ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА Российский патент 1994 года по МПК F01N1/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к глушителям шума газового потока, преимущественно двигателя внутреннего сгорания.

Известен глушитель шума выхлопа для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с торцовыми стенками, поперечную перфорированную перегородку и входной и выходной патрубки, внутренние срезы которых расположены в корпусе по обе стороны перегородки, при этом срезы патрубков расположены на равных расстояниях от перегородки, причем срез одного патрубка размещен по оси корпуса на равном расстоянии от торцовых стенок, а срез другого - на равном расстоянии между срезом первого и торцовой стенкой в центре тяжести условного квадранта поперечного сечения глушителя.

Такое выполнение глушителя позволяет максимально расширить полосу заглушения за счет размещения срезов патрубков в узлах низших форм (второй формы и всех нечетных - 1,3...) колебаний газа в камере, соответствующих точкам, где колебания звукового давления минимальны. Повышению эффективности шумоглушения способствует также реализация благоприятных условий для рассеивания колебательной энергии на перегородке, которая размещена в пучности четвертой низшей собственной формы колебаний газа в камере.

Однако несимметричное расположение перегородки относительно центра тяжести объема газа, заключенного в камере глушителя, приводит к некоторому искажению звукового поля в камере за счет ее ограниченной звукопрозрачности и в конечном итоге к расстройке глушителя. Чтобы этого не происходило приходится применять компенсаторы искажения поля в камере. В данном случае функцию компенсатора выполняет дополнительная перегородка с перфорационными отверстиями, установленная параллельно имеющейся перегородке и симметрично ей относительно плоскости, перпендикулярной оси корпуса и проходящей через его геометрический центр. В конечном итоге усложняются конструкция и настройка глушителя, повышается материалоемкость и гидросопротивление.

Цель изобретения - повышение эффективности глушителя за счет расширения частотного диапазона глушения при уменьшении гидросопротивлений.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном глушителе шума, преимущественно для двигателя внутреннего сгорания, содержащем цилиндрический корпус с торцовыми стенками, перфорированную перегородку, размещенную в полости корпуса, входной и выходной патрубки, внутренние срезы которых расположены в корпусе по обе стороны от перегородки, последняя размещена по обе стороны от центра тяжести газового объема цилиндрического корпуса, а ее вершины укреплены в местах соединения торцовых стенок с корпусом. При этом перегородка может быть размещена симметрично относительно плоскости, проходящей через центр тяжести газового объема корпуса перпендикулярно продольной его оси.

При таком конструктивном исполнении эффективно ослабляются все возбуждаемые в камере глушителя низшие собственные продольные и повысотные формы колебаний воздушного объема, заключенного в камере, поскольку в конструкции реализована перфорированная перегородка, простирающаяся по всей длине и высоте камеры с максимально развитой площадью поверхности, что делает возможным использовать максимально возможный коэффициент перфорации, что дает существенные преимущества по снижению гидросопротивлений. При этом, за счет симметричного размещения перегородки относительно центра тяжести объема колеблющегося в камере газа, не происходит расстройки глушителя (смещение в камере узлов и пучностей эпюр колебаний звуковых давлений на низших собственных резонансных формах колебаний объема газа в камере). При таком конструктивном исполнении отпадает необходимость использования в камере дорогостоящих звукопоглощающих материалов типа базальтового волокна, металлический шерсти и т.п., обладающих такими отрицательными качествами, как нестабильность звукопоглощающих характеристик, из-за закоксовывания твердыми и смолистыми веществами, содержащимися в выхлопных газах, недолговечность вследствие выдувания их из камеры газовым потоком и агрессивного воздействия на них химически активного конденсата, содержащегося в выхлопных газах, с соответственным его накоплением в материале.

На фиг.1-4 показаны варианты конструкции глушителя; на фиг.5 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.6 - вид слева по фиг.1.

Глушитель содержит цилиндрический корпус 1, ограниченный торцовыми стенками 2 и 3, на которых смонтированы соответственно впускной 4 и выпускной 5 патрубки, внутренние срезы 6 и 7 которых размещены в узловых зонах низших собственных форм колебаний газового объема, заключенного в камере 8 глушителя, а также перфорированную перегородку 9. Вершины перегородки 9 установлены в местах закрепления цилиндрического корпуса 1 с его торцовыми стенками 2 и 3, при этом перегородка 9 размещена по обе стороны от центра "Ц" тяжести газового объема, заключенного в камере 8 глушителя и симметрично центру "Ц". На фиг. 2,3 и 4 перегородка 9 размещена симметрично плоскости Х-Х, проходящей через центр "Ц", перпендикулярно продольной оси 0-0 корпуса 1 глушителя.

Поток выхлопных газов от двигателя через впускной патрубок 4 проникает в камеру 8, где расширяется, теряя скорость и звуковую энергию, после чего через отверстия 10 перфорации в перегородке 9 газ поступает к срезу 7 выпускного 5 патрубка. Через этот патрубок газ выводится из камеры 8 в атмосферу. При этом максимальное расширение полосы заглушения достигается за счет размещения срезов 6 и 7 патрубков 4 и 5 в узлах низших форм колебаний газа в камере 8, соответствующих точкам, где колебания звукового давления минимальны.

Повышению эффективности шумоглушения способствует также реализация благоприятных условий для рассеивания колебательной энергии на перегородке, поскольку она размещена диагонально и в проекциях по всей длине и высоте глушителя и при этом имеет значительное число достаточно малых отверстий 10 (реализация большого суммарного периметра отверстий), что способствует эффективному рассеиванию энергии колебаний за счет активных (вихревых) сопротивлений (потерь), возникающих в отверстиях 10 перегородки 9 при продавливании пульсаций, обусловленных возбужденными в камере 8 низшими продольными и повысотными формами (собственными резонансными) газового объема в камере 8 глушителя. Конструкция глушителя может иметь несколько перегородок 9, размещенных симметрично плоскости Х-Х. Механизм шумоглушения здесь аналогичен уже описанному, но эффект при этом может быть усилен. При этом не нарушается настройка глушителя, т.е. звуковое поле симметрично центру "Ц" или плоскости Х-Х.

Таким образом, в сравнении с глушителем, имеющим поперечные перфорированные перегородки, в предлагаемой конструкции при большем коэффициенте перфорации можно выполнить значительно больше отверстий перфорации 10 и не нарушить симметрию звукового поля в камере 8 глушителя.

Использование: в автомобилестроении. Сущность изобретения: глушитель содержит цилиндрический корпус 1, ограниченный торцевыми стенками 2 и 3, на которых смонтированы соответственно впускной 4 и выпускной 5 патрубки, внутренние срезы которых размещены в узловых зонах низших собственных форм колебаний газового объема, заключенного в камере глушителя, а также перфорированную перегородку 9 с отверстиями. Вершины перегородки 9 установлены в местах закрепления цилиндрического корпуса 1 с его торцевыми стенками 2 и 3, при этом перегородка 9 размещена по обе стороны от центра тяжести газового объема, заключенного в камере 8 глушителя и симметрично центру тяжести. Перегородка 9 может быть размещена симметрично плоскости, проходящей через центр, перпендикулярно продольной оси корпуса 1 глушителя. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА преимущественно для двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с торцевыми стенками, перфорированную перегородку, размещенную в полости корпуса, входной и выходной патрубки, внутренние срезы которых расположены в корпусе по обе стороны от перегородки, отличающийся тем, что перегородка размещена по обе стороны от центра тяжести газового объема цилиндрического корпуса, а ее вершины закреплены в местах соединения торцевых стенок с корпусом. 2. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что перегородка размещена симметрично относительно плоскости, проходящей через центр тяжести газового объема корпуса перпендикулярно к продольной его оси.