ES2296640T3 - Carcasa de silenciador con una masa fibrosa que absorbe el sonido capaz de degradarse bilogicamente. - Google Patents
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Abstract
Un carcasa de silenciador para amortiguar el sonido de los gases de combustión de motores de combustión interna, caracterizada porque como material amortiguador comprende al menos en parte una masa fibrosa que absorbe el sonido, hecha de fibras que tienen un diámetro fibroso medio de 8 a 20 µm y preferiblemente por encima de 10 a 20 µm y que tiene una composición biológicamente degradable, que comprende los siguientes componentes en porcentaje en peso. Preferido SiO2 57 - 63 58, 2 a 62, 2 Al2O3 0 - 4 0, 05 a 2, 05 CaO 10 - 25 12 a 23, 5 MgO 5, 5 - 18 8 a 18 Na2O 0 - 7 0, 5 a 6, 5 K2O 0 - 4 0, 1 a 3, 2 Fe2O3 1 - 8 4, 0 a 6, 9 TiO2 0 - 3 0 a 1, 1 P2O5 0 - 2 0 a 1, 1 MnO 0 - 2 0 a 1, 1 Impurezas 0 - 2 0 a 1, 0 en la que la suma del óxido de calcio y óxido de magnesio varía entre el 26, 1% y el 30, 1% en peso y la suma de óxido de sodio y óxido de potasio varía entre el 3, 5% y el 6, 5% en peso.
Description
Carcasa de silenciador con una masa fibrosa que
absorbe el sonido capaz de degradarse biológicamente.
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La invención se refiere a una carcasa de
silenciador para amortiguar el sonido de los gases de combustión de
motores de combustión interna y a una masa fibrosa que absorbe el
sonido capaz de degradarse biológicamente para usar en sistemas de
insonorización de vehículos de motor.
Debido a su ruidoso funcionamiento, los motores
de combustión interna, y más en particular los motores de gasolina
y diésel, requieren la absorción del sonido para los gases
emergentes resultantes de la combustión. Los gases emergentes de la
combustión salen convencionalmente a través de un denominado
silenciador, produciéndose allí una reducción simultánea del ruido
emitido. La amortiguación del sonido como tal tiene lugar
sustancialmente en dicho silenciador.
Normalmente, el silenciador está provisto de
deflectores de chapa metálica, tubos perforados y similares para
sacar los gases de escape y también además en algunos casos está
provisto de fibra mineral. En este caso la fibra mineral se puede
apisonar en el silenciador o introducirse en forma de formas
prefabricadas. Para la amortiguación del sonido, al menos una parte
de los gases de la combustión penetran en el relleno de fibra
mineral.
Por lo tanto, durante el funcionamiento la fibra
mineral se somete a efectos nocivos particularmente potentes. La
temperatura dentro de la carcasa del silenciador puede ser
sustancialmente superior a 700ºC. A causa del material arrastrado
en la corriente de los gases de escape, se formará un condensado en
el silenciador en un tiempo extremadamente breve con un potencial
químico muy agresivo. Dependiendo del diseño del sistema de escape,
por ejemplo con o sin un convertidor catalítico, es posible que el
condensado alcance un valor pH muy ácido o básico. La acción
corrosiva de los gases de escape empeora con las condiciones de
funcionamiento cambiantes, esto es, temperaturas elevadas después
de largos periodos de funcionamiento y gas de escape frío, húmedo,
en la fase de calentamiento y en periodos inacti-
vos. Además, puede haber cantidades sustanciales de sal, de tal forma que se produce un condensado que contiene sal.
vos. Además, puede haber cantidades sustanciales de sal, de tal forma que se produce un condensado que contiene sal.
Para que sea adecuada, una masa fibrosa que
absorbe el sonido además debe ser capaz de resistir cargas
mecánicas. A causa del funcionamiento discontinuo de los motores de
combustión interna, y más particularmente los motores de gasolina y
diésel, la corriente de los gases de escape se introduce en el
sistema de insonorización de una manera impulsada, llevando esto a
una especie de efecto de onda de choque sobre la masa fibrosa que
absorbe el sonido del silenciador. Además, el sistema de
insonorización y la masa fibrosa que absorbe el sonido situada en
él se ve desfavorablemente afectada por las vibraciones del motor.
En el caso de los vehículos, además está el problema de las
sacudidas que se transmiten al vehículo que resultan de las
irregularidades de la superficie de la carretera. En lo que se
refiere al material que absorbe el sonido, existen, por
consiguiente, efectos nocivos extremadamente potentes, a los que no
están sometidos los productos amortiguadores del sonido en otros
casos de aplicación en la misma medida.
Una masa fibrosa que absorbe el sonido adecuada
debe además resistir todos los efectos desfavorables anteriormente
mencionados para la vida de funcionamiento completa del sistema de
insonorización, es decir, posiblemente varios años.
En el caso del empleo de fibra de roca como masa
fibrosa que absorbe el sonido, surge otro problema debido a su
contenido en perlas. Durante la fabricación de la fibra mineral se
sabe que una fracción del material fundido no se convierte en
fibras y se forma en perlas. La palabra perlas se emplea en este
aspecto para referirse a residuos fundidos no fibrosos, cuyo
diámetro puede ser muchas veces mayor que el diámetro de la fibra,
por lo que no poseen, por lo tanto, la forma alargada de una
fibra.
Sin embargo, tales perlas no realizan ninguna
contribución a la acción amortiguadora del sonido deseada de la
fibra mineral y de hecho aumentan la masa de la fibra mineral de una
forma no deseada.
Además, las perlas presentes en la masa fibrosa
que absorbe el sonido para silenciadores están inclinadas para
vibrar en la corriente pulsátil de gases de escape en relación con
las fibras, de tal forma que debido a su masa aumentada en
comparación con la de las fibras minerales individuales, tienen un
efecto nocivo sobre ellas y pueden provocar una destrucción parcial
del material de la fibra. A causa del debilitamiento de la masa
fibrosa que absorbe el sonido así provocado, la acción de la masa
fibrosa que absorbe el sonido se reduce de una forma no deseada.
Otra desventaja es que las partículas fibrosas se liberan y pueden
escapar a los alrededores a través de la corriente de los gases de
escape.
Además de la liberación de fibras o la
pulverización de fibras por la acción de las perlas, incluso en
funcionamiento normal, se puede producir un escape de fibras o
partículas fibrosas de la masa fibrosa en el silenciador debido a
la acción del flujo de los gases de escape. Esto es algo que puede
estar sustancialmente provocado por el hecho de que debido a las
condiciones anteriormente mencionadas en el silenciador y la
necesidad de mantener la masa fibrosa que absorbe el sonido
suficientemente permeable al gas, no existen formas satisfactorias
de asegurar adecuada y mecánicamente las fibras de la masa mineral
amortiguadora, como por ejemplo por adherencia.
El escape de fibras y fibras pulverizadas del
sistema de insonorización a los alrededores es extremadamente
problemático hasta el grado que las fibras son capaces de dirigirse
a los pulmones y no son capaces de degradarse biológicamente. La
inhalación de tales fibras puede llevar a un riesgo sustancialmente
aumentado para la salud y por consiguiente es necesario
prevenirlo.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Además de que existe una contaminación del
entorno durante el funcionamiento normal de un sistema de
insonorización, también puede haber un riesgo aumentado de peligro
para el entorno cuando el funcionamiento es defectuoso. Además,
durante el procesamiento de las inserciones y cartuchos del
silenciador, es necesario prestar una atención considerable a la
disposición apropiada de los residuos del silenciador y la masa
fibrosa que absorbe el sonido en éste.
En la técnica anterior, además del vidrio E
(fibra de vidrio continua) con un diámetro de fibra superior a 20
\mum y preferiblemente el material de fibra de basalto se emplea
en forma de una masa fibrosa que absorbe el sonido en los sistemas
de insonorización y de escape. La fibra de basalto, que tiene
diámetros de fibra inferiores a 10 \mum, es, debido a su elevada
estabilidad química y térmica, particularmente adecuada para su
empleo en sistemas de insonorización para motores de combustión
interna.
Sin embargo, la fibra de basalto puede tener una
cierta fracción de fibras en un intervalo capaz de entrar en los
pulmones. La fibra de basalto es biológicamente degradable de una
forma que se caracteriza por una semivida inferior a 300 días en un
entorno fisiológico. Por lo tanto, se considera que la fibra de
basalto posee un cierto potencial carcinogénico. Por consiguiente,
el empleo de fibra de basalto en forma de una masa fibrosa que
absorbe el sonido implica riesgos para la salud y por eso es
necesario rechazarla.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un material, que se puede procesar para proporcionar
fibra y es capaz de degradarse fisiológicamente y además es capaz
de resistir a los potentes efectos nocivos en un sistema de
insonorización para motores de combustión interna. Otro objeto de la
presente invención es proporcionar una masa fibrosa que absorbe el
sonido y las formas de tal masa, cuyas fibras no suponen un riesgo
para la salud. Todavía además, la invención proporciona un material
sustituto para la fibra de basalto, que se puede emplear en forma
de una masa fi-
brosa que absorbe el sonido en sistemas de escape de motores de combustión interna y no es perjudicial para la salud.
brosa que absorbe el sonido en sistemas de escape de motores de combustión interna y no es perjudicial para la salud.
Tales objetivos se consiguen con las
características de las reivindicaciones independientes, mientras que
las realizaciones preferidas se recitan en las reivindicaciones
dependientes.
La invención está basada en el descubrimiento
sorprendente de que una composición y además una fibra preparada a
partir de ésta es capaz de resistir las enormes cargas alternas o
efectos desfavorables y también cargas dinámicas sin daños durante
largos periodos de funcionamiento, siendo tales efectos dañinos los
que surgen normalmente durante el uso de la masa fibrosa que
absorbe el sonido en sistemas de insonorización y de escape, siendo
capaz dicha composición, no obstante, de degradarse en un entorno
biológico, teniendo dicho material la siguiente composición en
porcentajes en peso:
en la que la suma del contenido de
óxido de calcio y óxido de magnesio varía entre el 26,1% y el 30,1%
en peso y la suma de óxido de sodio y óxido de potasio varía entre
el 3,5% y el 6,5% en peso. El descubrimiento sorprendente se ha
realizado de tal forma que una masa fibrosa que absorbe el sonido
como tal puede resistir efectos nocivos extremadamente elevados o
cargas que tienen lugar más en particular en silenciadores de gases
de escape de motores de combustión interna y que se producen por
ondas de choque, cargas térmicas alternas, cambios en la carga
mecánica y vibraciones del
motor.
El documento WO 98/23547 describe aditivos
fibrosos para cemento. Entre ellos se encuentran dos ejemplos, que
tienen una composición material de acuerdo con la reivindicación 1.
Sin embargo, estos aditivos fibrosos son para usar solamente como
mezcladores de cemento y la media de diámetro de la fibra es
distinta a las de la reivindicación 1.
De acuerdo con una forma preferiblemente
preferida de la invención la composición incluye los siguientes
componentes en porcentajes en peso:
en la que la suma del óxido de
calcio y óxido de magnesio varía entre el 26,1% y el 30,1% en peso y
preferiblemente varía entre el 28% y el 30% en peso y la suma del
óxido de sodio y óxido de potasio varía entre el 3,5% y el 6,5% en
peso y más particularmente entre el 3,5% y el 4,5% en
peso.
La composición se puede procesar en una planta
de fabricación de fibra bien conocida, convencional, para producir
fibra.
Un procedimiento adecuado para la fabricación de
fibra a partir de las composiciones de acuerdo con la invención es
el procedimiento de soplado con boquilla, ya que es familiar en la
producción de fibra mineral.
Las fibras con un diámetro medio de 8 \mum a
20 \mum y preferiblemente en un intervalo entre 10 \mum y 20
\mum han resultado ser particularmente adecuadas. Además, para el
caso específico de aplicación, ha resultado ventajoso que tenga un
contenido en perlas en la estructura de la fibra inferior al 20%.
Esto tiene un efecto favorable en lo que se refiere a la vida de
funcionamiento y da como resultado una reducción de la pérdida de
fibra del silenciador. En este caso, se prefiere una fracción
inferior al 15% en peso de las perlas, teniendo dichas perlas un
diámetro inferior a 250 \mum, con respecto a la cantidad total de
fibra. Los ensayos han demostrado que la tasa de pérdida por
soplado es inferior al 15% e incluso puede mantenerse por debajo del
10%.
Mientras que en el caso de la masa fibrosa que
absorbe el sonido de basalto las tasas de pérdida por soplado
deseadas de menos del 15% se mantienen típicamente con un diámetro
de fibra medio de 8 \mum a 10 \mum, en el caso de la fibra
biosoluble de la invención con un diámetro de fibra medio superior a
10 \mum se puede producir una fibra sustancialmente más gruesa,
siendo posible incluso reducir el contenido en perlas a uno
inferior al de basalto. Las fibras más gruesas ofrecen la ventaja de
ser capaces de prolongarse hasta un grado mayor de alargamiento,
una longitud de fibra mayor que vuelve a significar que la pérdida
por soplado se minimiza.
Por consiguiente, esto significa que el espacio
en el intervalo del diámetro entre la masa fibrosa que absorbe el
sonido de basalto hasta el momento disponible y la fibra de vidrio E
está cerrado. Queda observar que en comparación con la masa fibrosa
que absorbe el sonido de fibra de vidrio E monofílica producida de
acuerdo con el denominado procedimiento de Sillan, existe un
intervalo más amplio de diámetros disponibles, algo que tiene un
efecto ventajoso en lo que se refiere a la estabilidad marginal de
las formas complejas de los silenciadores y además en lo que se
refiere al resultado de los silenciadores acústicos.
En relación con la onda de choque y cargas
térmicas, ha resultado ser conveniente que la suma de la fracción
de óxido de aluminio, sodio y hierro sea superior al 11%.
La masa fibrosa que absorbe el sonido que tiene
la composición de la invención posee una elevada degradabilidad
biológica, siendo la semivida inferior a 40 y preferiblemente a 35
días. La semivida usa el protocolo alemán de 12.6.1998
(Gefahrstoffverordnung, Anhang V, Nr. 7), de acuerdo con el cual 2
mg de una suspensión de fibra de una fracción de fibra con una
longitud superior a 5 \mum, un diámetro inferior a 3 \mum y una
relación longitud a diámetro superior a 3:1 (fibra OMS) se
administra a animales experimentales por vía intratraqueal. Al
mismo tiempo esta masa fibrosa que absorbe el sonido proporciona una
función de barrera acústica incluso en temperaturas altas durante
extensos periodos de tiempo e incluso con una carga térmica elevada
y bajo tensiones mecánicas elevadas.
Para asegurar una mejor manipulación durante
otro procesamiento y/o para la fabricación de molduras, es posible
que la masa fibrosa que absorbe el sonido de acuerdo con la
invención comprenda un contenido de agente aglutinante mezclado de
hasta el 2,5% en peso de la composición total de la masa fibrosa que
absorbe el sonido. Se prefiere que una resina fenólica se emplee
como agente aglutinante. El agente aglutinante hace combustión
completamente la prime-
ra vez que la temperatura de funcionamiento alcanza aproximadamente 700ºC en la masa fibrosa que absorbe el sonido.
ra vez que la temperatura de funcionamiento alcanza aproximadamente 700ºC en la masa fibrosa que absorbe el sonido.
El agente aglutinante solamente sirve para
simplificar la manipulación de la masa fibrosa que absorbe el sonido
durante el procesamiento en el silenciador, estando dotada la fibra
mineral de una mayor estabilidad dimensional.
La masa fibrosa que absorbe el sonido se puede
procesar y manipular de la manera más simple posible de una forma
conocida apisonando la fibra mineral en la parte deseada del
silenciador. De acuerdo con otra realización es posible que la masa
fibrosa que absorbe el sonido se procese en una etapa de trabajo
adicional por medio de técnicas de presión y moldura conocidas para
producir un cuerpo formado o moldeado, que se introduce después en
la parte prevista del silenciador.
Otra ventaja de la masa fibrosa que absorbe el
sonido de acuerdo con la invención es que posee esencialmente las
mismas propiedades en lo que se refiere al procesamiento y la
estabilidad física y química como la fibra de basalto conocida y
empleada convencionalmente. Otra vez aquí las propiedades del
silenciador concuerdan con las de la fibra de basalto
convencional.
A causa de este acuerdo ventajoso en lo que se
refiere a dichas propiedades que se encuentran en la masa fibrosa
que absorbe el sonido de la invención y en la fibra de basalto, ya
no se necesita actualizar la fabricación de los sistemas de
insonorización, y más en particular los silenciadores. Además, no
existe la necesidad de cambiar la geometría de los
silenciadores.
La identidad de las propiedades entre la masa
fibrosa que absorbe el sonido de acuerdo con la invención y la
fibra de basalto en lo que se refiere a los parámetros físicos y
químicos pertinentes para la fabricación y el parámetro pertinente
para el funcionamiento se indica en la tabla 1.
La tasa de soplado se encontró en los aparatos
que normalmente se emplean en la industria.
Con respecto a esto, la tasa de soplado se
proporciona como la pérdida porcentual de la masa de la fibra o,
respectivamente, de la fibra de la prueba entre el comienzo de la
prueba y el final de ésta.
Una masa fibrosa que absorbe el sonido de
acuerdo con la invención con la composición indicada en la tabla 2
tiene una tasa de soplado inferior al 10% después de 8.000
ciclos.
Una masa fibrosa que absorbe el sonido de
acuerdo con la invención con la composición de acuerdo con la tabla
3 tiene una tasa de soplado inferior al 10% después de 8.000
ciclos.
La estabilidad biológica de la fibra de acuerdo
con la invención se descubrió ensayando en animales. Las
investigaciones se realizaron sobre una fracción de fibra de
acuerdo con la definición de la Organización Mundial de la Salud
(Fibra OMS). Las fibras de la fracción de fibra en este caso tienen
una longitud superior a 5 \mum, un diámetro inferior a 3 \mum y
una relación longitud a diámetro superior a 3:1. Se administraron 2
mg de una fracción de fibra a animales experimentales por vía
intratraqueal.
La composición de la fracción de fibra analizada
se indica en la tabla 4.
La semivida de la fracción de fibra analizada de
la composición de la fibra de acuerdo con la invención ascendió a
34 días. Las fibras con esta composición han resultado ser
particularmente ventajosas para la aplicación específica como masa
fibrosa que absorbe el sonido, ya que resisten a los efectos nocivos
de una forma particularmente satisfactoria y a causa de la rápida
de gradación, las mismas son satisfactorias en lo que se refiere a
la salud.
Claims (8)
1. Un carcasa de silenciador para amortiguar el
sonido de los gases de combustión de motores de combustión
interna, caracterizada porque como material amortiguador
comprende al menos en parte una masa fibrosa que absorbe el sonido,
hecha de fibras que tienen un diámetro fibroso medio de 8 a 20
\mum y preferiblemente por encima de 10 a 20 \mum y que tiene
una composición biológicamente degradable, que comprende los
siguientes componentes en porcentaje en peso.
en la que la suma del óxido de
calcio y óxido de magnesio varía entre el 26,1% y el 30,1% en peso
y la suma de óxido de sodio y óxido de potasio varía entre el 3,5%
y el 6,5% en
peso.
2. Una carcasa de silenciador para amortiguar el
sonido de los gases de combustión de motores de combustión interna,
caracterizada porque la misma comprende al menos una moldura
amortiguadora del sonido para usar en carcasa de silenciadores en
sistemas de insonorización de vehículos de motor que comprende una
masa fibrosa que absorbe el sonido, hecha de fibras que tienen un
diámetro fibroso medio de 8 a 20 \mum y preferiblemente por
encima de 10 a 20 \mum y que tiene una composición biológicamente
degradable, que comprende los siguientes componentes en porcentaje
en peso.
en la que la suma del óxido de
calcio y óxido de magnesio varía entre el 26,1% y el 30,1% en peso
y la suma de óxido de sodio y óxido de potasio varía entre el 3,5%
y el 6,5% en
peso.
3. Un carcasa de silenciador como se establece
en la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la
composición de la fibra comprende los siguientes componentes en
porcentajes en peso.
en la que la suma del óxido de
calcio y óxido de magnesio varía entre el 26,1% y el 30,1% en peso y
preferiblemente varía entre el 28% y el 30% en peso y la suma del
óxido de sodio y óxido de potasio varía entre el 3,5% y el 6,5% en
peso y preferiblemente entre el 3,5% y el 4,5% en
peso.
4. La carcasa de silenciador como se establece
en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada
por la siguiente composición en porcentajes en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
5. La carcasa de silenciador como se establece
en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada
por la siguiente composición en porcentajes en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
6. La carcasa de silenciador como se establece
en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque la fracción de fibra con una longitud
superior a 5 \mum, un diámetro inferior a 3 \mum y una relación
longitud a diámetro superior a 3:1 tiene una semivida inferior a 40
días y preferiblemente inferior a 35 después de la administración
intratraqueal.
7. La carcasa de silenciador como se establece
en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque la suma de Fe_{2}O_{3}, Na_{2}O y
Al_{2}O_{3} en la composición es superior al 11% de la
misma.
8. Uso de una masa fibrosa que absorbe el
sonido, hecha de fibras que tienen un diámetro fibroso medio de 8 a
20 \mum y preferiblemente por encima de 10 a 20 \mum y que tiene
una composición biológicamente degradable de acuerdo con al menos
una de las reivindicaciones precedentes 1 a 7, para carcasas de
silenciadores en sistemas de insonorización de vehículos de
motor.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19943831 | 1999-09-14 | ||
| DE19943831 | 1999-09-14 | ||
| DE19950883A DE19950883B4 (de) | 1999-09-14 | 1999-10-22 | Biologisch abbaubare Schalldämpferwolle sowie deren Verwendung |
| DE19950883 | 1999-10-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2296640T3 true ES2296640T3 (es) | 2008-05-01 |
Family
ID=26054938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00960650T Expired - Lifetime ES2296640T3 (es) | 1999-09-14 | 2000-09-12 | Carcasa de silenciador con una masa fibrosa que absorbe el sonido capaz de degradarse bilogicamente. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1133454B1 (es) |
| AT (1) | ATE378296T1 (es) |
| CA (1) | CA2350034A1 (es) |
| CZ (1) | CZ302382B6 (es) |
| ES (1) | ES2296640T3 (es) |
| PL (1) | PL193015B1 (es) |
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| WO (1) | WO2001019743A1 (es) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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