SILENCIADOR DE FLUJO DE GAS.

Un dispositivo para silenciar un flujo de gas dirigido a través del mismo y que está adaptado para la instalación en un sistema de flujo,

comprendiendo dicho dispositivo:

- una carcasa (7),

- al menos dos cámara acústicas (1,2) presentes en la carcasa (7), estando dichas cámaras acústicas (1, 2) adaptadas para presentar un flujo de gas a través de las mismas,

- al menos un conducto de conexión (12) de una longitud L y un área de corte transversal representativa para conducir el gas desde una de al menos dos de las cámaras acústicas (1) hasta la otra de al menos dos de las cámaras acústicas (2),

- al menos una tubería de entrada (6) para conducir el gas al interior de una de las citadas al menos dos cámaras acústicas (1) y al menos una tubería de salida (4) para conducir el gas desde la otra de las citadas al menos dos cámaras acústicas (2),

- al menos dos transiciones de área de corte transversal para el flujo del gas a través de las mismas, siendo cada transición entre un área de corte transversal relativamente pequeña ai y un área de corte transversal relativamente grande Aj, en el que aplica lo siguiente a al menos una cámara (1,2) escogida entre dichas al menos dos cámaras acústicas (1,2):

- el área media de corte transversal Aj de dicha cámara escogida (1,2) es de al menos cuatro veces la mayor de:

- la suma de todas las áreas de corte transversal a1, de los conductos (6, 12) que conducen el gas hasta la cámara escogida y

- la suma de todas las áreas de corte transversal a2, de los conductos (12, 4) que conducen el gas desde la cámara escogida, estando definida el área media de corte transversal Aj como el valor medio de todas las áreas de corte transversal a lo largo de una trayectoria media para las ondas de sonido que viajan a través de la cámara escogida (1,2), y

- el volumen, Vj, de dicha cámara escogida (1,2) es de al menos estando a1 y a2 definidos como se ha mencionado anteriormente, incluyendo el área de corte transversal, Aj, y el volumen, Vj, cualesquiera elementos que pertenecen al material de absorción de sonido del interior de la cámara escogida (1,2) y estando cualesquiera otras partes del dispositivo en comunicación acústica con la cámara escogida (1,2), y en el que al menos parte de al menos un conducto de conexión (12) está curvada, estando la generatriz de la parte curvada del conducto de conexión (12) enrollada en la dirección periférica, de manera que al menos parte del conducto curvado (12) presenta una forma de espiral plana, o en el que al menos parte de al menos un conducto de conexión (12) está curvada, estando la generatriz de la parte curvada del conducto de conexión (12) enrollada en la dirección periférica, extendiéndose dicha parte del conducto curvado (12) en la dirección longitudinal, con el fin de dar lugar a una forma helicoidal de tipo tornillo, y que se caracteriza porque la parte curvada del conducto de conexión (12) se extiende radialmente sobre una de las siguientes extensiones angulares: menos que 90 o , entre 90 o y 180 o , entre 180 o y 270 o , entre 270 o y 360 o y entre 360 o y 720 o . y comprendiendo además al menos un cuerpo monolítico (100) ubicado aguas abajo de un conducto de entrada (6, 12) y aguas arriba de un conducto de salida (12, 6) de al menos una de las dos o más cámaras acústicas (1, 2).

Silenciador de flujo de gas.

Campo técnico La presente invención se refiere a un procedimiento para diseñar y/o dimensionar un dispositivo para silenciar un flujo de gas, tal como gases de escape procedentes de un dispositivo de combustión, un procedimiento para silenciar dicho flujo y un número de dispositivos para silenciar dichos gases, un vehículo que comprende uno o más dispositivos y una instalación generadora de electricidad estacionaria que comprende uno de dichos dispositivos. Dichos dispositivos son conocidos entre otros a partir de los documentos US 4317502A, WO 93/24744A, FR 2226865A ó CH 131187A.

Mientras que se conoce un número de diseños de silenciador, la mayoría de estos no resultan particularmente beneficiosos con respecto a las propiedades dinámicas de flujo. Como resultado de estudios intensos del comportamiento dinámico de flujo y de los requisitos de los sistemas de silenciador, la invención proporciona tanto los principios físicos básicos que deben cumplir los diseños de silenciador con el fin de obtener las combinaciones inalcanzables hasta ahora de amortiguamiento de ruido, baja contrapresión (disminución de presión a través del dispositivo silenciador) como las nuevas características de diseño mecánico específicas y de pequeño tamaño, tales como conformaciones físicas de los conductos o de los cuerpos implicados en la trayectoria de flujo – que contribuyen a un diseño global apropiado para proporcionar combinaciones superiores de los resultados de rendimiento.

Resulta bien conocido en la técnica el hecho de silenciar dicho flujo dirigiéndolo hacia el interior de un conducto de entrada a un recipiente, a través de una o más cámaras en dicho recipiente que se intercomunican por medio de conductos, a través de un difusor asociado con uno de dichos conductos y hacia el interior de un conducto de salida a partir de dicho recipiente.

La invención se refiere a un procedimiento para diseñar y/o dimensionar de forma simple y fiable un dispositivo que comprende determinados elementos y para silenciar un flujo de gases que se origina en un sistema de flujo, por ejemplo, un dispositivo de combustión, en el que se aplican las mismas expresiones matemáticas generales que con los parámetros particulares dados con respecto a al menos las restricciones espaciales y las fuentes deseadas de atenuación de ruido y, en muchos casos también la pérdida de presión aceptable a lo largo del dispositivo, el espectro de sonido objeto de atenuación y el sistema de flujo.

Se puede aplicar la idea de la invención a un dispositivo del tipo que comprende uno o más conductos que conducen el flujo hacia el interior y/o hacia el exterior de una o más cámaras del dispositivo y uno o más difusores que difunden al menos una parte del flujo de gas a través de uno o más de los conductos, estando diseñada y/o dimensionada la configuración geométrica y la disposición y las dimensiones relativas de una o más cámaras y uno o más de los conductos principalmente sobre la base del número de los cambios en cuanto al área de corte transversal del flujo de gas, los valores de los cambios individuales a lo largo del área de corte transversal, el volumen de cada una o más de las cámaras y la longitud de cada uno o más de los citados conductos.

De este modo, se ha logrado un cumplimiento coherente con la amortiguación deseada del espectro de sonido para dichos parámetros particulares dados, al tiempo que se minimizan las dimensiones totales del dispositivo.

La invención se refiere a un dispositivo para silenciar el flujo de gas dirigido a través del mismo estando adaptado para la instalación en un sistema de flujo, comprendiendo dicho dispositivo:

- una carcasa

- al menos dos cámaras acústicas presentes en la carcasa, pasando el flujo de gas a través de las mismas,

- al menos una tubería de entrada para conducir el gas hacia el interior de una de las citadas al menos dos cámaras acústicas,

- al menos un conducto de conexión de una longitud L y de un área de corte transversal representativa para

conducir el gas desde una de al menos dos cámaras acústicas hasta la otra de al menos dos cámaras acústicas,

- uno o más cuerpos monolíticos en una o más de las citadas cámaras acústicas,

mostrando dicho dispositivo al menos dos transiciones de área de corte transversal para el flujo de gas entre un área de corte transversal relativamente más pequeña ai y un área de corte transversal relativamente más grande Ai, estando curvada al menos parte de dicho al menos un conducto de conexión, en el que se aplica lo siguiente a al menos una cámara escogida a partir de dichas al menos dos cámaras acústicas:

- el volumen de al menos una cámara escogida, Vj, es de al menos definido a1 y a2 como se ha comentando anteriormente,

incluyendo el área de corte transversal, Aj, y el volumen Vj, cualesquiera elementos que pertenecen al material de absorción de sonido del interior de la cámara escogida y cualesquiera 15 otras partes en comunicación acústica con la cámara escogida.

Preferentemente, el material de absorción de sonido se proporciona dentro de al menos una de las cámaras acústicas. El material de absorción de sonido se puede proporcionar dentro de al menos dos cámaras acústicas.

Preferentemente, la frecuencia natural local, fe, de al menos un sistema que comprende el gas de dos cámaras acústicas consecutivas ACj y ACj+1 y el gas del conducto de conexión que interconecta las dos cámaras acústicas 20 citadas, aproximada por medio de la siguiente expresión siendo Vj y Vj+1 los volúmenes de las cámaras ACj yACj+1 respectivamente (estableciéndose el volumen Vj+1 en infinito cuando la cámara ACj se encuentra conectada a un entorno exterior o una cámara exterior en la dirección aguas abajo) , siendo el área de corte transversal representativa del conducto de conexión que interconecta las dos cámaras acústicas consecutivas, siendo L la longitud del conducto de conexión y siendo c la velocidad local del sonido, es como máximo 0, 75 veces la frecuencia característica del sistema de flujo. Para muchas aplicaciones del dispositivo, es preferible que la frecuencia natural local, fe, sea como máximo 0, 5 veces la frecuencia característica del sistema de flujo, tal como 0, 4 veces o 0, 3 veces o incluso 0, 25 veces, tal como 0, 2 veces, 0, 15 veces o 0, 1 o incluso menor.

Preferentemente, en el dispositivo de acuerdo con la invención se aplican curvaturas, que evitan la separación de flujo, sobre al menos parte del contorno de la entrada y/o la salida de la tubería o conducto del dispositivo, siendo dicha tubería o conducto la tubería de entrada o su extensión hacia el interior del aparato y/o la tubería de salida o su extensión hacia el interior del aparato y/o el conducto de conexión que conecta las dos cámaras. De este modo, se puede eliminar el fenómeno de sección contraída o al menos se puede reducir, reduciendo de este modo la pérdida de presión en el dispositivo.

De acuerdo con la invención, la generatriz de al menos parte de al menos un conducto curvado escogido entre el citado al menos un conducto se enrolla en la dirección periférica, presentando al menos parte del conducto curvado forma de espiral plana, o la generatriz de al menos parte de al menos un conducto curvado escogido entre el citado al menos un conducto se enrolla en la dirección periférica, extendiéndose la citada parte de dicho conducto curvado en la dirección longitudinal, para dar lugar a una forma helicoidal de tipo tornillo. De este modo, se utilizan las tres dimensiones del espacio con el fin de conseguir un conducto relativamente largo o conductos relativamente largos.

Enrollando el conducto de conexión, es decir, utilizando la tercera dimensión espacial, se puede aumentar considerablemente la longitud del conducto, disminuyendo de este modo la frecuencia natural del dispositivo silenciador por medio de la ecuación (1) . El flujo del conducto puede constituir... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo para silenciar un flujo de gas dirigido a través del mismo y que está adaptado para la instalación en un sistema de flujo, comprendiendo dicho dispositivo:

- una carcasa (7) ,

- al menos dos cámara acústicas (1, 2) presentes en la carcasa (7) , estando dichas cámaras acústicas (1, 2) adaptadas para presentar un flujo de gas a través de las mismas,

- al menos un conducto de conexión (12) de una longitud L y un área de corte transversal representativa para conducir el gas desde una de al menos dos de las cámaras acústicas (1) hasta la otra de al menos dos de las cámaras acústicas (2) ,

- al menos una tubería de entrada (6) para conducir el gas al interior de una de las citadas al menos dos cámaras acústicas (1) y al menos una tubería de salida (4) para conducir el gas desde la otra de las citadas al menos dos cámaras acústicas (2) ,

- al menos dos transiciones de área de corte transversal para el flujo del gas a través de las mismas, siendo cada transición entre un área de corte transversal relativamente pequeña ai y un área de corte transversal relativamente grande Aj,

en el que aplica lo siguiente a al menos una cámara (1, 2) escogida entre dichas al menos dos cámaras acústicas (1, 2) :

- el área media de corte transversal Aj de dicha cámara escogida (1, 2) es de al menos cuatro veces la mayor de:

- la suma de todas las áreas de corte transversal a1, de los conductos (6, 12) que conducen el gas hasta la cámara escogida y

- la suma de todas las áreas de corte transversal a2, de los conductos (12, 4) que conducen el gas desde la cámara escogida, estando definida el área media de corte transversal Aj como el valor medio de todas las áreas de corte transversal a lo largo de una trayectoria media para las ondas de sonido que viajan a través de la cámara escogida (1, 2) , y

- el volumen, Vj, de dicha cámara escogida (1, 2) es de al menos estando a1 y a2 definidos como se ha mencionado anteriormente, incluyendo el área de corte transversal, Aj, y el volumen, Vj, cualesquiera elementos que pertenecen al material de absorción de sonido del interior de la cámara escogida (1, 2) y estando cualesquiera otras partes del dispositivo en comunicación acústica con la cámara escogida (1, 2) , y en el que al menos parte de al menos un conducto de conexión (12) está curvada, estando la generatriz de la parte curvada del conducto de conexión (12) enrollada en la dirección periférica, de manera que al menos parte del conducto curvado (12) presenta una forma de espiral plana, o en el que al menos parte de al menos un conducto de conexión (12) está curvada, estando la generatriz de la parte curvada del conducto de conexión (12) enrollada en la dirección periférica, extendiéndose dicha parte del conducto curvado (12) en la dirección longitudinal, con el fin de dar lugar a una forma helicoidal de tipo tornillo, y que se caracteriza porque la parte curvada del conducto de conexión (12) se extiende radialmente sobre una de las siguientes extensiones angulares: menos que 90º, entre 90º y 180º, entre 180º y 270º, entre 270º y 360º y entre 360º y 720º.

y comprendiendo además al menos un cuerpo monolítico (100) ubicado aguas abajo de un conducto de entrada (6, 12) y aguas arriba de un conducto de salida (12, 6) de al menos una de las dos o más cámaras acústicas (1, 2) .

2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se proporciona el material de absorción de sonido dentro de al menos una de al menos dos de las cámaras acústicas (1, 2) .

3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que se proporciona el material de absorción de sonido dentro de cada una de al menos dos de las cámaras acústicas (1, 2) .

4. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la frecuencia natural local, fe, de al menos un sistema que comprende el gas de dos cámaras acústicas consecutivas ACj y ACj+1 y el gas del conducto de conexión (12) que interconecta dichas dos cámaras acústicas (1, 2) , aproximado por medio de la siguiente expresión:

siendo Vj y Vj+1 los volúmenes de las cámaras ACj y ACj+1 respectivamente (estableciéndose el volumen Vj+1 en infinito cuando la cámara ACj se encuentra conectada a un entorno exterior o a una cámara exterior en la dirección aguas abajo) , siendo el área de corte transversal representativa del conducto de conexión (12) que interconecta las dos cámaras acústicas consecutivas, siendo L la longitud del conducto de conexión (12) y siendo c la velocidad local del sonido, es de al menos 0, 75 veces la frecuencia característica del sistema de flujo.

5. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende al menos un difusor (10, 12, 13) para difundir al menos parte de dicho flujo de gas a través de al menos uno de dicho al menos un conducto de conexión (12) .

6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la frecuencia natural local es de como máximo 0, 5 veces la frecuencia característica del sistema de flujo.

7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha frecuencia natural local es como máximo de 0, 4 veces la frecuencia característica del sistema de flujo.

8. El dispositivo de la reivindicación 7, en el que dicha frecuencia natural local es como máximo de 0, 3 veces la frecuencia característica del sistema de flujo.

9. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en las que se aplican curvaturas, que evitan la separación de flujo, sobre al menos parte del contorno de la tubería de entrada (6) .

10. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las curvaturas, que evitan la separación de flujo, se aplican a al menos parte del contorno de la tubería de salida (4) o a su extensión hacia el interior del dispositivo.

11. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos uno de al menos un conducto de conexión (12) está provisto de un difusor o de un elemento difusor en su salida.

12. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conducto de conexión

(12) curvado interconecta las dos cámaras acústicas (1, 2) , la primera de las cuales rodea a la segunda.

13. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la generatriz de la parte curvada del conducto de conexión (12) se extiende a lo largo de una superficie de revolución.

14. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, en el que al menos parte de la superficie de revolución es cónica.

15. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una primera parte del conducto (12) de conexión curvado se extiende en una primera dirección longitudinal y una segunda parte del conducto (12) de conexión curvado se extiende en una segunda dirección longitudinal que es opuesta a dicha primera dirección longitudinal.

16. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos un conducto curvado constituye una tubería de cola que interconecta una de dichas al menos dos cámaras acústicas (1, 2) y el entorno exterior o una cámara exterior, y en el que al menos parte del conducto curvado se enrolla alrededor de dicha carcasa (7) sobre una superficie externa de la carcasa (7) .

17. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho al menos un cuerpo monolítico (100) se encuentra ubicado considerablemente inmediatamente aguas arriba del conducto de conexión

(12) o de la tubería de salida (4) o considerablemente inmediatamente aguas abajo de la tubería de entrada (6) o del conducto de conexión (12) .

18. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos un cuerpo monolítico (100) es de forma anular.

19. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el flujo de gas abandona el conducto de conexión (12) en la dirección tangencial en al menos dos posiciones a lo largo del conducto.

20. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el volumen de al menos

una cámara escogida, Vj, es de al menos

21. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos una cámara escogida (1, 2) a partir de la cual al menos un conducto (4) conduce el gas desde la cámara escogida (1, 2) hasta el entorno exterior o cámara, presentando cada conducto (s) (4) una longitud acústicamente eficaz L, que es de al menos 1, 5 veces la distancia directa y recta en espacio entre la entrada y la salida del conducto.

22. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos dos cámaras escogidas (1, 2) que cumplen con los criterios de cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 20 y estando interconectadas por uno o más conductos de conexión (12) , presentando cada uno una longitud acústicamente eficaz L que es de al menos 1, 5 veces la distancia recta y directa en espacio entre la entrada del conducto y la salida del conducto.

23. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos una cámara escogida (1, 2) a partir de la cual al menos un conducto (4) conduce gas desde la cámara (1, 2) hasta el entorno exterior o cámara, presentando dicho conducto o todos los conductos (4) una longitud acústicamente eficaz L, que es al menos igual a la longitud de dicha al menos una cámara escogida (1, 2) .

24. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el dispositivo al menos dos cámaras escogidas (1, 2) que cumplen con los criterios de cualquiera de las reivindicaciones 1 .

2. 23 y estando conectadas por uno o más conductos de conexión (12) , presentando cada uno de ellos una longitud acústicamente eficaz L que es al menos igual a la suma de las longitudes de las citadas dos cámaras escogidas (1, 2) , L1 y L2.

25. Un vehículo que comprende un motor de combustión, tal como un motor diesel, un motor de gasolina o un motor de gas, y/o una turbina de gas y/o un compresor y al menos un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-24, estando al menos el dispositivo formado por un sistema de escape de gases del vehículo.

26. Una planta estacionaria que comprende un motor de combustión, tal como un motor diesel, un motor de gasolina

o un motor de gas y/o una turbina de gas y/o un compresor y al menos un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-24.