Коллекторное устройство выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F01N7/10 

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению и, в частности к устройству выхлопных коллекторов двигателей внутреннего сгорания.

Известны устройства для смешивания потоков газа, содержащие выпускной трубопровоц, подключенный §ыходным участком тангенциально к цилиндрическому патрубку, впускной канал с конфузорным участком, к которому подсоединено выходное отверстие цилиндрического патрубка, и цилиндрическую трубу, установленную внутри патрубка соосно с ним и подключенную к дополнительному выпускному трубопроводу П .

Однако в таких устройствах выходное отверстие цилиндрического патрубка жестко подсоединено к конфузорному участку, выходные участки трубопроводов выполнены цилиндрическими и только один из них подсоединен тангенциально к цилиндрическому патрубку, что приводит к увеличенным гидравлическим потерям, затрудняет компоновку этих устройств с другими агрегатами и не позволяет снижать температуру газов за счет добавления воздуха из окружающей среды.

Известны также коллекторные устройства выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания для перераспределения однородных потоков газа в

10 единый поток, содержащие основной выпускной трубопровод, подключенный выходньм участком к цилиндрическому патрубку, глушитель, снабженный впускньм каналом с конфузорным

15 входным участком, в котором размещено выходное отверстие цилиндрического патрубка, и цилиндрическую оболочку, установленную внутри патрубка и соосно с ним 2.

20

Однако в таких устройствах не предусмотрена возможность для подсоединения к одному глушителю дополнителгного выпускного трубопровола от вто3рой энергетической устлновки (поршн вого двигателя или газовой турбины) а также не организовано эфек тивное завихривание и истечение с минимальными гидравлическими потеря ми двух потоков от энергетических установок в один глушитель. Цель изобретения - снижение аэро динамического сопротивления коллекторного устройства путем организации одностороннего вращения потоков газа во впускном канале глушителя. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным выпускным, трубопроводом, причем выходные участки выпускных трубопроводов выполнены в виде конфузоров и подключены тангенциально: основной трубопровод - к цилиндрическому патрубку, а дополнительный к цилиндрической оболочке, и установлены в одном направлении по отношению к оси патрубка. На фиг, 1 изображено предлагаемо коллекторное устройство; на фиг, 2сечение А-А на фиг, 1, Устройство содержит основной выпускной трубопровод I, цилиндрический патрубок 2, глушитель 3, впускной канал 4 которого снабжен конфузорным входным участком 5, цилиндрическую оболочку 6, установленную соосно с патрубком 2, и дополнитель ный вьшускной трубопровод 7, Выходной участок 8 основного трубопро вода 1 и выходной участок 9 дополнительного трубопровода 7 выполнены в виде конфузоров и подключены тангенциально к цилиндрическому патруб ку 2 и к оболочке 6 соответственно, а также установлены в одном направлении по отношению к оси патрубка 2 Патрубок 2 и оболочка 6 снабжены днищами 10 и выходными отверстиями 1 1 и I 2 , Устройство работает следующим об разом. Поток выпускных газов от выпускных трубопроводов 1 и 7 поршневого двигателя или газовых турбин направ ляется в цилиндрический патрубок 2 и оболочку 6, образующими завихрива ющий переходник и выполняющими совместно с выходными конфузорными участками 8 и 9 функцию активных {ускоряющих поток) сопел, В переход нике потоки газа приобретают закрут ку из-за подключения выходных участ ков 8 и 9 тангенциально к патрубку 1 2 и оболочке 6, При этом : ;зкру1ка псэтоков в выходных отверстиях 1 1 и 12, установленных в конфузорном входном участке 5, обеспечивается односторонняя, благодаря тому, что выходные участки 8 и 9 установлены в одном направлении по отношению к оси патрубка 2 и векторы скорости потоков направлены в одну сторону. За выходными отверстиями 1 и 12 потоки газа расширяются, повьппенная скорость истечения обеспечивает эжектирование окружающего воздуха в зазор ме(ду входным участком 5 впускного канала 4 и патрубком 2, выполняющим функцию пассивного сопла. Одновременная закрутка однородных потоков в канале 4 обеспечивает зависимость раскрытия струи только от величины закрутки самого потока, что способствует сокращению пути перемешивания подсасываемого воздуха из атмосферы с частицами газового потока в закрученной среде и сокращает геометрические размеры устройства. Поток, истекающий из патрубка 2, имеющего сужение в вьгходном отверстии 11, попадает во входной участок 5, где сильно прижимается к стенкам его канала. Это приводит к увеличению давления на периферии и образованию разрежения в центральной части патрубка 2, т,е. большая часть потока движется близко от стенок патрубка 2, как-бы образуя кольцевой поток, в котором часть энергии теряется на внутреннее трение и трение стенки канала. Затем поток направляется к впускному каналу 4 глушителя 3, Поток, истекающий из оболочки 6, попадая во впускной канал 4, движется в разреженной области канала, созданной пвриферий1п 1м .потоком, образованным наружной поверхностью оболочки 6 и внутренней поверхностью патрубка 2, При этом энергия газового потока теряется на внутреннее трение сменных потоков, а трение о стенки канала 4 у центрального потока отсутствует,что снижает аэродинамическое сопротивление. Кроме того, у центрального потока скорость будет вьщ1е, чем у периферийного как за выводным отверстием I1, так и за вьтускной кромкой впускного канала 2 глушителя 3, расположенной в его полости, При,,равенстве выиодных отверстий 1 1 и 12 это обеспечит повьш1енную эжектирующую способность и надежность коллекторного устройства. При чем центрапьньй поток будет приж маться к внутренним слоям перифери ного потока и поддерживать постоян но закрутку всего газового потока до состояния единого вращающегося тела. Следовательно, такое выполнение устройства способствует упрощению конструкции, что позволит снизить расход дефицитных жаропрочных материалов для коллекторного устройства. Предлагаемое устройство позволит снизить его аэродинамическое сопрот вление, а следовательно, и удельный расход топлива в двигателе, а также пс зволит снизить температуру выпускных газов, что приведет к повышению надежности и долговечности гдушителя. Формула 1ьзобретения Коллекторное устройство выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания для перераспределения одно родйьгх потоков газа в единый поток, содержащее основной выпускной трубо 16 провод, подключенньш выходным участ ком к цилиндрическому патрубку, глушитель, снабженный впускным каналом с конфузорным входным участком, в ко-г тором размещено выходное отверстие цилиндрического патрубка, и цилиндрическую оболочку, установленную внут ри патрубка и соосно с ним,о т л и чающееся тем, что, с целью снижения аэродинамического сопротивления путем организации одностороннего вращения потоков во впускном канале глушителя, устройство снабжено дополнительным выпускным трубопроводом, причем выходные участки вьтускных трубопроводов выполнены в виде конфузоров и подключены тангенциально: основной трубопровод - к цилиндрическому патрубку, а дополни(тельный - к цилиндрической оболочке, и установлены в одном направлении по отнощению к оси патрубка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент CI11A № 4019834, кл. 417/84, опублик. 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 667760, кл. F 01 N 7/08, опублик. 1979 (прототип).

fpuz-Z