СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОГО ПОТОКА В СИСТЕМЕ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА
METHOD OF GAS FLOW DISTRIBUTION IN NOISE KILLER SYSTEM

Изобретение относится к способу распределения газового потока в газопаропроизводящих установках повышенного давления при выбросе их в атмосферу в компрессорах, печах и т.п., в частности глушителях двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Распределение газа в системах глушитель двигателя внутреннего сгорания наиболее актуально при значительном распространении автомобилей и влиянии их на экологию окружающей среды.
Известно газораспределительное устройство (европейская заявка ЕР 1022048, опубл. 26.07.2000 г.), предназначенное для равномерного и однородного распределения при смешивании восстановительного реагента с выхлопными газами с помощью фиксированных лопаток для завихрения движения газа.
В патенте США US 5723041, опубл. 03.03.1998 г., описан способ создания однородности потока путем перемещения падающей жидкости в устройство со стационарными лопатками и вращающимися лопатками рабочего колеса.
В патенте RU 2322593, опубл. 20.04.2008 г., «Способ распределения газа в системе глушитель - катализатор двигателя внутреннего сгорания и газораспределительное устройство, предназначенное для использования в нем» предлагается распределение газового потока, в частности, через ориентированное по отношению к газовому потоку ряду находящихся на одинаковых расстояниях друг от друга изогнутых лопаток, причем часть лопаток находится в плоскости перпендикулярной, а часть - параллельной оси вихревой камеры.
В российском патенте RU 2113600, опубл. 20.06.1998 г. и а.с. SU 1719671, опубл. 15.03.1992 г., включены различные типы лопаток для уменьшения шума, создания вращательного движения газа.
В международной заявке WO 9701387, опубл. 16.01.1997 г. описана реакция восстановительного реагента с выхлопными газами в последовательных продольных каналах с потоками в противоположных направлениях.
Наиболее близким способом распределения газового потока в системе глушитель шума является патент RU 2322593, опубл. 20.04.2008 г., «Способ распределения газа в системе глушитель - катализатор двигателя внутреннего сгорания и газораспределительное устройство, предназначенное для использования в нем», где газовый поток распределяется через ориентированные изогнутые лопатки, неподвижно установленные в корпусе, тем самым колебательные движения газового потока ограничиваются стенками лопаток и корпуса.
Недостатком этого способа является потеря энергии на изменение движения газа и трение об ориентированные изогнутые поверхности лопаток, представляющих в совокупности пространства, замкнутые с четырех сторон. Потери на трение в глушителе - катализаторе снижает мощность двигателя и качество очистки цилиндров от продуктов сгорания. Непрерывный поток газа является постоянным возбудителем колебания и сохранения источника шума.
Технический результат предлагаемого способа заключается в интенсификации перемешивания и гашения шума и достигается тем, что газовый поток, поступающий через входное отверстие, разбивается на два потока, которые распределяются в объемы индивидуальных камер, движущихся параллельно и встречно соединяющихся в полости перемешивания.
Указанный технический результат обеспечивается распределением газового потока по двум совокупностям индивидуальных камер, движущихся параллельно и поступающих в общую полость перемешивания навстречу друг другу при возможности повторения движения аналогичным способом. Суммарный объем движущихся камер соответствует объему, в частности, выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Две движущиеся совокупности индивидуальных камер создают активные встречные потоки, способствующие перемешиванию и погашению шума.
Схема действия показана на чертеже на примере глушителя двигателя внутреннего сгорания, имеющего корпус 1, верхние 2 и нижние 3 индивидуальные камеры, ограниченные боковыми стенками 4, корпусом 1 и днищем 5, шкивы вращения 6 направляющих камер, полость перемешивания 7, входное 8 и выходное 9 отверстия.
При движении газового потока через входное отверстие 8 он разбивается на два потока и распределяется в верхние 2 и нижние 3 индивидуальные камеры, которые перемещаются в сторону полости перемешивания 7. Ограничения боковыми стенками 4 исключают возмущающие силы колебательного движения газового потока и способствует затуханию колебаний в каждой отдельно взятой камере. При выходе газа из объемов индивидуальных камер в полость перемешивания их встречное движение уменьшает шумовой эффект.
Боковые стенки 4 и днище 5 неподвижны относительно друг друга и объема газа, находящегося в индивидуальных камерах. Трение газа в камерах происходит по корпусу 1, чем сокращается энергозатраты на движение газового потока в сравнении с существующими способами распределения газового потока.
Заявленный способ отличается тем, что распределение газового потока происходит в объеме индивидуальных камер без значительного изменения направления движения газового потока, снижение потерь на трение о неподвижные ориентированные изогнутые лопатки, присущих прототипу, интенсификация гашения колебаний в единичных объемах и при встречном движении двух потоков в полости перемешивания. При этом размеры полости перемешивания и свободный выход газового потока из полости перемешивания уменьшает потери энергии на гашение колебаний.
Колебательное движение встречных потоков в противофазе колебания может полностью исключить шумовой эффект газового потока.
Распределение газового потока по объемам индивидуальных камер исключает возмущения колебаний от предыдущего участка. Боковые стенки 4 являются неподвижными относительно объема газа, распределенного в индивидуальной камере, и обеспечивают защиту его от энергии возмущения и способствует затуханию колебаний.
Движение камер происходит, в частности, за счет энергии выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.
Эффективность способа распределения газового потока в системе глушитель шума достигается:
- заменой гашения энергии выхлопа механическими воздействиями на газовый поток разделением его на элементарные объемы;
- организацией подвижных последовательных малых объемов газового потока;
- исключением криволинейности движения газового потока;
- сокращением трения скольжения газового потока о неподвижные направляющие;
- защитой объема газа, распределенного в индивидуальной камере относительно неподвижной стенкой от воздействия возмущающей силы колебания предшествующего основного газового потока;
- организацией встречных газовых потоков совокупностей индивидуальных камер с возможностью регулировки параметров фазового распределения.
Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить уровень шума при минимальных потерях энергии до значительных величин и увеличить реальную мощность, в частности, двигателя внутреннего сгорания за счет снижения сопротивления на выхлопе и улучшении очистки цилиндров от продуктов сгорания.
В существующих способах функция шумоглушения происходит за счет рассеяния звуковой энергии при фрикционных потерях энергии звуковых колебаний при прохождении через отверстия.
Рассеивание звуковой энергии в предлагаемом способе происходит путем изоляции малых объемов газа в индивидуальных камерах от источника возмущения при их перемещении, что уменьшает аэродинамическое сопротивление глушителя и, следовательно, увеличивает наполнение и очистку цилиндров.