BR112017014721B1

BR112017014721B1 - Membro atenuador de ruído, unidade de atenuação de ruído e método para produzir de um membro de atenuação de ruído

Info

Publication number: BR112017014721B1
Application number: BR112017014721-1A
Authority: BR
Inventors: David E Fletcher; Brian M. Graichen; Denis Vashuk; Rex Bravo
Original assignee: Dayco Ip Holdings, Llc
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2023-02-07
Also published as: KR102269213B1; US9382826B1; BR112017014721A2; EP3242995B1; JP2018504633A; JP6731926B2; WO2016111921A1; KR20170102458A; EP3242995A4; CN105960512B; US20160201531A1; EP3242995A1; CN105960512A

Abstract

São descritos membros atenuadores de ruído, para uso em unidades de atenuação de ruído em sistemas de motores, incluindo um núcleo tendo uma superfície interna que define uma cavidade interna oca e uma pluralidade de aberturas radiais, e um material poroso disposto em torno de uma superfície externa do núcleo. O material poroso pode ser uma tira que é acoplada com o exterior do núcleo e enrolada em torno do núcleo para formar uma pluralidade de camadas de material poroso. É descrita uma unidade de atenuação de ruído que inclui um invólucro tendo uma cavidade interna, uma primeira porta e uma segunda porta, e um membro de atenuação disposto dentro da cavidade interna. É descrito um método para produzir um membro de atenuação de ruído, incluindo prover um núcleo tendo uma cavidade oca e aberturas radiais, prover uma tira de material poroso, e enrolar a tira de material poroso em torno do núcleo para formar uma ou mais camadas.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] Este pedido de patente refere-se à atenuação de ruído em sistemas de motores, tais como motores de combustão interna, e refere-se mais particularmente à inclusão de um membro de atenuação de ruído em um invólucro configurado para inserção em um caminho de fluxo de fluido de um motor.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os motores, como por exemplo os motores de veículos, frequentemente incluem aspiradores e/ou válvulas de retenção. Tipicamente, os aspiradores são utilizados para gerarem um vácuo que é menor do que o vácuo do coletor do motor, induzindo parte do ar do motor a passar através de um dispositivo Venturi. Os aspiradores podem incluir válvulas de retenção, ou o sistema pode incluir válvulas de retenção separadas. Quando as válvulas de retenção são separadas, elas ficam tipicamente dispostas a jusante, entre a fonte de vácuo e o dispositivo que utiliza o vácuo.

[003] Durante a maior parte das condições de operação de um aspirador ou de uma válvula de retenção, o fluxo é classificado como turbulento. Isto significa que, além do movimento da massa de ar, há redemoinhos sobrepostos. Estes redemoinhos são bem conhecidos no campo da mecânica dos fluidos. Dependendo das condições de operação, o número, tamanho físico e localização desses redemoinhos varia continuamente. Um resultado destes redemoinhos, presentes em uma base transitória, é que eles geram ondas de pressão no fluido. Essas ondas de pressão são geradas em uma certa faixa de frequências e magnitudes. Quando essas ondas de pressão viajam através dos orifícios de conexão para os dispositivos que utilizam vácuo, diferentes frequências naturais podem ser excitadas. Essas freqüências naturais são oscilações do ar ou da estrutura circundante. Se essas frequências naturais estiverem na faixa audível e apresentarem magnitude suficiente, então o ruído gerado pela turbulência pode ser ouvido, seja sob o capô, seja no compartimento dos passageiros. Tal ruído é indesejável e são necessários novos aparelhos para eliminarem ou reduzirem o ruído resultante do fluxo de ar turbulento.

[004] Na busca pelo estado da técnica, foram encontrados os seguintes documentos:

[005] O documento US 2007/292816 A1 descreve um conjunto de silenciador de fluxo de ar de massa integrado/silenciador de banda larga que compreende um corpo moldado tendo uma pluralidade de paredes formadas no mesmo. O corpo moldado é extensamente envolvido com uma camada de espuma acústica que, juntamente com a pluralidade de paredes, define uma pluralidade de câmaras dentro do interior do conjunto. Um sensor de fluxo de ar em massa pode ser inserido em uma das câmaras. As câmaras são dimensionadas e espaçadas para fornecer uma velocidade uniforme, fluxo de ar de baixa turbulência para o sensor e um fluxo de ar minimamente restrito para um motor de combustão interna localizado a jusante do conjunto.

[006] O documento DE 35 31 353 A1 descreve um refrigerador de ar de carga com um tubo de entrada (2) para a conexão em um super alimentador o tubo de entrada que é fornecido com uma seção de boca 15 de diâmetro maior, na qual um silenciador de absorção, compreendendo um elemento de absorção sonora tubular 12 e uma parede interna na forma de um componente cilíndrico 13a e 13b com grandes aberturas 14, é inserido. Por meio do silenciador de absorção, as pulsações de alta frequência do ar de carga que ocorrem em caso de inversão de carga, são isoladas do refrigerador de ar de carga, ou então amortecidas, impedindo a geração de ruído indesejado. Devido ao arranjo do silenciador dentro do tubo de entrada, o silenciador não requer nenhuma conexão própria.

[007] O documento US 2005/284692 A1 descreve um conjunto de silenciador de indução de ar que inclui um elemento de interferência acústica colocado dentro de um conduto. O membro de interferência acústica é sintonizado para cancelar acusticamente uma frequência de energia de ruído selecionada. Um elemento absorvente acústico também está disposto dentro do conduto. O membro de absorção acústica converte energia de ruído dentro do conduto em energia térmica para atenuar a energia de ruído dentro do conjunto de silenciador de indução de ar. O conjunto silenciador por indução de ar conecta-se a um conduto flexível que inclui uma porção de entrada, uma porção de saída e uma junta flexível que conecta a porção de entrada e a porção de saída em conjunto. A junta flexível inclui um lóbulo rolante e uma superfície de rolamento. O lóbulo rolante move-se ao longo da superfície de rolamento quando a porção de entrada se move em relação à porção de saída.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[008] Em um aspecto, é descrito um membro atenuador de ruído incluindo um núcleo que define uma cavidade oca para que o fluido flua através dela, e um material poroso disposto em torno do exterior do núcleo. O núcleo define uma pluralidade de aberturas radiais. O fluxo de fluido através da cavidade oca e das aberturas radiais passa através do material poroso, que dissipa redemoinhos turbulentos no fluxo de fluido e atenua o ruído causado pelo fluxo de fluido.

[009] Em outro aspecto, o material poroso inclui uma pluralidade de camadas de material poroso dispostas em torno do núcleo. Em uma forma de incorporação, a pluralidade de camadas de material poroso inclui uma tira contínua de material poroso enrolada em torno do exterior do núcleo. Em outra forma de incorporação, a tira contínua de material poroso possui uma primeira extremidade dobrada sobre si mesma, para acoplamento com o exterior do núcleo.

[010] Em outro aspecto, o núcleo possui uma pluralidade de aberturas radiais que são maiores do que o tamanho de poro do material poroso. Em outro aspecto, o núcleo é geralmente uma grade cilíndrica oca. Em outro aspecto, o núcleo inclui uma pluralidade de protrusões que se prolongam para fora a partir do exterior do núcleo. Em uma forma de incorporação, cada uma das protrusões inclui uma ou mais características que retêm o material poroso contra o exterior do núcleo.

[011] Em outro aspecto, o material poroso inclui um ou mais materiais de metal, cerâmica, fibra de carbono, plástico e vidro. O material poroso inclui um ou mais materiais de arame, lã, uma matriz de partículas tecidas, uma matriz de partículas agregadas, uma matriz de partículas sinterizadas, um tecido, um tecido agregado, uma esponja, uma malha, ou suas combinações. Em um aspecto, o material poroso é metal, e é formado por um ou mais materiais como uma malha de arame metálico, uma lã de arame metálico, e um feltro de arame metálico.

[012] Em um outro aspecto, uma unidade de atenuação de ruído, que pode ser conectada para se tornar parte de um caminho de fluxo de fluido, inclui um invólucro que define uma cavidade interna e possui uma primeira porta e uma segunda porta que são, ambas, conectáveis a um caminho de fluxo de fluido, ficando em comunicação fluídica uma com a outra através da cavidade interna. A unidade de atenuação de ruído também inclui um membro de atenuação assentado na cavidade interna do invólucro, dentro do fluxo de comunicação fluídica entre a primeira porta e a segunda porta. A comunicação fluídica entre a primeira porta e a segunda porta inclui o fluxo de fluido através do membro de atenuação. O membro de atenuação inclui um núcleo que define uma cavidade oca para que o fluido flua através dela, e define uma pluralidade de aberturas radiais. O membro atenuador também inclui um material poroso disposto em torno do exterior do núcleo, de modo a que o fluxo de fluido através da cavidade oca e das aberturas radiais passe através do material poroso.

[013] Em outro aspecto, a unidade de atenuação de ruído inclui um invólucro que é um compartimento de duas partes, tendo uma primeira porção de invólucro e uma segunda porção de invólucro. Em outro aspecto, o caminho de fluxo de fluido a partir da primeira porta para a segunda porta viaja axialmente através do membro de atenuação. Em outro aspecto, o caminho de fluxo de fluido a partir da primeira porta para a segunda porta viaja através do membro de atenuação, a partir da cavidade oca, radialmente para fora, através do material poroso. Em outro aspecto, o invólucro da unidade de atenuação de ruído está integrado com um dispositivo Venturi para gerar vácuo.

[014] Em outro aspecto, é descrito um método para produzir um membro atenuador de ruído, incluindo a provisão de um núcleo que define uma cavidade oca para que o fluido flua através dela, definindo uma pluralidade de aberturas radiais; a provisão de uma tira de material poroso, tal tira tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade; e o enrolamento da tira de material poroso em torno do núcleo, começando a partir da primeira extremidade, para formar uma ou mais camadas de material poroso em torno dele. Em outro aspecto do método, o núcleo apresenta uma pluralidade de protrusões que se estendem para fora a partir do exterior do núcleo, e o enrolamento do material poroso em torno do núcleo inclui acoplar o material poroso com as protrusões, para reter o material poroso contra o núcleo. Em outro aspecto, o método inclui dobrar a primeira extremidade da tira de material poroso sobre si mesma, antes da tira de material poroso ser enrolada em torno do núcleo. Em outro aspecto, o método inclui o ajuste da tensão aplicada à tira de material poroso durante o enrolamento / envolvimento, para alterar a densidade de uma ou mais camadas de material poroso enroladas em torno do núcleo. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS - A fig. 1 é uma vista em perspectiva frontal de uma unidade de atenuação de ruído conectável para se tornar parte de um caminho de fluxo de fluido; - A fig. 2 é uma vista em corte longitudinal da unidade de atenuação de ruído da fig. 1; - A fig. 3 é uma vista em perspectiva frontal de uma forma de incorporação de um membro atenuador de ruído para uso na unidade de atenuação de ruído das figs. 1 e 2; - A fig. 4 é uma vista em corte longitudinal do membro atenuador de ruído da fig. 3; - A fig. 5 é uma vista de topo do membro atenuador de ruído da fig. 3; - A fig. 6 é uma vista em perspectiva frontal de um núcleo do membro atenuador de ruído da fig. 3; - A fig. 7 é uma vista em elevação frontal do núcleo da fig. 6; - A fig. 8 é uma vista de topo do núcleo da fig. 6; - A fig. 9 é uma vista em perspectiva frontal de uma tira de material poroso utilizada para montar uma forma de incorporação de um membro atenuador de ruído; - A fig. 10 é uma vista em perspectiva frontal da tira de material poroso da fig. 9, com a primeira extremidade dobrada sobre a tira; - A fig. 11 é uma vista em perspectiva frontal da tira de material poroso da fig. 9 sendo enrolada em torno de um núcleo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[015] A seguinte descrição detalhada ilustrará os princípios gerais da invenção, cujos exemplos estão adicionalmente ilustrados nos desenhos anexos. Nos desenhos, números de referência semelhantes indicam elementos idênticos, ou elementos funcionalmente semelhantes.

[016] Conforme aqui utilizado, "fluido" significa qualquer líquido, suspensão, colóide, gás, plasma, ou suas combinações.

[017] Conforme aqui utilizado, "radial" significa uma direção geralmente para fora da porção central de um objeto, e não implica em nenhum formato particular, isto é, o formato não está limitado a circular, cilíndrico, ou esférico.

[018] A fig. 1 é uma vista em perspectiva frontal de uma unidade de atenuação de ruído, geralmente identificada pelo número de referência 10, para utilização em um motor, por exemplo, no motor de um veículo. O motor pode ser um motor de combustão interna, e o veículo e / ou o motor podem incluir um dispositivo que requer vácuo. As válvulas de retenção e / ou os aspiradores frequentemente estão conectados a um motor de combustão interna antes do acelerador do motor e após o acelerador do motor. O motor e todos os seus componentes e / ou subsistemas não estão ilustrados nas figuras, e deve ser entendido que os componentes e / ou subsistemas do motor podem incluir quaisquer componentes comuns a um motor de combustão interna. O sistema de reforço de freio é um exemplo de um subsistema que pode ser conectado a um aspirador e / ou a válvulas de retenção. Em outra forma de incorporação, qualquer um dos sistemas de purga de vapor de combustível, de recirculação de gás de escape, de ventilação do cárter, e / ou um amplificador de vácuo, pode ser conectado a um aspirador e / ou válvula de retenção. O fluxo de fluido dentro do aspirador e / ou das válvulas de retenção, em particular quando uma porção de Venturi está incluída, é geralmente classificado como turbulento. Isto significa que, além do movimento da massa de fluxo de fluido, tal como ar ou gases de escape, existem ondas de pressão que viajam através do conjunto de montagem, e diferentes frequências naturais podem ser excitadas, resultando assim em ruído gerado por turbulência. A unidade de atenuação de ruído 10 aqui descrita atenua esse ruído gerado por turbulência.

[019] Com referência às figs. 1 e 2, a unidade de atenuação de ruído 10 pode ser disposta em, e deste modo torna-se parte de, qualquer caminho de fluxo de fluido dentro de um motor que necessite de atenuação de ruído, ficando tipicamente posicionada no caminho de fluxo a jusante da fonte de ruído. A unidade de atenuação de ruído 10 inclui um invólucro 14 que define uma cavidade interna 16 que encerra um membro de atenuação de ruído 20. Tipicamente, o membro atenuador de ruído 20 encaixa-se de maneira segura, pelo menos axialmente, dentro da cavidade interna 16, intercalado entre um primeiro assento 26 e um segundo assento 28. Conforme ilustrado na fig. 2, o membro atenuador de ruído 20 apresenta um encaixe geralmente justo com a parede lateral interna 17 da cavidade 16, mas tal construção não é necessária. Em uma outra forma de incorporação (não ilustrada), pode haver um espaço definido entre a parede lateral interna 17 da cavidade 16 e uma superfície radial mais externa 78 do membro de atenuação de ruído 20 definido pelo material poroso 42. O invólucro define uma primeira porta 22 em comunicação fluídica com a cavidade interna 16, e uma segunda porta 24 em comunicação fluídica com a cavidade interna 16. As superfícies externas do invólucro 14, que definem a primeira e segunda portas 22, 24, incluem, ambas, características de montagem 32, 34 para conexão da unidade de atenuação de ruído 10 dentro de um caminho de fluxo de fluido do motor. Por exemplo, em uma forma de incorporação, ambas as características de montagem 32, 34 podem ser inseridas em uma mangueira ou conduto, proporcionando uma conexão estanque a fluídos segura com tal mangueira ou conduto.

[020] O invólucro 14, como mostrado na fig. 2, pode ser um invólucro de múltiplas peças, tendo uma pluralidade de peças conectadas juntas através de uma vedação estanque a fluidos. As múltiplas peças podem incluir uma primeira porção de invólucro 36 incluindo a primeira porta 22 e uma extremidade macho 23, e uma segunda porção de invólucro 38 incluindo a segunda porta 24 e uma extremidade fêmea 25. A extremidade macho 23 é recebida na extremidade fêmea 25 com um membro de vedação 18 entre elas, proporcionando uma vedação estanque a fluidos entre as porções 36, 38. Em outras formas de incorporação, a primeira porção de invólucro 36 e a segunda porção de invólucro 38 possuem uma construção do tipo recipiente e tampa.

[021] Na forma de incorporação da fig. 2, a primeira porta 22 e a segunda porta 24 estão posicionadas uma oposta à outra, definindo um caminho de fluxo geralmente linear através da unidade de atenuação de ruído 10, mas não estão limitadas a esta configuração. Em uma outra forma de incorporação, a primeira e segunda portas 22, 24 podem estar posicionadas uma em relação à outra com um ângulo menor do que 180 graus. Em uma forma de incorporação, a segunda porta 24 pode estar posicionada geralmente a 90 graus em relação à primeira porta 22, de modo a que o fluxo de fluido passe através do membro de atenuação de ruído 20 a partir de uma cavidade interna de um núcleo do membro de atenuação de ruído 20, indo radialmente para fora através do material poroso disposto em torno do núcleo do membro de atenuação de ruído 20.

[022] Novamente com referência à fig. 2, o membro atenuador de ruído 20 é dimensionado para um encaixe justo dentro do invólucro, e assim o fluxo de fluido através da cavidade interna 16 fica disponível somente através do próprio membro atenuador de ruído 20 e de quaisquer furos que ele possa incluir. O membro atenuador de ruído 20 é poroso, de modo que o fluxo de fluido através da unidade 10 fica restrito à menor quantidade possível, porém o som (ruído gerado por turbulência) é atenuado. Exemplos adicionais de unidades de atenuação de ruído tendo membros de atenuação de ruído podem ser encontrados no pedido de patente co-pendente N° U.S. 14 / 565.075, depositado em 9 de dezembro de 2014, o qual está aqui incorporado como referência na sua totalidade. O membro atenuador de ruído da presente descrição também pode ser incorporado diretamente em um conjunto de válvula de retenção ou em um conjunto de produção de vácuo. Exemplos de conjuntos de válvulas de retenção e de produção de vácuo que podem incluir um membro atenuador de ruído estão incluídos no pedido de patente co-pendente N° U.S. 14 / 509.612, depositado em 8 de outubro de 2014, o qual está aqui incorporado como referência na sua totalidade.

[023] Com referência agora às figs. 3 a 5, o membro atenuador de ruído 20 inclui um núcleo 40, e um material poroso 42 disposto em torno do núcleo 40. Na forma de incorporação ilustrada nas figs. 3 a 5, o núcleo 40 é oco e inclui uma superfície interna 46 que define uma cavidade oca interna 48, e uma superfície externa 50 voltada para fora a partir do núcleo 40. O núcleo 40 possui uma pluralidade de aberturas radiais 52 que permitem que o fluido flua radialmente para fora a partir da cavidade interna 48 do núcleo 40, através das aberturas radiais 52, e flua dentro e através do material poroso 42 disposto em torno da superfície externa 50 do núcleo 40. O material poroso 42 inclui uma pluralidade de poros (não ilustrados) que permitem que o fluido passe por dentro, e através, do material poroso 42. O membro atenuador de ruído 20 pode ter uma primeira extremidade 54 e uma segunda extremidade 56, em relação a uma direção axial do membro atenuador de ruído 20. Para o fluxo de fluido direcionado paralelamente a um eixo central 58 do membro atenuador de ruído 20, o fluxo de fluido pode seguir em uma direção a partir da primeira extremidade 54 para a segunda extremidade 56, ou em uma direção a partir da segunda extremidade 56 para a primeira extremidade 54. Para o fluxo de fluido radial através do membro de atenuação de ruído 20, o fluxo de fluido pode fluir pela cavidade interna 48 a partir de uma ou de ambas a primeira 54 e segunda 56 extremidades, e depois fluir radialmente para fora através das aberturas radiais 52, e pelo/através do material poroso 42. Em uma forma de incorporação (não ilustrada), o núcleo 40 pode ser sólido e pode ter o material poroso 42 disposto em torno da superfície externa 50 do núcleo 40, de modo a que o fluido flua através do membro de atenuação de ruído 20 paralelamente a um eixo central 58 do membro atenuador de ruído 20, totalmente direcionado através do material poroso.

[024] Com referência agora às figs. 6 a 8, o núcleo 40 do membro atenuador de ruído 20 é ilustrado. A superfície interna 46 e a superfície externa 50 do núcleo 40 têm uma forma de seção transversal geral, em relação ao eixo central 58 do membro de atenuação de ruído 20, que pode ter qualquer formato conveniente, incluindo, mas não se limitando a, quadrado, retangular, poligonal, multifacetado, ou outro formato. A superfície interna 46 e a superfície externa 50 podem ter formatos de seção transversal semelhantes, ou as seções transversais das superfícies 46, 50 podem ter formatos diferentes. Em uma forma de incorporação ilustrada nas figs. 6 a 8, o núcleo 40, apesar da pluralidade de aberturas radiais 52, pode ser um cilindro anelar, em que os formatos das seções transversais tanto da superfície interna 46 como da superfície externa 50 são geralmente circulares. Em uma forma de incorporação, os formatos das seções transversais (apesar das aberturas radiais 52) da superfície interna 46 e da superfície externa 50 podem mudar ao longo de um comprimento L do núcleo 40. Uma largura W e o comprimento L do núcleo 40 podem ser selecionados com base na configuração e dimensões do invólucro 14 da unidade de atenuação de ruído 10 na qual o membro de atenuação de ruído 20 deve ser incorporado.

[025] O núcleo 40 pode ser feito de qualquer material adequado, incluindo, mas não se limitando a, metal, plástico, cerâmica, fibra de carbono, vidro, fibra de vidro, madeira, borracha, ou suas combinações, e pode ter um ou mais revestimentos de superfície para impedir a deterioração do núcleo 40. Em uma forma de incorporação, o núcleo 40 é feito de um material rígido. Em uma forma de incorporação, o material do núcleo 40 não é degradado ou deteriorado pelas condições de operação do sistema de fluido no qual ele está instalado, ou seja, especificamente pelas temperaturas e vibrações elevadas que ocorrem em um motor. Em uma forma de incorporação, o material do núcleo é selecionado para suportar temperaturas elevadas. Em outra forma de incorporação, o material do núcleo é selecionado para resistir à corrosão por umidade e outros compostos corrosivos.

[026] As aberturas radiais 52 através do núcleo 40 podem ter qualquer formato conveniente, incluindo, mas não se limitando a, circular, quadrado, retangular, poligonal, multifacetado, ou outro formato. As aberturas radiais 52 podem ter todas o mesmo formato e tamanho, ou uma ou mais aberturas radiais 52 podem ter um formato e / ou tamanho que é diferente das outras aberturas radiais 52. Na forma de incorporação mostrada na fig. 6, as aberturas radiais 52 podem ter o mesmo formato geral, que é geralmente retangular com cantos arredondados. Em outras formas de incorporação, as aberturas radiais 52 podem ter seção transversal geralmente circular. As aberturas radiais 52 podem ter qualquer tamanho conveniente, e podem ser selecionadas para aumentarem a exposição do fluxo de fluido ao material poroso 42 à medida que o fluido flui através da cavidade interna 48. As aberturas radiais 52 são maiores do que os poros do material poroso 42 dispostos em torno do núcleo 40, mas não são tão grandes para que o núcleo 40 se deforme na cavidade interna 48 devido ao peso ou força exercida no núcleo 40 pelo material poroso 42. Em uma forma de incorporação, cada uma das aberturas radiais 52 pode ter uma área em uma faixa de cerca de 0,7 a aproximadamente 1,5 vezes a área da seção transversal da cavidade interna 48. Em outra forma de incorporação, cada uma das aberturas radiais 52 pode ter uma área em uma faixa de aproximadamente 0,9 até cerca de 1,3 vezes a área da seção transversal da cavidade interna 48. Em uma outra forma de incorporação, cada uma das aberturas radiais 52 pode ter uma área em uma faixa de cerca de 1,0 a aproximadamente 1,2 vezes a área da seção transversal da cavidade interna 48.

[027] As aberturas radiais 52 podem ser distribuídas ao longo de todo o comprimento L do núcleo, desde a primeira extremidade 54 até à segunda extremidade 56 do membro atenuador de ruído 20, e podem ser distribuídas angularmente ao longo de uma circunferência da seção transversal externa 60 do núcleo 40. Na forma de incorporação das figs. 6 e 7, as aberturas radiais 52 estão distribuídas uniformemente ao longo do núcleo 40 em ambas as direções, axial e angular. Em uma forma de incorporação, as aberturas radiais 52 podem não estar uniformemente espaçadas, mas podem estar posicionadas de modo a manipularem a dinâmica de fluxo através do membro de atenuação de ruído 20. Na forma de incorporação ilustrada na fig. 6, o núcleo 40 possui um total de 12 aberturas radiais 52, dispostas em três seções de quatro aberturas radiais 52 distribuídas uniformemente em torno da circunferência externa do núcleo 40. As três seções são seções axiais em relação ao comprimento axial L do núcleo 40. As quatro aberturas radiais 52 em cada seção estão alinhadas radialmente em torno da circunferência externa do núcleo 40, e as aberturas radiais 52 estão também alinhadas com as aberturas radiais 52 de uma seção adjacente. Em uma forma de incorporação (não ilustrada), as aberturas radiais 52 podem estar deslocadas ou escalonadas em relação a uma ou ambas as aberturas radiais 52 da mesma seção ou de seções diferentes. Em outras formas de incorporação, o núcleo 40 pode ter mais, ou menos, de três seções de aberturas radiais 52, e pode ter mais, ou menos, de quatro aberturas 52 radiais por seção.

[028] O espaço vazio total da superfície externa 50 do núcleo 40 pode ser definido como a soma das áreas de seção transversal das aberturas radiais 52, e uma área de superfície externa teórica do núcleo 40 pode ser definida como a área de superfície da superfície externa 50 do núcleo 40 sem as aberturas radiais 52. Em uma forma de incorporação, o espaço vazio total representado pelas aberturas radiais 52 pode estar em uma faixa de cerca de 50% a aproximadamente 95% da área de superfície externa teórica do núcleo 40. Em outra forma de incorporação, o espaço vazio total representado pela pluralidade de aberturas radiais 52 pode estar em uma faixa de cerca de 60% a aproximadamente 90% da área de superfície externa teórica do núcleo 40. Em outra forma de incorporação, o espaço vazio total pode estar em uma faixa de aproximadamente 70% até cerca de 80% da área de superfície externa teórica do núcleo 40. Na forma de incorporação ilustrada na fig. 6, o espaço vazio total é de cerca de 75% da área de superfície externa teórica do núcleo 40. Em uma forma de incorporação, o núcleo 40 pode ser uma estrutura de suporte que se assemelha a uma grade ou armação cilíndrica oca. Em uma outra forma de incorporação, o núcleo 40 pode ser uma grade cilíndrica oca constituída por segmentos de parede conectados ou acoplados juntos para definirem a pluralidade de aberturas radiais 52. O núcleo 40 pode ser um reticulado cilíndrico de porções de parede integradas definindo a pluralidade de aberturas 52. Em uma forma de incorporação, o núcleo 40 pode incluir uma pluralidade de peças que são acopladas juntas ou engatadas para formarem o núcleo 40.

[029] Ainda com referência às figs. 6 a 8, o núcleo 40 pode ter uma pluralidade de protrusões 62 que se estendem radialmente para fora a partir da superfície externa 50 do núcleo 40. Cada uma das protrusões 62 pode incluir uma parte 64 (ou parte de retenção), conforme mostrado na fig. 8, que retém o material poroso 42 contra o exterior 50 do núcleo 40. Exemplos da parte de retenção 64 incluem, mas não estão limitados a, espigões, entalhes, nervuras, superfícies texturadas, outras partes salientes, ou suas combinações. Em uma forma de incorporação, a parte 64 inclui um ou mais espigões que se prendem ao material poroso 42, acoplando-o à superfície externa 50 do núcleo 40. As protrusões 62 podem ser distribuídas ao longo de todo o exterior 50 do núcleo 40, com a distribuição sendo tanto axial como angular. Em uma forma de incorporação, as protrusões 62 podem estar concentradas em uma região especificada da superfície externa 50 do núcleo 40, tal como em uma região onde o material poroso 42 é primeiro conectado antes de ser enrolado em torno do núcleo 40.

[030] Conforme ilustrado nas figs. 6 a 8, o núcleo 40 possui superfícies de extremidade 68 voltadas geralmente em direções axiais opostas, e posicionadas na primeira extremidade 54 e na segunda extremidade 56 do membro de atenuação de ruído 20. Uma ou ambas as superfícies de extremidade 68 do núcleo 40 podem ter uma ou mais partes de acoplamento 66, para acoplamento do núcleo 40 com uma máquina durante uma ou mais operações de montagem. Em uma forma de incorporação, as partes de acoplamento 66 podem incluir um ou mais ressaltos 67, contra os quais uma superfície de acionamento de um mecanismo de acionamento pode se acoplar para girar o núcleo 40 durante as operações de montagem. Em uma outra forma de incorporação, as partes de acoplamento 66 podem ser uma ou mais abas, pinos, ou outras protrusões, que são recebidas em um mecanismo de acionamento para acoplarem o mecanismo de acionamento com o núcleo 40 para rotação com o mesmo durante as operações de montagem. Em uma forma de incorporação, podem ser utilizados mais de um tipo de parte de acoplamento 66 para realizar o acoplamento com um mecanismo de acionamento.

[031] Com referência às figs. 3 a 5, o material poroso 42 disposto em torno do núcleo 40 pode ter poros (não ilustrados) tendo um tamanho de poro que é menor do que as aberturas radiais 52 no núcleo 40, mas suficientemente grandes para não restringirem ou interferirem indevidamente com o fluxo de fluido, tal como, por exemplo, o fluxo de ar através do sistema. Os poros podem ser uma rede de canais ocos em um material poroso 42, tais como os canais que se propagam através de um material esponjoso, ou podem ser também uma matriz interconectada de espaços vazios que se estendem através do material poroso 42, tais como os espaços vazios entre fibras de um tecido ou entre camadas de uma malha de arame. O material poroso 42 pode ser feito a partir de uma variedade de materiais, incluindo, mas não se limitando a, metais, plásticos, cerâmicas, vidro, ou suas combinações. O material poroso 42 pode ser de arame, lã, uma matriz de partículas tecidas, uma matriz de partículas agregadas, uma matriz de partículas sinterizadas, um tecido, um tecido agregado, uma malha, uma esponja, ou suas combinações. O material poroso 42 feito de metais inclui, mas não está limitado a, uma malha de arame metálico, lã de arame metálico, feltro de arame metálico, ou suas combinações. Em uma forma de incorporação, o material poroso 42 é uma malha de arame. Em outra forma de incorporação, o material poroso 42 pode ser um tecido de plástico ou de nylon. A característica porosa do membro atenuador de som 20 faz com que as ondas de pressão de ruído que se propagam através do fluido se atenuem, interferindo consigo mesmas. Em uma forma de incorporação, o material poroso 42 não é prejudicado (não se deteriora) pelas temperaturas de operação de um motor, com base na colocação do membro atenuador de ruído 20 no sistema do motor. Adicionalmente, o material poroso 42 não é prejudicado pelas vibrações experimentadas durante as condições de operação do motor.

[032] O material poroso 42 pode ser formado como uma pluralidade de camadas de material poroso 42 enroladas em torno do núcleo 40. Fazendo agora referência às figs. 9 a 11, o material poroso 42 pode ser uma tira contínua 70 de material poroso tendo uma primeira extremidade 72 e uma segunda extremidade 74. A primeira extremidade 72 pode ser acoplada ao exterior 50 do núcleo 40, e a tira 70 pode ser enrolada em torno do exterior 50 do núcleo 40 até que o material poroso 42 atinja uma espessura especificada, a qual pode depender da geometria da unidade de atenuação de ruído 10 à qual o membro de atenuação de ruído 20 deve ser incorporado. Em uma forma de incorporação, a primeira extremidade 72 da tira 70 pode ser acoplada com as protrusões 62 que se estendem a partir do exterior 50 do núcleo 40, de modo a que as protrusões 62 se estendam através da tira 70 de material poroso, para manterem a tira 70 acoplada com o núcleo 40. Em uma forma de incorporação, a primeira extremidade 72 da tira 70 pode ser dobrada sobre si mesma, de modo a que uma porção da tira 70, que se acopla com o núcleo 40 / protrusões 62, apresente duas camadas de material poroso, que podem atuar para melhorar ou reforçar o acoplamento da tira 70 com o núcleo 40. A tensão na tira 70 durante o processo de enrolamento pode alterar a densidade do material poroso 42 disposto em torno do núcleo 40. Mais tensão na tira 70 resulta em camadas mais densas de material poroso 42, e, do mesmo modo, menos tensão resulta em camadas menos densas de material poroso 42. Após o enrolamento, a segunda extremidade 74 da tira 70 é então fixada a uma camada mais externa 76 de material poroso 42, ou a outra estrutura, para evitar que a tira 70 se desenrole do núcleo 40. A segunda extremidade 74 pode ser soldada, fixada, aderida, colada, ou de outro modo acoplada à camada mais externa 76 de material poroso 42. Em uma forma de incorporação, a segunda extremidade 74 é soldada à camada mais externa 76 de material poroso 42.

[033] Ainda com referência às figs. 9 a 11, um método para produzir um membro de atenuação de ruído 20 inclui prover um núcleo 40 tendo uma superfície interna 46 que define uma cavidade oca interna 48 para que fluido flua através dela, prover uma tira 70 de material poroso 42 tendo uma primeira extremidade 72 e uma segunda extremidade 74, e enrolar a tira 70 de material poroso 42 em torno do núcleo 40, começando a partir da primeira extremidade 72, para formar uma ou mais camadas de material poroso 42 dispostas em torno do núcleo 40. O núcleo 40 é provido com uma pluralidade de aberturas radiais 52 que se estendem através do mesmo. As superfícies de extremidade axial 68 do núcleo 40 podem ter partes de acoplamento 66, que permitem o acoplamento do núcleo 40 com uma máquina capaz de fazer o núcleo 40 girar durante as operações de montagem. Em algumas formas de incorporação, o método para produzir um membro atenuador de ruído 20 inclui as etapas de acoplar o núcleo 40 com uma máquina capaz de fazer o núcleo 40 girar em torno de um eixo. Em algumas formas de incorporação, o eixo central 58 é o centro de rotação para o núcleo 40. Conforme ilustrado na fig. 10, o método pode incluir dobrar sobre si mesma a primeira extremidade 72 da tira 70, de modo a que a primeira extremidade 72 da tira 70 tenha duas camadas de material. O método também inclui acoplar a primeira extremidade 72 de material poroso 42 com a superfície externa 50 do núcleo 40. Em uma forma de incorporação, a primeira extremidade 72 da tira 70 pode ser acoplada com as protrusões 62, e com as partes de retenção 64, fixando a primeira extremidade 72 da tira 70 à superfície externa 50 do núcleo 40. Em outras formas de incorporação, a primeira extremidade 72 da tira 70 pode ser enrolada, apertada ou soldada ao exterior 50 do núcleo 40.

[034] Com referência à fig. 11, o núcleo 40 pode ser girado para enrolar a tira 70 de material poroso 42 em torno do núcleo 40, para formar uma ou mais camadas de material poroso 42 dispostas em torno do núcleo 40. Em algumas formas de incorporação, o método pode ainda incluir a aplicação de tensão à tira 70, ajustando-se a tensão para obter uma densidade especificada do material poroso 42 enrolado em torno do núcleo 20. Quando a tira 70 é enrolada em torno do núcleo 40, a segunda extremidade 74 da tira 70 pode ser fixada a uma camada mais externa 76 de material poroso 42, tal como por meio de soldagem, sinterização, fixação por pressão, ou adesão, por exemplo. Em algumas formas de incorporação, o núcleo 40 pode ter múltiplas peças, de modo a que a montagem do núcleo 40 ocorra antes da primeira extremidade 72 da tira 70 ser acoplada com a superfície externa 50.

[035] Com referência à fig. 2, o membro de atenuação de ruído montado 20 pode ser instalado em uma unidade de atenuação de ruído 10, a qual pode ser incorporada em um sistema de fluxo de fluido que requer atenuação de som. Em operação, o fluido flui para a unidade de atenuação de ruído 10 através da primeira porta 22 e através do membro de atenuação de ruído 20. Uma parte do fluido flui diretamente para o material poroso 42, onde o fluxo através da pluralidade de poros perturba os redemoinhos de fluxo turbulento que entram na unidade de atenuação de ruído 10. Na cavidade oca interna 48 do núcleo 40, a natureza turbulenta do fluxo também faz com que o fluido flua radialmente através das aberturas radiais 52 no núcleo 40, e através do material poroso 42, que dissipa ainda mais os redemoinhos turbulentos que provocam vibrações sonoras. O fluxo de fluido sai do material poroso 42 e da unidade de atenuação de ruído 10 através da segunda porta 24.

[036] O membro atenuador de ruído 20 do presente pedido de patente pode produzir uma atenuação contínua com interferência mínima com o fluxo de fluido através do sistema. O núcleo 40 proporciona um suporte para o material poroso 42, para manter o material poroso 42 no lugar dentro da unidade de atenuação de ruído 10 na qual ele está instalado. A cavidade interna oca 48 do núcleo 40 pode prover um caminho de fluxo direto através do membro de atenuação de ruído 20, que pode reduzir a queda de pressão através do membro de atenuação de ruído 20, em comparação com os dispositivos de atenuação de ruído existentes. O núcleo 40 proporciona suporte para o material poroso 42, para evitar que o material poroso 42 seja puxado para dentro do caminho de fluxo e interfira com o fluxo de fluido através da unidade de atenuação de ruído 10. A provisão de meios de acoplamento da tira 70 de material poroso 42 com o núcleo 40 também pode reduzir a soldagem que deve ser realizada em um membro de atenuação de ruído 20 para, assim, manter o fluxo de fluido através do membro de atenuação de ruído.

[037] Para esta invenção, que foi descrita em detalhes fazendo referência a formas de incorporação específicas da mesma, será evidente que são possíveis numerosas modificações e variações, sem fugir do espírito do invento conforme definido pelas reivindicações a seguir.

Claims

1. MEMBRO ATENUADOR DE RUÍDO (20), compreendendo: um núcleo (40) que é oco e inclui uma superfície interna (46) que define uma cavidade interna oca (48) para que o fluido flua através dela, e tem uma superfície exterior (50) voltada para fora a partir do núcleo, e superfícies de extremidade axial (68), o núcleo (40) possuindo forma de uma grade oca cilíndrica definindo uma pluralidade de aberturas radiais (52); e um material poroso (42) disposto em torno da superfície exterior (50) do núcleo; com o fluxo de fluido através da cavidade oca (48) e das aberturas radiais (52) passando através do material poroso (42); caracterizado por cada uma das aberturas radiais (52) ser maior que o tamanho do poro do material poroso (42) e ter uma área na faixa de 0,7 a 1,5 vezes a área transversal da cavidade oca (48), e uma área vazia total representado pelas aberturas radiais (52) em uma faixa de 50% a 95% da superfície externa teórica do núcleo (40); em que uma das superfícies de extremidade axial (68) do núcleo tem uma porção de engate (66) para engate do núcleo com uma máquina para girar o núcleo; em que o material poroso é uma pluralidade de camadas de material poroso (42) de uma tira contínua (70) enrolada em torno do núcleo com uma extremidade externa (74) fixada a uma camada externa (76) do material poroso (42).

2. MEMBRO ATENUADOR DE RUÍDO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a tira contínua (70) de material poroso possuir uma primeira extremidade (72) dobrada sobre si mesma, para acoplamento com a superfície exterior (50) do núcleo.

3. MEMBRO ATENUADOR DE RUÍDO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o núcleo (40) compreender ainda uma pluralidade de protrusões (62) que se estendem para fora a partir da superfície exterior (50) do núcleo.

4. MEMBRO ATENUADOR DE RUÍDO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por cada protrusão (62) incluir uma ou mais partes (64) que retêm o material poroso contra a superfície exterior (50) do núcleo.

5. MEMBRO ATENUADOR DE RUÍDO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material poroso (42) compreender um ou mais materiais de metal, fibra de carbono, cerâmica, plástico e vidro.

6. MEMBRO ATENUADOR DE RUÍDO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o material poroso (42) ser um arame, uma lã, uma matriz de partículas tecidas, uma matriz de partículas agregadas, uma matriz de partículas sinterizadas, um tecido, um tecido agregado, uma malha, uma esponja, ou suas combinações.

7. MEMBRO ATENUADOR DE RUÍDO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o material poroso (42) compreender metal, e ser feito de um ou mais materiais de uma malha de arame metálico, uma lã de arame metálico, e um feltro de arame metálico.

8. UNIDADE DE ATENUAÇÃO DE RUÍDO (10) para um caminho de fluxo de fluido compreendendo: um invólucro (14) que define uma cavidade interna (16) e possui uma primeira porta (22) e uma segunda porta (24), cada uma delas sendo conectável a um caminho de fluxo de fluido, e estando em comunicação fluídica uma com a outra através da cavidade interna; e um membro de atenuação (20) assentado na cavidade interna (16) do invólucro, dentro do fluxo da comunicação fluídica entre a primeira porta (22) e a segunda porta (24), em que a comunicação fluídica entre a primeira porta e a segunda porta inclui o fluxo de fluido através do membro de atenuação (20), tal membro de atenuação compreendendo: um núcleo (40) que é oco e inclui uma superfície interna (46) que define uma cavidade interna oca (48) para que o fluido flua através dela, e possui uma superfície exterior (50) voltada para fora a partir do núcleo, com superfícies de extremidade axial (68), o núcleo (40) possuindo forma de uma grade oca cilíndrica definindo uma pluralidade de aberturas radiais (52); e um material poroso (42) disposto em torno da superfície exterior (50) do núcleo; em que o fluxo de fluido através da cavidade oca (48) e das aberturas radiais (52) passa através do material poroso (42); caracterizado por cada uma das aberturas radiais (52) ser maior que o tamanho do poro do material poroso (42) e tem uma área na faixa de 0,7 a 1,5 vezes a área transversal da cavidade oca (48), e uma área vazia total representado pelas aberturas radiais (52) em uma faixa de 50% a 95% da superfície externa teórica do núcleo (40) em que uma das superfícies de extremidade axial (68) do núcleo tem uma porção de engate (66) para engate do núcleo com uma máquina para girar o núcleo; em que o material poroso é uma pluralidade de camadas de material poroso (42) de uma tira contínua (70) enrolada em torno do núcleo com uma extremidade externa (74) fixada a uma camada externa (76) do material poroso (42).

9. UNIDADE DE ATENUAÇÃO DE RUÍDO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por o invólucro (14) ser um invólucro de duas partes, tendo uma primeira porção de invólucro (36) e uma segunda porção de invólucro (38).

10. UNIDADE DE ATENUAÇÃO DE RUÍDO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por o caminho de fluxo de fluido desde a primeira porta (22) até a segunda porta (24) viajar axialmente através do membro de atenuação (20).

11. UNIDADE DE ATENUAÇÃO DE RUÍDO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por o caminho de fluxo de fluido desde a primeira porta (22) até a segunda porta (24) viajar através do membro de atenuação (20) a partir da cavidade oca (48), indo radialmente para fora através do material poroso (42).

12. UNIDADE DE ATENUAÇÃO DE RUÍDO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por o invólucro (14) estar integrado com um aparelho Venturi para gerar vácuo.

13. MÉTODO PARA PRODUZIR DE UM MEMBRO DE ATENUAÇÃO DE RUÍDO (20), compreendendo: prover um núcleo (40) que define uma cavidade interna oca (48) para que o fluido flua através dela, e que define uma pluralidade de aberturas radiais (52), em que o núcleo (40) tem uma pluralidade de protusões (62) que se estendem para fora a partir da superfície exterior (52) e caracterizado por cada uma das aberturas radiais (52) ser maior do que o tamanho de poro do material poroso (42) e tendo uma área na faixa de 0,7 a 1,5 vezes a área transversal da cavidade oca (48), e uma área vazia total representada pelas aberturas radiais (52) na faixa de 50% a 95% da superfície externa teórica do núcleo, e uma das superfícies de extremidade axial (68) do núcleo tem uma porção de engate (66) para engate do núcleo com uma máquina para girar o núcleo; prover uma tira de material poroso (70), tal tira tendo uma primeira extremidade (72) e uma segunda extremidade (74); acoplar o material poroso (70) com as protuberâncias (62) para reter o material poroso contra o núcleo (40); engatar a porção de engate com a máquina; e operar a máquina de modo a enrolar a tira de material poroso (70) em torno do núcleo (40), começando a partir da primeira extremidade (72), para formar uma ou mais camadas de material poroso.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda a dobragem da primeira extremidade (72) da tira de material poroso (70) sobre si mesma, antes da tira de material poroso ser enrolada em torno do núcleo.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda o ajuste de uma tensão aplicada à tira de material poroso (70) durante o enrolamento, para alterar a densidade de uma ou mais camadas de material poroso enrolado em torno do núcleo.