ES2300357T5

ES2300357T5 - Amortiguador de ruidos.

Info

Publication number: ES2300357T5
Application number: ES01967080T
Authority: ES
Inventors: Franz Josef Wolf; Udo GÄRTNER; Josef Hohmann; Anton Wolf
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: DE50113553D1; EP1395743B9; EP1395743B2; ES2300357T3; EP1395743B1; US6802388B2; EP1395743A1; WO2002101227A1; US20030173146A1; ATE385288T1

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

1. Amortiguador acústico por absorción:

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. 10 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 15 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 20 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 25 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 amortiguación ruido. 30 2. Amortiguador acústico por reflexión 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 35 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. 3. Amortiguador acústico por interferencia 40 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 45 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 λ/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. 5 En las reivindicaciones 2 a 12 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 posibilita una sintonización de la gama de frecuencias a amortiguar de 1 a 20 kHz si pérdidas esenciales de la circulación con un tipo de 10 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 λ/4 del inserto, sin conducir a pérdidas considerables de la circulación. Otras características y ventajas de la invención se deducen a partir de la descripción siguiente, en la que se explica 15 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 20 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 25 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 30 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 35 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 40 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’, 45 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, 10’, 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 50

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. Lista de signos de referencia 1 Amortiguador de ruido 5 2 Tubo exterior 3 Lado de entrada 4 Lado de salida 5 Superficie de contacto 6 Inserto 10 7,7’ Superficie de contacto 8 Taladro ciego 9, 9’, 9’’, 9’’’, 9’’’’ Pantalla anular 10, 10’ Pared perforada 11, 11’ Pared perforada 15 12, 12’ Taladro 13, 13’ Taladro

Claims

REIVINDICACIONES 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 5 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 10 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 15 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 λ/4, con respecto a la longitud de onda λ de una frecuencia a amortiguar. 20 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 25 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 30 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). 35 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 40 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 45 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 λ/4, en los que con preferencia la profundidad se 5 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. 10 12.- 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.