FR2764938A1 - Pare-flamme pour un silencieux - Google Patents
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Abstract
Un pare-flamme (20) comprend une chicane (24) contre laquelle des gaz d'échappement évacués par l'extrémité de sortie d'un tube d'échappement (15) frappent directement. Lorsqu'ils frappent la chicane (24), les gaz d'échappement deviennent turbulents ou agités à la suite de quoi la distribution de température des gaz d'échappement est rendue uniforme. La chicane (24) possède plusieurs trous débouchants (25) agencés afin de permettre le passage des gaz d'échappement une fois que les gaz d'échappement ont frappé la chicane (24). Après passage à travers les trous débouchants (25), les gaz d'échappement s'écoulent à travers une grille (26) et les étincelles dans les gaz d'échappement sont alors retenues par la grille (26). Les gaz d'échappement sont ensuite guidés en aval le long d'un tube de guidage (28) et libérés enfin par une extrémité de sortie du tube de guidage (28). Un courant de gaz d'échappement évacués par le tube de guidage (28) a seulement une longueur limitée de zone à haute température.
Description
La présente invention se rapporte à un pareflamme d'un moteur à combustion interne pour des machines de travail portables.
Un dispositif de pare-f lamme utilisé dans une machine de travail portable actionnée par moteur telle qu'une débroussailleuse ou une tronçonneuse est divulgué par exemple par la publication de modèle d'utilité japonais numéro SHO 60-33290. Le pare-flamme divulgué a une grille fixée sur l'extrémité de sortie d'un tube d'échappement afin d'arrêter ou retenir des étincelles dans les gaz d'échappement afin d'empêcher ainsi que les étincelles de s'échappent dans l'atmosphère.
La figure 6 des dessins annexés montre un pareflamme utilisant une grille similaire. Comme cela est représenté sur la figure 6, le pare-flamme 100 est fixé sur un tube d'échappement 101 d'un silencieux 102 et comprend une patte 104 montée autour du tube d'échappement 102, un tube évasé 105 fixé par sertissage sur la patte 104, et une grille 106, fixée par sertissage sur une extrémité extérieure large 105a du tube évasé 105.
Les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne 107 passent de manière successive à travers une première chambre de détente 108 et une deuxième chambre de détente 109 du silencieux 101 et s'écoulent dans le tube d'échappement 102. Ensuite, des étincelles dans les gaz d'échappement sont arrêtées ou retenues par la grille 106, et les gaz d'échappement sont ensuite libérés dans l'atmosphère.
Les gaz d'échappement, lorsqu'ils sont évacués dans l'atmosphère par le tube d'échappement 102 à travers la grille 106, forment un courant de gaz chaud ayant une certaine distribution de température qui se compose d'une zone ou section intérieure à relativement haute température S1 (indiquée par les hachures par souci de clarté) et une zone ou section extérieure à relativement basse température
S2. La section intérieure S1 du courant de gaz chaud s'écoulant vers l'extérieur depuis la grille 106 a une longueur L1 inférieure à la longueur L2 de la section extérieure S2.
S2. La section intérieure S1 du courant de gaz chaud s'écoulant vers l'extérieur depuis la grille 106 a une longueur L1 inférieure à la longueur L2 de la section extérieure S2.
La longueur d'un tel courant de gaz d'échappement chaud comprenant les deux sections de température S1 et S2 doit de préférence être minimisée du fait qu'un courant de gaz d'échappement chaud plus long est susceptible d'affecter ou d'endommager l'utilisateur et les alentours d'une machine de travail actionnée par moteur telle qu'une tronçonneuse sur laquelle est fixé le pare-flamme.
Un pare-flamme de la présente invention, qui peut être fixé sur une partie d'extrémité de sortie d'un tube d'échappement d'un silencieux, comprend une chicane ayant plusieurs trous débouchants prévus pour permettre aux gaz d'échappement évacués d'une extrémité de sortie du tube d'échappement de passer à travers lesdits trous débouchants après que lesdits gaz d'échappement frappent ladite chicane, et une grille destinée à retenir les étincelles dans les gaz d'échappement.
La chicane a de préférence une partie de paroi centrale circulaire ayant un diamètre au moins égal à un diamètre intérieur de la partie d'extrémité de sortie du tube d'échappement et disposée en face de l'extrémité de sortie du tube d'échappement afin de s'assurer que les gaz d'échappement évacués par l'extrémité de sortie du tube d'échappement frappent directement contre la partie de paroi centrale. Lorsqu'ils frappent la partie de paroi centrale, les gaz d'échappement deviennent turbulents ou agités avec pour résultat que la distribution de température des gaz d'échappement est rendue uniforme et est exempte d'une zone locale à haute température.
Les trous débouchants dans la chicane sont de préférence disposés le long d'une partie de bord extérieure de ladite chicane. De manière additionnelle, les trous débouchants ont de préférence une section totale qui est égale ou supérieure à une section de l'extrémité de sortie du tube d'échappement.
Dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, la chicane est disposée en amont de la grille vue dans la direction d'écoulement des gaz d'échappement. En variante, la chicane peut être disposée en aval de la grille.
Le pare-flamme peut comprendre en outre un tube de guidage destiné à guider et libérer les gaz d'échappement dans l'atmosphère. Dans la forme de réalisation préférée, le tube de guidage est disposé en aval de la grille.
La chicane amène les gaz d'échappement à avoir une distribution de température uniforme. Les gaz d'échappement avec une distribution de température uniforme sont finalement libérés par une extrémité de sortie du tube de guidage. Dans ce cas, les gaz d'échappement génèrent des écoulements turbulents ou des tourbillons qui aspirent de l'air atmosphérique froid et refroidissent ainsi rapidement les gaz d'échappement chauds lorsqu'ils sont libérés par le tube de guidage. Un courant de gaz d'échappement chauds qui s'écoule hors du tube de guidage a seulement une longueur limitée de zone à haute température.
Les caractéristiques et avantages ci-dessus ainsi que d'autres de la présente invention apparaîtront évidents en se référant à la description détaillée et aux dessins annexés dans lesquels une forme de réalisation structurelle préférée incorporant les principes de l'invention est représentée à titre d'exemple.
La figure 1 est une vue de face d'un silencieux ayant un pare-flamme selon la présente invention;
La figure 2 est une vue en coupe le long de la ligne 2-2 de la figure 1;
La figure 3 est une vue en perspective éclatée du pare-flamme représenté sur la figure 2;
La figure 4 est une vue en coupe partielle montrant le fonctionnement du pare-flamme en liaison avec l'écoulement des gaz d'échappement;
La figure 5 est une vue similaire à la figure 4 montrant une distribution de température des gaz d'échappement évacués du silencieux en passant par le pareflamme; et
La figure 6 est une vue en coupe d'un pare-flamme conventionnel.
La figure 2 est une vue en coupe le long de la ligne 2-2 de la figure 1;
La figure 3 est une vue en perspective éclatée du pare-flamme représenté sur la figure 2;
La figure 4 est une vue en coupe partielle montrant le fonctionnement du pare-flamme en liaison avec l'écoulement des gaz d'échappement;
La figure 5 est une vue similaire à la figure 4 montrant une distribution de température des gaz d'échappement évacués du silencieux en passant par le pareflamme; et
La figure 6 est une vue en coupe d'un pare-flamme conventionnel.
La figure 1 montre schématiquement une unité de moteur équipée d'un pare-flamme mettant en oeuvre la présente invention. Comme cela est représenté sur cette figure, l'unité de moteur comporte d'une manière générale un moteur à combustion interne à usage général de petite taille 1, un silencieux en forme de boite 3 fixé par une paire de vis 2, 2 sur un corps du moteur 1, et un pareflamme 20 fixé sur une extrémité de sortie du silencieux 3 au moyen d'une vis 4.
Comme cela est représenté sur la figure 2, le silencieux 3 comprend un tuyau de raccordement 9 qui communique avec un cylindre (non représenté) du moteur 1, une première chambre de détente 10 qui communique avec le tuyau de raccordement 9, une deuxième chambre de détente 12 qui communique avec la première chambre de détente 10 par l'intermédiaire d'une ouverture (non représentée) dans une paroi de séparation 11, et un tube d'échappement 15 qui communique avec la deuxième chambre de détente 12 par l'intermédiaire d'une ouverture de grand diamètre 13 et de plusieurs (trois dans la forme de réalisation illustrée) ouvertures de petit diamètre ou perforations 14. Le tube d'échappement 15 est sous la forme d'un cylindre circulaire et présente un diamètre intérieur D1.
Le pare-flamme 20 comprend une patte 21 montée autour d'une partie d'extrémité de sortie 15a du tube d'échappement 15 et fixé par la vis 4 sur un corps du silencieux 3, un tube évasé 22 fixé par sertissage sur la patte 21, une chicane 24 fixée par sertissage sur une partie d'extrémité extérieure de grand diamètre 22a du tube évasé 22, une grille 26, et un tube de guidage 28 fixé par sertissage sur la partie d'extrémité extérieure 22a du tube évasé 22 avec la grille 26 et la chicane 24. Le pare-flamme 20 peut facilement être détaché du silencieux 3 en enlevant la vis 4. Ceci permet à la grille 26 d'être nettoyée en enlevant une couche de carbone déposée sur la surface intérieure de la grille 26.
Comme cela est représenté sur la figure 3, la patte 21 est un élément globalement en forme de L ayant un bras horizontal dans lequel est formé un trou de vis vertical 21a pour le passage de la vis 4 (figure 2), et un bras vertical dans lequel un trou de retenue horizontal 21b est formé pour montage avec ajustement serré sur la partie d'extrémité de sortie 15a (figure 2) du tube d'échappement 15. Le trou de retenue 21b présente un rebord 21c replié ou rabattu dans une direction radiale extérieure afin de retenir fermement une partie d'extrémité intérieure de petit diamètre du tube évasé 22.
Le tube évasé 22 a une forme de chapeau, et la partie d'extrémité extérieure de grand diamètre 22a est repliée ou rabattue radialement et vers l'intérieur afin de saisir fermement un bord extérieur de la chicane 24, un rebord annulaire 26b de la grille 26, et un rebord annulaire 28b du tube de guidage 28, comme cela est représenté sur la figure 2. La partie d'extrémité extérieure 22a représentée sur la figure 3 est dans une condition avant d'être sertie avec la chicane 24, la grille 26 et le tube de guidage 28.
La chicane 24 est un disque circulaire et possède plusieurs ouvertures circulaires ou trous débouchants 25 disposés à intervalles angulaires égaux le long du bord extérieur 24a de la chicane 24 pour le passage à travers des gaz d'échappement. Les trous débouchants 25 sont disposés plus près du bord extérieur 24a que d'un centre de la chicane 24. Afin de permettre aux gaz d'échappement de passer en douceur à travers les trous débouchants 25, les trous débouchants 25 ont une section totale (la somme des sections des trous débouchants 25 respectifs) qui est égale ou supérieure à une section d'un passage d'écoulement défini dans le tube d'échappement 15 (figure 2). Le tube d'échappement 15 présente un diamètre intérieur D1.
Les trous débouchants 25 sont disposés à l'extérieur d'une partie de paroi centrale circulaire pleine perforée 24b de la chicane 24. La partie de paroi centrale circulaire 24b indiquée par un trait en pointillé a un diamètre extérieur D2 qui est égal ou supérieur au diamètre intérieur D1 (figure 2) du tube d'échappement 15 afin de s'assurer que les gaz d'échappement évacués par la partie d'extrémité de sortie 15a (figure 2) du tube d'échappement 15 peuvent passer à travers les trous débouchants 25 après qu'ils frappent la partie de paroi centrale 24b de la chicane 24.
La grille 26 est un élément de grille ayant une taille de maille par exemple de 30 (c'est-à-dire une grille avec 30 espaces ouverts par pouce linéaire (1 pouce = 2,54 cm)) et possède une partie d'arrêt en forme de dôme ou hémisphérique 26a qui dépasse dans une direction d'écoulement des gaz d'échappement (en aval du tube d'échappement 15), et le rebord annulaire 26b s'étendant dans une direction radiale vers l'extérieur depuis un bord extérieur de la partie d'arrêt en forme de dôme 26a.
Le tube de guidage 28 comprend un corps cylindrique circulaire 28a recouvrant ou renfermant la grille 26, et le rebord annulaire 28b formé au niveau d'une extrémité intérieure du corps cylindrique 28a. Le corps cylindrique 28a du tube de guidage 28 a une longueur qui est égale ou légèrement supérieure à la hauteur de la partie d'arrêt en forme de dôme 26a de la grille 26 (qui est égale à une distance entre un sommet 26c de la partie d'arrêt en forme de dôme 26a et le rebord annulaire 26b).
Le fonctionnement du pare-flamme 20 de la construction précédente va être décrit en se référant aux figures 4 et 5.
Comme cela est représenté sur la figure 1, les gaz d'échappement évacués du moteur à combustion interne à usage général de petite taille 1 entrent tout d'abord dans la première chambre de détente 10 du silencieux 3, comme cela est indiqué par la flèche (1), puis s'écoulent dans la deuxième chambre de détente 12 à travers l'ouverture (non représentée) dans la paroi de séparation 11, comme cela est indiqué par la flèche (2). Les gaz d'échappement introduits dans la deuxième chambre de détente 12 s'écoulent ensuite dans le tube d'échappement 15 à travers les perforations 14 dans le tube d'échappement 15, comme cela est indiqué par les flèches (3).
Les gaz d'échappement lorsqu'ils s'écoulent en aval le long du tube d'échappement 15 ont une distribution de température comprenant une partie locale à haute température disposée au niveau d'une zone ou section centrale d'un courant de gaz d'échappement. Les gaz d'échappement s'écoulent alors vers l'extérieur depuis la partie d'extrémité de sortie 15a du tube d'échappement 15 dans le tube évasé 22 et frappent directement la partie de paroi centrale 24b de la chicane 24, comme cela est indiqué par la flèche (4). Lorsqu'ils frappent la partie de paroi centrale 24b, les gaz d'échappement deviennent agités ou turbulents, ce qui rend uniforme la distribution de température des gaz d'échappement qui est exempte de la section locale à haute température. Les gaz d'échappement avec une distribution de température uniforme s'étalent radialement vers l'extérieur vers les trous débouchants 25 et passent à travers les trous débouchants 25 dans la chicane 24, comme cela est indiqué par les flèches (5).
Après être passés à travers la chicane 24, les gaz d'échappement s'écoulent à travers la grille 26 et, les étincelles dans les gaz d'échappement sont à ce moment-là arrêtées ou retenues par la grille 26.
Après passage à travers la grille 26, les gaz d'échappement s'écoulent partiellement en aval le long d'une surface intérieure du tube de guidage 28, comme cela est indiqué par les flèches (6). Cette partie des gaz d'échappement, lorsqu'elle s'écoule vers l'extérieur depuis une extrémité de sortie du tube de guidage 28, devient turbulente, en générant des écoulements turbulents de retenue ou tourbillons, comme cela est indiqué par les flèches (7). Du fait que les trous débouchants 25 sont disposés plus près de la partie de bord extérieur 24a que du centre de la chicane 24, ceci augmente une proportion des gaz d'échappement qui s'écoulent le long de la surface intérieure du tube de guidage 28, et les tourbillons de retenue ont une puissance suffisamment grande pour aspirer de l'air atmosphérique froid, ce qui est efficace afin de refroidir rapidement les gaz d'échappement chauds lorsqu'ils sont libérés par le tube de guidage 28.
La figure 5 illustre une distribution de température des gaz d'échappement qui sont évacués du tube de guidage 28. Sur cette figure, une partie interne ou section S3 indiquée par des hachures par souci de clarté représente une zone à relativement haute température des gaz d'échappement, et une partie externe ou section S4 représente une zone à relativement basse température des gaz d'échappement qui est d'une température légèrement inférieure à la section intérieure à haute température S3.
Selon le pare-flamme 20 de la présente invention, la longueur L3 de la section intérieure à haute température
S3 est inférieure à environ un cinquième de la longueur L1 de la section intérieure à haute température S1 dans le cas du pare-flamme 100 conventionnel représenté sur la figure 6. Ceci est en partie du au fait que les gaz d'échappement évacués du tube d'échappement 15 sont libérés par la grille 26 non pas directement mais après s'être étalés radialement et vers l'extérieur en ayant frappés la chicane 24, et partiellement du fait que les gaz d'échappement, après passage à travers la grille 26, sont rapidement refroidis par l'action des tourbillons de retenue formés à l'extrémité extérieure du tube de guidage 28. Pour des raisons similaires, la longueur L4 de la section extérieure à relativement basse température S4 est inférieure à environ un quart de la longueur L2 de la section extérieure à relativement basse température S2 dans le cas du pareflamme 100 conventionnel représenté sur la figure 6. On peut apprécier le fait que le moteur 1 ayant le pare-flamme 20 de la présente invention fixé sur le silencieux 3 est particulièrement avantageux lorsqu'il est utilisé dans une machine de travail portable, telle qu'une débroussailleuse ou une tronçonneuse, du fait qu'un courant de gaz d'échappement chauds évacués du tube de guidage 28 a seulement une longueur limitée et n'affecte donc pas ou n'endommage pas les alentours de la machine de travail y compris l'opérateur.
S3 est inférieure à environ un cinquième de la longueur L1 de la section intérieure à haute température S1 dans le cas du pare-flamme 100 conventionnel représenté sur la figure 6. Ceci est en partie du au fait que les gaz d'échappement évacués du tube d'échappement 15 sont libérés par la grille 26 non pas directement mais après s'être étalés radialement et vers l'extérieur en ayant frappés la chicane 24, et partiellement du fait que les gaz d'échappement, après passage à travers la grille 26, sont rapidement refroidis par l'action des tourbillons de retenue formés à l'extrémité extérieure du tube de guidage 28. Pour des raisons similaires, la longueur L4 de la section extérieure à relativement basse température S4 est inférieure à environ un quart de la longueur L2 de la section extérieure à relativement basse température S2 dans le cas du pareflamme 100 conventionnel représenté sur la figure 6. On peut apprécier le fait que le moteur 1 ayant le pare-flamme 20 de la présente invention fixé sur le silencieux 3 est particulièrement avantageux lorsqu'il est utilisé dans une machine de travail portable, telle qu'une débroussailleuse ou une tronçonneuse, du fait qu'un courant de gaz d'échappement chauds évacués du tube de guidage 28 a seulement une longueur limitée et n'affecte donc pas ou n'endommage pas les alentours de la machine de travail y compris l'opérateur.
Dans la forme de réalisation décrite ci-dessus, la chicane 24 du pare-flamme 20 est disposée en amont de la grille 26. Les mêmes effets avantageux peuvent également être obtenus avec un agencement modifié (non représenté) dans lequel la chicane 24 est disposée en aval de la grille 26, et le tube de guidage 28 est disposé en amont de la chicane 24. Selon l'agencement modifié, les gaz d'échappement évacués de la partie d'extrémité de sortie 15a du tube d'échappement 15 s'écoulent à travers la grille 26 et les étincelles dans les gaz d'échappement sont à ce moment-là retenues par la grille 26. Les gaz d'échappement frappent alors la partie de paroi centrale 24b de la chicane 24 à la suite de quoi ils deviennent turbulents ou agités. Il résulte de cette agitation que les gaz d'échappement chauds sont amenés à avoir une distribution de température uniforme exempte de section locale à haute température. Les gaz d'échappement passent à travers les trous débouchants 25 dans la chicane 24, s'écoulent en aval le long du tube de guidage 28, et sont libérés par une extrémité de sortie du tube de guidage 28 dans l'atmosphère.
Dans la forme de réalisation illustrée, la grille 26 a une forme de dôme qui dépasse dans une direction d'écoulement des gaz d'échappement. La forme et la configuration de la grille ne sont pas limitées à cette forme de réalisation illustrée et peut comprendre une configuration en forme de plaque plate simple.
Il est évident que des changements et des modifications mineurs sont possibles à la lueur des enseignements ci-dessus.
Claims (11)
1. Pare-flamme (20) pouvant être fixé sur une partie d'extrémité de sortie (15a) d'un tube d'échappement (15) d'un silencieux (3), caractérisé en ce qu'il comprend
une chicane (24) ayant plusieurs trous débouchants (25) prévus pour permettre aux gaz d'échappement évacués d'une extrémité de sortie du tube d'échappement (15) de passer à travers lesdits trous débouchants (25) après que lesdits gaz d'échappement frappent ladite chicane (24), et
une grille (26) destinée à retenir les étincelles dans les gaz d'échappement.
2. Pare-flamme (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chicane (24) a une partie de paroi centrale circulaire (24b) ayant un diamètre au moins égal à un diamètre intérieur de la partie d'extrémité de sortie (15a) du tube d'échappement (15) et disposée en face de l'extrémité de sortie du tube d'échappement (15) afin de s'assurer que les gaz d'échappement évacués par l'extrémité de sortie du tube d'échappement (15) frappent directement contre ladite partie de paroi centrale (24b).
3. Pare-flamme (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits trous débouchants (25) sont disposés le long d'une partie de bord extérieure (24a) de ladite chicane (24).
4. Pare-flamme (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits trous débouchants (25) ont une section totale au moins égale à une section de l'extrémité de sortie du tube d'échappement (15).
5. Pare-flamme (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chicane (24) est disposée en amont de ladite grille (26) vue dans une direction d'écoulement des gaz d'échappement.
6. Pare-flamme (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un tube de guidage (28) destiné à guider et libérer les gaz d'échappement dans l'atmosphère.
7. Pare-flamme (20) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite chicane (24) a une partie de paroi centrale circulaire (24b) ayant un diamètre au moins égal à un diamètre intérieur de la partie d'extrémité de sortie (15a) du tube d'échappement (15) et disposée en face de l'extrémité de sortie du tube d'échappement (15) afin de s'assurer que les gaz d'échappement évacués par l'extrémité de sortie du tube d'échappement (15) frappent directement contre ladite partie de paroi centrale (24b).
8. Pare-flamme (20) selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits trous débouchants (25) sont disposés le long d'une partie de bord extérieure (24a) de ladite chicane (24).
9. Pare-flamme (20) selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits trous débouchants (25) ont une section totale au moins égale à une section de l'extrémité de sortie du tube d'échappement (15).
10. Pare-flamme (20) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite chicane (24) est disposée en amont de ladite grille (26) vue dans une direction d'écoulement des gaz d'échappement.
11. Pare-flamme (20) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit tube de guidage (28) est disposé en aval de ladite grille (26) vue dans une direction d'écoulement des gaz d'échappement.
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