Випускна система локомотива

Корисна модель стосується транспортного машинобудування, а саме, залізничного транспорту, оснащеному випускним пристроєм, що використовує енергією випуску для зниження зовнішнього шуму газів і для видалення пилу з піддона пилозбірників повітроочисника. Відома випускна система локомотива, що містить глушник шуму випуску, приєднаний до турбокомпресору двигуна внутрішнього згоряння через патрубок інжектора-компенсатора, що звужується, і повітроочисники циклонного типу з пристроєм для видалення пилу з піддонів пилозбірника, виконаним у вигляді приєднаних до піддонів пилозбірників мотор-вентиляторів для видалення пилу з їхні х порожнин і його викиду через жалюзі, розташовані на бічній стінці кузова локомотива, при цьому пасивна порожнина інжектора-компенсатора оснащена кожухом, [див. Тепловоз ТЕ130. Технічний опис. Ілюстрації. 2137.00.00.002 Т01. c.10, 63,1982.] Недоліком даного пристрою є те, що в даному пристрої не використовується енергія випуску з турбокомпресора для всмоктування пилу з піддона пилозбірника повітроочисника, а використовуються автономні мотор-вентилятори, що відсмоктують суміш повітря з пилом з піддона повітроочисника і викидають її назовні, що призводить до збільшення зовнішнього шум у локомотива і до збільшення витрат на установку моторвентиляторів і їхнє обслуговування. Найбільш близькою за технічною сутністю і результатом, що досягається, до запропонованої є випускна система локомотива, що містить глушник шуму випуску, приєднаний до турбокомпресору двигуна вн утрішнього згоряння через патрубок інжектора-компенсатора, що звужується, а також повітроочисники циклонного типу з пристроєм для видалення пилу з піддонів пилозбірника, виконаним у вигляді приєднаних до піддонів пилозбірників мотор-вентиляторів для видалення пилу з їхні х порожнин і його викиду через жалюзі, розташовані на бічній стінці кузова локомотива, при цьому пасивна частина інжектора-компенсатора оснащена кожухом ["Тепловоз ТЕП 150". Посібник з експлуатації, частина 2. Альбом ілюстрацій. 2060.00.00.000 РЕ1, с.7-9, "Луганськтепловоз", 2004]. Недоліком даного пристрою є відсутність можливості використання енергії випуску з турбокомпресора для відсмоктування пилу з піддона пилозбірників повітроочисників, що робить необхідним наявність автономних мотор-вентиляторів, що відсмоктують суміш повітря з пилом з піддонів повітроочисників і викидають її назовні, що призводить до збільшення зовнішнього шуму локомотива і збільшенню витрат на виготовлення й експлуатацію випускної системи локомотива. В основу корисної моделі поставлена задача створення випускної системи локомотива підвищеної ефективності шумоглушіння і довговічності при одночасному зниженні витрат на установку й обслуговування випускної системи. Поставлена задача досягається тим, що у відомої випускної системи локомотива, що містить глушник шуму випуску, приєднаний до турбокомпресору двигуна вн утрішнього згоряння через патрубок інжекторакомпенсатора, що звужується, і повітроочисники циклонного типу з пристроєм для видалення пилу з піддонів пилозбірників, при цьому пасивну порожнину інжектора-компенсатора охоплює, щонайменше, частково кожух, що складається з двох рухомих відносно одна одної уздовж осі ділянок, одна з ділянок кожуха оснащена патрубками, сполученими з піддонами пилозбірників повітроочисників. Крім того, перед вхідною кромкою патрубка, що звужується, на валі турбокомпресора двигуна вн утрішнього згоряння жорстко закріплене турбінне колесо. При витіканні газового потоку з патрубка, що звужується, виконуючого функцію активного сопла інжекторакомпенсатора, тиск у мінімальному перетині обичайки, що звужується, буде нижче, ніж тиск у порожнині кожуха, що забезпечує інжектування (підсмоктування) запиленого повітря з піддона пилозбірника повітроочисника в порожнину кожуха і далі в проточну частину інжектора-компенсатора, при цьому газовий потік охолоджується в периферійній камері змішання, де за рахунок інтенсивної взаємодії активного і пасивного потоків досягається зниження шум у вип уску завдяки наявності в'язкого тертя між коливними охолодженими частинками газу внаслідок скорочення обсягу газів при їхньому охолодженні. Це дозволяє знизити загальний рівень шуму випускної системи локомотива, тому що при злитті газових потоків із центральної і периферійної частин інжектора-компенсатора в порожнині глушника ефект шумоглушіння додатково посилюється за рахунок повторної їхньої взаємодії. При розміщенні турбінного колеса безпосередньо перед вхідною кромкою патрубка, що звужується, й виконує функцію завихрювача потоку, під час роботи ДВЗ потік випускних газів спрямовується на турбінне колесо, обтікаючи його вигнуті лопатки, і газ віддає частину своєї енергії, приводячи в обертання турбінне колесо, при цьому за рахунок повороту потоку створюється тангенціальна закрутка газового потоку, спрямована дотично до внутрішньої поверхні патрубка, що звужується, що змушує частки газу р ухатися до периферії, що призводить до виникнення відцентрових сил інерції, прискоренню потоку газу і створенню додаткового розрідження в порожнині кожуха і збільшення витрати пасивного газу (повітря). Таким чином, наявність турбінного колеса у вхідної кромки патрубка, що звужується, підтримує вихровий р ух змішаних потоків у камері змішання (активного і пасивного), викликає виникнення відцентрових сил інерції і внаслідок цього збільшуються поперечні складові і створюється додаткове розрідження в камері змішання стосовно розрідження, що створюється в результаті збільшення середньої швидкості за рахунок тільки звуження сопла (патрубка, що звужується), а це дозволяє додатково збільшити витрату відсмоктуваного запиленого холодного повітря з піддона пилозбірника повітроочисника для охолодження газової суміші безпосереднього в інжекторі-компенсаторі і, тим самим, дозволяє додатково знизити загальний рівень шуму випуск у локомотива. Відсутність у випускній системі локомотива мотор-вентиляторів, що випромінюють аеродинамічний шум випуску і структурний шум самих вузлів, дозволяє знизити загальний рівень шуму випускної системи локомотива і знизити витрати на їхнє придбання, установку й енерговитрати на їхнє обслуговування, що в цілому спрощує випускну систему локомотива і підвищує її довго вічність. Пошук, здійснений за джерелами науково-технічної інформації, показав, що сукупність істотних ознак технічного рішення, що заявляється, невідома. Таким чином, технічне рішення відповідає вимогам новизни, тому що воно невідомо в інших галузях те хніки. Сутність заявленого рішення пояснюється кресленнями, де: на Фіг.1 зображена випускна система локомотива, загальний вид, подовжній розріз; на Фіг.2 - вид А на Фіг.1 (приєднання повітроочисників до турбокомпресора двигуна вн утрішнього згоряння); на Фіг.3 - вузол Б на Фіг.1 (інжектор-компенсатор у розрізі); на Фіг.4 - вузол В на Фіг.3 ( частина інжектора-компенсатора); на Фіг.5 - вузол В на Фіг.3 (частина інжектора-компенсатора з турбінним колесом); на Фіг.6 - перетин Г-Г на Фіг.2 (повітроочисник із піддоном пилозбірника). Випускна система локомотива містить двигун внутрішнього згоряння 1, глушник шуму випуску 2, приєднаний до турбокомпресора 3 через патрубок, що звужується, 4 інжектора-компенсатора 5 і два повітроочисники циклонного типу 6. Інжектор-компенсатор 5 включає патрубок, що звужується, 4, розміщений із зазором в охоплюючій його обичайці, що звужується, 7, при цьому в патрубку, що звужується, 4 розміщена оболонка, що звужується, 8, що виступає за його торець. До торця мінімального перетину обичайки, що звужується, 7 приєднаний розтруб 9, при цьому патрубок, що звужується, 4 разом із внутрішньою поверхнею обичайки, що звужується, 7 утворить кільцевий зазор, що виконує функцію пасивного сопла інжектора-компенсатора 5, активним соплом якого є кільцевий зазор між патрубком, що звужується, 4 і оболонкою, що звужується, 8. При цьому розтруб 9 жорстко пов'язаний із глушником шуму вип уску 2. Розтруб 9, патрубок, що звужується 4, оболонку що звужується, 8 і обичайку, що звужується, 7 охоплює щонайменше частково кожух, що складається з двох рухомих відносно одна одного уздовж осі ділянок 10 і 11, причому рухлива ділянка 10 закріплена на патрубку, що звужується, 4, а рухома ділянка 11 закріплена на розтрубі 9. На зовнішній поверхні ділянки 10 кожуха розміщений і контактує з ній пружний термостійкий елемент 12, розташований у рознімній обоймі, що складається з двох частин 13 і 14, причому частина обойми 13 жорстко закріплена на внутрішній поверхні закріпленої на розтрубі 9 ділянки кожуха 11, а частина обойми 14 пов'язана з зазначеною ділянкою 11 кожуха з можливістю осьового переміщення. На кожній частині обойми 13, 14 виконані порожнини, що охоплюють пружний елемент 12, що утримується в обоймі за допомогою фланцевих з'єднань 15, 16. Ділянки кожуха 10 і 11 охоплюють патрубок, що звужується, 4, що звужуючи оболонку 8, розтруб 9 обичайку, що звуж ується, 7, що утворюють пасивну порожнину 17 інжектора-компенсатора 5. На ділянці кожуха 11 установлені патрубки 18, сполученими з піддонами 19 пилозбірників повітроочисників 6. При цьому, інжектор-компенсатор 5 разом із патрубками 18, повідомленими з піддонами 19 пилозбірників повітроочисників 6, утворять інжекторний пристрій для видалення пилу з піддонів 19 пилозбірників повітроочисників 6. Перед вхідною кромкою патрубка, що звужується, 4 на валі турбокомпресора 3 жорстко закріплене турбінне колесо 20. Випускна система локомотива працює таким чином. В інжектор-компенсатор, що рухається, 5 потік випускних газів розділяється в патрубку, що звужується, 4 на дві частини - центральну і периферійну. Центральна частина потоку рухається по конфузору, утвореному оболонкою, що звуж ується, 8 і втрачає тиск за рахунок збільшення швидкості. У результаті цього тиску у випускному перетині оболонки, що звужується, 8 й у перетині між оболонкою, що звужується, 8 й обичайкою, що звужується, 7 буде нижчим за тиск у патрубку, що звужується, 4. Швидкість витікання газів з патрубка, що звужується, 4 буде вищою за швидкість їх витікання з обичайки, що звужується, 7. Підвищена швидкість витікання забезпечує інжектування оточуючого повітря в зазор, при цьому пасивній порожнині 17 інжектора-компенсатора 5 створюється розрідження й пасивне повітря разом з пилом спрямовується з піддонів 19 пилозбірників повітроочисників 6 до пасивної порожнини 17 і далі до проточної частини інжектора-компенсатора 5, де охолоджує газовий потік у периферійній камері змішання, утвореній розтрубом 9 і оболонкою, що звужується, 8. Завдяки інтенсивній взаємодії активного (гарячого) і пасивного (холодного) потоків у периферійній камері змішання досягається зниження шуму випуск у за рахунок в'язкого тертя між охолодженими частинками газу, що коливаються, внаслідок скорочення обсягу газів при їх о холодженні, а при злитті потоку газу з периферійної камери змішання з потоком газу, що витікає з оболонки, що звужується, 8 до порожнини глушника шуму випуску 2, досягається повторна інтенсивна взаємодія різнорідних потоків, що мають різні газодинамічні параметри, а це дозволяє знизити загальний рівень шуму вип ускної системи локомотива. При розміщенні турбінного колеса 20 безпосередньо перед вхідною кромкою патрубку, що звужується, 4, потік випускних газів направляється на турбінне колесо 20, обтікаючи його вигнуті лопатки, газ віддає частина своєї енергії, приводячи в обертання турбінне колесо 20, а внаслідок повороту потоку створюється тангенціальна закрутка газового потоку, спрямована дотично до внутрішньої поверхні патрубка, що звужується, 4, і змушуючи частки газу руха тися до периферії, що призводить до виникнення відцентрових сил інерції, прискоренню потоку газу і створенню додаткового в пасивній порожнині 17 розрідження і збільшення витрати пасивного газу (повітря). Тобто наявність турбінного колеса 20 у вхідної крайки патрубка, що звужується, 4 підтримує вихровий рух змішаних потоків у камері змішання (активного і пасивного), викликає виникнення відцентрових сил інерції і внаслідок цього збільшуються поперечні складові і створюється додаткове розрідження в камері змішання по відношенню розрідження, що створюється в результаті збільшення середньої швидкості за рахунок тільки звуження сопла (патрубка, що звужується, 4), а це дозволяє додатково збільшити витрату відсмоктуваного запиленого повітря з піддонів 19 пилозбірників повітроочисників 6 для охолодження газової суміші безпосередньо в інжекторікомпенсаторі 5 і тим самим дозволяє додатково знизити загальний рівень шуму випуску локомотива. Крім того, через відсутність у випускній системі локомотива мотор-вентиляторів, що випромінюють аеродинамічний шум випуску і стр уктурний шум самих вузлів, досягається в цілому зниження загального рівня шуму випускної системи локомотива, знижуються витрати на їхню установку й обслуговування, що в цілому спрощує випускну систему локомотива і підвищує її довговічність.