Результат интеллектуальной деятельности: МАЛОШУМНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР

Изобретение относится к машиностроению.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является вентилятор в малошумном исполнении по патенту РФ №2302560, кл. F04D 17/00, [прототип], содержащий корпус со звукопоглощающим слоем и встроенный глушитель шума.

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента звукопоглощения.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения за счет повышения коэффициента звукопоглощения путем увеличения поверхностей звукопоглощения при сохранении габаритных размеров вентиляционной установки.

Это достигается тем, что в малошумном вентиляторе, выполненном в виде рамы, на которой в опорах установлен вал, на одном из концов которого расположено рабочее колесо вентилятора, жестко закрепленное валу, причем вал получает вращение через клиноременную передачу от электродвигателя, расположенного на раме, к раме жестко прикреплен каркас из уголков для крепления к нему через упругие прокладки корпуса вентилятора с входным и выходным патрубками, а корпуса опор вала установлены на раме через упругие прокладки, а подшипники вала установлены в корпусах опор посредством упругих втулок, причем в качестве упругих виброизолирующих прокладок могут использоваться прокладки, изготовленные из ковриков типа КВ-1 или КВ-2 или другого виброизолирующего материала, а в качестве упругих втулок могут использоваться втулки из полиуретана или других виброизолирующих эластомеров.

На фиг. 1 изображен общий вид малошумного вентилятора, на фиг. 2 - его профильная проекция в разрезе, на фиг. 3, 4 - варианты схемы звукопоглощающей конструкции шумопоглощающего элемента для облицовки корпуса 7 вентилятора.

Малошумный вентилятор выполнен в виде рамы 1, на которой в опорах 2 установлен вал 3, на одном из концов которого расположено рабочее колесо 4 вентилятора, жестко закрепленное на валу 3, причем вал получает вращение через клиноременную передачу от электродвигателя (не показано), расположенного на раме 1. К раме 1 жестко прикреплен каркас 5 из уголков для крепления к нему через упругие прокладки 6 корпуса вентилятора 7 с входным 8 и выходным 9 патрубками. Рабочее колесо 4 выполнено сборным, состоящим из диска 10, к которому крепятся лопатки 11. Корпуса опор 2 вала 3 установлены на раме 1 через упругие прокладки 12, а подшипники 13 вала установлены в корпусах опор 2 посредством упругих втулок 14. В качестве упругих виброизолирующих прокладок 6 и 12 могут использоваться прокладки, изготовленные из ковриков типа КВ-1 или КВ-2 или другого виброизолирующего материала. В качестве упругих втулок 14 могут использоваться втулки из полиуретана или других виброизолирующих эластомеров. Корпус 7 вентилятора может быть выполнен из шумопоглощающих полимерных материалов, либо присоединенных к нему шумопоглощающих элементов в виде присоединенной к корпусу жесткой и перфорированной стенок, промежуток между которыми заполнен либо звукопоглощающим материалом, например из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, либо звукопоглощающей конструкцией (фиг. 3) с акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

В качестве звукопоглощающего материала используются плиты на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа.

Корпус 7 вентилятора и внутренняя перфорированная стенка могут быть выполнены из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм.

В качестве звукопоглощающего материала используются металлокерамика или композитные материалы со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 20…55%. В качестве звукопоглощающего материала используется элемент из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например металлопоролона, пеноалюминия или камня-ракушечника. Звукопоглощающий материал может быть выполнен в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», помещенной в оболочку из звукопрозрачного материала, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,2-3,5 мм (не показан).

На фиг. 3 изображена схема звукопоглощающей конструкции.

Звукопоглощающая конструкция содержит гладкую 15 и перфорированную 16 поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющей собой чередование сплошных участков 17 и пустотелых участков 18 и 19, причем пустотелые участки 19 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 20, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (не показано). При этом вершины зубьев зубчатой структуры 20 обращены внутрь призматических поверхностей 19, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 15 и перфорированной 16 стенках. Полости пустотелых участков 19 заполнены строительно-монтажной пеной 21.

Материал перфорированной поверхности выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден». Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 16 и пустотелые участки 18 и 19 звукопоглощающей конструкции, падает на прерывистый звукопоглощающий слой 17, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии.

На фиг. 4 изображен вариант схемы звукопоглощающей конструкции.

Звукопоглощающий элемент выполнен в виде жесткой 22 и перфорированной 27 стенок, между которыми расположены слои звукоотражающего 23 и 26 материала, а также звукопоглощающего 24 и 25 материалов разной плотности, расположенные в два слоя, причем слои звукоотражающего материала выполнены сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у жесткой 22 и перфорированной 27 стенок, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. Слои звукопоглощающего материала выполнены из теплоизоляционного материала, способного поддерживать заданный микроклимат в помещении, в качестве звукопоглощающего материала использован листовой шумозащитный материал, который выполнен на основе магнезиального вяжущего с армирующей стеклотканью или стеклохолстом, или полиэстер, или пористый звукопоглощающий керамический материал, имеющий объемную плотность 500÷1000 кг/м³ и состоящий из 100 мас. частей перлита с диаметром зерна 0,1÷8,0 мм, 80÷250 мас. частей одного из спекающих материалов, выбранных из группы, включающей зольную пыль, шлак, кварц, лаву, камни или глину в качестве основного материала, 5÷30 мас. частей неорганического связующего, причем после спекания смеси частицы перлита образуют сообщающиеся отверстия между своими контактирующими поверхностями так, что внутренние поры являются сообщающимися между собой.

Малошумный вентилятор работает следующим образом.

Звуковая энергия от лопаток рабочего колеса 4, пройдя через перфорированную стенку звукопоглощающей конструкции, закрепленную на корпусе 7 вентилятора, попадает на слои звукопоглощающего материала. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглощающего материала, представляющих собою модель резонаторов ʺГельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной стенки принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглощающего материала предусмотрена стеклоткань, например, типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.

Предложенная автором установка является эффективным способом борьбы с производственными шумами.