Результат интеллектуальной деятельности: ПЛАСТИНЧАТЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА С УНИФИЦИРОВАННЫМИ ПЛАСТИНАМИ

Изобретение относится к технике глушения шума.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является глушитель шума по Патенту РФ №2305776, F01N 1/00, содержащий корпус, впускной и выпускной патрубки и звукопоглотитель(прототип).

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.

Это достигается тем, что в пластинчатом глушителе шума, содержащем корпус прямоугольного сечения, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, звукопоглощающие пластины, выполненные из каркаса, содержащего перфорированные листы, заполненные звукопоглотителем и расположенные в корпусе с определенным шагом, и образующие в нем плоские каналы, причем коэффициент перфорации перфорированных листов принимается равным или более 0,25, а между звукопоглотителем и перфорированными листами расположен акустически прозрачный материал, отношение ширины корпуса глушителя В к его высоте лежит в оптимальном интервале величин: В/Н=0,4…4,0; а отношение ширины корпуса глушителя В к его длине L лежит в оптимальном интервале величин: B/L=0,53…2,0; а отношение высоты корпуса глушителя H к его длине L лежит в оптимальном интервале величин: H/L=0,33…2,0; а отношение ширины В₁ пластин к ширине корпуса глушителя В лежит в оптимальном интервале величин: В₁/В=0,05…0,5; а отношение ширины А плоских каналов между пластинами к ширине корпуса глушителя В лежит в оптимальном интервале величин: А/В=0,05…0,5; а ширина В₂ плоских каналов между пластинами и корпусом лежит в оптимальном интервале величин: В₂=0…А/2; а отношение площади свободного сечения F глушителя к его длине L лежит в оптимальном интервале величин: F/L=0,2/1000…0,2/1500; а звукопоглотитель выполнен 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, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого глушителя шума в сборе, на фиг. 2 - схема звукопоглощающей пластины, заполненной звукопоглотителем, на фиг. 3, 4 - схемы звукопоглощающего элемента для звукопоглощающей пластины.

Пластинчатый глушитель шума (фиг. 1) содержит корпус 1 прямоугольного сечения, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками (на чертеже не показаны), звукопоглощающие пластины 2, выполненные из каркаса, содержащего перфорированные листы (на чертеже не показаны), заполненные звукопоглотителем и расположенные в корпусе 1 с определенным шагом А, и образующие в нем плоские каналы шириной А. Оптимальные режимы работы глушителя имеют место при следующих условиях:

отношение ширины корпуса глушителя В к его высоте лежит в оптимальном интервале величин: В/Н=0,4…4,0; отношение ширины корпуса глушителя В к его длине L лежит в оптимальном интервале величин: B/L=0,53…2,0; отношение высоты корпуса глушителя H к его длине L лежит в оптимальном интервале величин: H/L=0,33…2,0; отношение ширины В1 пластин к ширине корпуса глушителя В лежит в оптимальном интервале величин: B₁/B=0,05…0,5; отношение ширины А плоских каналов между пластинами к ширине корпуса глушителя В лежит в оптимальном интервале величин: А/В=0,05…0,5; ширина В₂ плоских каналов между пластинами и корпусом лежит в оптимальном интервале величин: В₂=0…А/2; отношение площади свободного сечения F глушителя к его длине L лежит в оптимальном интервале величин: F/L=0,2/1000…0,2/1500.

Звукопоглощающие пластины 2 (фиг. 2) выполнены таким образом, что

отношение ширины пластины глушителя В₁ к ее высоте лежит в оптимальном интервале величин: B₁/H=0,1…0,8; отношение ширины пластины глушителя В₁ к ее длине L лежит в оптимальном интервале величин: B₁/L=0,1…0,54; отношение высоты пластины глушителя H к ее длине L лежит в оптимальном интервале величин: H/L=0,5…1,0.

Корпус 1 глушителя с патрубками и звукопоглощающие пластины 2, выполненные из каркаса, содержащего перфорированные листы, выполнены из конструкционных материалов, с нанесенным на их поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщинами материала и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…3,5).

Корпус 1 глушителя и звукопоглощающие пластины 2, выполненные из каркаса, содержащего перфорированные листы, 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. Коэффициент перфорации перфорированных листов принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрен акустически прозрачный материал (на чертеже не показан), например стеклоткань типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированным листом.

Звукопоглотитель выполнен 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, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден». Звукопоглотитель выполнен 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.

Звукопоглотитель выполнен из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30...45%. Звукопоглотитель выполнен в виде 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.

Пластинчатый глушитель шума работает следующим образом.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость корпуса 1 глушителя и взаимодействуют со звукопоглотителем пластин 2. Конструкция глушителя шума проста в изготовлении и обслуживании. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", 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 пластин 2.

Возможен вариант звукопоглощающего элемента (фиг. 3) для звукопоглощающей пластины, который выполнен в виде жесткой 3 и перфорированной 6 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 4, прилегающий к жесткой стенке 3, и звукопоглощающий слой 5, прилегающий к перфорированной стенке 6. 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 5 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 Τ») или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».

Звукопоглощающий элемент (фиг. 3) работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 6, попадает на слой 5 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 4 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. В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходит на нескольких физических уровнях. Во-первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к трению. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", 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. Кроме того, происходит трение воздуха о волокна, поверхность которых также велика. В-третьих, волокна трутся друг о друга и, наконец, происходит рассеяние энергии из-за трения кристаллов самих волокон. Этим объясняется, что на средних и высоких частотах коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0.

Возможен вариант звукопоглощающего элемента (фиг. 4) для звукопоглощающей пластины, который выполнен в виде симметрично расположенных перфорированных 7 и 11 стенок, между которыми расположен звукопоглощающий элемент, выполненный в виде трех слоев: центрального слоя 9 из звукоотражающего материала, сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и симметрично прилегающих к нему звукопоглощающих слоев 8 и 10 из материалов разной плотности. Каждая из перфорированных стенок 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 используются или 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.