RU2006599C1

RU2006599C1 - Gas flow silencer

Info

Publication number: RU2006599C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Шнякин; Е.С. Курлов
Original assignee: Волжское объединение по производству легковых автомобилей
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: silencer has cylindrical housing 1 with tangential intake branch pipes 2 and exhaust branch pipe 3. Sound-absorbing inner members 4 and outer members 5 form flow of gases moving on a spiral path at varying radius of rotation. Part of gases enters gas duct 9 located axially relative to silencer and is discharged to end of silencer where it is mixed with main flow of gases. Exhaust noise is reduced through equalizing the gas velocity in section of flow and dampening the pressure fluctuations of gas flow. Bypass passage for discharge of part of gas flow through central gas duct reduces rise of aerodynamic resistance of silencer is case of rise of rate of gas flow through silencer. EFFECT: enhanced efficiency and reduced hydraulic resistance. 10 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к глушителям шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and in particular to silencers of the exhaust exhaust of an internal combustion engine.

Известны глушители шума с цилиндрическим корпусом, содержащие тангенциальный впускной патрубок, с различными схемами организации газового потока внутри глушителя [1] . Known silencers with a cylindrical body containing a tangential inlet pipe, with various schemes for organizing a gas flow inside the muffler [1].

Известны конструкции глушителей шума, разделяющих закрученный газовый поток на множество элементарных струй, турбулизирующих его [2] . Known designs of silencers that separate the swirling gas stream into many elementary jets, turbulizing it [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. In this muffler, with the help of rods on an elastic suspension, the flow is turbulized, then many jets with different flow rates are isolated from it. Due to internal friction, the velocity of the gas particles in each elementary jet is aligned over the cross section. After the sound-absorbing device, the trickles are mixed, and the gas flow rate is aligned over the flow cross section.

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. The disadvantage of this muffler is the increased friction losses of the gas flow on the rods due to the large total surface area, turbulence of the flow, as well as friction losses when mixing elementary streams after a sound-absorbing device. A disadvantage of the solution is the presence of a rigid, constant flow part of the sound-absorbing device, which, when using a silencer for automobile ICEs, leads to increased losses in the silencer during engine operation at maximum conditions or to an increase in the dimensions of the silencer and to increased losses due to a sharp expansion of the flow at the entrance to the silencer in partial modes.

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. The purpose of the invention is to increase the efficiency of sound attenuation. The principle of noise suppression is proposed, which allows to obtain the greatest reduction in the noise level of the engine exhaust at the lowest cost, which includes the weight of the muffler, its dimensions, the resistance created by the muffler, etc.

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. In FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a silencer; in FIG. 2 - the same, transverse section; in FIG. 3 is a view with an ejecting step; in FIG. 4 is a view with a casing.

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. The noise suppressor comprises a cylindrical housing 1 with tangential inlet pipes 2 and exhaust pipe 3 (exhaust pipe 3 can be either tangential or axial), a sound-absorbing device consisting of external elements 5, internal elements 4, covering the gas duct 9, connected by channels with a cavity 6 formed by external and internal elements. One end of the gas duct is open towards the exit from the muffler, and the other is muffled.

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.D _n1 , D _n2 , D _n3 , D _n4 - the diameters of the outer element of the sound-absorbing device (see Fig. 1). In the general case, D _н1 ≠ D _н2 ≠ D _н3 ≠ D _н4 . D _in1 , D _in2, D _in3 , D _in4 - the diameters of the internal element of the sound-absorbing device. In the general case, 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.If we consider the elementary section Δl _{to the} sound-absorbing device taken along its axis, then the cavity bounded by D _nk and D _vk is a ring, where D _nk is the outer diameter of the sound-absorbing device in the area Δl _k , D _VK is the internal diameter of the sound-absorbing device in the Δl _to . Similarly, for any other section Δl _m .

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). The volume of the silencer is divided functionally into several parts. The volume of the muffler is the entire volume bounded by the outer casing 1 (Fig. 1), i.e., from the plane aa to the plane rd. A sound-absorbing device occupies a volume from the bb plane to the bc plane. The volume of the silencer after the annular cavity begins from the plane of the c-in, passing through the end of the internal element back in the direction of the gas flow in the direction of the end of the pipe 3. The volume occupied by the main gas flow means the entire volume bounded by the outer casing 1, for with the exception of the volume enclosed in the gas duct 9 (Fig. 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). To enhance the efficiency of the muffler, one (or FIG. 3) or several ejection stages 7 are installed at the outlet of the muffler, which, due to the kinetic energy of the gas stream, eject external air. In this case, one of the ejection stages 8 can serve to cool the silencer body, sucking out the external air through the gap between the outer surface of the body and the silencer casing (Fig. 4).

Глушитель работает следующим образом. The muffler works as follows.

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. The gas stream entering through the tangential inlet nozzles 2 into the housing 1, moves in a spiral along its outer surface. Having reached a sound-absorbing device, the gas flow, continuing to move in a spiral, changes the radius of rotation, then increasing, then decreasing it. At high flow rates, the pressure in the muffler increases, which leads to the withdrawal of part of the gas stream through the channels into the internal cavity of the gas duct 9. The pulsation of pressure in the gas stream increases the flow of gas into the gas duct, the pulsations are smoothed out. After the sound-absorbing device, both streams are connected.

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. Equalizing the gas velocity along the flow cross section, damping the pressure pulsations of the gas flow, reduces exhaust noise. This alignment occurs due to internal friction between the particles of the flow. The design of the sound-absorbing device, providing for a change in the radius of rotation of the stream, its throttling, creates the conditions for efficient mixing of the stream with minimal losses, and therefore, with greater efficiency of the process. Due to the absence of sharp changes in the direction of movement of the main stream and rotation, its aerodynamic drag of the silencer will be small. The presence of a bypass channel for dumping part of the gas stream through the central gas duct leads to a slight increase in the silencer resistance with an increase in gas flow through the silencer. The presence of a bypass channel in the known solutions in the design of vortex silencers is not detected. The proposed solution has significant differences in the presence of a bypass channel and the proposed design of a sound-absorbing device.

(56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1390387, кл. F 01 N 1/08, 1988. (56) 1. USSR author's certificate N 1390387, cl. F 01 N 1/08, 1988.

2. Авторское свидетельство СССР N 1333790, кл. F 01 N 1/08, 1987. 2. Copyright certificate of the USSR N 1333790, cl. F 01 N 1/08, 1987.

Claims

1. GAS FLOW NOISE SILENCER, comprising a cylindrical body with end walls, exhaust and tangential inlet nozzles and a sound-absorbing device located in the body, characterized in that, in order to improve sound absorption and reduce hydraulic resistance, it is equipped with a perforated gas duct, the sound-absorbing device is made in the form of external and internal elements located respectively on the inner surface of the housing and the outer surface of the gas duct and forming together annular cavities are interconnected with variable outer and inner diameters, and the gas duct is located along the axis of the housing, one end of the gas duct is sealed and fixed to the end wall of the housing from the inlet pipe side, and the other end is open from the exhaust pipe side and is located downstream of the annular cavities.

2. A muffler according to claim 1, characterized in that throttling openings are formed between the external and internal elements of the sound-absorbing device.

3. The muffler according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the arithmetic average of the outer and inner diameters of the throttling holes is variable along the axis of the sound-absorbing device.

4. The muffler according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the gas duct is aligned with the annular cavities.

5. The muffler according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the throttling holes of the annular cavities of the sound-absorbing device are made with areas decreasing in the direction of the exhaust pipe.

6. The muffler according to paragraphs. 1 to 5, characterized in that the exhaust pipe is equipped with at least one ejection nozzle.

7. The muffler according to paragraphs. 1 to 6, characterized in that the housing is equipped with an external cooling casing.

8. The muffler according to paragraphs. 1, 6 and 7, characterized in that the radial clearance between the external and internal elements of the sound-absorbing device is changed.

9. The muffler according to paragraphs. 1 and 6 to 8, characterized in that the area of the passage sections of the annular cavities of the sound-absorbing device is made decreasing in the direction of the exhaust pipe.

10. The muffler according to paragraphs. 1, 6 - 9, characterized in that the arithmetic average of the outer and inner diameters of the annular cavities of the sound-absorbing device is variable along the axis of the sound-absorbing device.