ГЛУШИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F01N1/10 F01N7/16 

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.

Область применения глушителя, согласно изобретению, транспорт, специальные дорожные и грузоподъемные машины, буровая и горнодобывающая техника, снабженная двигателями внутреннего сгорания.

Известен глушитель по изобретению [1]. Недостаток этого аппарата состоит в ограниченных возможностях глушения звука выхлопа из-за малой поверхности резонирующей системы.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному глушителю является глушитель [2] - прототип. Глушитель по прототипу снабжен реактором с двумя перфорированными перегородками.

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.

Цель изобретения состоит в улучшении эксплуатационных свойств глушителя выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания путем обеспечения термокомпенсации его конструктивных элементов и интенсификации тепломассообмена в нем.

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.

В частном случае с целью усиления шумопоглощения реактор заключен в металлический кожух, внутренняя поверхность которого покрыта слоем губчатого металла толщиной 2-4 мм.

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.

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.

Наличие отмеченных отличительных признаков по сравнению с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

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.

Достижение цели изобретения при работе глушителя обеспечивается сочетанием указанных отличительных признаков с упомянутыми известными признаками по прототипу.

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".

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.

Обозначения на чертежах: 1 - корпус глушителя; 2 - реактор; 3 - решетка из пористого металла; А - вход выхлопных газов; Б - выход выхлопных газов.

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.

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).

В частном случае реактор 2 может быть заключен в кожух из пористого металла толщиной 2-4 мм.

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.

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.

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.

Таким образом, изобретение позволяет решить техническую задачу, состоящую в улучшении эксплуатационных свойств глушителя.

Использование: глушитель предназначен для глушения шума выхлопа отработанных газов двигателей внутреннего сгорания и может быть применен в транспортных средствах и стационарных силовых установках, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, в том числе ГТУ. Сущность изобретения: глушитель содержит корпус, внутри которого размещен реактор с решетками. 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. Диаметр пор каждой последующей решетки меньше, чем предыдущей. Количество решеток в реакторе установлено равным 1 - 12, а расстояние между решетками составляет 5 - 50 мм и установлено с возможностью поглощения звуковых частот в диапазоне 10 Гц - 20 кГц. Реактор может быть заключен в кожух из пористого металла толщиной 2 - 4 мм. Использование пористого металла в качестве материала шумоглушащих элементов позволяет улучшить эксплуатационные свойства глушителя и повысить экологическую чистоту ДВС. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Глушитель выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий реактор с решетками, отличающийся тем, что 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, причем диаметр пор металла каждой последующей решетки меньше, чем предыдущей, количество решеток в реакторе установлено равным 1 - 12, а расстояние между решетками составляет 5 - 50 мм и установлено с возможностью поглощения звуковых частот в диапазоне 10 Гц - 20 кГц. 2. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что реактор заключен в кожух из пористого металла толщиной 2 - 4 мм.