Глушитель шума для двигателя внутреннего сгорания

17582 А 2 СОЮЗ СОВЕТСКИХсоциАлистическихРЕСПУБЛИК зм Р 01 й 5/02 РЕТЕНИЯУ ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Могилевский технологический институт (72) В.Я.Груданов и С.В.Жестков(56) Авторское свидетельство СССР В 1687817, кл, Р 01 М 5/02, 1989.(54) ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение позволяет повысить эффективность шумоглушения путем утилизации энергии выхлопных газов, Глушитель шума содержит корпус 1, соосные впускной 2 и выпускной 3 патрубки, центральную трубу 6, размещенную между патрубками 2 и 3 соосно корпусу 2, соосные продольные цилиндрические пеРегородки 7, установленГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ные коаксиально относительно трубы 6 и образующие кольцевые каналы 8, поперечные кольцевые перфорированные перегородки 9 и 10, установленные на торцах перегородок 7 в начале и конце каждого канала 8, и трубы 12, расположенные параллельно оси корпуса 1 в противолежащих отверстиях перфорации поперечных перегородок 9 и 10, причем межтрубное пространство кольцевых каналов 8 заполнено охлаждающим рабочим телом. При включении двигателя образующиеся выхлопные газы по впускному патрубку 2 направляются в трубы 12, где интенсивно охлаждаются циркулирующим рабочим телом. Охлаждение выхлопных газов обусловливает эффективное снижение шума выпуска, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.1758252 3Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, аименно к глушителям шума для двигателейвнутреннего сгорания, преимущественнотранспортного средства, и является дополнительным к авт.св, ЬЬ 1687817,Известен глушитель шума для двигателя внутреннего сгорания, который содержитцилиндрический корпус, соосные впускноой и выпускной патрубки, соединенные с 10корпусом при помощи вставки в виде усеченных конусов, центральную трубу и соосныепродольные цилиндрические перегородки,установленные коаксиально относительноцентральной трубы с образованием кольцевых зазоров, причем перегородки выполнены с длиной, уменьшающейся "от осикорпуса, а диаметр центральной трубы равен диаметру впускного патрубка, конический дефлектор, сопряженный основанием 20с входным торцом центральной трубы, кольцевые поперечные перфорированные перегорОдки, уста новленнйе на торцахпродольных перегородок с перекрытиемкольцевых зазоров, причем радиусы продольных перегородок определены по формулеЙп=(1,272) йь.п., и=1,2,3,4,. где и - порядковый номер продольный пе регородки;Вп - радиус и-й продольной перегородки;Й ь,п, - радиус впускного патрубка,Длины продольных перегородок опре делены по формуле Ь - , и = 1,2,2,41Ьг(1 272)"где Ь - длина и-й продольной перегородки;Ь - длина центральной трубы,а количество отверстий перфорации вкольцевых поперечных перегородкахопределены по формулег. пн 1 = 1,618 Ещ, в=.1,2,3,4. ,где квадратные скобки обозначают целуючасть числа;ги - порядковый номер кольцевой поперечной перегородки;:2 - количество отверстий перфорации. в а-й поперечной перфорированной пере городке, корпус выполнен заодно с послед. ней от оси продольной перегородкой, числоотверстий в первой от оси кольцевой поперечной перегородке равно одному из чиселряда Фибоначчи, начиная с пятого числа.Отверстия перфорации смежных кольцевыхпоперечных йерегородок расположены в шахматном порядке на центральныХ радиусах последних.Недостатком известного устройства является невысокая эффективность шумоглушения по той причине, что в даннойконструкции отсутствует интенсивное охлаждение потока отработавших газов инаблюдается значительное местное сопротивление в поперечных перфорированнь 1 хперегородках,Целью изобретения является повышение эффективности шумоглушения.Поставленная цель достигается тем, чтоглушитель шума для двигателя внутреннегосгорания снабжен трубами, установленными в кольцевых зазорах параллельно осикопруса и соединяющими противолежащие .отверстия перфорации кольцевых поперечных перегородок, причем,межтрубное пространство кольцевых зазоров заполненоохлаждающим рабочим телом. Глушительможет быть снабжен входным и выходнымколлекторами, соединенными с полостямикольцевых зазоров,Наличие в конструкции глушителя труб,установленных соосно корпусу в противолежащих отверстиях перфорации кольцевыхпоперечных перегородок и заполнениемежтрубного пространства охлаждающим.рабочим телом; позволяет интенсивно охлаждать отдельные струи газа в трубах иповышать тем самым эффективность шумоглушения.Одновременно имеет место стабилизация движения отдельных струй газа в местахрасположения поперечных перегородок, чтотакже способствует снижению уровня шума.Если трубы установлены не соосно корпусу, в этом случае они будут соединять непротивоположные отверстия в поперечныхидентичных перегородках и трубы должныбыть винтообразной форме,что приведет кнежелательному возрастанию линейных сопротивлений и неоправданному усложнению конструкции. Здесь будет наблюдатьсязакрутка отдельных струй газа, что и будетснижать эффективность шумоглушения.Если межтрубное пространство не заполнено охлаждаемым рабочим телом, тотрубчатые газоходы не будут интенсивно охлаждаться за счет внешнего теплоотвода иуровень шума при этом повысится.На фиг.1 изображена принципиальноконструктивная схема глушителя шума, продольный разрез; на фиг,2 - разрез А - А нафиг.1,Глушитель шума содержит цилиндрический корпус 1, соосные впускной 2 и выпускной 3 патрубки, в виде усеченного конусавставки 4 и 5, соединяющие соответственновпускной 2 и выпускной 3 патрубки с корпусом 1, соосные продольные цилиндрические перегородки 7, установленныекоаксиально относительно трубы 6 с образованием кольцевых зазоров между собой иобразующие продольные кольцевые каналы8, причем длины перегородок 7 по мере уда. ления их от оси корпуса 1 уменьшаются,кольцевые поперечные идентичные перфорированные перегородки 9 и 10, установленные на торцах перегородок 7 в начале иконце каждого кольцевого канала 8, конический дефлектор 11, сопряженный основанием с входным торцом центральной трубы 6,т.е, направленный вершиной конуса в сторону впускного патрубка 2, и трубы, установленные в кольцевых каналах 8 исоединяющие попарно отверстия в кольцевых поперечных перегородках 9 и 10 и установленные параллельно оси корпуса 1.Внутреннее пространство кольцевых каналов 8 заполнено охлаждающим рабочим телом жидкостью 13), Диаметр центральнойтрубы 6 бт равен диаметру впускного патруба б ь.п, Перегородки 7 установлены на расстоянии от продольной оси корпуса 1,которое определяется по формулеКп=(1,272) В(ь,п, и = 1, 2, 3, 4, (1)где и - порядковый номер продольной перегородки 7;В - радиус и-й продольной перегородки 7;В ь,п - радиус впускного патрубка 2.Длина перегородок 7 определяется поформуле .1 п= и =1,2,3,4 , (2)1.тр уупгдеи - длина и-й продольной перегородки7;1.т - длина центральной трубы 6,Количество отверстий перфорации в поперечных перфорированных перегородках9 и 10 определяется по формулеХ в+1 = (1,618 Ев), п = 1, 2, 3, 4 (3), где квадратные скобки обозначают целуючасть числа;п - порядковый номер поперечный перфорированной перегородки 9 и 10.;Е - количество отверстий перфорациив в-й поперечной перфорированной перегородке 9 и 10.Диаметр корпуса корпуса 1 Ок равендиаметру последней от оси продольной цилиндрической перегородки 7, т.е, корпус 1выполнен заодно с последней продольнойцилиндрической перегородкой 7 и его длинаравна ее длине. Количество труб 12 равно50 варительно заполнены кольцевые каналы 8.Далее поток газов проходит по трубам 12,где интенсивно охлаждается. Затем газы расширяются внутри центральной трубы 6,одновременно по выпускному патрубку 355 выбрасываются в атмосферу. Благодаря интенсивному охлаждению в трубах 12 и последующему расширению в трубе 6 шум выпуска значительно снижается, Трубы 12 вданном случае являются газоходами и формируют поверхность нагрева глушителя шу 102025 30 35 40 количеству отверстий в кольцевых поперечных перегородках 9 и 10.1 г - общая длина глушителя, включая длины вставок 4 и 5, Отверсгия диаметромбо в смежных кольцевых перфорированных перегородках 9 и 10 могут быть расположены в шахматном порядке на их центральных радиусах Вц с шагом т. Диаметр труб 12 равен диаметру отверстий.Глушитель шума снабжен входным 14 и выходным 15 коллекторами, которые трубами 16 подсоединены с кольцевым каналом 9, Коллектор 14 имеет кран 17 слива и подключен к насосу 18, работающему от бортовой сети автомобиля напряжением 12 или24 В,Глушитель шума имеет фланцы 19, что обеспечивает удобство при проведении профилактических работ, например, очистка труб 12 от сажи, Впускным патрубком 2глушитель подключен к приемной трубедвигателя внутреннего сгорания, а патрубком 3 - к выхлопной трубе автомобиля (непоказано). Через коллекторы 14 и 15 и насос18 глушитель шума подключен к источникупотребления утилизированной энергии, на.пример к радиатору отопителя (не показан)кабины автомобиля, снабженного дизелемвоздушного охлаждения,Количество отверстий в первой, считаяот центральной трубы 6, перфорированнойпоперечной перегородке 9 (10) равно одному из чисел ряда фибоначчи, начиная с егопятого числа, например, 5 или 8 или 13 и т,д.Глушитель шума работает следующимобразом,Перед началом работы глушитель шумазаполняется охлаждающей жидкостью 13, вкачестве которой может быть использованавода или высокотемпературные органиче-ские теплоносители.При включении двигателя внутреннегосгорания образующиеся отработавшие газы по выпускному патрубку 2 поступают в корпус 1, Коническим дефлектором 11 поток газов равномерно и последовательно направляется в трубы 12, установленные в отверстиях перегородок 9 и 10 в среде охлаждающей жидкости 13, которой пред1758252 10 15 20 25 35 50 ма, работающего в режиме утилизационного теплообменника, Эта поверхность нагрева, отнесенная к массе охлаждающей жидкости 13, определяет величину удельной поверхности нагрева утилизационного теплообменника, Чем выше значение удельной поверности, тем интенсивнее идет процесс . тейлообмена от газов к охлаждающей жидкости, тем эффективнее охлаждение газов,Скорость движения отработавших газов, их температура и давление при этом падают, а шум выпуска снижается. Здесь наблюдается положительный эффект теплового торможения отработавших газов в области дозвукового их течения (согласно закону обращения воздействий Л.А,Вулиса).Вместе с двигателем внутреннего сгорания включается и насос 18, который начинает прокачивать охлаждающую жидкость 13 через все внутренние кольцевые каналы 8, где установлены трубы 12. Охлаждающая жидкость 13 проходит снизу вверх и справа налево (противотоком) и от труб 12 одновре. менно нагревается, При этом имеет место равномерное. нагревание охлаждающей жидкости 13 во всех кольцевых каналах в тонком слое. Благодаря коллекторам 14 и 15 и трубам 16 охлаждающая жидкость одновременно входит в выходит из всех кольцевых каналов 8. Так как поперечные 9 и 10 30 продольные 7 перегородки и трубы 12 связаны между собой строго определенными соотношениями, то в местах расположения труб 12 имеет место одинаковая удельная поверхность нагрева; что обуславливает одинаковую интенсивность теплообмена во всех каналах 8 и стабилизирует тепловую эффективность устройства.Так как трубы 12 в данной конструкции глушителя имеют разные длины, то для них существуют и разные резонансные частоты, Явление резонанса между трубами 12 в глушителе практически наблюдаться не. будет, трубы 12 разной длины позволяют избежать явления резонанса в диапазоне рабочих 45частот двигателя, Это особенно ценно, еслиглушитель работает без охлаждающей жидкости, например, летом. Кроме того, это приводит к существенному уменьшению акустическйх колебаний на выходе из глу: шителя. .Таким образом, в глушителе практически реализованы следующие основные методы глушения подавления) шума; продавливание отработавших газов через перфорацию поперечных перегородок 9 и 10 обеспечивает достаточно эффективное подавление средне- и высокочастотных составляющих спектра шума; интенсивное охлаждение потока отработавших газов в теплообменных трубах 12 способствует глушению низкочастотных звуковых колебаний при значительном снижении величины газо- динамического сопротивления за счет падения скорости потока газов; сочетание длин и расположение труб 12 обеспечивают эффективное ослабление уровня шума в целом.Количество продольных цилиндрических перегородок 7, формирующих кольцевые каналы 8,может быть различное. Оптимальным следует принять их количество 3 или 5, или 8,При отсутствии верхнего коллектора 15 к глушителю может быть подсоединено различное количество потребителей утилизированной теплоты, обогреватель кабины, обогреватель кузова, мармит, пищеварочный котел, водонагревательи т,п. Это существенно расширяет эксплуатационные характеристики глушителя, здесь каждый ярус работает нэ свой отдельный потребитель тепловой энергиит, т.е, автономно, В качестве охлаждающего рабочего тела можно использовать воду, антифриз, дитолилметан, дикумулметан, минеральное масло ВАПОР-Т и т.д,Формула изобретения 1. Глушитель шума для двигателя внутреннего сгорания по авт.св, Р 1687817, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности шумоглушения, он снабжен трубами, установленными в кольцевых зазорах параллельно оси корпуса и соединяющими противолежащие отверстия перфорации кольцевых поперечных перегородок, причем межтрубное пространство кольцевых зазоров заполнено охлаждающим рабочимтелом. 2. Глушитель по п,1, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что он снабжен входным и выходным коллекторами, соединенными с кольцевыми зазорами., Копч оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарйна, 10 аз 2981Тираж . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5