ES2256825T3 - Dispositivo de dilucion de los gases de escape. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de dilución y de dispersión de los gases de escape y/o del aire de refrigeración del motor de un vehículo, que incluye palas (2) y un buje (4), caracterizado porque el buje (4) incluye un medio (5, 6) de reducción de las pérdidas de cargas del flujo gaseoso.

Description

Dispositivo de dilución de los gases de escape.

El sector técnico de la presente invención es el de los dispositivos destinados a reducir las signaturas visible e infrarroja de los vehículos militares, en lo relativo a los gases de escape.

La evolución de la tecnología de las cámaras y sensores térmicos permite detectar a grandes distancias fuentes calientes en el medio terrestre, como son los gases de escape y de refrigeración del motor de un vehículo. Para mejorar la discreción frente a la evolución de los sensores de rayos infrarrojos, es necesario por lo tanto reducir el nivel de energía irradiada por los flujos de escape y de refrigeración de los vehículos militares.

Ya hay publicaciones que proponen un dispositivo de dilución uniforme de los gases de escape de un vehículo militar. Es el caso de la patente FR-2776705 que describe un dispositivo en el que el aire es refrigerado en un área de refrigeración y posteriormente expulsado hacia el exterior por una salida provista de persianas. Estos dispositivos presentan sin embargo un gran inconveniente. Efectivamente, aunque se reduzca en gran medida la temperatura de los gases, estos gases siguen siendo localizables debido a la forma de su flujo de salida cuyo rastro se puede ver en forma de estela con los equipos de visión de rayos infrarrojos.

Una solución para disipar rápidamente esta estela consiste en instalar a la salida del tubo de escape de los gases del vehículo un dispersor de chorro cuyas palas dispersan radialmente el flujo gaseoso. Sin embargo, el gran inconveniente de este tipo de solución radica en el hecho de que tal dispersor de chorro constituye un obstáculo al flujo gaseoso y reduce por ello el rendimiento del vehículo (especialmente en las fases de aceleración del vehículo).

La patente US2112534 describe un dispositivo de evacuación de los gases de combustión de un motor de locomotora. Este dispositivo incluye en particular una turbina de ventilación, compuesta de un motor eléctrico y de palas accionadas por el motor eléctrico y unidas entre sí por un buje, con forma semiovoide. La turbina permite generar una circulación forzada de aire del interior de la cámara hacia el exterior de esta cámara.

Tal dispositivo tiene como inconveniente que genera una circulación forzada, lo que se opone al objetivo de la invención que pretende resolver el problema técnico de la disipación y de la dilución rápida de los gases de escape. Además, las palas puestas en práctica en este documento deben tener una forma adecuada para el arrastre de aire, forma que conlleva obligatoriamente pérdidas de cargas.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo que permita disipar y diluir rápidamente los gases fraccionando y desviando el flujo de la estela gaseosa inicial, sin que por ello suponga un obstáculo notable, para ayudarle a disiparse en el aire circundante.

Así pues, la invención tiene por objeto un dispositivo de dilución y de dispersión de los gases de escape y/o del aire de refrigeración del motor de un vehículo, que incluye palas y un buje, caracterizado porque el buje del dispositivo incluye un medio destinado a reducir las pérdidas de cargas del flujo gaseoso.

Según otra característica de la invención, el medio de reducción de pérdidas de cargas está constituido por al menos una abertura en el buje.

Según otra característica más, el número de aberturas, su diámetro y su disposición están determinados en función de la permeabilidad de la que se desea dotar al dispositivo.

Según otra característica, el medio de reducción de pérdidas de cargas está constituido por un elemento perfilado que permite cambiar la dirección del flujo gaseoso en dirección a las palas.

Según otra característica, las palas están fijas en un anillo.

Según otra característica, el anillo rota libremente en relación con el buje.

Según otra característica, el anillo está unido al buje.

Una primera ventaja del dispositivo según la invención radica en la facilidad de montaje en un vehículo, sin que sea necesario adaptar los elementos que ya equipan el vehículo.

Otra ventaja radica en la facilidad de la puesta en práctica del dispositivo y en su coste relativamente limitado.

Otra ventaja radica en el hecho de que este dispositivo influye relativamente poco en el rendimiento del vehículo que equipa.

Otras características, detalles y ventajas de la invención aparecerán más claramente en la descripción que se detalla a continuación a modo indicativo en relación con los dibujos, en los que:

la figura 1a representa en vista frontal un primer ejemplo de realización de un dispositivo según la invención,

la figura 1b es una vista de tres cuartos de las palas del dispositivo según el mismo ejemplo de realización,

la figura 2 representa en vista de tres cuartos un segundo ejemplo de realización de un dispositivo según la invención,

la figura 3a es una modelización de un flujo de gas de refrigeración de un vehículo no equipado con el dispositivo según la invención, y

la figura 3b es una modelización de un flujo de gas de refrigeración de un vehículo equipado con el dispositivo según la invención.

La figura 1a es una vista frontal que representa un primer ejemplo de realización de un dispositivo de dilución y de dispersión de los gases de escape 1, denominado igualmente dispersor de chorro, según la invención, que ha de instalarse a la salida de un tubo de escape (no mostrado) de los gases del motor de un vehículo, por ejemplo un vehículo militar. La figura 1b representa las palas del mismo dispersor de chorro en vista de tres cuartos. Evidentemente, este dispositivo puede instalarse sin modificación sensible en el conducto de evacuación del aire de refrigeración del motor o de cualquier otro elemento caliente del vehículo.

El dispersor de chorro 1 está compuesto por palas 2, por un anillo 3 y por un buje 4. Las palas 2 están unidas al anillo 3 que, en este ejemplo de realización, rota libremente en relación con el buje 4. La inclinación de las palas 2 respecto a su eje de rotación Z está comprendida entre 20º y 75º. Este ángulo es un ángulo constante, en el caso de palas planas. En el caso de palas con torsión, la inclinación varía progresivamente a lo largo del radio. Estas palas 2 no cubren la totalidad de la circunferencia del anillo 3, entre estas palas hay sectores libres de todo obstáculo que permiten una circulación mínima del flujo.

El buje 4 está provisto de aberturas circulares 5. El número de aberturas y su diámetro están determinados en función de la permeabilidad de la que se desea dotar al dispositivo.

Esta forma de realización permite combinar un flujo sensiblemente unidireccional y un flujo dispersado radialmente. El flujo unidireccional está relacionado con las aberturas 5 y el flujo dispersado está relacionado con las palas 2. La dispersión del flujo gaseoso por las palas resulta del ángulo de éstas. Un ángulo elevado produce poca contrapresión en el conducto de escape pero una dilución relativamente limitada, mientras que un ángulo débil induce una excelente dilución pero una contrapresión más marcada, por lo tanto más pérdidas de cargas. El número de aberturas y su diámetro permiten autorizar un flujo unidireccional más o menos importante. Efectivamente, si no hay ninguna abertura, el flujo unidireccional es nulo. Las pérdidas de cargas serán entonces elevadas pero la dilución del flujo es mejor. Por el contrario, un número importante de aberturas y/o aberturas de un gran diámetro darán lugar a un flujo unidireccional importante, lo que reduce las pérdidas de cargas pero atenúa la dilución de los gases.

El número de aberturas, su disposición y su diámetro se calcularán pues con el fin de adaptar la dilución de los gases de escape en función de la discreción buscada y del rendimiento que se desea obtener del vehículo.

La figura 2 es una vista de tres cuartos que representa un segundo ejemplo de realización de un dispersor de chorro según la invención.

En este ejemplo de realización, el buje central 4 no incluye ninguna abertura pero está provisto de un elemento 6 de perfil cónico destinado a orientar el flujo gaseoso hacia las palas 2. Las palas 2, o están fijas en el buje central 4, o rotan libremente alrededor del eje Z y describen un volumen V. La base del cono está conectada al buje de forma conocida, estando la punta dirigida aguas arriba del flujo.

En esta forma de realización, se busca desviar el flujo F de los gases, inicialmente paralelo al eje Z, hacia las palas 2 minimizando las pérdidas de cargas. La forma del elemento perfilado 6 se definirá pues en función de las características del flujo, de las palas 2 y de los resultados buscados.

Las figuras 3a y 3b representan modelizaciones de un flujo de gas de refrigeración de un vehículo. Estas figuras ilustran la contribución que aporta la invención como se reivindica al estado de la técnica. La figura 3a modeliza un flujo gaseoso F proveniente de un circuito de refrigeración de un vehículo desprovisto del dispositivo de dilución según la invención. En este caso, el flujo de escape es sensiblemente tubular y la temperatura central del flujo sigue siendo elevada.

La figura 3b modeliza el flujo gaseoso proveniente del mismo circuito de refrigeración pero provisto del dispositivo de dilución según la invención. En este caso, las condiciones de dilución han sido modelizadas para ser las más desfavorables (la temperatura de los gases es de 160ºC y la temperatura del aire de 30ºC, el flujo gaseoso F y el viento V están orientados en el mismo sentido). La alternancia de bandas oscuras y de bandas claras corresponde a gradientes de 10ºC. La figura 3b muestra que la invención permite reducir rápidamente la temperatura del flujo, tanto en su periferia como en el centro.

Estas realizaciones de la invención son dadas a modo de ejemplo. Otras realizaciones son posibles. En particular, podremos reemplazar el elemento de perfil cónico de la figura 2 por un elemento de perfil hemisférico, cónico-espiral, hiperbólico, parabólico o semielíptico, o cualquier otro tipo de perfil cuya forma permita dirigir el flujo gaseoso en dirección a las palas.

Para todas las formas de realización, se determinará el número de palas y su inclinación según la orientación que se desee dar al flujo gaseoso.

Claims (7)

1. Dispositivo de dilución y de dispersión de los gases de escape y/o del aire de refrigeración del motor de un vehículo, que incluye palas (2) y un buje (4), caracterizado porque el buje (4) incluye un medio (5, 6) de reducción de las pérdidas de cargas del flujo gaseoso.

2. Dispositivo de dilución y de dispersión de los gases de escape y/o del aire de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio (5) de reducción de pérdidas de cargas está constituido por una o varias aberturas (5) en el buje (4).

3. Dispositivo de dilución y de dispersión de los gases de escape y/o del aire de refrigeración según la reivindicación 2, el número de aberturas (5), su diámetro y su disposición están determinados en función de la permeabilidad de la que se desee dotar al dispositivo.

4. Dispositivo de dilución y de dispersión de los gases de escape y/o del aire de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio (6) de reducción de pérdidas de cargas está constituido por un elemento perfilado (6) que permite dirigir el flujo gaseoso en dirección a las palas (2).

5. Dispositivo de dilución y de dispersión de los gases de escape y/o del aire de refrigeración según una cualquiera de las reivindicaciones del aire precedentes, caracterizado porque las palas (2) están fijas en un anillo (3).

6. Dispositivo de dilución y de dispersión de los gases de escape y/o del aire de refrigeración según la reivindicación 5, caracterizado porque el anillo (3) rota libremente en relación con el buje (4).

7. Dispositivo de dilución y de dispersión de los gases de escape y/o del aire de refrigeración según la reivindicación 5, caracterizado porque el anillo (3) está unido al buje (4).