Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания

Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания
Полезная модель относится к машиностроению и может быть использовано для снижения уровня шума отработанных газов в качестве тушителя шума выпуска двигателя внутреннего сгорания.
Известен глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (патент РФ № 2056508, кл. F01N 1/08, опубл. в 1996г), содержащий корпус, разделенный перегородками на три камеры, с установленными в первой и третьей камере соответственно входным и выходным патрубками.
Известное устройство имеет сложную конструкцию и недостаточную эффективность в работе, поскольку параметры перфорации не связаны с диаметром основного патрубка.
Задачей настоящей полезной модели является разработка глушителя, обеспечивающего возможность регулирования параметров шумоглушения при простой конструкции глушителя.
Технический результат состоит в повышении эффективности звукоподавления глушителя в широком диапазоне звуковых частот при низком противодавлении.
Результат достигается тем, что в глушителе шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус, разделенный перегородками на три камеры, с установленными а первой и третьей камере, соответственно входным и выходным патрубками, входной патрубок продлен во вторую и третью камеры, высота поперечного сечения корпуса Н1(2,5 - 12,0)d, ширина поперечного сечения корпуса Н2(0,4 -1,0)Н1, длина корпуса L(4 - 26)d, третья камера между корпусом, перегородкой и выходным патрубком заполнена звукопоглощающим материалом, и тем, что входной патрубок выполнен в виде перфорированной трубы диаметром d с заглушкой на конце, и тем, что входной патрубок выполнен в виде перфорированной трубы диаметром d, соединенной с перфорированной трубой диаметром d1 (0,7 - 0,99)d с заглушкой на конце, и тем, что выходной патрубок
F01N1/08
выполнен в виде перфорированной трубы диаметром d2( 1,131,75)d и сопряженной с ней трубой диаметром d, и тем, что звукопоглощающий материал выполнен в виде стеклянного волокна и/или базальтового волокна и/или металлического волокна и/или стеклянного холста и/или стеклянной сетки и/или полимерной пленки, и тем, что длина первой камеры L1(0.27-0.58)L . длина второй камеры L2(0.22-0.365)1, длина третьей камеры L3(0.22-0.365)L. и тем, что в перфорированной перегородке между первой и второй камерой выше и ниже входного патрубка установлены перфорированные трубы диаметром d3  (0,15 - 1,50)d, и тем, что перегородки между камерами выполнены сплошными, и тем, что перегородки между камерами выполнены перфорированными, и тем, что перегородка в перфорированной трубе входного патрубка выполнена перфорированной, и тем, что в третьей камере установлена дополнительная перегородка.
Блок-схема глушителя приведена на чертеже, где изображены: корпус 1, стенки 2, входной патрубок 3, выходной патрубок 4, перегородка 5, перегородка 6, первая расширительная камера 7, вторая расширительная камера 8, третья расширительная камера 9, перфорированная труба 10 перфорированная труба 11, перфорированная труба 12, труба 13, перфорированная или сплошная перегородка 14, перегородка 15, заглушка 16, звукопоглощающий материал 17, перфорированные трубки 18,19. Действие глушителя основано частично на принципе поглощения звуковой энергии и превращения ее в тепловую энергию, частично на принципе акустического фильтра, при котором постоянная составляющая газового потока беспрепятственно пропускается в окружающую среду, а энергия пульсаций гасится перфорационными отверстиями. Из приемной трубы на вход глушителя набегают волны с различным распределением давления по сечению и длине трубопровода. Они частично отражаются и частично проникают в глушитель и
распространяются в нем уже в виде волн, специфичных для данного глушителя. Эти волны затухают при распространении вследствие поглощения звуковой энергии в звукопоглощающем материале, уменьшения амплитуды их колебаний за счет дросселирования (перетекания) выхлопных газов через отверстия перфорации и взаимодействия с расширительными и резонансными камерами . На выходе из глушителя затухающая волна попадает в выпускную трубу. Газовый поток поступает в перфорированную трубу 10 входного патрубка 3 и через ее перфорированные отверстия в камеру 7. Эти перфорационные отверстия работают как последовательный акустический фильтр, который гасит энергию колебаний газового потока по принципу дросселирования пульсаций его газодинамического давления. При этом основной поток выхлопных газов, встречая реакцию со стороны заглушки 16с минимально возможным газодинамическим сопротивлением движется также через перфорацию трубы 10 в область первой расширительной камеры 6 внутрь неё и далее через перфорированные трубки 18,19 во вторую расширительную камеру 8. Одновременно меньшая часть потока газа проходит через перфорацию трубы 11 патрубка 3 в область второй расширительной камеры 8 внутрь неё, и, смешиваясь с частью выхлопных газов, поступивших во вторую камеру 8 через соединительные трубки 18,19 из первой камеры 7 поступает в кольцевой зазор между трубами 11 и 12, расположенный внутри третьей расширительной камеры 9. Далее, выхлопные газы движутся к выходу из глушителя через выпускной патрубок 4.
Длины L1 и L2 первой и второй расширительных камер 7, 8 соответственно подбираются с тем условием, чтобы их внутренние объёмы, за вычетом объёма, расположенных внутри них элементов конструкции были равны между собой. Дополнительная перегородка 15 внутри третьей камеры 9 устанавливается в таком месте, чтобы координата её расположения внутри глушителя по его длине делила длину L3 третьей расширительной камеры 9 пополам. Для усиления
эффективности работы глушителя на пути потока в трубе 11 установлена перфорированная перегородка 14, которая может быть выполнена с перфорацией, в которой суммарная площадь отверстий эквивалентна одиночному отверстию диаметром (0.475 -1.0)d. Параметрами перфорации перегородки 14 можно настроить резонатор Гельмгольца, образованный перфорированной перегородкой 14, заглушкой 16 и неперфорированной частью трубы 11, на необходимые частоты звукоподавления, характерные для того или иного двигателя внутреннего сгорания.
Далее газовый поток непосредственно и из-за противодавления заглушки 16 через отверстия частично поступает в расширительную камеру 8. Дополнительно происходит звукопоглощение в высокочастотной области звукопоглощающим материалом 17. Далее газовый поток поступает в выходной патрубок 4, где звукопоглощение происходит через отверстия перфорированной трубы 12 звукопоглощающим материалом 17.
Эффективность шумоглушения обеспечивается оптимальным подбором параметров первой и второй расширительных камер с соединительными трубками 18 и 19, перфорации перегородки 14. а также диссипацией (поглощением средой) энергии звука, движущегося вместе с потоком выхлопных газов в звукопоглощающей среде расположенной внутри третьей расширительной камеры, при этом звукопоглощающий материал расположен параллельно потоку отводимых газов и не создает дополнительного сопротивления движущемуся потоку. Поскольку передаточная функция расширительных камер (функция шумоглушения) представляет собой гребенчатый фильтр, то есть в области звуковых частот эта функция имеет периодически расположенные минимумы и максимумы, то отношение (L1+L2)/L3 выбирается таким образом, чтобы максимумы передаточной функции сдвоенных расширительных камер 7 и 8 с соединительными трубками 18. 19 расположенные по оси частот звука, накладывались на
минимумы передаточной функции третьей расширительной камеры 9, имеющей дополнительную перегородку 15 и пропуск перфорации перфорированной трубы 12. Такой выбор соотношений длин камер позволяет получить более равномерную передаточную функцию глушителя в целом, что обеспечивает достижение максимального уровня его эффективности.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить эффективность звукоподавления глушителя в широком диапазоне звуковых частот при низком противодавлении.