KR20090033277A - Icing resistant reduced noise air motor exhaust - Google Patents

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마크 엘. 바우크
다니엘 피. 로스
존 씨. 홀먼
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Abstract

The induction exhaust has an exhaust manifold 16 and a muffler 22. In the instant invention, warm ambient air is drawn into the muffler 22. Heat from this external source is conducted through the finned manifold 16 to melt ice that can form inside the manifold 16 during the exhaust cycle. The exhaust manifold 16 bolts to the side of the air motor air valve 14 and serves to direct, muffle and diffuse the air motor exhaust using a deflection plate, a diffraction plate and an expansion chamber is provided in the manifold to direct the exhaust out of the air valve and down the center of the muffler 22.

Description

결빙 방지 소음 저감형 공기 모터 배기 장치{ICING RESISTANT REDUCED NOISE AIR MOTOR EXHAUST}Anti-icing noise reduction air motor exhaust unit {ICING RESISTANT REDUCED NOISE AIR MOTOR EXHAUST}

본 출원은 2006년 7월 26일자로 출원된 미국 출원 번호 제 60/820,405호의 이익을 주장한다.This application claims the benefit of US Application No. 60 / 820,405, filed July 26, 2006.

왕복 공기 모터는 왕복 피스톤 펌프를 작동시키기에 적합하지만, 때때로 배기의 급속 팽창으로 인하여 공기 밸브 및/또는 배기 통로 내에 얼음이 형성되는 경향 및 배기 소음으로부터 어려움을 겪을 수 있다. 미국 특허 번호 제 4,921,408호는 그러한 작동의 개선을 도모하며 그 기재 내용이 본 명세서에 참조로서 포함된다.Reciprocating air motors are suitable for operating reciprocating piston pumps, but may sometimes suffer from the tendency of ice to form in the air valves and / or exhaust passages and exhaust noise due to rapid expansion of the exhaust. U.S. Patent No. 4,921,408 seeks to improve such operation, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

유도 배기 장치는 배기 매니폴드 및 소음기를 갖는다. 본 발명에서는, 온난한 대기가 소음기 내로 견인된다. 이러한 외부 소스로부터의 열은 배기 사이클 중에 매니폴드 내부에 형성될 수 있는 얼음을 용융시키도록 지느러미형 매니폴드를 통해 전도된다.Induction exhaust devices have exhaust manifolds and silencers. In the present invention, the warm atmosphere is towed into the muffler. Heat from this external source is conducted through the finned manifold to melt ice that may form inside the manifold during the exhaust cycle.

배기 매니폴드는 베르누이 효과에 기인하여 기류의 양 측에 저압 영역을 생성시키는 얇은 고속 기류를 생성하도록 배기 기류를 소음기 내로 유도한다. 이러한 저압 영역은 온난한 외부 공기를 배기 시스템 내로 견인하는 압력 차를 생성한다. 내부에 견인된 외부 공기가 많을수록, 결빙이 더 감소할 것이다. 이는 하류부 배기 압력을 최소화하는 것을 필요로 한다.The exhaust manifold directs the exhaust air stream into the muffler to create a thin high velocity air stream that creates a low pressure region on both sides of the air stream due to the Bernoulli effect. This low pressure region creates a pressure differential that draws warm outside air into the exhaust system. The more outside air that is towed inside, the more freeze will be reduced. This requires minimizing the downstream exhaust pressure.

그러나 하류부 배기 압력을 최소화하는 것은 보다 높은 소음 수준을 야기할 수 있다. 소음을 감소시키기 위하여, 배압을 최소화하면서 시간이 지남에 따라 음파가 분산되게 하는 잔향실(reverberation chamber)이 소음기 출구 뒤에 부가된다. 왕복 공기 모터는 짧은(15 내지 50 밀리초) 블라스트의 소음을 내며, 잔향실(reverb chamber)은 피크 레벨(peak level)을 감소시키고 소음의 지속 시간을 증가시킨다. 잔향실은 또한 하류부 배기 압력을 최소화시키는 커패시턴스(capacitance) 기능도 갖는다.However, minimizing downstream exhaust pressure can result in higher noise levels. To reduce noise, a reverberation chamber is added behind the muffler outlet that allows sound waves to disperse over time while minimizing back pressure. The reciprocating air motor makes short (15-50 milliseconds) blast noise, and the reverb chamber reduces the peak level and increases the duration of the noise. The reverberation chamber also has a capacitance function that minimizes downstream exhaust pressure.

배기 매니폴드는 공기 모터 공기 밸브 측에 볼트 결합되며, 몇몇 구성 요소들을 이용하여 공기 모터 배기를 유도, 소음(muffle) 및 확산시키는 역할을 한다. 초기 배기 블라스트가 공기 밸브를 떠나 배기 매니폴드로 유입될 때, 편향판은 초기 배기 블라스트를 분산시킨다. 편향판은 포트 소음을 부분적으로 편향시키며 긴밀하게 집중된 블라스트를 감속시키고 분산시킴으로써, 소음 및 배기 속도를 감소시킨다. 배기 매니폴드 내의 회절판은 하나의 큰 단면보다는 복수의 작은 구멍들을 통해 배기 블라스트를 회절시키고 분산시켜서 소음 및 배기 속도를 추가로 감소시킨다. 공기 밸브의 외부로 및 소음기의 중심 아래로 배기를 유도하기 위해 팽창실(expansion chamber)이 매니폴드 내에 제공된다. 소음기 단면은 또한 노즐 및 팽창실로 분할되며, 팽창실은 회절판 및 노즐을 통해 매니폴드를 빠져나가기 전에 배기 블라스트가 팽창 및 확산되게 한다.The exhaust manifold is bolted to the air motor air valve side and serves to induce, muffle and diffuse air motor exhaust using several components. When the initial exhaust blast leaves the air valve and enters the exhaust manifold, the deflection plate disperses the initial exhaust blast. Deflection plates partially deflect port noise and reduce and disperse tightly concentrated blasts, thereby reducing noise and exhaust velocity. The diffraction plate in the exhaust manifold diffracts and disperses the exhaust blast through a plurality of small holes rather than one large cross section, further reducing noise and exhaust velocity. An expansion chamber is provided in the manifold to direct the exhaust out of the air valve and below the center of the muffler. The silencer cross section is also divided into a nozzle and an expansion chamber, which allows the exhaust blast to expand and diffuse before exiting the manifold through the diffraction plate and nozzle.

여러 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호는 동일한 또는 유사한 부분을 지칭하는 참조 도면과 관련된 하기의 설명으로부터 본 발명의 장점 및 이를 비롯한 다른 목적들이 보다 분명해질 것이다.The advantages and other objects, including the same, will become more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference characters designate the same or similar parts throughout the several views.

도 1은 공기 모터의 단면을 도시하며, 특히 공기 모터의 배기 시스템을 도시한다.1 shows a cross section of an air motor, in particular an exhaust system of the air motor.

본 발명의 공기 모터(10)는 피스톤(12) 및 공기 밸브(14)를 갖는다. 유도 배기 장치는 배기 매니폴드(16) 및 소음기(22)를 갖는다. 본 발명에서, 온난한 대기가 소음기(22) 내로 견인된다. 이러한 외부 소스로부터의 열은 배기 사이클 중에 매니폴드(16) 내부에 형성될 수 있는 얼음을 용융시키도록 지느러미형 매니폴드(16)를 통해 전도된다.The air motor 10 of the present invention has a piston 12 and an air valve 14. The induction exhaust device has an exhaust manifold 16 and a silencer 22. In the present invention, warm atmosphere is towed into the muffler 22. Heat from this external source is conducted through the finned manifold 16 to melt ice that may form inside the manifold 16 during the exhaust cycle.

배기 매니폴드(16)는 베르누이 효과에 기인하여 기류의 양 측에 저압 영역을 생성시키는 얇은 고속 기류를 생성하도록 배기 기류를 소음기(22) 내로 유도한다. 이러한 저압 영역은 온난한 외부 공기를 배기 시스템 내로 견인하는 압력 차를 생성한다. 내부에 견인된 외부 공기가 많을수록, 결빙이 더 감소할 것이다. 이는 하류부 배기 압력을 최소화하는 것을 필요로 한다.The exhaust manifold 16 guides the exhaust airflow into the muffler 22 to produce a thin high velocity airflow that creates low pressure regions on both sides of the airflow due to the Bernoulli effect. This low pressure region creates a pressure differential that draws warm outside air into the exhaust system. The more outside air that is towed inside, the more freeze will be reduced. This requires minimizing the downstream exhaust pressure.

그러나 하류부 배기 압력을 최소화하는 것은 보다 높은 소음 수준을 야기할 수 있다. 소음을 감소시키기 위하여, 배압을 최소화하면서 시간이 지남에 따라 음 파가 분산되게 하는 잔향실(26)이 소음기(22) 출구 뒤에 부가된다. 왕복 공기 모터는 짧은(15 내지 50 밀리초) 블라스트의 소음을 내며, 잔향실은 피크 레벨을 감소시키고 소음의 지속 시간을 증가시킨다. 잔향실은 또한 하류부 배기 압력을 최소화시키는 커패시턴스 기능도 갖는다.However, minimizing downstream exhaust pressure can result in higher noise levels. To reduce the noise, a reverberation chamber 26 is added behind the muffler 22 outlet that allows the sound waves to disperse over time while minimizing back pressure. Reciprocating air motors produce short (15-50 milliseconds) blast noise, while reverberation chambers reduce peak levels and increase noise duration. The reverberation chamber also has a capacitance function that minimizes downstream exhaust pressure.

배기 매니폴드(16)는 공기 모터 공기 밸브(14) 측에 볼트 결합되며, 몇몇 구성 요소들을 이용하여 공기 모터 배기를 유도, 소음 및 확산시키는 역할을 한다. 초기 배기 블라스트가 공기 밸브를 떠나 배기 매니폴드로 유입될 때, 편향판은 초기 배기 블라스트를 분산시킨다. 편향판은 포트 소음을 부분적으로 편향시키며 긴밀하게 집중된 블라스트를 감속시키고 분산시킴으로써 소음 및 배기 속도를 감소시킨다. 배기 매니폴드 내의 회절판은 하나의 큰 단면보다는 복수의 작은 구멍들을 통해 배기 블라스트를 회절시키고 분산시켜서 소음 및 배기 속도를 추가로 감소시킨다. 공기 밸브의 외부로 및 소음기의 중심 아래로 배기를 유도하기 위해 팽창실이 매니폴드 내에 제공된다. 소음기 단면은 또한 노즐 및 팽창실로 분할되며, 팽창실은 회절판 및 노즐을 통해 매니폴드를 빠져나가기 전에 배기 블라스트가 팽창 및 확산되게 한다.The exhaust manifold 16 is bolted to the side of the air motor air valve 14 and serves to induce, noise and spread the air motor exhaust using several components. When the initial exhaust blast leaves the air valve and enters the exhaust manifold, the deflection plate disperses the initial exhaust blast. Deflection plates partially deflect port noise and reduce noise and exhaust velocity by slowing and dispersing tightly concentrated blasts. The diffraction plate in the exhaust manifold diffracts and disperses the exhaust blast through a plurality of small holes rather than one large cross section, further reducing noise and exhaust velocity. An expansion chamber is provided in the manifold to direct exhaust out of the air valve and below the center of the muffler. The silencer cross section is also divided into a nozzle and an expansion chamber, which allows the exhaust blast to expand and diffuse before exiting the manifold through the diffraction plate and nozzle.

하기의 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 배기 시스템에 다양한 변경 및 수정이 이뤄질 수 있다는 것이 고려된다.It is contemplated that various changes and modifications may be made to the present exhaust system without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims.

Claims (7)

공기 밸브를 갖는 왕복 공기 모터와 함께 사용하기 위한 배기 장치이며,An exhaust device for use with a reciprocating air motor with an air valve, 지느러미형 배기 매니폴드와,Finned exhaust manifold, 소음기와,With a silencer, 배기 사이클 중에 매니폴드 내부에 형성될 수 있는 얼음을 용융시키기 위해 온난한 대기로부터의 열이 상기 지느러미형 매니폴드를 통해 전도되도록, 상기 온난한 대기를 상기 소음기 내로 견인하기 위한 공기 통로를 포함하는An air passage for drawing the warm atmosphere into the muffler such that heat from the warm atmosphere is conducted through the finned manifold to melt ice that may form inside the manifold during the exhaust cycle 공기 밸브를 갖는 왕복 공기 모터와 함께 사용하기 위한 배기 장치.Exhaust device for use with reciprocating air motors with air valves. 제1항에 있어서, 온난한 외부 공기를 배기 시스템 내로 견인하는 압력 차를 생성시키는 베르누이 효과에 기인하여 기류의 양 측에 저압 영역을 생성시키는 얇은 고속 기류를 생성하도록 상기 매니폴드가 배기 기류를 상기 소음기 내로 유도하는The manifold of claim 1, wherein the manifold causes the exhaust airflow to generate a thin high velocity airflow that creates a low pressure region on both sides of the airflow due to a Bernoulli effect that creates a pressure differential that draws warm outside air into the exhaust system. Guided into the silencer 공기 밸브를 갖는 왕복 공기 모터와 함께 사용하기 위한 배기 장치.Exhaust device for use with reciprocating air motors with air valves. 제1항에 있어서, 배압을 최소화하면서 시간이 지남에 따라 음파가 분산되게 하는 잔향실을 소음기 출구 뒤에 더 포함하는2. The resonator chamber of claim 1, further comprising a reverberation chamber behind the silencer outlet that minimizes back pressure and allows sound waves to disperse over time. 공기 밸브를 갖는 왕복 공기 모터와 함께 사용하기 위한 배기 장치.Exhaust device for use with reciprocating air motors with air valves. 제1항에 있어서, 상기 배기 매니폴드는 상기 공기 모터 공기 밸브 측에 볼트 결합되며, 공기 모터 배기를 유도, 소음 및 확산시키는 역할을 하는The exhaust manifold of claim 1, wherein the exhaust manifold is bolted to the air motor air valve and serves to induce, noise, and diffuse air motor exhaust. 공기 밸브를 갖는 왕복 공기 모터와 함께 사용하기 위한 배기 장치.Exhaust device for use with reciprocating air motors with air valves. 제1항에 있어서, 초기 배기 블라스트가 상기 공기 밸브를 떠나 상기 배기 매니폴드로 유입될 때, 상기 초기 배기 블라스트를 분산시키기 위한 편향판을 더 포함하는The apparatus of claim 1, further comprising a deflection plate for dispersing the initial exhaust blast when the initial exhaust blast leaves the air valve and enters the exhaust manifold. 공기 밸브를 갖는 왕복 공기 모터와 함께 사용하기 위한 배기 장치.Exhaust device for use with reciprocating air motors with air valves. 제1항에 있어서, 소음 및 배기 속도를 감소시키도록 배기 블라스트를 회절시키고 분산시키기 위하여 상기 배기 매니폴드 내에 복수의 작은 구멍을 포함하는 회절판을 더 포함하는The apparatus of claim 1, further comprising a diffraction plate comprising a plurality of small holes in the exhaust manifold to diffract and disperse the exhaust blast to reduce noise and exhaust velocity. 공기 밸브를 갖는 왕복 공기 모터와 함께 사용하기 위한 배기 장치.Exhaust device for use with reciprocating air motors with air valves. 제1항에 있어서, 상기 공기 밸브의 외부로 및 상기 소음기의 중심 아래로 배기를 유도하도록 상기 매니폴드 내에 팽창실을 더 포함하는The expansion chamber of claim 1, further comprising an expansion chamber in the manifold to direct exhaust to the outside of the air valve and below the center of the muffler. 공기 밸브를 갖는 왕복 공기 모터와 함께 사용하기 위한 배기 장치.Exhaust device for use with reciprocating air motors with air valves.
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