Регулируемый прямоточный глушитель Российский патент 2024 года по МПК F01N1/16 F01N1/02 

Изобретение относится к глушителям выхлопа для двигателей внутреннего сгорания, а именно к дросселируемым, конструкция которых облегчает изготовление, сборку или разборку, при этом обладая свойством регулирования параметров.

Известны глушители шума, имеющие, с целью обеспечения возможности настройки, корпус с цилиндрической впускной полостью, установленный в ней в качестве подвижной торцовой стенки поршень с центральным отверстием в донной части и винтовую пружину, прикрепленную одним концом к юбке поршня, а другим - к выпускному патрубку и разделяющую корпус на сообщающиеся камеры, при этом поршень выполнен составным, и его донная часть выполнена подвижной относительно юбки (см., например, описание к авт. свид. SU 987128, F01N1/00, опубликовано 17.01.83). Такая конструкция недостаточно технологична. Здесь и далее использованы характеристики технологичности в соответствии с ГОСТ 14.205-83 «Технологичность конструкции изделий. Термины и определения». Кроме того, контакт деталей, обеспечивающих изменение размеров звукопоглощающих камер и каналов, с корпусом, как правило металлическим, влияет на возникновение такого явления, как передача звуковых колебаний через конструкцию глушителя. Из уровня техники известно, что помимо простого распространения звука выхлопов двигателя через глушитель на выходной патрубок возможно распространение звука другими путями, в том числе по воздуху от корпуса самого глушителя и структурно распространяющегося звука по конструктивным элементам глушителя - см., например, ГОСТ 31328-2006 «Шум. Руководство по снижению шума глушителями», стр.6-7.

В качестве аналога, наиболее близкого к изобретению (прототипа), которому присуща совокупность признаков, в большинстве своем совпадающая с признаками изобретения, принято техническое решение «Глушитель шума газового потока» (описание к авторскому свидетельству SU 470647, F01N1/10, опубликовано 15.05.75). Такой глушитель имеет цилиндрический корпус со входным отверстием, по меньшей мере две перегородки и втулки, расположенные перпендикулярно оси с центральным отверстием и образующие расширительную камеру, и заднюю торцевую перегородку с дополнительными периферическими отверстиями, установленную в корпус и имеющую поджимной винт, при этом центральные сквозные отверстия в перегородках увеличиваются по мере удаления от входа. Каждая перегородка может иметь звукоизолирующие прокладки в местах прилегания к корпусу и смежным перегородкам. Однако такие прокладки неэффективны для низкочастотных звуковых колебаний, которые распространяются от циклической работы цилиндров двигателя внутреннего сгорания, кроме того, перегородки такого глушителя не идентичны, что снижает технологичность в производственном аспекте. Для сборки такого глушителя перегородки устанавливают в корпус, начиная от входа потока вплотную к друг к другу, и замыкают торцевой планкой с опорным винтом, что ограничивает возможности настройки только изменением диаметра центрального отверстия, что недостаточно с точки зрения эксплуатационного аспекта технологичности.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении и использовании изобретения, и которая не могла быть решена при осуществлении и использовании известных аналогов изобретения, заключается в низкой производственной и эксплуатационной технологичности конструкции, определяемой большой номенклатурой потребных деталей-перегородок и отсутствием средств регулирования параметров глушителя.

Другой технической проблемой, решаемой изобретением, является недостаточность конструктивных средств, направленных на снижение уровня звуковых колебаний, передаваемых через конструкцию глушителя, в частности по местам контактов перегородок.

Для решения перечисленных технических проблем предлагается Регулируемый прямоточный глушитель, содержащий цилиндрический корпус со входным отверстием, перегородку и, по меньшей мере, одну втулку с центральным отверстием, расположенных перпендикулярно оси корпуса и образующих расширительную камеру, а также заднюю торцевую втулку с дополнительными периферическими отверстиями, установленную на корпус, при этом центральные сквозные отверстия имеют со стороны входа потока наклонные выфрезеровки, втулки, включая заднюю торцевую втулку, имеют цилиндрическую и коническую части, коническая часть выполнена вогнутой со стороны потока, а цилиндрическая часть имеет наружную резьбу для установки в глушитель и внутреннюю для соединения с наружной резьбой смежной втулки, при этом на вход корпуса установлена гильза, соединенная резьбой с перегородкой, образующей регулируемую расширительную камеру.

Такое выполнение конструкции позволяет настраивать шумопоглощающие характеристики за счет изменения размера регулируемой камеры, сдвигая перегородку, что позволяет использовать глушитель на двигателях разной мощности.

Снижение шума, передаваемого конструкцией глушителя, достигается за счёт того, что вогнутая поверхность входной части втулок смягчает удар потока на входе в камеру, образуемую втулкой, что снижает амплитуду звука, продуцируемого конструкцией глушителя. Этой же цели служат наклонные выфрезеровки центральных отверстий во втулках и раззенковка отверстий в перегородке. Наличие выфрезеровок и раззенковок способствует дополнительному завихрению (турбулизации) потока в виде отдельных струй и их перемешивание с осевыми слоями, что усиливает эффект турбулизации и торможения и соответственно приводит к дополнительной диссипации кинетической и акустической энергий потока, проходящего через перегородку и втулки. Вместе с тем неожиданно было установлено влияние резьбового соединения элементов конструкции между собой и с корпусом на снижение шума, продуцируемого конструкцией глушителя по сравнению с жестким их креплением, например, сваркой. Сведений о влиянии такого соединения на получение технического результата в уровне техники не обнаружено.

Одновременно достигается повышение технологичности конструкции глушителя. В производственном аспекте это происходит из-за уменьшения числа оригинальных деталей (идентичные втулки), а также из-за того, что сборка резьбовых соединений менее трудоемка, чем установка звукоизолирующих прокладок (по четыре на каждую втулку). В эксплуатационном аспекте повышение технологичности следует из того, что можно обеспечить настройку глушителя при сборке и/или доводку в процессе эксплуатации без привлечения дополнительных деталей, меняя объем основной расширительной камеры. Звукопоглощающие втулки одновременно являются и корпусом глушителя, они последовательно накручиваются - первая на основной корпус расширительной камеры, далее каждый элемент накручивается на предыдущий, завершая задней торцевой втулкой.

Таким образом совокупностью перечисленных конструктивных признаков обеспечивает получение обоих технических результатов - снижение уровня шума, передаваемого с конструкции глушителя, и повышение уровня технологичности глушителя.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 - глушитель в сборе, продольный разрез; фиг. 2 - корпус в изометрии; фиг. 3 - перегородка, продольный разрез; фиг. 4 - втулка, продольный разрез; фиг. 5 - втулка, вид по ходу потока; фиг. 6 - задняя торцевая втулка, продольный разрез; фиг. 7 - задняя торцевая втулка, вид по ходу потока; фиг. 8 - задняя торцевая втулка в изометрии. Цифрами на фигурах обозначены: 1 - корпус, 2 - гильза, 3 - перегородка, 3.1 - раззенковки, 4 - втулка, 4.1 - центральное отверстие, 4.2 - периферические отверстия, 4.3 - выфрезеровки, 5 - задняя торцевая втулка, 5.1 - центральное отверстие, 5.2 - периферические отверстия, 5.3 - выфрезеровки, 6.1 - входная расширительная камера, 6.2 - основная расширительная камера, 6.3 - дополнительная расширительная камера.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения служит конструкция, содержащая цилиндрический тонкостенный корпус 1, в котором со стороны входа потока установлены на резьбе гильза 2 и перегородка 3 с раззенкованными отверстиями 3.1, формирующие входную и основную расширительную камеры - 6.1, 6.2. На заднем торце корпуса 1 установлены на резьбовом соединении одна или более втулки 4, представляющие собой однотипные детали, имеющие центральное проходное отверстие 4.1, периферические сквозные отверстия 4.2 и завихрительные выфрезеровки 4.3. При монтаже на корпус 1, стенки втулок 4 формируют продолжение корпуса глушителя, а также - замкнутые полости, образующие объем дополнительных расширительных камер - 6.3. На торец последней втулки 4, установлена на резьбе задняя торцевая втулка 5, конструкция которой отличается от втулок 4 наличием дополнительных периферически расположенных выходных отверстий 5.2. На центральных проходных отверстиях всех втулок, включая торцевую, со стороны входа потока выполнены с наклоном в разные стороны выфрезеровки 4.3, 5.3 (например, с помощью фрезы). Все детали можно изготовить из металлических сплавов, имеющих стойкость к температурам выхлопных газов. После подсоединения корпуса 1 передним концом к выхлопной трубе двигателя (не показано) глушитель работает по известным схемам - как прямоточный (со сквозным проходным отверстием 4.1, 5.1) с отражательными элементами - завихрителями (раззенковками 3.1, выфрезеровками 4.3, 5.3) и резонаторами (расширительными камерами 6.1, 6.2 и 6.3).

Продольный разрез на фиг. 1 иллюстрирует возможность регулирования заявляемого глушителя - по числу устанавливаемых дополнительных расширительных камер и по объёму входной и основной расширительной камер путем сдвига по резьбе гильзы 2 и перегородки 3.

Для получения оптимальных результатов по шумоглушению конструкция позволяет регулировать глушитель следующим образом.

В цилиндрический корпус 1 заданного диаметра и длины ввинчивают гильзу 2 вместе с перегородкой 3, которые формируют входную 6.1 и основную 6.2 расширительные камеры.

Далее на корпус 1 устанавливают на резьбе расчетное количество втулок 4, завершая установкой задней торцевой втулки 5, после чего устанавливают глушитель на выхлопной патрубок двигателя, включают его и замеряют шум в точке замера. Измерения производят по ГОСТ 31324-2006 «Шум. Определение характеристик глушителей при испытаниях на месте установки» с помощью шумомера, например, модели ШМ-1 производства Таганрогского ПО «Виброприбор», перемещающегося вдоль глушителя (выявление шума, продуцируемого конструкцией глушителя) или расположенного в фиксированных точках. При недостижении заданных параметров по шуму - изменяют объем входной расширительной камеры 6.1 и основной расширительной камеры 6.2, перемещая по резьбе гильзу 2 и/или перегородку 3.

Регулируемый прямоточный глушитель относится к глушителям выхлопа для двигателей внутреннего сгорания. Регулируемый прямоточный глушитель содержит цилиндрический корпус со входным отверстием, перегородку и, по меньшей мере, одну втулку с центральным отверстием, расположенные перпендикулярно оси корпуса и образующие расширительную камеру, а также заднюю торцевую втулку с дополнительными периферическими отверстиями. Перегородка и втулки имеют с корпусом резьбовое соединение. Центральные сквозные отверстия втулок имеют со стороны входа потока наклонные выфрезеровки. Втулки имеют цилиндрическую и коническую части. Коническая часть выполнена вогнутой со стороны потока, а цилиндрическая часть имеет наружную резьбу для установки в корпус и внутреннюю резьбу для соединения с наружной резьбой смежной перегородки. Такое выполнение глушителя позволяет регулировать его шумопоглощающие характеристики и повышает технологичность конструкции. 8 ил.

Регулируемый прямоточный глушитель, содержащий цилиндрический корпус со входным отверстием, перегородку и, по меньшей мере, одну втулку с центральным отверстием, расположенные перпендикулярно оси корпуса и образующие расширительную камеру, а также заднюю торцевую втулку с дополнительными периферическими отверстиями, установленную на корпус, отличающийся тем, что центральные сквозные отверстия имеют со стороны входа потока наклонные выфрезеровки, втулки, включая заднюю торцевую втулку, имеют цилиндрическую и коническую части, коническая часть выполнена вогнутой со стороны потока, а цилиндрическая часть имеет наружную резьбу для установки в глушитель и внутреннюю для соединения с наружной резьбой смежной втулки, при этом на вход корпуса установлена гильза, соединенная резьбой с перегородкой, образующей регулируемую расширительную камеру.