ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ АВТОНОМНОЙ КОГЕНЕРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

Решение относится к области двигателестроения и предназначено для глушения шума двигателей внутреннего сгорания.
При работе автономной когенерационной установки (например, на основе газопоршневого агрегата 8ДГ22Г1), расположенной в районе жилых кварталов, нормативы по шуму без установки дополнительного мощного глушителя не выполняются, особенно в ночное время суток.
Имеющиеся глушители подразделяются на активные, в которых звуковая энергия поглощается специальным пористым поглощающим материалом, реактивные, где звуковая энергия уменьшается вследствие расширения потока газа в объемных камерах, и комбинированные (активно-реактивные) // Справочник по судовой акустике / под общей редакцией И.И.Клюкина и И.И.Боголепова - Л.: Судостроение, 1978, стр.149.
Для снижения уровня шума двигателей внутреннего сгорания (ДВС) мощностью свыше 1000 кВт обычно используются реактивные глушители вследствие более высокого ресурса и надежности (хотя и уступающие по массогабаритным показателям другим типам). Глушители реактивного типа подразделяются на расширительные (в которых подводящий трубопровод отработавших газов сначала резко расширяется, а затем аналогично суживается по диаметру до исходного состояния), выполняемые одно- и многокамерными, и резонансные (в которых часть газов, проходящих по перфорированному трубопроводу постоянного сечения, поступает в резонансную замкнутую объемную камеру через множественные отверстия). Расширительные глушители эффективно снижают уровень шума на всех диапазонах частот, резонансные - обычно лишь в нескольких требуемых спектрах.
Для снижения массогабаритных показателей вместо двух последовательно установленных на выходе отработавших газов ДВС расширительного и резонансного глушителей могут применяться комбинированные расширительно-резонансные глушители с последовательным чередованием соответствующих камер в различных сочетаниях. Обычно используют входную и выходную резонаторные камеры с расположенной между ними расширительной, причем наружные диаметры всех камер имеют одинаковое значение (см. пат. РФ №2280770, F01N 1/00, опубл. 2006.07.27). Такая
конструкция достаточно компактна и технологична, но обладает пониженной шумопонижающей способностью вследствие того, что при необходимости значительного снижения шума наружный диаметр расширительной камеры должен иметь размер, существенно превышающий аналогичный у резонансной.
В качестве прототипа принят глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, описанный авторским свидетельством СССР №1554486, 6 F01N 1/00, опубл. 1995.11.27).
Глушитель содержит цилиндрический внешний корпус с торцовыми крышками, впускную резонансную камеру с перфорированным патрубком, расположенным соосно корпусу, и задней стенкой, центральную расширительную камеру и выпускную резонансную камеру с перфорированным патрубком, расположенным соосно корпусу и имеющим выступающий за переднюю перфорированную стенку участок, на входе которого установлен конфузорный насадок.
Недостаток предлагаемого решения состоит в сравнительно невысокой для мини-ТЭЦ, устанавливаемых в жилых районах, шумопонижающей способности, что ухудшает экологичность на прилегающей территории. Этот недостаток устраняется предлагаемым решением.
Решаемая задача - повышение экологичности эксплуатации мини-ТЭЦ.
Технический результат - снижение уровня шума на территории, прилегающей к мини-ТЭЦ.
Этот технический результат достигается тем, что глушитель шума двигателя внутреннего сгорания автономной когенерационной установки, включающий корпус, состоящий из расширительной камеры и впускной и выпускной резонансных камер, установленных соосно входному и выходному перфорированным патрубкам с отверстиями, расположенными радиально равномерно по окружности, имеет дополнительные входную и выходную расширительные камеры, расположенные симметрично относительно центральной и имеющие одинаковые с ней размеры, резонансные камеры имеют одинаковые размеры, диаметры расширительных камер больше диаметров резонансных камер.
Расположенные последовательно три расширительные камеры с двумя резонансными между ними позволяют эффективно снижать уровень звука на всех слышимых частотах при сравнительно невысоких массогабаритных показателях.
k
Конструкция предлагаемого глушителя приведена на чертеже фиг.1, на фиг.2 - расположение отверстий в резонансной камере. Глушитель включает патрубок входной 1 и выходной 2 диаметром d и длиной l, три одинаковых камеры расширительных:
k
P
п
п
входную 3, центральную 4 и выходную 5 диаметром D и длиной l, расположенные на расстоянии 1 одна от другой симметрично относительно центральной, и две одинаковых камеры резонансных: входную 6 и выходную 7 диаметром D и длиной l, расположенные между расширительными камерами. Расширительные и резонансные камеры располагаются соосно патрубкам. Перфорированная часть резонансных камер длиной l расположена на одинаковом расстоянии от торцевых стенок расширительных камер. Отверстия 8 диаметром d расположены в шахматном порядке радиально равномерно по окружности через расстояние 2t в n рядов, расстояние между рядами по центрам отверстий составляет t.
При этом предпочтительные геометрические размеры комбинированного глушителя следующие:
p
п
к
п
D=2,1 м, d=0,3 м, D=0,74 м, d=0,01 м, l=0,5 м, l=0,13 м, l=0,29 м, t=0,014 м, n=21.
Значения геометрических параметров глушителя определялись расчетным путем и проверялись экспериментально.
Глушитель работает следующим образом. Поток отработавших газов через впускной патрубок 1 поступает сначала во впускную расширительную камеру 3, где происходит снижение звуковой энергии вследствие резкого расширения, затем - во впускную резонаторную 6, где снижение уровня звука происходит за счет расширения газа при прохождении через радиально расположенные отверстия 8 в объем камеры (межобечаечное пространство), потом последовательно в центральную расширительную 4, выпускную резонаторную 7, выпускную расширительную 5 и выпускной патрубок 2.
Предлагаемый глушитель шума по сравнению с существующими, имеющими сходные шумопонижающие свойства, характеризуется уменьшенными массогабаритными и стоимостными показателями.