo a_{2} y b_{2}, respectivamente, dividido por el factor 1,14. Los experimentos han demostrado que una atenuación de alrededor de 15 decibelios sobre una banda de frecuencia que comprende una banda de un tercio de octava se alcanza con el módulo descrito. Se consigue el efecto de sinergia cuando se interconectan dos módulos, en cuyo caso los módulos cooperan de tal modo que el efecto total de reducción del sonido se extiende sobre la totalidad de la banda de octava, es decir, tres bandas de un tercio de octava. Esto se consigue de tal manera sin el atenuador resistivo de la reflexión situado entre los módulos.

El atenuador resistivo de la reflexión 4 incluido en el sistema de transporte está mostrado en la Figura 2. El atenuador del sonido comprende un contenedor cilíndrico 10 con una pieza de conexión 11 con forma cónica dispuesta en cada extremo al que una pestaña preferentemente circular 12 está adjunta para unirse con la unidad de conexión en el sistema. El contenedor 10, la pieza de conexión 11 y la pestaña 12 están hechos de un material resistente al calor como metal y preferentemente acero inoxidable. El cuerpo de absorción cilíndrico 14, que forma un pasillo que coincide con el interior 13 de la pestaña 12, está dispuesto en el contenedor. Entre el interior del contenedor y el exterior del cuerpo de la absorción, un canal 15 para el paso del gas está dispuesto, este canal se extiende en sección transversal a lo largo de todo el interior del contenedor. Un medio de seguridad de protección de la temperatura 27 está dispuesto en el exterior del contenedor. El medio de protección de seguridad de la temperatura está diseñado de manera apropiada como un recubrimiento del aislamiento térmico con una superficie exterior mecánicamente resistente y repelente de la suciedad.

El cuerpo de absorción 14 comprende un cuerpo cilíndrico de un absorbente de sonido resistente al calor, preferentemente un tipo de lana con fibras largas que está comprimido entre una capa protectora interior 16 y una capa protectora exterior 17. El absorbente del sonido puede estar hecho, por ejemplo, de fibra de vidrio o lana mineral, pero también se pueden utilizar otras fibras cerámicas o sintéticas. La capa protectora interior 16 y la capa protectora exterior 17, que rodean el material absorbente están unidas en los extremos por partes extremas circulares 1 B. Entre la parte extrema 18 y el lado interior opuesto de la pieza de conexión 11 en el extremo respectivo del contenedor, un orificio y una salida al canal 15 están dispuestas. El absorbente protegido está centrado y ajustado en el contenedor por una pluralidad de palillos espaciadores 19 que se extienden longitudinalmente, adjuntos al interior del contenedor. Las capas protectoras, interior y exterior, están dispuestas para exponer parcialmente el material absorbente y están hechas de un material resistente al calor. Las capas protectoras están preferentemente hechas de una chapa inoxidable perforada o de una malla resistente a la corrosión. Los experimentos han demostrado que la introducción del canal 15 atravesado por el gas no supone ningún deterioro significante de la absorción del sonido. Por lo tanto, es posible esperar que existan las propiedades de reducción del sonido correspondientes al espesor absorbente entre el interior del contenedor 10 y la capa protectora interior 16 del material absorbente.

El cometido del canal 15 dispuesto en el interior del contenedor 10 consiste en permitir el paso de una cantidad parcial de los gases de escape calientes que fluyen a través del atenuador del sonido. Mediante este paso de gases calientes, se obtiene la temperatura de 150ºC en el interior del contenedor, con lo cual se puede prevenir que los líquidos disueltos en el gas se condensen en el interior del contenedor. El interior calentado de esta manera debe tener aislamiento térmico para que no ocurra ningún daño personal por el contacto con el exterior del sistema. Por lo tanto, se pretende conseguir la temperatura de 55ºC. Por esta razón, el medio de seguridad 27 de protección de la temperatura está dispuesto con el fin de conseguir el exterior del sistema con una temperatura que no sea peligrosa.

El atenuador reactivo del sonido 3 incluido en el sistema de transporte está mostrado en la Figura 3. El atenuador del sonido comprende un contenedor cilíndrico 20 con una pieza de conexión 21 con forma cónica dispuesta en cada extremo. Una pestaña preferentemente circular 22 para unirse con la unidad de conexión en el sistema está ajustada a la pieza de conexión. El contenedor 20, la pieza de conexión 21 y la pestaña 22 están hechos de un material resistente al calor como metal y preferentemente acero inoxidable. Un tubo cilíndrico transportador 24 que forma un pasillo que coincide con el interior 23 de la pestaña 22 está dispuesto en el contenedor 20. Los extremos del tubo conectan con el interior de las pestañas 22 por lo cual el volumen encerrado 25 está dispuesto entre el contenedor 20 y el tubo transportador 24. Una pluralidad de aberturas 26 que conecta el volumen 25 con el canal del transporte del gas, está dispuesta en un extremo del tubo 24.

Las aberturas 26 dispuestas en el tubo transportador 24 tiene un área total de abertura de sustancialmente la misma magnitud que el área interior transversal del tubo transportador. La extensión de las aberturas está dispuesta en la dirección tangencial de manera que su extensión en la dirección longitudinal del atenuador es limitada. El índice del área transversal del canal de transporte respecto al área transversal del volumen 25 del atenuador reactivo debe ser igual. Si esta área se reduce, el efecto de atenuación del sonido se vuelve más pequeño y estrecho respecto a la frecuencia. En cambio, si esta área aumenta, se produce un efecto mayor y de banda más ancha. De esta manera, solamente el permitido volumen total limita la fuerza obtenida. En el exterior del contenedor 20, el medio de seguridad 27 de protección de la temperatura está dispuesto de la misma manera que en el caso del atenuador resistivo. En el interior del contenedor, dentro del volumen 25 sintonizado, está dispuesto el aislamiento térmico 28 que también proporciona cierta atenuación del sonido. Con esta localización, se reduce la necesidad del aislamiento térmico en el exterior mientras que en el mismo tiempo aparece una característica de atenuación reactiva de banda más ancha.

A pesar de que sea ventajoso, el sistema del canal no está limitado a comprender el sistema del canal con la sección transversal circular y cilíndrica. Con el mismo resultado se puede aplicar la invención a los sistemas con el área transversal con bordes múltiples así como a los sistemas con las secciones inclinadas longitudinalmente.

A pesar de que los experimentos hayan demostrado que el módulo con la combinación de dos atenuadores reactivos y un atenuador resistivo presentan muy buenas propiedades de reducción del sonido, la combinación de un atenuador reactivo y dos atenuadores resistivos produce un notable efecto de reducción de sonido en frecuencias bajas. El largo resistivo total y por lo tanto el largo del atenuador de la reflexión en este caso se hacen de la mitad de la longitud de onda. El atenuador de la reflexión presenta de esta forma características de atenuación donde la atenuación en la frecuencia de dimensionamiento es cero pero que aumenta considerablemente hacia arriba y hacia abajo en la dirección de la frecuencia. Sin embargo, el atenuador de la cuarta parte de la longitud de onda incluido en el módulo tiene su efecto atenuante concentrado en la frecuencia de dimensionamiento. Mediante la cooperación entre los dos atenuadores, el efecto atenuante se consigue por esta razón y se extiende sobre una larga banda de frecuencia.

Por medio de los experimentos también se ha podido demostrar que cada combinación de por lo menos un atenuador de la reflexión y por lo menos un atenuador reactivo proporciona un buen efecto de reducción del sonido de banda ancha. Lo que es determinante es el índice del largo reactivo respecto al largo resistivo. Para conseguir el mejor efecto, el largo resistivo y el largo reactivo deben ser sustancialmente iguales.

En el orificio del sistema de transporte del gas, se producen unas fuertes ondas de la reflexión, por lo que el nodo de presión está localizado en este sitio. Esta situación está utilizada de acuerdo con la invención para la colocación de un atenuador reactivo (3f) con su orificio orientado hacia fuera desde el orificio del sistema. El atenuador reactivo puede ser igualmente dispuesto de manera que su orificio esté situado una cuarta parte de la longitud de onda desde el orificio del sistema pero que la extensión del atenuador esté orientada hacia fuera desde el orificio del sistema.

Claims (11)

1. Un dispositivo para la reducción del sonido en el sistema de transporte del medio gaseoso entre una entrada que está conectada con una fuente de sonido, y una salida; el sistema de transporte mencionado comprende una pluralidad de partes del canal interconectadas (1-7) que forman por lo menos un módulo (8, 9) que comprende por lo menos un atenuador de la reflexión (4) con un largo resistivo (a_{2}, b_{2}) y por lo menos un atenuador de una cuarta parte de longitud de onda (3) con un largo reactivo (a_{1}, a_{3}, b_{1}, b_{3}) caracterizado por el hecho de que el largo resistivo y el largo reactivo son sustancialmente los mismos.

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, donde por lo menos un módulo (8, 9) está compuesto de un atenuador de la reflexión (4) y un atenuador de una cuarta parte de longitud de onda (3) colocado en cada lado del atenuador de la reflexión.

3. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, donde el índice del largo resistivo (a_{2}, b_{2}) respecto al largo reactivo (a_{1}, a_{3}, b_{1}, b_{3}) se encuentra dentro del rango desde 0,85 hasta 1,15.

4. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el atenuador de la reflexión (4) comprende un contenedor (10) en el que el cuerpo de la absorción (14) está dispuesto, por lo que entre el contenedor y el cuerpo de la absorción está dispuesto un canal a través del cual fluye una parte del gas transportado.

5. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el atenuador de una cuarta parte de la longitud de onda (3) comprende un contenedor (20) y un tubo transportador (24) rodeado por el contenedor, por lo cual entre el contenedor y el cuerpo del tubo transportador se encuentra encerrado un volumen (25), el área transversal que es sustancialmente tan grande como el área transversal del canal de transporte del gas limitado por el tubo transportador.

6. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, donde el área total de las aberturas (26) entre el tubo transportador (24) y el segundo volumen (25) es sustancialmente tan grande como el área transversal del tubo (24).

7. Un método de la reducción del sonido dentro de una banda de frecuencias en un sistema de transporte para el medio gaseoso con la pluralidad de partes del canal interconectadas (1-7), estando dispuesto por lo menos un módulo (8,9) en el sistema de transporte y que comprende por lo menos un atenuador de la reflexión (4) con un largo resistivo (a_{2}, b_{2}) y por lo menos un atenuador de una cuarta parte de la longitud de onda (3) con un largo reactivo (a_{1}, a_{3}, b_{1}, b_{3}), caracterizado por el hecho de que el largo resistivo sirve para constituir una cuarta parte de la longitud de onda de la frecuencia central de la banda de frecuencia y el largo reactivo sirve para constituir una cuarta parte de la longitud de onda de la frecuencia entre las frecuencias límite, más alta y más baja, de la banda de frecuencia.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, donde por lo menos un módulo (8, 9) está dispuesto de un atenuador de la reflexión (4) y un atenuador de una cuarta parte de la longitud de onda (3), habiendo recibido el atenuador de la reflexión un largo resistivo de una cuarta parte de la longitud de onda de la frecuencia central de la banda de frecuencia, y que el atenuador de una cuarta parte de la longitud de onda ha recibido un largo reactivo de una cuarta parte de la longitud de onda de la frecuencia central de la banda de frecuencia.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que por lo menos un módulo (8, 9) está dispuesto de un atenuador de la reflexión (4a, 4b), al cuyo extremo el primer atenuador de la cuarta parte de la longitud de onda (3b, 3d) está conectado, y a cuyo otro extremo el segundo atenuador de una cuarta parte de la longitud de onda (3c, 3e) está conectado, por lo cual el primer atenuador de la cuarta parte de la longitud de onda ha recibido un largo reactivo de una cuarta parte de la longitud de onda de la frecuencia del límite más bajo de la banda de frecuencia y el segundo atenuador de una cuarta parte de la longitud de onda ha recibido el largo reactivo de una cuarta parte de la longitud de onda de la frecuencia del límite más alto de la banda de frecuencia.

10. El uso del dispositivo para la reducción del sonido en el sistema de transporte del medio gaseoso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 6 en el sistema de escape de barcos.

11. El uso del método para conseguir la reducción del sonido dentro de la banda de frecuencia del sistema de transporte, destinado para el medio gaseoso, de acuerdo con las reivindicaciones de 7 a 8 en el sistema de escape de barcos.