ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ВЫПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F01N1/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снижения уровня шума отработанных газов в качестве глушителя шума выпуска двигателя внутреннего сгорания.

Известен глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (патент США №4834214, кл. F01N 1/10, опубл. 1989 г.), содержащий корпус с боковыми стенками, с установленными в нем входным и выходным патрубками диаметром d, взаимодействующие с перфорированной оболочкой, поперечное сечение которой выполнено в виде звезды, пространство между корпусом и перфорированной оболочкой заполнено звукопоглощающим материалом.

Известное устройство недостаточно эффективно в работе, поскольку не обеспечивает снижение уровня шума в широкополосном диапазоне частот.

Задачей настоящего изобретения является разработка глушителя, обеспечивающего возможность регулирования параметров шумоглушения при простой конструкции глушителя.

Технический результат состоит в повышении эффективности звукоподавления глушителя в низкочастотном и высокочастотном диапазонах звуковых частот при низком противодавлении за счет увеличения площади контакта шумовых волн со звукопоглощающим материалом.

Результат достигается тем, что в глушителе шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с боковыми стенками, с установленными в нем входным и выходным патрубками диаметром d, перфорированную оболочку, поперечное сечение которой выполнено в виде звезды, пространство между корпусом и перфорированной оболочкой заполнено звукопоглощающим материалом, в корпусе расположена перегородка, разделяющая его по длине на две камеры, причем ширина поперечного сечения корпуса S=(2,5-12,0)d, высота поперечного сечения корпуса Н=(0,4-1,0)S, длина корпуса L=(4,0-26,0)d, длина первой камеры L1=(0,56-0,59)L, длина второй камеры L2=(0,41-0,44)L, длина входного патрубка L3, длина выходного патрубка L4, длина перфорированной оболочки L5=(1,0-0,2)L, и тем, что ось симметрии поперечного сечения перфорированной оболочки расположена в точке пересечения осей симметрии поперечного сечения корпуса глушителя, и тем, что поперечные сечения отдельных лучей перфорированной оболочки выполнены в виде треугольников, основания которых окружают точку оси симметрии, и тем, что поперечные сечения отдельных лучей перфорированной оболочки выполнены в виде трапеций, большие основания которых окружают точку оси симметрии, и тем, что поперечные сечения отдельных лучей перфорированной оболочки выполнены в виде прямоугольников, одни из оснований которых окружают точку оси симметрии, и тем, что поперечные сечения лучей перфорированной оболочки выполнены в виде криволинейных фигур, основания которых окружают точку оси симметрии, и тем, что поперечные сечения лучей перфорированной оболочки выполнены в виде треугольников и/или в виде трапеций, и/или в виде прямоугольников, и/или в виде криволинейных фигур, и тем, что отношение суммарного периметра поперечного сечения перфорированной оболочки к ее площади составляет К=(4,0-12,5)1/d, и тем, что угол между лучами поперечного сечения перфорированной оболочки составляет величину (0,9-1,1)(360°/n), где n - число лучей от 1 до 8, и тем, что звукопоглощающий материал выполнен в виде стеклянного волокна и/или базальтового волокна и/или высокотемпературного минерального волокна, и/или металлического волокна, и/или стеклянного холста, и/или стеклянной сетки, и/или полимерной пленки, и/или жидкого стекла.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на который изображены на фиг.1 - условный разрез глушителя, его вид сбоку, на фиг.2 - разрез по А-А и Б-Б глушителя с 4-лучевой перфорированной оболочкой с лучами прямоугольной формы, на фиг.3 - пример выполнения однолучевой перфорированной оболочки с лучом криволинейной формы, на фиг.4 - пример выполнения двухлучевой перфорированной оболочки с лучами криволинейной формы, на фиг.5 - пример выполнения трехлучевой перфорированной оболочки с лучами треугольной формы, на фиг.6 - пример выполнения пятилучевой перфорированной оболочки с лучами в форме трапеций (усеченные треугольники), на фиг.7 - пример выполнения шестилучевой перфорированной оболочки с лучами всех вышеперечисленных форм.

Глушитель содержит корпус 1, ширина поперечного сечения которого S=(2,5-12,0)d, высота поперечного сечения - Н=(0,4-1,0)S, длина корпуса - L=(4,0-26,0)d, боковые стенки 2, 3, входной патрубок 4 диаметром d, выходной патрубок 5 диаметром d, перфорированную оболочку 6 длиной L₅=(1,0-0,2)L, поперечное сечение перфорированной оболочки выполнено в виде звезды, корпус 1 разделен перегородкой 7 на камеру 8 длиной L1=(0,56-0,59)L и камеру 9 длиной L2=(0,41-0,44)L, весь объем между корпусом и перфорированной оболочкой заполнено звукопоглощающим материалом 10.

Глушитель работает следующим образом.

При работе двигателя поток выхлопных газов через входной патрубок 4 поступает в место его сопряжения с перфорированной оболочкой 6, выполненной в форме звезды, конструкция которой обеспечивает формирование щелевого звездообразного канала в поперечном сечении оболочки. В месте сопряжения происходит перераспределение прохождения газового потока выхлопа, который движется далее вдоль глушителя и части перфорированной оболочки 6 вместе со звуковыми волнами в направлении выходного патрубка 5 по внутреннему щелевому каналу, образованному частью перфорированной оболочки 6 в форме звезды. По мере продвижения выхлопных газов выпуска и звуковых волн вдоль перфорированной оболочки 6 происходит взаимодействие звуковых волн выпуска через перфорацию оболочки 6 со звукопоглощающим материалом 10, находящимся в камерах 8, 9, образованных перегородкой 7. При этом, чем больше суммарная площадь соприкосновения движущихся звуковых волн со звукопоглощающим материалом 10, тем выше эффективность глушителя. Далее, после прохождения газов и шума выхлопа вдоль перфорированной оболочки 6 поток поступает в место сопряжения перфорированной оболочки 6 с выходным патрубком 5. В этом месте сопряжения происходит вторичное перераспределение прохождения газового потока выхлопа и уже заглушенного шума, которые движутся далее через выходной патрубок 5 на выход из глушителя.

Эффективное глушение шума в широком диапазоне частот звука достигается совместным воздействием на шум объемов камер 8 и 9, имеющих оптимально подобранные соотношения длин камер и звукопоглотителя, площадь соприкосновения с которым максимизирована конструкцией перфорированной оболочки 6 в форме звезды, а значит, максимизирована и его звукопоглощающая способность. Известно, что звукопоглощающая способность звукопоглощающих материалов высока в области высоких частот звука и недостаточна в области низких частот при использовании их в конструкциях глушителей выхлопа (§29, 30, с.174-177, Зинченко В.И. Шум судовых двигателей, М., Судпромгиз, 1957). При этом их частотная характеристика в области высоких частот звукопоглощения имеет достаточно стабильный характер. Также известно, что для подавления шумов в области низких частот могут быть подобраны объемы расширительных камер (§29, 31, 32, с.174-187, Зинченко В.И. Шум судовых двигателей, М., Судпромгиз, 1957). Однако частотная характеристика подавления шума такими камерами представляет собой чередование областей максимального подавления и полного пропускания шума в различных областях частотного диапазона. Совместное использование подавления шума с помощью звукопоглощения с использованием звукопоглощающего материала и вариаций объемами расширительных камер позволяет получать оптимальную характеристику подавления шума в широком диапазоне частот (§29, с.174-175, Зинченко В.И. Шум судовых двигателей, М., Судпромгиз, 1957). При этом использование звукопоглощающих каналов перфорированной оболочки 6 в форме звезды является прямоточным для прохождения газового потока выхлопа, что минимизирует газодинамическое сопротивление глушителя и одновременно максимизирует эффективность звукопоглощающего материала.

Изобретение позволяет повысить эффективность звукоподавления глушителя в низкочастотном и высокочастотном диапазонах звуковых частот при низком противодавлении за счет увеличения площади контакта шумовых волн со звукопоглощающим материалом.

Глушитель содержит корпус, ширина поперечного сечения которого S=(2.5-12,0)d, высота поперечного сечения - Н=(0,4-1,0)S, длина корпуса - L=(4,0-26,0)d, боковые стенки, входной патрубок диаметром d, выходной патрубок диаметром d, перфорированную оболочку 6 длиной L1=(1,0-0,2)L, поперечное сечение перфорированной оболочки выполнено в виде звезды, корпус разделен перегородкой на камеру длиной L1=(0,56-0,59)L и камеру длиной L2=(0,41-0,44)L, весь объем между корпусом и перфорированной оболочкой заполнен звукопоглощающим материалом. Технический результат состоит в повышении эффективности звукоподавления глушителя в низкочастотном и высокочастотном диапазонах звуковых частот при низком противодавлении за счет увеличения площади контакта шумовых волн со звукопоглощающим материалом. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с боковыми стенками, с установленными в нем входным и выходным патрубками диаметром d, перфорированную оболочку, поперечное сечение которой выполнено в виде звезды, пространство между корпусом и перфорированной оболочкой заполнено звукопоглощающим материалом, отличающийся тем, что в корпусе расположена перегородка, разделяющая его по длине на две камеры, причем ширина поперечного сечения корпуса S=(2,5-12,0)d, высота поперечного сечения Н=(0,4-1,0)S, длина корпуса L=(4,0-26,0)d, длина первой камеры L1=(0,56-0,59)L, длина второй камеры L2=(0,41-0,44)L.2. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что ось симметрии поперечного сечения перфорированной оболочки расположена в точке пересечения осей симметрии поперечного сечения корпуса глушителя.3. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что поперечные сечения отдельных лучей перфорированной оболочки выполнены в виде треугольников, основания которых окружают точку оси симметрии.4. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что поперечные сечения отдельных лучей перфорированной оболочки выполнены в виде трапеций, большие основания которых окружают точку оси симметрии.5. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что поперечные сечения отдельных лучей перфорированной оболочки выполнены в виде прямоугольников, одни из оснований которых окружают точку оси симметрии.6. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что поперечные сечения лучей перфорированной оболочки выполнены в виде криволинейных фигур, основания которых окружают точку оси симметрии.7. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что поперечные сечения лучей перфорированной оболочки выполнены в виде треугольников, и/или в виде трапеций, и/или в виде прямоугольников, и/или в виде криволинейных фигур.8. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что отношение суммарного периметра поперечного сечения перфорированной оболочки к ее площади составляет К=(4,0-12,5) 1/d.9. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что угол между лучами поперечного сечения перфорированной оболочки составляет величину (0,9-1,1) (360°/n), где n=1-8.10. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что звукопоглощающий материал выполнен в виде стеклянного волокна, и/или базальтового волокна, и/или высокотемпературного минерального волокна, и/или металлического волокна, и/или стеклянного холста, и/или стеклянной сетки, и/или полимерной пленки, и/или жидкого стекла.