Глушитель шума выпуска

 

Использование: средства снижения шума и токсичности двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: глушитель содержит полый корпус 1 с боковой и торцевыми стенками 2 и 4. В последних соосно размещены впускной 3 и выпускной 5 патрубки. Полость корпуса разграничена перегородками на входную 6, выходную 5 камеры, а также на промежуточные вихревые камеры. Одна из перегородок 9 размещена поперек корпуса и выполнена с отверстиями 10, в которых консольно закреплены трубки 11, обращенные свободными концами в сторону выпускного патрубка 5. Промежуточные вихревые камеры 7 расположены взаимно параллельно на периферии входной камеры 6 и соосны трубкам 11. Кроме того, глушитель снабжен дефлектором 14 и дополнительными трубками 13. Дефлектор установлен в центре камеры 6 и обращен крышкой к патрубку 3. Трубки 13 закреплены в отверстиях 12, которые выполнены в торцевой стенке 2 корпуса. Трубки 13 коаксиальны камерам 7, их свободные концы расположены внутри трубок 11. Предусмотрена возможность выполнения стенок камер 7 со ступенчатым рельефом (из широких и узких пластин 17, расположенных поочередно) и нанесения слоя катализатора. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к средствам снижения шума и токсичности двигателей внутреннего сгорания.

Известен глушитель, содержащий полый корпус с торцевыми стенками, в которых расположены соосно впускной и выпускной патрубки. Полость корпуса разделена на входную, вихревые и выходную камеры перегородками, одна из которых расположена поперек корпуса и выполнена с отверстиями. В отверстиях консольно закреплены трубки, обращенные свободными концами в сторону выпускного патрубка.

Известный глушитель имеет недостатки: последовательное расположение вихревых камер (одна за другой), форма и расположение завихрителей обуславливают завышенное противодавление на выхлопе (увеличивая тем самым удельный расход топлива двигателем); не предусмотрена возможность аэрирования отработавших газов атмосферным воздухом с целью дожигания оксида углерода (CO) и промежуточного охлаждения отработавших газов в выпускном тракте.

Целью изобретения является снижение удельного расхода топлива двигателем (путем уменьшения противодавления на выхлопе) и уменьшение токсичности выхлопных газов (за счет обеспечения дожигания CO кислородом, инжектируемым в газовый поток из атмосферного воздуха).

Цель достигается тем, что глушитель, содержащий полый корпус с торцевыми стенками, в которых расположены соосно впускной и выпускной патрубки, и разделенный на входную, вихревые и выходную камеры перегородками, одна из которых расположена поперек корпуса и выполнена с отверстиями, в которых консольно закреплены трубки, обращенные свободными концами в сторону выпускного патрубка, снабжен дефлектором и дополнительными трубками, вихревые камеры расположены взаимно параллельно на периферии входной камеры соосно трубкам перегородки, последние размещены в камере выпуска, а дополнительные трубки консольно закреплены в отверстиях, выполненных в торцевой стенке корпуса со стороны впускного патрубка и расположены коаксиально вихревым камерам, при этом свободные концы дополнительных трубок расположены внутри трубок перегородки, а дефлектор установлен в центре входной камеры и обращен вершиной к впускному патрубку.

Вихревые камеры могут быть образованы волнистыми боковыми поверхностями корпуса и дефлектора, выступы этих поверхностей направлены встречно. При этом корпус может быть образован пакетом кольцевых пластин с волнистой внутренней кромкой. В поперечном сечении пакет пластин корпуса образует ступенчатый рельеф.

Вихревые камеры также могут быть образованы боковыми поверхностями незамкнутых колец, сопряженных со снабженной впускным патрубком стенкой корпуса и с поперечной перегородкой. При этом незамкнутые кольца могут быть сблокированы с образованием сдвоенных секций, оси симметрии которых пересекаются в центре поперечного сечения корпуса.

На выходе патрубков поперечной перегородки могут быть установлены концентричные щитки в форме незамкнутых колец либо спиралей. При этом щитки либо спирали могут быть попарно сблокированы так, что не связанные между собой на входе вихревые камеры сообщены между собой на выходе посредством попарно сблокированных щитков.

На фиг. 1 дана схема глушителя (разрез); на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 (вариант исполнения корпуса в виде набора кольцевых пластин с волнистой внутренней кромкой); на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 вариант разреза А-А на фиг. 1 в соответствии с п. 4 формулы; на фиг. 5 вариант исполнения вихревых камер в виде сдвоенных секций; на фиг. 6 вариант исполнения по п. 7 формулы (соответствует расположению сдвоенных секций, изображенному на фиг. 5).

Глушитель содержит полый корпус 1, в одну торцевую стенку 2 которого вмонтирован впускной патрубок 3, а в другую торцевую стенку 4 впускной патрубок 5. В полости корпуса 1 размещены входная камера 6, вихревые камеры 7 и выходная камера 8. Вихревые камеры 7 расположены на периферии камеры 6. Они соединены друг с другом параллельно, а с камерами 6 и 8 последовательно. Камеры 7 отделены от камеры 8 поперечной перегородкой 9, в которой имеются отверстия 10. В последних консольно закреплены трубки 11, свободные концы которых обращены в сторону патрубка 5. Отверстия 10 и трубка 11 соосны вихревым камерам 7.

В стенке 2 выполнены отверстия 12, соосные отверстиям 10. В отверстиях 12 консольно установлены дополнительные трубки 13. Эти трубки проходят аксиально сквозь камеры 7. Свободные концы трубок 13 расположены внутри трубок 11. В центре камеры 6 установлен дефлектор 14. Вершина дефлектора (который может иметь коническую либо пирамидальную форму) обращена к патрубку 3.

Возможны различные исполнения корпуса 1 и камер 7, различающиеся конструктивно, но не меняющие сути изобретения.

В частности, обводы камер 7 могут быть образованы волнистыми боковыми поверхностями 15 корпуса 1 и 16 дефлектора 14. В этом случае выступы волнистых поверхностей 15 и 16 направлены встречно, а впадины этих поверхностей описаны дугами окружностей, радиус которых соответствует радиусам вихревых камер 7. Корпус 1 может быть набран из пакета кольцевых пластин 17 с волнистыми внутренними кромками. На фиг. 2 и 3 показано именно такое исполнение, позволяющее придать боковым стенкам камер 7 ступенчатый рельеф (фиг. 3). Ступенчатый рельеф получен вследствие поочередного размещения в пакете более широких и менее широких пластин.

Поочередное расположение широких и узких пластин 17 (узким пластинам соответствует пунктирная линия на фиг. 2) обеспечивает большую контактную поверхность отработавших газов с боковой поверхностью вихревых камер. При этом выступы ступенчатого рельефа имеют расположение вдоль линии тока газов в камерах 7, что не влечет значительных аэродинамических потерь. Нанесение на развитую контактную поверхность вихревых камер катализатора позволяет придать глушителю свойства нейтрализатора токсичных компонентов выхлопных газов.

Выхлопные газы поступают в вихревые камеры тангенциально. С этой целью в дефлекторе 14 выполнены радиальные каналы 18. Проекции осей 20 каналов 18 на плоскость перегородки 9 проходят через центр поперечного сечения камеры 6 и выступы 15 внутренней поверхности камер 7.

Аналогичным ранее описанному исполнению вихревых камер является такое исполнение, когда камеры 7 образованы боковыми поверхностями сопряженных колец 19 (фиг. 4 и 5), торцы которых соединены соответственно со стенкой 2 и перегородкой 9. В этом случае вместо цилиндрической корпус 1 может иметь "бугорчатую" внешнюю боковую поверхность, состоящую из упомянутых сопряженных колец 19 (не показано).

В случае, когда корпус 1 имеет цилиндрическую боковую поверхность (фиг. 5), кольца 19 размещены с зазором относительно этой поверхности. При этом кольца 19 сблокированы попарно (с образованием сдвоенных секций, оси симметрии которых совпадают с осями 20). Разомкнутые участки колец 19 обращены встречно, а сопряженные участки образуют волнообразный выступ, пик которого лежит на оси 20.

Возможен вариант исполнения глушителя с установкой на выходе трубок 11 щитков 21, выполненных в виде концентричных незамкнутых колец (либо им эквивалентных спиралей, которые на фиг. не показаны).

Щитки 21 могут располагаться как порознь, так и попарно (фиг. 6). В последнем случае сдвоенные щитки 21 возможно расположить так, чтобы не связанные между собой на входе газов камеры 7 получили связь между собой на выходе при помощи щитков 21.

Дефлектор 14 может быть выполнен полым (фиг. 1).

Глушитель работает следующим образом.

Поток отработавших газов через патрубок 3 истекает в камеру 6, рассекаясь распределительным дефлектором 14. Из камеры 6 разделенный на несколько субпотоков газ поступает в камеры 7. Каждый субпоток рассекается волнообразным выступом поверхности 15 на два вихря, имеющих противоположные направления вращения. Внешняя поверхность секций 19 (либо же поверхность 16 дефлектора 14) формирует ускоренный линейный поток газов и по сути является конфузорным активным соплом. В вихревых камерах 7 течение газа приобретает структуру плоских спиральных вихрей, истекающих в трубки 11. В трубках 11 вихри приобретают осевую составляющую скорости (становятся объемными). В приосевую область объемных вихрей, имеющую пониженное давление, через трубки 13 инжектируется атмосферный воздух. Трубки 11 функционально являются камерами смешения, в которых происходит тепломассообмен активной (выхлопные газы) и инжектируемой (воздух) сред.

Смешанные с воздухом потоки газа из трубок 11 истекают в выходную камеру 8 и далее, через патрубок 5, в атмосферу. Вариант исполнения, при котором вихревые камеры попарно сблокированы (либо только на входе, либо и на входе и на выходе, либо только на выходе с помощью щитков 21), позволяет использовать камеры 6 и 8 для частичного сглаживания пульсаций давления потока выхлопных газов, так как в этом случае сдвоенные секции (колец 19 и/или щитков 21) размещены с зазором относительно корпуса 1.

Глушитель обладает низким противодавлением на выхлопе (экономия топлива), позволяет нейтрализовать токсичность выхлопных газов.

Формула изобретения

1. Глушитель шума выпуска, содержащий полый корпус с торцевыми стенками, в которых расположены соосно впускной и выпускной патрубки, разделенный на входную и выходную камеры поперечной перегородкой, имеющей отверстия, в которых одним концом закреплены трубки и обращены свободными концами в сторону выпускного патрубка, а также вихревые камеры, отличающийся тем, что он снабжен дефлектором и дополнительными трубками, вихревые камеры расположены взаимно параллельно на периферии входной камеры соосно трубкам, размещенным в выходной камере и сообщены с выходной камерой, а на торцевой стенке корпуса со стороны впускного патрубка выполнены отверстия, в которых установлены коаксиально вихревым камерам дополнительные трубки, свободные концы которых размещены внутри трубок перегородки, причем дефлектор установлен в центре входной камеры и обращен вершиной в сторону впускного патрубка.

2. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность корпуса и боковая поверхность дефлектора выполнены волнообразными, выступы которых направлены навстречу друг другу с образованием вихревых камер.

3. Глушитель по п.2, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде пакета кольцевых пластин, причем внутренние кромки соседних пластин смещены одна относительно другой с образованием ступенчатой поверхности.

4. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен незамкнутыми кольцами, сопряженными между собой боковыми поверхностями, а торцевыми поверхностями с торцевой стенкой корпуса со стороны входного патрубка и перегородкой с образованием вихревых камер.

5. Глушитель по п.4, отличающийся тем, что незамкнутые кольца соединены между собой с образованием сдвоенных секций, точка пересечения осей симметрии которых расположена в центре поперечного сечения корпуса.

6. Глушитель по пп.1, 3 и 5, отличающийся тем, что концы трубок, расположенные на перегородке, на выходе снабжены концентричными щетками, выполненными в виде незамкнутых колец или спиралей.

7. Глушитель по п.6, отличающийся тем, что вихревые камеры, не связанные между собой на входе, сообщены между собой на выходе при помощи попарно сблокированных концентричных щитков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6