ES2293303T3 - Silenciadores con prestacion acustica mejorada a frecuencias bajas y moderadas. - Google Patents
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Abstract
Un silenciador para un motor de combustión interna, que comprende: una carcasa (502) externa que tiene una porción de cuerpo y un primer y un segundo extremos; un conducto (600) de escape que transporta los gases de escape a través de la citada porción de cuerpo; un silenciador (510) disipador posicionado en el interior de dicho cuerpo, y que rodea a dicho conducto (600) de escape, y un resonador (520) de Helmholtz que comprende una cámara (522) y una garganta (524a), posicionado en el interior del cuerpo, siendo dicho conducto (600) de escape un conducto de escape perforado y estando al menos una perforación acoplada acústicamente con la citada garganta (524a) de resonador, que se caracteriza porque el silenciador comprende además, al menos, un deflector en el interior de dicho silenciador (510) disipador.
Description
Silenciadores con prestación acústica mejorada a
frecuencias bajas y moderadas.
Los silenciadores típicos de tipo absorbedores o
silenciadores de escape 10 que se muestran en la Figura 1 (también
conocidos como silenciadores disipadores), incluyen una carcasa 12
externa y un conducto 14 poroso que realiza la conexión de los
conductos 14A y 14B de entrada y salida para la comunicación de
fluido de los gases de escape procedentes del motor de combustión
interna. El material 18 absorbente de ruido se dispone como relleno
entre el conducto 14 poroso y la superficie interna de la cámara de
silenciador de escape. Los silenciadores absorbedores reducen
eficientemente la energía acústica a frecuencias intermedias y altas
(típicamente por encima de 200 Hz), en virtud de las
características de absorción de sonido del material 18 absorbedor
de sonido. Se desea una absorción de "banda ancha" de la
energía acústica en aplicaciones de escape del automóvil debido a
que la frecuencia de la energía acústica producida por el motor
variará según cambia la velocidad del motor (RPM) y según varía la
temperatura de los gases de escape.
Por ejemplo, el documento JP
10-252442f1 describe un silenciador para incrementar
el efecto de silenciamiento del ruido del sonido de baja frecuencia
mediante la conexión de dos cámaras de resonancia en serie. El
silenciador comprende un conducto externo dispuesto en un espacio
previsto en la periferia externa de un conducto interno con dos
extremos. Se ha formado una cámara de resonancia de alta frecuencia
entre el conducto interno y un conducto de cobertura. El
silenciador comprende además un resonador con dos cámaras de
volúmenes diferentes, que comunican por medio de un espacio libre
entre el conducto interno y el conducto de cobertura. El conducto
interno está perforado y al menos una de las perforaciones está
acoplada acústicamente con el espacio libre.
También, el documento JP
1-190912A se refiere a un dispositivo de escape que
comprende medios para conmutar la entrada/ corte del escape, cuando
el vehículo es inestable. Este documento describe un dispositivo de
escape que comprende una carcasa externa y una pluralidad de
conductos de escape que llevan gases a través del dispositivo. Un
primer conducto de escape perforado lleva gases desde la entrada, a
través de una primera cámara, hasta una segunda cámara; un segundo
conducto de escape lleva gases desde la segunda hasta una tercera
cámara, y un tercer conducto de escape lleva gases desde la segunda
cámara hasta el exterior del dispositivo.
Otro tipo de silenciador es el que se conoce
típicamente como silenciador reflector. En los silenciados
reflectores, los elementos están diseñados para reflejar o generar
ondas de sonido que interfieren destructivamente con las ondas de
sonido que emanan del motor. Un tipo de elemento reflector acústico
se conoce comúnmente como resonador de Helmholtz. Un resonador de
Helmholtz consiste en una cámara de garganta A abierta, con un
volumen de aire localizado en la cámara, y la garganta vibra debido
a la compresión periódica del aire en la cámara. Los resonadores de
Helmholtz pueden estar sujetos a los conductos de escape de los
motores de combustión interna como se muestra en la Figura 3, para
anular el ruido causado por la ignición de los pistones del motor de
combustión interna (típicamente, 30 a 400 Hz). La Figura 3 ilustra
esquemáticamente un silenciador de escape 50 que incluye una
carcasa 52 externa rígida, un resonador 54 de Helmholtz que incluye
una porción 54a de garganta que tiene un diámetro D_{T} interior
y una longitud L_{T}, y una porción 54b de cámara que tiene un
diámetro D_{C} interior y una longitud L_{C}.
Típicamente, la frecuencia de atenuación de pico
de la energía del sonido, es decir, la frecuencia a la que ocurre
la mayor parte de las pérdidas de transmisión, es una función del
volumen de la porción 54b de cámara del resonador 54 de Helmholtz y
del diámetro D_{T} interior, y de la longitud L_{T} de la
porción de garganta. Por ejemplo, si el volumen de la cámara se
incrementa y el diámetro D_{T} interior de la porción de garganta
se reduce, la frecuencia pico de atenuación se incrementa.
Cuando el resonador 54 de Helmholtz está sujeto
a una ramificación lateral, como se muestra en la Figura 3, la
ramificación lateral tiene tanto masa (inercia) como elasticidad
acústica. Este sistema acústico se conoce como resonador de
Helmholtz y se comporta de una manera muy similar a un sistema
simple de amortiguación de resorte másico. El resonador tiene una
garganta con un diámetro D_{T} y un área S_{b}, una longitud de
cuello efectiva L_{eff} = L + 0,85D_{T}, y un volumen V de
cavidad (una función de D_{C} y de L_{C}). El volumen de
cavidad resuena a una frecuencia, y en el proceso de resonancia,
interactúa con la energía. Toda la energía absorbida por el
resonador durante una parte del ciclo acústico es devuelta al
conducto más tarde durante el ciclo. La relación de fase es tal que
la energía se devuelve hacia la fuente, no es enviada a lo largo
del conducto. Puesto que no se extrae ninguna energía del sistema,
la parte real de la impedancia de la ramificación R_{b} = 0. La
parte imaginaria de la impedancia puede ser expresada en términos de
elasticidad acústica y de inercia del resonador, X_{b} =
p(\omegaL_{eff}/S_{b}-c^{2}/\omegaV),
de modo que la ecuación del coeficiente de transmisión de potencia
de sonido puede ser escrita como se muestra en la ecuación (1):
La potencia transmitida es cero cuando \omega
= \omega_{0} en la Ec. (1), la cual es la frecuencia de
resonancia del resonador, a la que se refleja toda la energía hacia
la fuente. Estos filtros reducen el sonido dentro de una banda en
torno a la frecuencia de resonancia, y dejan pasar todas las demás
frecuencias. La estrecha gama de frecuencias en la que se produce
la interferencia, no es normalmente una condición deseada en el
escape de un automóvil, puesto que la frecuencia de la energía
acústica variará según varía la velocidad del motor (RPM) y según
varía la temperatura de los gases de escape.
La invención se refiere a un silenciador de
escape o silenciador de tubo de escape para un motor de combustión
interna, en particular, un silenciador, con las características de
amortiguación de un resonador de Helmholtz y con las
características de absorción de un silenciador disipador, para un
motor de combustión interna. Un objeto de la presente invención
consiste en proporcionar un silenciador o silenciador de escape
perfeccionado para su uso con un motor de combustión interna, que
incorpora a la vez uno o más elementos silenciadores disipadores y
uno o más elementos reflectores tales como un resonador de
Helmholtz. Otro objeto de la invención consiste en proporcionar un
elemento disipador perfeccionado, y resonadores para su uso en un
silenciador de escape. Un objeto adicional de la invención consiste
en proporcionar un resonador y un silenciador disipador combinados
en un único conjunto de silenciador de escape, adecuado para su uso
con técnicas estándar de construcción de automóviles, que tenga un
rendimiento superior en comparación con los de la técnica
anterior.
La Figura 1 es una vista en planta de un
silenciador de escape absorbedor de la técnica anterior;
la Figura 2 es una vista en planta de un
silenciador de escape absorbedor que incluye un deflector
interior;
la Figura 2A es un gráfico de Pérdidas de
Transmisión (y) sin ningún flujo de aire, frente a Frecuencia (x),
de predicciones del método de elemento de contorno (BEM) para un
silenciador disipador con un deflector interno, y para un
silenciador disipador sin dicho deflector;
la Figura 2B es un gráfico de Pérdidas de
Transmisión (y) sin ningún flujo de aire, frente a Frecuencia (x),
de datos experimentales generados para un silenciador disipador que
incluye uno y dos deflectores internos, y para un silenciador
disipador sin tal deflector;
la Figura 3 es una vista en planta de un
resonador de Helmholtz de la técnica anterior, posicionado como
ramificación lateral en un sistema de escape;
la Figura 3A es una vista en planta de un
resonador de Helmholtz forrado con material fibroso, posicionado
como ramificación lateral en un sistema de escape;
la Figura 4 es un gráfico de Pérdidas de
Transmisión (y) sin ningún flujo de aire, frente a Frecuencia (x),
de datos experimentales generados para un resonador de Helmholtz que
incluye varias cantidades de material fibroso de relleno;
la Figura 5 es una vista en planta de un
silenciador de la técnica anterior;
la Figura 5A es una sección transversal de la
Figura 5 tomada a lo largo de la línea 5A;
la Figura 6 es una vista en planta de un
silenciador de la técnica anterior;
la Figura 6A es una sección transversal de la
Figura 6 tomada a lo largo de la línea 6A;
la Figura 7A es un gráfico de Pérdidas de
Transmisión (y) sin ningún flujo de aire, frente a Frecuencia (x),
de datos experimentales generados para 4 prototipos de silenciadores
conforme a realizaciones de la presente invención, y para un
silenciador que utiliza silenciadores de escape reflectores de la
técnica anterior con dos conductos de entrada y de salida de
tamaños diferentes;
la Figura 7B es un gráfico de Pérdidas de
Transmisión (y) sin ningún flujo de aire, frente a Frecuencia (x),
de datos experimentales generados para 4 prototipos de silenciadores
conforme a realizaciones de la presente invención, y para un
silenciador que utiliza silenciadores de escape reflectores de la
técnica anterior con dos conductos de entrada y de salida de
tamaños diferentes;
la Figura 8A es un gráfico de Pérdidas de
Transmisión (y) sin ningún flujo de aire, frente a Frecuencia (x),
de datos experimentales generados para 4 realizaciones de
silenciadores de escape conforme a la presente invención;
la Figura 8B es un gráfico de Pérdidas de
Transmisión (y) sin ningún flujo de aire, frente a Frecuencia (x),
de datos experimentales generados para 4 realizaciones de
silenciadores de escape de acuerdo con la presente invención;
la Figura 9 es una vista en planta de un
silenciador de la técnica anterior;
la Figura 9A es una sección transversal de la
Figura 9, tomada a lo largo de la línea 9A;
la Figura 10 es una vista en planta de un
silenciador que incluye un deflector de acuerdo con una realización
de la presente invención, y
la Figura 10A es una vista en planta de un
silenciador de escape absorbedor, que incluye un deflector, útil
para el silenciador de la Figura 10.
El silenciador de escape 10 de la Figura 1A,
incluye una carcasa 12 externa rígida definida por una primera y
una segunda piezas 12a y 12b de carcasa. Las piezas 12a y 12b de
carcasa están construidas a partir de un metal, una resina, o un
material compuesto formado, por ejemplo, por fibras de refuerzo y
material de resina. Ejemplos de materiales compuestos adecuados
para la carcasa externa han sido definidos en la Patente U.S. núm.
6.668.972, titulada "Conjunto de Amortiguador/ Silenciador de
Escape". También se ha contemplado que la carcasa externa pueda
incluir alternativamente una única pieza de carcasa o dos o más
piezas de carcasa. Extendiéndose a través de la carcasa 12 externa,
se ha formado un conducto 14 metálico perforado, por ejemplo de
acero inoxidable. También se ha previsto, en la cámara 13a interior
de la carcasa externa, un deflector 15 o partición, realizado a
partir de acero, de otro metal, de una resina, o de un material
compuesto, tal como uno de los materiales compuestos de carcasa
externa que se describen en la Patente U.S. núm. 6.668.972. El
deflector 15 divide la cámara 13a interior en una primera y una
segunda cámaras 13b y 13c internas de tamaño sustancialmente igual.
También se contempla que el deflector 15 pueda dividir la cámara 13a
interna en una primera y una segunda cámaras con tamaños
desiguales.
Previsto en el interior de la carcasa 12 externa
y situado entre el conducto 14 y la carcasa 12, se encuentra un
material 18 fibroso. El material 18 fibroso rellena sustancialmente
ambas primera y segunda cámaras 13b y 13c. El material 18 fibroso
puede estar formado a partir de una o más hebras de filamentos de
vidrio continuos, de las que cada hebra comprende una pluralidad de
filamentos que son separados o texturizados mediante aire a presión
con el fin de formar un producto de tipo lana abierta en la carcasa
12 externa, véanse, por ejemplo, las Patentes U.S. núms.. 5.976.453
y 4.569.471. Los filamentos pueden estar formados a partir de hebras
continuas de vidrio, tales como, por ejemplo,
vidrio-E, vidrio-S2, u otras
composiciones de vidrio. El material de hebra continua puede
comprender una mecha de fibra de vidrio-E tal como
boro bajo, flúor bajo, vidrio de alta temperatura vendido por Owens
Corning bajo la marca ADVANTEX®, o una mecha de fibra de
vidrio-S2 vendida por Owens Corning bajo la marca
ZenTron®.
También se ha contemplado que se pueda usar un
material de fibra cerámica en vez de un material de fibra de vidrio
para rellenar la carcasa 12 externa. Las fibras cerámicas pueden ser
usadas para rellenar directamente la carcasa, o usadas para formar
una pre-forma de silenciador de escape, que
posteriormente es colocada en la carcasa 12. También se contempla
que las pre-formas puedan ser realizadas a partir de
un producto de fibra de vidrio discontinua fabricado mediante un
proceso de lana de roca o un proceso de hilatura, tal como los
procesos de hilatura utilizados para realizar un aislamiento térmico
de fibra de vidrio para aplicaciones residenciales y comerciales, o
a partir de productos de estera de vidrio.
También se contempla adicionalmente que las
hebras de vidrio continuas puedan ser texturizadas y conformadas
según una o más pre-formas, las cuales pueden ser
colocadas a continuación en las piezas 12a o 12b de carcasa con
anterioridad al acoplamiento de las piezas 12a y 12b de carcasa para
formar la pre-forma. Los procesos y los aparatos
para formar tales pre-formas se encuentran descritos
en las Patentes U.S. núms. 5.766.541 y 5.976.453. El material 18
fibroso puede contener fibras de vidrio discontinuas sueltas, por
ejemplo, fibras de vidrio E, o fibras cerámicas que son insertadas
manualmente o mecánicamente en la carcasa 12.
También se contempla que el material 18 fibroso
pueda ser llenado en bolsas realizadas a partir de láminas de
plástico o de malla de material orgánico o de vidrio, y colocadas a
continuación en las piezas 12a y 12b de carcasa; véase, por
ejemplo, la Patente U.S. núm. 6.068.082 y la Patente U. S núm.
6.607.052, "Procedimiento de relleno de carcasa de
silenciador de escape y silenciador de escape relleno con material
fibroso". También se ha contemplado adicionalmente que el
material 18 fibroso pueda ser insertado en la carcasa 12 externa a
través de uno cualquiera de los procedimientos descritos en: Patente
U.S. núm. 6.446.750, titulada "Procedimiento para rellenar una
carcasa de silenciador de escape con material fibroso"; Patente
U.S. núm. 6.412.596, titulada "Procedimiento para rellenar un
silenciador de escape y silenciador de escape relleno con material
fibroso", y Patente U.S. núm. 6.581.723, titulada
"Procedimiento de relleno de carcasa de silenciador de escape,
silenciador de escape relleno con material fibroso y dispositivo de
llenado en vacío".
Adicionalmente se ha contemplado que una o más
hebras de filamentos de vidrio continuos puedan ser alimentadas por
aberturas (no representadas) formadas en la carcasa 12 externa
después de que las piezas 12a y 12b de carcasa hayan sido acopladas
entre sí junto con aire a presión, de tal modo que las fibras se
separan unas de otras y se expanden por el interior de la carcasa
12 externa y forman un producto "mullido" o de tipo lana, en
el interior de la carcasa 12 externa. Los procedimientos y los
aparatos para texturizar el material de hebra de fibra de vidrio
que se alimenta a una carcasa de silenciador de escape, han sido
descritos en las Patentes U.S. núms. 4.569.471 y 5.976.453. También
se ha contemplado que el material 18 fibroso pueda ser insertado en
el silenciador de escape como preforma, o ser arrollado a modo de
tubo perforado que se inserta a continuación en el silenciador de
escape.
La energía acústica pasa a través del conducto
14 perforado hasta el material 18 fibroso, el cual actúa de modo
que disipa la energía acústica. El material 18 fibroso actúa también
de modo que protege o aísla térmicamente la carcasa 12 externa
respecto a la energía en forma de calor transferida a partir de los
gases de escape a alta temperatura que pasan a través del conducto
14.
Según se ha indicado anteriormente, las pérdidas
de transmisión de un silenciador o silenciador de escape 10 relleno
con material 18 absorbedor, pueden ser incrementadas a ciertas gamas
de frecuencia mediante la colocación de un deflector o placa 15 en
la cámara 13a interna del silenciador, de modo que se divide la
cámara 13a interna del silenciador en dos cámaras 13b y 13c
absorbedoras. Los datos modelados de pérdidas de transmisión (dB),
han sido ilustrados en la Figura 2A para un silenciador de escape 10
que tiene un único deflector con las siguientes dimensiones: una
longitud L de carcasa que es igual a 60 cm; un diámetro D_{s} de
carcasa externa que es igual a 20,32 cm; un tubo 14 perforado que
tiene un diámetro D_{p} interior que es igual a 5,08 cm;
perforaciones en el tubo 14, teniendo cada una de ellas un diámetro
de 0,25 cm; una porosidad total en el tubo 14 perforado, es decir,
un área superficial perforada/ área superficial de tubo perforada y
no perforada x 100, que es igual al 25%, y una densidad de relleno
de material de absorción de 100 gramos/ litro, y fue configurado
según se ha ilustrado en la Figura 5.
Las pérdidas de transmisión son una medición en
dB de la cantidad de energía de sonido que es atenuada según pasa
la onda sonora a través de un silenciador de escape. En otras
palabras, las pérdidas de transmisión, a una frecuencia dada, son
iguales a un nivel de sonido (dB) a la frecuencia dada, en el que no
se ha producido ninguna atenuación a través de un silenciador o de
otro modo, menos un nivel de sonido (dB) a esa misma frecuencia al
que se ha producido alguna atenuación, tal como mediante un
silenciador. Según se muestra en la Figura 2A, cuando se
proporciona un deflector 15 en la cámara 13a interna, las pérdidas
de transmisión o energía de sonido atenuada, se incrementan a las
frecuencias que caen dentro de la gama de aproximadamente 150 Hz a
aproximadamente 1900 Hz en comparación con las pérdidas de
transmisión que se producen a las mismas frecuencias cuando se
utiliza un silenciador de escape que tenga iguales dimensiones, pero
que carece de deflector 15. En consecuencia, separando la cámara
13a interna en una primera y una segunda cámaras 13b y 13c de
absorción por medio del deflector 15, se puede lograr una reducción
en el nivel de sonido, es decir, un incremento de la atenuación de
la energía de sonido, a frecuencias medias a altas. También se ha
contemplado adicionalmente que se pueda prever más de un deflector
15, de modo que la cámara 13 interna quede dividida en tres o más
cámaras internas (no representadas).
Los datos reales medidos de pérdidas de
transmisión (dB), han sido ilustrados en la Figura 2B para
silenciadores de escape que tienen 0, 1 ó 2 deflectores. Cuando se
proporcionó un deflector 15, la cámara 13 interna de silenciador
fue dividida en dos cámaras de volumen sustancialmente igual, y
cuando se proporcionaron dos deflectores, la cámara interna de
silenciador fue dividida en tres cámaras de volúmenes
sustancialmente iguales. Cada silenciador de escape tenía las
siguientes dimensiones: una longitud L de carcasa que es igual a
50,8 cm; un diámetro D_{s} de carcasa externa que es igual a 16,4
cm; un tubo 14 perforado que tiene un diámetro D_{p} interno que
es igual a 5 cm; perforaciones en el tubo 14, cada una de las cuales
tiene un diámetro de 5 mm; una porosidad total en el tubo 14
perforado, es decir, un área superficial perforada/ área superficial
de tubo no perforada x 100, que es igual al 8%, y una densidad de
relleno de material de absorción de 100 gramos/ litro, y fue
configurado según se muestra en la Figura 1A.
Según resulta evidente a partir de la Figura 2B,
cuando se proporcionó uno o dos deflectores, las pérdidas de
transmisión o energía sonora atenuada, se incrementaron a las
frecuencias comprendidas en la gama que va desde aproximadamente
150 Hz hasta aproximadamente 1900 Hz si se comparan con las pérdidas
de transmisión que se producen a esas mismas frecuencias cuando se
utiliza un silenciador de escape que tiene iguales dimensiones,
pero que carece de deflector. En consecuencia, dividiendo una cámara
silenciadora interna en dos o tres cámaras por medio de uno o dos
deflectores, se consigue una reducción del nivel de sonido, es
decir, un incremento de la atenuación de la energía sonora, a
frecuencias medias a altas.
La Figura 3 ilustra esquemáticamente un
silenciador de escape 50 que incluye una carcasa 52 externa rígida
formada a partir de un metal, una resina o un material compuesto que
incluye, por ejemplo, fibras de refuerzo y un material de resina.
Ejemplos de materiales compuestos de carcasa externa se encuentran
descritos en la Patente U.S. núm. 6.668.972, titulada "Conjunto
de Amortiguador/ Silenciador de Escape". El silenciador de
escape 50 está acoplado a un tubo de escape 60 no perforado.
El silenciador de escape 50 incluye un resonador
54 de Helmholtz que comprende una porción 54a de garganta que
tiene un diámetro D_{T} interior y una longitud L_{T}, y una
porción 54b de cámara que tiene un diámetro D_{C} interior y una
longitud L_{C}.
Típicamente, la frecuencia de atenuación de pico
de la energía de sonido, es decir, la frecuencia a la que ocurre la
mayor pérdida de transmisión, es una función del volumen de la
porción 54b de cámara del resonador 54 de Helmholtz y del diámetro
D_{T} interno de la porción de garganta, y de la longitud L_{T}.
Por ejemplo, si se incrementa el volumen de cámara y se mantienen
iguales el diámetro interior D_{T} y la longitud L_{T} de la
porción de garganta, la frecuencia de atenuación de pico disminuye,
y si el volumen de cámara se reduce, la frecuencia de atenuación de
pico se in-
crementa.
crementa.
La frecuencia de atenuación de pico se rebaja
sin incrementar el volumen de la porción 54b de cámara forrando una
o más de las paredes interiores de la porción 54b de cámara con un
material 70 acústicamente absorbente. En la realización ilustrada
en la Figura 3, la primera y la segunda paredes 55a y 55b de la
porción 54b de cámara están forradas con material 70a fibroso. Una
tercera pared 55c está sin forrar. Alternativamente, una cualquiera
o más de las paredes 55a-55c interiores, pueden
estar forradas.
El material 70a fibroso puede estar formado por
una o más hebras de filamentos continuos de vidrio, en el que cada
hebra comprende una pluralidad de filamentos que son separados o
texturizados por medio de aire a presión con el fin de formar un
producto de tipo lana abierta, véanse las Patentes U.S. núms.
5.976.453 y 4.569.471. Los filamentos pueden estar formados, por
ejemplo, a partir de vidrio-E o de
vidrio-52, o de otras composiciones de vidrio. El
material de hebra continua puede comprender mecha de fibra de
vidrio-E vendida por Owens Corning bajo la marca
ADVANTEX®, o mecha de fibra de vidrio-S2 vendida por
Owens Corning bajo la marca ZenTron®.
También se ha contemplado poder utilizar
material de fibra cerámica continua o discontinua en vez de material
fibroso de vidrio para forrar las paredes 55a-55b
de la porción 54b de cámara. El material 70a fibroso puede
comprender también fibras de vidrio discontinuas sueltas, por
ejemplo fibras de vidrio-E o fibras de cerámica, o
un producto de fibras de vidrio discontinuas producido mediante un
proceso de lana de roca o un proceso de hilatura similar a los que
se utilizan para fabricar aislamientos térmicos de vidrio en fibras
para aplicaciones residenciales y comerciales, o una estera de
vidrio. La Figura 3 ilustra esquemáticamente un silenciador de
escape 50 de ese tipo, el cual incluye una carcasa 52 externa
rígida, un resonador 54 de Helmholtz que incluye una porción 54a de
garganta que tiene un diámetro D_{T} interior y una longitud
L_{T}, y una porción 54b de cámara que tiene un diámetro D_{C}
interior y una longitud L_{C}.
Cuando el resonador 54 de Helmholtz se fija a
una ramificación lateral, como se muestra en la Figura 3A, y
contiene, o está forrado con, material fibroso como se discute en el
EJEMPLO 1, la curva de Pérdidas de Transmisión frente a Frecuencia
se amplió sustancialmente, para proporcionar unas pérdidas mejoradas
a una gama de frecuencias más ancha.
Ejemplo
I
Según se muestra en la Figura 3A, se proporcionó
un silenciador de escape 50 que comprendía una carcasa 52 externa
rígida formada a partir de cloruro de polivinilo (PVC). El
silenciador de escape 50 comprendía un resonador 54 de Helmholtz
que incluye una porción 54a de garganta que tiene un diámetro
D_{T} = 4 cm y una longitud L_{T} = 8,5 cm, y una porción 54b
de cámara que tiene un diámetro interior D_{C} = 15,24 cm y una
longitud L_{C} = 20,32 cm. Durante una primera prueba, ninguna
pared interna de la porción 54b de cámara estuvo forrada de
material 70a fibroso. Durante una segunda prueba, la primera y la
segunda paredes 55a-55b fueron forradas con
aproximadamente 2,54 cm (1 pulgada) de material 70a fibroso a una
densidad de relleno de aproximadamente 100 gramos/ litro. Durante
una tercera prueba, la primera y la segunda paredes
55a-55b fueron forradas con aproximadamente 5,08 cm
(2 pulgadas) de material 70a fibroso a una densidad de relleno de
aproximadamente 100 gramos/ litro. Durante una cuarta prueba, la
porción 54b de cámara fue rellenada en su totalidad con material
70a fibroso a una densidad de relleno de aproximadamente 100 gramos/
litro. Durante una quinta prueba, la primera y la segunda paredes
55a-55b fueron forradas con aproximadamente 2,54 cm
(1 pulgada) de material 70a fibroso a una densidad de relleno de
alrededor de 63 gramos/ litro. Para las pruebas
2-5, el material 70a fibroso comprendía filamentos
de vidrio texturizados, los cuales se encuentran comercialmente
disponibles en Owens Corning bajo la designación de producto
ADVANTEX® 162A. Para las pruebas 2, 3 y 5, el material 70a fibroso
fue asegurado a las paredes 55a-55b interiores por
medio de una pantalla de malla de alambre que tenía un área abierta
o porosidad del 75%.
La Figura 4 ilustra las pérdidas de transmisión
frente a la frecuencia a temperatura ambiente para cada una de las
cinco pruebas realizadas. Según resulta evidente a partir de la
Figura 4, durante la primera prueba, en la que no se proporcionó
ningún relleno en el interior de la porción 54b de cámara, la
atenuación de frecuencia de pico ocurrió a alrededor de 97 Hz. Las
pérdidas de transmisión a 97 Hz fueron de aproximadamente 39 dB.
Los puntos de atenuación de frecuencia de altura media de la curva,
se produjeron a frecuencias de 89 Hz y de 106 Hz. Las pérdidas de
transmisión a 89 Hz y a 106 Hz fueron de aproximadamente 20 dB.
Durante la segunda prueba, en la que la primera
y la segunda paredes 55a-55b estaban forradas con
aproximadamente 2,54 cm (1 pulgada) de material 70a fibroso a una
densidad de relleno de aproximadamente 100 gramos/ litro, la
atenuación de frecuencia de pico se produjo a aproximadamente 90 Hz.
Las pérdidas de transmisión a 90 Hz fueron de aproximadamente 30
dB. Los puntos de atenuación de frecuencia de altura media de la
segunda curva de prueba, estaban a las frecuencias de 75 Hz y 108
Hz. Las pérdidas de transmisión a 75 Hz y a 108 Hz fueron de
aproximadamente 15 dB.
Durante la tercera prueba, en la que la primera
y la segunda paredes 55a-55b estaban forradas con
aproximadamente 5,08 cm (2 pulgadas) de material 70a fibroso a una
densidad de alrededor de 100 gramos/ litro, la atenuación de
frecuencia de pico ocurrió a alrededor de 81 Hz. Las pérdidas de
transmisión a 81 Hz fueron de aproximadamente 22 dB. Los puntos de
atenuación de frecuencia de altura media en la tercera curva de
prueba, estaban a frecuencias de 58 Hz y 117 Hz. Las pérdidas de
transmisión a 58 Hz y 117 Hz fueron de aproximadamente 11 dB.
Durante la cuarta prueba, en la que la totalidad
de la porción 54b de cámara se rellenó de material 70a fibroso a
una densidad de relleno de alrededor de 100 gramos/ litro, la
atenuación de frecuencia de pico se produjo a aproximadamente 74
Hz. Las pérdidas de transmisión a 74 Hz fueron de aproximadamente 12
dB. La curva de pérdidas de transmisión tuvo forma sustancialmente
plana.
Durante la quinta prueba, en la que la primera y
la segunda paredes 55a-55b estaban forradas con
aproximadamente 2,54 cm (1 pulgada) de material 70a fibroso a una
densidad de relleno de aproximadamente 63 gramos/ litro, la
atenuación de frecuencia de pico se produjo a aproximadamente 91 Hz.
Las pérdidas de transmisión a 91 Hz fueron de aproximadamente 30
dB. Los puntos de atenuación de frecuencia de altura media de la
segunda curva de prueba estaban a frecuencias de 75 Hz y 113 Hz.
Las pérdidas de transmisión a 75 Hz y 113 Hz fueron de
aproximadamente 15 dB.
Con relación a cada una de las pruebas 2, 3 y 5,
en las que las paredes 55a-55b de la porción 54b de
cámara estaban forradas con material 70a fibroso, la frecuencia a
la que ocurrió la absorción de pico de la energía de sonido fue
rebajada, y la gama de frecuencias a la que unas pérdidas de
transmisión iguales a aproximadamente la mitad de las que ocurrían
a la frecuencia de atenuación de pico, se amplió. Por lo tanto,
forrando las paredes 55a-55b de la porción 54b de
cámara con material 70a fibroso, se proporcionó una gama más amplia
de atenuación de altura media (es decir, una gama de frecuencias
entre puntos extremos que cae en la curva de pérdidas de
transmisión en la que ocurrían pérdidas de transmisión iguales a
aproximadamente la mitad de las que ocurrían a la frecuencia de
atenuación de pico). Se observó que la frecuencia de atenuación o de
absorción de pico cambiaba con las gamas de temperatura. También se
observó que la frecuencia de ruido de pico que ha de ser atenuada
cambiaba típicamente con las RPM del motor. Así, puede resultar que
un silenciador o silenciador de escape que tenga una gama estrecha
de atenuación a media altura, sea inaceptable debido a que la
frecuencia de ruido de pico puede moverse por fuera de la gama de
atenuación durante el funcionamiento del vehículo, según varía la
velocidad del motor. Puesto que se proporciona una gama de
atenuación de altura media más amplia según un aspecto de la
presente invención, es más probable que la atenuación realizada por
el silenciador de escape 50 resulte aceptable durante el
funcionamiento de un vehículo, es decir, según varía la velocidad
del motor y, de forma secundaria, según varía la temperatura del
silenciador de escape. Adicionalmente con respecto a las pruebas 2,
3 y 5, se observó que la frecuencia de atenuación de pico se redujo
sin incrementar las dimensiones de la porción 54b de cámara o de la
porción 54a de garganta.
También se observó que forrando las paredes
55a-55b de la porción 54b de cámara con material 70a
fibroso, se redujo la transferencia de calor a las paredes
55a-55b, permitiendo con ello que la carcasa 52
externa del silenciador de escape se mantuviera más fría. En
consecuencia, la carcasa 52 externa puede estar fabricada a partir
de un material que tenga un umbral de resistencia al calor más bajo,
tal como un material compuesto.
La Figura 5 ilustra, en sección transversal, un
silenciador de escape o silenciador 500, y se proporciona como
ejemplo útil para la comprensión de la invención. El silenciador 500
comprende un silenciador híbrido que incluye un componente 510 de
silenciador disipador y un componente 520 de elemento reactivo, es
decir, un resonador de Helmholtz. El silenciador 500 incluye además
un componente 530 de conexión para unir o conectar el componente
510 de silenciador disipador con el componente 520 de resonador de
Helmholtz. El componente 510 de silenciador disipador comprende
material 512 acústicamente absorbente, tal como un material 512a
fibroso, y presenta una atenuación de ruido de banda ancha deseable
a frecuencias superiores a 150 Hz. El componente 520 de resonador
de Helmholtz presenta una atenuación de ruido deseable a frecuencias
bajas, por ejemplo, desde alrededor de 50 hasta alrededor de 120 Hz
a 25ºC, típica del ruido de combustión interna a baja velocidad,
así como también un ruido de aire sostenido en el aire de orden
bajo. Por ello, el silenciador 500 es un atenuador eficaz a través
de una amplia gama de frecuencias.
El silenciador 500 comprende una carcasa 502
externa conformada a partir de un metal, una resina o un material
compuesto que comprende, por ejemplo, fibras de refuerzo y un
material de resina. Un ejemplo de materiales compuestos para
carcasa externa, se encuentra descrito en la Patente U.S. 6.668.972,
titulada "Conjunto de Amortiguador/ Silenciador de Escape". La
carcasa 502 externa, en la realización ilustrada, tiene una forma
sustancialmente oval. La carcasa 502 externa puede tener cualquier
otra forma geométrica siempre que se mantengan los volúmenes
requeridos para que el componente 510 de silenciador disipador y el
componente 520 de resonador de Helmholtz efectúen la atenuación
deseada.
Un conducto, típicamente sin ninguna curva
brusca, tal como el conducto 600 sustancialmente recto que se ha
ilustrado en la Figura 5, se acopla a la carcasa 502 externa rígida
y se extiende a través de la longitud completa de la carcasa 502
externa. Un conducto sin ninguna curva brusca, puede incluir los
conductos que tengan una curvatura o un ángulo ligeros, un conducto
en forma de S, etc. Los tubos de escape convencionales, no
representados, pueden estar acoplados a los extremos exteriores del
conducto 600. Puesto que el conducto 600 se ha formado sin ninguna
curva brusca, la presión inversa y las pérdidas de flujo a través
del silenciador 500, se reducen. El conducto 600 está con
preferencia separado una distancia suficiente por fuera de la pared
502 interior de la carcasa 502 externa, con el fin de permitir que
se proporcione una cantidad suficiente de material 512 fibroso
entre el conducto 600 y la pared 502a interior de carcasa, para
permitir un aislamiento térmico y acústico adecuado de la carcasa
502 externa, y para evitar la interferencia por parte de la carcasa
502 externa con la atenuación acústica mediante el componente 510
disipador.
Una primera porción 602 del conducto 600, que no
está perforada, se extiende a través de una cavidad 522 del
componente 520 de resonador de Helmholtz. Una segunda porción 604
del conducto 600 está perforada y forma parte del componente 510 de
silenciador disipador. Una tercera porción 606 del conducto 600 está
también perforada y forma parte del componente 530 de conexión, la
cual, según se indicado anteriormente, une el componente 510
disipador con el componente 520 reactivo. La segunda porción 604 del
conducto 600 está perforada de modo que presenta una porosidad, es
decir, un porcentaje de área abierta respecto al área cerrada, de
entre alrededor del 5% y alrededor del 60%. La tercera porción 606
del conducto 600 está perforada de modo que tiene una porosidad de
entre alrededor del 20% y alrededor del 100%.
En la realización ilustrada, el componente 510
de silenciador disipador comprende una cavidad 510a sustancialmente
oval que tiene una longitud L2, una altura L5 y una anchura L4,
véanse las Figuras 5 y 5A. Pasando a través de la cavidad 510a, y
formando parte del componente 510 de silenciador disipador, se
encuentra la porción 604 de conducto. El conducto 524, que forma
una porción 524a de cuello del componente 520 de resonador de
Helmholtz, pasa también a través de la cavidad 510a, pero no forma
parte del componente 510 de silenciador disipador.
El componente 510 de silenciador disipador
comprende además material 512a fibroso. El material 512a fibroso
puede estar formado por una o más hebras de filamentos de vidrio
continuos, en el que cada hebra comprende una pluralidad de
filamentos que son separados o texturizados mediante aire a presión
de modo que forman un producto tipo lana abierta, véanse las
Patentes U.S. núms. 5.976.453 y 4.569.471. Los filamentos pueden
estar formados a partir de, por ejemplo, vidrio-E o
vidrio S2, u otras composiciones de vidrio. El material de hebra
continua puede comprender una mecha de vidrio-E
vendida por Owens Corning bajo la marca ADVANTEX®, o una mecha de
vidrio-S2 vendida por Owens Corning bajo la marca
ZenTron®.
También se ha contemplado que se pueda usar
material de fibra cerámica continua o discontinua en vez de material
fibroso de vidrio para el relleno de la cavidad 510a. El material
512a fibroso puede comprender también fibras de vidrio discontinuas
sueltas, por ejemplo, fibras de vidrio-E, o fibras
de cerámica, un producto de fibra de vidrio discontinua producido
por medio de un proceso de lana de roca o de un proceso de hilatura
similar a los que se utilizan para realizar aislamientos térmicos
de fibra de vidrio para aplicaciones residenciales y comerciales, o
una estera de vidrio.
Se han previsto placas 514a y 514b extremas, de
las que cada una tiene una primera abertura 514c con un diámetro D2
y una segunda abertura 514d con un diámetro D1, para retener el
material 512a fibroso en la cavidad 510a. Las placas 514a y 514b
extremas están acopladas a la carcasa 502 de salida y son de forma
oval. Las placas 514a y 514b extremas pueden tener uno o más
orificios adicionales para facilitar el rellenado de la cavidad
510a con material fibroso.
El componente 520 de resonador de Helmholtz
comprende la porción 522 de cavidad y la porción 524a de cuello. La
porción 522 de cavidad posee una forma sustancialmente oval en
sección transversal, una longitud L1, una altura L5 y una anchura
L4, véanse las Figuras 5 y 5A. Pasando a través de la porción 522 de
cavidad, y sin formar parte del componente 520 de resonador de
Helmholtz, se encuentra la porción 602 de conducto. La porción 624a
de cuello está definida por el conducto 524, la cual tiene un área
A_{n} en sección transversal, un diámetro D2 y una longitud
L2.
El componente 530 de conexión comprende una
cavidad 530a sustancialmente oval que tiene una longitud L3, una
altura L5 y una anchura L4, véase la Figura 5A. Pasando a través de
la cavidad 530a, y formando parte del componente 530 de conexión,
se encuentra la tercera porción 606 de conducto. Se prefiere que la
longitud L3 sea tan corta como sea posible, por ejemplo, desde
aproximadamente 1 cm hasta aproximadamente 10 cm, dado que una
longitud L3 corta corresponde típicamente a una frecuencia de
atenuación de pico a frecuencia más baja. También se prefiere que
la tercera porción 606 del conducto 600 esté perforada de modo que
tenga una alta porosidad, es decir, un porcentaje de área abierta
respecto al área cerrada, de entre alrededor del 20% y alrededor
del 100%.
La Figura 6 ilustra en sección transversal un
silenciador de escape o silenciador 700, y se proporciona a título
de ejemplo útil para la comprensión de la invención. El silenciador
700 comprende un silenciador híbrido que incluye un componente 710
de silenciador disipador y un componente 720 de elemento reactivo,
es decir, un resonador de Helmholtz. El silenciador 700 incluye
además un componente 730 de conexión para unir el componente 710 de
silenciador disipador con el componente 720 de resonador de
Helmholtz. El componente 710 de silenciador disipador comprende
material 512 acústicamente absorbente, tal como un material 512a
fibroso, y presenta una atenuación de ruido de banda ancha deseable
a frecuencias más altas que aproximadamente 150 Hz. El componente
720 de resonador de Helmholtz presenta una atenuación de ruido
deseable a bajas frecuencias, por ejemplo, desde alrededor de 50 Hz
hasta alrededor de 120 Hz a 25ºC, típicas del ruido del motor de
combustión interna a baja velocidad, así como también un ruido
sostenido en el aire de bajo orden. Por ello, el silenciador 700 es
un atenuador efectivo en una amplia gama de frecuencias.
El silenciador 700 comprende una carcasa 702
externa rígida formada a partir de un metal, una resina o un
material compuesto que comprende, por ejemplo, fibras de refuerzo y
un material de resina. Ejemplos de materiales compuestos de carcasa
externa se encuentran descritos en la Patente U.S. núm. 6.668.972,
titulada "Conjunto de Amortiguador/ Silenciador de Escape". La
carcasa 702 externa, en la realización ilustrada, tiene forma
sustancialmente cilíndrica. La carcasa 702 externa puede tener
cualquier forma geométrica mientras se mantengan los requisitos
para que el componente 710 de silenciador disipador y el componente
720 de resonador de Helmholtz efectúen la atenuación deseada.
Un conducto 800 sustancialmente recto se
encuentra acoplado a la carcasa 702 externa, y se extiende a través
de la longitud completa de la carcasa 702 externa. Tubos de escape
convencionales, no representados, pueden estar acoplados a los
extremos externos del conducto 800. Puesto que el conducto 800 ha
sido formado sin curvas bruscas, la presión inversa y las pérdidas
de flujo a través del silenciador 700 se reducen.
Una primera porción 802 del conducto 800, que es
sustancialmente maciza y no perforada, se extiende a través de la
cavidad 722 del componente 720 de resonador de Helmholtz. Una
segunda porción 804 del conducto 800 está perforada y forma parte
del componente 710 de silenciador disipador. Una tercera porción 806
del conducto 800 está también perforada y forma parte del
componente 730 de conexión, el cual, según se ha indicado
anteriormente, une el componente 710 disipador con el componente
720 reactivo. La segunda porción 804 del conducto 800 está
perforada de modo que tiene una porosidad de entre alrededor del 5%
y alrededor del 60%. La tercera porción 806 del conducto 800 está
perforada de manera que tiene una porosidad de entre alrededor del
20% y alrededor del 100%.
En la realización ilustrada, el componente 710
de silenciador disipador comprende una cavidad 710a sustancialmente
cilíndrica definida entre un conducto 711 interior, no perforado,
sustancialmente recto, y el conducto 800. La cavidad 710a tiene un
diámetro D3 exterior, un diámetro D1 interior, y una longitud L2,
véanse las Figuras 6 y 6A. Pasando a través de la cavidad 710a y
formando parte del componente 710 de silenciador disipador, se
encuentra la porción 804 de conducto. El componente 710 de
silenciador disipador comprende además material 512a fibroso, tal
como se ha descrito anteriormente con relación a la realización
ilustrada en las Figuras 5 y 5A.
Se han previsto placas 714a y 714b extremas,
cada una de ellas dotada de una primera abertura 714c con un
diámetro D1, para retener el material 512a fibroso en la cavidad
710a. Las placas 714a y 714b extremas pueden estar soldadas o
acopladas de cualquier otro modo al conducto 800. Además, elementos
de soporte (no representados) pueden extenderse desde las placas
714a y 714b, y estar acoplados a la carcasa 702 externa. Las placas
714a y 714b extremas pueden tener uno o más orificios adicionales
para facilitar el rellenado de la cavidad 710a con material
fibroso.
El componente 720 de resonador de Helmholtz,
comprende la porción 722 de cavidad y una porción 724a de cuello.
La cavidad 722 tiene una forma sustancialmente cilíndrica en sección
transversal, una longitud L1, un diámetro D2 exterior y un diámetro
D1 interior. Pasando a través de la porción 722 de cavidad, y sin
formar parte del componente 720 de resonador de Helmholtz, se
encuentra la porción 820 de conducto. La porción 724a de cuello
define una cavidad 724b hueca, en forma de anillo, que tiene una
longitud L2, un diámetro D2 exterior y un diámetro D3 interior,
véanse las Figuras 6 y 6A.
El componente 730 de conexión comprende una
cavidad 730a sustancialmente cilíndrica que tiene una longitud L3,
un diámetro D2 exterior y un diámetro D1 interior, véanse las
Figuras 6 y 6A. Pasando a través de la cavidad 730a, y formando
parte del componente 730 de conexión, se encuentra la porción 806 de
conducto. Se prefiere que la longitud L3 sea tan corta como sea
posible, por ejemplo, desde alrededor de 1 cm hasta alrededor de 10
cm, dado que una longitud L3 corta corresponde típicamente a una
frecuencia de atenuación de pico a frecuencia más baja. Se prefiere
además que la tercera porción 806 del conducto 800 esté perforada de
manera que tenga una alta porosidad, es decir, un porcentaje de
área abierta respecto al área cerrada, de entre alrededor del 20% y
alrededor del 100%.
Para una geometría de componente silenciador
disipador simple, tal como la cavidad 710 cilíndrica que se ha
ilustrado en las Figuras 6 y 6A, y bajas frecuencias, se puede
utilizar un método analítico unidimensional para predecir el
comportamiento acústico del componente 710 de silenciador disipador,
como se va a describir ahora. Para una propagación de onda planar
armónica tanto en la porción 804 de conducto como en la cavidad
710a cilíndrica de las Figuras 6 y 6A, las ecuaciones de continuidad
y momento equivalen, en ausencia de flujo medio, a:
\vskip1.000000\baselineskip
donde \rho_{0} y k indican,
respectivamente, la densidad y el número de onda en el aire, y
\overline{\rho} y \overline{k} la densidad dinámica compleja y
el número de onda en el material, \overline{\zeta}_{p} la
impedancia de perforación acústica no dimensionada. En vista de
la aproximación de desacoplamiento y de las condiciones rígidas de
contorno (u = 0) en la pared de la cavidad 710a cilíndrica, la
presión (p) acústica y la velocidad (u) de partícula a la entrada
(x = 0) y a la salida (x = L2) del componente de silenciador
disipador, la porción 804 de conducto puede ser relacionada mediante
la ecuación (4) que
sigue:
\newpage
que define los elementos de la
matriz de transferencia, T_{ij} (c_{0} = velocidad del sonido).
Para una porción 804 de conducto con un área en sección transversal
constante, las pérdidas de transmisión pueden ser calculadas
entonces a partir de la matriz de transferencia que
sigue:
La impedancia de perforación
\overline{\zeta}_{p} se refiere a las presiones acústicas
en la porción 804 de conducto y en la cavidad 710a cilíndrica de la
interfaz. La impedancia acústica semi-empírica del
material 512a fibroso absorbedor que se enfrenta a la perforación,
puede ser expresada en términos de geometría de orificio y de
propiedades acústicas del material 512a fibroso absorbedor,
como:
donde t_{w} es el espesor de la
pared de la porción 804 de conducto, d_{h} el diámetro del
orificio de perforación, \varphi la porosidad de la porción 804
de conducto, C_{1} y C_{2} son coeficientes determinados
experimentalmente. Las propiedades acústicas del material absorbedor
pueden ser también obtenidas y expresadas como una función de la
frecuencia (f) y de la resistividad R de
flujo:
\vskip1.000000\baselineskip
donde los coeficientes C_{3} -
C_{6} y los exponentes n_{1} - n_{4} dependen de las
propiedades del material 512a fibroso absorbedor. Los detalles de
este análisis se encuentran descritos en la publicación:
"Comportamiento en atenuación acústica de silenciadores
absorbedores perforados" de A. Selamet, I. J. Lee, Z. L., Ji y
N. T. Huff, Conferencia y Exposición de Ruido y Vibración SAE, 30 de
Abril - 3 de Mayo, Documento SAE núm.
2001-01-1435, Traverse City,
MI.
Los componentes 520 y 720 de resonador de
Helmholtz son dispositivos efectivos de atenuación acústica a bajas
frecuencias. Cada uno tiene una resonancia, es decir, una frecuencia
de atenuación de pico, impuesta por la combinación de su porción
522, 722 de cavidad y la porción 524a, 724a de cuello, por sus
dimensiones y por sus orientaciones relativas. La frecuencia de
resonancia puede ser aproximada mediante análisis clásicos agrupados
dados por:
en la que c_{0} es la velocidad
del sónico, A_{n} el área en sección transversal del cuello,
V_{c} el volumen de la porción de cavidad, y l_{n} la longitud
de la porción de cuello, véanse las Figuras 5, 6 y 6A. La baja
frecuencia de resonancia deseable para aplicaciones de atenuación de
sonido, tales como aplicaciones de atenuación en motores de
combustión interna, puede alcanzarse por lo tanto mediante un gran
volumen de la porción de cavidad (correspondiente a las longitudes
L1, L4 y L5, y al diámetro D1 en la Figura 5, o a la longitud L1 y
a los diámetros D1 y D2 en la Figura 6), y una porción de cuello
larga (correspondiente principalmente a la longitud L2 y al
diámetro D2 en la Figura 5 o a la longitud L2 y a los diámetros D2 y
D3 en la Figura 6). Un área An grande en sección transversal
(correspondiente a la longitud L2 y al diámetro D2 en la Figura 5,
y al área definida entre los diámetros D2 y D3 en la Figura 6), es
desfavorable para una baja frecuencia de resonancia; sin embargo,
puede producir unas pérdidas de transmisión más amplias deseables.
Las dimensiones específicas del resonador 520, 720 de Helmholtz
vendrán impuestas por la fuente de baja frecuencia dominante para
la que se pretende la atenuación. Los diseños preliminares basados
en la ecuación que antecede, pueden ser mejorados y finalizados con
la utilización de herramientas de predicción acústica
multidimensionales, tales como el Método de Elemento de Contorno,
véase "Comportamiento en atenuación acústica de silenciadores
absorbentes perforados" de A. Selamet, I. J. Lee, Z. L. Ji, y N.
T. Huff, Conferencia y Exposición de Ruido y Vibración SAE, 30 de
Abril - 3 de mayo, Documento SAE núm.
2001-01-1435, Traverse City,
MI.
\newpage
Ejemplo
II
Se construyó un silenciador según se muestra en
las Figuras 5 y 5A, que tenía las siguientes dimensiones: L1 = 9
cm; L2 = 48 cm; L3 = 3 cm, con perforaciones que crearon una
porosidad de aproximadamente el 30% en la tercera porción 606 del
conducto 600; L4 = 17,8 cm; L5 = 22,9 cm; l& = 1,9 cm; L7 = 5,7
cm; D1 = 5,1 cm; D2 = 8,9 cm. La cavidad 510a oval se rellenó, a
una densidad de relleno de aproximadamente 100 gramos/ litro, con
material 512a fibroso que comprendía filamentos de vidrio
texturizados, que se encuentra comercialmente disponible en Owens
Corning bajo la denominación de producto ADVANTEX® 162A.
Se proporcionaron aparatos de prueba (no
representados) que comprendían una fuente de energía sonora, un
conducto de entrada acoplado a una entrada del conducto 600, y un
conducto de salida acoplado a la salida del conducto 600. Se
proporcionaron micrófonos en los conductos de entrada y de salida
para detectar los niveles de presión de sonido en esas posiciones
para frecuencias de entre aproximadamente 20 Hz y aproximadamente
3200 Hz. Se determinaron las pérdidas de transmisión a cada
frecuencia a partir de las señales generadas por esos micrófonos.
Los experimentos se llevaron a cabo con todos los elementos a
temperatura ambiente.
Durante el desarrollo de una primera prueba, los
conductos de entrada y de salida tenían 5,08 cm (dos pulgadas) de
diámetro, aproximadamente igual que el diámetro del conducto 600.
Durante el desarrollo de una segunda prueba, los conductos de
entrada y de salida fueron de 7,62 cm (tres pulgadas) de diámetro.
Se proporcionaron secciones de transición de
7,62-cm-a-5,08-cm
(tres-pulgadas-a-dos-pulgadas)
entre los conductos de entrada y de salida y los extremos de
entrada y salida del conducto 600.
Las Figuras 7A y 7B ilustran las curvas de
pérdidas de transmisión frente a frecuencia para cada una de las
dos pruebas realizadas. La primera prueba realizada ha sido
designada como "Prototipo OC Final 2 in". La segunda prueba
realizada ha sido designada como "Prototipo OC Final 3 in".
También se han ilustrado en las Figuras 7A y 7B
dos gráficos correspondientes a un silenciador de escape
convencional de producción de reflexión de tres pasos, es decir, el
silenciador de escape no incluía ningún material fibroso de ningún
tipo, y tenía las mismas dimensiones exteriores que los
silenciadores de escape de los prototipos. El silenciador de escape
de producción, incluía un conducto perforado de 7,62 cm (tres
pulgadas) que se extendía a través del mismo. Durante el desarrollo
de una primera prueba, designada como "Producción OC 2 in"
según se muestra en las Figuras 7A y 7B, los conductos de entrada y
de salida del equipo de prueba tenían 5,08 cm (dos pulgadas) de
diámetro. Se proporcionaron secciones de transición de 5,08 cm (dos
pulgadas) a 7,62 cm (tres pulgadas) entre los conductos de entrada
y de salida del aparato de prueba y los extremos de salida del
conducto perforado. Durante el desarrollo de una segunda prueba,
designada como "Producción OC 3 in" en las Figuras 7A y 7B,
los conductos de entrada y de salida del equipo de prueba tenían un
diámetro de aproximadamente 7,62 centímetros (3 pulgadas).
Tal y como resulta evidente a partir de las
Figuras 7A y 7B, la realización de la prueba para "Prototipo OC
Final 2 in" tenía una frecuencia de atenuación de pico de
alrededor de 92 Hz, en la que las pérdidas de transmisión fueron de
alrededor de 20 dB. A frecuencias de aproximadamente 92 Hz hasta
aproximadamente 150 Hz, la curva de pérdidas de transmisión
decreció ligeramente, no más de alrededor de 3 dB. Por encima de
alrededor de 175 Hz, la curva de pérdidas de transmisión se mantuvo
por encima de aproximadamente 20 dB. La ejecución de la prueba para
"prototipo OC Final 3 in" tuvo una frecuencia de atenuación de
pico de alrededor de 96 Hz, a la que las pérdidas de transmisión
fueron de aproximadamente 22 dB. A frecuencias entre alrededor de 92
Hz y alrededor de 112 Hz, la curva de pérdidas de transmisión
decreció ligeramente, no más de aproximadamente 2 dB. Por encima de
aproximadamente 140 Hz, la curva de pérdidas de transmisión se
mantuvo por encima de aproximadamente 22 dB. Por el contrario,
ambas realizaciones de silenciador de escape de producción
convencional, dieron como resultado curvas de pérdidas de
transmisión que tenían una estrecha gama de frecuencias por debajo
de aproximadamente 200 Hz donde las pérdidas de transmisión
excedían de 15 dB.
\vskip1.000000\baselineskip
Se construyó un silenciador según se muestra en
las Figuras 5 y 5A, que tenía las siguientes dimensiones: L1 = 12
cm; L2 = 45 cm; L3 = 3 cm, las perforaciones crearon una porosidad
de alrededor del 30% en la porción 606 del conducto 600; L4 = 17,8
cm; L5 = 22,9 cm; L6 = 1,9 cm; L7 = 5,04 cm; D1 = 5,08 cm; D2 = 8,9.
La cavidad 510a oval se rellenó, a una densidad de relleno de
alrededor de 125 gramos/ litro, con material 512a fibroso que
comprendía filamentos de fibra de vidrio texturizados, el cual se
encuentra disponible comercialmente bajo en boro, para alta
temperatura, en Owens Corning bajo la denominación de producto
ADVANTEX® 162A.
El aparato de prueba (no representado) que se
proporcionó, incluía una fuente de energía de sonido, un conducto
de entrada acoplado a una entrada del conducto 600 y un conducto de
salida acoplado a la salida del conducto 600. Se dispusieron
micrófonos en los conductos de entrada y de salida para detectar los
niveles de presión de sonido en esas posiciones para frecuencias de
entre alrededor de 20 Hz y alrededor de 3200 Hz. Las pérdidas de
transmisión de sonido a cada frecuencia fueron determinadas a partir
de las salidas de esos micrófonos. Los experimentos se realizaron
con todos los elementos de prueba a temperatura ambiente.
\newpage
Las Figuras 8A y 8B ilustran curvas de pérdidas
de transmisión frente a frecuencia para cada una de las dos
realizaciones de prueba utilizando el primer silenciador. La primera
realización de prueba ha sido designada como "Prototipo OSU".
La segunda realización de prueba ha sido designada como "Prototipo
OC".
Durante las realizaciones de prueba designadas
como "Prototipo OSU" y "Prototipo OC" en las Figuras 8A y
8B, los conductos de entrada y de salida tenían 5,08 cm (dos
pulgadas) de diámetro, aproximadamente igual que el diámetro del
conducto 600.
También se han ilustrado en las Figuras 8A y 8B
dos gráficos que corresponden a un silenciador de escape de
producción reflector convencional de tres pasos. El silenciador de
escape no incluía material fibroso de ningún tipo, y tenía las
mismas dimensiones externas que el silenciador de escape del
prototipo. El silenciador de escape incluía un conducto perforado
de 7,62 cm (tres pulgadas) que se extendía a través del mismo.
Durante la ejecución de la primera y segunda pruebas, los conductos
de entrada y de salida del equipo de prueba tenían un diámetro de
alrededor de 5,08 cm (2 pulgadas). Por ello, se proporcionaron
secciones de transición de 5,08 cm a 7,62 cm (dos pulgadas a tres
pulgadas) entre los conductos de entrada y de salida del aparato de
prueba y los extremos de entrada y de salida del conducto
perforado.
Según resulta evidente a partir de las Figuras
8A y 8B, los desarrollos de prueba para el "Prototipo OSU" y
el "Prototipo OC" tenían una frecuencia de atenuación de pico
de alrededor de 88 Hz, a la que las pérdidas de transmisión fueron
de alrededor de 25 dB. A frecuencias iguales a, o mayores que,
aproximadamente 70 Hz, las pérdidas de transmisión fueron iguales
a, o mayores que, aproximadamente 15 dB. Por el contrario, ambos
desarrollos de silenciador de producción convencional dieron como
resultado curvas de pérdidas de transmisión que tenían una estrecha
gama de frecuencias por debajo de aproximadamente 200 Hz a las que
las pérdidas de transmisión excedían de aproximadamente 15 dB.
La Figura 9 ilustra, en sección transversal, un
silenciador de escape o silenciador 900, y se proporciona como
ejemplo útil para la comprensión de la invención. El silenciador 900
comprende un silenciador híbrido que incluye un primer y un segundo
componentes 910a y 910b de silenciador disipador, y un componente
920 de elemento reactivo, es decir, un resonador de Helmholtz. El
silenciador 900 no incluye ningún componente de conexión que una
los componentes 910a y 910b de silenciador disipador con el
componente 920 de resonador de Helmholtz. Los componentes 910a y
910b de silenciador disipador comprenden material 512 acústicamente
absorbente, tal como material 512a fibroso.
El silenciador 900 comprende una carcasa 902
rígida externa formada a partir de un metal, una resina, o un
material compuesto que comprende, por ejemplo, fibras reforzadas y
un material de resina. Ejemplos de materiales compuestos de carcasa
externa se encuentran descritos en la Patente U.S. núm. 6.668.972,
titulada "Conjunto de Amortiguador/ Silenciador de Escape". La
carcasa 902 externa, en la realización ilustrada, tiene una forma
sustancialmente cilíndrica. Sin embargo, la carcasa 902 externa
puede tener otra forma geométrica mientras se mantengan los
volúmenes requeridos para que los componentes 910a y 910b de
silenciador disipador y el componente 920 de resonador de resonador
Helmholtz realicen la atenuación deseada.
Un primer y un segundo conductos 980a y 980b
perforados, cada uno de ellos formado sin curvas bruscas, están
acoplados a la carcasa 902 externa y típicamente se extienden en
parte hacia fuera a través de la carcasa 902 externa, de tal modo
que se proporciona un espacio de separación 982 en el interior de la
carcasa 902, entre los dos conductos 980a y 980b, véase la Figura
9. Tubos de escape convencionales, no representados, pueden ser
acoplados a los extremos exteriores de los conductos 980a y 980b
situados por fuera de la carcasa 902. Puesto que los conductos 980a
y 980b han sido formados sin curvas bruscas, la presión inversa y
las pérdidas de flujo a través del silenciador 900 son reducidas.
Los conductos 980a y 980b han sido formados de modo que tienen una
porosidad de entre alrededor del 5% y el 60%.
En la realización ilustrada, los componentes
910a y 910b de silenciador disipador comprenden, cada uno de ellos,
una cavidad 912a, 912b sustancialmente cilíndrica, definidas entre
un conducto 914a, 914b interno, no perforado, sustancialmente
recto, y uno de los conductos 980a y 980b. Brazos de soporte (no
representados) pueden extenderse desde los conductos 914a, 914b y
ser acoplados a la carcasa 902 externa. La cavidad 912a tiene un
diámetro D2 exterior, un diámetro D1 interior y una longitud L1,
mientras que la cavidad 912b tiene un diámetro D2 exterior, un
diámetro D1 interior y una longitud L3. Cada componente 910a, 910b
de silenciador disipador puede ser rellenado con material 512a
fibroso, tal como se ha descrito anteriormente con relación a la
realización ilustrada en las Figuras 5 y 5A. Además, el conducto
980a comprende parte del componente 910a de silenciador disipador,
mientras que el conducto 980b comprende parte del componente 910b de
silenciador disipador.
Placas 925a y 925b extremas en forma de disco,
cada una de las cuales posee una primera abertura 925c con un
diámetro D1, han sido previstas para la retención del material 512a
fibroso en las cavidades 912a y 912b. Las placas 925a y 925b
extremas pueden estar soldadas o acopladas de otra manera a los
conductos 980a, 980b, 914a, 914b.
El componente 920 de resonador de Helmholtz
comprende una porción 922 de cavidad y una porción 924 de cuello
definida por la distancia de separación 982. La cavidad 922 tiene
forma cilíndrica en sección transversal, una longitud = L1 + L2 +
L3, un diámetro D3 exterior y un diámetro D2 interior. La porción
924 de cuello define una abertura en forma de disco que tiene un
diámetro D1 interior, un diámetro D4 exterior y una longitud L2. La
porción 924 de cuello está definida por las placas 925a y 925b
extremas. La porción 924 de cuello puede tener alternativamente
otras formas geométricas, tales como tubos cónicos, cilíndricos y
cuadrados. Alargar la porción 924 de cuello mediante una extensión
por la porción 922 de cavidad, ayuda a alcanzar frecuencias de
resonancia más bajas, véase la ecuación 7 que antecede. Acortar la
longitud L2 entre los componentes 910a y 910 de silenciador
disipador, puede ayudar también a conseguir unas pérdidas de
transmisión más altas a frecuencias más bajas. El efecto de la
geometría, incluyendo la posición de la porción de cuello, puede ser
predicho de forma precisa mediante el Método de Elemento de
Contorno.
La Figura 10 ilustra, en sección transversal, un
silenciador de escape o silenciador 1000 construido de acuerdo con
otra realización de la presente invención. El silenciador 100
comprende un silenciador híbrido que incluye un componente 1010 de
silenciador disipador y un componente 1020 de elemento reactivo, es
decir, un resonador de Helmholtz. El silenciador 1000 incluye
además un componente 1030 de conector para unir o conectar el
componente 1010 de silenciador disipador con el componente 1020 de
resonador de Helmholtz. El componente 1010 de silenciador
disipador comprende material 1012 acústicamente absorbente, y
presenta una atenuación de ancho de banda deseable a frecuencias
por encima de alrededor de 150 Hz a temperaturas ambiente. El
componente 1020 de resonador de Helmholtz presenta atenuación de
ruido deseable a bajas frecuencias, por ejemplo, desde alrededor de
50 hasta alrededor de 120 Hz a temperatura ambiente, típicas del
ruido de un motor de combustión interna a baja velocidad, así como
del ruido sostenido de orden bajo. Así, el silenciador 1000 es un
atenuador eficaz en una amplia gama de frecuencias. La Figura 10A
ilustra un silenciador disipador de la presente invención, que
incluye un deflector 1014c en el componente 1010 disipador para
dividir el componente en cámaras 1010a y 1010b separadas.
El silenciador 1000 comprende una carcasa 1002
externa rígida formada a partir de un metal, una resina o un
material compuesto que comprende, por ejemplo, fibras de refuerzo y
material de resina. Ejemplos de materiales compuestos para carcasa
externa se encuentran descritos en la Patente U.S. núm. 6.668.972,
titulada "Conjunto de Amortiguador/ Silenciador de Escape". La
carcasa 1002 externa, en la realización ilustrada, tiene una forma
sustancialmente oval. La carcasa 1002 externa puede tener cualquier
otra forma geométrica siempre que se mantengan los volúmenes
requeridos para que el componente 1010 de silenciador disipador y el
componente 1020 de resonador de Helmholtz efectúen la atenuación
deseada.
Conductos, tales como los conductos 1060, 1064
sustancialmente rectos, se encuentran acoplados a la carcasa 1002
externa rígida y se extienden a través de la longitud completa de la
carcasa 1002 externa. El conducto puede incluir conductos que
tengan una ligera curva o ángulo, un conducto en forma de S, etc.
Los tubos de escape convencionales, no representados, pueden ser
acoplados a los extremos exteriores de los conductos 1060, 1064. El
conducto 1064 está con preferencia separado una distancia hacia
fuera de la pared 1002a interna de la carcasa 1002 externa
suficiente como para permitir que se pueda proporcionar una cantidad
de material 1012 fibroso entre el conducto 1064 y la pared 1002a
interna suficiente como para permitir un aislamiento térmico
adecuado de la carcasa 1002 externa, y para evitar la interferencia
por parte de la carcasa 1002 externa con la atenuación acústica
mediante el componente 1010 disipador.
Una porción 1062 del conducto 1060, que no está
perforada, se extiende a través de la cavidad 1022 del componente
1020 de resonador de Helmholtz. El conducto 1064 está perforado y
forma parte del componente 1010 de silenciador disipador. Entre los
conductos 1060 y 1064 se encuentra el componente 1030 de conexión,
el cual une el componente 1010 disipador y el componente 1020
reactivo con el conducto 1062. El conducto 1064 está típicamente
perforado de modo que presenta una porosidad, es decir, un
porcentaje de área abierta respecto al área cerrada, de entre
alrededor del 5% y alrededor del 60%.
La cavidad 1022 del resonador de Helmholtz puede
incluir opcionalmente un material 1070 fibroso tal como fibras de
vidrio, minerales o metálicas, que mejoren las propiedades acústicas
de la misma. En consecuencia, los silenciadores de la presente
invención incluyen un silenciador disipador que presenta una
atenuación del ruido de ancho de banda deseable a frecuencias por
encima de alrededor de 150 Hz a temperatura ambiente, y un
componente resonador que presenta atenuación de ruido deseable a
bajas frecuencias, por ejemplo, desde alrededor de 50 hasta
alrededor de 120 Hz a temperatura ambiente, para formar un atenuador
efectivo sobre una amplia gama de frecuencias.
Claims (42)
1. Un silenciador para un motor de combustión
interna, que comprende:
una carcasa (502) externa que tiene una porción
de cuerpo y un primer y un segundo extremos;
un conducto (600) de escape que transporta los
gases de escape a través de la citada porción de cuerpo;
un silenciador (510) disipador posicionado en el
interior de dicho cuerpo, y que rodea a dicho conducto (600) de
escape, y
un resonador (520) de Helmholtz que comprende
una cámara (522) y una garganta (524a), posicionado en el interior
del cuerpo, siendo dicho conducto (600) de escape un conducto de
escape perforado y estando al menos una perforación acoplada
acústicamente con la citada garganta (524a) de resonador, que se
caracteriza porque el silenciador comprende además, al
menos, un deflector en el interior de dicho silenciador (510)
disipador.
2. El silenciador de la reivindicación 1, en el
que al menos una perforación se encuentra acoplada acústicamente
con el citado silenciador disipador.
3. El silenciador de la reivindicación 1, en el
que dicho conducto de escape penetra en el silenciador disipador y
en la cámara de resonador de Helmholtz, teniendo dicho conducto de
escape una pluralidad de perforaciones a lo largo de la primera y
de la segunda porciones de dicho conducto, y ninguna perforación a
lo largo de una tercera porción de dicho conducto, en el que dicha
primera porción del conducto de escape se encuentra acoplada
acústicamente a la garganta del resonador de Helmholtz, estando
dicha segunda porción del conducto acoplada acústicamente al
silenciador disipador y penetrando la citada tercera porción del
conducto en el resonador.
4. El silenciador de la reivindicación 1, que
comprende además:
un primer y un segundo resonadores, incluyendo
cada uno de ellos una cámara y una garganta, y
un primer y un segundo silenciadores
disipadores,
en el que dicho conducto de escape penetra en el
primer y en el segundo silenciadores disipadores y en la primera y
en la segunda cámaras de resonador, teniendo dicho conducto de
escape una pluralidad de perforaciones a lo largo de la primera, la
segunda y la tercera porciones de dicho conducto de escape, y
ninguna perforación a lo largo de una cuarta y una quinta porciones
de dicho conducto de escape, y
en el que dicha segunda porción de dicho
conducto de escape está acoplada acústicamente a las citadas
gargantas de dichos primer y segundo resonadores, estando las
citadas primera y tercera porciones del conducto acopladas
acústicamente a dichos silenciadores disipadores, y penetrando las
citadas cuarta y quinta porciones de dicho conducto de escape en
los citados resonadores.
5. El silenciador de la reivindicación 4, en el
que dicha tercera porción del conducto de escape no está acoplada
acústicamente al resonador.
6. El silenciador de la reivindicación 1, en el
que la cámara de dicho resonador incluye un material poroso.
7. El silenciador de la reivindicación 6, en el
que dicho material poroso es material fibroso.
8. El silenciador de la reivindicación 6, en el
que dicho material poroso se elige en el grupo consistente
esencialmente en fibras de vidrio y fibras de lana mineral.
9. El silenciador de la reivindicación 8, en el
que dicho material poroso es una fibra de vidrio resistente a las
altas temperaturas.
10. El silenciador de la reivindicación 1, en el
que dicho al menos un deflector divide el silenciador disipador en
múltiples cámaras acústicas independientes.
11. El silenciador de la reivindicación 1, que
comprende además:
un primer extremo del silenciador, y
un segundo extremo del silenciador, estando la
cámara del resonador de Helmholtz situada en el segundo extremo del
silenciador, estando el silenciador disipador situado entre el
primer y el segundo extremos, y extendiéndose la garganta del
resonador de Helmholtz sustancialmente a la longitud del silenciador
disipador acoplado acústicamente al conducto de escape adyacente al
primer extremo del silenciador.
12. El silenciador de la reivindicación 11, en
el que los gases de escape se introducen en el silenciador por el
primer extremo del silenciador.
13. El silenciador de la reivindicación 11, en
el que los gases de escape se introducen en el silenciador por el
segundo extremo del silenciador.
14. El silenciador de la reivindicación 11, en
el que la garganta tiene una sección transversal anular en general,
y abarca el silenciador disipador.
15. El silenciador de la reivindicación 11, en
el que la garganta tiene una sección transversal circular en
general.
16. El silenciador de la reivindicación 1, que
comprende además un material de relleno fibroso en el interior de
dicho resonador.
17. El silenciador de la reivindicación 16, en
el que dicho resonador incluye al menos una pared, y el material de
relleno fibroso forra al menos una pared de dicho resonador.
18. Un silenciador para un motor de combustión
interna según la reivindicación 1, en el que:
el conducto de escape tiene una pluralidad de
perforaciones a lo largo de una primera y una segunda porciones de
dicho conducto;
en el que dicha garganta está acoplada
acústicamente a al menos una perforación de dicha primera sección de
dicho conducto de escape, y el silenciador disipador está
posicionado en el interior de dicho cuerpo y rodea a dicha segunda
porción de dicho conducto de escape,
en el que dicho conducto de escape penetra en el
silenciador disipador y en la cámara de resonador, teniendo dicho
conducto de escape una pluralidad de perforaciones a lo largo de una
primera y una segunda porciones de dicho conducto, y sin que una
tercera porción de dicho conducto presente ninguna perforación, en
el que dicha primera sección del conducto está acoplada
acústicamente a la garganta del resonador, dicha segunda sección
del conducto está acoplada acústicamente al silenciador disipador, y
dicha tercera sección del conducto penetra en el reso-
nador.
nador.
19. El silenciador de la reivindicación 18, en
el que dicho conducto de escape penetra en el silenciador disipador
y en la cámara de resonador, teniendo el citado conducto de escape
una pluralidad de perforaciones a lo largo de una primera y una
segunda porciones de dicho conducto, y con una tercera porción de
dicho conducto que no presenta ninguna perforación, en el que la
citada primera porción del conducto está acoplada acústicamente a
la garganta del resonador, dicha segunda porción del conducto está
acoplada acústicamente al silenciador disipador, y dicha tercera
porción del conducto penetra en el resonador.
20. El silenciador de la reivindicación 18, en
el que la cámara del resonador está posicionada en el segundo
extremo de la carcasa externa, el silenciador disipador está
posicionado entre el primer y el segundo extremos, y la garganta
del resonador se extiende sustancialmente a la longitud del
silenciador disipador y está acoplada acústicamente al conducto de
escape adyacente al primer extremo de la carcasa.
21. El silenciador de la reivindicación 20, en
el que los gases de escape se introducen en el silenciador por el
primer extremo de la cámara.
22. El silenciador de la reivindicación 20, en
el que los gases de escape se introducen en el silenciador por el
segundo extremo del silenciador.
23. El silenciador de la reivindicación 20, en
el que la garganta tiene una sección transversal anular en general
y abarca el silenciador disipador.
24. El silenciador de la reivindicación 20, en
el que la garganta tiene una sección transversal, en general,
circular.
25. El silenciador de la reivindicación 18, que
comprende además un material de relleno fibroso en el interior de
dicho resonador.
26. El silenciador de la reivindicación 25, en
el que dicho resonador incluye al menos una pared, y el material de
relleno fibroso forra al menos una pared de dicho resonador.
27. Un silenciador según la reivindicación 1, en
el que:
el conducto de escape entra en la carcasa
externa a través de dicho primer extremo, transportando los gases
de escape a través de la citada porción de cuerpo, y saliendo por el
segundo extremo, teniendo dicho conducto de escape una pluralidad
de perforaciones a lo largo de la primera y de la segunda porciones
de dicho conducto; en el que dicho conducto de escape penetra en el
silenciador disipador y en la cámara de resonador, estando dicha
primera porción del conducto acoplada acústicamente a la garganta
del resonador, y estando dicha segunda porción del conducto
acoplada acústicamente al silenciador disipador.
28. El silenciador de la reivindicación 27, que
comprende además una tercera porción de dicho conducto de escape
que no tiene ninguna perforación, penetrando dicha tercera porción
en el resonador.
29. El silenciador de la reivindicación 27,
estando la cámara del resonador situada adyacente al segundo
extremo de la carcasa externa, el silenciador disipador situado
entre el primer y el segundo extremos, y extendiéndose la garganta
del resonador sustancialmente a la longitud del silenciador
disipador y estando acoplada acústicamente al conducto de escape
adyacente al primer extremo de la carcasa.
30. El silenciador de la reivindicación 29, en
el que los gases de escape se introducen en el silenciador por el
primer extremo de la carcasa externa.
31. El silenciador de la reivindicación 29, en
el que los gases de escape se introducen en el silenciador por el
segundo extremo de la carcasa externa.
32. El silenciador de la reivindicación 29, en
el que la garganta tiene una sección transversal anular en general
y abarca el silenciador disipador.
33. El silenciador de la reivindicación 29, en
el que la garganta tiene una sección transversal circular en
general.
34. El silenciador de la reivindicación 27, que
comprende además un material de relleno fibroso en el interior de
dicho resonador.
35. El silenciador de la reivindicación 34, en
el que dicho resonador incluye al menos una pared, y un material de
relleno fibroso forra al menos una pared de dicho resonador.
36. Un silenciador según la reivindicación 1,
que comprende:
un resonador que comprende una cámara y una
garganta posicionadas en el interior de la citada carcasa
externa;
un primer conducto de escape que entra en la
carcasa externa a través de dicho primer extremo, transportando los
gases de escape a través de dicho silenciador disipador, teniendo
dicho primer conducto de escape una pluralidad de perforaciones en
el interior de dicho silenciador disipador;
un segundo conducto de escape que penetra en el
citado resonador y que sale a través de dicho segundo extremo;
una cámara intermedia en el interior de dicha
carcasa externa, en comunicación de fluido con los citados primer y
segundo conductos de escape y con el citado resonador, y
un deflector en el interior de dicho silenciador
disipador, que divide el silenciador en cámaras acústicas
separadas.
37. El silenciador de la reivindicación 36, que
comprende además un material de relleno fibroso en el interior de
dicho resonador.
38. El silenciador de la reivindicación 37, en
el que dicho resonador comprende además al menos una pared, y el
material de relleno fibroso forra al menos una pared de dicho
resonador.
39. El silenciador de la reivindicación 36, que
comprende además una pluralidad de deflectores en el interior de
dicho silenciador disipador.
40. Un silenciador según la reivindicación 1,
que comprende:
una carcasa externa que tiene un primer y un
segundo extremos;
un resonador que comprende una cámara y una
garganta posicionadas en el interior de la citada carcasa
externa;
un primer conducto de escape que entra en la
carcasa externa a través de dicho primer extremo, transportando los
gases de escape a través de dicho silenciador disipador, teniendo
dicho primer conducto de escape una pluralidad de perforaciones
dentro de dicho silenciador disipador;
un segundo conducto de escape que penetra en el
citado resonador y que sale a través de dicho segundo extremo;
una cámara intermedia en el interior de la
citada carcasa externa, en comunicación de fluido con los citados
primer y segundo conductos de escape y con el citado resonador,
y
un material de relleno fibroso en el interior de
dicho resonador.
41. El silenciador de la reivindicación 40, en
el que dicho resonador comprende además al menos una pared, y el
material de relleno fibroso forra al menos una pared de dicho
resonador.
42. El silenciador de la reivindicación 40, que
comprende además una pluralidad de deflectores en el interior de
dicho silenciador disipador.
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