ГЛУШИТЕЛЬ АКУСТИЧЕСКИХ ШУМОВ ГАЗА Советский патент 1994 года по МПК F01N3/00 B64D33/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к глушителям акустических шумов газа, и является усовершенствованием изобретения в авт. св. N 1476994.

По основному авт. св. N 1476994 известен глушитель, содержащий корпус, патрубок, снабженный каналом, выполненным по профилю геометрического сверхзвукового сопла с коническим входным и выходным участками. В корпусе размещены сетчатые элементы, звукоизоляционная набивка и рассекатель, выполненный в виде перфорированного полого конуса, установленного при помощи радиально расположенных лопаток вершиной в сторону канала патрубка с образованием сужающегося зазора кольцевой формы. Оси отверстий перфорации рассекателя могут быть расположены перпендикулярно по отношению к его поверхности.

Глушитель снабжен выхлопным устройством, выполненным в виде насадка, установленного соосно корпусу и образован- ного первым и вторым усеченными конусами, сопряженными между собой большими основаниями и с выходным срезом корпуса малым основанием первого конуса, в зоне насадка коаксиально с образованием кольцевого зазора установлен дополнительный рассекатель, выполненный в виде перфорированного полого конуса, и сопряженного с основанием последнего полого цилиндра, причем полый конус установлен в зоне первого усеченного конуса вершиной в сторону патрубка c образованием кольцевого зазора постоянного проходного сечения, а полый цилиндр - в зоне второго усеченного конуса с образованием сужающегося кольцевого зазора. Насадок в зоне первого усеченного конуса может быть снабжен сетчатыми элементами и размещенной между последними и внутренней поверхностью конуса звукоизоляционной набивкой, полость между сетчатыми элементами и внутренней поверхностью первого усеченного конуса насадка может быть выполнена переменной толщины, а второй усеченный конус насадка может быть выполнен длиной, превышающей длину полого цилиндра рассекателя на треть длины последнего. Полый цилиндр выполняется с гладкими стенками.

Недостатком известного глушителя является высокое гидравлическое сопротивление.

Целью изобретения является снижение гидравлического сопротивления глушителя.

Указанная цель достигается тем, что глушитель по авт. св. N 1476994 снабжен эжектором, образованным наружным кожухом, выполненным в форме усеченного конуса, установленного коаксиально при помощи ребер жесткости в зоне второго усеченного конуса с образованием кольцевого зазора, причем наружный кожух выполнен с длиной, превышающей длину второго усеченного конуса на длину входного козырька в зоне большего диаметра и на длину выходного дефлектора в зоне меньшего основания, причем диаметр меньшего основания усеченного конуса наружного кожуха выполнен равным диаметру меньшего основания второго усеченного конуса, кольцевой зазор эжектора в зоне второго усеченного конуса выполнен в постоянном проходном сечении, а в зоне первого усеченного конуса кольцевой зазор эжектора выполнен с переменным проходным сечением, имеющиеся ребра жесткости эжектора выполнены на поверхности усеченного конуса наpужного кожуха в виде продольных желобов, сопряженных образующими с наружной поверхностью второго усеченного конуса, расположены равномерно по окружности и дефлектор снабжен по меньшей мере двумя продольными пазами длиной, равной длине дефлектора, размещены диаметрально противоположно между ребрами жесткости и выполнены с постоянной или переменной шириной, причем продольные пазы со стороны патрубка выполнены в форме полукруга.

На фиг. 1 представлен глушитель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 5 - вид Г на фиг. 1.

Глушитель акустических шумов газа содержит корпус 1, патрубок 2, снабженный каналами с коническими входным 3 и выходным 4 участками. В корпусе 1 размещены сетчатые элементы 5, звукоизоляционная набивка 6 и рассекатель 7 в виде перфорированного полого конуса 8, установленного при помощи радиально расположенных лопаток 9 вершиной в сторону канала патрубка 2, с образованием сужающегося зазора 10 кольцевой формы. Оси отверстий 11 перфорации рассекателя 7 могут быть расположены перпендикулярно по отношению к его поверхности. Глушитель имеет выхлопное устройство, выполненное в виде насадка, установленного соосно с корпусом 1 и образованного первым 12 и вторым 13 усеченными конусами, сопряженными между собой большими основаниями и с выходным срезом корпуса 1 малым основанием первого конуса 12. В зоне насадка коаксиально с образованием кольцевого зазора установлен дополнительный рассекатель 14, выполненный в виде перфорированного полого конуса 15 и сопряженного с его основанием полого цилиндра 16, причем полый конус 15 установлен в зоне первого усеченного конуса 12 вершиной в сторону патрубка 2 с образованием кольцевого зазора 17 постоянного проходного сечения, а полый цилиндр 16 - в зоне второго усеченного конуса 13 с образованием сужающегося кольцевого зазора 18. Насадок в зоне первого усеченного конуса 12 может быть снабжен сетчатыми элементами 19 и размещенной между ними и внутренней поверхностью конуса 12 звукоизоляционной набивкой 20. Второй усеченный конус 13 может быть выполнен длиной, превышающей длину полого цилиндра 16 и рассекателя 14 на треть длины последнего. Полый цилиндр 16 выполняется с гладкими стенками. Глушитель снабжен эжектором 21, образованным наружным кожухом 22, выполненным в форме усеченного конуса, установленного коаксиально при помощи ребер 23 жесткости в зоне второго усеченного конуса 13 с образованием кольцевого зазора 24, причем наружный кожух 22 выполнен длиной, превышающей длину второго усеченного конуса 13 на длину входного козырька 25 в зоне большего диаметра и на длину выходного дефлектора 26 в зоне меньшего основания, причем диаметр меньшего основания усеченного конуса наружного кожуха 22 выполнен равным диаметру меньшего основания второго усеченного конуса 13, при этом кольцевой зазор 24 эжектора 21 в зоне второго усеченного конуса 13 выполнен с постоянным проходным сечением, а кольцевой зазор 27 эжектора 21 в зоне первого усеченного конуса 12 выполнен с переменным проходным сечением. Ребра жесткости 23 выполнены на поверхности усеченного конуса наружного кожуха 22 в виде продольных желобов 28, сопряженных образующими с наружной поверхностью второго усеченного конуса 13, и длиной, равной длине последнего, причем ребра 23 жесткости расположены равномерно по окружности. Так как дефлектор 26 снабжен по меньшей мере двумя продольными пазами 29, которые выполнены длиной, равной длине дефлектора 26, и размещены диаметрально противоположно между ребрами 23 жесткости, причем продольные пазы 29 могут быть выполнены как с постоянной, так и с переменной шириной, при этом продольные пазы 29 со стороны патрубка 2 выполнены в форме полукруга 30.

Глушитель акустических шумов газа работает следующим образом.

Поток горячего газа поступает в конический входной участок 3 патрубка 2, где увеличивается его скорость. Затем газ через критическое сечение канала поступает в выходной участок 4 патрубка 2, где благодаря высокой скорости эффективно расширяется, теряя скорость, снижая температуру и уровень шума. Далее газ поступает в полость корпуса 1, где за счет взаимодействия с сетчатыми элементами 5 и звукоизоляционной набивкой 6 дополнительно снижается уровень шума, причем в полости корпуса 1 до рассекателя 7 возникают воздушные "бочки", имеющие внутреннее давление, меньшее, чем давление среды вокруг них, что обеспечивает их "схлопывание" и соответственно дальнейшее уменьшение скорости и шума газового потока. При взаимодействии газового потока с рассекателем 7 происходит его разделение на две части. Первая часть потока движется через кольцевой сужающийся зазор 10, где вновь незначительно возрастает скорость, при попадании газа в полость за рассекателем 7 скорость вновь падает за счет расширения, а вторая часть потока проходит через отверстия 11 перфорации конуса 8 и смешивается с первой частью в зоне за рассекателем 7, что обеспечи- вает дополнительное снижение шума.

В полости выхлопного устройства, выполненного в виде насадка, газовый поток вновь разделяется на две части. Первая часть потока движется через кольцевой зазор 17 постоянного проходного сечения конусной формы и далее через сужающийся зазор 18 уменьшающегося проходного сечения, где происходит увеличение скорости ее движения. Увеличение скорости первой части потока обеспечивает эффект эжекции (отсоса) второй части потока, которая через отверстия перфорации полого конуса 15 рассекателя 14 поступает в полость цилиндра 16 и смешивается с первой частью потока, что дополнительно повышает эффективность шумоглушения.

Эжектор 21 обеспечивает при истечении газа из внутренней полости глушителя эффективное его удаление, так как газ имеет определенную скорость, за счет которой воздух окружающей атмосферы "подсасывается" через кольцевой зазор 27, где по известным законам газовой динамики увеличивается его скорость, с полученной повышенной скоростью поток воздуха проходит по кольцевому зазору 24 и в зоне дефлектора 26 активно перемешивается с горячим газом, обеспечивая дополнительное его сгорание (дожиг) за счет кислорода воздуха с дальнейшим его охлаждением. Особенно данный эффект проявляется при движении автомобиля, так как образующийся при этом скоростной напор воздуха втекает в зазоры 27, где уплотняется, увеличивая при этом свою скорость движения и повышая тем самым эффект эжекции, т. е. горячий газ из внутренней полости эффективно удаляется за счет "отсоса" истекающим потоком воздуха из зазора 24, при этом внутри глушителя создается разрежение, т. е. уменьшается давление по отношению к наружному давлению воздуха, которое обеспечивает качественное и полное удаление сгоревших продуктов топливно-воздушной смеси из камер сгорания двигателя, что в свою очередь обеспечивает в каждом такте работы двигателя полное заполнение камеры сгорания свежей топливно-воздушной смесью, которая содержит необходимое количество воздуха для своего полного и качественного сгорания, тем самым повышается полезная работа двигателя на колеса авто и снижается содержание вредных веществ в выхлопных газах.

Газ, догоревший и охлажденный в полости дефлектора 26, делится на два потока, первый через выходное отверстие второго усеченного конуса 13 и через выходное отверстие дефлектора 26 выбрасывается (истекает) в атмосферу, второй через пазы 29 истекает (рассеивается) в виде веера в атмосферу параллельно поверхности дороги, тем самым предотвращается повышение давления (запирание) газа в глушителе. При движении автомобиля и работе его двигателя в конструкции глушителя и эжектора 21 возникает вибрация, имеющая различную частоту и амплитуду, способная привести к их разрушению, поэтому в конструкцию эжектора 21 введены ребра 23 жесткости в форме желоба 28, форма которых повышает дополнительно скорость движения потока воздуха в зазоре 24 и одновременно обеспечивают необходимую прочность "тандема" глушитель-эжектор и совместно с формой полукруга 30 торца пазов 29 повышает надежность и долговечность эффективной работы глушителя.

Применение глушителя для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства обеспечивает получение положительного эффекта, заключающегося в следующем: минимальном гидравлическом сопротивлении за счет установки эжектора 21 на срезе выхлопного устройства, удалении (эффективном) топливно-воздушной смеси из камеры сгорания и, следовательно, более полном заполнении последней свежим зарядом и полным сгоранием, что снижает содержание вредных веществ в выхлопных газах.

Глушитель также может быть использован и для газотурбинных двигателей, имеющих широкий диапазон мощностей. (56) Авторское свидетельство СССР N 1476994, кл. F 01 N 3/00, 1987.

Изобретение позволяет снизить гидравлическое сопротивление путем отсоса выхлопных газов при помощи эжектируемого воздуха. Поток выхлопных газов через патрубок 2 поступает в полость корпуса 1, где дважды разделяется при помощи рассекателей 7 и 14 и затем смешивается, снижая уровень шума. Эффекту шумоглушения способствуют сетчатые элементы 5 и звукоизоляционная навивка 6. Эжектор 21 обеспечивает эффективное удаление выхлопных газов из полости корпуса 1 за счет подсоса воздуха через кольцевой зазор 27 и далее через зазор 24. В зоне дефлектора 26 воздух активно перемешивается с выхлопными газами, способствуя их дополнительному сгоранию и охлаждению. Догоревший и охлажденный газ в полости дефлектора 26 делится на два потока, первый через выходное отверстие второго усеченного конуса 13 и через выходное отверстие дефлектора 26 выбрасывается в атмосферу, второй через пазы 29 истекает в виде веера в атмосферу, предотвращая повышение давления (запирание) газа в глушителе. 11 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ГЛУШИТЕЛЬ АКУСТИЧЕСКИХ ШУМОВ ГАЗА по авт. св. N 1476994, отличающийся тем, что, с целью снижения гидравлического сопротивления, он снабжен эжектором, образованным наружным кожухом, выполненным в форме усеченного конуса, установленного коаксиально при помощи ребер жесткости в зоне второго усеченного конуса с образованием кольцевого зазора, причем наружный кожух выполнен с длиной, превышающей длину второго усеченного конуса на длину входного козырька в зоне большего диаметра и на длину выходного дефлектора в зоне меньшего основания. 2. Глушитель по п. 1, отличающийся тем, что диаметр меньшего основания усеченного конуса наружного кожуха выполнен равным диаметру меньшего основания второго усеченного конуса. 3. Глушитель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что кольцевой зазор эжектора в зоне второго усеченного конуса выполнен с постоянным проходным сечением. 4. Глушитель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что кольцевой зазор эжектора в зоне первого усеченного конуса выполнен с переменным проходным сечением. 5. Глушитель по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что ребра жесткости выполнены на поверхности усеченного конуса наружного кожуха в виде продольных желобов, сопряженных образующими с наружной поверхностью второго усеченного конуса с длиной, равной длине последнего. 6. Глушитель по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что ребра жесткости расположены равномерно по окружности. 7. Глушитель по пп. 1 - 6, отличающийся тем, что дефлектор снабжен по меньшей мере двумя продольными пазами. 8. Глушитель по пп. 1 - 7, отличающийся тем, что продольные пазы выполнены длиной, равной длине дефлектора. 9. Глушитель по пп. 1 - 8, отличающийся тем, что продольные пазы размещены диаметрально противооположно между ребрами жесткости. 10. Глушитель по пп. 1 - 9, отличающийся тем, что продольные пазы выполнены с постоянной шириной. 11. Глушитель по пп. 1 - 9, отличающийся тем, что продольные пазы выполнены с переменной шириной. 12. Глушитель по пп. 1 - 11, отличающийся тем, что продольные пазы со стороны патрубка выполнены в форме полукруга.