ITTO940732A1 - Silenziatore attivo per gas di scarico. - Google Patents

Abstract

Silenziatore attivo (1) in cui un involucro tubolare cilindrico (3) definisce una prima camera (24) la quale alloggia un silenziatore passivo (30) ed è adiacente ad una seconda camera (25) della quale è separata mediante un primo setto divisorio (12) Impervio al calore. La accende camera (25) alloggia un condotto di uscita gas di scarico (34) proveniente dal silenziatore passivo (30). L'involucro (3) definisce una terra camera (26) separata dalla seconda camera (25) tramite un secondo setto divisorio (20) ed alloggiante una coppie di altoparlanti (39) atti a generare una antivibrazione (a(t)) che viene Indirizzata verso la seconda camera (25) ad è atte ad interagire, in opposizione di fase, con la vibrazione (n(t)) proveniente dal condotto uscita gas di scarico (34) ottenendo l'elisione, almeno parziale, della vibrazione (n(t)) stessa all'interno di un condotto (28) che al estende radialmente dalla accende camera (25).[Figura 1].

Description

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione è relativa ad un silenziatore attivo per gas di scarico.

Sono noti silenziatori attivi per gas di scarico in cui un involucro metallico cavo alloggia un dispositivo di silenziamento passivo ed un trasduttore elettro-acustico (convenientemente costituito da un altoparlante).

Il trasduttore elettro-acustico è atto ad essere alimentato da una centralina elettronica di iin sistema elettronico per la riduzione del rumore per generare una antivibrazione (antirumore) a(t) che viene sommata alla vibrazione (rumore) n(t) fuoriuscente dal dispositivo di silenziamento passivo ottenendo, all'interno dell'involucro, l'elisione (almeno parziale) della vibrazione n(t) stessa.

A tali silenziatori viene alimentato gas di scarico con elevata temperatura (all'incirca 600 C°) che riscalda fortemente l'involucro e quindi il trasduttore elettro-acustico .

Le elevate temperature raggiunte nei silenziatori di tipo noto possono danneggiare in modo irreparabile il trasduttore elettro-acustico .

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un silenziatore attivo che superi 1 'inconveniente sopra descritto.

Il precedente scopo è raggiunto dalla presente invenzione in guanto essa è relativa ad un silenziatore attivo caratterizzato dal fatto di comprendere:

- un involucro esterno definente una prima camera presentante un ingresso atto a ricevere gas di scarico generati da un motore endotermico;

detta prima camera alloggiando mezzi di silenziamento passivo riceventi in ingresso detti gas di scarico;

il detto involucro esterno definendo una seconda camera adiacente alla prima camera e separata da detta prima camera mediante almeno un primo setto divisorio impervio al calore;

detta seconda camera alloggiando, almeno parzialmente, un condotto di uscita gas proveniente da detti mezzi di silenziamento passivo;

il detto involucro esterno definendo una terza camera adiacente alla seconda camera e separata da detta

seconda camera mediante almeno un secondo setto

divisorio impervio al calore;

detta terza camera essendo atta ad alloggiare,

almeno parzialmente, mezzi trasduttori elettro-acustici

atti a generare una antivibrazione (a(t)) inviata nella

detta seconda camera;

detta antivibrazione (a(t)) essendo, atta ad

interagire, in opposizione di fase, con la vibrazione

proveniente dal detto condotto uscita gas ed essendo

atta ad ottenere l'elisione, almeno parziale, della MW) vibrazione stessa.

L'invenzione verrà ora illustrata con particolare

riferimento alle figure allegate in cui:

la figura 1 illustra, in sezione longitudinale o.

semplificata, un silenziatore attivo realizzato secondo

i dettami della presente invenzione;

la figura 2 illustra, in sezione longitudinale

semplificata, una prima variante al silenziatore attivo

di figura 1;

la figura 3 illustra, in sezione longitudinale

semplificata, una seconda variante al silenziatore di

figura 1; e

.la figura 4 illustra un silenziatore realizzato

secondo i dettami della presente invenzione ed applicato ad un impianto di scarico gas di un veicolo.

Con particolare riferimento alla figura 1 è indicato con l nel suo insieme, un silenziatore attivo per gas di scarico comprendente un involucro tubolare cilindrico 3 coassiale ad un asse 5.

L'involucro tubolare 3 comprende una prima porzione tubolare 3a formata da una parete cilindrica 7 coassiale all'asse 5 e da una parete circolare di estremità 8 trasversale all'asse 5.

La porzione tubolare 3a è accoppiata ad una seconda porzione tubolare 3b formata da una parete tubolare cilindrica 10 coassiale all'asse 5 e presentante un primo bordo perimetrale di estremità 10a accoppiato con un bordo perimetrale di estremità 7a della parete cilindrica 7.

Il silenziatore 1 comprende un primo setto divisorio 12 formato da una lastra circolare piana di materiale impervio al calore (ad esempio lana di vetro oppure una struttura stratificata formata da due lastre parallele tra le quali è interposta fibra ceramica) disposta perpendicolare all'asse 5 ed estendentesi lungo la zona di congiungimento tra le porzioni 3a, 3b.

La porzione tubolare 3b è accoppiata ad una terza porzione tubolare 3c formata da una parete tubolare cilindrica 15 coassiale all'asse 5 e presentante un bordo di estremità 15a accoppiato con un secondo bordo di estremità 10b della parete 10. La porzione tubolare 3c comprende inoltre una parete circolare di estremità 17 perpendicolare all'asse 5 ed opposta alla parete 8.

Il silenziatore 1 comprende un secondo setto divisorio 20 formato da una lastra circolare piana di materiale impervio al calore (ad esempio lana di vetro oppure una struttura stratificata formata da due lastre parallele tra le quali è interposta fibra ceramica) disposta perpendicolare all'asse 5 ed estendentesi lungo la zona di congiungimento tra le porzioni 3b, 3c.

In questo modo, l'involucro 3 definisce una prima camera cilindrica interna 24 delimitata dalle pareti 7, 8 e dal setto divisorio 12 ed adiacente ad una seconda camera cilindrica interna 25 limitata dalla parete 10 e dai setti divisori 12, 20. La seconda camera 25 comunica con l'esterno attraverso una appendice tubolare cilindrica 28 che si estende radialmente dalla parete tubolare 10.

Il silenziatore 1 comprende inoltre un tubo cilindrico 29 che si estende radialmente dall'appendice tubolare 28 e che presenta diametro ridotto rispetto al diametro dell'appendice tubolare 28.

L'involucro 3 definisce infine una terza camera cilindrica interna 26 adiacente alla seconda camera 25 e delimitata dalle pareti 15, 17 e dal setto divisorio 20. La prima camera 24 alloggia un Bilenziatore passivo di tipo noto 30 (rappresentato schematicamente) il quale presenta un tubo di ingresso gas 33 che si estende in direzione radiale attraverso alla parete cilindrica 7 penetrando all'interno della camera 24.

Il silenziatore passivo 30 presenta un tubo cilindrico di uscita gas 34 che si estende dalla prima camera 24 alla seconda camera 25 attraverso un foro 35 del setto divisorio 12. In particolare, il tubo di uscita gas 34 comprende una prima porzione 34a alloggiata nella camera 24 ed estendentesi parallelamente all'asse 5 ed una seconda porzione 34b che si estende in direzione trasversale all'asse 5 ed è raccordata con la porzione 34a tramite un raccordo a gomito 34c integrale alle porzioni 34a, 34b.

La porzione 34b presenta un tratto terminale di estremità alloggiato all'interno dell'appendice tubolare 28 e coassiale a questa ultima. La porzione 34b presenta un bordo circolare di estremità 37 coassiale alla porzione tubolare 28. La porzione 34b è separata dalla appendice tubolare 28 mediante quattro distanziali (non rappresentati) che si estendono radialmente dal tubo 34 alla porzione tubolare 28.

Il secondo setto divisorio 20 presenta due aperture circolari (o ellittiche) passanti 38 presentanti lo stesso diametro.

La terza camera 26 alloggia tuia coppia di altoparlanti 39 ciascuno dei quali presenta un cono 41 i cui bordi perimetrali 41p sono disposti in prossimità dei bordi perimetrali della apertura 38* Ciascun altoparlante 39 presenta inoltre un magnete permanente cilindrico 43 il quale si estende attraverso una apertura circolare 44 della parte 17 e comprende pertanto una porzione 43a alloggiata all'interno della camera 26 ed una porzione 43b esterna all'involucro 1.

Nella figura 2 è illustrata una prima variante la al silenziatore di figura 1 in cui il secondo setto divisorio 20 presenta forma ellittica ed è disposto inclinato rispetto all'asse 5.

Nella figura 3 è illustrata una seconda variante al silenziatore di figura 1 in cui il tubo di uscita gas

realizzati nella porzione a gomito 34c. I fori passanti 46 ottengono una attenuazione passiva del rumore all' internò della seconda camera 45.

Le aperture 38 (figura 1) possono inoltre essere chiuse da membrane 50 impervie al calore e permeabili alle vibrazioni al fine di accentuare la separazione termica tra la camera 25 e la camera 26.

Le membrane 50 possono inoltre essere integrate o sostituite da una struttura a griglia 60 (rappresentata in figura 3) disposta affacciata alle aperture 38. Tale struttura a griglia 60 comprende una pluralità di alette rettangolari 61 disposte parallele tra di loro e sostenute da una traversa 63 che si estende tra porzioni opposte dell'involucro 3. Le alette 61 sono atte a trasferire (per conduzione) il calore verso l'involucro 3. La struttura a griglia 60 può inoltre essere accoppiata con un pannello (non illustrato) di materiale permeabile alle vibrazioni ed impervio al calore.

Con particolare riferimento alla figura 4 viene illustrato un esempio di applicazione del silenziatore attivo 1 in un sistema elettronico per la riduzione attiva delle vibrazioni (rumore) prodotte da un motore endotermico, in particolare un motore Diesel di un veicolo industriale (non rappresentato).

Il sistema elettronico illustrato è un esempio non limitativo dal momento che il silenziatore 1 può essere vantaggiosamente utilizzato in altri tipi di sistemi (non descritti) .

Nell'esempio illustrato in figura 4, il silenziatore 1 viene accoppiato con .un impianto di scarico gas 60 di un veicolo (non rappresentato) comprendente una tubazione di scarico 61 che si estende tra un collettore di scarico 63 di un motore a scoppio 65 ed il silenziatore 1.

Il silenziatore 1 viene collegato con un sistema per la soppressione elettronica del rumore con cui una centralina elettronica 69 (di tipo noto) è collegata in ingresso con un sensore 70 di sincronismo motore e con un sensore di pressione 74 disposto lungo la tubazione di scarico 61.

La centralina elettronica 69 riceve inoltre in ingresso un segnale di reazione proveniente da un sensore di vibrazioni 77 (ad esempio un microfono) disposto nel tubo cilindrico 29 del silenziatore 1.

La centralina 69 comprende uno stadio finale di potenza 78 che alimenta, tramite una linea 79, gli altoparlanti 39 del silenziatore 1.

In uso, la centralina elettronica 69 genera, in risposta ai segnali di sensori 70, 74, un segnale di pilotaggio per gli altoparlanti 39 che producono una antivibrazione a(t) in opposizione di fase con la vibrazione n(t) prodotta dal motore 65 e fluente lungo la tubazione 61.

Con particolare riferimento alla figura 1, la vibrazione a(t) generata dagli altoparlanti 39 si propaga lungo la seconda camera 25, passa attraverso l'apertura tra il tubo di uscita gas 34 ed l'appendice tubolare 28, interferendo con la vibrazione n(t) nella parte terminale dell'appendice tubolare 28.

Le vibrazioni a(t) e n(t) in opposizione di fase si sommando tra di loro lungo l'appendice tubolare 28 e la vibrazione residua r(t) = a(t) n(t) viene rilevata dal sensore 77.

Il sensore 77 alimenta pertanto alla centralina 69 un segnale di reazione (feed-back) proporzionale all'ampiezza della vibrazione residua r(t); tale segnale viene utilizzato per modificare in anello chiuso il segnale di pilotaggio degli altoparlanti 39 al fine di rendere massima l'interferenza tra 1'antivibrazione a(t) e la vibrazione n(t). I gas di scarico provenienti dal tubo di uscita gas 34 vengono convogliati direttamente nell'appendice tubolare 28 e viene impedito il ritorno dei gas di scarico nella camera 25 per effetto Venturi.

In questo modo viene impedito che il particolato presente nei gas di scarico si accumuli all'interno della camera 25 e si depositi sul cono 41 degli altoparlanti 39.

Da quanto sopra detto risulta chiaro che il silenziatore 1 consente di ridurre la.temperatura dei trasduttori elettro-acustici 39.

La camera 26 alloggiante gli altoparlanti 39 è infatti fisicamente e termicamente disaccoppiata, a mezzo del setto divisorio 20, dalla camera 25 nella quale vengono alimentati i gas di scarico prodotti dal motore 65; per questo motivo la temperatura all'interno della camera 26 è minore di quella della camera 25.

Il silenziatore passivo 30, inoltre, è separato dalla camera 25 per mezzo del setto divisorio 12; in questo modo viene ostacolato il passaggio di calore dalla camera 24 alla camera 25 e quindi viene ulteriormente diminuita la temperatura dalla camera 26.

L'involucro 3 è inoltre formato da porzioni 3a, 3b e -3c-che non sono in contatto termico diretto tra di loro.

I magneti 43 possono essere lambiti dall'aria che scorre intorno al silenziatore 1 durante il moto del veicolo (non rappresentato) su cui il silenziatore è installato.

In questo modo, i magneti 43 vengono raffreddati dinamicamente in modo tale che la loro temperatura non possa superare la soglia di Curie per cui i magneti si smagnetizzano .

L'involucro 3 viene lambito dell'aria che scorre attorno il silenziatore durante il moto del veicolo (non rappresentato) permettendo la dispersione del calore verso l'esterno dell'involucro 3.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z IO N I 1.- Silenziatore attivo (1) caratterizzato dal fatto di comprendere: - un involucro esterno (3) definente una prima camera (24) presentante un ingresso (33) atto a ricevere gas di scarico generati da un motore endotermico (65); detta prima camera (24) alloggiando mezzi di silenziamento passivo (30) riceventi in ingresso detti gas di scarico; il detto involucro esterno (3) definendo una seconda camera (25) adiacente alla prima camera (24) e separata da detta prima camera (24) mediante almeno un primo setto divisorio (12) impervio al calore; detta seconda camera (25) alloggiando, almeno parzialmente, un condotto di uscita gas (34) proveniente da detti mezzi di silenziamento passivo (30); il detto involucro esterno (3) definendo una terza camera (26) adiacente alla seconda camera (25) e separata da detta seconda camera (25) mediante almeno un secondo setto divisorio (20) impervio al calore; detta terza camera (26) essendo atta ad alloggiare, almeno parzialmente, mezzi trasduttori elettro-acustici (39) atti a generare una antivibrazione (a(t)) inviata nella detta seconda camera (25); detta antivibrazione (a(t)) essendo atta ad interagire, in opposizione di fase, con la vibrazione proveniente dal detto condotto uscita gas (34) ed essendo atta ad ottenere l'elisione, almeno parziale, della vibrazione (n(t)) stessa. 2.- Silenziatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere una appendice tubolare di uscita gas (28) estendentesi dal detto involucro (3) e comunicante con detta seconda camera (25); detto condotto uscita gas (34) attraversando (35) detto primo setto divisorio (12) e presentando una porzione di estremità (34b) alloggiata almeno parzialmente in detta appendice tubolare (28); detta antivibrazione (a(t)) essendo atta ad interagire con detta vibrazione (n(t)) all'interno di detta appendice tubolare (28). 3.- Silenziatore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere un corpo tubolare (29) estendentesi trasversalmente da detta appendice tubolare (28); detto corpo tubolare (28) essendo atto ad alloggiare mezzi sensori di vibrazioni (77) atti a rivelare la vibrazione residua data dall'interferenza tra detta vibrazione e detta antivibrazione. 4.- Silenziatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto secondo setto divisorio (20) presenta almeno una apertura passante (38) affacciata ad un organo mobile (41) di detti mezzi trasduttori elettro-acustici (39). 5.- Silenziatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la detta apertura passante è chiusa, almeno parzialmente, da una membrana divisoria (50) impervia al calore e permeabile alle vibrazioni. 6.- Silenziatore secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi trasduttori elettro-acustici (39) comprendono almeno un altoparlante (39) presentante un cono (41) affacciato alla detta apertura passante (38). 7.- Silenziatore secondo la rivendicazione caratterizzato dal fatto che il detto altoparlante (41) presenta un magnete permanente (43) che impegna, almeno parzialmente, un foro passante (44) rèalizzato su una parete perimetrale (17) del detto involucro (3); il detto magnete permanete (43) presentando una porzione (43b) che fuoriesce dal detto involucro (3). 8.- Silenziatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto involucro (3) presenta forma assialmente (5) allungata; il detto primo setto divisorio (12) ed il detto secondo setto divisorio (20) presentando forma piana ed essendo disposti trasversali al detto asse (5). 9.- Silenziatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che il detto involucro (3) presenta forma assialmente (5) allungata; il detto primo setto divisorio (12) presentando forma piana ed essendo disposto perpendicolare all'asse (5) del detto involucro; il detto secondo setto divisorio (20) presentando forma piana ed essendo disposto inclinato rispetto al detto asse (5). 10.- Silenziatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto condotto uscita gas (34) presenta una pluralità di aperture passanti (46). 11.- Silenziatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la detta apertura passante (28) è chiusa, almeno parzialmente, da una struttura a griglia (60) disposta affacciata alla apertura stessa (38) e comprendente una pluralità di alette (61) sostenute da un elemento trasversale (63) che si estende tra porzioni opposte del detto involucro (3). 12.- Silenziatore attivo sostanzialmente come descritto ed illustrato con riferimento ai disegni allegati