Глушитель-искрогаситель Советский патент 1992 года по МПК F01N1/12 

317 Изобретение относится ic мапганостр.рению, в частности двигателестроеншо, а именно к глушителям-искрогасителям, преимущественно, двигателя внутреннего сгорания,,. Известен глушитель nryi-ia вьгхлопных газов, содержащий корпус с коническими, разделенными по образующим, эластичными перегородками, разрезанными до вершины с образованием расходящихся стенок„ Известный глушитель при больших г скоростях переднего фронта выхлопа неэффективно заглушает шун а за счет наличия центрального прямоточного канала не обеспечивает эффективного искрогашенияс Известен также глушитель шума, содержащий корпус в виде тела вращенйя с торцовыми стенками, впускной и вьтускной соосные патрубки, перфорированную перегородку и по меньшей мере один винтообразный шумоглушащий элемент, расположенный на центральном валу, установленном при помощи концевых опор, размещенных в зонах пат}рубков„Известньн глушитель шума не обеспечивает достаточную эффективность шумоглушения и искрогашенияс Целью изобретения является повьшшние .эффективности шумоглушения и иекрогашенияо Цель достигается тем, что глушитель-искрогаситель, содержащий корпус в виде тела вращения с торцовыми стенками, впускной и выпускной соосные патрубки,, перфорированную перегородку и по меньшей мере один винтообразный щумоглушащий элемент, расположенный на центральном валу, установленном при помощи концевых опор, размещенных в зонах патрубков, снабжен по меньшей мере одним винтообразны отражателем и. дополнительной перфорированной Перегородкой, перегородки установлены в патрубках заподлицо с торцовыми стенк ами корпуса, вал выполнен упругим, винтообразный шумоглушащий элемент выполнен в виде винтовьпс перфорированных крыльчаток, рас положеннь к на валу равномерно по ок ружности, а винторбразный отражатель выполнен в виде винтовых крыльчаток, закрепленных на внутренней поверхности корпуса равномерно по окружности, причем крьтвчатки шумоглушащего элемента и ртражателя, образующие шумоглушащую ступень, установлены с осевым зазором одни относительно других Число крьшьчаток шумоглушащего элемента равно числу крыльчаток отражателя, а крьшьчатк:и винтообразных шумоглущащего элемента и отражателя снабжены секторами, установленными со стороны впускного патрубка и под углом к крьтьчаткам элемента и отражателя Секторы крьшьчаток шумоглушащего элемента и отражателя выполнены заодно с ними в виде отгиба и расположены перпендикулярно центральному валу в параллельных плоскостях с образованием между собой осевого зазора, Секторы крьшьчаток шумоглушащего элемента и отражателя могут быть расположены наклонно относительно центрального вала в параллельных плоскостях с образованием между собой зазора Крьшьчатки щумЬглушаг1его элемента снабжены хвостовыми секторами, уста новленными со стороны выпускного патрубка и под углом к крыльчаткам, причем сектора выполнены заодно с последними в виде отгиба и расположены перпендикулярно центральному валу, Крыльчатки шумоглушапцта: ступеней выполнены с одинакрвьгм направлением закрутки, а соседних ступеней - с различным направлением закрутки. Центральньй вал жестко закреплен одним концом на одной из концевых рпор или в средней части к корпусу при помощи промежуточной- опоры, причем опоры установлены при помощи рас-,тяжек, Крьшьчатки одной шумрглушащей ступени могут быть установлены с угловым смещением относительно крьшьчаток соседней шумоглушащей ступени, а .угловое смещение крьшьчаток при равном их количестве рпределяется формуло,й: у 11 9 П угол 180 в радиальном выраженни;га - число крьшьчаток шумоглушащей ступени На фиг 1 представлен глушительискрогаситель с частичным продольным разрезом на фиг, 2 - разрез А-А на фиг 1| на фиг г, 3 - развертка корпуса - 17 глушителя-искрогасителя (изображение крыльчаток условное); на фиго 4 схема направления движения газов при небольших давлениях; на фиг 5 - то же, при значительных давлениях; на / фиго 6 - схема глзтаителя-искрогасителя с несколькими ступенями; нафиг„7вид Б на фиго 6; на фиг, 8 - фрагмент развертки корпуса глушителя-искрогасителя с несколькими ступенямипри одинаковом направлении закрутки крьшь чаток; на фиг, 9 - то же, при различном направлении закрутки крыльчаток., На фиг„ 1-9 обозначены: с - угол наклона крыльчаток; угол наклона секторов; Д- зазор между секторами , при ft - 0; п - число ступеней; У угловое смещение крыльчаток соседних шумоглушащих ступеней Глушитель-искрогаситель содержит корпус 1 в виде тела вращения с торцовыми стенками 2 и 3, впускной 4 и выпускной 5 соосные патрубки, соединенные с корпусом 1 при помощи резьбовых соединений или сварки„Между корпусом 1 и патрубками 4 и 5 могут быть установлены герметизирующие уплотнения (не показаны). Тело вращения, образующее корпус 1, может быть выполнено цилиндрической или конической, или комбинированной формы с переходными закруглениями для последней. Глушитель-искрогаситель имеет перфорированную перегородку 6 и винтообразный шумоглушащий элемент 7, расположенный на центральном/валу 8, установленном при помощи концевых опор 9 и 10, размещенных в зрнах патрубков 4 и So Глушитель-искрогаситель снабжен винтообразным отражателем 11 и дополнительной перфорированной перегородкой 12, перегородки 6 и 12 установлены в патрубках 4 и 5 заподлицо с торцовыми стенками 2 и 3 корпуса 1, вал 8 выполнен упругим, винтообразный шумоглушащий элемент 7 выполнен в виде винтовых перфорированных крьщьчаток 13, расположенных на валу 8 равномерно по окружности, а винтообразный отражатель 11 - в виде винтовых крыльчаток 14,закрепленных на внутренней поверхности корпуса 1 равномерно по окружности, причем крыльчатки 13 и 14 шумоглушащего элемента 7 и отражателя 11, образующие шумо-) глушащую ступень, установлены с осевым зазором один относительно других. 2 Число крыльчаток 13 шумоглушащего элемента 7 равно числу крбшьчаток 14 отражателя 11, Крыльчатки 13 и 14 снабжены секторами 15 и 16 установленньми со стороны впускного патрубка 5 и под углом к крьшьчаткам 13 и . 14, причем секторы 15 и 16 выполнены зардно с последними в виде отгиба. Секторы 15 и 16 крыльчатки 13 и 14 могут быть расположены перпендикулярно центральному валу 8 в параллельных плоскостях с образованием между собой осевого зазора или нак- лонно относительно вала 8 в параллельных плоскостях с образованием между собой зазора, . Крьтьчатк и 13 шумоглушащего элемента 7 снабжены хвостовыми секторами 17 5 установленными со стороны выпускного патрубка 4 и под углом к крыльчаткам 13, причем выполнены заодно с последними в виде отгиба и расположены перпендикулярно центральному валу 8, Крыльчатки 13 и 14 шумоглугаащих ступеней выполнены с одинаковым направлением закрутки, а соседних ступеней - с различным направлением 3 акру тки , Центральньш вал 8 жестко закреп- лен одним концом на концевой опоре 10 или в средней части i:c корпусу 1 при помощи рромежу.точной опоры 18, причем опоры 9 и 10 установлены при помощи растяжек 19 и 20. Крыльчатки 13 и 14 одной пгумоглушащей ступени могут быть установлены с угловым смещением относительно крыльчаток 13 и 14 соседней шумоглушащей ступени а угловое смещение крыльчаток 13 и 14 при равном их количестве определяется формулой где 1 - угол 180 в радиальном выраражении;К ЧИСЛО крьшьчаток 13 и 14 шумоглушащей ступени. Свободный конец вала 8 шарнирно (с возможностью поворота) опирается о корпус 1 при помощи шарнирной опоры 9 в зоне впускного патрубка 4, Количество крьшьчаток 13 и 14 элемента 7 и отражателя 11 может быть различным. Размеры зазора между секторгши 15 и 16 рекомендуется выполнять минимальными, обеспечивающими минимальное ПРОХОДНОЕ сечение и исключающими

возможность их соприкосновения. Шумоглушащий элемент 7 крепится к центральному валу 8 посредством диска 21 В случае установки в корпусе 1 нескольких шумоглутаащих ступеней вал 8 имеет промежуточные шарнирные опоры 22, установленные на дополнительных перфорированных поперечных перегородках 23 (или на дополнительных растяжках) для сохранения устойчивости вала 8о В случае крепления вала 8 в средне части к корпусу 1 при помощи жесткой промежуточной опоры 18 оба его конца могут быть установлены свободно (шарнирно), Детали шумоглушащих элементов 7 и отражателей 11 рекомендуется выполнять из листового материала с обеспечением плавных изгибов.

Глушитель-искрогаситель работает следующим образом.

Поток газов через впускной -патрубок 4 н поперечную перфорированнуто перегородку 6 поступает в полость корпуса 1 о Далее газы проходят через систему винтообразный шумоглушащий элемент 7 - винтообразный отражатель 11, где часть газов проходит между поверхностями крыльчаток 13 и 14 соответственно элемента 7 и отражателя 11, причем часть га.зов поступает в канал между крыльчатками 13 и 14 через отверстия перфорации крьшьчаток 13.При.движении-газы оказывают давление на переднюю поверхность крьшьч атки t3 и поворачивают шумоглушащий элемент 7 на некоторый угол, так как вал 8 выполнен упругим и имеет возможность закручивания вокруг своей оси

Поворот элемента 7 осуществляется на угол, пропорциональный давлению газового потока При повороте элемента 7 меняются размеры канала между крыльчатками 13 и 14. Одновременно меняется и взаимное расположение секторов 15 и 16. Так при увеличении давления газ.ов (передний фронт давления) сектор 15 отходит в зону над сектором 16, а хвостовой сектор 17 отходит от задней оконечности крьшьчатки 14. Размеры поперечного сечения канала между крьшьчатками 13 и 14 становятся переменными, в связи с чем основная часть газов при повьш1ении давления прорывается ерез каналы между задней поверхностью крьшьчатки 14 и передней поверхностью крыльчатки 13 и лишь незначительная часть газа прорьгоается через отверстия перфорации крыльчатки 13 и далее черей каналы между задней поверхностью крьшьчатки 13 1 передней поверхностью крьщьчатки 14. При этом значительная,

часть энергии газового потока расходуется на закручивание вала 8„

После прохождения переднего фронта выхлопа давление газового потока снижается, величина закручивания вала 8 уменьшается, размеры канала между задней поверхностью крьшьчатки 14 и перегний поверхностью крьшьчатки 13 уменьшаются, сектор 17 перекрывает часть этого канала при приближении к задней оконечности крьшьчатки 14. Размеры канала между задней поверхностью крьшьчатки 13 и передней поверхностью крьшьчатки 14 увеличиваются,,

Таким образом, основная часть газов при снижении давления проходит уже не через канал между задней поверхностью крьшьчатки 14 и передней поверхностью крьшьчатки 13, а газы процеживаются через отверстия перфо-. рации крьшьчатки 13 и канал между задней поверхностью крьшьчатки 13 и передней поверхностью крьшьчатки 14„ При поперечном к оси корпуса 1 расположении секторов 15 (и 0), последние, не влияют на процесс закручивания вала 8 за счет давления потока. Поэтому целесообразно располагать их с некоторым наклоном, чтобы они начинали взаимодействовать с потоком газов сразу после того, как поток газов достигает их ещене успев добраться до всей поверхности фронтальной части крьшьчатки 13. В этом случае получается первоначальное (хотя и незначительное) закручивание вала 8, однако малая часть газов при этом проходит и между секторами 15 и 16,

На выходе из крьшьчаток 13 и 14 потоки газов сталкиваются один с другим и их энергия дополнительно гасится, Внутри корпуса 1 при помощи крьшьчаток 13 и 14 поток газов закручивается, чему способствует винтообразная форма шумоглушащего элемента 7 и отражателя 11с При многоступенчатом исполнении глушителя-искрога,сителя с первой ступени через перегородки 23 пррмежуточньпс опор 22 поток газов попадает на вторую ступень, процесс повторяется и поток проходит на последующую ступень. При исполнении глушителя-искрогасителя с одинаковым направлением крьшьчаток 13 и 14 создается закрученный поток. При исполненииглушителя-искрогасителя с крыльчатками 13 и 14 соседней ступени поток газов вьшужден менять свое направление сообразно направлению винтообразных звеньев. Это способствует еще большему снижению величины энергии газового потока Более равномерно глушитель-искрогаситель работает при равномерном расположении пар крыльчаток 13 и 14 в частности, при расположении их под углом Газы из корпуса 1 выходят через отверстия перфорации перегородки 12 и выпускной патрубок 5 в атмосферу После прохождения газов выхлопа крыльчатки 13 винтообразного шумоглушащего элемента 7 за счет упруго ти вала 8 возвращаются в исходное положение. Описанные.процессы приводят к сглаживанию пульсаций давления газоНИИ фронт выхлопао За счет сталкивания и соударения потоков, путем преодоления ими перфорированных элементов глушителя-искрогасителя и разделения потока на более мелкие струи с соответствующим расширением гасится энергия порождающего звуковой шум пикового давления о Сталкивание струй одна с другой, а также потока с секторами 15-17 и крьшьчатками 13 и 14 винтообразных звеньев одновременно приводит к интенсивному гашению искр, особенно, при изменении направления потока газов на ступенях глушителя-искрогасителя . Формула изобретения 1. Глушитель-искрогаситель, содер жащий корпус в виде тела вращения с торцовыми стенками, впускной и выпус.кной соосные патрубки, перфорированную перегородку и по меньшей мере один винтообразный шумоглушащий элемект, расположенньш на центральном валу, установленном при помощи концсвых опор, размещенных в зонах патрубков, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности пгумоглушения и искрогашения, он снабжен по меньшей мере одним винтообразным отражателем и/дополнительной перфорированной перегородкой, перегородки установлены в патрубках заподлицо с торцовыми стенками корпуса, вал выполнен упругим, винтообразный шумоглушащий элемент выполнен в .виде винтовых перфорированных крьшьчаток, расположенных на валу равномерно по окружности, а винтообразный отражатель выполнен в виде винтовых крыльчаток, закрепленных на внутренней поверхности корпуса равномерно по окружности, причем крыльчатки шумоглушащего элемента и отражателя, образующие шумоглушащую ступень, установлены с осевым зазором одни относительно друГИХ. 2.Глушитель-искрогаситель по По 1, отличающийся тем, что число крыльчаток шумоглушащего элемента равно числу крыльчаток отражателя. 3.Глушитель-искрогаситель по 1 и2, отличающийся п. , что крыльчатки винтообразных .шумоглушащего элемента И отражателя снабжены секторами, установленными со стороны впускного патрубка и под углом к крыльчаткам элемента и отражателя. 4,Глушитель-искрогаситель по пп. 1-3, о т л и ч а ю щи и с я тем, что секторы крьшьчаток шумоглушащего элеме 1та и отражателя выполнены заодно с ними в виде отгиба ,1, ; 5.Глушитель-искрогаситель по ппо 1-4, о тлич ающий ся тем, что секторы крьшьчаток шумоглушащего элемента и отражателя расположены перпендикулярно центральному валу в параллельньк плоскостях с образованием между собой осевого зазора, 6„ Глушитель-искрогаситель по ппо 1-4, отличаю щи и с я тем, что секторы крьшьчаток шумоглу- шащего элемента и отражателя расположены наклонно относительно - центрального вала в параллельных плоскостях с образованием между собс зазора. 7. Глушитель-искрогаситель по пп. 1-6, отличающийся тем, что крьшьчатки шумоглушащего элемента снабжены хвостовыми сектерами, установленными со стороны вы пускного патрубка и под углом к кр чаткам . 8.Глушитель-искрогаситель по пп, 1-7, отличающийся тем, что хвостовые секторы крыльча ток шумоглушащего элемента ,выполне заодно с ними в виде отгиба, 9,Глушитель-искрогаситель по tin,, 1-8, отличающийся тем, что.хвостовые секторы крыльча ток шумоглушащего элемента располо жены перпендикулярно центральному валу. 10„ Глушитель-искрогаситель по пп. 1-9, отличающийся тем, что крыльчатки шумоглушащих с пеней вьтолнены с одинаковым напра лением закрутки. 11 с Глушитель-искрогаситель по пп. 1-9, отличающийся тем, что крыльчатки соседних шумог шащих ступеней выполнены с различным направлением закрутки. 12 Глушитель-искрогаситель по пп 1-11, отличающийся тем, что центральный вал жестко закреплен одним концом на одной из концевых опорс 13. Глушитель-искрогаситель по ппо 1-11, отличающий с я тем, что центральный вал жестко закреплен в средней части к корпусу при помощи промежуточной опорыо Но Глушитель-искрогаситель по пп, 1-13, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что опоры установлены при помощи растяжек о 15с Глушитель-искрогаситель по пп. , о т я и ч а ю щ и и с я тем, что крыльчатки одной шумоглушащей ступени установлены с угловым смещением относительно крыльчаток соседней шут оглушащей ступени. 16. Глушитель-искрогаситель по По 15, отличающийся тем, что угловое смещение крьтьчаток соседних шумоглушащих ступеней при равном их количестве определяется формулой где и - угол 180 в радиальном выражении 5 m - число крыльчаток шумоглушащей ступени.

'Изобретение позволяет повысить эффективность шумоглушения путем разделения, закручивания и последующего смешения газового потока, Глу.- пштель-искрогаситель содержит корпус 1 с торцовыми .стенками 2 и 3, впуск-г ной 4 и выпускной 5 соосные патрубки, перфорированную перегородку 6и по меньшей мере один винтообразный шумоглушащий элемент 7, расположенный на валу 8. Глушитель-искрогаситель снабжен по меньшей мере одним винтообразным отражателем 11 и дополнительной перегородкой':12. Элемент 7 вьшолнен в виде винтовых перфорированных крыльчаток 13, а отражат^ь 11 - в виде крыльчаток 14» Крыльчатки 13 и 14 снабжены секторами, а крыльчатки 13 дополнительно хвосто- • выми секторами. Поток газов при помощи элемента 7 и отражателя 11 разбивается на части, закручивается с последующим смешением и, пройдя через перегородку^ 12 и патрубок 5, выбрасывается в атмосферу. 15 з.п, ф-лы, 9 ил.^F\Т:11 WJ 6\ \^ Фиг.!*sjсо ю

v

сЫ

ч

Х,

%гз

Фиг.Ч

16

WT

1710792

Вид О

17 /J Щ 1516

WueJ