СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО ОТСОСА ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОГО СТЕНДА С БЕГОВЫМИ БАРАБАНАМИ, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ПРИ АКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к системам дистанционного отвода выхлопных газов системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС) транспортного средства при проведении стендовых виброакустических испытаний. В этом случае, срез хвостовой трубы глушителя выпуска отработавших газов является свободным и выброс выхлопных газов, излучение звука выхлопа производится непосредственно в открытое пространство помещения, в котором установлено на стенде исследуемое транспортное средство. Применение такой концепции выполнения испытаний связано с необходимостью измерения шума выхлопа, производимого открытым срезом хвостовой трубы глушителя системы выпуска отработавших газов транспортного средства. Такая процедура, в свою очередь, требует применения достаточно эффективной по производительности и низким шумоизлучением системы отсоса выхлопных газов с устройством забора этих газов, располагаемым вблизи зоны среза хвостовой трубы и измерительного микрофона шумомера (частотного анализатора).
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 дня 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 F 13/00, 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 двигателя 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).
Известна конструкция устройства для дистанционного отвода выхлопных газов при стендовых виброакустических испытаниях автомобиля, которая описана в свидетельстве РФ на полезную модель №20399. Устройство для дистанционного отвода выхлопных газов при стендовых виброакустических испытаниях автомобиля на динамометрическом стенде с беговыми барабанами смонтировано в зоне расположения среза выхлопной трубы основного глушителя шума системы выпуска автомобиля и подключено к технологической системе вытяжной вентиляционной установки, выполнено в виде дистанционного передвижного отсасывающего раструба, имеющего форму усеченного раскрытого полуконуса, наружные и внутренние стенки которого футерованы звукопоглощающим материалом, облицованным защитной пленкой и установленного на определенном расстоянии от среза выхлопной трубы, и
снабжено цилиндрическим присоединительным насадком для подключения шланга отсоса выхлопных газов технологической системы вытяжной вентиляционной установки, при этом передвижной дистанционный раструб смонтирован на несущем каркасе, который дополнительно снабжен накопителем конденсата, тормозным устройством, рукояткой управления и колесами для транспортировки. Данное устройство для дистанционного отсоса выхлопных газов позволяет ослабить отрицательное влияние на внешний и внутренний шум автомобиля жесткой установки присоединяемого отводящего шланга технологической системы отсоса выхлопных газов к хвостовой трубе системы выпуска отработавших газов автомобиля, уменьшить попадание химически активного конденсата, содержащегося в выхлопных газах, в магистраль технологической системы отсоса. Недостатком конструкции известного устройства для дистанционного отсоса выхлопных газов при стендовых виброакустических испытаниях автомобиля на динамометрическом стенде с беговыми барабанами является недостаточная степень заглушения шума применяемой вентиляторной установки стендовой технологической системы отсоса отработавших газов. Шум, генерируемый вентиляторной установкой и распространяемый по участку трубопровода отсоса выхлопных газов двигателя транспортного средства со стороны вентиляторной установки в направлении гибкого отводящего шланга и открытого конического раструба, расположенного в зоне открытого среза хвостовой трубы глушителя системы выпуска отработавших газов двигателя транспортного средства, установленного на стенде, излучается, в конечном итоге, в пространство полубезэховой испытательной камеры в зону установки измерительного микрофона, тем самым затрудняя проведение качественных акустических исследовательских работ и, в первую очередь, производить объективную оценку шумозаглушающих характеристик глушителей шума выпуска отработавших газов исследуемого транспортного средства вследствие снижения динамического диапазона измерений, вызванного возрастанием уровня шумового фона, генерируемого вентиляторной установкой системы отсоса выхлопных газов. Также в известных конструкциях может излучаться дополнительный «паразитный» шумовой фон со стороны машинного зала через стенку гибкого шланга отсоса, установленного в технологическом проеме пола испытательной камеры.
Указанный выше недостаток устранен в конструкции системы дистанционного отсоса выхлопных газов при стендовых виброакустических испытаниях автомобиля на динамометрическом стенде с беговыми барабанами,
размещенным в акустической полубезэховой камере, представленной в патенте на полезную модель Российской Федерации №30986, МПК G 01 M 19/00, публ. 10.07.2003, БИ №19, принимаемой в качестве ПРОТОТИПА. Известная система дистанционного отсоса выхлопных газов содержит, в частности, вентиляционную установку принудительного отсоса выхлопных газов, вентиляционный канал с выводом газов в окружающую атмосферу, трубопроводы технологической системы отсоса, технологические глушители шума, гибкий отводящий шланг с присоединенным открытым коническим раструбом, установленным на определенном расстоянии от среза выхлопной трубы. При этом, система дистанционного отсоса содержит специальный ресивер-глушитель сферической формы, установленный на участке трубопровода системы отсоса выхлопных газов. Недостатком известной системы дистанционного отсоса выхлопных газов является снижение ее производительности, вызванное применением отводящего шланга и подводящих и отводящих патрубков ресивера-глушителя и созданием дополнительных газогидродинамических сопротивлений смонтированным в пространстве полубезэховой камеры сферическим глушителем. Низкая производительность системы отсоса может приводить к избыточной загазованности испытательного помещения выхлопными газами и загрязнению поверхности звукопоглощающих облицовок стен и потолка твердыми частицами выхлопных газов (сажей), что, в конечном итоге, ухудшает звукопоглощающие характеристики облицовок и их эстетичный вид. Также, возможно резонансное усиление шума за счет возбуждения низших собственных мод шлангом отсоса выхлопных газов технологической системы вытяжной вентиляционной установки.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении эффективного низкошумного отсоса отработавших газов ДВС исследуемого транспортного средства и исключении возникновения загазованности в помещении испытательной камеры.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известной системе дистанционного отсоса выхлопных газов для динамического стенда с беговыми барабанами, используемой при акустических испытаниях транспортных средств в полубезэховой камере, содержащей, в частности, вентиляционную установку принудительного отсоса выхлопных газов, трубопроводы технологической системы отсоса, технологические глушители шума, открытый конический раструб, установленный на определенном расстоянии от среза выхлопной трубы, в пространстве
полубезэховой камеры система дистанционного отсоса оборудована поворотным соединительным элементом в виде трубчатого колена с фланцами, соединенным с отводящим каналом выхлопных газов; входной участок трубчатого колена вставлен в трубопровод технологической системы отсоса, установочный фланец поворотного соединительного элемента контактирует с полом испытательной камеры через герметизирующий виброизолирующий элемент, при этом, конструкция поворотного соединительного элемента имеет возможность поворачиваться вокруг своей вертикальной оси для установления заданного ориентированного направления отводящего канала выхлопных газов; отводящий канал выполнен в виде гибкого шланга многослойной структуры, включающей несущий каркас из стальной проволоки, изогнутой в форму винтовой пружины, слой термостойкого тканевого материала типа брезент, слой стеклоткани, звукопоглощающий чехол из пористого, волокнистого или открытоячеистого вспененного материала, облицованный тонким защитным, звукопрозрачным, газонепроницаемым слоем; отводящий канал содержит фланцы для соединения с одной стороны - с цилиндрическим насадком открытого конического раструба, а с другой стороны - с поворотным соединительным элементом.
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 установленной в ней системой дистанционного отсоса выхлопных газов, заявляемой в качестве полезной модели.
Позициями на фиг.1 обозначены:
1 - полубезэховая акустическая камера;
2 - звукопоглощающие кулисы;
3 - виброгасящие пружины;
4 - виброфундамент стенда;
5 - беговые барабаны;
6 - электролебедка;
7 - транспортное средство;
8 - крепежный трос;
9 - крепежные стойки;
10 - приточно-вытяжная вентиляция;
11 - система видеомониторинга;
12 - пол испытательной камеры;
13 - поворотный соединительный элемент;
14 - отводящий канал отсоса выхлопных газов в виде гибкого шланга многослойной структуры;
15 - открытый конический раструб;
16 - измерительный микрофон;
17 - измерительный усилитель;
18 - регистрирующий прибор;
19 - трубопровод технологической системы отсоса выхлопных газов;
20 - технологический глушитель шума;
21 - вентиляционный канал;
22 - центробежная вентиляционная установка;
23 - выхлопная труба.
Установка внутренней оболочки полубезэховой камеры 1 и виброфундамента стенда 4 на специальных пружинах 3, облицовка поверхности стен и потолка камеры звукопоглощающими кулисами 2, технологические глушители шума 20 способствуют обеспечению низкого шумового фона в испытательной камере. Элементы динамического стенда, обозначенные поз.5, 6, 8, 9, 10, 11 участвуют в обеспечении функционирования технологии проведения акустических испытаний транспортного средства. Элементы, обозначенные поз.16-18, обеспечивают регистрацию акустических сигналов исследуемого объекта испытаний.
На фиг.2 представлен вид сверху полубезэховой акустической камеры с динамическим стендом с беговыми барабанами для акустических исследований транспортных средств, с различным ориентированным направлением составляющих элементов заявляемой в качестве полезной модели системы дистанционного отсоса выхлопных газов в зависимости от положения открытого
среза хвостовой части выпускной трубы системы выпуска отработавших газов двигателя транспортного средства (автомобиля).
На фиг.3-4 представлены фрагменты конструкции заявляемой дистанционной системы отсоса выхлопных газов при стендовых акустических испытаниях автомобиля.
Дистанционная система отсоса выхлопных газов при стендовых акустических испытаниях автомобиля содержит центробежную вентиляционную установку 22 (см. фиг.1), осуществляющую вытяжку (отсос) выхлопных газов по технологическому трубопроводу 19, вентиляционному каналу 21 с последующим их выбросом во внешнее окружающее пространство (атмосферу). Для уменьшения шумоизлучения от вентиляционной установки и, соответственно, уменьшения передачи генерируемого ею шума по вентиляционному каналу и трубопроводам системы отсоса в направлении открытого среза конического раструба 15 (измерительной зоны) в пространство испытательной камеры 1, с установленным измерительным микрофоном 16, в трассу дистанционной системы отсоса вмонтированы технологические глушители шума 20. Конструкция технологических глушителей 20, с одной стороны, должна эффективно заглушать вентиляторный шум, шум потока выхлопных газов ДВС, а с другой стороны - обеспечивать низкое гидравлическое сопротивление трубопроводных ветвей отсоса выхлопных газов, заглушающих элементов и, соответственно, обеспечивать эффективный (высокопроизводительный) отсос газов используемой вентиляторной установкой. Такими особенностями обладают, например, глушители, конструкции которых представлены в патентах Российской Федерации на полезную модель №43073, 43074, 43099, 43100.
Непосредственно в пространстве полубезэховой камеры дистанционная система отсоса выхлопных газов оборудована поворотным соединительным элементом 13, выполненным в виде трубчатого металлического колена. С одной стороны трубчатое колено содержит стыковочный фланец 24 для соединения с отводящим каналом выхлопных газов 14, а с другой стороны - установочный фланец 25 для установки поворотного соединительного элемента 13 на полу испытательной камеры 12 в месте выхода участка трубопровода 19 технологической системы отсоса выхлопных газов. Сопряжение входного участка 26 элемента 13 с трубопроводом 19 осуществляется без натяга, что обеспечивает возможность вращения соединительного элемента 13 вокруг своей вертикальной оси для установления заданного ориентированного направления присоединенного
отводящего канала 14 в зависимости от положения открытого среза хвостовой части выпускной трубы системы выпуска отработавших газов автомобиля, установленного на беговых барабанах, что, таким образом, позволяет без затруднений монтировать отводящий канал 14 к открытому коническому раструбу дистанционного отвода выхлопных газов 15. Контакт установочного фланца 25 с полом 12 испытательной камеры происходит через герметизирующий виброзвукоизолирующий элемент в виде упруго-демпфирующей манжеты 27 из пористой резины, позволяющий ослабить передачу вибрационного воздействия твердым путем на пол 12 испытательной камеры и уменьшить излучение воздушного «паразитного» шумового фона из машинного отделения через тонкостенную структуру участка трубопровода отсоса выхлопных газов. Отводящий канал 14 выполнен в виде гибкого шланга многослойной структура, несущую основу которой образует стальная проволока 28, изогнутая в форму винтовой пружины. Такая несущая основа гибкого шланга позволяет снизить вибровозбудимость его стенок и, соответственно, уменьшить излучение ими дополнительного структурного шума. Витки проволоки 28 обтянуты слоем термостойкой ткани типа брезент 29, образующим, таким образом, замкнутую внутреннюю полость отводящего канала. Для исключения проникновения газов в пространство испытательной камеры через газопроницаемую структуру тканевого слоя 29, его внешняя поверхность дополнительно облицована слоем стеклоткани 30, а также охвачена звукопоглощающим чехлом 31 из пористого, волокнистого или открытоячеистого вспененного материала, облицованным, в свою очередь, тонким защитным звукопрозрачным газонепроницаемым слоем 32 (например, термостойкой, влагогазонепроницаемой звукопрозрачной фольгой). Соединение звукопоглощающего чехла 31 с стеклотканью 30 осуществляется посредством адгезии за счет наличия липкого клеевого слоя в составе звукопоглощающего материала. Внешняя футеровка поверхности отводящего канала звукопоглощающим чехлом позволяет ослабить не только шумовую энергию, транспортируемую по шлангу, но и ослабить процесс отражения звуковых волн с внешней стороны шланга за счет реализации эффекта поглощения звуковых волн в пористой многослойной звукопоглощающей структуре стенки гибкого шланга, распространяемых в помещении акустической полубезэховой камеры. Кроме этого, дополнительно исключается структурное звуковое излучение, производимое непосредственно вибрирующей оболочкой канала, возбуждаемой как звуковыми волнами, так и газодинамическими пульсациями
транспортируемого по шлангу газового и звукового потоков выхлопных газов и пульсациями газа, генерируемых отсасывающей центробежной вентиляционной установкой вследствие пористой структуры гибкого шланга. Торцы гибкого шланга отводящего канала содержат фланцы 33 и 34 для соединения его с одной стороны - со стыковочным фланцем 24 поворотного соединительного элемента 13, а с другой стороны - с фланцем 35 цилиндрического присоединительного насадка 36 открытого конического раструба 15. Надежная фиксация указанных соединений осуществляется болтовым креплением. Конструкция отводящего канала в виде гибкого шланга позволяет легко устанавливать открытый конический раструб вблизи открытого среза хвостовой части выпускной трубы системы выпуска отработавших газов ДВС транспортного средства, ориентируя местоположение раструба в зависимости от направления продольной оси хвостовой части выпускной труба.
Благодаря использованию конструкции устройства согласно описания полезной модели, стало возможным обеспечить эффективный низкошумный отсос отработавших газов ДВС исследуемого транспортного средства, исключить при этом возникновение загазованности в помещении испытательной камеры.