Результат интеллектуальной деятельности: РЕАКТИВНЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ПРОМЫШЛЕННОГО ПЫЛЕСОСА

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многокамерный глушитель шума по патенту РФ №2305779, F01N 1/00, (прототип), содержащий цилиндрический корпус, торцовый выпускной патрубок, жестко соединенный с центральной трубой, имеющей перфорацию, перфорированные перегородки выполнены в виде коаксиально расположенной к корпусу и центральной трубе дополнительной перфорированной трубы, а торцы всех труб жестко соединены с корпусом посредством глухих перегородок.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет возможности возникновения «лучевого эффекта» и вследствие этого проникновения звуковых волн как по оси глушителя, так и через его две стенки.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения за счет настройки камерного глушителя путем поворота звукопоглощающего элемента.

Это достигается тем, что в реактивном глушителе шума, содержащем цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, и перегородки, в корпус перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, установлены по крайней мере два диска с отверстиями, образующие камеры, причем отверстия дисков поочередно смещены относительно оси корпуса таким образом, что отверстия в двух смежных дисках не совпадают, при этом отношение длины корпуса L₁ к его диаметру D лежит в оптимальном интервале величин: L₁/D=3,5…4,0; а отношение диаметра корпуса D к диаметру D₁ выпускного патрубка лежит в оптимальном интервале величин: D/D₁=4,5…5,5; а отношение диаметра корпуса D к диаметру d отверстия дисков лежит в оптимальном интервале величин: D/d=5,0…6,0; а отношение диаметра корпуса D к длине камеры L_K лежит в оптимальном интервале величин: D/L_K=2,0…4,5. Корпус выполнен из конструкционных материалов, с нанесенным на его поверхности с одной или двух сторон слоем мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщиной облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1:(2,5…3,5).

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - звукопоглощающие кольцевые элементы 7, установленные коаксиально цилиндрическому корпусу 1, в камерах 4 (осевое сечение), на фиг. 3 - звукопоглощающие круглые элементы 12 (осевое сечение), установленные на дисках 2 с отверстиями 3, образующими камеры 4.

Реактивный глушитель шума промышленного пылесоса содержит цилиндрический корпус 1, жестко соединенный с впускным 5 и выпускным 6 патрубками. В корпусе 1, перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, установлены по крайней мере два диска 2 с отверстиями 3, образующие камеры 4, причем отверстия 3 дисков поочередно смещены относительно оси корпуса 1 таким образом, что отверстия в двух смежных дисках 2 не совпадают. Отношение длины корпуса L₁ к его диаметру D лежит в оптимальном интервале величин: L₁/D=3,5…4,0; а отношение диаметра корпуса D к диаметру D₁ выпускного патрубка лежит в оптимальном интервале величин: D/D₁=4,5…5,5; а отношение диаметра корпуса D к диаметру d отверстия дисков лежит в оптимальном интервале величин: D/d=5,0…6,0, а отношение диаметра корпуса D к длине камеры L_K лежит в оптимальном интервале величин: D/L_K=2,0…4,5.

Корпус 1 выполнен из конструкционных материалов, с нанесенным на его поверхности с одной или двух сторон слоем мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщиной облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1:(2,5…3,5).

Коаксиально цилиндрическому корпусу 1 в камерах 4 установлены звукопоглощающие кольцевые элементы 7, осевое сечение которых представлено на фиг. 2.

Каждый из звукопоглощающих кольцевых элементов 7 (фиг. 2) выполнен в виде жесткой 8 и перфорированной 11 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 9, прилегающий к жесткой стенке 8, и звукопоглощающий слой 10, прилегающий к перфорированной стенке 11. При этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, 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. В качестве звукопоглощающего материала слоя 10 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т»), или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».

В качестве звукопоглощающего материала может быть использован пористый шумопоглощающий материала, например пеноалюминий, или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%, или металлопоролон, или материал в виде спрессованной крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм, а также могут быть использованы пористые минеральные штучные материалы, например пемза, вермикулит, каолин, шлаки с цементом или другим вяжущим или синтетические волокна, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух, например, типа Acutex Т или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.

В качестве материала звукоотражающего слоя 9 может быть применен материал 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, например пеноалюминия.

В качестве материала звукоотражающего слоя 9 могут быть применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³.

Звукопоглощающий элемент 7 работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 11 попадает на слой 10 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 9 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, снова направляя их на звукопоглощающий материал для вторичного поглощения и рассеяния звуковой энергии.

Реактивный глушитель шума работает следующим образом.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость корпуса 1 и встречают на своем пути диски 2 с отверстиями 3, при этом явление «лучевого эффекта» полностью исключается за счет того, что отверстия 3 дисков поочередно смещены относительно оси корпуса 1 таким образом, что отверстия в двух смежных дисках 2 не совпадают. Камеры 4, образованные дисками 2, выполняют функцию акустического фильтра низкой частоты.

Каждый из звукопоглощающих круглых элементов 12 (фиг. 3) выполнен в виде звукопоглощающего элемента в виде внешней 13 и внутренней 14 перфорированных поверхностей, между которыми размещен звукопоглотитель, состоящий из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 15, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на внешней поверхности 13, второй слой 16, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 15.

Прерывистый звукопоглощающий слой 16, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 15, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения и крепится с помощью стержней 18 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 18), параллельных перфорированным поверхностям 13 и 14, которые жестко связаны между собой посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 19, один конец которых жестко закреплен на внешней поверхности 13, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 18 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).

Сплошной профилированный слой 15 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 17 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 17 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 16.

Третий слой 20 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом, за счет заполнения пустот, образованных слоями 16 и 17, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 20 расположен между первым, более жестким слоем 17, и перфорированной поверхностью 14 звукопоглощающего элемента.

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 15 применен материал 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, например пеноалюминия.

В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.

Материал перфорированных поверхностей 13 и 14 может быть выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 14, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

Элемент глушителя шума работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой внешней перфорированной поверхности 14 и третий слой 20 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой 16, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 15, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 15 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль и фокусирующий отраженный звук на мягкий звукопоглотитель. Здесь осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца".