ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F01N1/08 

Изобретение относится к области выхлопных устройств для двигателей внутреннего сгорания и касается конструкции глушителя шума.

Известен глушитель шума двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с впускным и выпускным отверстиями, центрально размещенную внутри корпуса ось и последовательно расположенные на ней диски, имеющие лопасти, угол наклона которых относительно плоскостей дисков равномерно увеличивается в сторону выпускного отверстия в пределах 10-30^o [1] .

Недостаток этого устройства заключается в сложности изготовления, вызванной индивидуальным выполнением каждого диска, имеющего разный угол наклона лопастей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является глушитель шума двигателя внутреннего сгорания, который содержит цилиндрический корпус с впускным и выпускным отверстиями, входную и выходную камеры, центрально размещенную в корпусе ось, вращающуюся в подшипниковых опорах с уплотнениями. На оси жестко смонтирована полая труба, которая несет диски с наклонными к их плоскостям лопастями [2] .

Недостаток прототипа заключается в том, что наличие вращающихся лопастей создает дополнительный шум при эксплуатации устройства, а также требуется строгая центровка и балансировка его, специальные уплотнительные устройства, высокооборотные подшипниковые опоры.

Цель изобретения - эффективное глушение шума при сохранении оптимального сопротивления истечению газа из глушителя.

Указанная цель достигается конструкцией глушителя шума двигателя внутреннего сгорания, включающей цилиндрический корпус с впускным и выпускным отверстиями, входную и выходную камеры, центрально размещенную в корпусе ось и последовательно установленные на ней диски с наклонными к их плоскостям лопастями. Диски относительно корпуса зафиксированы от проворота и объединены в секции, разделенные друг от друга воздушной промежуточной камерой. Угол наклона лопастей в каждой секции выполнен одинаковым, но уменьшающимся в направлении последующих секций. Лопасти дисков расположены со смещением в каждом последующем диске относительно лопастей предыдущего на угол α = где n - число лопастей диска.

В источниках научно-технической и патентной информации не обнаружено технических решений, содержащих признаки аналогичные совокупности отличительным признакам заявленного технического решения, следовательно оно имеет изобретательский уровень.

Предложенная конструкция глушителя шума позволяет значительно снизить шум при сохранении оптимального сопротивления истечению газа.

Фиксация дисков от проворота относительно корпуса приводит к закручиванию газа по спирали, что удлиняет путь движения потока газа внутри корпуса и создает понижение скорости потока газа от секции к секции, а это способствует эффективности глушения шума при сохранении оптимального сопротивления истечению газа.

Наличие нескольких секций позволяет производить эффективное глушение шума во всем диапазоне работы двигателя, т. к. в зависимости от числа оборотов двигателя поток газы и его скорость изменяются в несколько раз. Промежуточные камеры способствуют стабилизации потока газа.

Угол наклона лопастей дисков выполненный одинаковым в каждой секции приводит к упрощению конструкции без потери оптимального сопротивления газа, а уменьшение угла от секции к секции приводит к постепенному уменьшению скорости потока газа и соответственно уменьшению шума и эффективности работы глушителя.

Смещение лопастей последующего диска относительно лопастей предыдущего удлиняет путь перемещения газов без увеличения длины камеры, что способствует получению компактной конструкции с эффективным снижением шума. Угол смещения α способствует перекрытию прямого потока газа и его закручиванию.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг. 3.

Глушитель шума двигателя внутреннего сгорания включает цилиндрический корпус 1, на одном конце которого имеется входное отверстие 2 и входная камера 3, на другом - выходное коническое отверстие 4 и выходная камера 5. Внутри корпуса на приваренных к его стенкам планках 6 размещена ось 7, зафиксированная от проворота гайками 8. На оси последовательно жестко закреплены диски 9, имеющие по периферии лопасти, наклонные к плоскостям дисков под углом β.

Диски объединены в секции 10 и 11, которые разделены друг от друга промежуточной воздушной камерой 12. Количество секций может быть две и более и их количество зависит от мощности двигателя, т. е. с увеличением мощности двигателя количество секций увеличивается. В каждой из секций положение диска определяется стержнем 13. Угол наклона лопастей диска β в каждой отдельной секции выполнен одинаковым, но уменьшающимся в направлении последующих секций на 20-30^o. Угол менее 20^o будет увеличивать завихрение потока газа, приводящее к увеличению шума, а более 30^o - приведет к увеличению скорости движения газов, что отрицательно скажется на снижении шума.

В данном случае в первой секции (поз. 10) угол β наклона лопастей диска составляет 50-60^o, а в следующей секции (поз. 11) - 30-40^o.

При угле β в первой секции менее 50^o и менее 30^o в следующей секции будет увеличено сопротивление движению газов, что приведет к падению КПД двигателя, а при β в первой секции более 60^o и более 40^o в следующей секции приведет к недостаточному эффекту шумопоглощения из-за высокой скорости движения газов.

Диски на оси закреплены со смещением лопастей. Лопасти каждого последующего диска относительно лопастей предыдущего диска смещены на угол α = где угол α выбран в зависимости от количества лопастей диска n и перекрытия движения потока газа и его закручивания по спирали.

При эксплуатации глушитель монтируется в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания при впускном отверстии. При включении двигателя выхлопные газы выбрасываются через выпускное отверстие двигателя во входную камеру 3, где газы расширяются, устремляются к периферии дисков 9 и, ударяясь в наклонные лопасти неподвижных дисков, получают вращательное движение.

Благодаря смещению лопастей каждого последующего диска на угол α газы перемещаются по периферийной полости корпуса глушителя по винтовой линии. В результате такого движения в секции (поз. 10) путь газов увеличивается, а скорость движения и давление падают. Последующее уменьшение энергии потока газа происходит в промежуточной камере 12 и последующей секции (поз. 11) с аналогичным расположением дисков.

Газы, выходящие из последующей секции и поступающие в выходную коническую камеру 5 имеют вращательное движение и через выходное отверстие выбрасываются в атмосферу.

Предлагаемый глушитель благодаря стационарному закреплению дисков, смещению лопастей последующего диска относительно предыдущего, а также наклону лопастей позволяет значительно снизить шум, упростить конструкцию, повысить надежность работы (ввиду отсутствия вращающихся деталей и уплотнений) и удешевить изготовление глушителя.

Использование: в области выхлопных устройств для двигателей внутреннего сгорания и конструкциях глушителя шума. Сущность изобретения: глушитель шума двигателя внутреннего сгорания включает цилиндрический корпус с впускным и выпускным отверстиями, входной и выходной камерами, центрально размещенную в корпусе ось и последовательно установленные на ней диски с наклонными к их плоскостям лопастями. Диски относительно корпуса зафиксированы от проворота и объединены в секции с образованием промежуточной воздушной камеры между ними. Угол наклона лопастей дисков в каждой секции выполнен одинаковым и уменьшающимся в направлении последующих секций на 20-30. Лопасти дисков расположены со смещением в каждом последующем диске относительно лопастей предыдущего диска на угол α 360/2n, где n - число лопастей диска. 4 ил.

ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндрический корпус с впускным и выпускным патрубками, сообщенными соответственно с входной и выходной камерами, цилиндрическую ось, размещенную в корпусе, и последовательно установленные на оси диски с лопастями, наклоненными к их плоскости, отличающийся тем, что диски жестко закреплены на оси и объединены в секции с образованием промежуточной воздушной камеры между ними, а лопасти дисков относительно их плоскостей в каждой секции выполнены с одинаковым углом наклона, уменьшающимся в каждой последующей секции на 20 - 30^o, причем лопасти каждого последующего диска расположены со смещением относительно лопастей предыдущего диска на угол
α = ,
где n - число лопастей диска.