Соединительный узел трубопровода Советский патент 1982 года по МПК F01N7/08 F16L27/12 

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению и, в частности к устройству магистралей выпуска двигателей внзпфеннего сгорания.

Известны соединительные узлы трубопровода, например магистрали выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащие-суживающийся патрубок, снабженный внутреш1ей входной кромкой и размещеиньш с зазором в охватывающей его суживающейся обечайке, к торцу минимального сечения которой подсоединен раструб, и суживающуюся оболочку, размещенную внутри патрубка и раструба и снабженную нар)гжной и внутренней входной кромками I.

Однако в таких соединительных узлах для обеспечения эффективной эжекции свежего воздуха в магистраль вьшуска отработавших газов и надежного уплотнения узла не обходимо выбирать длину суживающейся оболочки равной 6-10 эквивалентным диаметрам кольцевого сечения между раструбом и оболочкой, что приводит к увеличению габаритов соединительного узла.

Целью изобретения является уменьшение габаритов соединительного узла трубопровода.

Поставленная цель достигается тем, что раструб снабжен винтовыми ребрами, размещенными lio всей его длине и подсоединен-иыми к суживающейся оболочке, а площадь кольцевого сечения между внутренней выходиой кромкой natpj Ka и наружной кромкой оболочки выполиена равной 5% от площади сечения внутренней входной кромки суживающейся оболочки. Винтовые ребра вьтолнены в сечешш в виде аэродинамического профиля.

На фиг. 1 изображен соединительный узел, разрез; на фиг. 2 - узел с винтовыми ребрами, аксонометрическая проекция.

Соединительный ззел содержит суживающиеся патрубок 1, обечайку 2 и оболочку 3, а также раструб 4 и винтовые ребра 5. Раструб 4 подсоединен к торцу минимального сечения обечайки 2 и к глушителю 6. Суживаюпщйся патрубок 1 снабжен внутренней выходной кромкой 7 и размещен с зазором в схватьгаающей его суживающейся обечайке 2. Суживающаяся оболочка 3 размещена внутри патрубка 1 и раструба 4 и снабжена }1аруж ной кромкой 8 внутренней входной кромкой 9. Винтовые ребра 5 размещены по всей длине раструба 4, подсоединены к суживающейся оболочке 3 и выполнены в сечении в виде аэродинамических профилей. Площадь кольцевого между внутренней выходной кромкой 7 патрубка 1 и наружной кром кой 8 оболочки 3 выполнена равной 5% от площади сечения внутренней входной кромки 9 суживающейся оболочки 3. Соединительный узел трубопровода работаJeT следующим образом. Во время работы двигателя движущийся в глущитель 6 поток вьщускных газов делится в патрубке 1 на две части: центральную и периферийную. Центральная часть потока движется по конфузору, образованному оболочкой 3, и теряет давление на увеличение скорости. В результате этого давление в выпускном сеченииоболочки 3, и лежащих с ним в одной плоскости сечениях глушителя 6, и окружающих оболочку 3 koльдeвoго зазора, будет Ниже, чем давление в впускном сечении патрубка L Раструб 4 образует с оболочкой 3 расншряющийся канал (диффузор), в котором восстанавливается давлетк, причем давление в минимальном сечегаш расширяющегося канала ниже, чем давление -в сечении, помещенном в глушитель 6. В связи с тем, что выходное сечение патрубка 1 размещено в этом минимальном сечении скорость истечения газов из патрубка 1 в зазор будет вьшю, чем скорость их истечения из оболопси 3. Повышенная скорость истечения обеспечивает эжектирование окружающего воздуха в зазор при этом, выпускные газы, омывая винтовые ребра 5, установленные между раструбом 4 и суживающейся оболочкой 3 вызывают вращение смеси пото ков, которое вызывает более быстрое расширение струи в расширяющемся канале (диффузоре) и смешение потоков. При этом длин пути смешения потоков в закрученной струе увелишвается в 1,5-2,5 раза, следовательно длина раструба 4 и сужающейся оболочки 3 за счет этого значительно снижается, а выполнение площади кольцевого сечения, заключенного между внутренней выходной кром кой суживающегося патрубка 1 и наружной кромкой суживающейся оболочки 3 равной 5 01 площади сечения, ограниченного внутренней входной кромкой суживающейся оболочки 3, исключает выброс выпускных газов через зазор, образованный суживающимся патрубком 1 и |)хвать 1}аюд1ей его суживающейся обечайкой 2. В связи с тем, что винтовые ребра 5 установлены МО псей длине раструба 4, то зона смеше1шя эжектирующего и эжектрируемого потоков находится на начальном участке расширяющегося канала, при этом выравниваются параметры газов по всему сечению канала камеры смешения и ликвидируется ядро эжектрирующей струи, а вращение смеси потоков приводит к увеличению поперетоых составляющих пульсаций скорости и вызывает более быстрое расширение струи в расширяющемся канале, образованном раструбом 4 и оболочкой 3, что позволяет при заданных соотнощениях расходов газов через кольдевое сечение, заключенного между внутренней выходной кромкой суживающегося патрубка 1 и наружной кромкой суживающейся оболочки 3, а также через внутреннюю полость суживающейся оболочки 3, получить наивысшее значение полного давления смеси на более короткой длине раструба 4 и оболочки 3. Этим достигается рациональное проектирование соединительного узла трубопровода в ограниченных габаритах. Выполнение сечения винтовых ребер 5 в виде аэродинамического профиля приводит к снижению гидравлического сечения соединительного узла. Таким образом, установка винтовых ребер между раструбом и суживающейся оболочкой по всей длине раструба и выполнение проходных в указанных выше соотношениях позволяет сократить габариты соединительного узла, снизить его массу и гидравлическое сопротивление, что может также привести к уменьшению расхода топлива и увеличению можности двигателя. Формула изобретения 1. Соединительный узел трубопровода, например магистрали выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий суживающийся патрубок, снабженный внутренней выходной кромкой и размещенный с зазором в охватывающей его суживающейся обечайке, к торцу минимального сечения которой подсоединен раструб, и суживающуюся оболочку, размещенную внутри патрубка и раструба и снабженную наружной и внутренней входной кромками, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, раструб снабжен винтовыми ребрами, размещенными по всей его длине и подсоединенными к суживающейся оболочке, а площадь кольцевого сечения между внутренней выходной кромкой патрубка и наружной кромкой оболочки выполнена равной 5% от шТощади сечения внутренней входной кромки суживающейся оболочки.

5950932А

2. Узел по п. 1, о т л И ч а ю щ и й-Источники информации,

с я тем, что винтовые ребра вьтолнены впринятые во внимание при экспертизе

сечении в виде аэродинамического про-1. Авторское свидетельство СССР N 496374,

филя.кл, F 01 N 7/08, 1975.

фиг.1

f / / 9}xeH/7 Cf/}i/efr6fi, 03di/x