ES2305610T3 - Dispositivos de ventilacion de habitaculo, con atenuador de ruido. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de ventilación de un habitáculo (H), en particular, de vehículo automóvil, del tipo que comprende una carcasa (1) provista de una entrada de aire exterior (4) y de una entrada de aire recirculado (5), colocadas en una primera porción (2) de dicha carcasa (1) y susceptibles de abastecer un ventilador (9-13) con producción de aspiración de aire variable y colocado en una segunda porción (7) de dicha carcasa (1), bajo el control de por lo menos una solapa de entrada de aire (8) de posición variable, comprendiendo una pantalla acústica (15) colocada para reflejar dichas ondas sonoras hacia una pared (CL) del vehículo, colocada en el interfaz entre dicho habitáculo (H) y un compartimento de habitáculo (H), de las ondas sonoras producidas por el flujo de aire que circula en dichas entradas de aire (4,5), delimitando dicha pantalla acústica (15) con una pared de la primera porción (2) de la carcasa (1) una abertura de admisión (16) de la entrada de aire recirculado (5), caracterizado por el hecho de que dicha pantalla acústica (15) comprende una pared provista de una porción terminal (18) que sobresale, sobre una primera longitud elegida (hs), al exterior de dicha carcasa (1), a más allá de la abertura de admisión (16).
Description
Dispositivo de ventilación de habitáculo, con
atenuador de ruido.
La invención se refiere a dispositivos de
ventilación de habitáculo, en particular de vehículos
automóviles.
Se refiere más especialmente a dispositivos de
ventilación de habitáculo que incluyen una carcasa provista, por
una porción, de una entrada de aire exterior y de una entrada de
aire recirculado que abastece un ventilador colocado en la carcasa
bajo el control de por lo menos una solapa de entrada de aire, y por
otra porción, de un módulo de comando encargado de administrar la
posición de la solapa de entrada de aire y la producción de aire
aspirado por el ventilador.
Tal como sabe el experto en la materia, el
comportamiento acústico de estos dispositivos de ventilación
depende en porción de sus entradas de aire. Estas están, en efecto,
en el origen de las perturbaciones sufridas por los flujos de aire,
en particular, cuando su velocidad es superior a 10 m/s.
Más concretamente, las variaciones de velocidad
que son objeto de flujos de aire se transforman en pulsaciones de
presión que generan ruidos cuyas frecuencias están por lo menos en
porción situadas en la banda de frecuencias audibles. Estos ruidos,
de los que la intensidad depende además del modo de funcionamiento
del dispositivo de ventilación (aire recirculado o aire fresco), se
propagan hasta el habitáculo, mediante los conductos, las zonas de
transparencia acústica y los elementos estructurales del vehículo,
induciendo una molestia auditiva para sus inquilinos.
El documento DE 199 57618 describe un
dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1.
La invención tiene pues por objeto mejorar la
situación.
Se propone a este efecto un dispositivo de
ventilación de habitáculo, en particular, de vehículos automóviles,
del tipo presentado en la introducción, y cuya por lo menos una
entrada de aire exterior y una entrada de aire recirculado está
provista de medios de atenuación encargados de limitar la
propagación hacia el exterior de la carcasa, por lo menos en la
porción del habitáculo, de las ondas sonoras que son producidas por
los flujos de aire que circulan en estas entradas de aire.
Los medios de atenuación comprenden una pantalla
acústica.
Esta pantalla acústica está colocada de manera
que debe reflejar (o devolver) las ondas sonoras hacia una pared
del vehículo, colocada en la interfaz entre el habitáculo y el
compartimento del motor, como por ejemplo la división resistente al
fuego.
De manera alternativa o complementaria, los
medios de atenuación pueden comprender un recubrimiento, instalado
sobre la pared interna de la pantalla acústica (que se expone al
flujo de aire), y destinada a absorber por lo menos parcialmente
las ondas sonoras.
Por otra porción, por lo menos porción de las
paredes internas de la carcasa (que se exponen al flujo de aire)
puede comprender medios de atenuación auxiliares, como por ejemplo
un recubrimiento destinado a absorber por lo menos parcialmente las
ondas sonoras. Preferentemente, éste entonces se instala sobre la
porción correspondiente de las paredes internas de la carcasa.
El recubrimiento se realiza preferentemente en
un material de tipo poroso. Se trata, por ejemplo, de una espuma de
celdas abiertas o incluso de un material de tipo fieltro.
Preferentemente, la pantalla acústica delimita
por lo menos porción de dicha entrada de aire recirculado y de la
entrada de aire exterior. Esta pantalla acústica puede entonces
comprender una pared provista de una porción terminal que
sobresale, sobre una primera longitud elegida, al exterior de la
carcasa, antes de por lo menos una de dicha entrada de aire
recirculado y de dicha entrada de aire exterior. Esta primera
longitud se elige preferentemente en función de una segunda
longitud, perpendicular a un nivel definido sensiblemente por la
porción terminal de la división, y según la cual se extiende una
abertura de acceso por lo menos en una de dicha entrada de aire
recirculado y de dicha entrada de aire exterior.
Además, la pantalla acústica puede establecerse
por lo menos en porción en el exterior o en el interior de la
carcasa.
Finalmente, la abertura de acceso a la entrada
de aire recirculado y la abertura de acceso a la entrada de aire
exterior pueden presentar diámetros hidráulicos elegidos.
Otras características y ventajas de la invención
se harán evidentes durante el examen de la descripción indicada a
continuación, y de los dibujos adjuntos, en los cuales:
- La figura 1 ilustra de manera esquemática, en
una vista en corte transversal medio, una porción de un primer modo
de realización del dispositivo de ventilación de vehículo automóvil,
según la invención,
- La figura 2 ilustra de manera esquemática, en
una vista en corte longitudinal medio, el primer modo de realización
de la figura 1,
- La figura 3 ilustra de manera esquemática un
mecanismo de atenuación de ruido en un dispositivo de ventilación
de vehículo automóvil, según la invención,
- La figura 4 ilustra, en una vista en corte
transversal medio, un segundo modo de realización del dispositivo
de ventilación de vehículo automóvil, según la invención, y
- La figura 5 ilustra, en una vista en corte
transversal medo, un tercer modo de realización del dispositivo de
ventilación de vehículo automóvil, según la invención.
Los dibujos adjuntos podrán no sólo servir para
completar la invención, sino también contribuir a su definición, el
caso previsto.
Se hace referencia en primer lugar a las figuras
1 a 3 para describir un primer modo de realización de dispositivo
de ventilación según la invención.
A continuación se considera, a título de
ejemplo, que el dispositivo de ventilación forma porción de una
instalación de calefacción que comprende una carcasa de alimentación
en aire 1, que abastece una carcasa de distribución y tratamiento
de aire (no representada en las figuras) destinada a distribuir el
aire tratado en el habitáculo H de un vehículo automóvil, al nivel
de las bocas de distribución. La carcasa 1 es, por ejemplo,
solidaria con la división resistente al fuego CL colocada en el
interfaz entre el compartimento del motor CM y el habitáculo H.
El dispositivo de ventilación ilustrado (o
carcasa de alimentación de aire) 1 comprende unas paredes que
delimitan en una primera porción (superior) 2 una cámara de
alimentación de aire 3. Las paredes que delimitan la cámara 3
comprenden dos aberturas 4 y 5 y una salida 6 que se comunica con
una segunda porción (inferior) 7 de la carcasa 1.
La primera abertura 4 se conecta a un canal de
alimentación de aire exterior 20 establecido, en el ejemplo de
realización, en el compartimento del motor CM. Se llama pues
"entrada de aire exterior" (o entrada de aire fresco). La
segunda abertura 5 se comunica con el habitáculo H, eventualmente
mediante un conducto. Se llama pues "entrada de aire
recirculado".
Por otra porción, la cámara 3 aloja un
dispositivo de selección de aire 8, aquí realizado en forma de una
solapa de tambor, permitiendo que un módulo de comando (no
representado) seleccione el tipo del flujo de aire de alimentación
(exterior (o fresco) o recirculado). Pero, tal como se verá
posteriormente, podría tratarse de una solapa de mariposa o de una
solapa de bandera.
Las paredes que delimitan la porción inferior 7
de la carcasa 1 alojan, en una porción central, un grupo
motoventilador. Este grupo motoventilador comprende un motor
eléctrico 9 destinado a accionar en rotación alrededor de un eje
XX, según regímenes variables, una turbina 10 (o rueda). Las paredes
externas 11 de esta porción inferior 7 de la carcasa 1 delimitan,
con la porción periférica 12 de la turbina 10, una voluta 13 que se
envuelve en espiral alrededor de la turbina 10 y cuya salida 14 se
comunica con la carcasa de distribución y tratamiento de la
instalación de
calefacción.
calefacción.
Cuando la turbina 10 es accionada en rotación
mediante el motor eléctrico 9, aspira axialmente el aire que se
encuentra en la cámara de alimentación 3, y que procede o de la
entrada de aire exterior 4, o de la entrada de aire recirculado 5,
o de las dos entradas a la vez. La turbina expulsa, de una manera
sensiblemente tangencial a su porción periférica 12, el aire así
aspirado en la voluta 13, de manera que se proporciona a la carcasa
de distribución y tratamiento del aire pulsado, fresco, recirculado
o mezclado. La producción de aire aspirada por el ventilador es
administrada por el módulo de comando.
Según la invención, el dispositivo de
ventilación comprende medios de atenuación de ruido, preferentemente
realizados en forma de una pantalla acústica 15 colocada en forma
de una pared solidaria a la carcasa 1. Estas pantallas 15
delimitan, con una de las paredes de la porción superior 2 de la
carcasa 1, la entrada de aire recirculado 5, y, en particular, su
abertura de admisión 16 por la cual penetra el aire recirculado.
Tal como se muestra mejor en la figura 3, la
pantalla acústica 15 puede presentar una forma elegida de manera
que debe reflejar (o devolver) las ondas sonoras, que se generan por
las perturbaciones del flujo de aire en la cámara 3, hacia el
compartimento del motor CM (y más concretamente hacia la división
resistente al fuego CL), y en consecuencia, al contrario del
habitáculo H. Preferentemente, la pantalla acústica 15 presenta una
forma curvada, orientada hacia la división resistente al fuego CL.
En otros términos, la división acústica crea, entre la porción del
dispositivo de ventilación generador de ruido y el habitáculo H, una
zona acústicamente opaca, permitiendo así reducir notablemente los
ruidos.
De una manera alternativa o complementaria a
esta configuración de reflexión de la pantalla 15, los medios de
atenuación pueden incluir un recubrimiento 17 encargado de absorber
por lo parcialmente las ondas sonoras generadas en la cámara 3.
Preferentemente, tal como se muestra en la figura 3, el
recubrimiento se realiza en un material absorbente 17, fijado en la
cara interna de la pantalla acústica 15, que se expone al flujo de
aire en la entrada de aire recirculado 5. En otro modo de
realización, la pantalla podría estar constituida por el material
absorbente acústico.
Este material de recubrimiento 17 es
preferentemente de tipo poroso. Se trata, por ejemplo, de una
espuma de celdas abiertas o de un material de tipo fieltro.
Este material absorbente puede también
instalarse sobre la cara interna (expuesta a los flujos) de una o
varias otras paredes de la carcasa 1, tal como por ejemplo sobre las
paredes que delimitan la cámara 3, en particular, en proximidad con
la entrada de aire exterior, y/o las paredes externas 11 que
delimitan la voluta 13 cuando se coloca en otra porción diferente a
sobre la división acústica 15, constituyendo el material absorbente
medios de atenuación auxiliares.
Por otra porción, tal como se muestra en las
figuras 2 y 3, la pantalla acústica 15 puede comprender una porción
terminal 18 que se prolonga más allá de la entrada de aire
recirculado 5, y más concretamente más allá (antes) de la abertura
de admisión 16, sobre una primera longitud elegida hs.
Preferentemente, esta porción terminal 18 se extiende en un plano
sensiblemente perpendicular al nivel que contiene sensiblemente la
abertura de admisión 16.
Esta extensión 18 de la división acústica 15
permite fijar el nivel de atenuación de los ruidos (además de la
acción de un posible material absorbente 17).
De hecho, tal como se aprecia en la figura 3, se
puede definir un ángulo \theta entre una derecha D1, que pasa por
el extremo de la porción terminal 18 de la división acústica 15 y el
extremo de la abertura de admisión 16, opuesta a la división
acústica 15, y una derecha D2, guiada por el extremo de la porción
terminal 18 de la división acústica 15 y un punto P
correspondiente, por ejemplo, en el lugar de una oreja de un
ocupante instalado en el habitáculo H.
Si se supone que el punto P es fijo, se ve que
se lo puede hacer variar el ángulo \theta, haciendo variar la
primera longitud hs y/o la anchura (o segunda longitud) ds de la
abertura de admisión 16 hs es por ejemplo igual a aproximadamente
10 milímetros.
- un parámetro dr como la distancia que separa
horizontalmente el punto P del extremo de la abertura de admisión
16 por la cual pasa la derecha D1 (el dr es por ejemplo igual a
aproximadamente 1 metro), y
- un parámetro hr como la distancia que separa
verticalmente el punto P del extremo de la porción terminal 18 de
la división acústica 15, por la cual pasan las derechas D1 y D2, (hr
es por ejemplo igual a aproximadamente 110 milímetros),
se puede entonces obtener la siguiente relación:
\theta = arctan [hr/(dr-ds)] + arctan [hs/ds].
Y, definiendo:
- un parámetro m como la masa de la división
acústica 15,
- un parámetro \omega como la frecuencia de
las ondas acústicas (ruidos),
- un parámetro \rho como la densidad de la
división acústica 15, y
- un parámetro c como la celeridad del sonido en
el aire,
se puede entonces definir aproximadamente el
coeficiente de absorción R de la división acústica 15 (en decibelios
(o dB)) mediante la relación de Reyleigh: R = 20.log
[(m.\omega.cos \theta)/(2.\rho.c)].
Se ve entonces que atenuación de los ruidos cree
con la frecuencia sonora \omega y/o con el ángulo \theta.
Con el fin de reducir más aún los ruidos
generados en la cámara 3, se puede también elegir de manera
conveniente las dimensiones (en particular, ds) de la abertura de
admisión 16 de la entrada de aire recirculado 5 y de la abertura de
admisión 19 de la entrada de aire exterior 4.
En efecto, las dimensiones respectivas de las
dos aberturas de admisión 16 y 19 se eligen en función de las
potencias de flujo buscadas en los modos de funcionamiento en aire
recirculado y en aire fresco. Ahora bien, las diferencias de
potencia entre estos dos modos de funcionamiento generan una
diferencia de ruido perceptible en el habitáculo H.
Las dimensiones convenientes de una abertura de
admisión 16 ó 19 dependen del diámetro hidráulico (Dhr o Dhf) de la
superficie ocupada por el flujo de aire (recirculado o exterior) a
través de dicha abertura de admisión. Por definición, este diámetro
hidráulico (Dhr o Dhf) es igual a cuatro veces la superficie de la
abertura dividido por el perímetro de esta superficie. Por otra
porción, el diámetro hidráulico (Dhr o Dhf) debe a ser lo más
próximo posible a lo que el experto en la materia llama el diámetro
interno del anillo (Dv) del ventilador 9 (figura 1).
Se puede entonces poner de manifiesto,
definiendo el parámetro como la abertura equivalente del material
absorbente poroso en porcentaje de la superficie total, qué
condiciones óptimas de atenuación, en presencia de una división
acústica 15 provista de una porción terminal 18, pueden obtenerse en
presencia de las siguientes desigualdades:
0,02 \leq ds/dr \leq 0,2;
0 \leq hs/hr \leq 1;
0,02 \leq (4.a)/(\pi.Dhr2) \leq 0,5;
0,9 \leq Dhr/Dv; y
0,6 \leq Dhr/Dhf \leq 1,2.
La abertura equivalente del material absorbente
es definida por la suma de las superficies de las aberturas que
divide la superficie total (superficie total de producción).
Es importante tener en cuenta que la división
acústica 15 puede o formar porción integrante de la carcasa 1, por
ejemplo cuando esta última está realizada por moldeado en un
material tal como un polímero, o ser un elemento añadido.
Se hace referencia ahora a la figura 4 para
describir un segundo modo de realización de un dispositivo de
ventilación según la invención.
En este segundo modo de realización, las dos
porciones 2 y 7 de la carcasa 1 ya no se colocan en posiciones
sensiblemente horizontales, sino sensiblemente verticales. La
primera porción 2 de la carcasa 1, que delimita la cámara 3, a
partir de ahora se sitúa en el compartimento del motor CM y aloja,
en una porción central, una porción del motor eléctrico 9, mientras
que la segunda porción 7 de la carcasa 1 a partir de ahora se sitúa
en el habitáculo H y aloja el resto del grupo motoventilador
(turbina 10, voluta 13 y resto del motor eléctrico 9).
Por otra porción, la cámara 3 aloja aquí un
filtro de aire 21, de tipo circular, en el cual se prevé una
abertura para el paso del motor eléctrico 9.
Además, por motivos de proximidad de la entrada
de aire recirculado 5 y entrada de aire exterior 4, el dispositivo
de selección de flujo de aire 8 es una solapa de tipo bandera.
Los medios de atenuación siempre se realizan en
forma de una pantalla acústica 15 colocada al nivel de la entrada
de aire recirculado 5. La pantalla acústica 15 es solidaria con la
porción superior de la segunda porción 7 de la carcasa 1, así como
la división resistente al fuego CL o a la primera porción 2 de la
carcasa 1. Estas pantallas acústicas 15 sirven de zona
acústicamente opaca para la entrada de aire recirculado 5 y entrada
de aire exterior 4 por el hecho de su proximidad inmediata,
permitiendo así reducir notablemente los ruidos generados en los
dos modos de funcionamiento del dispositivo de ventilación.
Con referencia ahora a la figura 5 se describe
un tercer modo de realización de un dispositivo de ventilación
según la invención.
Este tercer modo de realización constituye una
alternativa a los dos modos de realización anteriormente descritos.
Aquí, las dos porciones 2 y 7 de la carcasa 1 se colocan en
posiciones inclinadas. La primera porción 2 de la carcasa 1, que
delimita la cámara 3, se sitúa en porción en el compartimento del
motor CM y en porción en el habitáculo H y aloja una porción del
motor eléctrico 9, mientras que la segunda porción de la carcasa 7
se sitúa en el habitáculo H y aloja el resto del grupo
motoventilador (turbina 10, voluta 13 y resto del motor eléctrico
9).
Por otra porción, la cámara 3 aloja aquí un
filtro a aire 22, de tipo "Plier", en el cual se prevé una
abertura para el paso del motor eléctrico 9.
La entrada de aire recirculado 5 y la entrada de
aire exterior 4 se colocan aquí en dos extremos sensiblemente
opuestos (inferiores y superiores) de la carcasa 1. Por este hecho,
el dispositivo de selección de flujo de aire 8 comprende un solapa
de tipo bandera 8a, para proporcionar el acceso del aire recirculado
a la cámara 3, y una solapa de tipo mariposa 8b, para proporcionar
el acceso del aire exterior a la cámara 3.
Los medios de atenuación siempre se realizan en
forma de una pantalla acústica 15 colocada al nivel de la entrada
de aire recirculado 5, en la porción inferior de la carcasa 1. Las
pantallas acústicas 15 son solidarias con la segunda porción 7 de
la carcasa 1, así como a la primera porción 2 de la carcasa 1. Estas
pantallas acústicas 15 sirven de zona acústicamente opaca para la
entrada de aire recirculado 5.
La invención no se limita a los modos de
realización del dispositivo de ventilación descritos anteriormente,
solamente a título de ejemplo, sino que engloba todas las
alternativas que podrá prever un experto en la materia en el marco
de las reivindicaciones adjuntas.
Así, se describen modos de realización en los
cuales la pantalla acústica se colocaba al nivel de la entrada de
aire recirculado. Pero esta pantalla podría colocarse al nivel de la
entrada de aire exterior, o bien al nivel de la entrada de aire
recirculado y la entrada de aire exterior, así como cubrir la
totalidad o porción de la voluta y el soporte del motor.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
\bullet DE 19957618 [0005]
Claims (10)
1. Dispositivo de ventilación de un habitáculo
(H), en particular, de vehículo automóvil, del tipo que comprende
una carcasa (1) provista de una entrada de aire exterior (4) y de
una entrada de aire recirculado (5), colocadas en una primera
porción (2) de dicha carcasa (1) y susceptibles de abastecer un
ventilador (9-13) con producción de aspiración de
aire variable y colocado en una segunda porción (7) de dicha carcasa
(1), bajo el control de por lo menos una solapa de entrada de aire
(8) de posición variable, comprendiendo una pantalla acústica (15)
colocada para reflejar dichas ondas sonoras hacia una pared (CL) del
vehículo, colocada en el interfaz entre dicho habitáculo (H) y un
compartimento de habitáculo (H), de las ondas sonoras producidas por
el flujo de aire que circula en dichas entradas de aire (4,5),
delimitando dicha pantalla acústica (15) con una pared de la
primera porción (2) de la carcasa (1) una abertura de admisión (16)
de la entrada de aire recirculado (5), caracterizado por el
hecho de que dicha pantalla acústica (15) comprende una pared
provista de una porción terminal (18) que sobresale, sobre una
primera longitud elegida (hs), al exterior de dicha carcasa (1), a
más allá de la abertura de admisión (16).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dichos medios de atenuación
(15,17) comprenden un recubrimiento (17), instalado sobre una pared
interna de dicha pantalla acústica (15), expuesta al flujo de aire,
y susceptible de absorber por lo menos parcialmente dichas ondas
sonoras.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizado por el hecho de que por lo menos una
porción de las paredes internas de dicha carcasa (1), expuestas al
flujo de aire, comprende medios de atenuación auxiliares.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que dichos medios de atenuación
auxiliares comprenden un recubrimiento (17) colocado sobre dicha
porción de las paredes internas de la carcasa (1) y susceptible de
absorber por lo menos parcialmente dichas ondas sonoras.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
2 a 4, caracterizado por el hecho de que dicho recubrimiento
(17) se realiza en un material de tipo poroso.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que dicho material es una
espuma a celdas abiertas o un material de tipo fieltro.
7. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicha longitud (hs) se
elige en función de una segunda longitud (ds), perpendicular al
plano definido sensiblemente por dicha porción terminal (18), y
según el cual se extiende por lo menos una abertura (16, 19) de
acceso a por lo menos una de dicha entrada de aire recirculado (5)
y de dicha entrada de aire exterior (4).
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que dicha pantalla acústica
(15) está instalada, por lo menos en parte, en una porción externa
de dicha carcasa (1).
9. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que dicha pantalla acústica
(15) está instalada, por lo menos en parte, en el interior de dicha
carcasa (1).
10. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por el hecho de que la
abertura (16) de acceso a dicha entrada de aire recirculado (5) y
la abertura (19) de acceso a dicha entrada de aire exterior (4)
presentan unos diámetros hidráulicos (Dhr, Dhf) elegidos.
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