Глушитель шума для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК F01N1/08 

Изобретение, отнск,иггя к машиноглро снию, п частности к двигателестроению

Цель изобретения - повышение эффективности шумоглушения и унификации.

На фиг 1 представлен предлагаемый глушитель, продольный разрез; на фиг.2 разрт Л А на фиг 1.нафиг.3 разрез П-Б на фиг. 1

Глушитель шума содержит цилиндрический корпус 1, соосны впускной 2 и выпускной 3 патрубки, п виде усеченного конуса вставки 4 и 5, соединяющие соответственно впускной 2 и выпускной 3 патрубки с корпусом 1 центральную трубу б, размещенную между патрубками 2 и 3 соосно с корпусом 1. сносные продольные цилиндрические перегородки 7, установленные коаксиально относительно тру&ы G с образованием коль- цеоых зазоров между собой и образующие продольные кольцевые каналы-газоходы 8 причем длина перегородок 7 по мере удаления их от оси корпуса 1 уменьшается, кольцевые поперечные перфорированные перегородки 9 и 10, установленные на торцах перегородок 7 в начале и конце каждого юльцевого канала-глзохода 8, конический дефлектор 11, сопряженный основанием с входным торцом трубы 6 те направленный вершиной конуса в сторону патрубка 2

Диаметр dr трубы fi равен диаметру dn п впускного патрубка Перегородки 7 установлены на расстоянии от продольной оси корпуса 1, которое определяется по формуле

Rn -(1.272)-R

п - 1,2,3,4

где п порядковый номер продольной перегородки 7;

RP - радиус n-и продольной перегородки 7;

RB п - радиус впускного патрубка 2.

Длины перегородок 7 определяются по формуле

(1,272)

п - 1.2.3.4

где Ln - длина n-и продольной перегородки 7,

LT длина центральной трубы 6 Количество отверстий перфорации в перегородках 9 и 10 определяется по формуле

Zrrn-1 61B-Zm -m - 1,2,3,4, ,

где квадратные скобки обозначают целую часть числа,

m - порядковый номер поперечной перфорированной перегородки

7т количество отверстии перфорации в гл-й поперечной перфорированной перегородке

Диаметр D корпуса 1 равен диаметру

последнею от оси перегородки 7. т е корпус 1 выполнен заодно с последней перегородкой 7 и его длина равна ее Длине. U общая длина глушителя, включая длины вставок 4 и 5. Отверстия диаметром do в смежных

0 кольцевых перегородках 9 и 10 могут быть расположены в шахматном порядке на их центральных радиусах Rn с шагом t.

Глушитель шума имеет фланцы 12, что обеспечивает удобство при проведении

5 профилактических работ, например, очистку внутренних элементов от сажи замена прогоревших перфорированных перегородок 9 и 10 и тд Патрубком 2 глушитель подключен к приемной трубе двигателя

0 внутреннего сгорания, а патрубком 3 - к выхлопной трубе автомобиля.

Поперечные перегородки 9 и 10 одновременно, кроме своего основного назначения, выполняют функции соединительных

5 элементов - весь набор (пакет) продольных перегородок 7 и труба б висят внутри глушителя на поперечных перегородках 9 и 10. а последние жестко соединены с корпусом 1 С помощью Фланцев 12 к корпусу 1 при0 соединены вставки 4 и 5. в свою очередь, соединенные с патрубками 2 и 3, при этом корпус 1 является одновременно и последней продольной цилиндрической перегородкой 7, их диаметры и длины равны между

5 собой.

Глушитель шума работает следующим образом.

При включении двигателя внутреннего сгорания образующиеся отработавшие газы

0 по впускному патрубку 2 поступают в корпус 1. Коническим дефлектором 11 поток газов равномерно и последовательно направляется к поперечным перфорированным перегородкам 9. В перегородках 9 поток газа

5 разбивается на отдельные струи пропорционально площади живого сечения каждой перегородки 9, при этом в дальнейшем каждая струя газа движется по своему кольцевому каналу - газоходу 8 и затем встречает

0 поперечную перфорированную перегородку 10 конструкция которой идентична перегородке 9. Минуя перегородку 10. отдельные струи таза в дальнейшем последовательно сливаются в один общий поток

5 и выбрасываются п. выпускному патрубку 3 в атмосферу, но предварительно еше расширяются внутри центральной трубы 6.

Так как поперечные перегородки 9 и 10 и продольные каналы-газоходы 8 имеют одинаковую пропускную способность, то на

Одновременно уравнение Ln

всем пути следования газов от впускного патрубка 2 до выпускного патрубка 3 имеет место устойчивая стабилизация их движения, что и способствует повышению эффективностишумоглушения.Это обеспечивается тем, что размеры основных элементов глушителя - поперечные 9 и 10 и продольные 7 перегородки, центральная труба 6, впускной патрубок 2 и корпус 1 в сочетании с коническим дефлектором 11 связаны между собой определенными соотношениями, при этом использование закономерностей ряда Фибоначчи существенно упрощает методику расчета.

Так, например, уравнение В л (1,272)-Вв.п. обеспечивает пропорциональное увеличение площади поперечного сечения кольцевых каналов- газоходов 8 по мере увеличения радиуса перегородок 7.

LT

(1.272)

обеспечивает пропорциональное уменьшение длины перегородок 7 и соответственно каналов-газоходов 8, но при этом внутренняя боковая поверхность этих каналов-газоходов остается неизменной и равной между собой. Следовательно, потери на трение в каждом канале-газоходе 8 будут одинаковыми, а скорости движения каждой струи - равными.

Выполнение условия, при котором ZfTvt-i 1,618-Zm, обеспечивает пропорциональное увеличение живого сечения перегородок 9 и 10 по мере увеличения радиуса установки перегородок 7, причем это увеличение одновременно пропорционально росту площади поперечного сечения кольцевых каналов-газоходов 8.

Наличие поперечных перегородок 9 и 10 на входе и выходе из каналов-газоходов 8 обеспечивает равенство гидравлических сопротивлений в передней и хвостовой частях глушителя.

Совмещение корпуса 1 с последней продольной кольцевой перегородкой 7 позволяет исключить из устройства нежелательные дополнительные газоходы в поперечном сечении, наличие которых нарушало бы общую картину течения газового потока и дестабилизировало его движение.

Выполнение корпуса 1 заодно с последней продольной цилиндрической перегородкой 7 в сочетании с коническим дефлектором 11 и конусной вставкой 4 обеспечивает постоянство площади поперечного сечения наклонного впускного газохода при увеличении радиуса, что стабилизирует газовый поток перед его входом в каналыгазоходы 8 через поперечные перфорированные перегородки 9.

При выполнении длины корпуса 1 больше длины последней продольной перего- 5 родки 7 в конце наклонного газоход) имеет место расширение (местное) потока, что нежелательно.

При выполнении длины корпуса 1 меньше длины последней продольной перего0 родки 7, в конце наклонного конического газохода имеет место нежелательное сужение потока.

Таким образом, независимо от месторасположения продольных перегородок 7:

5 ближе к центральной трубе 6 или дальше от нее, на всем пути движения газов как в поперечном, так и в продольном направлениях созданы условия для стабильного их течения и эффективного тем самым глушения

0 шума. Здесь общий поток газа предварительно поочередно разбивается на мелкие струи и в дальнейшем каждая образованная струя газа движется по своему автономному (параллельному) каналу-газоходу 8 без вза5 имного перемешивания, причем гидравлические сопротивления каналов-газоходов 8 равны между собой, так как потери на трение вязкого газа о стенки канала-газохода 8 одинаковые. А это, в свою очередь, обуслов0 ливэет равенство скоростей движения газа в этих каналах-газоходах 8, равномерное торможение струек газа и тем самым снижение шума. Весьма важно, что на выходе каналы-газоходы 8 благодаря перегородке 10

5 имеют также равные гидравлические сопротивления, что дополнительно усиливает эффект заглушения шума. Этому способствует также и поочередное (последовательное) слияние отдельных струй газа в общий по0 ток, с заходом по пути внутрь центральной трубы 6, т.е. с внезапным расширением. Из изложенного следует что. так как

45

Km Km+1. TO Wn + 1

Wn Wn+1,

где Кт - пропускная способность попереч- пой перфорированной перегородки;

m - порядковый номер поперечной перфорированной перегородки;

Wn - скорость движе -1ия газа в канале-, газоходе 8;

Сп - объемный расход газа, попавший в канал-газоход 8;

Fn - площадь поперечного сечения канала-газохода 8;

п порядковой иомрр продольной ци- линдричг-скои переюродки 7.

В описанной конструкции .

0;сюда следует, что скорости отдельных сфуй газа во всех каналах-газоходах 8 о начале, середине или в конце равным между собой, что необходимо для дости4 .ения поставленной цели.

Формула изобретения

/. Глушитель шума для двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус, соосные впускной и выпускной патрубки, соединенные с корпусом при помощи вставок в виде усеченных конусов, центральную трубу и соосные продольные цилиндрические перегородки, установленные коаксиалыш относительно центральной трубы с образованием кольцевых зазоров, причем перегородки выполнены с длиной, уменьшающейся от оси корпуса, а диаметр центральной грубы равен диэмет- впускного патрубка, отличающий- с ч 8м, что, с целью повышения эффективности шумоглушения и унификации, он сиа&жсн коническим дефлектором, сопряженным основанием с входным торцом центральной грубо., л кольцевыми поперечными перфорированными перегородами, установ- л ми тми на горнах продольных перегородок с перекрытием кольцевых зазоров, причем радиусы продольных перегородок определены по формуле

Rn-(1.272)n-Rn.i. n - 1,2,3,4

где п - порядковый номер продольной перегородки;

Rn радиус .1-й продольной перегородки;

Rn п. радиус впускного патрубка, длины продольных перегородок определены по формуле

Ln

LT

(1,272)п

п - 1. 2 3.4,

где Ln - длина п-й продольной перегородки;

U - длина центральной трубы, количество отверстий перфорации в кольцевых поперечных перегородках определены по формуле

Zm+1- 1,618-Zm, m 1,2,3,4

где квадратные скобки обозначают целую часть числа,

m - порядковый номер кольцевой поперечной перегородки;

Zm - количество отверстий перфорации в m-й поперечной перфорированной перегородке,

а корпус выполнен заодно с последней от оси продольной перегородкой.

2.Глушитель по п. 1,отличаю щий- с я тем, что первая от оси корпуса кольцевая поперечная перегородка выполнена с числом отверстий перфорации, равным одному из чисел ряда Фибоначчи, начиная с 5 или 8, или 13, или 21 и т.д.

3.Глушитель по пп.1 и 2, отличающий с я тем, что отверстия перфорации смежных кольцевых поперечных перегородок расположены в шахматном порядке,

4.Глушитель по пп.1-3, отличающий- с я тем, что отверстия перфорации кольцевых поперечных перегородок расположены на центральных радиусах последни, .

-т

Ю

12

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить эффективность шумоглушения и унификации При включении двигателя отработавшие газы по вгГуск- ному патрубку 2 поступают в корпус 1. Коническим дефлектором 11 поток газов равномерной последовательно направляется к поперечным перфорированным перегб- родкам 9. В перегородках 9 поток газа разбивается на отдельные струи пропорционально площади живого сечения каждой перегородки 9, при этом в дальнейшем каждая струя газа движется по своему кольцевому каналу-газоходу 8 и затем встречает поперечную перфорированную перегородку 10, конструкция которой идентична перегородке 9. Минуя перегородку 10, отдельные струи газа в дальнейшем последовательно сливаются в один общий поток и выбрасываются по выпускному патрубку 3 в атмосферу,- но предварительно еще расширяются внутри центральной трубы 6. Так как перегородки 9 и 10 и продольные каналы-газоходы 8 имеют одинаковую пропускную способность, то на всем пути следования газов имеет место устойчивая стабилизация их движения, что способствует повышению эффективности шумоглушения. Это обеспечивается тем, что размеры основных элементов глушителя - поперечные 9 и 10 и продольные 7 перегородки, центральная труба 6, впускной патрубок 2 и корпус 1 в сочетании с коническим дефлектором 11 связаны между собой определенными соотношениями. при этом использование закономерностей ряда Фибоначчи существенно упрощает методику расчета, обеспечивая возможность унификации, 3 з.п. ф-лы, 3 ил АБ г Lf -1 Ё о со 00 XI