Глушитель-генератор для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к глушителям шума, преимущественно двигателей внутреннего сгорания. Глушитель-генератор позволяет получить дополнительный источник постоянного тока, предназначенный для питания приборов электрооборудования, путем повышения степени использования внутренней энергии потока отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Глушитель содержит шумопоглощающие элементы, изготовленные из разнородных термоэлектрических материалов с р- и n-проводимостью, соединенные в одну электрическую цепь, которые под воздействием тепла отработавших газов генерируют постоянный электрический ток. Тем самым обеспечено повышение степени использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и получен дополнительный источник электроэнергии. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к глушителям шума, преимущественно двигателей внутреннего сгорания.

Известен глушитель, содержащий корпус, разделенный на две камеры, причем первая выполненная герметичной, заполнена хладагентом и содержит змеевик, в котором поток газа резко замедляет движение и резко охлаждается [1]. Выделившаяся тепловая энергия отдается через замкнутую циркуляционную систему к радиатору, которым может быть радиатор охлаждения двигателя. Так как выделившаяся тепловая энергия в дальнейшем не используется, приведенный ниже технический результат не может быть достигнут.

Известен глушитель шума, содержащий корпус с патрубками, размещенные в нем шумопоглощающие элементы, имеющие группы углублений равных диаметров и глубин, причем глубины углублений в смежных группах соотнесены как взаимно простые числа [2]. Причем шумопоглощающие элементы образуют резонансные полости, соединенные при помощи проходных отверстий, объемы полостей соотнесены в геометрической прогрессии.

Однако при такой конструкции глушителя происходит лишь заглушение звука без использования тепловой составляющей, характеризуемой достаточно большой величиной.

Изобретение позволяет получить дополнительный источник постоянного тока, предназначенный для питания приборов электрооборудования. Технический результат заключается в повышении степени использования внутренней энергии потока отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Технический результат достигается тем, что в глушителе-генераторе, содержащем корпус с впускным и выпускным патрубками и соосный проходной канал, образованный шумопоглощающими элементами, имеющими группы углублений равных диаметров и глубин, снабженный резонансными полостями, расположенными со стороны внутренней поверхности корпуса, ограниченными осевым размером, равным длине соответствующей группы углублений одной глубины, соединенных при помощи проходных отверстий и углублений с проходным каналом, с объемами полостей, соотнесенных в геометрической прогрессии, шумопоглощающие элементы выполнены из разнородных термоэлектрических материалов с р- и n-проводимостью, соединенных в одну электрическую цепь. Кроме того, корпус глушителя может быть снабжен радиатором либо рубашкой охлаждения.

В паре соединенных между собой шумопоглощающих элементов, изготовленных из разнородных термоэлектрических материалов с р- и n-проводимостью, под воздействием тепла отработавших газов возникает разность потенциалов Е. При воздействии тепловой энергии заглушаемого потока отработавших газов, характеризуемой температурой ТГ, в термоэлектрических материалах, одновременно охлаждаемых со стороны корпуса до температуры ТХ, генерируется постоянный ток.

Появление разности потенциалов в термопаре, характеризуемой средней величиной коэффициента термо-ЭДС , носит название термоэлектрического эффекта (эффекта Зеебека), описываемого следующим выражением: Таким образом, соединенные между собой в одну электрическую цепь шумопоглощающие элементы представляют собой дополнительный источник постоянного тока, предназначенный для питания приборов электрооборудования - термоэлектрический генератор.

На фиг. 1 представлен общий вид глушителя-генератора и его разрез; на фиг.2 - аксонометрическая проекция глушителя-генератора в разрезе.

Глушитель-генератор содержит корпус 1 произвольной формы, например прямоугольной, с впускным 2 и выпускным 3 патрубками и соосный проходной канал 4, образованный шумопоглощающими элементами 5, представляющими собой блоки из разнородных термоэлектрических материалов. Блоки шумопоглощающих элементов 5 имеют группы углублений 6 равных диаметров и глубин. Глушитель-генератор снабжен резонансными полостями 7, расположенными со стороны внутренней поверхности корпуса 1, ограниченными осевым размером, равным длине соответствующей группы углублений 6 одной глубины, соединенных при помощи проходных отверстий 8 и углублений 6 с проходным каналом 4, а объемы полостей соотнесены в геометрической прогрессии.

Для повышения перепада температур между отработавшими газами и шумопоглощающими элементами 5 корпус глушителя-генератора может быть снабжен радиатором 10 произвольной конструкции (фиг. 1) либо рубашкой охлаждения 9 (фиг. 2). Между шумопоглощающими элементами и корпусом глушителя находится изолирующий слой 11. Для подключения к потребителю разнородных термоэлектрических материалов с р- и n-проводимостью, образующих термоэлектрический генератор, выведены контакты 12.

Глушитель-генератор работает следующим образом.

Поток газа, характеризуемый температурой ТГ, проходя через впускной патрубок 2 по каналу 4, возбуждает в группах углублений 6 одинаковой глубины колебания в противофазе, в результате чего происходит заглушение звука в широкой полосе частот на высоких и в некоторой области средних частот. Через углубление 6 с проходным отверстием одновременно происходит отсос звуковой энергии на низких частотах, определяемых в основном объемом полостей 7, представляющих собой по существу резонаторы. При этом углубления 6 с проходным отверстием 8 благодаря тому, что диаметр отверстий 8 меньше диаметра углубления 6, выполняют и роль углублений 6, и роль горла резонаторов. Благодаря взаимодействию присоединенных масс углублений 6 с отверстиями 8, расположенными вдоль оси волновода на расстоянии друг от друга, малом по сравнению с длинной звуковой волны, полосы заглушения на низких, средних и высоких частотах расширяются и имеют значительную величину затухания.

Расширению полос заглушения способствует и то, что величины объемов резонансных полостей 7 относятся к геометрической прогрессии. При таком выполнении глушителя-генератора каждый объем полостей 7 заглушает определенную полосу частот, которые взаимно перекрываются.

Расширению полос заглушения и увеличению затухания способствует также при прочих равных условиях увеличение коэффициента перфорации шумопоглощающих элементов 5 за счет увеличения числа углублений, а не их диаметра. Это связано с тем обстоятельством, что большее число углублений 6 отбирает от звукового поля достаточно большую часть энергии в диапазоне частот, примыкающих к собственным частотам системы. Также при резком затухании колебаний звука отработавших газов происходит интенсивный нагрев шумопоглощающих элементов с потерей части тепла потока, что снижает выброс вредных веществ в атмосферу, что обосновано в [1].

Помимо этого, при прохождении отработавших газов сквозь углубления 6 шумопоглощающих элементов 5 происходит нагрев данных элементов, изготовленных из термоэлектрических материалов с р- и n-проводимостью, например на основе РbТе. Вследствие термоэлектрического эффекта в термопарах, соединенных в одну электрическую цепь, генерируется постоянный ток, подводимый к потребителю с помощью контактов 12. Изоляция 11 шумопоглощающих элементов предотвращает короткое замыкание одного из них на корпус глушителя, тем самым повышая разность потенциалов при переходе от одной термопары к другой. Генерируемый электрический ток может использоваться для питания приборов электрооборудования, например для подзарядки стартерных аккумуляторных батарей.

Применение предлагаемого глушитель-генератора позволяет: получить дополнительный источник постоянного тока; повысить степень использования выделяющегося при сгорании топлива тепла в ДВС, тем самым частично снизить затраты топлива на привод основного генератора; обеспечить электроэнергией потребителей постоянного тока на минимальных оборотах коленчатого вала ДВС и при аварийных ситуациях, когда выходные параметры источника тока нестабильны; за счет накопления тепла шумопоглощающими элементами возможно генерирование электроэнергии в течение 5-10 минут с момента остановки двигателя.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 1225903, МКИ F 01 N 1/08, опубликованное 23.04.1986, БИ 15.

2. Авторское свидетельство СССР 1728506, МКИ F 01 N 1/02, G 10 К 11/00, опубликованное 23.04.1992, БИ 15.

Формула изобретения

1. Глушитель шума, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками и соосный проходной канал, образованный шумопоглощающими элементами, имеющими группы углублений равных диаметров и глубин, снабженный резонансными полостями, расположенными со стороны внутренней поверхности корпуса, ограниченными осевым размером, равным длине соответствующей группы углублений одной глубины, соединенных при помощи проходных отверстий и углублений с проходным каналом, с объемами полостей, соотнесенных в геометрической прогрессии, отличающийся тем, что шумопоглощающие элементы выполнены из разнородных термоэлектрических материалов с р- и n-проводимостью, соединенных между собой в одну электрическую цепь.

2. Глушитель по п. 1, отличающийся тем, что корпус глушителя снабжен радиатором, либо снабжен рубашкой охлаждения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к глушителям шума двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к глушителям шума для двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к выхлопным системам энергетических установок, а именно к системам глушения шума и нейтрализации вредных веществ выхлопных газов энергетических установок, например, в двигателях внутреннего сгорания (ДВС)

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с подогревом топлива отработавшими газами

Изобретение относится к машиностроению, в частности к энергетическому, а именно к шумоглушителям-утилизаторам преимущественно газовых турбин

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам для преобразования низкопотенциальной энергии в электрическую

Изобретение относится к способам работы комбинированных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в автомобильных, тракторных, судовых и стационарных ДВС

Изобретение относится к способу и устройству для снижения содержания оксидов азота (NOx) в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания транспортного средства в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы изобретения

Изобретение относится к области компрессоростроения, насосостроения, а именно к системам обеспечения подачи масла с необходимой температурой к коллекторам смазки

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство (1) для выработки электрической энергии с использованием тепла отработавших газов (ОГ), образующихся при работе двигателя внутреннего сгорания, имеет генератор (3) с входным патрубком (4) для ОГ и выходным патрубком (5) для ОГ. Устройство имеет расположенный между патрубками теплообменный участок (6) с теплообменным агрегатом (10), который выполнен с термоэлектрическим элементом (11) и охлаждающим устройством (12), с которым термоэлектрический элемент (11) соединен неподвижным соединением. Теплообменный участок (6) выполнен со множеством проходов (9) для ОГ, ориентированных поперечно входному патрубку (4) и функционально связанных с несколькими теплообменными агрегатами (10), по меньшей мере часть которых от всего их количества выполнена с по меньшей мере одним термоэлектрическим элементом (11) и по меньшей мере одним охлаждающим устройством (12). Проходы (9) для ОГ и термоэлектрические элементы (11) ориентированы радиально. Раскрыт автомобиль, в котором используется устройство для выработки электрической энергии. Технический результат заключается в увеличении преобразования тепловой энергии в электрическую энергию. 2 н. 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

В заявке описано устройство (1) для выработки электрической энергии с использованием тепла отработавших газов (ОГ) (2), образующихся при работе двигателя (3) внутреннего сгорания, имеющее генератор (4) со входом (5) для ОГ и выходом (6) для ОГ, а также с расположенным между ними теплообменным участком (7) со множеством проточных проходов (8) для ОГ (2) на нем, которые по меньшей мере частично окружены термоэлектрическими элементами (9), которые со своей обращенной от проточного прохода (8) стороны (10) соединены теплопроводящим соединением с охлаждающим устройством (11). 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение может быть использовано в устройствах для преобразования тепловой энергии в механическую энергию. Конструкция для преобразования тепловой энергии в механическую энергию содержит линейный контур (3), средство (4) циркуляции для циркуляции в линейном контуре (3) зеотропной смеси хладагентов, которая содержит первый хладагент и второй хладагент, испаритель (6), источник (7) тепла, турбину (9) и конденсатор (12). Первый хладагент имеет более высокую температуру испарения, чем второй хладагент при аналогичном давлении. В испарителе (6) смесь хладагентов испаряют с помощью источника (7) тепла. Турбину (9) приводят в движение испарившейся смесью хладагентов. В конденсаторе (12) смесь хладагентов охлаждают так, что она конденсируется. Имеется средство управления, выполненное с возможностью оценки, не испарилась ли полностью смесь хладагентов в испарителе (6), и в случае когда дело обстоит именно так, переводят конструкцию в низкоэффективное состояние. В низкоэффективном состоянии неполностью испарившаяся смесь хладагентов, покидающая испаритель, подводится в отделительное устройство (14), в котором часть смеси хладагентов, которая находится в жидкой форме, отделяется от части смеси хладагентов, которая находится в газообразной форме, после чего только газообразная часть смеси хладагентов отправляется по направлению к турбине в линейном контуре (3). Когда температура источника (7) тепла возрастает обратно до высокой температуры, переводят конструкцию в высокоэффективное состояние, в котором отделенная жидкая смесь хладагентов отводится обратно в линейный контур (3). Раскрыт способ преобразования тепловой энергии в механическую энергию. Технический результат заключается в возможности преобразования тепловой энергии от источника тепла с пониженной температурой. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение касается шумоглушителя для выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания. Шумоглушитель для выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания включает в себя корпус (5) шумоглушителя, по меньшей мере один впуск выхлопных газов, по меньшей мере один выпуск выхлопных газов и по меньшей мере одно расположенное в корпусе (5) шумоглушителя устройство (6, 7) для глушения шума. В корпусе (5) шумоглушителя расположен по меньшей мере один элемент охлаждения, который выполнен для отбора тепловой энергии у выхлопного газа. В корпусе (5) шумоглушителя расположен по меньшей мере один трубный канал (1), по которому могут протекать выхлопные газы и который термически связан с элементом охлаждения. В корпусе (5) шумоглушителя расположено по меньшей мере одно устройство (3) охлаждения, которое термически связано с упомянутым элементом охлаждения. Устройство (3) охлаждения и трубный канал (1) связаны термически посредством элемента охлаждения и дополнительно связаны механически посредством термически изолирующих изоляционных элементов (4). Действующие между устройством (3) охлаждения и трубным каналом (1) силы передаются по существу только через изоляционные элементы (4). Также раскрыт вариант шумоглушителя, в котором элемент охлаждения представляет собой термоэлектрический генератор (2), высокотемпературная сторона которого находится в теплопередающем соединении с выхлопным газом, а низкотемпературная сторона которого изолирована от выхлопного газа. В корпусе (5) шумоглушителя расположено по меньшей мере одно устройство (3) охлаждения, которое термически связано с низкотемпературной стороной термоэлектрического генератора (2), причем указанное устройство (7) для глушения шума включает в себя трубный канал (1), термоэлектрический генератор (2) и устройство (3) охлаждения. В корпусе (5) шумоглушителя кроме трубного канала (1) отсутствуют другие устройства для глушения шума. Техническим результатом изобретения является компактность шумоглушителя, а также обеспечение преобразования содержащейся в выхлопном газе тепловой энергии в полезную энергию. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх