PL234260B1 - Tłumik wydechu do silnika spalinowego ultralekkiego statku powietrznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest tłumik wydechu do silnika spalinowego ultralekkiego statku powietrznego, mający na celu jak najlepsze ograniczenie hałaśliwości silnika w różnych warunkach obciążenia.

Układy wydechowe współczesnych silników spalania wewnętrznego, w tym również silników ultralekkiego statku powietrznego, mają spełnić wysokie wymagania stawiane im dla jak najmniejszej uciążliwości dla środowiska. Oprócz innych elementów układu wydechowego występują w nim tłumiki wydechu, dla których zadania są najbardziej wymagające. I tak tłumik wydechu silnika spalania wewnętrznego, w tym do silnika spalinowego ultralekkiego statku powietrznego, ma do wykonania między innymi następujące zadania:

- zapewnić optymalne opróżnianie cylindrów ze spalin umożliwiając pracę jednostki napędowej,

- tłumić hałas,

- transportować spaliny poza kabinę pilota,

- przyczyniać się do zmniejszenia emisji szkodliwych gazów do atmosfery.

Z tych powodów budowa tłumików jest specyficzna i zależna nie tylko od wymienionych powyżej zadań do spełnienia ale również od silnika i układu wydechowego z jakim tłumik ma współpracować.

Zasadniczo ze względu na cykliczność zapłonów w komorach spalania w układzie wylotowym silnika spalinowego pojawiają się wzrosty i spadki ciśnienia, generujące przede wszystkim hałas i te wahania ciśnienia ma za zadanie stłumić tłumik wydechu do dopuszczalnego poziomu.

Tłumiki wydechowe dzielą się na tłumiki absorpcyjne, w których wewnątrz obudowy o większej średnicy znajduje się perforowana rura o średnicy znacznie mniejszej a spaliny uchodzące z komór spalania silnika przepływając do wnętrza obudowy przez odpowiednio dobrane otwory w mniejszej rurze zmniejszają swoją energię a co za tym idzie redukują wydostający się na zewnątrz tłumika hałas.

Innym rodzajem tłumika wydechu jest tłumik refleksyjny, w którym do zewnętrznej obudowy wchodzi jedna rura perforowana o mniejszej średnicy od średnicy obudowy i wychodzi druga rura perforowana o mniejszej średnicy od średnicy obudowy, mimośrodowa względem pierwszej rury.

Kolejnym rodzajem tłumika wydechu do silnika spalania wewnętrznego jest tłumik interferencyjny, gdzie wpływający do tłumika, drgający strumień spalin, zostaje rozdzielony na dwa strumienie o drogach o różnej długości.

Oczywiście w praktyce stosowane są najczęściej tłumiki posiadające cechy kilku bądź wszystkich wymienionych wyżej typów.

Z opisu polskiego wzoru użytkowego PL59450Y1 znany jest tłumik wydechu spalin składający się z płaszcza zewnętrznego zwiniętego z blachy z umieszczonymi wewnątrz przegrodami i zamkniętego na obu końcach dwoma denkami z doprowadzoną rurą dolotową i wylotową o częściowo perforowanych ściankach. Płaszcz zewnętrzny ma przekrój w kształcie trapezu prostokątnego z wydzielonymi trzema komorami, z czego komora wstępnego tłumienia, stanowiąca 37% pojemności całkowitej tłumika zamknięta jest prostopadłą przegrodą z dwoma otworami przepływowymi, za którą znajduje się komora rezonansowa o pojemności odpowiadającej 39% pojemności całkowitej tłumika, natomiast pojemność komory wyciszającej poza przegrodą stanowi 24% całkowitej pojemności tłumika, przy czym wewnątrz komory wstępnego tłumienia w całej jej długości umieszczona jest rura dolotowa, której dalsza część poza przegrodą, stanowiąca 0,74 długości komory rezonansowej znajduje się w komorze rezonansowej, zaś równolegle do rury dolotowej w całej długości komory rezonansowej usytuowana jest rura wylotowa o średnicy równej średnicy rury dolotowej, której początkowy fragment, stanowiący 0,49 długości komory wstępnego tłumienia znajduje się w komorze wstępnego tłumienia, a część końcowa rury wylotowej znajdującej się w całości w komorze wyciszającej posiada łagodne, podwójne wygięcie, przesuwające oś rury wylotowej i w komorze wyciszającej o % średnicy rury wylotowej, przy czym środkowy, wygięty fragment rury wylotowej w komorze wyciszającej posiada perforację o łącznej powierzchni stanowiącej 19,3% powierzchni przekroju rury wylotowej, natomiast w równych odległościach od przegrody w strefie komory wstępnego tłumienia i komory rezonansowej, na jednakowej długości obwodu rury dolotowej i wylotowej znajduje się część perforowana, której powierzchnia łączna perforacji przypadająca na rurę dolotową w komorze wstępnego tłumienia oraz w komorze rezonansowej stanowi odpowiednio 11% i 18% powierzchni przekroju rury dolotowej, natomiast łączna powierzchnia perforacji przypadająca na rurę wylotową w komorze wstępnego tłumienia oraz w komorze rezonansowej wynosi odpowiednio 23% i 12,6% powierzchni przekroju rury wylotowej a średnica każdego z otworów perforacji stanowi 11% średnicy rury.

PL 234 260 B1

Z opisu polskiego wzoru użytkowego PL56987Y1 znany jest tłumik wydechu, który ma w płaszczu zewnętrznym zamkniętym dwoma denkami jedną przegrodę środkową dzielącą pojemność wewnętrzną tłumika na dwie komory, perforowaną otworami rurę centralną połączoną trwale z denkami i przegrodą środkową, rurę środkową o mniejszej (od rury centralnej) średnicy przechodzą współśrodkowo przez zaślepkę rury centralnej usytuowaną w płaszczyźnie przegrody środkowej oraz boczne elementy przelotowe łączące dwie komory (I, II) tłumika, przy czym w ścianach elementów przelotowych, na odcinkach znajdujących się w każdej komorze (I, II), wykonano po trzy otwory o odpowiedniej średnicy.

Z opisu zgłoszeniowego polskiego wynalazku P. 287870 znany jest tłumik, który ma w płaszczu zewnętrznym trzy przegrody dzielące pojemność wewnętrzną tłumika na cztery komory (I, II, III, IV), rurę wlotową przechodzącą przez denko i przegrody, trzy krótkie rury, z których każda umieszczona jest w jednej z tych przegród i rurę wylotową przechodzącą przez przegrody oraz denko. W rurze wlotowej, na odcinku w komorze (II), wykonany jest co najmniej jeden otwór, natomiast w przegrodzie wykonany jest otwór.

Znane ze stanu techniki tłumiki mogą dobrze spełniać swoje zadanie ale w ograniczonym zakresie obciążenia silnika i jego prędkości obrotowej.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego tłumika wydechu do silnika spalinowego ultralekkiego statku powietrznego, który miałby lepsze parametry w całym zakresie pracy.

Według wynalazku, tłumik wydechu do silnika spalinowego ultralekkiego statku powietrznego ma płaszcz zewnętrzny zamknięty z boku dwoma denkami, podzielony wewnątrz na komory oraz króciec wlotowy spalin przechodzący przez denko pierwsze i króciec wylotowy spalin przechodzący przez denko drugie, przy czym króciec wlotowy i króciec wylotowy połączone są rurą wewnętrzną główną. Tłumik charakteryzuje się tym, że rura wewnętrzna główna zaopatrzona jest od strony króćca wylotowego w przepustnicę ograniczającą przekrój rury wewnętrznej głównej a w denku drugim osadzony jest króciec wylotowy drugi, przy czym rura wewnętrzna główna na swojej powierzchni zaopatrzona jest, pomiędzy króćcem wlotowym a przepustnicą, w zestaw przelotowych otworów.

Korzystnie jest, kiedy płaszcz tłumika podzielony jest wewnątrz na ustawione szeregowo jedna za drugą komorę pierwszą, komorę drugą i komorę trzecią a pomiędzy komorą pierwszą, znajdującą się przy denku pierwszym, a komorą drugą przylegającą do komory pierwszej, znajduje się denko wewnętrzne pierwsze a pomiędzy komorą drugą a komorą trzecią, przylegającą do komory drugiej i znajdującą się przy denku drugim, znajduje się denko wewnętrzne drugie, przy czym wnętrze komory pierwszej i wnętrze komory trzeciej połączone są rurą dodatkową przechodzącą przez komorę drugą.

Korzystnie jest też, kiedy wewnętrzny koniec króćca wylotowego drugiego połączony jest z wnętrzem komory drugiej.

Korzystnie jest również, kiedy denko wewnętrzne pierwsze znajdujące się pomiędzy komorą pierwszą a komorą drugą zaopatrzone jest w zespół otworów przelotowych drugich.

Korzystnie jest także, kiedy rura wewnętrzna główna na swojej powierzchni pomiędzy wlotem spalin a przepustnicą zaopatrzona jest w zestaw przelotowych otworów na odcinku wewnątrz komory trzeciej.

Jest korzystnie, kiedy przepustnica zaopatrzona jest w dźwignię sterującą wyprowadzoną na zewnątrz płaszcza tłumika.

Jest też korzystnie, kiedy tłumik wykonany jest z blachy stalowej.

Jest również korzystnie, kiedy położenie przepustnicy sterowane jest dźwignią sterującą, która połączona jest z elektronicznym układem sterującym.

Wynalazek w przykładzie realizacji pokazano na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje tłumik wydechu w przekroju osiowym.

Jak pokazano na fig. 1, tłumik (1) wydechu do silnika spalinowego ultralekkiego statku powietrznego posiada płaszcz (2) zewnętrzny wykonany z blachy stalowej tworzący, w tym przykładzie realizacji wynalazku, rurę o przekroju okrągłym. Płaszcz (2) tłumika (1) zamknięty jest z jednej strony denkiem pierwszym (3) i z drugiej strony denkiem drugim (4). Denko pierwsze (3) i denko drugie (4) są zawalcowane do krawędzi zewnętrznych rury płaszcza (2) tłumika (1) ale mogą być one w innych przykładach realizacji połączone inaczej, na przykład przez spawanie.

Jest przy tym oczywiste, że płaszcz (2) tłumika (1) może być wykonany z innego materiału takiego jak na przykład blacha aluminiowa lub inna blach z pokryciem zewnętrznym.

Wnętrze płaszcza (2) tłumika (1) podzielone jest za pomocą denka wewnętrznego pierwszego (14) i denka wewnętrznego drugiego (15) na trzy komory: komorę pierwszą (8) znajdującą się pomiędzy

PL 234 260 B1 denkiem pierwszym (3) a denkiem wewnętrznym pierwszym (14), komorę drugą (9) znajdującą się pomiędzy denkiem wewnętrznym pierwszym (14) a denkiem wewnętrznym drugim (15) i komorę trzecią (10) znajdującą się pomiędzy denkiem wewnętrznym drugim (15) a denkiem drugim (4). Denko wewnętrzne pierwsze (14) i denko wewnętrzne drugie (15) są połączone szczelnie, poprzez wspawanie, z wewnętrzną stroną płaszcza (2) tłumika (1).

Wewnątrz płaszcza (2) tłumika (1) umieszczony jest króciec wlotowy (5) oraz dwa króćce wylotowe: króciec wylotowy (6) i króciec wylotowy drugi (7). Króciec wlotowy (5) przechodzi przez denko pierwsze (3) i jest połączony z rurą wewnętrzną główną (11), która przebiega przez całą długość tłumika (1) i jest zakończona na drugim swoim końcu króćcem wylotowym (6), przechodzącym przez denko drugie (4) tłumika (1). Wewnątrz płaszcza (2) tłumika (1) rura wewnętrzna główna (11) przechodzi przez denko wewnętrzne pierwsze (14) i denko wewnętrzne drugie (15) a co za tym idzie przez komorę pierwszą (8), komorę drugą (9) i komorę trzecią (10) wewnątrz płaszcza (2) tłumika (1).

Króciec wlotowy (5) umieszczony wewnątrz płaszcza (2) tłumika (1) ma kształt rury o przekroju okrągłym, przebiegającej przez komorę pierwszą (8) i denko wewnętrzne pierwsze (14), kończącej się w komorze wewnętrznej drugiej (15), przy czym to zakończenie jest otwarte.

Wnętrza komory wewnętrznej pierwszej (8) i komory wewnętrznej trzeciej (10) połączone są za pomocą rury dodatkowej (16) tak, że spaliny mogą przemieszczać się tą rurą dodatkową (16) z komory wewnętrznej pierwszej (8) do komory wewnętrznej trzeciej (10).

Rura wewnętrzna główna (11), przechodząca wewnątrz płaszcza (2) tłumika (1), na odcinku przebiegającym wewnątrz komory trzeciej (10) zaopatrzona jest w zestaw przelotowych otworów (13) o stosunkowo małej średnicy, łączących wnętrze rury wewnętrznej głównej (11) z wnętrzem komory trzeciej (10).

Denko wewnętrzne pierwsze (14) na swojej powierzchni pomiędzy rurą wewnętrzną główną (11), rurą dodatkową (16) i króćcem wylotowym drugim (7) zaopatrzona jest w zespół otworów przelotowych drugich (17) o niewielkiej średnicy, które pozwalają na kontrolowany przepływ spalin pomiędzy komorą wewnętrzną pierwszą (8) a komorą wewnętrzną drugą (9).

Pomiędzy zestawem przelotowych otworów (13) a denkiem drugim (4) wewnątrz komory trzeciej (10) płaszcza (2) tłumika (1) rura wewnętrzna główna (11) wyposażona jest w przepustnicę (12) o zmiennym położeniu wewnątrz rury wewnętrznej głównej (11), ograniczającą przekrój rury wewnętrznej głównej (11). Przepustnica (12) zaopatrzona jest w dźwignię sterującą (18), która wyprowadzona jest na zewnątrz płaszcza (2) tłumika (1).

Dźwignia (12) połączona jest z układem sterującym (niepokazany) regulującym elektronicznie położenie przepustnicy (12) wewnątrz rury wewnętrznej głównej (11).

W określonych warunkach pracy przepustnica (12) może być całkowicie otwarta i wówczas zasadniczo wszystkie spaliny z silnika wylatują przez króciec wylotowy (6). Drugą skrajną sytuacją jest taki stan pracy silnika, kiedy przepustnica (12) tłumika (1) jest zamknięta i wtedy zasadniczo wszystkie spaliny wypływają przez króciec wylotowy drugi (7). W stanach pośrednich część spalin wypływa przez króciec wylotowy (6) a część przez króciec wylotowy drugi (7).

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Tłumik 1 wydechu do silnika spalinowego ultralekkiego statku powietrznego mający płaszcz 2 zewnętrzny zamknięty z boku dwoma denkami, podzielony wewnątrz na komory i króciec wlotowy 5 spalin przechodzący przez denko pierwsze 3 oraz króciec wylotowy 6 spalin przechodzący przez denko drugie 4, przy czym króciec wlotowy i króciec wylotowy połączone są rurą wewnętrzną główną 11, znamienny tym, że rura wewnętrzna główna (11) zaopatrzona jest od strony króćca wylotowego (6) w przepustnicę (12) ograniczającą przekrój rury wewnętrznej głównej (11) a w denku drugim (4) osadzony jest króciec wylotowy drugi (7), przy czym rura wewnętrzna główna (11) na swojej powierzchni zaopatrzona jest, pomiędzy króćcem wlotowym (5) a przepustnicą (12), w zestaw przelotowych otworów (13).
2. 2. Tłumik według zastrz. 1, znamienny tym, że płaszcz (12) tłumika (1) podzielony jest wewnątrz na ustawione szeregowo jedna za drugą komorę pierwszą (8), komorę drugą (9) i komorę trzecią (10) a pomiędzy komorą pierwszą (8), znajdującą się przy denku pierwszym (3), a komorą drugą (9) przylegającą do komory pierwszej (8), znajduje się denko wewnętrzne pierwsze (14) a pomiędzy komorą drugą (9) a komorą trzecią (10), przylegającą do komory

   PL 234 260 B1 drugiej (9) i znajdującą się przy denku drugim (4), znajduje się denko wewnętrzne drugie (15), przy czym wnętrze komory pierwszej (8) i wnętrze komory trzeciej (10) połączone są rurą dodatkową (16) przechodzącą przez komorę drugą (9).
3. 3. Tłumik według zastrz. 2, znamienny tym, że wewnętrzny koniec króćca wylotowego drugiego (7) połączony jest z wnętrzem komory drugiej (9).
4. 4. Tłumik według zastrz. 2, znamienny tym, że denko wewnętrzne pierwsze (14) znajdujące się pomiędzy komorą pierwszą (8) a komorą drugą (9) zaopatrzone jest w zespół otworów przelotowych drugich (17).
5. 5. Tłumik według zastrz. 2, znamienny tym, że rura wewnętrzna główna (11) na swojej powierzchni pomiędzy wlotem spalin (5) a przepustnicą (12), zaopatrzona jest w zestaw przelotowych otworów (13) na odcinku wewnątrz komory trzeciej (13).
6. 6. Tłumik według zastrz. 1, znamienny tym, że przepustnica (12) zaopatrzona jest w dźwignię sterującą (18) wyprowadzoną na zewnątrz płaszcza (2) tłumika (1).
7. 7. Tłumik według zastrz. 1, znamienny tym, że wykonany jest z blachy stalowej.
8. 8. Tłumik według zastrz. 1, znamienny tym, że położenie przepustnicy (12) sterowane jest dźwignią sterującą (18), która połączona jest z elektronicznym układem sterującym.

   PL 234 260 Β1

   / e