Глушитель шума выхлопа

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНРЕСПУ БЛИН ЯО,8 06, 1/12 4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ 54) Г 57) И ЛУШИТ релушения енно дв Целью из эффективснабжен ного с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена ТрудовогоКрасного Знамени институт текстильни легкой промышленности им.С.М,Киро(56) Авторское свидетельство СССРВ 735811, кл, Р 01 Я 1/08, 1977. ЕЛЬ ШУМА ВЫХЛОПАтение предназначено для шума выхлопа, преимущестгателя внутреннего сгорани бретения является повьппени ости глушения, Глушитель пускным патрубком переменния, установленным тангенциально боковой поверхности корпуса,Внутренняя труба выполнена с центральным зазором и снабжена по краямсоплами в виде усеченных конусов с й выходными срезами. Сопла помещены а в устья выпускных патрубков. Внутренняя труба установлена соосно корпусу при помощи спиральных вставок споверхностью прямых кольцевых геликоидов.Глушитель снабжен рубашкойохлаждения, образованной герметичнымкожухом. Поступающие из двигателягазы ускоряются в щелевых конфузорахвпускных патрубков 5, закручиваютсяпо винтовой спирали, охлаждаются приконтакте с внутренней боковой стенкой корпуса 1, сопряженной с рубашкой охлаждения 10, и, теряя звуковуюэнергию, выбрасываются в атмосферучерез выпускные патрубки 3. 3 з,п.ф-лыу 5 иле1Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению,. а именно к глушиелям шумавыхлопа преимущественно двигателявнутреннего сгорания,Пелью изобретения является повышение эффективности глушителя.На Фиг, 1 представлен глушитель,общий вид; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на Фиг. 3 - то же,вид сбоку; на Фиг. 4 - сечение А-Ана Фиг. 2; на фиг, 5 - плоская заготовка спиральной вставки,Глушитель шума выхлопа содержитцилиндрический корпус 1 с торцовыми, стенками 2, центральные отверстиякоторых соединены с впускными патрубками 3. Патрубки 3 на концах 4развальцованы до наружного диаметравыхлопной трубы, сочленяемой с нимис помощью обычно применяемых дляэтой цели хомутов. Концы 4 патрубков 3 для обеспечения плотности сочленения имеют прорези, Вблизи торцовых стенок корпуса 1 на боковой егоповерхности тангенциально посредством сварки присоединены впускныепатрубки 5, заканчивающиеся Фланцами 6 для сочленения с фланцами двухавтономно выполненных выпускных коллекторов двигателя. Внутри корпуса 1на его оси расположена внутренняятруба 7 с центральным зазором, Площадь сечения зазора для прохода газов из этого объема корпуса 1 равнаудвоенному внутреннему сечению трубы 7. На краях труба снабжена соплами 8 в виде усеченных конусов. вы.ходные срезы которых введены в устьявыпускных патрубков 3. Труба 7 установлена при помощи витков спиральныхвставок 9 с поверхностью прямогокольцевого геликоида, Вставки 9закреплены в средней по длине, расположенной между впускными патрубками 5, части корпуса 1 н выполненыс числом витков не менее 3.Снаружи корпус 1 снабжен рубашкойохлаждения, образованной герметичнымкожухом 10, обхватывающим корпус 1между впускными патрубками 5, снабженным пагрубком 11 подвода охлаждающей жикости и патрубком 12 отводапара, причем патрубок 11 подводасоединен с источником охлаждающейжидкости, а патрубок 12 отвода - своздухоочистителем двигателя, Впускные патрубки 5, соединенные непас 268756редственно с двумя автономно выполненными выпускными коллекторами двигателя, выполнены с сечением, переходящим из круглой Формы в форму щелевого конфузора с уменьшающейсявысотой щели,Взаимное расположение Фланцев 6впускных патрубков 5 может быть принеобходимости откорректировано за10 счет углового смещения одного иэпатрубков по отношению к другомупутем вращения вокруг оси глушителяи изгиба оси патрубков на необходимый угол в зависимости от условий15 размещения глушителя после компоновки и полученных размеров автономных выпускных коллекторов по условиям их изготовления,Элементы глушителя шума ввиду20 простоты их геометрии могут бытьизготовлены путем штамповки и сварки из тонколистовой стали. Исключение составляет спиральная вставка 9,так как линейная кривая поверхность25 прямого геликоида относится к числунераэвертываемых. Однако вставку 9можно изготовить составной путемпоследовательной сварки раздельноизготовленных ее витков к поверх 30 ности турбы 7, так как отдельно взятый виток прямого геликоида допускаетсравнительно точную его развертку,Технологически изготовление такойдетали при наличии необходимого оборудования имеет незначительную трудоемкость. Точность соответствия такойзаготовки винтовой поверхности геликоида зависит от точности назначения размеров , с и В при конструировании вырубного штампа, которыепри выбранных по конструктивным соображениям значениях внутреннегорадиусакорпуса 1 и наружного радиусатрубы 7 подсчитать по извест 45 ным формулам в зависимости от шагавинтовой поверхности, назначенногоиз условия размещения на заданнойдлине цилиндрической части трубы 7необходимого количества витков встав 50 ки 9,Глушитель шума работает следующимобразом.Поступающие из коллекторов двигателя газы ускоряются, проходя щеле 5 вые конфузоры впускных патрубков 5,и с возросшей скоростью тангенциально входят в корпус 1. При этом потенциальная энергия давления потока га 3 1268756зов преобразуется в скоростной напор, добавляющийся к той кинетической энергии, которой обладают газы в различных вихрях. Закручиваясь по винтовой спирали в работающих по принципу циклона концевых объемах глушителя с интенсивностью, зависящей от плотности и квадрата входной скорости, различные струи газов под действием центробежных сил разделяются, 10 При этом газы с наибольшим запасом избыточной кинетической энергии из ядра струй, поочередно вылетающих из цилиндров в конце рабочего такта через выпускные их клапаны, в котором динамический напор выше, чем на периферии сечения струи, оказываются в периферийной части указанных объемов глушителя, т.е, на удалении от оси глушителя, вокруг которой во 20 вращательном движении газы закручены благодаря входу по касательной к внутренней поверхности стенки корпуса, Эти газы, двигаясь по винтовой спирали в направлении от закрытых 2 торцовыми стенками 2 концов корпуса 1 к его середине, входят в ориентированные по ходу их движения винтовые каналы спиральных вставок 9 в кольцевом пространстве между стенками корпуса 1 и внутренней трубы 7,При движении газы омывают изнутри боковую стенку корпуса, интенсивно охлаждаемую снаружи водой до температуры более низкой, чем при воздушном охлаждении. Благодаря тому, что рост температуры наружной поверхности стенки ограничен температурой кипения воды, а толщина стенки незначительна, обусловливая малое по величине термическое ее сопротивление передаче тепла, температура внутренней поверхности этой .стенки, не на много превышая 100 С, оказываетсяозначительно нижетемпературы газов на выходе из двигателя. Контакт горячих газов с такой холодной по сравнению с ними стенкой, к,которой газы прижаты нормальной силой, обусложенной центробежным эффектом, имеет следствием отвод от газов тепла ,в больших количествах, причем образующийся у поверхности стенки пограничный слой охлажценных газов не в состоянии воспрепятствовать такому отводу, так как этой слой постоянно разрушается хаотически направленными турбулентными вихрями и подвергается сносу интенсивно закрученным газовым потоком, Израсходовав часть своейэнергии, движущиеся по винтовой траектории навтречу друг другу газовыепотоки на выходе из вставок 9 сталкиваются в среднем по длине глушителя его объеме, претерпевая неупругий лобовой ударПри раздельной компоновке выпускного коллектора в виде двух одинаковых автономных частей, в каждую из которых происходит сброс газов иэ равного количества цилиндров (при четном количестве цилиндров двигателя), через каждый из автономных колРлекторов при одинаковых условиях работы каждо о из цилиндров отработавшие газы идут с одинаковым массовым расходом и теоретически одинаковыми параметрами. Гидравлические сопротивления каналов этих коллекторов и впускных патрубков 5 глушителя выполнены по расчету одинаковыми, поэтому к моменту встречи потоки газов приходят с одинаковым запасом количества движения и кинематической энергии. При их неупругом ударе газы затормозятся, рассеяв свою кинетическую энергию на касательное трение между различными элементарными слоями, Скоростной напор при этом преобразуется обратно в потенциальную энергию давления и тепло при трении.В действительности картина происходящих при этом явлений усложняется тем обстоятельством, что выброс газов из цилиндров происходит порциями (квантами), чередование которых во времени подчиняется заложенному в двигатель порядку работы цилиндров, Однако с учетом быстроходности сов- . ременных двигателей и большой скоротечности этих явлений действительную картину их протекания, можно приблизить к описанной выше и считать, что следствием неупругого уда-ъ ра является торможение газовых потоков. обусловливающее .перераспределение избыточной энергии отдельных турбулентных пульсаций между всеми элементарными объемами газа. Под воздействием возросшего давления в среднем по длине глушителя его объеме газы устремляются из этого объема в части трубы 7 через зазор. При следовании через части внутренней трубы 7 особенно в конусной части их каналов с убывающим проходным сечением потенциальная энергия давления5 12газов вновь преобразуется в скоростной напор движущихся с возрастающейскоростью струй, Газы при этом расширяются до,более низкого давления,превышающего атмосферное, на величину гидравлического сопротивлениявыхлопной трубы, сочлененной с выпускными патрубками 3. Струя газа,вытекающая из сопла 8, увлекает засобой массы газа сосредоточенные вприлегающих к оси глушителя концевыхего объемах, Эти объемы вследствиепроисходящего после истечения изпатрубков 5 разделения газов, в результате которого быстродвижушиесяструи горячих газов оказываются сосредоточенными у боковой поверхностикорпуса, заполнены газом со сравнительно спокойным характером движения.Давление в этих близлежащих от осиглушителя объемах вследствие того,что большая часть массы газон оказывается отброшенной от этой осицентробежными силами, заметно ниже,чем в периферийной части вблизи боковой поверхности глушителя, Поэтомус некоторым. допущением находяшуюсявблизи от наружной поверхности конусов 8 часть объема глушителя можноуподобить объему приемной камеры газового эжектора с соплом 8. Б такомэжекторе первоначально высокая энергия отдельных составляющих газовогопотока, служившая ранее источником сшума, с которым нужно было боротьсяценой увеличения противодавления навыхлопе двигателя, полезно используется в целях транспортировки остальных составляющих газового потока.При непосредственном соединенииглушителя с выпускными коллекторами .двигателя омываемые газами элементыпроточной части глушителя находятсяв зоне высоких температур, исключающих появление конденсата внутриразличных полостей глушителя, Конденсация пара, возможная лишь приконтакте пара с элементами газовыхлопного тракта с более низкой чем"точка росы" температурой, вероятнапри предлагаемой схеме компоновкигазовыхлопной системы лишь в гладкойСвыхлопной трубе, не имеющей элементов, препятствующих выходу конденсата. Поэтому появление конденсата вэлементах глушителя возможно лишь впроцессе прогрева запущенного иэ холодного состояния двигателя,6875 бПо мере прогрева элементов газо- выхлопной системы капли выпавшейвлаги вновь испаряются с последующимвыносом этого пара из пространстваглушителя,По мере прогрева двигателя нагревается и вода, нахоцящаяся в кожухе 10. При доведении ее до кипенияпар из всплывающих вверх пузырьков10 начинает поступать через патрубок 12отвода по надетому на него шлангу ввоздухоочистительВступая в контактс массами относительно холодноговоздуха, этот пар, находящийся в15 состоянии насыщения, перемешиваясьс потоками воз,цуха и частично отдавая ему теплоту парообразования, всостоянии тумана, содержащего мельчайшие по размерам капельки влаги,20 через карбюратор попадает в камерусгорания цилиндров двигателя. Отбирая на свое повторное испарение избыточное тепло от стенок камеры сгорания, эти капельки устраняют опасный5 с точки зрения возможности детонацииперегрев стенок, Такая детонациянаиболее всего вероятна при максимальном Форсировании режима работыдвигателя. т.е при его номинальной30 мощности,С учетом этого обстоятельстваповерхность теплообмена кожуха 10должна быть выбрана из условия генерации в нем достаточного на номиналь 35 ном режиме двигателя количества пара.При таком подходе к выбору размеровкожуха на частичных нагрузках двигателя с соответственно уменьшеннымрасходом отработавших газов через40 глушитель количество тепла, подводимого к воде, и генерация из нее парасоответственно уменьшаются, т,е,между генерацией пара в водяной рубашке и потребностью в этом паре45 для подмешивания к соответственноснизившемуся расходу воздуха автоматически устанавливается соответствие, вследствие которого поддерживается процентный состав паровоздуш 50 ной смеси, выходящей из воздухоочистителя двигателя. Компенсация водыв кожухе 10., отводимой в виде парачерез его патрубок 12, происходитпутем подвода воды через патрубок 1155 подвода из источника охлаждающейжидкости, объем которого может бытьназначен из расчета необходимого наодну рабочую смену запаса при пот1268 Зоаод дара Фив.2 7реблении 20-257 воды от расходабензина,Формула изобретения 1. Глушитель шума выхлопа, преимущественно двигателя внутреннего сгорания, снабженного выпускнымколлектором и воздухоочистителем, содержащий корпус цилиндрической фор О мы с торцовыми стенками, впускной и два выпускных патрубка и внутреннюю трубу, причем выпускной патрубок выполнен переменного сечения и установлен тангенциально на боковой по верхности корпуса, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эфФективности, он снабжен дополнительным впускным патрубком, выполненным переменного сечения и уста О новленным тангенциально на боковой поверхности корпуса, впускные патрубки размещены вблизи торцовых стенок корпуса диаметрально противоположно относительно друг друга с 25 направлением их входных отверстий в одну сторону, выпускные патрубки установлены центрально на торцовых стенках, внутренняя труба выполнена с центральным зазором, снабжена по ЗО краям соплами в виде усеченных конусов с выходными срезами, помещенными в устья выпускных патрубков, и установлена соосно корпусу при помощи 756 8спиральных вставок с поверхностьюпрямых кольцевых геликоидов, причемплощадь сечения зазора выполненаравной площади удвоенного сечениявнутренней трубы, а спиральные вставки выполнены с количеством витковне менее трех,2. Глушитель по и. 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что впускныепатрубки соединены непосредственнос друмя автономно выполненнымивыпускными коллекторами двигателя.Э, Глушитель по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения входной скоростивыхлопных газов, впускные патрубкивыполнены с сечением, переходящимиз круглой формы в форму щелевогоконфузора с уменьшающейся высотойщели.4. Глушитель по пп. 1-3, о т л и"ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюснижения шумоизлучения путем повышения интенсивности теплоотвода, ондополнительно снабжен рубашкой охлаждения, образованной герметичнымкожухом, обхватывающим корпус междувпускными патрубками, снабженнымпатрубком подвода охлаждающей жидкости и патрубком,отвода пара,причем патрубок подвода соединен систочником охлаждающей жидкости, апатрубок отвода - с воздухоочистителем двигателя.1268756 Составитель В Техред И.Попо ков Корректор МП РедактоР Н. Марголин раж 50 Заказ 600 Подпи ого комитета ССС тв й и открыт 4 5 аушская на енно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,оиз ВНИИПИ Госуда по делам из13035, Москва,рет 35,