Глушитель

Глушитель

ГЛУШИТЕЛЬ, специальный резервуар в системах всасывания и выхлопа двигателей внутреннего сгорания, служащий для устранения шума, вызываемого чрезвычайно большими скоростями движения воздушных и газовых потоков при всасывании и резким перепадом давления последних при выхлопе в атмосферу. Шум заглушается в большей или меньшей степени применением всасывающих или выхлопных горшков, основанных либо на постепенном уменьшении скорости всасываемого или выхлопного газового потока путем расширения соответственно входного или выпускного отверстий всасывающей или выхлопной трубы либо на принципе затухания звуковой волны в одной или нескольких последовательно расположенных камерах, образованных соответствующим числом местных расширений всасывающей или выхлопной труб.

Всасывающие горшки, кроме глушения шума, должны еще обеспечивать улавливание пыли и т. п. механических примесей, а также избытка влаги в воздухе. В двигателях, работающих на таком газообразном топливе, объем которого по сравнению с объемом необходимого для полного сгорания воздуха велик (газогенераторные двигатели), устанавливают иногда два всасывающих горшка: один для газа, другой для воздуха. Объем простого всасывающего горшка должен быть не меньше 5-кратного объема, описываемого поршнем; однако, применение колен, перфорированных перегородок и т. п. глушащих шум средств позволяет уменьшить размеры горшка. Изготовляют всасывающие горшки либо литые из чугуна, причем толщина стенок обычно получается в 10—12 мм, либо клепанные из железных листов, причем во избежание шума от дребезжания стенок горшка и ради достаточной прочности на случай обратных вспышек берут листы толщиной в 5—6 мм.

Иногда для глушения шума достаточно в стенке наружного конца всасывающей воздух трубы сделать параллельно оси трубы ряд узких щелей, живое сечение которых значительно больше сечения трубы (фиг. 1).

Глушитель

Иногда достаточно в качестве всасывающего горшка пользоваться шатунной коробкой или пустотелой рамой двигателя, из которых засасывается воздух, поступающий в них не со стороны маховика, где воздух богат пылью. В крупных двигателях шум при всасывании устраняется достаточно полно и экономно путем устройства в земле всасывающих камер или шахт, соединенных с двигателем каналами и берущих воздух снаружи здания. Всасывание воздуха из закрытой рамы препятствует распространению по помещению смазочной гари и продуктов сгорания рабочей смеси, содействуя хорошему обмену воздуха в помещении, что особенно важно для установок на судах, а иногда устраняет вредные воздушные течения, дрожание оконных рам и дверей, вызываемые слишком интенсивным всасыванием воздуха непосредственно из помещения; с другой стороны, нагретые части рам, подогревая всасываемый воздух, влияют на ухудшение коэффициента подачи, повышение температуры сжатия и горения рабочей смеси.

Емкость выхлопных горшков для сравнительно совершенного глушения шума должна равняться 15—20-кратному рабочему объему поршня, но обычно удовлетворяются 6—8-кратным объемом. Согласно постановлениям НКТ СССР, объем глушителя должен быть не менее 5-кратного объема рабочего хода одного цилиндра. При более строгих требованиях к глушению шума оказывается более действительным соединение 2—3 небольших выхлопных горшков. Как и во всасывающих горшках, можно способствовать глушению шума путем устройства соответствующих внутренних перегородок, что позволяет уменьшать размеры горшков, но при этом необходимо заботиться, чтобы сопротивление выхлопу, оказываемое подобными глушителями, не слишком сильно влияло на понижение мощности двигателя. Выхлопные горшки могут быть тем меньших размеров, чем медленнее происходит открывание выхлопных органов двигателя. В многоцилиндровых установках лучше всего ставить на каждый цилиндр отдельный глушитель, но, в виду дороговизны подобного устройства, устанавливают большей частью один глушитель на каждую пару цилиндров, а часто даже один глушитель на группу в 4 цилиндра, если выпускные фазы цилиндров не перекрываются. Размеры чугунных выхлопных горшков можно определять по формуле: Н = (1,25 до 1,80)·D, где Н - высота, D - диаметр горшка в мм. Толщину s стенок горшка в мм принимают равной s = 0,2·D+6 и, во всяком случае, s ≥ 15 мм. При D > 100 см горшки изготовляют из листового железа такой толщины, чтобы при случайных взрывах в выхлопной трубе (давлением 5 atm) они оказались достаточно прочными. Подводящую и отводящую трубы горшка располагают подальше одну от другой и притом так, чтобы поток газов от одной к другой не шел по прямой; так, например, одна примыкает к днищу по направлению касательной или диаметра, а другая отходит от крышки горшка в осевом направлении. В днище горшка д. б. пробка для спуска воды и грязи; краны и клапаны для этой цели избегают делать, так как они пригорают и заедают. Для уменьшения теплоты лучеиспускания от больших горшков в крупных двигателях часть отходящей охлаждающей воды впрыскивается в горшок особым распылением, или же пользуются для отвода части воды непосредственно выхлопной трубой. Такое устройство обладает следующими недостатками: трубопровод ржавеет, в морозы необходимо тщательно спускать воду из него, а образующийся пар лишает возможности судить на-глаз о составе отходящих газов. В мощных стационарных установках чугунные выхлопные горшки получаются слишком громоздкими, и чаще всего для глушения шума пользуются подземными каналами, в которые газы поступают после того, как давление выхлопа значительно уменьшилось в железном глушителе. Устраивают также глушители в земле в виде бетонных или кирпичных шахт (последние на цементном растворе). Бетонный глушитель с внутренними размерами 2,50х1,25х2,00 в метрах достаточен для двухцилиндрового двигателя мощностью в 600—800 л. с. В верхней части таких глушителей обычно устраивают решетку для слоя булыжника с гравием; крышку иногда делают в виде чугунных плит, укрепляемых в кладке болтами. Кирпичную кладку выводят толщиной в 11/2 кирпича. Пол покрывают цементным раствором и устраивают сток из его низшей точки. Согласно постановлению НКТ СССР, в новых установках глушители обязательно должны располагаться снаружи, вне помещений здания, а выхлопные трубы д. б. изолированы (в предупреждение ожогов рабочего персонала) и не должны соприкасаться с горючим материалом (пожарная опасность).

Глушитель для стационарного двигателя

На фиг. 2 представлен глушитель для стационарного двигателя, помещающийся в углублении в земле снаружи стены здания; он поставлен на катки для обеспечения возможности перемещения при удлинении трубы от нагревания; для удаления воды и грязи имеется кран. На фиг. 3 и 4 изображены бетонные глушители.

Бетонные глушители

От автомобильного глушителя требуется, чтобы он занимал мало места и отличался малым весом. Для уменьшения объема и веса таких глушителей их снабжают внутренними перегородками, регулирующими движение газов таким образом, чтобы они подвергались постепенному расширению и подходили к выпускному отверстию под атмосферным давлением. Подобное устройство вызывает добавочное сопротивление, влекущее за собой потерю части мощности двигателя, размеры которой колеблются в зависимости от конструкции и размеров глушителя. Для временного устранения этих потерь выхлопную трубу снабжают управляемым с места сидения шофера клапаном для свободного выхлопа в атмосферу, позволяющим по желанию включать и выключать глушитель. На фиг. 5—9 представлены схемы глушителей для автомобильных двигателей.

Схемы глушителей для автомобильных двигателей

Схемы глушителей для автомобильных двигателей

Схемы глушителей для автомобильных двигателей

Схемы глушителей для автомобильных двигателей

В установках легких двигателей внутреннего сгорания на моторных лодках для глушения шума обходятся без глушителей, погружая свободный конец выхлопной трубы в воду.

Глушители авиационных моторов. Шум, производимый выхлопными газами авиационных моторов, происходит от того, что газы выбрасываются из выхлопных отверстий в атмосферу с большими скоростями, превосходящими скорость звука. Для уменьшения этого шума необходимо возможно уменьшить скорость газов при выходе их в атмосферу. Этого можно достигнуть, увеличивая поверхность трения газов о стенки выхлопных труб или предоставляя газам свободно расширяться до выхода их в атмосферу путем изменения направления скорости газов. При конструировании того или иного типа глушителя необходимо считаться со следующими основными условиями: 1) понижение мощности мотора за счет противодавлений, образующихся при работе с глушителем, д. б. минимальным; 2) внешнее сопротивление (лобовое) д. б. минимальным; 3) глушитель не должен вызывать перегрева клапанов; 4) вес глушителя должен быть минимальным; 5) кроме уничтожения или уменьшения шума, глушитель должен также уничтожать пламя. Простейшим типом глушителя является длинная труба, присоединяемая к выхлопным отверстиям мотора. Труба выводится обычно к хвосту самолета и имеет иногда отводы для отопления пассажирской кабины. Газы при выходе из глушителя, благодаря трению о стенки, уменьшают свою скорость и давление до выхода их в атмосферу.

Одним из глушителей, основанных на принципе изменения направления скорости газов и отличающихся небольшим весом и простотой выполнения, является труба, выпускной конец которой сплюснут и оттянут и т. о. закрыт. На нем просверлены дыры, площадь которых значительно больше сечения трубы. Т. о. газы не имеют выхода по оси трубы и выходят через дыры, изменив свое направление и уменьшив скорость. За последнее время начинают получать большое распространение глушители, работающие по принципу завихрения и по принципу Вентури. В первом типе уменьшение мощности получается незначительное, а для второго типа наблюдается даже увеличение мощности за счет получаемого разрежения в выхлопных трубах. Глушители, работающие по принципу завихрения, представляют собой обычную выхлопную трубу, подвод газов в которую происходит по касательной перпендикулярно оси трубы. Т. о. газы получают вращательное движение и при выходе имеют скорость значительно ниже первоначальной. Глушитель, устроенный по типу трубки Вентури, состоит из двух концентрических труб, причем внутренняя по форме представляет собой насадку Вентури и имеет ряд отверстий, просверленных на поверхности. Газы поступают в пространство между наружной и внутренней трубой. Поток воздуха от пропеллера создает разрежение на внутренней поверхности насадки Вентури, что способствует облегчению отвода газов. Здесь также м. б. применен принцип завихрения путем подвода газов по касательной. Имеется целый ряд других принципов, на которых м. б. основано устройство глушителей, как, например, глушение звука путем интерференции волн, путем многократных отражений внутри увеличивающихся объемов двойной кривизны и прочие. Такие типы глушителей практического распространения пока не получили.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 5 - 1929 г.