ITTO20070529A1 - Dispositivo silenziatore per un condotto atto ad essere percorso da un fluido e suo metodo di realizzazione. - Google Patents

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo "Dispositivo silenziatore per un condotto atto ad essere percorso da un fluido e suo metodo di realizzazione",

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo silenziatore per un condotto atto ad essere percorso da un fluido ed il metodo per la sua realizzazione.

Più precisamente, l'invenzione riguarda un dispositivo silenziatore per condotti di aspirazione di impianti di aspirazione aria di motori a combustione interna, in particolare del tipo che equipaggia i veicoli ed in special modo gli autoveicoli.

Nel campo motori a combustione interna, ad esempio del tipo che equipaggia i veicoli ed in particolare gli autoveicoli, sono stati sviluppati dispositivi silenziatori aventi lo scopo di ridurre il livello di rumore associato all'evacuazione dei gas di scarico ed dall'aspirazione di aria nel motore .

In questo campo sono pertanto note in generale due tipologie di dispositivo silenziatore, il silenziatore di scarico, o marmitta, ed il silenziatore di aspirazione.

Il silenziatore di aspirazione funziona generalmente secondo il principio dell'interferenza distruttiva e consiste, nella sua forma più semplice, in una camera di espansione e due manichette di forma e dimensioni tali per cui il passaggio dell'aria avvenga con il minimo rumore.

Allo scopo di ridurre la quantità di emissioni nocive e di aumentare la potenza erogata, i moderni motori a combustione interna, in particolare quelli a ciclo diesel, sono generalmente equipaggiati con un turbocompressore e vengono oggi alimentati con aria a pressione sempre maggiore.

A causa di ciò, il rumore associato all'ingresso dell'aria nel collettore di aspirazione di questi motori sovralimentati è conseguentemente aumentato notevolmente.

La Figura 7 mostra uno schema di un impianto classico di aspirazione per motori a combustione interna, del tipo sovralimentato.

Un motore MT è dotato di collettore di scarico CR per l'evacuazione dei gas di scarico e di un collettore di aspirazione CA per l'ingresso dell'aria nelle camere di scoppio.

Il collettore di aspirazione CA riceve aria dall'impianto di aspirazione AS che incorpora preferibilmente uno scambiatore di calore SC, generalmente del tipo aria-aria, noto come dispositivo "intercooler ", una turbina TR o turbocompressore, generalmente mossa dai gas di scarico, ed un filtro FT, ad esempio dotato di cartuccia in carta pieghettata, che separa dal flusso d'aria in ingresso le particelle di dimensione eccessiva, che potrebbero danneggiare il motore. L'aria che perviene al filtro FT è prelevata dall'ambiente esterno mediante un condotto di aspirazione CS dotato di bocca di aspirazione BS.

Come noto, la bocca di aspirazione deve essere collocata in modo idoneo, per evitare l'ingresso di corpi estranei.

In alcune applicazioni, in particolare nel settore dei veicoli, a causa della disposizione del motore e dei suoi componenti e della necessità di collocare la bocca di aspirazione in modo corretto, ad esempio per evitare l'ingresso di acqua durante la marcia, il condotto di aspirazione CS risulterà conformato variamente e spesso sinuoso e l'applicazione di dispositivi silenziatori tradizionali risulterà conseguentemente difficoltosa.

Sono stati sviluppati in passato condotti silenziati realizzati in tessuto rinforzato, i quali tuttavia presentano l'inconveniente di essere pesanti e costosi e di richiedere giunti di collegamento per essere associati alle restanti porzioni dell'impianto di aspirazione.

Scopo principale dell'invenzione è pertanto quello di risolvere il problema di come ridurre il livello di rumore prodotto in condotti percorsi da fluidi in modo semplice ed economico.

Uno altro scopo dell'invenzione è quello di provvedere un dispositivo silenziatore che si presti ad essere applicato ai condotti di aspirazione di motori a combustione interna di veicoli, in particolare autoveicoli.

Non ultimo scopo dell'invenzione è di provvedere un metodo semplice ed economico per realizzare il dispositivo silenziatore.

Questi ed altri scopi sono ottenuti come rivendicato nelle unite rivendicazioni.

Vantaggiosamente, grazie alla previsione di alcuni orifizi sulla parete del condotto è possibile abbattere il livello di rumore prodotto dalle variazioni di pressione del fluido che percorre il condotto.

Un vantaggio dell'invenzione deriva dalla possibilità di dotare un qualunque condotto del dispositivo silenziatore ottenendo un corpo unico privo di giunti di collegamento.

Vantaggiosamente, secondo l'invenzione, sarà possibile prevedere di applicare il dispositivo solo su una o alcune porzioni del condotto. In particolare, sarà possibile limitare l'applicazione degli orifizi alle porzioni del condotto meno soggette all'imbrattamento, così da conservare nel tempo le prestazioni del dispositivo silenziatore.

Vantaggi ulteriori dell'invenzione, che derivano principalmente dalla possibilità di integrare il dispositivo nella parete del condotto sono: la riduzione del numero di componenti, la riduzione dei tempi di fabbricazione, e la riduzione dei tempi di montaggio.

La riduzione del numero dei componenti consente inoltre una riduzione del peso ed una maggiore possibilità di riciclo dei materiali.

Vantaggiosamente, il metodo secondo l'invenzione può essere implementato utilizzando le normali tecnologie di realizzazione dei condotti per il passaggio di fluidi.

Nel seguito sarà fornita una descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione dell'invenzione, date a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle figure allegate in cui:

- la Figura 1 è uno schema del principio di funzionamento del dispositivo secondo l'invenzione; - la Figura 2 è una vista schematica di una prima forma di realizzazione dell'invenzione;

- la Figura 3 è una vista schematica di una seconda forma di realizzazione dell'invenzione;

- la Figura 4 è una vista prospettica di un condotto di aspirazione per motori a combustione interna;

- la Figura 5A è una vista in pianta di un semistampo;

- la Figura 5B è una vista ingrandita di un particolare di Figura 5A;

- la Figura 6A è una vista in sezione lungo la linea VI-VI di Figura 5A;

- la Figura 6B è una vista ingrandita di un particolare di Figura 6A con aghi a riposo;

- la Figura 6C è una vista ingrandita di un particolare di Figura 6A con aghi estratti;

- la Figura 7 è un schema di impianto di aspirazione per motore a combustione interna.

Con riferimento alla Figura 1 è illustrato schematicamente il principio su cui si basa la presente invenzione.

Un condotto 11 comprendente una parete 13, una bocca di ingresso 15 ed una bocca di uscita 17, è percorso da onde sonore emesse da un altoparlante AP in direzione assiale nel verso indicato dalla freccia F, corrispondente al verso da sinistra verso destra in figura.

Detto condotto 11 è inoltre vantaggiosamente provvisto di una serie di orifizi 19 lungo la parete 13 che definisce detto condotto 11, detti orifizi mettendo in comunicazione l'interno con l'esterno del condotto.

Nel sistema illustrato, l'energia acustica totale Wtotemessa dall'altoparlante AP è data da: Wtot= Wout+ Wrad+ Wdis; dove

Woutè l'energia acustica alla bocca di uscita 17 del condotto 11;

Wradè l'energia acustica trasmessa dalla parete 13 del condotto 11 nel verso indicato dalle frecce C; Wdi5è l'energia acustica dissipata termicamente e meccanicamente attraverso gli orifizi 19.

A parità di energia acustica prodotta, aumentando la quantità di energia acustica dissipata attraverso gli orifizi Wdis, si otterrà una corrispondente riduzione dell'energia acustica all'uscita Wout.

La presente invenzione si basa sulla scoperta che questo principio fisico può essere vantaggiosamente applicato per realizzare dispositivi silenziatori destinati a condotti attraversati da un fluido, in particolare da un fluido gassoso, per ridurre il rumore prodotto dalle variazioni di pressione cui è sottoposto il fluido, in particolare quelle provocate dall'ingresso del fluido nel condotto e dalla conformazione del condotto stesso.

Secondo l'invenzione è previsto che il dispositivo silenziatore comprenda un elemento dissipatore, dotato di almeno due orifizi, preferibilmente almeno quattro, ricavato o applicato almeno in corrispondenza di una porzione della parete che definisce il condotto, detti orifizi mettendo in comunicazione l'interno con l'esterno del condotto.

Detto dispositivo sarà preferibilmente ottenuto integrato direttamente sulla parete del condotto, che risulterà in tal caso dotata di orifizi in almeno una sua parte, ma potrà anche essere realizzato mediante applicazione di un corpo dotato di orifizi, ad esempio in corrispondenza di una finestra ricavata sulla parete del condotto.

Il dispositivo silenziatore così ottenuto consente vantaggiosamente di abbattere il rumore che si trasmette attraverso il condotto.

Detto dispositivo trova particolare applicazione nei condotti dell'impianto di aspirazione dei motori a combustione interna, ad esempio in uso sui veicoli.

Riferendoci alla Figura 2 è illustrata una prima forma di realizzazione dell'invenzione in cui un generico condotto 211, definito da una parete 213 e dotato di bocca di ingresso 215 e di uscita 217, comprende un dispositivo silenziatore 221 ottenuto mediante un elemento 223 provvisto di una pluralità di orifizi 219, ricavato direttamente sulla parete 213 del condotto 211.

Nell'esempio di realizzazione illustrato, il dispositivo silenziatore 221 è ottenuto in corrispondenza di uno dei fianchi di una porzione curva del condotto 211 ed è visibile attraverso la sezione praticata in figura sul fianco opposto.

In accordo con questa prima forma di realizzazione dell'invenzione sarà possibile prevedere di realizzare condotti monolitici in materiale omogeneo con il dispositivo silenziatore integrato che potrà estendersi per tutta o parte la superficie della parete che definisce il condotto.

Riferendoci ora alla Figura 3 è illustrata una seconda forma di realizzazione dell'invenzione in cui un generico condotto 311, definito da una parete 313 e dotato di bocca di ingresso 315 e di uscita 317, comprende un dispositivo silenziatore 321 ottenuto mediante un elemento 323 provvisto di una pluralità di orifizi 319, applicato sulla parete 313 del condotto 311, ad esempio mediante saldatura o incollaggio, in corrispondenza di una finestra 325 ricavata sulla parete di detto condotto.

Nell'esempio di realizzazione illustrato, il dispositivo silenziatore 321 è applicato in corrispondenza di uno dei fianchi di una porzione curva del condotto 311, corrispondente al fianco anteriore visibile in figura.

In accordo con questa seconda forma di realizzazione dell'invenzione sarà possibile prevedere di equipaggiare condotti esistenti con il dispositivo silenziatore, che potrà presentarsi in forma di corpo separato applicato alla parete del condotto o di manicotto interposto fra due sezioni successive dello stesso condotto o di condotti differenti.

Riferendoci ora alla Figura 4, è illustrato un generico condotto di aspirazione 411 per motore a combustione interna a ciclo diesel turbocompresso per autoveicolo, al quale è stato applicato un dispositivo silenziatore 421 secondo l'invenzione.

Il condotto 411 è del tipo associato all'impianto di aspirazione in corrispondenza del tratto iniziale che conduce aria fresca dall'ambiente esterno verso il filtro.

Detto condotto 411 è definito da una parete 413 ed è dotato di bocca di ingresso 415 e di bocca di uscita 417.

Il condotto 411 presenta una forma sinuosa ed è dotato di almeno un soffietto 429 integrato nella parete 413 del condotto.

Vantaggiosamente, la parete 413 del condotto 411 è dotata di orifizi 419, evidenziati nella porzione ingrandita di Figura 4, e distribuiti su una porzione 423 della parete 413. Detti orifizi sono ricavati mediante foratura della parete 413 e presentano un diametro "d" di circa 0,8 mm ed un passo "p" di circa 4,0 mm.

Secondo questa forma di realizzazione, il condotto 411 potrà vantaggiosamente essere realizzato in plastica, preferibilmente in un sol pezzo, e gli orifizi 419 potranno essere praticati sulla parete 413 o durante la formatura del condotto 411 o successivamente.

Si farà ora riferimento alle figure da 5A a 6C per illustrare una forma preferenziale di realizzazione del metodo secondo l'invenzione.

Il dispositivo silenziatore secondo l'invenzione è preferibilmente ottenuto direttamente sulla parete di un condotto atto ad essere percorso da un fluido, mediante ottenimento, in almeno una porzione del condotto, di almeno una coppia di orifizi, preferibilmente almeno quattro micro-orifizi circolari di diametro inferiore a 5,0 mm, preferibilmente compreso fra circa 0,5 e 1,5 mm e con passo dell'ordine di alcuni mm, ad esempio compreso fra 1 e 10 mm, preferibilmente di circa 4,0 mm.

In una forma preferita di realizzazione dell'invenzione, il condotto è realizzato in materiale termoplastico, ad esempio in poliestere termoplastico (TEEE) o in poliammide rigido-morbido (PA) o in polipropilene (GF) e gomma termoplastica (PPGF PP/EPDM).

Vantaggiosamente questi materiali consentono di eliminare l'uso di componenti non riciclabili, come la gomma, riducendo al contempo i pesi.

La fabbricazione del condotto avviene preferibilmente sfruttando la tecnologia dello stampaggio per soffiatura nota come "blow-moulding" che fra i vantaggi principali consente: la realizzazione di prodotti particolari con geometria complessa e che integrano in un sol pezzo caratteristiche di rigidezza, elasticità e deformabilità con elevate precisioni e stabilità dimensionali.

Secondo la tecnica di stampaggio per soffiatura di materie plastiche una candela estrusa in forma di tubo, detta anche "parison", viene collocata su uno dei semistampi di uno stampo di una macchina per stampaggio per soffiatura.

La candela viene quindi serrata fra i semistampi e aria compressa viene insufflata nella candela serrata che si espande fino ad assumere la forma della cavità dello stampo.

Complessivamente, il processo di stampaggio per soffiatura comprende pertanto le fasi di: posa della candela nel semistampo, chiusura dello stampo, soffiaggio, estrazione del pezzo formato.

Secondo l'invenzione è previsto che almeno uno dei semistampi 551 di una macchina per stampaggio per soffiatura di materie plastiche sia dotato di un gruppo di foratura 553.

In un esempio di realizzazione dell'invenzione, detto gruppo di foratura 553 comprende un supporto 555, scorrevole in una sede 556 ricavata nel corpo del semistampo, grazie ad un'unità di comando 557, ad esempio di tipo pneumatico, al quale supporto sono associati aghi 559 che scorrendo in corrispondenti sedi 561, ricavate nel corpo del semistampo 551, unitamente al supporto 555, penetrano il corpo della candela 563, di cui è visibile una porzione, durante la soffiatura e consentono l'ottenimento di corrispondenti orifizi sulla parete del condotto ottenuto al termine della fase di soffiatura.

Nell'esempio illustrato, il gruppo di foratura 553 prevede nove aghi 559 per realizzare un corrispondente numero di fori nella candela 563 aventi asse sostanzialmente perpendicolare alla parete del condotto ottenuto per stampaggio della candela .

Secondo l'invenzione sarà possibile prevedere gruppi di foratura con un numero diverso di aghi e/o più gruppi di foratura in uno o entrambi i semistampi ed anche con diverse direzioni di penetrazione .

Sempre secondo l'invenzione, è previsto che il o i gruppo (i) di foratura siano comandati pneumaticamente mentre avviene la fase di soffiatura della candela.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.Dispositivo silenziatore (221;321;421) per un condotto (211;311;411) atto ad essere percorso da un fluido, comprendente un elemento dissipatore (223;323;423) dotato di orifizi (219;319;419), caratterizzato dal fatto che detti orifizi mettono in comunicazione l'interno con l'esterno del condotto. 2.Disposiivo secondo la rivendicazione 1, in cui detti orifizi sono sostanzialmente perpendicolari alla parete che definisce detto condotto. 3.Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti orifizi sono micro-orifizi. 4.Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui detti micro-orifizi hanno una sezione sostanzialmente circolare. 5.Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui detti micro-orifizi hanno un diametro < 5,0 mm. 6.Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui detti micro-orifizi hanno un diametro compreso fra 0,5 e 1,5 mm. 7.Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui detti micro-orifizi hanno un diametro di circa 0,8 mm. 8.Dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui detti orifizi sono almeno in numero di due. 9.Dispositivo secondo la rivendicazione 8, in cui il passo fra detti orifizi è di circa 4,0 mm. 10.Dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo è integrato nella parete del condotto. 11.Dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui detto dispositivo è associato alla parete del condotto. 12.Dispositivo secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui detto dispositivo si estende per una porzione della parete (213;313;413) di detto condotto, la restante parte di condotto essendone priva. 13.Condotto di aspirazione per impianti di aspirazione aria di motori a combustione interna, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un dispositivo silenziatore secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 12. 14.Metodo di realizzazione di un dispositivo silenziatore per un condotto atto ad essere percorso da un fluido, comprendente la fase di dotare detto condotto di una pluralità di orifizi che mettono in comunicazione l'interno con l'esterno del condotto. 15.Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui detta fase di dotare detto condotto di una pluralità di orifizi comprende una fase di stampaggio per soffiatura di una candela di materiale plastico. 16.Metodo secondo la rivendicazione 17, in cui detta fase di stampaggio per soffiatura viene condotta in uno stampo di una macchina per stampaggio per soffiatura comprendente almeno due semistampi. 17.Metodo secondo la rivendicazione 16, in cui detta fase di stampaggio per soffiatura comprende le fasi di: posa della candela in un semistampo, chiusura dello stampo, soffiaggio, estrazione del pezzo formato. 18.Metodo secondo la rivendicazione 17, in cui almeno uno di detti semistampi comprende almeno un gruppo di foratura (553). 19.Metodo secondo la rivendicazione 18, in cui detto gruppo di foratura (553) comprende un supporto scorrevole (555) movimentato da un'unità di comando (557) alla quale sono associati aghi (559) che scorrendo in corrispondenti sedi (561), unitamente al supporto (555), penetrano il corpo della candela (563) realizzando detti orifizi. 20.Metodo secondo la rivendicazione 19 in cui detto gruppo di foratura è comandato pneumaticamente mentre avviene la fase di soffiatura della candela.