Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6458
(13) U
(46) 2010.08.30
(51) МПК (2009)
F 01N 3/00
(54) ГЛУШИТЕЛЬ-НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ
ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(21) Номер заявки: u 20091063
(22) 2009.12.16
(71) Заявитель: Амбразевич Петр Викто-
рович (BY)
(72) Автор: Амбразевич Петр Викторович
(BY)
(73) Патентообладатель: Амбразевич Петр
Викторович (BY)
(57)
1. Глушитель-нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, со-
держащий корпус, состоящий из проходной торцовой стенки с, по крайней мере, одним
отверстием для прохода газов, глухой торцовой стенки, периферийной стенки, впускной и
выпускной патрубки, по крайней мере, один реактор с, по крайней мере, одним каталитиче-
ским блоком и, по крайней мере, одну внутреннюю перегородку, отличающийся тем, что
периферийная стенка выполнена четырехгранной с закругленными углами и ее попереч-
ное сечение вписано в размеры прямоугольника от 300 до 333 мм, а ее длина составляет от
500 до 666 мм.
2. Глушитель-нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания по
п. 1, отличающийся тем, что закругления углов периферийной стенки выполнены по ра-
диусу в пределах от 10 до 100 мм.
3. Глушитель-нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания по
п. 1 или 2, отличающийся тем, что грани периферийной стенки в поперечном сечении
выполнены по радиусу, величина которого превышает 333 мм.
Фиг. 1
BY6458U2010.08.30

2. BY 6458 U 2010.08.30
2
4. Глушитель-нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания по
п. 1 или 2 или 3, отличающийся тем, что впускной и выпускной патрубки расположены
на проходной торцовой стенке.
(56)
1. Euro 4/5 - Emissionsgesetzgebung. Welchen Weg geht MAN ?, MAN Nutzfahrzeuge
Group, Geschäftsbereich Motoren, Abteilung MVFT, Рекламный проспект ф.MAN, 2004. -
С. 35, 36.
2. Заявка США на изобретение 2004/0202591 Al, МПК B01D 53/34, 2004.
Полезная модель относится к машиностроению, а именно к глушителям тепловых
двигателей, снабженным средствами очистки и обезвреживания выхлопных газов катали-
тическим превращением токсичных компонентов выхлопа. Наиболее предпочтительно его
использование на грузовых автомобилях и автобусах.
Процессы каталитического преобразования выхлопных газов двигателя внутреннего
сгорания характеризуются присутствием веществ, ведущих себя агрессивно по отношению
к нелегированным сталям, алюминию и цинку. В основном для изготовления глушителей-
нейтрализаторов применяют тонколистовую коррозионно-стойкую сталь, которая имеет
более высокую стоимость, чем нелегированная сталь, и более трудоемка при обработке. В
некоторых случаях, в целях снижения затрат, для изготовления определенных деталей
применяют тонколистовую нелегированную сталь с покрытием из алюминия и цинка или
алюминия и кремния. Тонколистовая сталь может поставляться в виде отдельных листов
либо в виде рулона. В настоящее время на рынках стран СНГ наиболее распространены
листы из коррозионно-стойкой стали по ГОСТ 19904-90, которые при толщине от 1 до 3 мм
имеют ширину 1000 мм и длину 2000 мм. Рулоны из коррозионно-стойкой стали толщи-
ной от 1 до 3 мм в настоящее время предлагаются с шириной 1000 мм, 1250 мм и 1500 мм.
Такие же размеры могут иметь листы и рулоны из нелегированной стали с покрытием.
Известен глушитель-нейтрализатор, корпус которого состоит из проходной торцовой
стенки, которая имеет отверстия для прохода газов, глухой торцовой стенки и цилиндри-
ческой периферийной стенки [1, стр.35]. В корпусе установлены впускной и выпускной
патрубки, проходная перегородка, поддерживающая перегородка, глухая перегородка,
раструб и реактор. Реактор состоит из двух каталитических блоков, которые соединены
конусом. Каждый каталитический блок имеет наружную оболочку, выполненную из кор-
розионно-стойкой стали. Реактор соединен с раструбом и с поддерживающей перегород-
кой. Раструб также соединен с выпускным патрубком, который, в свою очередь, соединен
с проходной перегородкой и проходной торцовой стенкой. Входной патрубок соединен с
проходной перегородкой и проходной торцовой перегородкой. Поддерживающая перего-
родка расположена между проходной перегородкой и глухой перегородкой. Проходная
торцовая стенка, проходная перегородка, поддерживающая перегородка, глухая перего-
родка и глухая торцовая стенка соединены с цилиндрической периферийной стенкой. При
этом соединение проходной торцовой стенки и глухой торцовой стенки с цилиндрической
периферийной стенкой выполнено при помощи закатки. На поверхности поддерживаю-
щей перегородки имеются отверстия для прохода газов. Цилиндрическая периферийная
стенка выполнена из одного куска листового металла, концы которого соединены при по-
мощи шва. Длина глушителя-нейтрализатора составляет 600 мм, наружный диаметр ци-
линдрической периферийной стенки составляет 300 мм, при этом длина окружности
составляет 943 мм, наружный диаметр перегородок составляет чуть менее 300 мм, а
наружный диаметр торцовых стенок чуть более 300 мм.
Для изготовления цилиндрической периферийной стенки глушителя-нейтрализатора
длиной 600 мм и диаметром 300 мм необходимо использовать заготовку из листового ме-

3. BY 6458 U 2010.08.30
3
талла длиной немногим более 943 мм и шириной немногим более 600 мм. Стандартный
лист металла с размерами 1000 на 2000 мм может быть разделен на три равные части дли-
ной 1000 мм и шириной 666 мм. Таким образом, заготовка для цилиндрической перифе-
рийной стенки длиной немногим более 943 мм и шириной немногим более 600 мм может
быть получена из части стандартного листа металла длиной 1000 мм и шириной 666 мм с
минимальными отходами. Аналогичная заготовка может быть получена из рулона шири-
ной 1000 мм. Также стандартный лист металла с размерами 1000 на 2000 мм может быть
разделен на восемнадцать равных частей квадратной формы с длиной стороны квадрата
333 мм, из которых могут быть получены с минимальными отходами заготовки для торцовых
стенок и перегородок с наружным диаметром около 300 мм. В случае использования ру-
лона шириной 1000 мм заготовки торцовых стенок и перегородок могут быть получены
отрезанием куска длиной 333 мм с последующим делением его на три равные части.
Форма и размеры корпуса глушителя-нейтрализатора позволяют получать заготовки
стенок и перегородок с достаточно низкими отходами. Однако круглая форма поперечно-
го сечения не позволяет максимально полно использовать листовой металл.
Другим недостатком конструкции являются низкие функциональные возможности,
так как размеры корпуса позволяют установить только каталитические блоки с суммар-
ным объемом 9,8 литра, что недостаточно для применения глушителя-нейтрализатора на
грузовом автомобиле грузоподъемностью более 12 тонн.
Известен глушитель-нейтрализатор, размеры корпуса которого позволяют устанавли-
вать каталитические блоки суммарным объемом 19,5 литра, что позволяет использовать
его на грузовом автомобиле грузоподъемностью более 12 тонн [1, стр.36]. Данная кон-
струкция состоит из проходной торцовой стенки, которая имеет отверстие для прохода
газов, глухой торцовой стенки, внутренней периферийной стенки, внешней периферийной
стенки, впускного патрубка, проходной перегородки, двух поддерживающих перегородок,
глухой перегородки, пяти реакторов и выхлопной трубы. Каждый реактор состоит из двух
каталитических блоков с наружной оболочкой из коррозионно-стойкой стали, которые
соединены между собой при помощи сварки. Проходная перегородка, две поддерживаю-
щие перегородки и глухая перегородка установлены во внутренней периферийной стенке.
Пространство между проходной торцовой стенкой и проходной перегородкой, простран-
ство между глухой торцовой стенкой и глухой перегородкой и пространство между внут-
ренней периферийной стенкой и внешней периферийной стенкой заполнено волокнистым
материалом, который выполняет функции термической и звуковой изоляции. Внутренняя
периферийная стенка и внешняя периферийная стенка имеют четырехгранную форму в
поперечном сечении, при этом грани стенок выполнены по радиусу. Внешняя периферий-
ная стенка состоит из двух частей, соединенных между собою двумя продольными швами.
Длина глушителя-нейтрализатора составляет 620 мм, высота - 650 мм, ширина - 350 мм.
Периметр внешней периферийной стенки в поперечном сечении составляет чуть менее
2000 мм, что обусловлено наличием скруглений между гранями, при этом периметр каж-
дой из двух частей составляет немногим менее 1000 мм.
Очевидно, что для изготовления одной части внешней периферийной стенки глушите-
ля-нейтрализатора необходимо использовать заготовку из листового металла длиной не-
многим менее 1000 мм и шириной немногим более 620 мм. Она может быть получена
делением стандартного листа металла с размерами 1000 на 2000 мм на три равные части с
размерами 1000 на 666 мм либо простым отрезанием куска длиной 620 мм от рулона ши-
риной 1000 мм.
Размеры такого глушителя-нейтрализатора достаточны для размещения большого
объема каталитических блоков, более того, имеется возможность размещения внутри кор-
пуса выхлопной трубы. Такое решение выглядит привлекательно с эстетической точки
зрения, но требует больших затрат на изготовление.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является
глушитель-нейтрализатор, корпус которого состоит из проходной торцовой стенки, кото-

4. BY 6458 U 2010.08.30
4
рая имеет отверстие для прохода газов, глухой торцовой стенки и периферийной стенки
[2, фиг. 13]. В корпусе установлены впускной и выпускной патрубки, две внутренние пе-
регородки и реактор. При этом реактор изготовлен из коррозионно-стойкой стали, а про-
ходная торцовая стенка, глухая торцовая стенка, периферийная стенка, внутренняя
перегородка и впускной парубок изготовлены из нелегированного стального листа с алю-
миниевым покрытием. Поперечное сечение глушителя-нейтрализатора имеет прямо-
угольную или квадратную форму.
Удлиненный впускной патрубок, который проходит в зоне расположения реактора, и
удлиненный выпускной патрубок предопределяют пропорции корпуса, при которых длина
глушителя-нейтрализатора примерно равна его высоте. Практика применения подобных
конструкций на автомобилях MAN показывает, что производство таких глушителей тру-
доемко и требует значительных затрат материалов.
В известном устройстве снижение затрат достигается за счет применения более деше-
вого материала. Применение стального листа с алюминиевым покрытием для изготовле-
ния элементов корпуса позволяет снизить затраты на материалы. Однако ресурс такого
корпуса меньше, чем ресурс корпуса из коррозионно-стойкой стали, особенно если транс-
портное средство, на котором установлен глушитель-нейтрализатор, эксплуатируется на
дорогах, которые в зимнее время покрывают солью.
Задача настоящей полезной модели - снижение затрат на изготовление глушителя-
нейтрализатора за счет оптимизации размеров и формы корпуса.
Техническим результатом является разработка конструкции глушителя-нейтрализатора,
форма и размеры которого позволяют изготавливать детали из стандартного листа метал-
ла с размерами 1000 на 2000 мм либо из рулонов шириной 1000 мм. При габаритах, сопо-
ставимых с первым аналогом, заявляемая форма обеспечивает возможность установки
большего объема каталитических блоков.
Поставленная задача достигается за счет того, что в глушителе-нейтрализаторе отра-
ботавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус, состоящий из про-
ходной торцовой стенки с, по крайней мере, одним отверстием для прохода газов, глухой
торцовой стенки, периферийной стенки, впускной и выпускной патрубки, по крайней мере,
один реактор с, по крайней мере, одним каталитическим блоком и, по крайней мере, одну
внутреннюю перегородку, периферийная стенка выполнена четырехгранной с закругленными
углами и ее поперечное сечение вписано в размеры прямоугольника от 300 до 333 мм, а ее
длина составляет от 500 до 666 мм.
Для облегчения операций штамповки стенок и перегородок глушителя-нейтрализатора
предпочтительным является выполнение закругленных углов по радиусу в пределах от
10 до 100 мм.
Для обеспечения жесткости периферийной стенки предпочтительным является выпол-
нение ее граней в поперечном сечении по радиусу, величина которого превышает 333 мм.
Для снижения трудоемкости изготовления предпочтительным является расположение
впускного и выпускного патрубков на проходной торцовой стенке.
Для повышения технологичности изготовления глушителя-нейтрализатора предпо-
чтительным в условиях мелкосерийного производства является выполнение периферий-
ной стенки, состоящей из двух частей (фиг. 3).
Выполнение глушителя-нейтрализатора с периферийной стенкой четырехгранной,
когда ее поперечное сечение вписано в прямоугольник со сторонами от 300 до 333 мм,
позволяет получить с минимальными отходами проходную торцовую стенку, глухую тор-
цовую стенку и внутреннюю перегородку из стандартного листа металла с размерами
1000 на 2000 мм либо из рулона шириной 1000 мм. Эффект достигается за счет того, что
размер поперечного сечения, который составляет от 300 до 333 мм практически кратен
ширине стандартного листа металла либо ширине рулона, которая составляет 1000 мм.
Также размер поперечного сечения кратен длине стандартного листа металла, которая со-
ставляет 2000 мм.

5. BY 6458 U 2010.08.30
5
Верхний предел размера стороны прямоугольника, в который вписано поперечное се-
чение глушителя-нейтрализатора, составляющий 333 мм, определен из условия полного
использования всей ширины стандартного листа либо рулона шириной 1000 мм для изго-
товления проходной торцовой стенки, глухой торцовой стенки и внутренней перегородки.
Соединение этих элементов с периферийной стенкой выполняют в этом случае при помо-
щи электродуговой сварки. Нижний предел размера стороны прямоугольника, в который
вписано поперечное сечение глушителя-нейтрализатора, составляющий 300 мм, опреде-
лен для случая, когда соединение проходной торцовой стенки и глухой торцовой стенки с
периферийной стенкой выполняют при помощи закатки.
В сравнении с круглой формой четырехгранная форма имеет большую площадь при
равных габаритах. Применение четырехгранной формы периферийной стенки позволяет, с
одной стороны, более полно использовать материал и, с другой стороны, увеличить объем
глушителя-нейтрализатора, что при габаритах, сопоставимых с первым аналогом, позво-
ляет размещать больший объем каталитических блоков.
Полное использование материала достигается, когда периферийная стенка выполнена
с длиной от 500 до 666 мм. Эффект достигается за счет того, что сумма длины периферий-
ной стенки, максимальное значение которой составляет 666 мм, и размера поперечного
сечения, максимальное значение которого составляет 333 мм, практически равна ширине
стандартного листа металла либо рулона, которая составляет 1000 мм.
Верхний предел длины периферийной стенки, составляющий 666 мм, определен для
случая, когда материал используется полностью. Нижний предел длины периферийной
стенки, составляющий 500 мм, является граничным значением, при котором используется
75 % ширины листа. Согласно сложившейся практике, коэффициент использования мате-
риала более 75 % считается очень хорошим показателем.
Заявляемый глушитель-нейтрализатор представлен на следующих графических мате-
риалах:
фиг. 1 - глушитель-нейтрализатор, продольный разрез;
фиг. 2 - глушитель-нейтрализатор, вид справа;
фиг. 3 - глушитель-нейтрализатор, вид справа, случай для мелкосерийного производства;
фиг. 4 - схема раскроя стандартного листа металла с размерами 1000 на 2000 мм для
получения деталей глушителя-нейтрализатора.
Заявляемый глушитель-нейтрализатор содержит корпус 1, который состоит из: пери-
ферийной стенки 2, проходной торцовой стенки 3, глухой торцовой стенки 4 (фиг. 1). В
глушителе-нейтрализаторе установлены: внутренняя перегородка 5, реактор 6, впускной
патрубок 7 и выпускной патрубок 8. В реакторе 6 установлено два каталитических блока 9.
Впускной патрубок 7 и выпускной патрубок 8 расположены на проходной торцовой стен-
ке 3. Реактор 6 соединен с внутренней перегородкой 5. В глушителе-нейтрализаторе уста-
новлены проходная перегородка 10 и глухая перегородка 11. На поверхности проходной
перегородки 10 и глухой перегородки имеется перфорация 12. Проходная перегородка 10
совместно с периферийной стенкой 2 и проходной торцовой стенкой 3 ограничивает по-
лость 13, которая заполнена звукопоглощающим материалом. Глухая перегородка 11 сов-
местно с периферийной стенкой 2 и глухой торцовой стенкой 4 ограничивает полость 14,
которая заполнена звукопоглощающим материалом. Связанная с реактором 6 внутренняя
перегородка 5 выполнена с отверстиями 15 для прохода газов. Впускной патрубок 7 свя-
зан с реактором 6 при помощи раструба 16. На проходной торцовой стенке установлены
резьбовые шпильки 17 для присоединения трубопроводов. Периферийная стенка выпол-
нена с длиной от 500 до 666 мм. Стрелками обозначено направление течения газов. Пер-
вая камера 18 ограничена периферийной стенкой 2, внутренней перегородкой 5 и глухой
перегородкой 11. Вторая камера 19 ограничена периферийной стенкой 2, внутренней пе-
регородкой 5 и проходной перегородкой 10.
Периферийная стенка 2 выполнена четырехгранной с закругленными углами и ее по-
перечное сечение вписано в размеры прямоугольника от 300 до 333 мм (фиг. 2). Закругле-

6. BY 6458 U 2010.08.30
6
ния углов периферийной стенки выполнены по радиусу в пределах от 10 до 100 мм. Грани
периферийной стенки в поперечном сечении выполнены по радиусу, величина которого
превышает 333 мм. Периферийная стенка 2 выполнена из цельного куска листового ме-
талла, края которого соединены внахлест швом 20.
В условиях мелкосерийного производства периферийная стенка 2 может быть выпол-
нена из двух частей 21, которые соединены внахлест двумя швами 20 (фиг. 3).
При выполнении периферийной стенки 2 из двух частей 21, развертка 22 этих частей
имеет ширину и длину не более 666 мм (фиг. 4). Благодаря этому, из стандартного листа
металла 23 с размерами 1000 на 2000 мм могут быть получены с минимальными отходами
три части 21 (развертки 22) периферийной стенки 2 и шесть таких деталей, как: проходная
торцовая стенка 3, глухая торцовая стенка 4, внутренняя перегородка 5, проходная пере-
городка 10, глухая перегородка 11 и раструб 16. Из двух стандартных листов металла 23 с
размерами 1000 на 2000 мм могут быть получены с минимальными отходами три ком-
плекта частей 21 периферийных стенок 2 и два комплекта стенок и перегородок в произ-
вольном сочетании. При этом для получения оставшихся деталей может быть использован
другой материал, который отличается от материала периферийной стенки 2 как по тол-
щине, так и по химическому составу. Однако, благодаря четырехгранной форме и размеру
поперечного сечения от 300 до 333 мм, этот материал, в случае его поставки в виде стан-
дартного листа металла 23 с размерами 1000 на 2000 мм либо рулона шириной 1000 мм,
может быть использован с минимальными отходами.
Заявляемый глушитель-нейтрализатор работает следующим образом. Подлежащие
очистке газы поступают во впускной патрубок 7 и затем в раструб 16, который соединен с
реактором 6. Газы проходят очистку в каталитических блоках 9 и поступают в первую ка-
меру 18, где энергия звуковых колебаний передается через перфорацию 12 на поверхности
глухой перегородки 11 и адсорбируется звукопоглощающим материалом 14. Из первой
камеры 18 очищенные газы поступают через отверстия 15 на внутренней перегородке 5 во
вторую камеру 19, где энергия звуковых колебаний передается через перфорацию 12 на
поверхности проходной перегородки 10 и адсорбируется звукопоглощающим материалом
13. Из второй камеры 19 газы выводятся наружу через выпускной патрубок 8.
Таким образом, размеры и форма заявляемого глушителя-нейтрализатора позволяют
изготавливать его с минимальными отходами из наиболее распространенных и, следова-
тельно, недорогих материалов, что обеспечивает снижение затрат на его изготовление.
При затратах материалов и габаритных размерах, сопоставимых с первым аналогом, форма
заявляемого глушителя-нейтрализатора обеспечивает возможность установки большего
объема каталитических блоков, что дает возможность использовать его на транспортных
средствах с более мощными двигателями и большей грузоподъемности.
Фиг. 2 Фиг. 3

7. BY 6458 U 2010.08.30
7
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.