ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА
NOISE SUPPRESSOR

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для снижения уровня шума отработанных газов двигателей внутреннего сгорания, в частности в камерах пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном.
3
3
Известен глушитель шума двигателя внутреннего сгорания, патент RU 2516772, МПК F01N 1/24, 2014, опубликованный в БИ №14 от 20.05.2014, который содержит корпус с торцевыми стенками с входным и выходным патрубками, двумя внутренними поперечными перегородками, разделяющими объем глушителя на три камеры. Корпус глушителя выполнен в форме цилиндра, а входной патрубок снабжен штуцером для ввода озона. Камеры, расположенные у входного и выходного патрубков, имеют продольную перегородку, которая делит каждую камеру на две. Продольные перегородки в камерах расположены на уровне верхней стенки входного патрубка, которые выполнены из газопроницаемого материала и покрыты катализатором из солей платины, палладия, родия. Поперечная перегородка камеры у входного патрубка имеет перфорацию в верхней части, а противоположная ей перегородка средней камеры имеет перфорацию в нижней части. Камеры над продольными перегородками заполнены слоем дисперсных частиц из керамики или кварцевого стекла, содержащим катализатор из солей палладия, платины, родия и занимающим 2/3 их объема. Слой дисперсных частиц в камере у входного патрубка имеет насыпную плотность 1300-1500 кг/м, а в камере у выходного патрубка имеет насыпную плотность 1600-1800 кг/м, причем глушение шума двигателя внутреннего сгорания заключается в двукратном шумопоглотителе.
Недостатком глушителя является сложность конструкции, сильный износ сыпучего материала из-за трения о перегородки, а подвод продуктов сгорания к секциям, неравномерный, что приводит к высоким потерям давления в глушителе, что снижает частоту вращения коленчатого вала, тем самым снижая КПД двигателя внутреннего сгорания, следовательно, снижая эффективность глушителя шума.
Наиболее близким по технической сущности и взятом в качестве прототипа является «Глушитель шума», патент RU 2517464, МПК F01N 1/24; F01N 13/00, 2014, опубликованный в БИ №15 от 27.04.2014, который содержит корпус с камерами, образованными перегородками, и впускным патрубком. Корпус выполнен из внешней цилиндрической обечайки, ее сплошного дна и сферической перфорированной крышки. Внутри корпуса и параллельно ему расположена внутренняя цилиндрическая обечайка, которая имеет сплошную перегородку и сплошную сферическую крышку. Внешняя и внутренняя цилиндрические обечайки соединены кольцевой перфорированной перегородкой. В образованной внутренней полости между кольцевой перфорированной перегородкой и крышками расположены вертикальные перегородки с образованием активных камер, заполненных сыпучим материалом. Под активными камерами расположена реактивная камера, которая образована сплошной перегородкой внутренней цилиндрической обечайки и частью внутренней цилиндрической обечайки, кольцевой перфорированной перегородкой, частью внешней цилиндрической обечайки от кольцевой перфорированной перегородки до дна корпуса и его сплошным дном.
Недостаток данного технического решения заключается в конструкционных особенностях глушителя, ограничивающих возможность шумоглушения выхлопных газов камеры пульсирующего горения, то есть обладает недостаточной шумоизолирующей способностью глушения шума, так как в данном глушителе использованы камеры с сыпучим материалом, который трудно удерживать за счет перфорированных пластин, к тому же в зоне реактивной камеры высокое противодавление из-за внезапного поворота потока выхлопных газов, проходящих через сыпучий материал, снижает частоту вращения коленчатого вала, снижая КПД двигателя внутреннего сгорания, а также сильный износ сыпучего материала из-за трения о перегородки, также снижает эффективность глушителя в целом.
Решаемой задачей изобретения является повышение шумоизолирующей способности глушителя шума от выхлопных газов, истекающих из аэродинамического клапана камеры пульсирующего горения за счет упрощения конструкции с одновременным снижением противодавления без увеличения потерь давления в глушителе, способствующих повышению эффективности глушителя шума.
Техническим результатом от использования изобретения является повышение эффективности глушителя шума, путем повышения его шумоизолирующей способности, за счет упрощения конструкции с одновременным понижением противодавления в глушителе.
Технический результат достигается тем, что в глушителе шума, содержащем корпус с реактивной и активной камерами, выполненный из внешней цилиндрической обечайки, впускной патрубок в виде аэродинамического клапана, сплошное плоское дно и крышку, согласно которому вводят аэродинамический клапан, который расположен в реактивной камере, при этом реактивная камера выполнена в виде одиночной камеры и образована сплошным дном и крышкой обечайки, причем активная камера образована верхней и нижней перфорированными пластинами, при этом на нижней перфорированной пластине расположен псевдоожижженный слой, который выполнен в виде дисперсных гранул из керамики, диаметрально превышающих степень перфорации пластин, для повышения шумоподавления выхлопа, а крышка выполнена по двухкаскадной схеме, состоящей из внешней стороны плоской формы и выпуклой в виде усеченного конуса с внутренней стороны, при этом внешняя сторона крышки выполнена с кольцевыми зазорами и отражательным металлическим диском, с впускным-выпускным патрубком.
Новым в устройстве является:
Предлагаемое изобретение позволяет получить более эффективный глушитель шума с высокой шумоизолирующей способностью в широком частотном диапазоне, это осуществляется за счет того, что реактивная камера выполнена в виде одиночной камеры и образована сплошным дном и крышкой обечайки, а активная камера образована верхней и нижней перфорированными пластинами, причем на нижней перфорированной пластине расположен псевдоожижженный слой, который выполнен в виде дисперсных гранул из керамики, диаметрально превышающих степень перфорации пластин, при этом за счет выполнения крышки по двухкаскадой схеме, многократного отражения за счет металлического диска на внешней стороне крышки и трения выхлопных газов в псевдоожиженном слое происходит диссипация акустической энергии на средних и высоких частотах, а за счет конструктивного выполнения реактивной камеры глушителя шума происходит снижение шума на низких частотах.
Предлагаемое устройство также позволяет получить эффективный глушитель шума за счет упрощения конструкции глушителя, выполненного без перегородок для осуществления нескольких камер, тем самым повысить эффективность глушителя шума выхлопных газов камеры пульсирующего горения, без увеличения потерь давления в глушителе, а расположение псевдоожижженного слоя, который выполнен в виде дисперсных гранул из керамики, диаметрально превышающих степень перфорации пластин позволяет снизить износ гранул и потерю их за счет перфорации, что также позволит повысить шумоизолирующую способность глушителя, а значит, повысить эффективность глушителя шума в целом.
Для пояснения технической сущности изобретения рассмотрим чертежи: на фиг. 1 - изображен общий вид заявляемого устройства;
фиг. 2 - изображен вид А, где:
1 - сплошное плоское дно
2 - аэродинамический клапан
3 - корпус из внешней цилиндрической обечайки
4 - нижняя перфорированная пластина
5 - псевдоожиженный слой в виде дисперсных керамических гранул
6 - активная камера
7 - верхняя перфорированная пластина
8 - внутренняя сторона крышки
9 - кольцевой зазор
10 - отражательный металлический диск
11 - кольцевой зазор
12 - внешняя сторона крышки
13 - впускной-выпускной патрубок
Глушитель шума работает следующим образом.
Ударные волны малой интенсивности с потоком выхлопных газов истекают через аэродинамический клапан 2, расширяются и частично отражаются от сплошного плоского дна 1, после чего газы проходят через псевдоожиженный слой гранул 5, находящийся в активной камере 6, который удерживается перфорированными пластинами 4 и 7, далее остаточная часть выхлопных газов отражается от внутренней стороны 8 крышки и за счет разряжения в камере пульсирующего горения через аэродинамический клапан 2 вновь устремляется в камеру сгорания, при этом некая часть истекает через кольцевые зазоры 9 и 11, при этом огибая отражательный металлический диск 10 выходит в окружающую среду через впускной-выпускной патрубок 13. При этом для поддержания автоколебательного процесса горения в камере сгорания через впускной-выпускной патрубок 13 и кольцевые зазоры 9 и 11 подсасывается свежий воздух и через псевдоожиженный слой 5 в момент разряжения попадает в камеру сгорания и процесс повторяется.
При увеличении секундного расхода газа увеличивается количество продуктов сгорания, при этом увеличивается и интенсивность шумообразования. Вместе с тем, за счет увеличения акустической энергии выхлопных газов активизируется движение псевдоожиженного слоя, вследствие чего повышается их звукопоглощение без увеличения потерь давления в глушителе. Это обусловлено газодинамической прозрачностью псеводоожиженного слоя, которая регулируется расходом выхлопных газов: чем больше выхлопных газов, тем выше газопрозрачность псевдоожиженного слоя и наоборот. Акустическая энергия выхлопных газов эффективно рассеивается в псевдоожиженном слое в среднем и высоком частотном диапазоне при всех режимах работы камеры пульсирующего горения и противодавление в глушителе независимо от режима работы камеры остается постоянным. Низкие частоты эффективно рассеиваются за счет реактивной составляющей, кратной длине глушителя (одиночной камере, образованной обечайкой, сплошным плоским дном и крышкой.
По своим технико-экономическим преимуществам, по сравнению с известными аналогами, предлагаемое изобретение позволяет получить простую конструкцию глушителя шума, несложную в сборке без перегородок для осуществления нескольких камер, тем самым повысить эффективность глушителя шума выхлопных газов камеры пульсирующего горения, без увеличения потерь давления в глушителе, а расположение псевдоожижженного слоя в виде дисперсных гранул из керамики, диаметрально превышающих степень перфорации пластин, позволяет исключить их потерю за счет перфорации, что также позволит повысить шумоизолирующую способность глушителя, а значит повысить эффективность глушителя шума в целом.