УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОТВОДА ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ПРИ СТЕНДОВЫХ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ АВТОМОБИЛЯ

Полезная, модель относится к устройствам для дистанционного отвода выхлопных газов системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (далее - ДВС) при стендовых виброакустических испытаниях автомобиля.
Известен элемент системы вытяжной вентиляции повышенного давления (заявка ФРГ №3832030, МПК 5 G 10 K 11/16, публ. 29.03.90 №13) с применением нескольких сообщающихся и перекрываемых труб и шумопоглощающей панели, отличающийся сложностью, относительно высокими гидросопротивлениями и ограниченностью применения.
Известен шумоподавляющий элемент, встраиваемый в трассу воздуходува (заявка ФРГ №3830346, МПК 5 G 10 K 11/16, F 16 L 55/02, В 32 В 3/24, 5/18, публ. 15.03.90 №11), отличающийся применением открытоячеистого пенопласта, гофрированного перфорированного шланга, обтянутого звукопоглощающим матом. Устройство применимо лишь для систем воздухоподачи, не защищено от воздействия твердых частиц и конденсата, содержащихся в выхлопных газах ДВС, и не способно осуществлять эффективный (дистанционный - на расстоянии от источника) отсос выхлопных газов.
Известна звукопоглощающая система для вентиляционных и дегазирующих трактов, описанная в заявке ФРГ №3544022, МКИ 4 G 10 K - 11/16, F 24 F13/00, публ. 87.06.19 №25, содержащая волокнистый корпус и жалюзи, выполненные из минеральных волокон и смещенные одна относительно другой. Применение волокнистой структуры корпуса и жалюзи позволяет уменьшать шум транспортируемого по системе газового потока. Однако, геометрическая форма устройства не позволяет использовать его в качестве эффективного дистанционного заборника газов, а отсутствие специальной защитной пленки на поверхностях корпуса и жалюзи не позволяет избегать потерь звукопоглощающих
качеств устройства в процессе длительной эксплуатации, вследствие его закоксовывания частицами конденсата и сажи, содержащихся в выхлопных газах ДВС.
Известен шумоглушитель для установки на входном и выходном концах проточного канала для транспортировки газообразной среды (заявка ФРГ №3432049, МКИ 4 G 10 K 11/16, F 16 L 55/02, публ. 13.03.86 №11), содержащий большое число перегородок из звукопоглощающего материала, подвешенных к специальным несущим стержням. Недостатком данного устройства является его громоздкость, вызывающая дополнительный шумоотражающий эффект, нежелательный для устройств дистанционного отсоса газов.
Известно устройство в виде наконечника звукопоглощающей трубы (патент Франции №2644923, МПК 5 G 10 K 11/16, F 24 F 7/06, 13/24, публ. 28.09.90 №39), в котором располагаются звукопоглощающие перегородки. Перегородки располагаются перпендикулярно потоку, что позволяет увеличивать звукопоглощающий эффект при малых габаритах устройства. Очевидным недостатком устройства являются его повышенные гидравлические сопротивления, недопустимые в зоне открытого забора выхлопных газов ДВС, выбрасываемых в окружающее пространство свободным срезом выхлопной трубы ДВС транспортного средства.
Известен шумоглушитель для канала истечения газообразной среды (заявка ФРГ №3401210, МКИ 4 G 10 K 11/16, F 02 M 35/12, F 01 N 1/24, публ. 25.07.85 №30), содержащий корпус из шумопоглощающего материала. Внутри корпуса выполнен кольцевой канал и периметр сечения канала расширяется от зоны истечения газа. Такая конструкция позволяет увеличивать звукопоглощающий эффект от использования большой площади звукопоглощения в конусообразном кольцевом канале. Однако, большая площадь поверхности соприкосновения пульсирующего, транспортируемого по устройству газа в узком щелевом кольцевом канале, в случае его больших массовых (объемных) расходов, вызывает существенный рост гидравлических сопротивлений тракта. Также, рассмотренное устройство не может быть использовано для целей эффективного дистанционного отсоса газа установкой от зоны истечения газа с некоторым расстоянием.
Известно устройство по заявке Японии №62-55160 МКИ 4 G 10 K 11/16, В 04 С 3/00, публ. 18.11.87 №6-1379, предназначенное для глушения шума и удаления инородных частиц из газового потока и используемое в процессах исследовательских и доводочных работ на стендовых испытательных установках
типа аэродинамической трубы. Устройство содержит специальный канал для ввода (засасывания) газа и направления его по спиральной траектории дальше по пространству цилиндрического корпуса, стенки которого футерованы звукопоглощающим материалом. Недостатком устройства являются:
- большой звукоотражающий эффект от внешней поверхности корпуса стенки, искажающий звуковое поле в зоне измерительного микрофона, близкорасположенного от корпуса;
- повышенные гидравлические сопротивления, вызываемые изменением направления транспортировки засасываемого газового потока по корпусу устройства (резкие повороты потока).
Во многих известных случаях во время стендовых виброакустических испытаний автомобиля на динамометрическом стенде с беговыми барабанами для отвода отработавших газов ДВС используется, в частности, технологическая система отсоса отработавших выхлопных газов, содержащая шланг вытяжной вентиляционной установки, плотно и жестко устанавливаемый на срез хвостовой трубы основного глушителя шума системы выпуска. Жесткая установка шланга на хвостовую трубу глушителя исключает процесс излучения звука свободным срезом трубы воздушным путем (в открытое пространство камеры), что при замерах внешнего и внутреннего шума автомобиля искажает реальные результаты испытаний, так как исключается из процесса формирования общего (суммарного) звукового поля автомобиля - один из его основных составляющих источников шума. Жесткое подключение дополнительной массы шланга к трассе автомобильной выхлопной системы также вызывает нежелательные изменения динамических нагрузок на несущие опорные резиновые элементы (подвеску) выхлопной системы и, т.о., искажает реальные пути и вклады от передачи твердым путем виброакустической энергии на пол кузова и шум внутри пространства салона автомобиля (внутренний шум автомобиля). Кроме того, химически активный конденсат, содержащийся в выхлопных газах, из системы выпуска отработавших газов ДВС автомобиля свободно попадает в магистраль технологической системы отсоса выхлопных газов, что влечет последующую интенсивную коррозию трубопроводов системы. В связи с этим, для исключения отрицательного влияния на внешний и внутренний шум автомобиля жестко присоединяемой технологической системы отсоса выхлопных газов к хвостовой трубе системы выпуска отработавших газов автомобиля, исследователи и доводчики конструкций глушителей шума автомобильных систем выпуска отработавших газов вынуждено используют свободный выпуск отработанных
газов ДВС (и свободное излучение звука открытым срезом хвостовой трубы) в пространство акустической камеры. Такая технологическая процедура вызывает, как правило, проблемы загазованности пространства камеры или же необходимость применения приточно-вытяжной вентиляции пространства камеры повышенной производительности, что, в свою очередь, как правило, связано с увеличением ее шума и стоимости.
В известном техническом решении по полезной модели Российской Федерации №20399, дата публикации 27.10.2001, Бюл. №30 - представлена конструкция устройства для дистанционного отвода выхлопных газов при стендовых виброакустических испытаниях автомобиля на динамометрическом стенде с беговыми барабанами, принимаемая в качестве ПРОТОТИПА. Известное устройство смонтировано в зоне расположения свободного среза выхлопной трубы основного глушителя шума системы выпуска, подключено к технологической системе вытяжной вентиляционной установки и выполнено в виде дистанционного передвижного отсасывающего раструба, имеющего форму усеченного раскрытого полуконуса, наружные и внутренние стенки которого футерованы звукопоглощающим материалом, облицованным защитной звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленкой. Недостатком известного устройства для дистанционного отвода выхлопных газов является недостаточная термостойкость звукопоглощающей структуры его раструба, что с истечением некоторого времени его эксплуатации приводит к изменению (ухудшению) звукопоглощающих свойств пористого материала, облицовывающего поверхности раструба, вследствие высокотемпературного воздействия истекающего из свободного среза хвостовой трубы потока отработавших газов. Ухудшение звукопоглощающих свойств пористой облицовки связано с потерей эластичных свойств пористого скелета звукопоглощающего слоя футеровки от высокотемпературного воздействия отработавших газов и приводит, в свою очередь, к усилению звукоотражающего эффекта и искажению звукового поля, вносимого футерующей оболочкой усеченного полуконуса раструба в зоне установки измерительного микрофона, что отрицательно влияет на результаты измерений шума системы выпуска ДВС автомобиля. Кроме этого, звукопоглощающий материал, футерующий поверхности раструба, со временем длительной эксплуатации устройства теряет свой внешний эстетический вид (частично разрушается), что вызывает необходимость его периодической замены.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении низкошумного дистанционного отсоса отработавших газов ДВС исследуемого
автомобиля с исключением их негативного высокотемпературного воздействия на пористую структуру звукопоглощающего материала раструба устройства для дистанционного отвода выхлопных газов, связанного с частичной потерей звукопоглощающих свойств указанного материала.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве для дистанционного отвода выхлопных газов при стендовых виброакустических испытаниях автомобиля на динамическом стенде с беговыми барабанами, содержащем, в частности, дистанционный передвижной отсасывающий раструб в форме усеченного раскрытого полуконуса, несущий каркас которого выполнен из перфорированного листа, футерованного с двух сторон звукопоглощающим материалом с тонким защитным звукопрозрачным слоем, - внутренняя футеровка несущего каркаса выполнена звукопоглощающей панелью из термостойкого пористого материала на основе минеральных волокон, звукопоглощающая панель охвачена слоем звукопрозрачного защитного термостойкого тканевого материала типа стеклоткани и дополнительно удерживается проволочной стальной сеткой. Указанная сетка выполнена преимущественно из проволоки диаметром 1.5 мм из нержавеющей стали, с размером ячейки сетки 18...22 мм.
Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется чертежами, где
- на фиг.1 представлена полубезэховая акустическая камера с динамическим стендом с беговыми барабанами для акустических исследований транспортных средств, с установленным в ней устройством для дистанционного отвода выхлопных газов, заявляемым в качестве полезной модели.
Позициями на фиг.1 обозначены:
1 - полубезэховая акустическая камера;
2 - звукопоглощающие кулисы;
3 - исследуемый автомобиль;
4 - крепежный трос;
5 - выхлопная труба основного глушителя шума системы выпуска ДВС автомобиля;
6 - измерительный микрофон;
7 - шланг технологической системы вытяжной вентиляционной установки;
8 - устройство для дистанционного отвода выхлопных газов.
- на фиг.2 изображена общая схема предлагаемого устройства;
- на фиг.3 представлен вид спереди устройства;
- на фиг.4 представлен вид сбоку устройства;
- на фиг.5 представлен вид сверху устройства;
- на фиг.6 изображена многослойная звукопоглощающая структура раструба предлагаемого устройства.
Устройство для дистанционного отвода выхлопных газов состоит из опорного основания 9, накопителя конденсата 10, всасывающего раструба 11, присоединительного насадка шланга 12, управляемых колес с поворотной головкой 13, неуправляемых колес 14, тормозного устройства и рукоятки управления 15. Накопитель конденсата 10 выхлопных газов выполнен в виде подштамповки в донной части и отбортовки нижней части среза раструба 11. Для исключения (ослабления) передачи вибрации на пол камеры 16 колеса 13 и 14 имеют массивные обрезиненные ходовые обода, что обеспечит виброшумодемпфирование (виброизоляцию) структуры раструба 11 от его возбуждения пульсирующим газовым потоком выхлопных газов. Геометрическая форма (габаритные размеры, угол раскрытия конусной части участка всасывающего раструба 11, площадь проходного сечения присоединительного насадка шланга 12, акустическая (звукопоглощающая) обработка поверхностей передвижного раструба) выбрана из условия слабого звукоотражающего эффекта и искажения звукового поля, вносимого раструбом 11 в зоне установки измерительного микрофона 6. Для ослабления дополнительных звукоотражающих эффектов и искажений звукового поля в зоне установки измерительного микрофона 6, условный диаметр сечения входного среза конуса не менее чем в 2 раза превышает расстояние между мембраной измерительного микрофона и свободным срезом хвостовой трубы глушителя 5 (условный приведенный диаметр входного среза равен периметру среза, деленному на число π=3.14). Раструб 11 выполнен в виде многослойной звукопоглощающей структуры. Несущий каркас раструба из перфорированного металлического листа 17 извне футерован звукопоглощающей панелью 18 из пористого вспененного
материала 19, облицованного тонким защитным, звукопрозрачным слоем 20. Внутренняя футеровка несущего каркаса 17 выполнена звукопоглощающей панелью 21 из термостойкого пористого материала на основе минеральных волокон, например, базальтовых или стеклянных. Звукопоглощающая панель 21 охвачена слоем звукопрозрачного защитного термостойкого тканевого материала типа стеклоткани 22 и удерживается проволочной стальной сеткой 23. Стальная сетка 23 выполняется преимущественно из проволоки диаметром 1.5 мм из нержавеющей стали, с размером ячейки сетки а=18...22 мм. Перфорированная структура несущего каркаса 17 позволяет дополнительно снизить вибровозбудимость его стенок и, соответственно, уменьшить излучение ими дополнительного структурного шума вследствие образования условий для протекания процесса эффективного короткого акустического замыкания через отверстия перфорации между лицевой и тыльной сторонами стенок. Внешняя футеровка раструба 11 звукопоглощающей панелью 18 ослабляет звукоотражающее искажение звукового поля со стороны распространения звуковых волн в зоне задней части автомобиля, где устанавливается измерительный микрофон 6, и, таким образом, повышается точность и объективность проводимых акустических исследований автомобилей. Содержание в многослойной структуре раструба 11 слоя термостойкого тканевого материала 22 дополнительно ослабляет негативное термическое воздействие выхлопных газов на структуру пористого термостойкого волокнистого материала звукопоглощающей панели 21 внутренней футеровки каркаса 17 и структуру пористого вспененного материала 19 внешней футеровки каркаса 17.
Практическая реализация устройства позволяет повысить точность и объективность результатов стендовых виброакустических испытаний автомобиля в результате применения долговечной многослойной структуры раструба устройства, со стабильными звукопоглощающими характеристиками, исключающей потерю звукопоглощающих свойств пористых слоев материалов внутренней и внешней футеровок в результате защиты указанных материалов от негативного высокотемпературного воздействия на их структуру выхлопных газов системы выпуска ДВС автомобиля.