SU1758252A2 - Глушитель шума дл двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет повысить эффективность шумоглушени  путем утилизации энергии выхлопных газов. Глушитель шума содержит корпус 1. соосные впускной 2 и выпускной 3 патрубки, центральную трубу 6, размещенную между патрубками 2 и 3 соосно корпусу 2. соосные продольные цилиндрические перегородки 7, установленные коаксиально относительно трубы 6 и образующие кольцевые каналы 8, поперечные кольцевые перфорированные перегородки 9 и 10, установленные на торцах перегородок 7 в начале и конце каждого канала 8, и трубы 12, расположенные параллельно оси корпуса 1 в противолежащих отверсти х перфорации поперечных перегородок 9 и 10, причем межтрубное пространство кольцевых каналов 8 заполнено охлаждающим рабочим телом. При включении двигател  образующиес  выхлопные газы по впускному патрубку 2 направл ютс  в трубы 12, где интенсивно охлаждаютс  циркулирующим рабочим телом. Охлаждение выхлопных газов обусловливает эффективное снижение шума выпуска 1 з.п ф-лы, 2 ил. (Л С ч ел 00 го ел Фиг /

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к двигателестроению, а именно к глушител м шума дл  двигателей внутреннего сгорани , преимущественно транспортного средства, и  вл етс  дополнительным к авт.св, № 1687817.

Известен глушитель шума дл  двигател  внутреннего сгорани , который содержит цилиндрический корпус, соосные впуск- ноой и выпускной патрубки, соединенные с корпусом при помощи вставки в виде усеченных конусов, центральную трубу и соосные продольные цилиндрические перегородки, установленные коаксиально относительно центральной трубы с образованием кольцевых зазоров, причем перегородки выполнены с длиной, уменьшающейс  от оси корпуса, а диаметр центральной трубы равен диаметру впускного патрубка, конический дефлектор, сопр женный основанием с входным торцом центральной трубы, кольцевые поперечные перфорированные перегородки , установленные на торцах продольных перегородок с перекрытием кольцевых зазоров, причем радиусы продольных перегородок определены по формуле

Rn(1.272)Rb.n., ,2,3,4...,

где п - пор дковый номер продольный перегородки;

Rn - радиус n-й продольной перегородки;

R ь п. - радиус впускного патрубка.

Длины продольных перегородок определены по формуле

Ln

Lr (1,272)n

,0 1,2,2,4...,

где Ln - длина n-й продольной перегородки;

LT - длина центральной трубы,

а количество отверстий перфорации в кольцевых поперечных перегородках определены по формуле

Z m+1 - 1 -618 Zm, ,2,3,4..„ где квадратные скобки обозначают целую часть числа;

m - пор дковый номер кольцевой поперечной перегородки;

2т количество отверстий перфорации в m-й поперечной перфорированной перегородке , корпус выполнен заодно с последней от оси продольной перегородкой, число отверстий в первой от оси кольцевой поперечной перегородке равно одному из чисел р да Фибоначчи, начина  с п того числа. Отверсти  перфорации смежных кольцевых поперечных перегородок расположены в

шахматном пор дке на центральных радиусах последних.

Недостатком известного устройства  вл етс  невысока  эффективность шумоглушени  по той причине, что в данной конструкции отсутствует интенсивное охлаждение потока отработавших газов и наблюдаетс  значительное местное сопротивление в поперечных перфорированных

0 перегородках.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности шумоглушени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что глушитель шума дл  двигател  внутреннего

5 сгорани  снабжен трубами, установленными в кольцевых зазорах параллельно оси копруса и соедин ющими противолежащие отверсти  перфорации кольцевых поперечных перегородок, причем межтрубное про0 странство кольцевых зазоров заполнено охлаждающим рабочим телом. Глушитель может быть снабжен входным и выходным коллекторами, соединенными с полост ми кольцевых зазоров.

5 Наличие в конструкции глушител  труб, установленных соосно корпусу в противолежащих отверсти х перфорации кольцевых поперечных перегородок и заполнение межтрубного пространства охлаждающим

0 рабочим телом, позвол ет интенсивно охлаждать отдельные струи газа в трубах и повышать тем самым эффективность шумоглушени .

Одновременно имеет место стабилиза5 ци  движени  отдельных струй газа в местах расположени  поперечных перегородок, что также способствует снижению уровн  шума .

Если трубы установлены не соосно кор0 пусу, в этом случае они будут соедин ть не противоположные отверсти  в поперечных идентичных перегородках и трубы должны быть винтообразной форм#,что приведет к нежелательному возрастанию линейных со5 противлении и неоправданному усложнению конструкции. Здесь будет наблюдатьс  закрутка отдельных струй газа, что и будет снижать эффективность шумоглушени . Если межтрубное пространство не за0 полнено охлаждаемым рабочим телом, то трубчатые газоходы не будут интенсивно охлаждатьс  за счет внешнего теплоотвода и уровень шума при этом повыситс .

На фиг.1 изображена прииципиально5 конструктивна  схема глушител  шума, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Глушитель шума содержит цилиндрический корпус 1, соосные впускной 2 и выпускной 3 патрубки, в виде усеченного конуса

вставки 4 и 5, соедин ющие соответственно впускной 2 и выпускной 3 патрубки с корпусом 1, соосные продольные цилиндрические перегородки 7, установленные коаксиально относительно трубы 6 с образованием кольцевых зазоров между собой и образующие продольные кольцевые каналы 8, причем длины перегородок 7 по мере удалени  их от оси корпуса 1 уменьшаютс , кольцевые поперечные идентичные перфорированные перегородки 9 и 10, установленные на торцах перегородок 7 в начале и конце каждого кольцевого канала 8, конический дефлектор 11, сопр женный основанием с входным торцом центральной трубы 6, т.е, направленный вершиной конуса в сторону впускного патрубка 2, и трубы, установленные в кольцевых каналах 8 и соедин ющие попарно отверсти  в кольцевых поперечных перегородках 9 и 10 и установленные параллельно оси корпуса 1. Внутреннее пространство кольцевых каналов 8 заполнено охлаждающим рабочим телом (жидкостью 13). Диаметр центральной трубы 6 dr равен диаметру впускного патру- ба d ь п. Перегородки 7 установлены на рассто нии от продольной оси корпуса 1, которое определ етс  по формуле

Rn 0-272)n -R(bn, n 1,2,3,4..., (1) где n - пор дковый номер продольной перегородки 7;

Rn - радиус n-й продольной перегородки 7;

R ь n - радиус впускного патрубка 2.

Длина перегородок 7 определ етс  по формуле

U ----0 1,2,3,4...,(2)

(1,272)п

где - длина n-й продольной перегородки 7;

Ц - длина центральной трубы 6.

Количество отверстий перфорации в поперечных перфорированных перегородках 9 и 10 определ етс  по формуле

Zm+l {1,618 -Zm}, m 1,2, 3, 4 , (3) где квадратные скобки обозначают целую часть числа;

m - пор дковый номер поперечный перфорированной перегородки 9 и 10,

Zm - количество отверстий перфорации в m-й поперечной перфорированной перегородке 9 и 10.

Диаметр корпуса корпуса 1 Dk равен диаметру последней от оси продольной цилиндрической перегородки 7, т.е. корпус 1 выполнен заодно с последней продольной цилиндрической перегородкой 7 и его длина равна ее длине. Количество труб 12 равно

количеству отверстий в кольцевых поперечных перегородках 9 и 10.

Ц - обща  длина глушител , включа  длины вставок 4 и 5. Отверсти  диаметром

5 do в смежных кольцевых перфорированных перегородках 9 и 10 могут быть расположены в шахматном пор дке на их центральных радиусах Rn4 с шагом t. Диаметр труб 12 равен диаметру отверстий.

0Глушитель шума снабжен входным 14 и

выходным 15 коллекторами, которые трубами 16 подсоединены с кольцевым каналом 9. Коллектор 14 имеет кран 17 слива и подключен к насосу 18, работающему от бррто5 вой сети автомобил  напр жением 12 или 24 В.

Глушитель шума имеет фланцы 19, что обеспечивает удобство при проведении профилактических работ, например, очист0 ка труб 12 от сажи Впускным патрубком 2 глушитель подключен к приемной трубе двигател  внутреннего сгорани , а патрубком 3 - к выхлопной трубе автомобил  (не показано) Через коллекторы 14 и 15 и насос

5 18 глушитель шума подключен к источнику потреблени  утилизированной энергии, naj пример к радиатору отопител  (не показан) кабины автомобил , снабженного дизелем воздушного охлаждени .

0 Количество отверстий в первой, счита  от центральной трубы 6, перфорированной поперечной перегородке 9 (10) равно одному из чисел р да Фибоначчи, начина  с его п того числа, например, 5 или 8 или 13 и т.д.

5Глушитель шума работает следующим

образом.

Перед началом работы глушитель шума заполн етс  охлаждающей жидкостью 13, в качестве которой может быть использована

0 вода или высокотемпературные органиче-о ские теплоносители.

При включении двигател  внутреннего сгорани  образующиес  отработавшие газы по выпускному патрубку 2 поступают в кор5 пус 1. Коническим дефлектором 11 поток газов равномерно и последовательно направл етс  в трубы 12, установленные в отверсти х перегородок 9 и 10 в среде охлаждающей жидкости 13, которой пред0 варительно заполнены кольцевые каналы б.Далее поток газов проходит по трубам 12, где интенсивно охлаждаетс . Затем газы расшир ютс  внутри центральной трубы 6, одновременно по выпускному патрубку 3

5 выбрасываютс  в атмосферу. Благодар  интенсивному охлаждению в трубах 12 и последующему расширению в трубе 6 шум выпуска значительно снижаетс , Трубы 12 в данном случае  вл ютс  газоходами и формируют поверхность нагрева глушител  шума , работающего в режиме утилизационного теплообменника. Эта поверхность нагрева , отнесенна  к массе охлаждающей жидкости 13, определ ет величину удельной поверхности нагрева утилизационного теп- лообменника. Чем выше значение удельной поверности, тем интенсивнее идет процесс теплообмена от газов к охлаждающей жидкости , тем эффективнее охлаждение газов. Скорость движени  отработавших газов, их температура и давление при этом падают, а шум выпуска снижаетс . Здесь наблюдаетс  положительный эффект теплового торможени  отработавших газов в области дозвукового их течени  (согласно закону об- ращени  воздействий Л.А.Вулиса).

Вместе с двигателем внутреннего сгорани  включаетс  и насос 18, который начинает прокачивать охлаждающую жидкость 13 через все внутренние кольцевые каналы 8, где установлены трубы 12. Охлаждающа  жидкость 13 проходит снизу вверх и справа налево (противотоком) и оттруб 12 одновременно нагреваетс . При этом имеет место равномерное нагревание охлаждающей жидкости 13 во всех кольцевых каналах в тонком слое. Благодар  коллекторам 14 и 15 и трубам 16 охлаждающа  жидкость одновременно входит в выходит иЗ всех кольцевых каналов 8. Так как поперечные 9 и 10Г продольные 7 перегородки и трубы 12 св заны между собой строго определенными соотношени ми, то в местах расположени  труб 12 имеет место одинакова  удельна  поверхность нагрева, что обуславливает одинаковую интенсивность теплообмена во всех каналах 8 и стабилизирует тепловую эффективность устройства.

Так как трубы 12 в данной конструкции глушител  имеют разные длины, то дл  них существуют и разные резонансные частоты. Явление резонанса между трубами 12 в глушителе практически наблюдатьс  не будет, трубы 12 разной длины позвол ют избежать  влени  резонанса в диапазоне рабочих частот двигател . Это особенно ценно, если глушитель работает без охлаждающей жидкости , например, летом. Кроме того, это приводит к существенному уменьшению акустических колебаний на выходе из глу- шител .

Таким образом, в глушителе практически реализованы следующие основные методы глушени  (подавлени ) шума: продав- ливание отработавших газов через перфорацию поперечных перегородок 9 и 10 обеспечивает достаточно эффективное подавление средне- и высокочастотных составл ющих спектра шума; интенсивное охлаждение потока отработавших газов в теплообменных трубах 12 способствует глушению низкочастотных звуковых колебаний при значительном снижении величины газодинамического сопротивлени  за счет падени  скорости потока газов; сочетание длин и расположение труб 12 обеспечивают эффективное ослабление уровн  шума в целом .

Количество продольных цилиндрических перегородок 7, формирующих кольцевые каналы 8, может быть различное. Оптимальным следует прин ть их количество 3 или 5, или 8.

При отсутствии верхнего коллектора 15 к глушителю может быть подсоединено различное количество потребителей утилизированной теплоты, обогреватель кабины, обогреватель кузова, мармит, пищевароч- ный котел, водонагреватель и т.п. Это существенно расшир ет эксплуатационные характеристики глушител , здесь каждый  рус работает на свой отдельный потребитель тепловой энергиит, т.е. автономно. В качестве охлаждающего рабочего тела можно использовать воду, антифриз, дитолил- метан, дикумулметан, минеральное масло ВАПОР-Тит.д.

Claims (2)

1.Глушитель шума дл  двигател  внутреннего сгорани  по авт.св. № 1687817, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности шумоглуше- ни , он снабжен трубами, установленными в кольцевых зазорах параллельно оси корпуса и соедин ющими противолежащие отверсти  перфорации кольцевых поперечных перегородок, причем межтрубное пространство кольцевых зазоров заполнено охлаждающим рабочим телом.

2.Глушитель по п.1, о т л и ч а ю щ и и - с   тем, что он снабжен входным и выходным коллекторами, соединенными с кольцевыми зазорами.

А-А

13

Фаг. 2