Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снижения уровня шума отработанных газов в качестве глушителя шума выпуска двигателя внутреннего сгорания. Технический результат состоит в повышении эффективности звукоподавления глушителя в широком диапазоне звуковых частот при низком противодавлении. Глушитель содержит корпус, стенки, входной патрубок, выходной патрубок, перегородки, три камеры. Входной патрубок продлен во вторую камеру, первая и третья камера между корпусом, перегородками, входным и выходным патрубками заполнены звукопоглощающим материалом. Приведены размеры корпуса. 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снижения уровня шума отработанных газов в качестве глушителя шума выпуска двигателя внутреннего сгорания.

Известен глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (патент РФ №2056508, кл. F 01 N 1/08, опубл. в 1996 г.), содержащий корпус, разделенный перегородками на три камеры, с установленными в первой и третьей камере соответственно входным и выходным патрубками.

Известное устройство имеет сложную конструкцию и недостаточную эффективность в работе, поскольку параметры перфорации не связаны с диаметром основного патрубка.

Задачей настоящего изобретения является разработка глушителя, обеспечивающего возможность регулирования параметров шумоглушения при простой конструкции глушителя.

Технический результат состоит в повышении эффективности звукоподавления глушителя в широком диапазоне звуковых частот при низком противодавлении.

Результат достигается тем, что в глушителе шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус, разделенный перегородками на три камеры, с установленными в первой и третьей камере соответственно входным и выходным патрубками, входной патрубок продлен во вторую камеру, высота поперечного сечения корпуса L₁=(2,0-11,0)d, ширина поперечного сечения корпуса L₂=(0,5-1,0)L₁, длина корпуса L=(7-25)d, первая и третья камеры между корпусом, перегородками и входным и выходным патрубками заполнены звукопоглощающим материалом, и тем, что входной патрубок выполнен в виде перфорированной трубы диаметром d с заглушкой на конце с переменными диаметром и шагом перфорации и окружающей ее перфорированной трубной оболочки диаметром d₁=(1,2-1,8)d, и тем, что выходной патрубок выполнен в виде перфорированной трубы диаметром d₂=(0,8-1,3)d или в виде перфорированной трубы диаметром d₂=(0,8-1,3)d и окружающей ее перфорированной трубной оболочки диаметром d ₃=(1,1-1,6)d, и тем, что звукопоглощающий материал выполнен в виде стеклянного волокна, и/или базальтового волокна, и/или металлического волокна, и/или стеклянного холста, и/или стеклянной сетки, и/или полимерной пленки, и тем, что длина первой камеры l₁=(0,27-0,58)L, длина второй камеры l₂ =(0,22-0,365)L, длина третьей камеры l₃=(0,22-0,365)L, и тем, что перфорированная трубная оболочка входного патрубка выполнена длиной l₁=(0,27-0,58)L, диаметром перфорации d₄=(0,025-0,13)d и шагом перфорации h=(0,095-0,145)d, и тем, что перфорированная труба входного патрубка выполнена на первом участке первой камеры длиной l₅=l₁ /2±(0-1,5)d от начала корпуса, перфорация перфорированной трубы входного патрубка выполнена диаметром d₅=(0,14-0,25)d и шагом h₁=(0,15-0,5)d, в конце первого участка в трубе входного патрубка установлена перегородка, на втором участке первой камеры длиной l₆=l₁-l₅ перфорация перфорированной трубы входного патрубка выполнена диаметром d₆=(0,09-0,25)d и шагом h₁=(0,15-0,5)d, на начальном участке второй камеры перфорация перфорированной трубы входного патрубка выполнена диаметром d₅=(0,14-0,25)d и шагом h₁=(0,15-0,5)d, на конечном участке второй камеры перфорация трубы входного патрубка выполнена диаметром d₇=(0,1-0,22)d и шагом перфорации h₁=(0,15-0,5)d, и тем, что перфорированная труба выходного патрубка выполнена с диаметром перфорации d₆=(0,09-0,25)d и шагом перфорации h₁=(0,15-0,5)d, а перфорированная оболочка выполнена с диаметром перфорации d₄=(0,025-0,13)d с шагом перфорации h=(0,095-0,145)d и тем, что перегородки между камерами выполнены сплошными, и тем, что перегородки между камерами выполнены перфорированными, и тем, что перегородка в перфорированной трубе первого патрубка выполнена сплошной, и тем, что перегородка в перфорированной трубе первого патрубка выполнена с отверстием d₉=(0,475-0,85)d, и тем, что во второй камере установлена дополнительная перфорированная перегородка.

Блок-схема глушителя приведена на чертеже, где изображены: корпус 1, стенки 2, входной патрубок 3, выходной патрубок 4, перегородка 5, перегородка 6, первая камера 7, вторая камера 8, третья камера 9, перфорированная трубная оболочка 10 перфорированная труба 11, перфорированная трубная оболочка 12, перфорированная труба 13, перфорированная перегородка 14, перегородка 15, заглушка 16, звукопоглощающий материал 17, звукопоглощающий материал 18.

Действие глушителя основано частично на принципе поглощения звуковой энергии и превращения ее в тепловую энергию, частично на принципе акустического фильтра, при котором постоянная составляющая газового потока беспрепятственно пропускается в окружающую среду, а энергия пульсации гасится перфорационными отверстиями. Из приемной трубы на вход глушителя набегают волны с различным распределением давления по сечению. Они частично отражаются и частично проникают в глушитель и распространяются в нем уже в виде волн, специфичных для данного глушителя. Эти волны затухают при распространении вследствие поглощения звуковой энергии в звукопоглощающем материале и уменьшения амплитуды их колебаний за счет отверстий перфорации, работающих как резонаторы Гельмгольца. На выходе из глушителя затухающая волна попадает в выпускную трубу.

Газовый поток поступает в перфорированную трубу 11 входного патрубка 3 и через ее перфорированные отверстия d₅=(0,14-0,25)d и шагом h₁=(0,15-0,5)d в трубную оболочку 10. Эти перфорационные отверстия работают как резонаторы Гельмгольца, которые гасят энергию колебаний газового потока на собственных частотах колебаний, определяемых параметрами перфорации. Амплитуда колебаний газового потока, прошедшего в полость трубной оболочки 10, гасятся на частотах, определяемых параметрами перфорации трубной оболочки и звукопоглощающего материала 17, обладающих эффективным звукопоглощением в широком диапазоне высоких частот.

Для усиления эффективности работы отверстий в трубной оболочке 10 и трубе 11, как резонаторов Гельмгольца, на пути потока в трубе 11 установлена перегородка 15, которая может быть выполнена сплошной или с отверстием d₈=(0,475-0,85)d.

При использовании сплошной перегородки 15 весь газовый поток направляется из трубы 11 в перфорированную трубную оболочку 10, а при наличии отверстия в перегородке 15 часть газового потока проходит во второй участок перфорированной трубы 11 патрубка 3. Размером отверстия можно регулировать соотношение между противодавлением перегородки 15 и звукопоглощением. На втором участке перфорированной трубы 11, длиной l₆, поток перетекает из трубной оболочки 10 во входной патрубок, подвергаясь как на первом участке, до перегородки, процедуре гашения колебательной энергии.

Далее газовый поток непосредственно и из-за противодавления от заглушки 16 через отверстия поступает полностью в расширительную камеру 8, работающую как резонансная камера, где наиболее эффективно происходит гашение колебаний на низких частотах. Дополнительно происходит звукопоглощение в средне- и высокочастотной области звукопоглощающим материалом 17 и 18 через отверстия перфорированных перегородок 5 и 6. Перфорированная перегородка 14 позволяет производить частотную настройку резонансной камеры 8.

Далее газовый поток поступает в выходной патрубок 4. Если в третьей камере отсутствует перфорированная трубная оболочка 12, то звукопоглощение происходит через отверстия перфорированной трубы 13 патрубка 4 звукопоглощающим материалом 18. При наличии перфорированной оболочки 12 происходит гашение колебаний газового потока как звукопоглощающим материалом 18 через отверстия перфорированной оболочки 12, так и в отверстиях перфорированной трубы 13 выходного патрубка 4, параметрами перфорации которой можно настраивать шумоглушение по частоте и амплитуде.

Наличие перфорированных оболочек 10 и 12 в патрубках 3, 4 позволяет исключить выдувание звукопоглощающего материала и закоксовывание отверстий трубных оболочек 10 и 12, что обеспечивает эффективность шумопоглощения звукопоглощающим материалом 17, 18 в течение срока эксплуатации глушителя.

Таким образом, изобретение позволяет повысить эффективность звукоподавления глушителя в широком диапазоне звуковых частот при низком противодавлении.

Формула изобретения

1. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, разделенный перегородками на три камеры, с установленными в первой и третьей камере соответственно входным, выполненным в виде трубы диаметром d, и выходным патрубками, отличающийся тем, что входной патрубок продлен во вторую камеру, высота поперечного сечения корпуса L₁=(2,0-11,0)d, ширина поперечного сечения корпуса L₂=(0,5-1,0)L ₁, длина корпуса L=(7-25)d, первая и третья камеры между корпусом, перегородками и входным и выходным патрубками заполнены звукопоглощающим материалом.

2. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что труба входного патрубка выполнена перфорированной с заглушкой на конце с переменными диаметром и шагом перфорации и ее окружает перфорированная трубная оболочка диаметром d₁=(1,2–1,8)d.

3. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что выходной патрубок выполнен в виде перфорированной трубы диаметром d₂=(0,8–1,3)d или в виде перфорированной трубы диаметром d₂=(0,8–1,3)d и окружающей ее перфорированной трубной оболочки диаметром d ₃=(1,1–1,6)d.

4. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что звукопоглощающий материал выполнен в виде стеклянного волокна, и/или базальтового волокна, и/или металлического волокна, и/или стеклянного холста, и/или стеклянной сетки, и/или полимерной пленки.

5. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что длина первой камеры l₁=(0,27–0,58)L, длина второй камеры l₂=(0,22–0,365)L, длина третьей камеры l₃=(0,22–0,365)L.

6. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.2, отличающийся тем, что перфорированная трубная оболочка входного патрубка выполнена длиной l₁=(0,27–0,58)L, диаметром перфорации d ₄= (0,025–0,13)d и шагом перфорации h=(0,095–0,145)d.

7. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п. 2, отличающийся тем, что перфорированная труба входного патрубка на первом участке первой камеры выполнена длиной l₅ =l₁/2±(0–1,5)d от начала корпуса, перфорация перфорированной трубы входного патрубка выполнена диаметром d ₅=(0,14-0,25)d и шагом h₁=(0,15-0,5)d, в конце первого участка в трубе входного патрубка установлена перегородка, на втором участке первой камеры длиной l₆ =l₁–l₅ перфорация перфорированной трубы входного патрубка выполнена диаметром d₆=(0,09–0,25)d и шагом h₁=(0,15-0,5)d, на начальном участке второй камеры перфорация перфорированной трубы входного патрубка выполнена диаметром d₅=(0,14-0,25)d и шагом h₁=(0,15-0,5)d, на конечном участке второй камеры перфорация трубы входного патрубка выполнена диаметром d₇=(0,1-0,22)d и шагом перфорации h₁=(0,15-0,5)d.

8. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.3, отличающийся тем, что перфорированная труба выходного перфорированного патрубка выполнена с диаметром перфорации d₆=(0,09-0,25)d и шагом перфорации h ₁=(0,15-0,5)d, а перфорированная трубная оболочка выполнена с диаметром перфорации d₄=(0,025-0,13)d и шагом перфорации h=(0,095-0,145)d.

9. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что перегородки между камерами выполнены сплошными.

10. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что перегородки между камерами выполнены перфорированными.

11. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.7, отличающийся тем, что перегородка в перфорированной трубе первого патрубка выполнена сплошной.

12. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.7, отличающийся тем, что перегородка в перфорированной трубе первого патрубка выполнена с отверстием d₈=(0,475-0,85)d.

13. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что во второй камере установлена дополнительная перфорированная перегородка.

РИСУНКИ