Глушник – іскрогасник

1 Глушник-іскрогасник, що містить корпус із СПІВВІСНО розміщеними в ньому камерами обертання і розділяння, тангенціально підключений до камери обертання впускний патрубок з ежектором, пасивна частина якого розміщена між стінками камери обертання та корпусом, випускний патрубок, підключений до камери розділяння, при цьому між камерами обертання і розділяння встановлений конфузор, а стінка камери розділяння оснащена рівномірно розташованими по периметру отворами з тангенціальними патрубками, який відрізняється тим, що у внутрішній порожнині камери розділяння СПІВВІСНО з нею встановлено шнек, що включає стрижень та гвинтову стінку 2 Глушник-іскрогасник за п 1, який відрізняється тим, що стрижень шнека виконаний порожнистим, а його стінки перфорованими 3 Глушник-іскрогасник за п 1, який відрізняється тим, що впускна кромка гвинтової стінки шнека розташована в конфузорі або камері обертання 4 Глушник-іскрогасник за п 1, який відрізняється тим, що випускна кромка гвинтової стінки шнека виступає над зовнішньою кромкою випускного патрубка 5 Глушник-іскрогасник за п 1, який відрізняється тим, що зовнішня кромка випускного патрубка оснащена конічним відбивачем, встановленим над Винахід відноситься до транспортного машинобудування та може бути використаний у вихлопних системах двигунів, наприклад, тепловозів Відомий глушник-іскрогасник, що містить циліндричний корпус з розсікачами, виконаними у вигляді концентрично розташованих у корпусі циліндричних пластин із прямолінійними направляючими ділянками, впускний патрубок з ежектором та випускний патрубок (А с СРСР №1059232, МПК F01N3/06, F01N 1/08, 1983) Вадою цього пристрою є недостатня ефективність шумоглушіння, тому що не використовується внутрішня порожнина корпусу в зоні розрідження для внесення асиметричних коливань тиску і зміни величини згладжування коливань тиску газового потоку, а тільки використовується відображання звукових хвиль від циліндричних стінок корпуса до джерела і в атмосферу, що не сприяє появі додаткової або приєднувальної маси з властивими їй втратами енергії при поширенні коливань Найбільш близьким до заявленого технічного рішення (прототипом) є пристрій для очищення відроблених газів двигуна внутрішнього згоряння, що містить циліндричні камери обертання і розділяння, між якими установлений конфузор, тангенціально підключений до камери обертання, впускний патрубок з ежектором, пасивна частина якого розміщена між стінками камери обертання і відбійником часток, а стінка камери розділяння постачена рівномірно розташованими по периметру отворами з тангенціальними патрубками (А с СРСР №1101571, МПК F01N 3/06, 1984) У цьому пристрої частково досягається гасіння звукових коливань тиску за рахунок їхнього проникнення через отвори в СТІНЦІ камери розділяння в порожнину, утворену зовнішньою стінкою камери розділяння і корпусом, де вони багаторазово взаємодіють з відбитими звуковими хвилями, але інша частина їх поширюється в атмосферу, тому що не ефективно використовується сама внутрішня порожнина камер обертання і розділяння в зоні розрідження для зміни механізму дисипації коливальної енергії, у частини накладення звукових хвиль і їхньої динамічної взаємодії між собою за шнеком СПІВВІСНО з ним 6 Глушник-іскрогасник за п 1, який відрізняється тим, що крок гвинтової лінії гвинтової стінки шнека виконаний змінним 7 Глушник-іскрогасник за п 1, який відрізняється тим, що висота гвинтової стінки шнека виконана змінною 8 Глушник-іскрогасник за п 1, який відрізняється тим, що гвинтова стінка шнека виконана з правим або лівим напрямком обертання гвинтової лінії о> 1 ю ю 55749 рахунок зміни симетричності звукових коливань, що знижує ефективність шумоглушіння В основу винаходу поставлена задача створення глушника-іскрогасника підвищеної ефективності шумоглушіння за рахунок використання зони розрідження при тангенціальному підведенні потоку газу до камери обертання при одночасному скороченні геометричних розмірів і поліпшенні СТІЙКОСТІ струменя в набіжному потоці повітря для виключення попадання випускних газів у салон машиніста, без збільшення аеродинамічного опору випуску Поставлена задача досягається тим, що у відомому глушнику-іскрогаснику, що містить корпус із СПІВВІСНО розміщеними в ньому камерами обертання і розділяння, тангенціально підключений до камери обертання впускний патрубок з ежектором, пасивна частина якого розміщена між стінками камери обертання і корпусом, випускний патрубок, підключений до камери розділяння, при цьому між камерами обертання і розділяння встановлено конфузор, а стінка камери розділяння постачена рівномірно розташованими по периметру отворами з тангенціальними патрубками, у внутрішній порожнині камери розділяння СПІВВІСНО З нею встановлено шнек, який включає стрижень та гвинтову стінку Крім того, стрижень шнека виконаний порожнистим, а його стінки перфорованими Впускна кромка гвинтової стінки шнека розташована в камері обертання Випускна кромка гвинтової стінки шнека виступає над зовнішньою кромкою випускного патрубка Зовнішня кромка випускного патрубка постачена конічним відбійником, установленим над шнеком СПІВВІСНО з ним Крок гвинтової лінії гвинтової стінки шнека виконаний ЗМІННИМ Висота гвинтової стінки шнека виконана змінною Гвинтова стінка шнека виконана з правим або лівим напрямком обертання гвинтової лінії Пошук, здійснений по джерелам науковотехнічної та патентної інформації показав, що сукупність суттєвих ознак заявленого технічного рішення невідома Таким чином, технічне рішення відповідає вимогам новизни тому, що воно невідомо в інших галузях техніки За результатами проведеного пошуку у відомих рішеннях не було виявлено представленої сукупності суттєвих ознак, що забезпечують заглушування шуму випуску в широкому діапазоні частот У зв'язку з тим, що у внутрішній порожнині камери розділяння СПІВВІСНО встановлено шнек безпосередньо в зоні розрідження, основний газовий потік, притискаючись до стінки камери, не взаємодіє з гвинтовою стінкою шнека, і тим самим, не створює підвищення аеродинамічного опору випуску на даній ДІЛЯНЦІ, а завдяки гвинтовій СТІНЦІ шнека і різних відстаней від внутрішньої стінки камери розділяння до гвинтової стінки шнека досягається асиметрія звукових коливань, що згладжує коливання тиску, тобто звукова хвиля розтягується на велику контактну поверхню на ДІЛЯНЦІ шнека, і знижується амплітуда коливальної швидкості уна слідок збільшення площі контактної поверхні, а в процесі витікання газового потоку за випускною кромкою шнека досягається перерозподіл звукової енергії, тому що акустичні хвилі, які пройшли різні шляхи та які зіткнулись разом, мають різні фази коливань, взаємно послабляють при цьому один одного, що підвищує ефективність шумоглушіння Крім того, при виконанні стрижня шнека порожнистим, а його стінок перфорованими досягається додаткове підвищення ефективності шумоглушіння за рахунок взаємодії звукових хвиль, що проникають через отвори у внутрішню порожнину стрижня шнека При розташуванні впускної кромки гвинтової стінки шнека безпосередньо в камері обертання або конфузорі досягається підвищення ефективності шумоглушіння за рахунок того, що збільшується ефект розсіювання звукових коливань, тому що підключаються спільно зі шнеком всі елементи глушника (камера обертання і конфузор), що створюють додаткові різні відстані від їхніх внутрішніх стінок до гвинтової стінки шнека При розміщенні шнека в конфузорі або в камері обертання напроти тангенціального впускного патрубка, що виконує функцію екрана, збільшується відстань від джерела шуму до шнека та до стінки камери обертання, звукові хвилі падають від джерела шуму на поверхню шнека і стінку камери обертання і відбиваються назад до джерела, вони мають різні довжини шляху і різні фази коливань, взаємно послаблюються при взаємодії один з одним, причому сам шнек перешкоджає прямому поширенню звукових хвиль із впускного патрубка, що в цілому сприяє зниженню шуму При розміщенні випускної кромки гвинтової стінки шнека над зовнішньою кромкою випускного патрубка, у сукупності виконуючого функцію косого зрізу сопла в процесі витікання за випускною кромкою випускного патрубка досягається перерозподіл енергії, тому що акустичні хвилі, які пройшли різні довжини шляху і, зустрівшись разом, мають різні фази коливань, взаємно послабляють при цьому один одного, а розпад вихрових структур при протіканні турбулентного процесу, зв'язаного з розпадом струменів за кромками шнека та випускного патрубка, складають основний механізм дисипації коливальної енергії, що в кінцевому рахунку підвищує ефективність шумоглушіння При постачанні зовнішньої кромки випускного патрубка конічним відбивачем, звукова хвиля падає на поверхню конічного відбивача, відбивається назад на гвинтову стінку шнека, унаслідок чого використовується ефект розсіювання коливань, що сприяє зниженню випромінюваної потужності звуку При виконанні гвинтової стінки зі змінною висотою створюється додаткове багаторазове ступінчате відображання звукової хвилі від різних ділянок шнека, що виконують функцію екранів різного діаметра, що також сприяє перерозподілу енергії, тому що акустичні хвилі, які пройшли різні фази коливань, взаємно послаблюють при цьому один одного При виконанні кроку гвинтової лінії гвинтової стінки шнека змінним досягається також внесення асиметричних звукових коливань тиску та зміни величини згладжування коливань тиску газового 55749 потоку При виконанні гвинтової лінії шнека закрученою по ходу обертання газового потоку і несталеному режимі роботи двигуна, коли тангенціальна складова швидкості мала, здійснюється одночасно подвійне завихрення газового потоку в одному напрямку, що сприяє, з одного боку, зниженню аеродинамічного опору, а з іншого боку, поліпшенню СТІЙКОСТІ закручених струменів у набіжному потоці для виключення попадання випускних газів, наприклад, у кабіну машиніста або салон вагона При збільшенні витрати газового потоку тангенціальна складова швидкості збільшується біля стінок камери обертання та досягає максимальної своєї величини в районі тангенціального впускного патрубка, а у внутрішніх шарах відбувається різке падіння тиску (зона розрідження) і гвинтова стінка шнека ефективно сприяє внесенню змін в асиметричні звукові коливання тиску При виконанні гвинтової лінії шнека закрученою проти обертання газового потоку, і несталеному режимі роботи двигуна здійснюється закручування потоків у різні сторони, що приводить до дисипації коливальної енергії за рахунок розпаду вихрових структур і протікання турбулентних процесів, зв'язаних із взаємодією струменів між собою, що приводить до збільшення ефективності шумоглушіння на часткових режимах роботи двигуна Сутність заявленого рішення пояснюється кресленнями, де на фіг 1 зображений глушник-іскрогасник, загальний вид, на фіг 2 - перетин А-А на фіг 1, на фіг 3 - перетин Б-Б на фіг 1, на фіг 4 - вузол В на фіг 1 (при розташуванні впускної кромки шнека в камері обертання), на фіг 5 - вузол Г варіант на фіг 1 (при розташуванні випускної кромки шнека над зовнішньою кромкою випускного патрубка), на фіг 6 - вузол Г варіант на фіг 1 (при наявності у випускного патрубка конічного відбивача) Глушник-іскрогасник містить корпус 1 із СПІВВІсно розміщеними в ньому камерами обертання 2 і розділяння 3, тангенціально підключений до камери обертання 2 впускний патрубок 4 з ежектором 5, пасивна частина якого розміщена між стінками камери обертання 2 і корпуса 1, випускний патрубок 6, підключений до камери розділяння 3, при цьому між камерами обертання 2 і розділяння З встановлений конфузор 7, а на бічній СТІНЦІ камери розділяння 3 виконані рівномірно розташовані по периметру отвори 8 і примикаючі до них тангенціально по ходу обертання газу патрубки 9 Во внутрішній порожнині камери розділяння 3 СПІВВІСНО жорстко закріплено шнек 10, який містить стрижень 11 і гвинтову стінку 12 Стрижень 11 шнека 10 може бути виконаний порожнистим, а його стінки перфорованими Впускна кромка 13 гвинтової стінки 12 шнека 10 може бути розміщена в конфузорі 7 або камері обертання 2 Випускна кромка 14 гвинтової стінки 12 шнека 10 може бути встановлена над зовнішньою кромкою випускного патрубка 6, у сукупності виконуючих функцію косого зрізу сопла Зовнішня кромка випускного патрубка 6 може бути постачена конічним відбивачем 15, встановленим над шнеком 10 СПІВВІСНО З НИМ ІЗ зазором щодо стінок випускного патрубка 6 Крок гвинтової лінії гвинтової стінки 12 і и висота можуть бути виконані змінними, причому гвинтова ЛІНІЯ може бути закручена як проти обертання газового середовища, так і по ходу обертання, тобто з правим або лівим напрямком обертання гвинтової ЛІНИ Глушник-іскрогасник працює таким чином Відпрацьовані гази ДВЗ через впускний патрубок 4 і ежектор 5 надходять у вигляді закрученого струменя в камери обертання 2, розділяння 3 та внутрішню порожнину конфузора 7, при цьому в центральній їхній частині створюється розрідження, викликане перерозподілом та переносом енергії від внутрішніх шарів до зовнішнього за рахунок турбулентного енергообміну Шнек 10 встановлений безпосередньо в зоні розрідження, основний газовий потік не взаємодіє з гвинтовою стінкою 12, тому не створюється підвищення аеродинамічного опору на даній ДІЛЯНЦІ, а завдяки ЗМІННІЙ відстані від внутрішньої стінки камери розділяння 3 до поверхні шнека 10 досягається асиметрія звукових коливань, що згладжує коливання тиску, тобто звукова хвиля розтягується на велику контактну поверхню на ДІЛЯНЦІ шнека 10, що дозволяє знизити амплітуду коливальної швидкості, внаслідок збільшення площі контактної поверхні, а при витіканні газового потоку за випускною кромкою шнека 10 досягається перерозподіл звукової енергії, тому що акустичні хвилі, які зустрілись разом та які пройшли різні шляхи, мають різні фази коливань, взаємно послаблюють одна одну і сприяють підвищенню ефективності шумоглушіння Додаткове гасіння звукових коливань тиску досягається за рахунок їхнього проникнення через отвори 8 у порожнину, утворену зовнішньою стінкою камери розділяння 3 та корпусом 1, де вони багаторазово взаємодіють з відбитими звуковими хвилями, а сама конструкція патрубків 9 частково перешкоджає зворотному їхньому проникненню в порожнину камери розділяння 3 Прониклі через отвори 8 у камеру розділяння 3 звукові хвилі взаємодіють із гвинтовою стінкою 12 шнека 10 та стінкою камери розділяння 3, що також підвищує ефективність шумоглушіння Виконання стрижня 11 шнека 10 порожнистим, а його стінок перфорованими дозволяє підвищити ефективність шумоглушіння за рахунок взаємодії звукових хвиль, що проникають скрізь перфораційні отвори у внутрішню порожнину стрижня 11 При розташуванні впускної кромки 13 шнека 10 у камері обертання 2 або в конфузорі 7 досягається підвищення ефективності шумоглушіння за рахунок того, що збільшується ефект розсіювання звукових коливань, тому що підключаються спільно зі шнеком 10 всі елементи глушника - іскрогасника (камери обертання 2 і розділяння 3, конфузор 7), що створюють додатково перемінні відстані від їхніх внутрішніх стінок до гвинтової стінки 12 шнека 10 3 іншого боку, шнек 10, розміщений у камері обертання 2 напроти тангенціального впускного патрубка 4 виконує функцію екрана, дозволяє додатково змінити відстань від джерела шуму до гвинтової стінки 12 шнека 10 і до стінки камери обертання 2 і назад, тому звукові хвилі при цьому 55749 мають різні довжини шляху і різні фази коливань, взаємодіють одна з одною, взаємно послабляються, а сам шнек 10 перешкоджає прямому поширенню звукових хвиль із впускного патрубка 4, що в цілому сприяє зниженню шуму випуску в широкому діапазоні частот Розміщенням випускної кромки 14 шнека 10 над зовнішньою кромкою випускного патрубка 6, у сукупності виконуючих функцію косого зрізу сопла, у процесі витікання газового потоку досягається за кромкою випускного патрубка 6 відхилення струменя до периферії випускного патрубка 6 і перерозподіл енергії, і акустичні хвилі, пройшовши різні довжини шляху і зустрічаючись разом у цій зоні, мають, у свою чергу, різні фази коливань, взаємно послаблюють одна одну і це приводить до розпаду вихрових структур при протіканні турбулентного процесу, зв'язаного з розпадом струменів за кромкою шнека 10 та випускного патрубка 6, що складає основний механізм дисипаці коливальної енергії й у кінцевому рахунку підвищує ефективність шумоглушіння При цьому звукова хвиля, падаючи на поверхню конічного відбійника 15, відбивається на гвинтову стінку і 2 шнека 10, тим самим забезпечується розсіювання звукових коливань, що знижує випромінювану потужність звуку Виконання гвинтової стінки 12 шнека 10 змінною по висоті створює додаткове багаторазове ступінчасте відображення звукової хвилі від суміжних елементів шнека 10, що виконують функцію екрана, що також сприяє перерозподілу звукової енергії, тому що акустичні хвилі, пройшовши різні фази коливань, взаємно послаблюються Виконання кроку гвинтової лінії гвинтової стінки 12 шнека 10 змінним також сприяє внесенню асиметрії в звукові коливання тиску газового потоку При збігу напрямку обертання гвинтової лінії гвинтової стінки 12 шнека 10 з напрямком обертання газового потоку і несталеному режимі роботи двигуна, коли тангенціальна складова швидкості мала, здійснюється одночасно подвійне завих Фіг.1 8 рення газового потоку в одному напрямку, що сприяє, з одного боку, зниженню аеродинамічного опору випуску, а з іншого боку, поліпшенню СТІЙКОСТІ закрученого струменя в набігаючому потоці для виключення попадання випускних газів, наприклад, у кабіну машиніста або салон вагона При збільшенні витрати газу тангенціальна складова швидкості збільшується біля стінок камери обертання 2 та досягає максимальної своєї величини в районі тангенціального впускного патрубка 4, а у внутрішніх шарах буде різке падіння тиску (зона розрідження), і гвинтова стінка 12 шнека 10, знаходячись у зоні розрідження, ефективно сприяє внесенню асиметрії в звукові коливання тиску При різних напрямках обертань гвинтовоїлінії гвинтової стінки 12 шнека 10 та газового потоку і несталеному режимі роботи двигуна здійснюється закручування потоків у різні сторони, що приводить до дисипації коливальної енергії за рахунок розпаду вихрових структур і протікання турбулентних процесів, зв'язаних із взаємодією струменів між собою, а це збільшує ефективність шумоглушіння на часткових режимах роботи двигуна Таке виконання глушника-іскрогасника дозволяє ефективно гасити звукові коливання в широкому діапазоні частот Крім того, глушникіскрогасник описуваної конструкції може бути використаний і як ефективний іскрогасник, і як ефективний пристрій для відводу продуктів неповного згоряння за межі транспортного засобу, що виключає їхнє влучення у повітрозаборні пристрої, кабіну машиніста і салони вагонів через СТІЙКІСТЬ обертового струменя в набіжному потоці повітря на транспортний засіб у всіх режимах його експлуатації Габаритні розміри глушника-іскрогасника можуть бути виконані мінімальними, що дозволить знизити металомісткість, а також досягається зниження аеродинамічного опору випуску, а це, у свою чергу, дозволить знизити питому витрату палива Фіг.2 55749 10 Фіг.4 ФІГ.5 Фіг.6 Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24