ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА Российский патент 2002 года по МПК F01N1/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности энергетического машиностроения, а именно к глушителям шума преимущественно энергетических установок, например двигателей внутреннего сгорания, и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авторском свидетельстве 1590611 [1].

Известный глушитель шума [1] содержит корпус с приемным и выпускным патрубками, разделенный продольными перегородками на щелевые каналы. Каналы образованы последовательно чередующимися участками сужения и расширения. Длина участка сужения между участками расширения равна (0,8-1,2) от среднегеометрического длин предшествующего и следующего за ним по каналу участков расширения. Продольные перегородки выполнены из полос ступенчатой формы. Участки сужения и расширения смежных щелевых каналов размещены с чередованием по длине корпуса.

В известном глушителе газовый поток неоднократно проходит внезапные сужения и расширения сечения щелевых каналов. При внезапном расширении поток отрывается от стенки канала и далее на некотором расстоянии движется, расширяясь, в виде свободной струи плоской в силу геометрии щели формы. При внезапном сужении поток сжимается, занимая площадь менее площади сечения канала, затем струя начинает расширяться. В обоих случаях вихреобразование при расширении струи вызывает существенные потери давления. Значительное аэродинамическое сопротивление является недостатком известного глушителя шума, поскольку затрудняет его использование в условиях ограничения потерь давления.

Техническим результатом изобретения является снижение аэродинамического сопротивления.

Технический результат достигается тем, что в глушителе шума, содержащем корпус с впускным и выпускным патрубками, разделенный продольными перегородками, выполненными из полос ступенчатой формы, на щелевые каналы, образованные последовательно чередующимися участками сужения и расширения, для которых длина участка сужения между участками расширения составляет (0,8-1,2) от среднегеометрического длин предшествующего и следующего за ним по щелевому каналу участков расширения, с чередованием участков сужения и расширения смежных щелевых каналов по длине корпуса, участки сужения соосно продлены внутрь участков расширения с образованием несмыкающихся внутренних участков сужения, расстояние между которыми:
l_вн ≤ l_p-m²h
где l_вн - расстояние между внутренними участками сужения, м;
l_p - длина участка расширения, внутрь которого продлены участки сужения, м;
m - коэффициент затухания скорости в плоской струе; m=2,5;
h - наименьший из размеров поперечного сечения внутренних участков сужения, м.

Расстояние l_вн соответствует длине начального участка плоской свободной струи и обусловливает постоянство поперечного сечения струй, проходящих через сужения и расширения щелевых каналов. Нами экспериментально установлено, что размещение внутренних участков сужения на требуемом расстоянии, предупреждая вихреобразование, обеспечивает снижение потерь давления (на 25% для скоростей, наиболее распространенных в системах энергетических установок) без ухудшения акустической характеристики глушителя. Возможность уменьшения l_вн предусмотрена для того, чтобы не ограничивать выбор технологии изготовления устройства.

На фиг.1 изображен глушитель шума, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1.

Глушитель шума содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 патрубками, разделенный при помощи продольных перегородок 4 на щелевые каналы 5, которые составлены из последовательно чередующихся участков сужения 6 и расширения 7. Участки сужения 6 соосно продлены внутрь участков расширения 7 с образованием несмыкающихся внутренних участков сужения 8. Расстояние l_вн между участками 8 не превышает величины, определяемой вычитанием из длины l_р участка расширения 7, внутрь которого продлены участки сужения 6, произведения квадрата коэффициента m затухания скорости в плоской струе и наименьшего из размеров h поперечного сечения внутренних участков сужения 8.

Глушитель шума работает следующим образом.

Газовый поток, в котором распространяются звуковые волны, через впускной патрубок 2 поступает в полость корпуса 1, распределяется в щелевых каналах 5 между продольными перегородками 4, проходит по чередующимся в каналах 5 участкам сужения 6, имеющим внутренние участки сужения 8, и участкам расширения 7, затем через выпускной патрубок 3 выбрасывается в окружающую среду или смежный объем. Благодаря разнице поперечного сечения участков щелевых каналов 5, часть звуковых волн отражается обратно к источнику, что ведет к частичному затуханию шума. Работа глушителя характеризуется широкополосным затуханием. Наличие участков сужения 8 во внутреннем объеме участков расширения 7 не ухудшает акустическую характеристику глушителя.

Выполнение внутренних участков сужения 8, которые имеют длину, обеспечивающую постоянство сечения потока при прохождении щелевых каналов 5, создает возможность снижения, по сравнению с прототипом, аэродинамического сопротивления глушителя на величину:
ΔР=[(1-Т/S)²k+0,5(1-Т/S)n]Р,
где ΔP- потери давления на преодоления внезапных сужений и расширений, Па;
Т - площадь поперечного сечения участков сужения щелевых каналов, м²;
S - площадь поперечного сечения участков расширения щелевых каналов, м;
k - количество исключенных внезапных сужений;
n - количество исключенных внезапных расширений;
Р - динамическое давление, Па.

Изобретение относится к глушителям шума энергетических установок, например ДВС. Газовый поток, в котором распространяются звуковые волны, через впускной патрубок поступает в полость корпуса, распределяется в щелевых каналах между продольными перегородками, проходит по чередующимся в каналах участкам сужения, имеющим внутренние участки сужения, и участкам расширения, затем через выпускной патрубок выбрасывается в окружающую среду или смежный объем. Благодаря разнице поперечного сечения участков щелевых каналов часть звуковых волн отражается, что ведет к частичному затуханию шума. Работа глушителя характеризуется широкополосным заглушением. Выполнение внутренних участков сужения длиной l_вн ≤ l_p-m²h (l_p - длина участка расширения, m - коэффициент затухания, h - наименьший из размеров поперечного сечения внутренних участков сужения) обеспечивает снижение аэродинамического сопротивления на величину, равную потерям давления на преодоление внезапных сужений и расширений щелевых каналов. 2 ил.

Глушитель шума, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками, разделенный продольными перегородками, выполненными из полос ступенчатой формы, на щелевые каналы, образованные последовательно чередующимися участками сужения и расширения, для которых длина участка сужения между участками расширения составляет (0,8-1,2) от среднегеометрического длин предшествующего и следующего за ним по щелевому каналу участков расширения, с чередованием участков сужения и расширения смежных щелевых каналов по длине корпуса, отличающийся тем, что участки сужения соосно продлены внутрь участков расширения с образованием несмыкающихся внутренних участков сужения, расстояние между которыми
l_вн≤l_p-m²h,
где l_вн - расстояние между внутренними участками сужения, м;
l_p - длина участка расширения, внутрь которого продлены участки сужения, м;
m - коэффициент затухания скорости в плоской струе; m= 2,5;
h - наименьший из размеров поперечного сечения внутренних участков сужения, м.