RO130862B1 - Dispozitiv pentru evacuarea gazelor arse - Google Patents

Description

Invenția se referă la un dispozitiv pentru evacuarea gazelor arse bifuncțional, destinat, pe de o parte, reducerii zgomotului de evacuare în mod eficient pe întreaga bandă de frecvențe a acestuia, iar pe de altă parte, reducerii consumului de combustibil prin accelerarea eliminării gazelor arse din sistemul de evacuare, implicit din cilindrii motoarelor cu ardere internă ce echipează diferite mijloace de locomoție.

în scopul diminuării zgomotului motoarelor cu ardere internă, sunt cunoscute tobe de eșapament active cu conectare în serie sau paralel, tobele de eșapament reactive și cele mixte, toate având o eficiență inegală în banda de frecvențe a zgomotului de evacuare al motoarelor cu explozie, trebuind dublate de dispozitive complementare.

Se cunoaște documentul US 2396952, care dezvăluie o tobă de eșapament pentru motoarele cu ardere internă, ce permite evacuarea mai eficientă a gazelor arse, alcătuită dintr-o carcasă exterioară în care sunt dispuse niște conuri perforate pentru eliminarea gazelor și niște pereți interiori perforați, iar o manta exterioară formează cu carcasa exterioară un spațiu pentru circulația aerului atmosferic, care, în partea finală a evacuării, se amestecă cu gazele arse și este eliminat prin intermediul unor ajutaje.

De asemenea, se mai cunoaște, din stadiul tehnicii, și documentul US 3434565, care dezvăluie o tobă de eșapament care include mai multe mijloace de atenuare a zgomotului produs de evacuarea gazelor dintr-un motor cu ardere internă, alcătuit dintr-o carcasă exterioară de formă ovală, prevăzută la capete cu două capace exterioare, fiecare având câte o bucșă izolantă prin care trece o țeavă dreaptă de curgere a gazelor de evacuare, și traverse interioare transversale, care împart spațiul interior al carcasei ovale în mai multe camere interioare.

Sunt, de asemenea, cunoscute tobele de eșapament cu ramuri laterale (US 5952625/1999; US 6595319 B/2003) care, datorită limitărilor constructive, acoperă un domeniu restrâns de frecvențe, ele putând fi folosite ca elemente complementare altor dispozitive de amortizare a zgomotului.

Se cunoaște, de asemenea, un dispozitiv (US 5058703A/1991) care amortizează strict (conform autorului) zgomotul produs de gura țevii de evacuare a gazelor în atmosferă.

în scopul îmbunătățirii gradului de evacuare a gazelor arse din cilindri, este cunoscut un dispozitiv pentru tratarea gazelor de eșapament (Nr. brevet: 116832D, România, 2001), în cazul căruia efectul accelerării evacuării gazelor arse este diminuat considerabil de configurarea gazo-dinamică improprie (restrictivă) a traseului de circulație a aerului și a amestecului aer-gaze.

Problema tehnică pe care își propune să o rezolve invenția este crearea unei depresiuni cât mai accentuate în calea curentului pulsator de gaze arse prin sistemul de evacuare al motoarelor cu explozie, și diminuarea zgomotului produs de evacuarea gazelor arse.

Dispozitivul pentru evacuarea gazelor arse, conform invenției, înlătură dezavantajele enunțate mai sus prin aceea că este alcătuit dintr-o țeavă pentru accesul gazelor arse din motor, o manta prevăzută cu doi pereți interiori despărțitori, un con prevăzut cu perforații care este atașat de manta, și o pâlnie fixată prin intermediul unor distanțiere de con și manta, formând un ejector pentru extracția gazelor arse, dispozitivul mai cuprinzând o altă țeavă montată concentric pe țeava de acces a gazelor arse, formând cu aceasta un rezonator sfert de undă, acesta fiind racordat la un perete frontal prevăzut cu o gaură de trecere de care este fixată o altă țeavă, care comunică cu o primă cameră de detentă, formată de manta și pereții interiori, iar o țeavă curbată și perforată permite trecerea gazelor arse printr-un rezonator tip Helmholtz, format de manta, peretele frontal și primul perete interior, printr-o a doua cameră de detentă formată de al doilea perete interior, manta și con, iar prin perforațiile conului intră în ejector și sunt accelerate spre canalele de evacuare conturate de niște lamele concentrice convolute.

RO 130862 Β1

Ejectorul realizează accelerarea evacuării gazelor arse, folosind ca fluid de antrenare 1 aerul captat din mediul înconjurător în urma deplasării vehiculelor pe care sunt montate motoarele. 3

Perforațiile conului ce permit trecerea gazelor arse sunt orificii de tip râzătoare.

Canalul de evacuare este prevăzut cu lamele concentrice convolute și asigură 5 evacuarea gazelor arse în atmosferă.

Țeava curbată și perforată face legătura între prima cameră de detentă formată de 7 manta și pereții interiori, rezonatorul tip Helmholtz, și a doua cameră de detentă formată de al doilea perete interior, manta și con. 9

Scopul invenției este de a contribui la protecția mediului ambiant prin diminuarea poluării sonore și a poluării cu noxe, precum și la reducerea consumului de combustibil al 11 vehiculelor echipate cu motoare cu ardere internă.

Prin aplicarea practică a invenției, se obțin următoarele avantaje: 13

- diminuarea căderii de presiune în sistemul de evacuare al motoarelor cu explozie de pe vehiculele în mișcare, asigurând, în funcție de tipul motorului, de mijlocul de transport, de 15 configurarea întregului sistem de evacuare și de viteza de circulație, o creștere de putere cuprinsă între 10...18%, implicit o scădere corespunzătoare a consumului de combustibil; 17

- diminuarea eficientă a zgomotului de evacuare al motoarelor cu ardere internă în întreaga bandă de frecvență putându-se interveni, prin proiectare, și asupra zgomotelor de tip 19 dronă, de desprindere și tip backlash, astfel încât dispozitivul să se încadreze în cerințele actuale privind măsurătorile standardizate ce se fac în vederea omologării de tip. 21

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1 ...7, care reprezintă: 23

- fig. 1, secțiune longitudinală prin dispozitivul pentru evacuarea gazelor bifuncțional;

- fig. 2, secțiune după planul A-A, din fig. 1; 25

-fig. 3, secțiune după planul B-B, din fig. 1;

- fig. 4, secțiune după planul C-C, din fig. 1; 27

-fig. 5, secțiune după planul D-D, din fig. 1;

- fig. 6, vedere din E, din fig. 1; 29

- fig. 7, secțiune după planul F-F, din fig. 6.

Dispozitivul pentru evacuarea gazelor arse bifuncțional, conform invenției, este alcătuit 31 din două țevi concentrice 1 și 2, capătul din amonte al țevii exterioare 2 fiind închis cu un capac 3, iar capătul din aval fiind atașat la un perete frontal 4 prevăzut cu o gaură de trecere a. 33 Capătul din aval al țevii interioare 1 este mai retras și se sprijină de țeava exterioară 2 prin intermediul unor distanțiere 5, secțiunea A-A, pentru a forma un rezonator sfert de undă b în 35 scopul anihilării zgomotului de evacuare produs de frecvența fundamentală dată de turația motorului la o viteză de croazieră maximă admisă pe drumurile naționale și autostrăzi (dronă). 37

O țeavă 6 de același diametru cu al țevii 1, prin intermediul găurii de trecere a din peretele frontal 4, face legătura cu o cameră de detentă c anterioară, delimitată de o manta 39 și doi pereți interiori 8 și 9, un perete interior 8 posterior și un perete interior 9 anterior în scopul de a reflecta, spre sursă, o parte din energia sonoră a gazelor, rezultând o diminuare 41 a zgomotului în baza de frecvențe joase corespunzătoare volumului și configurației acesteia.

Camera de detentă c interioară, prin intermediul unor orificii d, secțiunea B-B, 43 comunică cu un rezonator e Helmholtz, format din peretele frontal 4, mantaua 7 și peretele interior 8 posterior, care diminuează zgomotul din domeniul de frecvențe pentru care este 45 dimensionat, iar prin intermediul unui orificiu f, secțiunea C-C, și al unei țevi curbate și perforate 10, comunică cu o a doua cameră de detentă g posterioară, mărginită de peretele 47 interior 9 anterior, mantaua 7 și un con 11 atașat de mantaua 7, ce diminuează zgomotul într-un alt domeniu de frecvențe. 49

RO 130862 Β1

Din camera de detentă g posterioară, gazele arse sunt extrase prin sucțiune de către un ejector h format de mantaua 7, conul 11, și o pâlnie 12 atașată de mantaua 7 și conul 11 prin intermediul unor distanțiere 13, secțiunea C-C, și expulzate în exterior prin niște canale de evacuare j conturate de niște lamele concentrice convolute 14, secțiunea D-D (a), (b) și (c), care diminuează zgomotul jetului aer-gaze prin laminare și prin divizarea acestuia în jeturi de secțiuni mai mici, iar prin crearea unor perechi de mini-turbioane, ale căror componente se rotesc în sens orar contrar una față de cealaltă, asigură o decelerare rapidă și o desprindere fără zgomot a jetului aer-gaze de componentele canalului de evacuare j.

Spre bază, conul 11 este prevăzut cu niște orificii tip râzătoare k, vedere din E și secțiunea F-F din fig. 6, care au un cvadruplu rol: i) constituie secțiunea de admisie a gazelor arse în ejectorul h; ii) îmbunătățesc procesul de amestecare între gaze și aer, conducând, prin creșterea gradului de sucțiune al ejectorului h, la golirea eficientă a cilindrilor motorului; iii) constituie interfața de contact a două medii de densități diferite (gaze arse-aer), unde o parte din energia sonoră este reflectată spre sursă; iv) transformă frecvențele joase (mai supărătoare și mai greu de amortizat) în frecvențe înalte (mai ușor de controlat/amortizat) prin divizarea fluxului de gaze în jeturi foarte subțiri.

în secțiune transversală, mantaua 7, conul 11 și pâlnia 12 pot avea formă circulară, ovală, rectangulară sau trapezoidală cu colțurile rotunjite etc., în funcție de spațiul disponibil oferit de vehiculul pe care se montează dispozitivul.

Claims (5)

1. Dispozitiv pentru evacuarea gazelor arse, ce cuprinde o țeavă (1) pentru accesul 3 gazelor arse din motor, o manta (7) prevăzută cu doi pereți interiori despărțitori (8, 9), un con (11) prevăzut cu perforații (k), ce este atașat de manta (7), și o pâlnie (12) fixată, prin 5 intermediul unor distanțiere (13), de con (11) și manta (7), formând un ejector (h) pentru extracția gazelor arse, caracterizat prin aceea că dispozitivul mai cuprinde o țeavă exterioară 7 (2) montată concentric pe țeava de acces a gazelor arse (1), formând cu aceasta un rezonator sfert de undă (b), racordat la un perete frontal (4) prevăzut cu o gaură de trecere (a) de care 9 este fixată o altă țeavă (6), care comunică cu o cameră de detentă (c) anterioară, formată de manta (7) și pereții interiori (8, 9), iar o țeavă curbată și perforată (10) permite trecerea gazelor 11 arse printr-un rezonator (e), format din manta (7), peretele frontal (4) și peretele interior (8) posterior, printr-o cameră de detentă (g) posterioară formată din peretele interior (9) anterior, 13 manta (7) și con (11), iar prin perforațiile (k) conului (11), gazele arse intră în ejector (h) și sunt accelerate spre canalele de evacuare (j) conturate de niște lamele concentrice convolute (14). 15

2. Dispozitiv pentru evacuarea gazelor arse, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că ejectorul (h) realizează accelerarea evacuării gazelor arse, folosind ca fluid de 17 antrenare aerul captat din mediul înconjurător în urma deplasării vehiculelor pe care sunt montate motoarele. 19

3. Dispozitiv pentru evacuarea gazelor arse, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că perforațiile (k) conului (11) sunt orificii de tip râzătoare. 21

4. Dispozitiv pentru evacuarea gazelor arse, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că respectivul canal de evacuare (j), prevăzut cu lamele concentrice convolute (14), 23 asigură evacuarea gazelor arse în atmosferă.

5. Dispozitiv pentru evacuarea gazelor arse, conform revendicării 1, caracterizat prin 25 aceea că țeava curbată și perforată (10) asigură legătura între camera de detentă (c) anterioară, rezonator (e) și camera de detentă (g) posterioară. 27