ES2300357T3 - Amortiguador de ruidos. - Google Patents
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Abstract
Amortiguador de ruido (1) para tuberías que conducen gases cargados de ruidos, especialmente para un conducto de aspiración y/o un conducto de escape de gases de un motor de combustión interna, que comprende: un tubo exterior (2) con un lado de entrada (3) y un lado de salida (4), una pluralidad de pantallas anulares (9, 9¿, 9¿, 9¿¿, 9¿¿), respectivamente, con una superficie exterior en forma de una superficie de contacto (5), que está en conexión con la superficie interior del tubo exterior (2), y al menos una pared perforada (10, 10¿, 11, 11¿), que se extiende entre al menos dos pantallas anulares (9, 9¿, 9¿, 9¿¿, 9¿¿) con una superficie exterior en forma de una superficie de contacto (7¿), que está en conexión con al menos una superficie interior de las dos pantallas anulares (9, 9¿, 9¿, 9¿¿, 9¿¿), en la que al menos una cámara de resonancia está fijada entre las dos pantallas anulares (9, 9¿, 9¿, 9¿¿, 9¿¿), la pared perforada (10, 10¿, 11, 11¿) y el tubo exterior (2), caracterizado por al menos un inserto (6) con una superficie exterior en forma de una superficie de contacto (7) y con una pluralidad de orificios (8) cerrados en un lado, en el que las pantallas anulares (9, 9¿, 9¿, 9¿¿, 9¿¿) están dispuestas entre el tubo exterior (2) y el inserto (6), de tal manera que la superficie de contacto (5) se extiende entre el tubo exterior (2) y las pantallas anulares (9, 9¿, 9¿, 9¿¿, 9¿¿), y la superficie de contacto (7) se extiende entre las pantallas anulares (9, 9¿, 9¿, 9¿¿, 9¿¿) y el inserto (6), y el inserto (6) forma conductos parciales para la circulación de gas en el amortiguador de ruido (1) y los orificios (8) cerrados en un lado se abren en el interior de conductos parciales así como presentan una profundidad de lambda/4, con respecto a la longitud de onda lambda de una frecuencia a amortiguar.
Description
Amotiguador de ruidos.
La invención se refiere a un amortiguador de
ruido para tuberías que conducen gases cargados de ruidos de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
En principio, se distinguen tres tipos de
amortiguadores, que se basan en diferentes principios físicos, a
saber, como se indica a continuación:
- De un amortiguador acústico por absorción se espera que sean absorbidas frecuencias elevadas, especialmente molestas, a través de substancias absorbentes, sean aspiradas o bien sean convertidas en calor de fricción.
- Se conoce, por ejemplo, a partir del documento EP 0 834 011 B1 un amortiguador acústico por absorción para un motor de combustión interna, que está constituido por un tubo de aspiración, que conduce el aire aspirado, y por una carcasa de resonador que lo rodea, bajo la formación de un espacio de resonancia cerrado. Además, el amortiguador acústico por absorción está equipado con un tubo de entrada y un tubo de salida, con orificios en la pared del tubo de aspiración, que conectan el espacio interior del tubo de aspiración con el espacio interior del resonador. Una o una secuencia axial de varias paredes de la cámara, alineadas transversalmente al eje longitudinal del tubo de aspiración y que lo rodean forman en este caso en la carcasa del resonador unas cámaras de resonador, delimitadas herméticamente entre sí, de diferente volumen, en las que cada cámara de resonador se comunica con el espacio interior del tubo de aspiración a través de orificios en la pared del tubo de aspiración, sin puentear las paredes de las cámaras, y presenta una dimensión del volumen de la cámara de resonador adaptada, para cada cámara de resonador, a la posición y a la anchura de una banda de frecuencia de resonancia predeterminada en cada caso en cuanto a la construcción para esta cámara, y un espesor del tubo de aspiración, que corresponde a la superficie de la sección transversal del orificio y a la altura de la pared de los orificios, en la zona del orificio respectivo. Cada orificio y la cámara de resonador respectiva forman, por lo tanto, en cada caso un resonador de Helmholtz adaptado a la banda de frecuencia absorber, es decir, a amortiguar.
- En el documento WO 80/02304 A1 se describe de la misma manera un amortiguador acústico de resonancia en forma de resonadores de Helmholtz, que dispone de chapas perforadas de acero inoxidable galvanizado, producido por extrusión en frío, de aluminio o de otros materiales metálicos o sintéticos y de pasos de amortiguación, para conseguir una amortiguador del ruido.
- La actuación de los amortiguadores acústicos por reflexión se basa tanto en la reflexión de ondas acústicas hacia la fuente acústica, como también en la multiplicación de puntos acústicos. La amortiguación es en este caso tanto más efectiva cuando más numerosos son los puntos de reflexión.
- Se conoce a partir del documento WO 97/09 527 un amortiguador acústico por reflexión para tuberías que conducen gas con una entrada, una salida y una cámara que se encuentra entre estas conexiones, en la que transversalmente a la dirección de la circulación, que reduce la sección transversal de la circulación de la cámara, están dispuestas correderas o pantallas, en el canal de aspiración de aire de un motor de combustión interna.
- Una parte de la energía acústica es extinguida en los amortiguadores acústicos por interferencia por diferentes vías recorridas de diferente longitud.
Se conocen evidentemente en el estado de la
técnica múltiples combinaciones de los tipos de amortiguadores
acústicos indicados anteriormente. Se conoce, por ejemplo, a partir
del documento DE 197 03 414 A1 una combinación especial de
mecanismos de amortiguación acústica. Allí se publica una
combinación de un amortiguador acústico por reflexión en forma de
pantallas anulares conectadas axialmente unas detrás de otra y de un
amortiguador de resonancia en forma de resonadores \lambda/4. En
el amortiguador de ruido conocido son un inconveniente las pérdidas
de circulación altas en virtud de las pantallas anulares y, además,
no existe todavía siempre ninguna sincronización satisfactoria de
las frecuencias a amortiguar, tanto con respecto a la zona como
también a la anchura de banda.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de
desarrollar el amortiguador de ruido del tipo indicado al
principio, conocido a partir del documento EP 0 834 011 B1, en el
sentido de que se superan los inconvenientes del estado de la
técnica, especialmente es posible una amortiguación sincronizada en
la gama de frecuencias de 1 a 20 kHz.
El presente cometido de la invención se
soluciona a través de los rasgos característicos de la
reivindicación 1.
En las reivindicaciones 2 a 13 se describen
forman de realización preferidas del amortiguador de ruido de
acuerdo con la invención.
Por lo tanto, la invención se basa en el
reconocimiento sorprendente de que una combinación múltiple de
amortiguadores acústicos por reflexión y de amortiguadores acústicos
por resonancia posibilitan una sintonización de la gama de
frecuencias a amortiguar de 1 a 20 kHz si pérdidas esenciales de la
circulación con un tipo de construcción compacto. La combinación
correspondiente se basa en este caso en el empleo de una o varias
paredes perforadas, de manera que las pantallas anulares funcionan
tanto como paredes de reflexión como también para la delimitación
de resonadores de Helmholtz bajo la formación de amortiguadores
acústicos por absorción adicionalmente a los resonadores
\lambda/4 del inserto, sin conducir a pérdidas considerables de la
circulación.
Otras característica y ventajas de la invención
se deducen a partir de la descripción siguiente, en la que se
explica en detalle un ejemplo de realización de la invención a modo
de ejemplo con la ayuda de dibujos esquemáticos.
En este caso:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de
un amortiguador de ruido de acuerdo con la invención, y
La figura 2 muestra una vista en perspectiva
según la figura 1, con tubo exterior parcialmente retirado.
Como se puede deducir a partir de las figuras 1
y 2, un amortiguador de ruido 1 de acuerdo con la invención
comprende un tubo exterior 2 con un lado de entrada 3 y un lado de
salida 4 y con una superficie de contacto 4, un inserto 5 con una
superficie de contacto 7 y orificios o bien taladros ciegos 8
cerrados en un lado, una pluralidad de pantallas anulares 9, 9',
9'', 9''', 9'''', y pantallas perforadas 10, 10'. 11, 11' con
taladros 12, 12', 13, 13'. En este caso, las pantallas anulares 9,
9', 9'', 9''', 9'''' están dispuestas entre el tubo exterior 2 y el
inserto 6, de manera que la superficie de contacto 5 se extiende
entre el tubo exterior 2 y las pantallas anulares 9, 9', 9'', 9''',
9''' y la superficie de contacto 7 se extiende entre las pantallas
anulares 9, 9', 9'', 9''', 9'''' y el inserto 6, extendiéndose el
inserto 6 esencialmente concéntrico dentro del tubo exterior 2.
A través del inserto 6 se preparan en el
amortiguador de ruido 1 cuatro conductos parciales separados unos
de los otros. Los taladros ciegos 8 se abren en cada caso hacia los
conductos parciales, en parte están dispuestos de una manera
preferida desplazados sobre superficies opuestas y presentan una
profundidad, que está adaptada a una cuarta parte de la longitud de
onda de la frecuencia a amortiguar del espectro de ruido. A través
de una modificación selectiva de la profundidad de los taladros
ciegos 8 sobre la totalidad del inserto 6 se puede conseguir una
anchura de banda excelente de la amortiguación, incrementándose la
profundidad desde el lado de entrada 3 hacia el lado de salida
4.
Por medio de las paredes perforadas 10, 10', 11,
11', las pantallas anulares 9, 9', 9'', 9''', 9'''' y el tubo
exterior 2 se delimitan cuatro cámaras de resonancia. Dichas cámaras
de resonancia representan o bien amortiguadores acústicos de
reflexión adicionales o amortiguadores acústicos de resonancia, en
función de la configuración de la pared perforada 10, 10', 11, 11'.
Así, por ejemplo, existe un amortiguador acústico por reflexión en
el caso de que la pared perforada 10, 10' esté formada, por ejemplo,
por una chapa de acero fina, mientras que existe un amortiguador
acústico de resonancia en el caso de que la pared perforada 11, 11'
presente un espesor de pared en un intervalo de 0,6 a 5 mm, de
manera que cada taladro 13, 13' forma con la cámara de resonancia
un resonador de Helmholtz que se puede sintonizar a la banda de
frecuencia a amortiguar a través de absorción. Además, las paredes
perforadas 10, 10', 11, 11' no sólo se ocupan de la preparación de
una posibilidad adicional de la sintonización de una banda de
frecuencia a amortiguar, sino que representan al mismo tiempo
también una reducción de las pérdidas de la circulación en virtud de
formaciones de turbulencias en las pantallas anularas 9, 9', 9'',
9''', 9''''. De esta manera, se mejora el amortiguador de ruido 1.
en general, en una medida considerable frente al estado de la
técnica.
Ni el tubo exterior 2 ni las paredes perforadas
10, 1', 11, 11' deben estar diseñadas de forma circular en la
sección radial. El comportamiento de resonancia de cada cámara de
resonancia individual de absorción de sonido está determinado en
último término solamente por el volumen de aire oscilante con
respecto a su frecuencia de resonancia y no por las formas
geométrica, de manera que el amortiguador de ruido de acuerdo con
la invención 1 se puede adaptar con un tipo de construcción lo más
reducido posible prácticamente a cualquier espacio de montaje
disponible.
- 1
- Amortiguador de ruido
- 2
- Tubo exterior
- 3
- Lado de entrada
- 4
- Lado de salida
- 5
- Superficie de contacto
- 6
- Inserto
- 7, 7'
- Superficie de contacto
- 8
- Taladro ciego
- 9, 9', 9'', 9''', 9''''
- Pantalla anular
- 10, 10'
- Pared perforada
- 11, 11'
- Pared perforada
- 12, 12'
- Taladro
- 13, 13'
- Taladro.
Claims (13)
1. Amortiguador de ruido (1) para tuberías que
conducen gases cargados de ruidos, especialmente para un conducto
de aspiración y/o un conducto de escape de gases de un motor de
combustión interna, que comprende:
- un tubo exterior (2) con un lado de entrada (3) y un lado de salida (4),
- una pluralidad de pantallas anulares (9, 9', 9'', 9''', 9''''), respectivamente, con una superficie exterior en forma de una superficie de contacto (5), que está en conexión con la superficie interior del tubo exterior (2), y
- al menos una pared perforada (10, 10', 11, 11'), que se extiende entre al menos dos pantallas anulares (9, 9', 9'', 9''', 9'''') con una superficie exterior en forma de una superficie de contacto (7'), que está en conexión con al menos una superficie interior de las dos pantallas anulares (9, 9', 9'', 9''', 9''''), en la que al menos una cámara de resonancia está fijada entre las dos pantallas anulares (9, 9', 9'', 9''', 9''''), la pared perforada (10, 10', 11, 11') y el tubo exterior (2),
caracterizado por al menos un inserto (6)
con una superficie exterior en forma de una superficie de contacto
(7) y con una pluralidad de orificios (8) cerrados en un lado, en el
que las pantallas anulares (9, 9', 9'', 9''', 9'''') están
dispuestas entre el tubo exterior (2) y el inserto (6), de tal
manera que la superficie de contacto (5) se extiende entre el tubo
exterior (2) y las pantallas anulares (9, 9', 9'', 9''', 9''''), y
la superficie de contacto (7) se extiende entre las pantallas
anulares (9, 9', 9'', 9''', 9'''') y el inserto (6), y el inserto
(6) forma conductos parciales para la circulación de gas en el
amortiguador de ruido (1) y los orificios (8) cerrados en un lado
se abren en el interior de conductos parciales así como presentan
una profundidad de \lambda/4, con respecto a la longitud de onda
\lambda de una frecuencia a
amortiguar.
amortiguar.
2. Amortiguador de ruido de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el inserto (6)
presenta en la sección radial unas paredes interiores esencialmente
en forma de placas, dispuestas esencialmente en forma de cruz o en
forma de estrella, provistas a ambos lados con los orificios (8)
cerrados en un lado, cuyas paredes interiores se extienden de una
manera preferida esencialmente sobre toda la longitud axial del tubo
exterior (2).
3. Amortiguador de ruido de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque los orificios (8)
cerrados en un lado están dispuestos desplazados entre sí sobre los
dos lados de una pared interior a ambos lados de una pared
interior.
4. Amortiguador de ruido de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los
orificios (8) cerrados en un lado están dispuestos esencialmente en
series desde el lado de entrada (3) hacia el lado de salida (4), en
el que la profundidad de los orificios (8) cerrados en un lado son
iguales en una serie y son diferentes de una serie a otra, con
preferencia a medida que se incrementa la profundidad desde el lado
de entrada (3) hacia el lado de salida (4).
5. Amortiguador de ruido de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
distancia entre las pantallas anulares (9, 9', 9'', 9''', 9'''') es
diferente, con preferencia creciente desde el lado de entrada (3)
hacia el lado de salida (4).
6. Amortiguador de ruido de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al
menos una cámara de resonancia y al menos un taladro (13, 13') en
la pared perforada (11, 11') de la cámara de resonancia forman un
resonador de Helmholtz, que se pueden sintonizar a una banda de
frecuencia a amortiguar a través del volumen de la cámara de
resonancia, la superficie de la sección trasversal del taladro (13,
13') en la pared perforada (11, 11') de la cámara de resonancia y
el espesor de pared de la pared perforada (11, 11') de la cámara de
resonancia en la zona del taladro (13, 13').
7. Amortiguador de ruido de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque el espesor de pared de
la pared perforada (11, 11') tiene entre 0,6 y 5 mm, con
preferencia entre 1 y 3 mm.
8. Amortiguador de ruido de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una o
varias de las paredes perforadas (10, 10', 11, 11') dispuestas unas
detrás de las otras desde el lado de entrada hacia el lado de
salida, se extienden sobre toda la longitud axial del tubo exterior
(2), con preferencia concéntricamente dentro del tubo exterior
(2).
9. Amortiguador de ruido de acuerdo con la
reivindicación 7 u 8, caracterizado porque están previstas
una pluralidad de cámaras de resonancia, en las que con preferencia
las cámaras de resonancia adyacentes a las bandas de frecuencia a
amortiguar se solapan al menos parcialmente y/o las cámaras de
resonancia forman amortiguadores acústicos por reflexión y/o
amortiguadores acústicos por absorción.
10. Amortiguador de ruido de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
pantallas anulares (9, 9', 9'', 9''', 9'''') están provistas con
orificios cerrados en un lado, que se abren en el interior de
conductos parciales así como presentan una profundidad de
\lambda/4, en los que con preferencia la profundidad se
incrementa desde el lado de entrada (3) hacia el lado de salida
(4).
11. Amortiguador de ruido de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
tubo exterior (2), las pantallas anulares (9, 9', 9'', 9''', 9''''),
el inserto (6) y/o la pared perforada o bien las paredes perforadas
(10, 10', 11, 11') están configuradas por un metal, especialmente
aluminio, un plástico resistente al calor, especialmente un
plástico reforzado con fibras, goma dura y/o una cerámica, como un
material sinterizado poroso.
12. Amortiguador de ruido de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
tubo exterior (2) y las pantallas anulares (9, 9', 9'', 9''', 9'''')
y/o la pared perforada (10, 10', 11, 11') y el inserto (6) y/o las
pantallas anulares (9, 9', 9'', 9''', 9'''') y la pared perforada
(10, 10', 11, 11') están configurados en una pieza, con preferencia
en una pieza fundida a presión de aluminio.
13. Amortiguador de ruido de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
tubo exterior (2), el inserto (6), los orificios (8) cerrados en un
lado en el inserto (6) y/o los taladros (12, 12', 13, 13') en la
pared perforada (10, 10', 11, 11') están en la sección radial
esencialmente simétricos rotatorios, de una manera preferid de
forma circular.
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