KR101947361B1 - 방출 시그니처 수정 디바이스 - Google Patents

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후베르트 오흐마이어
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엠테우 프리드리히스하펜 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 적어도 배기 가스 스트림(120)의 음향 시그니처의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스(100)에 관한 것이며, 이 방출 시그니처 수정 디바이스는 배기 가스 안내 디바이스(110)를 포함하며, 이 배기 가스 안내 디바이스에 의해, 배기 가스 스트림(120)은 입구 구역(250)으로부터 출구 구역(170)으로의 그 유동 방향(240)으로 안내되며, 그리고 능동식 음향 방출 수정 디바이스(210)를 포함하며, 이 능동식 음향 방출 수정 디바이스를 통해, 배기 가스 스트림(120)의 음향 방출(220)은 미리 정해진 작동 상태들로 수정된다. 능동식 음향 방출 수정 디바이스(210)의 액추에이터 시스템(200)은, 원주 방향(230)으로 액추에이터 시스템이 30% 초과의 안내된 배기 가스 스트림(120)에 의해 둘러싸이도록 설계되며, 액추에이터 시스템(200)은, 한편으로, 배기 가스 안내 디바이스(110)를 통해 환경으로부터의 유해한 영향들에 대해 보호될 수 있으며, 그리고, 다른 한편으로, 요구되는 공간 기표(signifier)가 액추에이팅 시스템(200)의 측면의 외부 배열과 비교하여 감소될 수 있다.

Description

방출 시그니처 수정 디바이스 {EMISSION SIGNATURE MODIFICATION DEVICE}
본 발명은, 적어도 배기 가스 스트림(exhaust gas stream)의 음향 시그니처(acoustic signature)의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스(emission signature modification device)에 관한 것이며, 이 방출 시그니처 수정 디바이스는 배기 가스 안내 디바이스를 포함하며, 이 배기 가스 안내 디바이스에 의해, 배기 가스 스트림은 입구 구역으로부터 출구 구역으로의 그 유동 방향으로 안내되며, 그리고 능동식 음향 방출 수정 디바이스를 포함하며, 이 능동식 음향 방출 수정 디바이스를 통해, 배기 가스 스트림의 음향 방출은 미리 정해진 작동 상태들로 수정된다.
내연 기관들의 배기 가스 소음들은, 예를 들어 배기 머플러들(mufflers)에 의해 흡수 원리 또는 반사 원리에 따라 또는 이 두 유형의 조합에 의해 수정될 수 있다. 또한, 간섭의 원리에 따라 작동하는 능동식 음향 방출 수정 디바이스들을 사용하는 것은 가능하다. 이러한 유형의 능동식 시스템들은 배기 가스 소음들을 감소시키는데, 또는 대안적으로, 배기 시스템의 요망되는 소리를 달성하기 위해 배기 가스 소음을 수정시키는데 사용될 수 있다. 이는 선택된 주파수 컴포넌트들의 선택적인 감소 또는 증폭에 의해 달성된다. 선택된 주파수 컴포넌트들의 이러한 선택적인 변경은 바람직하게는 배기 시스템의 요망되는 소리 효과를 획득하기 위해 자동차 산업에서 사용된다. 이러한 맥락에서, 능동식 컴포넌트들("액추에이터 시스템(actuator system)"으로 지칭됨)은 파이프들의 측면 상에 보통 외부적으로 장착되며, 이 파이프들을 통해, 배기 가스가 유동하거나 블라인드 튜브 섹션들(blind tube sections)의 보조에 의해 배기 라인(exhaust line)에 커플링된다. 액추에이터 시스템과 배기 가스를 운반하는 구역 사이의 이러한 구조적 분리는 필요한데, 이는 고온의 배기 가스들 및 연관된 고온 레벨(level)이 액추에이터 시스템이 장기간 동안 더 빠르게 마모되는 것을 유발시킨다. 동시에, 그러나, 측면 상에 외부로 액추에이터 시스템을 커플링시키는 것은 이러한 시스템을 위한 추가의 설치 공간을 필요로 한다. 더욱이, 냉각은, 액추에이터 시스템 상의 열적 응력이 감소되는 것을 가능하게 하는데 유리하며, 그리고 액추에이터 시스템의 내부식성 디자인은 배기 가스들의 부식 특성들 때문에 제공되어야 한다.
그러나, 적합한 디자인 조치들에도 불구하고, 서비스 수명이 상당히 개선될 수 있는 방식으로 배기 가스 온도에 의한 더 적은 손상을 보장하고 액추에이터 시스템의 내부식성을 보장함에 대한 성공이 불충분하다(there has been inadequate success). 더욱이, 이러한 방식으로 배기 가스 안내 장치의 측면 상에 장착되는 액추에이터 시스템은 외부 영향들에 대해 보호되지 않게 대체로 노출되며, 그리고 따라서 액추에이터 시스템에 대한 손상이 발생할 수 있다.
본 발명은 방출 시그니처 수정 디바이스를 위한 개선된 또는 적어도 대안적인 실시예를 명시하는 과제에 관한 것이며, 이 실시예는 특히 긴 서비스 수명에 의해 그리고 낮은 설치 공간 요건에 의해 구별된다.
본 발명의 일 양태에 따라, 방출 수정 디바이스는 적어도 배기 가스 스트림(exhaust gas stream)의 음향 시그니처(acoustic signature)의 수정을 위해 제안되며, 이 방출 수정 디바이스는 배기 가스 안내 디바이스를 포함하며, 이 배기 가스 안내 디바이스에 의해, 배기 가스 스트림은 입구 구역으로부터 출구 구역으로의 그 유동 방향으로 안내되며, 그리고 능동식 음향 방출 수정 디바이스를 포함하며, 이 능동식 음향 방출 수정 디바이스를 통해, 배기 가스 스트림의 음향 방출은 미리 정해진 작동 상태들로 수정된다. 이러한 경우에, 상기 능동식 음향 방출 수정 디바이스의 액추에이터 시스템은 안내된 배출 가스 스트림에 의해 원주 방향으로 30% 초과하여 둘러싸일 수 있다.
예를 들어, 능동식 음향 방출 수정 디바이스의 액추에이터 시스템은 안내된 배출 가스 스트림에 의해 원주 방향으로 50% 초과하여, 특히 60% 초과하여, 선택적으로 70% 초과하여 그리고 심지어 80% 초과하여 둘러싸이는 것이 또한 가능하다.
이러한 디자인 실시예 및 액추에이터 시스템의 포지셔닝에 의해, 능동식 음향 방출 수정 디바이스를 위한 설치 공간 요건을 상당히 감소시키는 것이 유리하게 가능한데, 이는 액추에이터 시스템이 파이프들(이 파이프들을 통해 배기 가스가 유동함)의 측면 상에 외부로 장착될 필요가 없지만, 배기 가스 안내 디바이스에 의해 또는 배기 가스 스트림에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸도록 설계되기 때문이다. 그 결과, 방출 시그니처 수정 디바이스는 보다 콤팩트하게(compact) 이루어질 수 있으며, 그리고, 또한, 액추에이터 시스템은 배기 가스 안내 디바이스의 적어도 부분적으로 둘러싸는 디자인에 의해 외부 영향들로부터 보호되며, 이에 의해 외부 영향들에 의한 액추에이터 시스템에 대한 손상을 상당히 감소시키는 것이 가능하게 한다. 따라서, 둘러싸는 배열로 인해, 배기 가스 안내 디바이스는 액추에이터 시스템을 위한 봉쇄-타입(containment-type) 보호부로서의 역할을 한다. 배출 가스 안내 디바이스 내에 액추에이터 시스템의 이러한 포지셔닝에 의해, 전체 음향 방출 수정 디바이스가 배기 가스 스트림에 의해 또는 배기 가스 안내 디바이스에 의해 보호 방식으로 둘러싸이는 것이 마찬가지로 유리하게 가능하다.
여기서, 방출 시그니처는 배기 가스 스트림의 방출들에 의해 생성될 수 있는 임의 타입의 시그니처를 의미하는 것으로 취해진다. 이에 따라, 용어 방출 시그니처는, 예를 들어, 열 시그니처, 음향 시그니처, 오염 시그니처 또는 일부 다른 방출 시그니처를 포함한다.
이에 따라, 방출 시그니처 수정 디바이스는, 임의의 요망되는 종류의 방출 시그니처들이 요망되는 방식으로 수정될 수 있는 수정 디바이스이다. 예를 들어, 음향 시그니처의 수정은 음향 방출의 시그니처의 임의의 요망되는 변경, 따라서 예를 들어 선택된 음향 주파수 범위들에서의 광대역(wide-band) 소리 감소 또는 진폭의 감소뿐만 아니라 다른 선택된 음향 주파수 범위들에서의 진폭의 증가를 의미하는 것으로 취해질 수 있다.
배출 가스 안내 디바이스(이 배출 가스 안내 디바이스에 의해, 배출 가스 스트림, 즉 내연 기관의 배출 가스 스트림은 요망되는 방식으로 안내됨)는, 예를 들어 배기 섹션 또는 배치 라인을 의미하는 것으로 취해지며, 여기서 배기 섹션 또는 배기 라인은 또한 열 교환기, 또는 대안적으로, 튜브 번들들(tube bundles)의 복잡한 시스템(system), 편향 플레이트들(deflection plates), 충돌 분리기들(impingement separators) 등을 가질 수 있다. 위에서 언급된 배기 가스 안내 엘리먼트들(이의 리스트는 포괄적이지 않음)에 의해, 배기 가스는 입구 구역으로부터 출구 구역으로의 그 유동 방향으로 안내될 수 있다.
여기서, 방출 시그니처 수정 디바이스의 입구 구역은, 배기 가스 스트림이 방출 시그니처 수정 디바이스로 이송되는 구역을 의미하는 것으로 취해진다. 방출 시그니처 수정 디바이스의 출구 구역은, 배기 가스 스트림이 주변 환경(environment)으로 방출되거나 배기 가스 스트림이 후속 배기 가스 안내 섹션 내로 도입되는 구역을 의미하는 것으로 취해져야 한다.
매우 중요한 규정으로서, 배기 가스 스트림의 유동 방향은 배기 가스 안내 디바이스 내의 실제 유동 방향과 무관하게 입구 구역으로부터 출구 구역으로의 방향으로 규정된다. 배기 가스 안내 장치 내의 배기 가스 스트림의 유동 방향의 임의의 편향들은 배기 가스 스트림의 유동 방향의 전술된 결정과 관련하여 무시가능하게 남아있다.
능동식 음향 방출 수정 디바이스는 배기 가스 스트림의 음파들 또는 음향 방출이 바람직한 방식으로 소리 방사(radiation)에 의해 능동적으로 변형될 수 있는 장치를 의미하는 것으로 취해져야 한다. 여기서, 능동식 음향 방출 수정 디바이스는 배기 가스의 음향 방출이 간섭에 의해 바람직한 방식으로 수정되는 방식으로 소리를 생성한다.
여기서, 이는, 이러한 능동식 음향 방출 수정이 미리 정해진 작동 상태들에서만 수행되는 반면, 능동식 음향 방출 수정이 다른 작동 상태들에서 수행되지 않게 할 수 있다. 능동식 음향 방출 수정이 모든 작동 상태들에서 수행되는 것이 또한 고려가능하다.
능동식 음향 방출 수정 디바이스의 액추에이터 시스템은 전자 시그니처들을 기계적 운동으로 변환시키는 하나 또는 그 초과의 변환기들(transducers)을 의미하는 것으로 취해지며, 여기서 소리는 변환된 기계적 운동에 의해, 선택적으로 또한 능동식 음향 방출 수정 디바이스의 다른 컴포넌트들과의 상호작용하여 생성되며, 그리고 이러한 소리는 배기 가스 스트림의 음향 방출의 수정을 생성하기 위해 배기 가스 스트림의 음파들과 상호작용한다.
액추에이터 시스템의 구역 내의 원주 방향은 유동 방향에 대해 수직으로 정렬되고 액추에이터 시스템을 통과하는 표면이 방출 시그니처 수정 디바이스의 쉘을 횡단하는(intersect) 에지를 의미하는 것으로 취해져야 한다. 액추에이터 시스템의 구역 내의 이러한 원주 방향에서, 30% 초과의 상기 시스템은 안내된 배기 가스 스트림에 의해 둘러싸인다. 여기서, 원주 방향에서의 백분율 표시는 100%에 상응하는 360°의 원형 각도에 관한 것이다. 따라서, 50% 초과를 덮는 주위 배기 가스 스트림의 경우, 액추에이터 시스템은 적어도 180°의 원형 각도로 배기 가스 스트림에 의해 둘러싸일 것이다. 여기서, 배기 가스 스트림에 의해 둘러싸인 구역은 원주 방향으로의 또한 불연속적으로 설계될(be of discontinuous design) 수 있다. 이러한 경우에, 단지 배기 가스 스트림이 유동하는 구역은 백분율을 계산하는데 사용된다.
더욱이, 배출 가스 스트림은 배출 가스 안내 디바이스의 외부 쉘을 통해 적어도 부분적으로 통과될 수 있다. 이는 외부 쉘이 배기 가스 스트림을 안내하고 동시에 또한 냉각시키는데 사용되는 것을 유리하게 가능하게 하는데, 왜냐하면 외부 쉘이 주변 환경으로 적어도 배기 가스 스트림의 일부의 열을 방출할 수 있기 때문이다.
여기서, 배기 가스 안내 디바이스의 외부 쉘은, 배기 가스 안내 디바이스의 파이프 벽 또는 대안적으로 최외부 벽(예를 들어 상기 벽이 주변 환경과 접촉하게 됨)을 의미하는 것으로 취해진다. 이러한 경우에, 최외부 쉘 상에 장착되고 배기 가스 안내 디바이스와 직접 연관되지 않는 임의의 봉쇄형(containment-type) 보호부는 무시될 수 있다.
더욱이, 배출 가스 스트림은 배출 가스 안내 디바이스의 외부 쉘과 내부 쉘 사이로 적어도 부분적으로 안내된다. 이에 의해, 경계부에 따른 이러한 방식으로 배기 가스 스트림의 안내로 인해 주변 환경으로 열을 방출시키는 배출 가스 안내 디바이스의 영역을 확대하는 것은 유리하게 가능하다. 더욱이, 배기 가스 안내 디바이스의 내부 구역은 배기 가스 스트림이 없도록 유리하게 구성될 수 있다. 이는 배기 가스 안내 디바이스의 이러한 내부 구역 내에서 민감한 컴포넌트들을 가능하게 포지셔닝하는 것을 가능하게 하는데, 왜냐하면 이들이 배기 가스 스트림의 효과들을 손상시키는 것으로부터 보호되기 때문이다. 여기서, 각각의 쉘이 또한 다층 디자인(multi-ply design)인 것이 고려가능하다.
쉘들 중 하나 이상의 쉘이 적어도 하나의 세그먼트 또는 세그먼트들을 통한 유체의 유동을 위해 설계되는 경우, 열이 유체가 유동하는 적어도 하나의 세그먼트 또는 세그먼트들에 의해 배기 가스 스트림으로부터 제거될 수 있는 것이 유리하게 가능하다. 이러한 종류의 실시예에 의해, 따라서, 배기 가스 스트림의 열 시그니처를 유리하게 수정하거나 감소시키는 것이 가능하다. 더욱이, 유체가 각각의 쉘의 전체를 통해 유동할 필요는 없으며; 대신에, 하나의 세그먼트 또는 세그먼트들 내에서 또는 미리 정해진 영역들에서 이러한 유체 관류를 위해 설계될 수 있다. 여기서, 세그먼트 또는 세그먼트는 원주 방향, 흐름 방향 또는 임의의 다른 방향으로 세그먼트를 의미하는 것으로 취할 수 있다.
내부 쉘의 크기가 유동 방향으로 외부 쉘의 크기의 1% 이상에 이르는 경우, 내부 쉘이 외부 쉘보다 단부에서 더 작은 크기를 가지는 것은 유리하게 가능하다. 이에 의해, 출구 구역에서의 내부 쉘 없는 공간을 형성하여, 따라서 능동식 음향 방출 수정 디바이스의 음파들이 배기 가스의 음향 방출과 직접 접촉하게 되는 것을 허용하며, 그리고 이 음파들이 내부 쉘에 의해 방해됨 없이 바람직한 방식으로 상호작용하는 것을 허용하는 것이 유리하게 가능하다.
여기서, 유동 방향으로의 각각의 쉘의 크기는 입구 구역으로부터 시작하는 거리를 의미하는 것으로 취해지며, 이 거리에 걸쳐, 각각의 쉘은 출구 구역을 향하여 연장한다.
내부 쉘의 크기가, 예를 들어, 외부 쉘의 크기의 5% 이상, 특히 10% 이상, 선택적으로 20% 이상, 및 50% 이상에 이르는 것이 또한 가능하다.
더욱이, 외부 쉘 내에 배열되고 배기 가스 스트림을 안내하는 하나 이상의 컴포넌트(component)가 제공될 수 있으며, 그리고 상기 컴포넌트를 통한 유체의 유동이 마찬가지로 존재할 수 있다. 이러한 컴포넌트들, 예컨대 충돌 분리기(impingement separator) 또는 배플들(baffles)에 의해 배기 가스의 다른 방출들을 감소시키는 것이 유리하게 가능하다. 배기 가스에서의 와류들(vortex flows)을 생성하기 위해 이러한 종류의 컴포넌트들을 사용하는 것이 마찬가지로 고려가능하며, 그리고 이들은 마찬가지로 방출 시그니처(예컨대, 음향 시그니처 또는 열 시그니처)의 수정으로 이어진다.
이러한 경우에, 배기 가스 스트림을 안내하는 컴포넌트는 배기 가스 스트림과 직접 접촉하고 배기 가스 스트림의 방향으로의 적어도 부분적인 변화를 야기하는 컴포넌트를 의미하는 것으로 취해진다.
유동 방향에 수직한 출구 구역의 단면적은 게다가 유동 방향에 수직한 방출 시그니처 수정 디바이스의 중심 단면적보다 최대 90%만큼 더 작을 수 있다. 단면적들의 이러한 디자인에 의해, 배기 가스(대략적으로 동일한 크기)를 실제로 안내하는, 출구 구역에서 그리고 방출 시그니처 수정 디바이스 내의 단면적을 만들며, 따라서, 한편으로, 감소될 출구 구역의 구역 내에 요구된 설치 공간을 가능하게 하며, 다른 한편으로, 방출 시그니처 수정 디바이스의 중심 확장(widening)이 다른 면에서 임의의 부정적인 효과들을 행사하지 않는 것을 보장하는 것이 유리하게 가능하다.
이러한 경우에, 유동 방향에 대해 수직한 출구 구역의 단면적은 또한 중심 단면적 수치들(figures)보다 최대 80%만큼, 특히 최대 60%만큼, 선택적으로 최대 40%만큼, 그리고 예를 들어 최대 20%만큼 더 작을 수 있다.
방출 시그니처 수정 디바이스가 적어도 배기 가스 스트림의 열 시그니처의 수정을 위해 설계된 경우, 또한 바람직한 방식으로 배기 가스 스트림의 열 시그니처에 영향을 주기 위해 방출 시그니처 수정 디바이스를 사용하는 것이 유리하게 가능하다. 이는, 예를 들어, 배기 가스 스트림의 열 시그니처가 예를 들어, 잠수함, 해상 선박(surface ship), 자동차 또는 레일-바운드 차량(rail-bound motor vehicle)을 로케이팅하는 것을 가능하게 하는 경우, 유리하다. 배기 가스 스트림의 열 시그니처가 이에 따라 로케이션이 더 이상 가능하진 않은 방식으로 수정되는 경우, 그리고 열 시그니처가 음향 시그니처의 상응하는 수정과 조합되는 경우, 예를 들어, 로케이션의 가능성 및 각각의 차량 유형의 소음 레벨은 상당히 감소된다.
열 방출 수정 디바이스가 제 1 냉각 유체를 가지는 냉각 디바이스를 가진다면, 배기 가스 스트림의 열 시그니처의 수정은 또한, 예를 들어 열 급등들(heat spikes)이 발생할 때 일어나는 원치않은 열 시그니처의 가능성 없이, 비교적으로 높은 배기 가스 질량 유량들(mass flows)에서 효과적으로 실시될 수 있다. 이러한 맥락에서, 예를 들어 해양 용도의 경우에, 물 또는 해수가 예를 들어 제 1 냉각 유체로서 사용될 수 있다. 정확하게 해수가 이용가능한 경우, 특히 넓은 작동 범위 내의 열 방출의 효율적인 수정이 별도의 작동 매체(working medium)로서 제 1 냉각 유체를 운반할 필요 없이 가능하다.
냉각 디바이스가 유체 유동이 존재하는 쉘에 의해 적어도 부분적으로 형성된다면, 마찬가지로 열이 유체가 유동하는 쉘에 의해 배기 가스로부터 제거되는 것이 유리하게 가능하다.
제 2 냉각 유체를 가지는 냉각 디바이스가 유리하게 제공된다면(이 냉각 디바이스에 의해 액추에이터 시스템이 냉각될 수 있음), 제 2 냉각 디바이스는 액추에이터 시스템을 고온 배기 가스 스트림에 의해 가열되도록 노출되는 것으로부터 보호하는데 유리하게 사용될 수 있으며, 따라서 액추에이터 시스템의 서비스 수명(service life)이 상당히 연장되는 것을 가능하게 한다. 이에 의해, 배기 가스 스트림에 의해 발생된 입열(heat input)로 인해 액추에이터 시스템이 더 빠르게 마모됨 없이 배기 가스 스트림에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이도록 액추에이터 시스템을 배열하는 것은 가능하다.
제 1 냉각 디바이스가 제 2 냉각 디바이스에 유체 연결된다면, 이에 따라, 오직 하나의 냉각 유체가 제공되며, 그 열 시그니처에 관하여 배기 가스 스트림을 수정하기 위해 그리고 게다가 서킷(circuit)에 의해 그리고 동일한 냉각 유체에 의해 액추에이터 시스템을 냉각시키기 위해 그리고, 이에 따라 이의 서비스 수명을 연장시키기 위해 단지 하나의 냉각 디바이스를 사용하는 것이 가능하다.
능동식 음향 방출 수정 디바이스의 음향 격막(diaphragm)(액추에이터 시스템에 의해 구동됨)이 내수성(water-resistant), 특히 내해수성(seawater-resistant)으로 설계된다면, 음향 격막에 대해 또한, 능동식 음향 방출 수정 디바이스의 서비스 수명을 전반적으로 상당히 연장하는 것이 가능하다. 특히 각각의 냉각 유체가 선택적으로 해수에 의해 형성되는 해양의 사용의 경우에, 해수에 의한 부식(corrosion)이 상당히 감소된다.
방출 시그니처 수정 디바이스가 유동 방향으로 중심에 또는 배기 섹션 상의 단부에 포지셔닝되는 별도의 부조립체로서 설계된다면, 전체의 부조립체가 예를 들어 결함의 경우에 교환되는 것이 그리고 정확하게 기능하는 부조립체로 교체되는 것이 유리하게 가능하다.
그러나, 방출 시그니처 수정 디바이스에는 예컨대 용접된 조인트들(welded joints)에 의해 배기 섹션이 일체로 형성되는 것이 또한 고려가능하다. 여기서, 별도의 부조립체는 논포지티브식(nonpositive) 또는 포지티브식(positive) 연결에 의해 배기 섹션의 다른 부품에 연결되는 부조립체를 의미하는 것으로 취해진다. 그러나, 방출 시그니처 수정 디바이스가 유동 방향에 수직한 단면에 대해 중심으로 또는 편심으로 배열되는 것이 또한 고려가능하다.
각각의 도면들은 개략적으로 도시된다:
도 1은 내부 액추에이터 시스템 및 액추에이터 시스템을 냉각시키는 제 2 냉각 디바이스를 가지는 방출 시그니처 수정 디바이스를 도시하며,
도 2는 외측 쉘(이 외측 쉘을 통해 유체가 흐름), 및 내측 쉘(이 내측 쉘을 통해 유체가 흐름)을 가지는 방출 시그니처 수정 디바이스를 도시한다.
도 1에서 도시되는 바와 같이, 방출 시그니처 수정 디바이스(100)는 배기 가스 안내 디바이스(110)를 가지며, 이 배기 가스 안내 디바이스는 외부 쉘(130)과 내부 쉘(140) 사이에서 적어도 하나의 세그먼트(segment) 또는 세그먼트들로 배기 가스 스트림(120)을 안내한다.
여기서, 외부 쉘(130)의 크기(150)는 내부 쉘(140)의 크기(160)보다 더 크게 만들어진다. 이에 따라, 내부 쉘(140)이 없는 구역(180)은 방출 시그니처 수정 디바이스(100)의 출구 구역(170) 내에서 형성된다. 이러한 구역(180)에서, 능동식 음향 방출 수정 디바이스(210)의 액추에이터 시스템(200)의 운동에 의해 생성되는 음파들(190)은 배기 가스 스트림(120)의 음향 방출(220)과 직접적으로 상호작용을 시작할 수 있으며, 따라서 음향 시그니처의 요망되는 수정이 형성되는 것을 허용한다. 디자인으로 인해, 액추에이터 시스템(200)은 배기 가스 스트림(120)에 의해 적어도 세그먼트식으로(segmentally) 원주 방향(230)으로 둘러싸인다. 유동 방향(240)에 대해 중심에 있는 액추에이터 시스템(200)의 이러한 배열로 인해, 한편으로, 능동식 음향 방출 수정 디바이스(210)가 요구되는 설치 공간이 감소되며, 그리고, 다른 한편으로, 능동식 음향 방출 수정 디바이스(210)는 환경으로 인한 외부 효과들로부터 배기 가스 안내 디바이스(110)에 의해 보호된다. 여기서, 유동 방향(240)은 입구 구역(250)(도 1 및 도 2에서 도시되지 않음)으로부터 출구 구역(170)으로 연장한다.
도 1에 따른 실시예에서, 외부 쉘(130)은 유체 관류(fluid throughflow)를 위해 설계되는 반면, 내부 쉘(140)은 단지 예를 들어 튜브형 판(tubular plate) 등에 의해 형성된다. 따라서, 외부 쉘(130)은 제 1 냉각 디바이스(260)를 형성한다. 제 1 냉각 디바이스(260)에 의해, 배기 가스 스트림(120)의 열 시그니처는 유체가 유동하는 외부 쉘(130) 내에서 순환하는 하나 이상의 제 1 냉각 유체(265)에 의해 요망되는 방식으로 수정될 수 있다. 이러한 배열에서, 내부 쉘(140)은 단지 튜브형 판으로서 설계되며, 따라서 배기 가스 스트림이 외부 쉘(130과 내부 쉘(140) 사이의 갭(gap) 내에서 양자 모두의 쉘들(130, 140)에 의해 안내되는 것을 허용한다.
더욱이, 열 방출 수정 디바이스(275)의 제 2 냉각 디바이스(270)가 제공되며, 이에 의해, 액추에이터 시스템(200)이 냉각될 수 있다. 이러한 제 2 냉각 디바이스(270)는 제 1 냉각 디바이스(260)로부터 분기부(branch)(280)로서 설계되며, 여기서 외부 쉘(130)을 통해 유동하는 유체는 분기부(280)에 의해 액추에이터로 안내되며, 그 결과 액추에이터 시스템(200)은 제 1 냉각 디바이스(260)의 제 1 냉각 유체(265)에 의해 그리고 제 2 냉각 디바이스(270)에 의해 냉각된다. 이에 따라, 제 1 냉각 디바이스(260)는 제 2 냉각 디바이스(270)에 유체 연결된다(fluidically connected). 그러나, 제 2 냉각 디바이스(270)가 별도의 제 2 냉각 유체(285)를 포함하는 반면, 제 1 냉각 디바이스(260)가 작동 매체(working medium)로서 상이한 제 1 냉각 유체(265)와 작동되는 것은 또한 고려가능하다.
유동 방향(240)에 수직하고 횡 방향인 출구 구역(170)의 단면적(290)은 유동 방향(240)에 대해 수직한 중심 단면적(300)보다 더 작게 만들어진다. 이에 따라, 경계부를 따라 또는 쉘에 인접하게 안내되는 배출 가스 스트림(120)은, 유동에 관한 단점들 및 다른 종류들의 단점들이 방지되는 방식으로 출구 구역(170)에서 다시 함께 뒤로 운반된다.
능동식 음향 방출 수정 디바이스(210)의 음향 격막(acoustic diaphragm)(310)은 음파들(190)이 요망되는 방식으로 방출될 수 있는 방식으로 액추에이터 시스템(200)에 의해 구동된다.
도 2의 실시예에서, 액추에이터 시스템(200)의 냉각은 내부 쉘(140)에 의해 보장되며, 이 내부 쉘을 통해 추가의 유체 유동이 존재한다. 이러한 경우에, 제 1 냉각 디바이스(260)는 제 2 냉각 디바이스(270)와 유체적으로 독립적이도록 설계될 수 있고, 추가의 제 2 냉각 유체(285)를 가질 수 있거나, 2 개의 냉각 디바이스들(260, 270)의 유체 커플링은 적합한 연결들에 의해 보장된다. 구조적 배열로 인해, 제 2 냉각 디바이스(270)는, 한편으로, 배기 가스 스트림(120)을 냉각시키고 또한 배기 가스 스트림(120)에 의해 액추에이터 시스템(200) 상에 부과되는 열적 응력을 감소시키는 역할을 하는데, 이는 제 2 냉각 디바이스(270)가 배기 가스 스트림(120)과 액추에이터 시스템(200) 사이에 배열되기 때문이다.

Claims (15)

  1. 적어도 배기 가스 스트림(exhaust gas stream)(120)의 음향 시그니처(acoustic signature)의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스(emission signature modification device)(100)로서,
    배출 가스 안내 디바이스(exhaust gas guiding device)(110)─상기 배출 가스 안내 디바이스에 의해, 배출 가스 스트림(120)은 그 유동 방향(240)으로 입구 구역(250)으로부터 출구 구역(170)으로 안내됨─를 포함하며, 그리고 능동식 음향 방출 수정 디바이스(210)─상기 능동식 음향 방출 수정 디바이스에 의해 상기 배기 가스 스트림(120)의 음향 방출(220)은 미리 정해진 작동 상태들에서 수정됨─를 포함하며, 상기 능동식 음향 방출 수정 디바이스(210)의 액추에이터 시스템(200)은 안내된 배출 가스 스트림(120)에 의해 원주 방향(230)으로 30% 초과하여 둘러싸이고,
    상기 배출 가스 안내 디바이스(110)는, 액추에이터 시스템(200)을 둘러싸는 내부 쉘(140) 및 상기 내부 쉘(140)과 액추에이터 시스템(200)을 둘러싸는 외부 쉘(130)로서 견고한 외측 둘레 벽을 갖는 외부 쉘(130)을 포함하고,
    상기 배출 가스 스트림(120)은, 상기 배출 가스 안내 디바이스(110)의 상기 외부 쉘(130)과 상기 내부 쉘(140) 사이로 적어도 부분적으로 안내되고,
    상기 내부 쉘(140)은 튜브 형상이고, 배출 가스 스트림(120)은 내부 쉘(140)의 길이 방향을 따라 외부 쉘(130)과 내부 쉘(140) 사이를 흐르고,
    상기 방출 시그니처 수정 디바이스(100)는 열 방출 수정 디바이스(heat emission modification device)(275)를 더 포함하고, 상기 열 방출 수정 디바이스(275)는 상기 배출 가스 스트림(120)의 열 방출을 미리 정해진 작동 상태들에서 수정하고,
    열 방출 수정 디바이스(275)는 제 1 냉각 유체를 가지는 제 1 냉각 디바이스(260)를 포함하고, 상기 제 1 냉각 디바이스(260)는 완전히 상기 외부 쉘(130)의 외측 둘레 벽 내에 있으며 외부 쉘(130)에 의해 적어도 부분적으로 형성되어서, 상기 제 1 냉각 유체는 외부 쉘(130)을 통해 흐르는,
    적어도 배기 가스 스트림의 음향 시그니처의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출 가스 스트림(120)은 상기 배출 가스 안내 디바이스(110)의 외부 쉘(130)을 통해 적어도 부분적으로 통과되는,
    적어도 배기 가스 스트림의 음향 시그니처의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 쉘들(130, 140) 중 하나 이상의 쉘은 적어도 세그먼트(segment) 또는 세그먼트들을 통한 유체의 유동을 위해 설계되는,
    적어도 배기 가스 스트림의 음향 시그니처의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내부 쉘(140)의 크기(160)는 유동 방향(240)으로의 외부 쉘(130)의 크기(150)의 적어도 1%에 해당하는,
    적어도 배기 가스 스트림의 음향 시그니처의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 외부 쉘(130) 내에 배열되고 상기 배기 가스 스트림(120)을 안내하는 하나 이상의 컴포넌트(component)가 제공되며, 그리고 상기 컴포넌트를 통한 유체의 유동이 존재할 수 있는,
    적어도 배기 가스 스트림의 음향 시그니처의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유동 방향(240)에 수직한 출구 구역(170)의 단면적(290)은 상기 유동 방향(240)에 수직한 상기 방출 시그니처 수정 디바이스(100)의 중심 단면적(300)보다 90% 만큼 더 작은,
    적어도 배기 가스 스트림의 음향 시그니처의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 2 냉각 유체를 가지는 제 2 냉각 디바이스(270)가 제공되며, 상기 제 2 냉각 디바이스에 의해 상기 액추에이터 시스템(200)이 냉각될 수 있는,
    적어도 배기 가스 스트림의 음향 시그니처의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각 디바이스(260)는 제 2 냉각 디바이스(270)에 유체 연결되는(fluidically connected),
    적어도 배기 가스 스트림의 음향 시그니처의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액추에이터 시스템(200)에 의해 구동되는, 상기 능동식 음향 방출 수정 디바이스(210)의 음향 격막(acoustic diaphragm)(310)은 내수성(water-resistant) 디자인(design)인,
    적어도 배기 가스 스트림의 음향 시그니처의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방출 시그니처 수정 디바이스(100)는 별도의 부조립체(subassembly)로서 설계되며, 상기 부조립체는 유동 방향으로 배기 섹션(exhaust section)에서 중심에 또는 단부에 포지셔닝되는(positioned),
    적어도 배기 가스 스트림의 음향 시그니처의 수정을 위한 방출 시그니처 수정 디바이스.
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