RU2107170C1

RU2107170C1 - Muffler

Info

Publication number: RU2107170C1
Application number: RU94028140A
Authority: RU
Inventors: М.М. Орешин; В.Н. Анциферов; Б.Д. Мрдуляш; А.М. Макаров; К.Е. Зегер; Б.З. Хмельницкий; С.П. Митин; Г.М. Гилельс; А.М. Рябов; В.А. Жарков; Н.Н. Тумасьев; В.И. Блинов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Нотек"
Priority date: 1994-07-25
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 1998-03-20
Also published as: RU94028140A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; transport; mobile and stationary power plants employing internal combustion engines, including gas turbine-plants. SUBSTANCE: muffler has housing accommodating reactor with screens. Screens are made of porous metal, thickness 2-20 mm with through pores, diameter 0.5-5.0 mm and specific surface of 0.5-1.5 m²/g. Diameter of pores in each following screen is smaller than that in preceding screen. Number of screens in reactor is 1-12, distance between screens is 5-50 mm set to suppress noise of frequency within 10 Hz and 20 Hz. Reactor can be enclosed in hood made of porous metal, thickness 2-4 mm. Use of porous metal as material for making noise absorbing improves service characteristics of muffler and makes engine ecologically oriented. EFFECT: reduced noise, improved ecological characteristics of engine. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратам для глушения звука выхлопа двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в транспортных средствах, транспортабельных и стационарных силовых установках, включающих двигатели внутреннего сгорания, а также другие источники пульсирующих газовых потоков. The invention relates to apparatus for damping the exhaust sound of internal combustion engines and can be used in vehicles, transportable and stationary power plants, including internal combustion engines, as well as other sources of pulsating gas flows.

Область применения глушителя, согласно изобретению, транспорт, специальные дорожные и грузоподъемные машины, буровая и горнодобывающая техника, снабженная двигателями внутреннего сгорания. The scope of the muffler, according to the invention, transport, special road and lifting machines, drilling and mining equipment equipped with internal combustion engines.

Известен глушитель по изобретению [1]. Недостаток этого аппарата состоит в ограниченных возможностях глушения звука выхлопа из-за малой поверхности резонирующей системы. Known silencer according to the invention [1]. The disadvantage of this device is the limited ability to dampen the sound of the exhaust due to the small surface of the resonating system.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному глушителю является глушитель [2] - прототип. Глушитель по прототипу снабжен реактором с двумя перфорированными перегородками. The closest in technical essence to the claimed muffler is a muffler [2] - prototype. The muffler of the prototype is equipped with a reactor with two perforated partitions.

Недостаток этого глушителя состоит в том, что при эксплуатации в условиях циклического изменения температуры и напора выхлопных газов он недолговечен из-за деформации рабочих элементов, что ухудшает его эксплуатационные свойства. The disadvantage of this muffler is that when operating under conditions of cyclic changes in temperature and pressure of the exhaust gases, it is short-lived due to deformation of the working elements, which impairs its operational properties.

Цель изобретения состоит в улучшении эксплуатационных свойств глушителя выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания путем обеспечения термокомпенсации его конструктивных элементов и интенсификации тепломассообмена в нем. The purpose of the invention is to improve the operational properties of the exhaust silencer of an internal combustion engine by providing thermal compensation of its structural elements and the intensification of heat and mass transfer in it.

Указанная цель достигается тем, что в глушителе выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащем реактор с решетками, последние выполнены из губчатого металла толщиной 2-20 мм со сквозными порами диаметром 0,5-5,0 мм и удельной поверхностью 0,5-1,5 м²/г, причем диаметр пор в каждой последующей решетке меньше, чем в предыдущей, количество решеток в реакторе установлено равным от 1 до 12, а расстояние между решетками составляет 5-50 мм и установлено так, чтобы поглощались колебания со звуковыми частотами в диапазоне 10 Гц - 20 кГц.This goal is achieved by the fact that in the exhaust silencer of an internal combustion engine containing a reactor with gratings, the latter are made of sponge metal with a thickness of 2-20 mm with through pores with a diameter of 0.5-5.0 mm and a specific surface area of 0.5-1, 5 m ² / g, and the pore diameter in each subsequent grating is smaller than in the previous one, the number of gratings in the reactor is set equal to from 1 to 12, and the distance between the gratings is 5-50 mm and set so that vibrations with sound frequencies are absorbed in range 10 Hz - 20 kHz.

В частном случае с целью усиления шумопоглощения реактор заключен в металлический кожух, внутренняя поверхность которого покрыта слоем губчатого металла толщиной 2-4 мм. In the particular case, in order to enhance noise absorption, the reactor is enclosed in a metal casing, the inner surface of which is covered with a layer of sponge metal 2-4 mm thick.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками и целью изобретения заключается в том, что:
выхлопные газы, поступающие в реактор, дросселируются через поры в металле, из которого выполнены перфорированные решетки, причем спектр частот глушения расширяется за счет внутренней релаксации колебаний в порах металла решеток;
поскольку в реакторе последовательно установлено несколько решеток, а диаметр пор в металле, из которого изготовлена каждая последующая решетка, меньше, чем в предыдущей, указанный эффект повторяется многократно и интенсивность глушения звука выхлопа возрастает;
при толщине решеток 1-20 мм и диаметре пор металла 0,5-5,0 мм, согласно изобретению, их удельная масса существенно меньше, чем у решеток по прототипу. Благодаря этому снижается их валовая теплоемкость и обеспечивается термокомпенсация как решеток, так и реактора, в котором они установлены;
в частном случае поглощение вторичных шумов, если они возникают, достигается путем заключения реактора в металлический кожух, внутренняя поверхность которого покрыта слоем пористого металла толщиной 2-4 мм.The causal relationship between the hallmarks and the purpose of the invention is that:
the exhaust gases entering the reactor are throttled through the pores in the metal of which the perforated gratings are made, and the spectrum of damping frequencies expands due to internal relaxation of vibrations in the pores of the metal gratings;
since several gratings are sequentially installed in the reactor, and the pore diameter in the metal from which each subsequent grating is made is smaller than in the previous one, this effect is repeated many times and the intensity of damping of the exhaust sound increases;
when the thickness of the gratings is 1-20 mm and the pore diameter of the metal is 0.5-5.0 mm, according to the invention, their specific gravity is significantly less than that of the gratings of the prototype. Due to this, their gross heat capacity decreases and thermal compensation of both the gratings and the reactor in which they are installed is ensured;
in the particular case, the absorption of secondary noise, if any, is achieved by enclosing the reactor in a metal casing, the inner surface of which is covered with a layer of porous metal with a thickness of 2-4 mm.

Таким образом, совокупность указанных выше отличительных признаков изобретения позволяет улучшить эксплуатационные свойства глушителя, поскольку обеспечивает улучшение термокомпенсации конструктивных элементов реактора и интенсификацию тепломассообмена в нем, т.е. достичь поставленной цели. Thus, the combination of the above distinguishing features of the invention allows to improve the operational properties of the silencer, as it provides improved thermal compensation of the structural elements of the reactor and the intensification of heat and mass transfer in it, i.e. achieve your goal.

Наличие отмеченных отличительных признаков по сравнению с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию "новизна". The presence of marked distinctive features in comparison with the prototype allows us to conclude that the claimed solution meets the criterion of "novelty."

Отличительные признаки изобретения состоят в следующем:
перфорированные решетки выполнены из пористого металла толщиной 2-20 мм со сквозными порами диаметром 0,5-5,0 мм, удельной поверхностью 0,5-1,5 м²/г;
количество решеток в реакторе равно 1 - 12;
причем диаметр пор в каждой последующей решетке меньше, чем в предыдущей;
расстояние между решетками в реакторе составляет 5 - 50 мм и установлено с возможностью поглощения звуковых частот в диапазоне 10 Гц - 20 кГц;
в частном случае реактор может быть заключен в металлический кожух, внутренняя поверхность которого покрыта пористым металлом толщиной 2-4 мм.Distinctive features of the invention are as follows:
perforated gratings are made of porous metal with a thickness of 2-20 mm with through pores with a diameter of 0.5-5.0 mm, a specific surface area of 0.5-1.5 m ² / g;
the number of gratings in the reactor is 1 to 12;
moreover, the pore diameter in each subsequent lattice is less than in the previous one;
the distance between the gratings in the reactor is 5 - 50 mm and is installed with the possibility of absorption of sound frequencies in the range of 10 Hz - 20 kHz;
in a particular case, the reactor can be enclosed in a metal casing, the inner surface of which is covered with a porous metal with a thickness of 2-4 mm.

Достижение цели изобретения при работе глушителя обеспечивается сочетанием указанных отличительных признаков с упомянутыми известными признаками по прототипу. Achieving the objective of the invention during the operation of the silencer is ensured by a combination of these distinctive features with the aforementioned known features of the prototype.

Пористый металл со сквозными порами применяется в качестве фильтрующего материала и в составе катализаторов. Другие случаи промышленного применения губчатого металла в промышленности не известны. Изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Porous metal with through pores is used as a filter material and as a catalyst. Other industrial applications of sponge metal in industry are not known. The invention meets the criterion of "inventive step".

На фиг.1. изображена конструктивная схема глушителя с плоскими решетками, на фиг. 2 - конструктивная схема глушителя с трапецеидальной и плоской решеткой, на фиг.3 - конструктивная схема глушителя с U-образными решетками. In figure 1. shows a structural diagram of a silencer with flat gratings, in FIG. 2 is a structural diagram of a silencer with a trapezoidal and flat grille; FIG. 3 is a structural diagram of a silencer with a U-shaped grilles.

Обозначения на чертежах: 1 - корпус глушителя; 2 - реактор; 3 - решетка из пористого металла; А - вход выхлопных газов; Б - выход выхлопных газов. Designations in the drawings: 1 - silencer housing; 2 - reactor; 3 - a lattice of porous metal; A - exhaust gas inlet; B - exhaust gas outlet.

Глушитель содержит корпус 1, внутри которого размещен реактор 2 с решетками 3. Корпус 1 имеет патрубки для входа и выхода выхлопных газов. Решетки 3 выполнены из пористого металла толщиной 2,0-20 мм со сквозными порами диаметром 0,5-5,0 мм, удельной поверхностью 0,5-1,5 м²/г, причем диаметр пор в каждой последующей решетке меньше, чем в предыдущей. Количество решеток 3 в реакторе 2 установлено равным 1-12 шт., а расстояние между решетками составляет 5-50 мм и установлено с возможностью поглощения звуковых частот в диапазоне 10 Гц - 20 кГц.The silencer comprises a housing 1, inside of which a reactor 2 with gratings 3 is placed. The housing 1 has nozzles for entering and exiting exhaust gases. The lattices 3 are made of porous metal with a thickness of 2.0-20 mm with through pores with a diameter of 0.5-5.0 mm, a specific surface area of 0.5-1.5 m ² / g, and the pore diameter in each subsequent lattice is less than in the previous one. The number of gratings 3 in the reactor 2 is set equal to 1-12 pcs., And the distance between the gratings is 5-50 mm and it is set with the possibility of absorption of sound frequencies in the range of 10 Hz - 20 kHz.

Решетки 3 могут быть плоскими (фиг.1) или иметь форму, способствующую шумопоглощению и термокомпенсации, в частности трапецеидальную (фиг.2), U-образную (фиг.3). Возможно комбинирование в одном реакторе решеток различной формы (фиг.2). Lattices 3 can be flat (Fig. 1) or have a shape that promotes sound absorption and thermal compensation, in particular trapezoidal (Fig. 2), U-shaped (Fig. 3). It is possible to combine in one reactor gratings of various shapes (figure 2).

В частном случае реактор 2 может быть заключен в кожух из пористого металла толщиной 2-4 мм. In a particular case, the reactor 2 can be enclosed in a casing of porous metal with a thickness of 2-4 mm

Глушитель работает следующим образом. Поток выхлопных газов поступает в корпус глушителя 1 и затем в реактор 2, причем он дросселируется через поры первой по ходу потока решетки 3. При этом энергия потока распределяется по площади решетки 3 и частично трансформируется в энергию ее колебательного движения, что приводит к шумопоглощению. Поток выхлопных газов повторно дросселируется, проходя каждую из последующих решеток 3, причем эффект шумопоглощения усиливается. The muffler works as follows. The exhaust gas stream enters the silencer body 1 and then into the reactor 2, and it is throttled through the pores of the first along the flow of the grate 3. In this case, the energy of the flow is distributed over the area of the grate 3 and is partially transformed into the energy of its vibrational motion, which leads to noise absorption. The exhaust stream is re-throttled, passing through each of the subsequent grilles 3, and the effect of noise absorption is enhanced.

При выборе количества и расположения решеток 3, согласно изобретению, обеспечивается необходимая степень шумопоглощения: для предотвращения в частном случае усиления шума за счет резонирования стенки реактора 2 его заключают в кожух из пористого металла толщиной 2-4 мм; выходящий из реактора 2 поток выхлопных газов покидает глушитель и направляется в выхлопную трубу. When choosing the number and location of the gratings 3, according to the invention, the necessary degree of noise absorption is provided: to prevent, in a particular case, noise amplification due to resonance of the wall of the reactor 2, it is enclosed in a casing of porous metal with a thickness of 2-4 mm; the exhaust stream leaving the reactor 2 leaves the muffler and is sent to the exhaust pipe.

Положительный эффект от внедрения глушителя, согласно изобретению, по сравнению с прототипом состоит в том, что:
благодаря улучшению эксплуатационных свойств и повышению надежности глушителя достигается снижение шумности выхлопа, что делает двигатель более экологически чистым;
упрощаются условия эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, оснащенных глушителями, согласно изобретению, поскольку сокращается необходимость применения дополнительных внешних устройств для глушения шума выхлопа.The positive effect of the introduction of a silencer, according to the invention, compared with the prototype is that:
due to improved operational properties and increased reliability of the muffler, a reduction in exhaust noise is achieved, which makes the engine more environmentally friendly;
the operating conditions of internal combustion engines equipped with silencers are simplified according to the invention, since the need to use additional external devices to suppress exhaust noise is reduced.

Таким образом, изобретение позволяет решить техническую задачу, состоящую в улучшении эксплуатационных свойств глушителя. Thus, the invention allows to solve the technical problem, which consists in improving the operational properties of the muffler.

Claims

1. The silencer of the exhaust gases of an internal combustion engine containing a reactor with gratings, characterized in that the gratings are made of porous metal with a thickness of 2 to 20 mm with through pores with a diameter of 0.5 to 5.0 mm, a specific surface area of 0.5 to 1.5 m ² / g, and the pore diameter of the metal of each subsequent grating is smaller than the previous one, the number of gratings in the reactor is set to 1 - 12, and the distance between the gratings is 5 - 50 mm and it is set with the possibility of absorbing sound frequencies in the range of 10 Hz - 20 kHz .

2. The muffler according to claim 1, characterized in that the reactor is enclosed in a casing of porous metal with a thickness of 2 to 4 mm