Brevet FR2878564A1 — publié le 20060602

L'invention concerne un système d'échappement d'un appareil de travail guidé manuellement thermique, en d'un appareil comprenant un de gaz d'échappement, où le tuyau d'échappement débouche à l'air libre par une fin d'échappement. Des appareils de travail guidés manuellement tels que des taille-haies, des débroussailleuses, des scies à chaîne ou des appareils de travail de type analogue sont entraînés par des moteurs thermiques qui, dans des modèles habituels, comportent une lubrification à huile perdue. En particulier, dans le cas de modèles du type à moteur à deux temps, le mélange d'air et de carburant introduit dans le moteur contient une faible proportion d'huile de graissage qui, après son passage à travers le moteur, est évacuée à l'air libre, sous forme de brouillard fin, avec le flux de gaz d'échappement se produisant. En plus dudit brouillard d'huile, des résidus de combustion, de l'humidité contenue dans l'air ou des substances analogues peuvent conduire également à une formation de brouillard qui est à observer également dans le cas des moteurs à quatre temps. Il est apparu que les substances citées précédemment ont tendance, dans le flux de gaz d 'échappement, à former un film de condensation sur des surfaces intérieures du système d 'échappement. Concernant des formes de construction déterminées, il est à observer que et entraîné par un moteur particulier d'un taille-haies ou de travail de type analogue, tuyau d'échappement pour un flux le film de condensation est transporté en direction du flux de gaz d'échappement. Dans la zone de la fin d'échappement du tuyau d'échappement, il peut se former une accumulation de condensation qui s'égoutte au niveau de la fin d'échappement, ou bien, même, repasse sur le côté extérieur du tuyau d'échappement, en direction du moteur. Cela conduit à des encrassements désagréables qui rendent nécessaires un nettoyage fréquent de l'appareil de travail. Le but de l'invention consiste à perfectionner un système d'échappement du type décrit initialement, de manière telle qu'un effet d'encrassement soit évité. Le but est atteint en proposant un système d 'échappement d'un appareil de travail entraîné par un moteur thermique, caractérisé par le fait qu'un élément conducteur de condensat, qui tourne et rétrécit la section d'écoulement, est disposé sur une paroi intérieure du tuyau d 'échappement. L'agencement de l'élément conducteur de condensat, tournant dans la direction circonférentielle, a pour effet d'empêcher le mouvement du film de condensation en direction du flux de gaz d'échappement. L 'élément conducteur de condensat s'étend vers l'intérieur, dans le sens radial, à partir de la paroi intérieure du tuyau d'échappement. La condensation accumulée ou déposée sur les parois du tuyau d'échappement s'accumule dans cette zone et est dirigée vers l'intérieur dans le sens radial. En même temps, l'élément conducteur de condensat, qui tourne, provoque, en raison de son étendue radiale vers l'intérieur, un rétrécissement de la section d'écoulement libre. La vitesse du flux de gaz d'échappement est ici localement augmentée. De la condensation accumulée et dirigée vers l'intérieur est, en raison de la vitesse d'écoulement augmentée, entraînée par le flux de gaz d'échappement et transportée à l'air libre. On évite un écoulement, goutte à goutte, de la condensation sortant du tuyau d'échappement. Dans un perfectionnement avantageux, le tuyau d'échappement est monté en aval d'un silencieux d'échappement, où l'élément conducteur de condensat se trouve dans une partie du tuyau d'échappement placée à l'extérieur du silencieux d'échappement. La partie du tuyau d'échappement se trouvant à l'extérieur n'est pas baignée par des gaz d'échappement chauds. L'environnement comparativement frais favorise une formation de condensation. Dans cette zone, l'agencement de l'élément conducteur de condensat a pour effet un nouvel entraînement, dans le flux de gaz d'échappement, de la matière condensée, presque directement au niveau de l'emplacement de la formation de condensation. La formation de plus grandes accumulations de condensation et le risque inhérent d'une formation de gouttes sont évités de manière fiable. L'élément conducteur de condensat est, de façon avantageuse, disposé à proximité immédiate en amont de la fin d'échappement. On empêche de se produire une nouvelle condensation ou un nouveau dépôt de la matière condensée repassant dans le flux de gaz d'échappement. Dans une réalisation préférée, l'élément conducteur de condensat forme, dans sa section, un point de décollement pour le flux de gaz d 'échappement. La notion choisie ici, concernant le point de décollement, n'est pas limitée à une forme d'arête angulaire. Il englobe toute forme aérodynamique qui rétrécit la section d 'écoulement du tuyau d'échappement et qui, à la différence d'une configuration de type Venturi, produit un décollement d'écoulement, par rapport à la surface, avec une formation de tourbillons se produisant ensuite. Le détachement de l'écoulement, par rapport à l'élément conducteur de condensat, et la formation de tourbillons se produisant ensuite, favorisent l'effet d 'entraînement du flux de gaz d'échappement sur le film de condensation déposé sur les côtés des parois. Des gouttelettes de condensation soulevées en tourbillons sont transportées dans la zone intérieure - proche de l'axe - du flux de gaz d 'échappement, ce qui rend difficile un nouveau dépôt sur les parois de tuyau qui suivent. Dans un perfectionnement approprié, l'élément conducteur de condensat s'étend en forme de spirale le long de la paroi intérieure du tuyau d'échappement. La forme en spirale s'étendant en direction axiale permet, dans une mesure limitée, un mouvement axial du film de condensation déposé côté paroi et, donc, une répartition sur l'étendue axiale de l'élément conducteur de condensat. La condensation étant répartie sur la longueur de l'élément conducteur de condensat, celui-ci peut, avec une plus grande efficacité, faire repasser dans le flux de gaz d'échappement, la condensation déposée. Pour obtenir un effet de déviation suffisant, dans le cas d'un volume de construction réduit, un nombre de spires, dans la plage comprise entre deux spires et six spires, et, en particulier, concernant une réalisation avec quatre spires environ, s'est révélé comme étant approprié. Dans une réalisation avantageuse, l'élément conducteur de condensat est, par son extrémité placée en aval, guidé dans la zone d'un axe médian du tuyau d'échappement. Une condensation résiduelle qui, sur la longueur de construction de l'élément conducteur de condensat, n'est pas redirigée dans le flux de gaz d'échappement, passe, dans la direction d'écoulement des gaz d'échappement, devant l'élément conducteur de condensat, jusqu'à son extrémité placée en aval. Ainsi, la condensation résiduelle est guidée dans la zone de l'axe médian où, de manière améliorée, elle peut être absorbée et évacuée par le flux de gaz d'échappement. La formation de quantités résiduelles de condensation est évitée. Dans une réalisation appropriée, l'élément conducteur de condensat est conçu comme un ressort en fil métallique en forme de spirale. La forme circulaire de la section du fil métallique s'est révélée comme étant efficace, aussi bien pour l'absorption du flux de condensation déposé, que pour le guidage de l'écoulement, avec formation de tourbillons du flux de gaz d'échappement. Ces effets avantageux vont de pair avec un mode de construction simple et peu onéreux. Le ressort en fil métallique est, de préférence, recourbé vers l'intérieur, dans le sens radial, au niveau de son extrémité placée en amont. L'extrémité du fil métallique recourbée vers l'intérieur peut être utilisée, de manière simple, comme aide au montage. En même temps, l'extrémité du fil métallique pénétrant dans la section d'écoulement contribue à la formation de tourbillons et, par conséquent, à une nouvelle absorption, améliorée, de la condensation. Dans une réalisation avantageuse, le fil métallique est maintenu, dans le tuyau d'échappement, en étant précontraint dans le sens radial. La précontrainte radiale a pour effet, en plus d'une fixation fiable en position, une force de compression radiale s'appliquant entre le ressort et la paroi intérieure. Dans cette zone, on observe un effet d'étanchéité. Le film de condensation ne peut pas passer entre le ressort en fil métallique et la paroi du tuyau. Bien plus, le film de condensation est dirigé vers l'intérieur, dans le sens radial, autour de la section du fil métallique du ressort, où les conditions pour un nouvel entraînement dans le flux de gaz d'échappement sont optimales. Des exemples de réalisation de l'invention sont décrits 30 détaillée, à dessins. La figure d'ensemble, manuellement par la suite, de façon plus l'aide des dessins. Dans ces 1 montre, dans une représentation un appareil de travail guidé tel qu'un taille-haies servant d'exemple et comprenant un système d'échappement indiqué comme un schéma fonctionnel; La figure 2 montre une vue, en transparence et en perspective, du tuyau d'échappement de l'agencement selon la figure 1, comprenant des détails par rapport à l'élément conducteur de condensat disposé à l'intérieur dudit tuyau d'échappement; La figure 3 montre, dans une vue représentation schématique agrandie et vue en coupe, les conditions d'écoulement dans la zone de la section du fil métallique de l'élément conducteur de condensat concernant l'agencement selon la figure 2; La figure 4 montre une vue, en perspective, d'une pièce isolée de l'élément conducteur de condensat selon la figure 2, se présentant sous la forme d'un ressort en fil métallique; La figure 5 montre une variante du ressort en fil métallique selon la figure 4, comprenant une extrémité du fil métallique rentrée dans la zone de l'axe médian. La figure 1 montre, dans une représentation en perspective, un appareil de travail guidé manuellement tel que, par exemple, un taille-haies qui est entraîné par un moteur thermique 1. A la place d'un taille-haies, il peut être prévu également une débroussailleuse, une tronçonneuse, une scie à chaîne ou un appareil de travail de type analogue. Le moteur thermique 1, non représenté de façon plus détaillée, est maintenu dans un carter 17 et recouvert presque complètement par le carter 17. Du moteur thermique 1, on ne voit, sur l'illustration montrée ici, qu'une cosse de bougie d'allumage 20 ainsi qu'une poignée de mise en marche 19 servant à faire démarrer le moteur thermique 1. Pour le guidage du taille-haies, il est prévu une poignée avant 15 et une poignée arrière 16, grâce à quoi une lame de coupe 18 entraînée par le moteur thermique 1 peut être guidée le long de la végétation à couper. Dans l'exemple de réalisation montré, le moteur thermique 1 est un moteur thermique à deux temps, à lubrification à huile perdue, moteur thermique à deux temps pour le fonctionnement duquel une proportion d'huile de graissage est mélangée au carburant. Mais il peut être prévu également un graissage séparé comportant un réservoir d'huile de graissage distinct ainsi qu'un graissage au moins presque sans perte, par exemple dans le cas d'un moteur à quatre temps. Les gaz d'échappement se produisant lors du fonctionnement du moteur thermique 1 sont dirigés à travers un système d'échappement et rejetés à l'air libre, ledit système d 'échappement étant recouvert par le carter 17 et indiqué, sur les dessins, comme une représentation fonctionnelle schématique. Le système d'échappement comprend, pour ce faire, un silencieux d'échappement 7 et un tuyau d 'échappement 2 monté en aval, dans la direction d'écoulement. Un flux de gaz d'échappement indiqué par une flèche 3 traverse d'abord le silencieux d'échappement 7 et ensuite le tuyau d 'échappement 2, jusqu'à ce qu'il passe à l'air libre au niveau de la fin d'échappement libre 4 du tuyau d'échappement 2. Pour réaliser la jonction guidant l'écoulement, le tuyau d 'échappement 2 pénètre dans le silencieux d 'échappement 7, par une partie intérieure 9 du tuyau d'échappement. Une partie 8 du tuyau d'échappement 2, placée en aval de cette partie intérieure, s'étend à l'extérieur du carter du silencieux d'échappement 7. A proximité immédiate de la fin d'échappement 4, un élément conducteur 6 de la condensation, décrit par la suite de façon plus détaillée, est disposé en amont de cette fin d'échappement, dans la partie de tuyau 8 placée à l'extérieur. Le tuyau d'échappement 2 selon la figure 1 est montré sur la figure 2, dans une vue représentée en transparence et de manière agrandie. Le tuyau d'échappement 2 est conçu en ayant une section circulaire et s'étend le long d 'un axe médian 12. Au niveau de la fin d 'échappement 4 est disposé un élément conducteur 6 de la condensation qui, dans l'exemple de réalisation montré, est conçu comme un ressort à fil métallique 14 en forme de spirale. Le ressort à fil métallique 14 en forme de spirale ou, également, ressort hélicoïdal, est introduit, sous l'effet d'une précontrainte radiale, dans l'extrémité libre du tuyau d 'échappement 2, d 'échappement précontrainte radiale, le métallique est fixé en position, par frottement à proximité 4. Sous l'effet de de la fin la force de ressort à fil et par sûreté de forme, intérieur, à la forme d'une du tuyau d'échappement 2. et s'adapte, côté paroi intérieure 5 Pour une fixation axiale, en position, du ressort à fil métallique 35 14, le tuyau d'échappement 2 est doté en outre, au niveau de la fin d'échappement 4, d'une fixation axiale indiquée par le repère 21. Le tuyau d'échappement 2, en amont de l'élément conducteur 6 de la condensation, fournit au flux de gaz d'échappement 3, une section d'écoulement de forme circulaire et non entravée. Cette section d'écoulement est rétrécie par le ressort à fil métallique 14 tournant à plusieurs reprises dans la direction circonférentielle du tuyau d'échappement 2 et faisant saillie vers l'intérieur, dans le sens radial, par rapport à la paroi intérieure 5. Les conditions d'écoulement, au niveau de l'élément conducteur 6 de la condensation, sont montrées de manière schématique et agrandie sur la figure 3. La section de forme circulaire d'un fil métallique 22 du ressort 14 (figure 2) est comprimée contre la paroi intérieure 5 du tuyau d'échappement 2. L'écoulement du flux de gaz d'échappement 3 peut être représenté par des lignes d'écoulement dont, pour plus de clarté, on ne représente que deux lignes d'écoulement 27 proches de la paroi. En amont du fil métallique 22, un film de condensation 23 s'est déposé sur la paroi intérieure 5. Le film de condensation 23, en raison de l'interaction avec le flux de gaz d'échappement 3 et, le cas échéant, sous l'effet de la force de gravité, cherche à migrer vers la fin d'échappement 4 (figure 2), en direction du flux de gaz d'échappement 3. D'après la représentation selon la figure 3, on voit que le film de condensation 23, suite à ce qui précède, s'accumule en amont du fil métallique 22 et est dirigé par l'élément conducteur 6 de la condensation, en s'éloignant de la paroi intérieure 5 en direction de l'axe médian 12 (figure 2). La forme aérodynamique choisie de la section circulaire du fil métallique 22 provoque une interruption de l'écoulement laminaire du flux de gaz d'échappement 3. En aval de l'intervalle de paroi maximum existant par rapport à la paroi intérieure 5 est formé un point de décollement 26 derrière lequel se détache l'écoulement, par rapport à la surface de l'élément conducteur 6 de la condensation et par rapport à la partie suivante de la paroi intérieure 5. Il se forme des tourbillons indiqués par le repère 25. Le point de décollement 26, par rapport à la section du fil métallique 22, est représenté, sur la longueur du matériau du fil métallique, comme une ligne de décollement tournant autour de l'axe médian 12 (figure 2), en fonction de quoi, au moins une partie considérable du flux de gaz d'échappement 3 proche de la paroi est soulevée en tourbillons, en aval de l'élément conducteur 6 de la condensation. A la place de la section circulaire du fil métallique 22, que l'on a montrée, d'autres formes de section, par exemple angulaires, peuvent être également appropriées, avec la formation d'un point de décollement aérodynamique 26. Le rétrécissement de la section d'écoulement libre, par l'élément conducteur 6 de la condensation, provoque une accélération locale du flux de gaz d'échappement 3, accélération qui est représentée, sur les dessins, par un intervalle se réduisant entre les lignes d'écoulement 27, et qui atteint sa plus grande valeur, à peu près dans la zone de la saillie 2878564 12 radiale maximum de l'élément conducteur 6 de la condensation, par rapport à la paroi intérieure 5. Le flux de gaz d'échappement 3 et / ou la force pondérale entraîne(nt) le film de condensation 23 autour de la section du fil métallique 22, jusque dans la zone citée précédemment. Dans cette zone, la vitesse d'écoulement élevée, en association avec les tourbillons décollés 25, entraîne une dissolution du film de condensation 23, en gouttes éparses indiquées par le repère 24 et qui sont entraînées par le flux de gaz d'échappement 3, sans pouvoir se déposer à nouveau sur la paroi intérieure 5. Le point de décollement 26 et les gouttes 24 présentent une distance radiale, par rapport à la paroi intérieure 5, qui contribue à éviter une nouvelle fixation. La figure 4 montre, dans une représentation en perspective d'une pièce individuelle, le ressort à fil métallique 14 selon la figure 2. Le ressort à fil métallique 14 comprend, de façon appropriée, de deux à six spires 10 environ tournant de façon hélicoïdale. Dans l'exemple de réalisation montré, il est prévu un profil d'enroulement un peu supérieur à quatre spires 10. Le ressort à fil métallique 14 est en outre, au niveau de son extrémité 13 placée en amont, recourbé vers l'intérieur dans le sens radial, en fonction de quoi l'extrémité 13 pénètre à l'intérieur de la section d'écoulement du flux de gaz d'échappement 3 (figure 2). Une variante du ressort à fil métallique 14 selon la figure 4 est montrée sur la figure 5, en fonction de quoi l'extrémité 11 du ressort, placée en aval par rapport à la direction d'écoulement du flux de gaz d'échappement 3 (figure 2), est guidée, à partir des spires 10 s'étendant côté circonférence, vers l'intérieur dans le sens radial, jusqu'à un axe longitudinal 28 du ressort à fil métallique 14. Au niveau de cet emplacement, l'extrémité 11 placée en aval est recourbée en s'étendant en direction de l'axe longitudinal 28. A l'état monté, les spires 10, de même que dans l'exemple de réalisation selon les figures 2 et 4, s'étendant en forme de spirale, s'appliquent contre la paroi intérieure 5 du tuyau d'échappement 2. L 'axe longitudinal 28 coïncide ici avec l'axe médian 12 du tuyau d'échappement 2 (figure 2). L 'extrémité 11 du ressort à fil métallique 14, placée en aval, se trouve, par conséquent, au moins presque sur l'axe médian 12 du tuyau d 'échappement 2 ou bien au milieu de la section d'écoulement du Concernant les références, l'exemple figure 5 coïncide avec Dans les exemplesgaz d'échappement 3. caractéristiques et de réalisation selon la celui de la figure 4. de réalisation montrés flux de autres ici, l'élément conducteur 6 de la condensation est conçu comme un ressort à fil métallique 14 en forme de spirale. Mais il peut être avantageux, également, d'utiliser une bande de tôle, un gaufrage des contours de la paroi circonférentielle du tuyau d'échappement 2 ou des réalisations comparables. A la place d'un profil en forme de spirale, une configuration en forme de couronne annulaire, en forme de diaphragme à trou, peut être également appropriée, où, également, plusieurs disques circulaires peuvent être disposés en cascade, les uns derrière les autres. R E V E N D I C A T I O N S 1. Système d'échappement d'un appareil de travail entraîné par un moteur thermique (1), en particulier d'un taille-haies ou d'un appareil de travail de type analogue, comprenant un tuyau d'échappement (2) pour un flux de gaz d'échappement (3), où le tuyau d'échappement (2) débouche à l'air libre par une fin d'échappement (4), caractérisé en ce qu'un élément conducteur (6) de la condensation, qui tourne et réduit la section d'écoulement, est disposé sur une paroi intérieure (5) du tuyau d'échappement (2). 2. Système d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en en ce que le tuyau d'échappement (2) est monté en aval d'un silencieux d'échappement (7), où l'élément conducteur (6) de la condensation se trouve dans une partie de tuyau (8) placée à l'extérieur du silencieux d'échappement (7). 3. Système d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément conducteur (6) de la condensation est disposé à proximité immédiate, en amont de la fin d'échappement (4). 4. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément conducteur (6) de la condensation forme, dans sa section, un point de décollement (26) pour le flux de gaz d'échappement (3). 2878564 16 5. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément conducteur (6) de la condensation s'étend en forme de 5 spirale le long de la paroi intérieure (5) du tuyau d'échappement (2). 6. Système d'échappement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément conducteur (6) de la condensation présente entre deux et six spires environ et, en particulier, environ quatre spires (10). 7. Système d'échappement selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'élément conducteur (6) de la condensation est guidé, par son extrémité (11) placée en aval, dans la zone d'un axe médian (12) du tuyau d'échappement (2). 8. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'élément conducteur (6) de la condensation est conçu comme un ressort à fil métallique (14) en forme de spirale. 9. Système d'échappement selon la revendication 8, caractérisé en ce que le ressort à fil métallique (14), au niveau de son extrémité (13) placée en amont, est recourbé vers l'intérieur dans le sens radial. 10. Système d'échappement selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le ressort à fil métallique (14) est maintenu dans le tuyau d'échappement (2), en 35 étant précontraint dans le sens radial. 30