Глушитель шума газового потока

 

Использование: в машиностроении, а именно в глушителях шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение эффективности шумоглушения и снижение гидравлического сопротивления. Сущность изобретения: глушитель содержит цилиндрический корпус 1 с тангенциальными впускными патрубками 2 и выпускным патрубком 3. Звукопоглощающие внутренние 4 и наружные 5 элементы формируют в глушителе движущийся по спирали с переменным радиусом вращения поток газов. Часть газов через каналы потупает в расположенный по оси глушителя газовод 9 и выводится в конец глушителя, где смешивается с основным потоком газов. Выравнивание скорости газов по сечению потока, гашение пульсаций давления потока газов приводит к снижению шума выхлопа. Наличие байпасного канала сброса части газового потока через центральный газовод приводит к незначительному росту аэродинамического сопротивления глушителя при возрастании расхода газового потока через глушитель. 9 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к глушителям шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания.

Известны глушители шума с цилиндрическим корпусом, содержащие тангенциальный впускной патрубок, с различными схемами организации газового потока внутри глушителя [1] .

Известны конструкции глушителей шума, разделяющих закрученный газовый поток на множество элементарных струй, турбулизирующих его [2] .

В этом глушителе с помощью стержней на эластичной подвеске поток турбулизируется, затем из него выделяют множество струй с различной скоростью течения. За счет внутpеннего трения скорость частиц газа в каждой элементарной струе по сечению выравнивается. После звукопоглощающего устройства струйки перемешивают, а скорость потока газов по сечению потока выравнивается.

Недостатком этого глушителя являются повышенные потери на трение газового потока о стержни ввиду большой суммарной площади их поверхности, на турбулизацию потока, а также потери на трение при смешивании элементарных струек после звукопоглощающего устройства. Недостатком решения является и наличие жесткой неизменной проточной части звукопоглощающего устройства, что приводит в случае использования глушителя для автомобильных ДВС к повышенным потерям в глушителе при работе двигателя на максимальных режимах или увеличению габаритов глушителя и к повышенным потерям из-за резкого расширения потока при входе в глушитель на частичных режимах.

Цель изобретения - повышение эффективности шумоглушения. Предложен принцип шумоглушения, позволяющий получить наибольшее снижение уровня шума выхлопа двигателя с наименьшими издержками, к которым относятся вес глушителя, его размеры, сопротивление, создаваемое глушителем, и т. д.

На фиг. 1 представлен глушитель шума продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - вид с эжектирующей ступенью; на фиг. 4 - вид с кожухом.

Глушитель шума содержит цилиндрический корпус 1 с тангенциальными впускными патрубками 2 и выпускным патрубком 3 (выпускной патрубок 3 может быть либо тангенциальным, либо осевым), звукопоглощающее устройство, состоящее из наружных элементов 5, внутренних элементов 4, охватывающих газовод 9, соединенный каналами с полостью 6, образованной наружными и внутренними элементами. Один конец газовода открыт в сторону выхода из глушителя, а другой заглушен.

D_н1, D_н2, D_н3, D_н4 - диаметры наружного элемента звукопоглощающего устройства (см. фиг. 1). В общем случае D_н1 ≠D_н2≠ D_н3≠ D_н4. D_в1, D_в2, D_в3, D_в4 - диаметры внутреннего элемента звукопоглощающего устройства. В общем случае D_в1≠ D_в2 ≠ D _в3≠ D_в4.

Если рассмотреть элементарный участок Δl_к звукопоглощающего устройства, взятый вдоль его оси, то полость, ограниченная D_нк и D_вкпредставляет собой кольцо, где D_нк - наружный диаметр звукопоглощающего устройства на участке Δl_к, D_вк - внутренний диаметр звукопоглощающего устройства на участке Δl_к. Аналогично для любого другого участка Δl_м.

Объем глушителя делится функционально на несколько частей. Объем глушителя - это весь объем, ограниченный наружным корпусом 1 (фиг. 1), т. е. от плоскости а-а до плоскости г-г. Звукопоглощающее устройство занимает объем от плоскости б-б до плоскости в-в. Объем глушителя после кольцевой полости начинается от плоскости в-в, проходящей через задний по ходу движения газового потока конец внутреннего элемента до плоскости г-г конца патрубка 3. Под объемом, занятым основным газовым потоком, понимается весь объем, ограниченный наружным корпусом 1, за исключением, объема, заключенного в газоводе 9 (фиг. 1).

Для усиления эффективности глушителя на выходе из глушителя устанавливают одну (фиг. 3) или несколько эжектирующих ступеней 7, которые за счет кинетической энергии газового потока эжектируют наружный воздух. При этом одна из эжектирующих ступеней 8 может служить для охлаждения корпуса глушителя, просасывая наружный воздух через зазор между наружной поверхностью корпуса и кожухом глушителя (фиг. 4).

Глушитель работает следующим образом.

Газовый поток, поступая через тангенциальные впускные патрубки 2 в корпус 1, движется по спирали вдоль его наружной поверхности. Дойдя до звукопоглощающего устройства, газовый поток, продолжая двигаться по спирали, меняет радиус вращения, то увеличивая, то уменьшая его. При больших расходах давление в глушителе растет, что приводит к отбору части газового потока через каналы во внутреннюю полость газовода 9. Пульсация давления в газовом потоке увеличивает поступление газа в газовод, пульсации при этом сглаживаются. После звукопоглощающего устройства оба потока соединяются.

Выравнивание скорости газов по сечению потока, гашение пульсаций давления потока газов приводит к снижению шума выхлопа. Это выравнивание происходит за счет внутреннего трения между частицами потока. Конструкция звукопоглощающего устройства, предусматривающая изменение радиуса вращения потока, его дросселирования, создает условия для эффективного перемешивания потока с минимальными потерями, а значит, с большей эффективностью процесса. Ввиду отсутствия резких изменений в направлении движения основного потока и вращения его аэродинамическое сопротивление глушителя будет небольшим. Наличие байпасного канала сброса части газового потока через центральный газовод приводит к незначительному росту сопротивления глушителя при возрастании расхода газового потока через глушитель. Наличие байпасного канала в известных решениях в конструкциях вихревых глушителей не выявлено. Предлагаемое решение обладает существенными отличиями, заключающимися в наличии байпасного канала и предложенной конструкции звукопоглощающего устройства.

(56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1390387, кл. F 01 N 1/08, 1988.

2. Авторское свидетельство СССР N 1333790, кл. F 01 N 1/08, 1987.

Формула изобретения

1. ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ГАЗОВОГО ПОТОКА, содержащий цилиндрический корпус с торцевыми стенками, выпускным и тангенциальными впускными патрубками и звукопоглощающее устройство, расположенное в корпусе, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности шумоглушения и снижения гидравлического сопротивления, он снабжен перфорированным газоводом, звукопоглощающее устройство выполнено в виде наружных и внутренних элементов, расположенных соответственно на внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности газовода и образующих сообщающиеся между собой кольцевые полости с переменным наружным и внутренним диаметрами, и газовод расположен вдоль оси корпуса, один конец газовода заглушен и закреплен на торцевой стенке корпуса со стороны впускного патрубка, а другой конец открыт со стороны выпускного патрубка и размещен по потоку после кольцевых полостей.

2. Глушитель по п. 1, отличающийся тем, что между наружными и внутренними элементами звукопоглощающего устройства образованы дросселирующие отверстия.

3. Глушитель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что среднее арифметическое наружных и внутренних диаметров дросселирующих отверстий переменно вдоль оси звукопоглощающего устройства.

4. Глушитель по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что газовод расположен соосно с кольцевыми полостями.

5. Глушитель по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что дросселирующие отверстия кольцевых полостей звукопоглощающего устройства выполнены с площадями, уменьшающимися в направлении выпускного патрубка.

6. Глушитель по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что выпускной патрубок снабжен по меньшей мере одним эжектирующим насадком.

7. Глушитель по пп. 1 - 6, отличающийся тем, что корпус снабжен наружным охлаждающим кожухом.

8. Глушитель по пп. 1, 6 и 7, отличающийся тем, что радиальный зазор между наружными и внутренними элементами звукопоглощающего устройства переменен.

9. Глушитель по пп. 1 и 6 - 8, отличающийся тем, что площади проходных сечений кольцевых полостей звукопоглощающего устройства выполнены уменьшающимися в направлении выпускного патрубка.

10. Глушитель по пп. 1, 6 - 9, отличающийся тем, что среднее арифметическое наружных и внутренних диаметров кольцевых полостей звукопоглощающего устройства переменно вдоль оси звукопоглощающего устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4