RU33407U1

RU33407U1 - Combustion exhaust silencer

Info

Publication number: RU33407U1
Application number: RU2003122461U
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Галевко; Ю.В. Манышев; Г.Г. Надарейшвили; О.В. Паутин; И.Н. Радин; П.Л. Самылин
Original assignee: Манышев Юрий Валентинович; Надарейшвили Гиви Гурамович
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2003-10-20

Description

Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгоранияCombustion exhaust silencer

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использовано для снижения уровня шума отработанных газов в качестве тушителя шума выпуска двигателя внутреннего сгорания.The utility model relates to mechanical engineering and can be used to reduce the noise level of exhaust gases as a noise quencher for the exhaust of an internal combustion engine.

Известен глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (патент РФ № 2056508, кл. F01N 1/08, опубл. в 1996г), содержащий корпус, разделенный перегородками на три камеры, с установленными в первой и третьей камере соответственно входным и выходным патрубками.Known silencer exhaust emission of an internal combustion engine (ICE) (RF patent No. 2056508, CL F01N 1/08, publ. In 1996), comprising a housing divided by partitions into three chambers, with inlet and outlet pipes installed in the first and third chamber, respectively .

Известное устройство имеет сложную конструкцию и недостаточную эффективность в работе, поскольку параметры перфорации не связаны с диаметром основного патрубка.The known device has a complex structure and lack of efficiency in operation, since the perforation parameters are not related to the diameter of the main pipe.

Задачей настоящей полезной модели является разработка глушителя, обеспечивающего возможность регулирования параметров шумоглушения при простой конструкции глушителя.The objective of this utility model is to develop a silencer that provides the ability to control noise attenuation with a simple silencer design.

Технический результат состоит в повышении эффективности звукоподавления глушителя в широком диапазоне звуковых частот при низком противодавлении.The technical result consists in increasing the sound suppression efficiency of a muffler in a wide range of sound frequencies with low backpressure.

Результат достигается тем, что в глушителе шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус, разделенный перегородками на три камеры, с установленными а первой и третьей камере, соответственно входным и выходным патрубками, входной патрубок продлен во вторую и третью камеры, высота поперечного сечения корпуса Н1(2,5 - 12,0)d, ширина поперечного сечения корпуса Н2(0,4 -1,0)Н1, длина корпуса L(4 - 26)d, третья камера между корпусом, перегородкой и выходным патрубком заполнена звукопоглощающим материалом, и тем, что входной патрубок выполнен в виде перфорированной трубы диаметром d с заглушкой на конце, и тем, что входной патрубок выполнен в виде перфорированной трубы диаметром d, соединенной с перфорированной трубой диаметром d1 (0,7 - 0,99)d с заглушкой на конце, и тем, что выходной патрубокThe result is achieved in that in the exhaust silencer of the internal combustion engine comprising a housing divided by partitions into three chambers, with the inlet and outlet pipes installed in the first and third chambers, the inlet pipe is extended into the second and third chambers, the cross-sectional height of the housing is H1 (2.5 - 12.0) d, the cross-sectional width of the casing Н2 (0.4 -1.0) Н1, the length of the casing L (4 - 26) d, the third chamber between the casing, the partition and the outlet pipe is filled with sound-absorbing material, and the fact that the inlet pipe is made in the form of a perforated pipe with a diameter d with a plug at the end, and the fact that the inlet pipe is made in the form of a perforated pipe with a diameter d connected to a perforated pipe with a diameter d1 (0.7 - 0.99) d with a plug at the end, and the fact that outlet pipe

F01N1/08 F01N1 / 08

выполнен в виде перфорированной трубы диаметром d2( 1,131,75)d и сопряженной с ней трубой диаметром 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)1, длина третьей камеры L3(0.22-0.365)L. и тем, что в перфорированной перегородке между первой и второй камерой выше и ниже входного патрубка установлены перфорированные трубы диаметром d3 (0,15 - 1,50)d, и тем, что перегородки между камерами выполнены сплошными, и тем, что перегородки между камерами выполнены перфорированными, и тем, что перегородка в перфорированной трубе входного патрубка выполнена перфорированной, и тем, что в третьей камере установлена дополнительная перегородка.made in the form of a perforated pipe with a diameter of d2 (1,131,75) d and an associated pipe with a diameter of d, and the fact that the sound-absorbing material is made in the form of glass fiber and / or basalt fiber and / or metal fiber and / or glass canvas and / or glass mesh and / or polymer film, and the fact that the length of the first chamber L1 (0.27-0.58) L. the length of the second chamber L2 (0.22-0.365) 1, the length of the third chamber L3 (0.22-0.365) L. and the fact that perforated pipes with a diameter d3 (0.15 - 1.50) d are installed in the perforated partition between the first and second chambers above and below the inlet pipe, and the fact that the partitions between the chambers are solid, and the partitions between the chambers made perforated, and the fact that the partition in the perforated tube of the inlet pipe is perforated, and the fact that an additional partition is installed in the third chamber.

Блок-схема глушителя приведена на чертеже, где изображены: корпус 1, стенки 2, входной патрубок 3, выходной патрубок 4, перегородка 5, перегородка 6, первая расширительная камера 7, вторая расширительная камера 8, третья расширительная камера 9, перфорированная труба 10 перфорированная труба 11, перфорированная труба 12, труба 13, перфорированная или сплошная перегородка 14, перегородка 15, заглушка 16, звукопоглощающий материал 17, перфорированные трубки 18,19. 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 пульсаций гасится перфорационными отверстиями. Из приемной трубы на вход глушителя набегают волны с различным распределением давления по сечению и длине трубопровода. Они частично отражаются и частично проникают в глушитель иThe block diagram of the silencer is shown in the drawing, which shows: body 1, walls 2, inlet pipe 3, outlet pipe 4, baffle 5, baffle 6, first expansion chamber 7, second expansion chamber 8, third expansion chamber 9, perforated tube 10 perforated pipe 11, perforated pipe 12, pipe 13, perforated or solid baffle 14, baffle 15, plug 16, sound-absorbing material 17, perforated tubes 18.19. The action of the silencer is based partly on the principle of absorption of sound energy and converting it into heat energy, partly on the principle of an acoustic filter, in which the constant component of the gas stream is freely passed into the environment, and the pulsation energy is suppressed by perforations. Waves with different pressure distributions over the cross-section and length of the pipeline run from the intake pipe to the silencer inlet. They partially reflect and partially penetrate the silencer and

распространяются в нем уже в виде волн, специфичных для данного глушителя. Эти волны затухают при распространении вследствие поглощения звуковой энергии в звукопоглощающем материале, уменьшения амплитуды их колебаний за счет дросселирования (перетекания) выхлопных газов через отверстия перфорации и взаимодействия с расширительными и резонансными камерами . На выходе из глушителя затухающая волна попадает в выпускную трубу. Газовый поток поступает в перфорированную трубу 10 входного патрубка 3 и через ее перфорированные отверстия в камеру 7. Эти перфорационные отверстия работают как последовательный акустический фильтр, который гасит энергию колебаний газового потока по принципу дросселирования пульсаций его газодинамического давления. При этом основной поток выхлопных газов, встречая реакцию со стороны заглушки 16с минимально возможным газодинамическим сопротивлением движется также через перфорацию трубы 10 в область первой расширительной камеры 6 внутрь неё и далее через перфорированные трубки 18,19 во вторую расширительную камеру 8. Одновременно меньшая часть потока газа проходит через перфорацию трубы 11 патрубка 3 в область второй расширительной камеры 8 внутрь неё, и, смешиваясь с частью выхлопных газов, поступивших во вторую камеру 8 через соединительные трубки 18,19 из первой камеры 7 поступает в кольцевой зазор между трубами 11 и 12, расположенный внутри третьей расширительной камеры 9. Далее, выхлопные газы движутся к выходу из глушителя через выпускной патрубок 4.propagate in it already in the form of waves specific for a given muffler. These waves are attenuated during propagation due to absorption of sound energy in a sound-absorbing material, a decrease in the amplitude of their vibrations due to throttling (flowing) of exhaust gases through perforation holes and interaction with expansion and resonance chambers. At the exit of the silencer, a damped wave enters the exhaust pipe. The gas stream enters the perforated tube 10 of the inlet pipe 3 and through its perforated openings into the chamber 7. These perforation openings act as a sequential acoustic filter that damps the vibration energy of the gas stream by the principle of throttling of the pulsations of its gas-dynamic pressure. In this case, the main stream of exhaust gases, meeting the reaction from the side of the plug 16c with the lowest possible gas-dynamic resistance, also moves through the perforation of the pipe 10 into the region of the first expansion chamber 6 into it and then through the perforated tubes 18.19 into the second expansion chamber 8. At the same time, a smaller part of the gas flow passes through the perforation of the pipe 11 of the pipe 3 into the region of the second expansion chamber 8 into it, and, mixing with part of the exhaust gases entering the second chamber 8 through the connecting tubes 18,19 of the first chamber 7 enters the annular gap between the pipes 11 and 12, located inside the third expansion chamber 9. Next, the exhaust gases move to the outlet of the muffler through the exhaust pipe 4.

Длины L1 и L2 первой и второй расширительных камер 7, 8 соответственно подбираются с тем условием, чтобы их внутренние объёмы, за вычетом объёма, расположенных внутри них элементов конструкции были равны между собой. Дополнительная перегородка 15 внутри третьей камеры 9 устанавливается в таком месте, чтобы координата её расположения внутри глушителя по его длине делила длину L3 третьей расширительной камеры 9 пополам. Для усиленияThe lengths L1 and L2 of the first and second expansion chambers 7, 8, respectively, are selected so that their internal volumes, minus the volume of structural elements located inside them, are equal to each other. An additional partition 15 inside the third chamber 9 is installed in such a place that the coordinate of its location inside the muffler along its length divides the length L3 of the third expansion chamber 9 in half. To enhance

эффективности работы глушителя на пути потока в трубе 11 установлена перфорированная перегородка 14, которая может быть выполнена с перфорацией, в которой суммарная площадь отверстий эквивалентна одиночному отверстию диаметром (0.475 -1.0)d. Параметрами перфорации перегородки 14 можно настроить резонатор Гельмгольца, образованный перфорированной перегородкой 14, заглушкой 16 и неперфорированной частью трубы 11, на необходимые частоты звукоподавления, характерные для того или иного двигателя внутреннего сгорания.the silencer’s performance in the flow path, a perforated baffle 14 is installed in the pipe 11, which can be made with perforation in which the total area of the holes is equivalent to a single hole with a diameter of (0.475 -1.0) d. The parameters of the perforation of the partition 14 can be used to adjust the Helmholtz resonator, formed by the perforated partition 14, the plug 16 and the non-perforated part of the pipe 11, to the necessary sound suppression frequencies characteristic of a particular internal combustion engine.

Далее газовый поток непосредственно и из-за противодавления заглушки 16 через отверстия частично поступает в расширительную камеру 8. Дополнительно происходит звукопоглощение в высокочастотной области звукопоглощающим материалом 17. Далее газовый поток поступает в выходной патрубок 4, где звукопоглощение происходит через отверстия перфорированной трубы 12 звукопоглощающим материалом 17.Next, the gas stream directly and due to the backpressure of the plug 16 through the holes partially enters the expansion chamber 8. In addition, sound absorption in the high-frequency region occurs by sound-absorbing material 17. Next, the gas flow enters the outlet pipe 4, where sound absorption occurs through the openings of the perforated pipe 12 by sound-absorbing material 17 .

Эффективность шумоглушения обеспечивается оптимальным подбором параметров первой и второй расширительных камер с соединительными трубками 18 и 19, перфорации перегородки 14. а также диссипацией (поглощением средой) энергии звука, движущегося вместе с потоком выхлопных газов в звукопоглощающей среде расположенной внутри третьей расширительной камеры, при этом звукопоглощающий материал расположен параллельно потоку отводимых газов и не создает дополнительного сопротивления движущемуся потоку. Поскольку передаточная функция расширительных камер (функция шумоглушения) представляет собой гребенчатый фильтр, то есть в области звуковых частот эта функция имеет периодически расположенные минимумы и максимумы, то отношение (L1+L2)/L3 выбирается таким образом, чтобы максимумы передаточной функции сдвоенных расширительных камер 7 и 8 с соединительными трубками 18. 19 расположенные по оси частот звука, накладывались наThe sound attenuation efficiency is ensured by the optimal selection of the parameters of the first and second expansion chambers with connecting tubes 18 and 19, perforation of the partition 14. As well as dissipation (absorption of the medium) of the energy of sound moving together with the exhaust gas flow in the sound-absorbing medium located inside the third expansion chamber, while it is sound-absorbing the material is parallel to the flow of exhaust gases and does not create additional resistance to the moving stream. Since the transfer function of the expansion chambers (noise reduction function) is a comb filter, that is, in the region of sound frequencies this function has periodically located minima and maxima, the ratio (L1 + L2) / L3 is selected so that the maxima of the transfer function of the dual expansion chambers 7 and 8 with connecting tubes 18. 19 located along the frequency axis of the sound were superimposed on

минимумы передаточной функции третьей расширительной камеры 9, имеющей дополнительную перегородку 15 и пропуск перфорации перфорированной трубы 12. Такой выбор соотношений длин камер позволяет получить более равномерную передаточную функцию глушителя в целом, что обеспечивает достижение максимального уровня его эффективности.the minima of the transfer function of the third expansion chamber 9, which has an additional baffle 15 and the passage of perforation of the perforated pipe 12. This choice of ratios of the lengths of the chambers allows a more uniform transfer function of the silencer as a whole, which ensures the achievement of the maximum level of its efficiency.

Таким образом, полезная модель позволяет повысить эффективность звукоподавления глушителя в широком диапазоне звуковых частот при низком противодавлении.Thus, the utility model makes it possible to increase the sound suppression efficiency of a muffler in a wide range of sound frequencies with low backpressure.

Claims

1. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine, comprising a housing divided by partitions into three chambers, with inlet and outlet pipes installed in the first and third chambers respectively, characterized in that the inlet pipe is extended into the second and third chambers, the cross-sectional height of the housing is H1 = (2.5-12.0) d, the cross-sectional width of the casing Н2 = (0.4-1.0) Н1, the length of the casing L = (4-26) d, the third chamber between the casing, the partition, and the outlet pipe is filled with sound-absorbing material.

2. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the inlet pipe is made in the form of a perforated pipe with a diameter d with a plug at the end.

3. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the inlet pipe is made in the form of a perforated pipe with a diameter d connected to a perforated pipe with a diameter d1 = (0.7-0.99) d with a plug at the end.

4. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the outlet pipe is made in the form of a perforated pipe with a diameter of d2 = (1.13-1.75) d and a pipe with a diameter of d associated with it.

5. The silencer of the exhaust of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the sound-absorbing material is made in the form of glass fiber and / or basalt fiber and / or metal fiber and / or glass canvas and / or glass mesh, and / or polymer film.

6. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the length of the first chamber L1 = (0.27-0.58) L, the length of the second chamber L2 = (0.22-0.365) L, the length of the third chamber L3 = (0.22-0.365) L.

7. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that in the perforated partition between the first and second chamber above and below the inlet pipe, perforated pipes with a diameter of d3 = (0.15-1.50) d are installed.

8. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the partitions between the chambers are solid.

9. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the partitions between the chambers are perforated.

10. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the partition in the perforated pipe of the inlet pipe is made perforated.

11. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that an additional partition is installed in the third chamber.