Результат интеллектуальной деятельности: КОМБИНИРОВАННЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА

Изобретение относится к технике глушения шума.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многокамерный глушитель шума (патент РФ №2285811, F01N 1/00, (прототип)), содержащий цилиндрический корпус, торцевой 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.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения за счет настройки камерной части глушителя путем подбора свойств звукопоглощающего элемента и настройки резонансной части глушителя.

Это достигается тем, что в комбинированном глушителе шума, содержащем корпус с торцевыми стенками, впускной и выпускной патрубки и шумоглушащий элемент, выполненный в виде заполненных шумоглушащим материалом камер, образованных коаксиально установленными перфорированными вставками с перегородками и внутренней поверхностью корпуса, в средней части шумоглушащего элемента, по его периметру, выполнена емкость, открытая со стороны воздуховода и образованная внутренней поверхностью корпуса и торцевыми поверхностями вставок, а одна из камер содержит подвижную в осевом направлении перегородку, выполненную по форме поперечного сечения камеры, а подвижная перегородка жестко соединена с не менее двумя направляющими планками, расположенными по обе стороны диагонали поперечного сечения, взаимодействующими с пазами, выполненными в торцевой поверхности вставки, причем к подвижной перегородке перпендикулярно ей и по всему периметру прикреплен направляющий фартук, взаимодействующий с внутренней поверхностью вставки, причем перфорация вставок смещена от их торцевых поверхностей на величину , где - ширина емкости, а отношение диаметров отверстий перфорации крайних вставок лежит в оптимальном интервале величин d₁/d₂=0,3…0,6.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - профильная проекция, на фиг. 3 и 4 - варианты выполнения шумопоглощающего элемента 12.

Комбинированный глушитель шума содержит корпус 1 с торцевыми стенками 2, впускной 3 и выпускной 4 патрубки и шумопоглощающий элемент 12, выполненный в виде коаксиально установленных перфорированных вставок 5 и 6, образующих своими торцевыми поверхностями 7 и 8 емкость 9, открытую со стороны воздуховода и замкнутую с другой стороны внутренней поверхностью корпуса. В то же время перфорированные вставки 5 и 6 образуют с внутренней поверхностью корпуса камеры 10 и 11 резонансного типа с горловинами, выполненными в виде перфорации во вставках, и заполнены звукопоглощающим материалом. Одна из камер, например 11, содержит подвижную в осевом направлении перегородку 13, выполненную по форме поперечного сечения камеры 11. Перегородка 13 жестко соединена с не менее двумя направляющими планками 14 и 15, которые расположены по обе стороны диагонали поперечного сечения воздуховода. Планки 14 и 15 перемещаются в пазах 16 и 17 такой же формы, выполненных в торцевой стенке камеры 11. К подвижной перегородке 13 перпендикулярно ей, прикреплен направляющий фартук 18, взаимодействующий по всему периметру с внутренней поверхностью вставки 6. Фартук 18 и направляющие планки 14 и 15 позволяют перемещать перегородку 13, во-первых, без перекосов, а во-вторых, герметично разделять камеру 11 на две полости для более точной подстройки на частоту лопастного шума вентилятора. После чего перегородка 13 фиксируется в требуемом положении.

Шумопоглощающий элемент 12 (фиг. 3) выполнен в виде двух перфорированных стенок 19 и 20, между которыми расположен двухслойный комбинированный звукопоглощающий элемент, причем слой 21, прилегающий к одной из стенок 19, выполнен звукопоглощающим, а слой 22, прилегающий к другой перфорированной стенке 20, выполнен из звукоотражающего материала, сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны. 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. При этом звукопоглощающий слой 21 помещен в акустически прозрачный материал 23, например стеклоткань типа ЭЗ-100, или полимер типа «повиден», или нетканый материал, например «лутрасил».

Каждая из стенок 19 и 20 может быть выполнена 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).

Каждая из стенок 19 и 20 может быть выполнена 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.

Каждая из стенок 19 и 20 может быть выполнена из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».

В качестве материала звукоотражающего слоя 22 и 26 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, или применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60-80 кг/м³.

В качестве звукопоглощающего материала слоя 21 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.

В качестве звукоотражающего материала применен материал на основе магнезиального вяжущего с армирующей стеклотканью или стеклохолстом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированные стенки 19 и 20 попадает на слои 21 и 22. Слой 22 позволяет отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а часть звуковой энергии проходит через слой 22 из звукоотражающего материала, и взаимодействует со слоем 21 из звукопоглощающего материала, где происходит окончательное рассеивание звуковой энергии.

Комбинированный глушитель шума работает следующим образом.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость корпуса 1 и встречают на своем пути центральную резонансную трубу с отверстиями 5, что обеспечивает эффект гашения звуковой волны по принципу резонатора Гельмгольца. Камерная полость 9 настраивается на частоту воздуходувки с учетом числа оборотов вала и количества лопаток на колесе и выполняет функцию акустического фильтра низкой частоты. Повышение эффективности шумоглушения происходит за счет наличия звукопоглощающего слоя. Резонансные камеры 10 и 11 настраиваются на более узкую полосу частот, причем перфорация вставок смещена от их торцевых поверхностей на величину , где - ширина емкости, а отношение диаметров отверстий перфорации крайних вставок лежит в оптимальном интервале величин d₁/d₂=0,3…0,6.

На фиг. 4 представлен вариант выполнения шумопоглощающего элемента 12.

Шумопоглощающий элемент 12 выполнен в виде симметрично расположенных перфорированных 24 и 28 стенок, между которыми расположен звукопоглощающий элемент, выполненный в виде трех слоев: центрального слоя 26 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 25 и 27 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. ч. перлита с диаметром зерна 0,1-8,0 мм, 80-250 мас. ч. одного из спекающих материалов, выбранных из группы, включающей зольную пыль, шлак, кварц, лаву, камни или глину в качестве основного материала, 5-30 мас. ч. неорганического связующего, причем после спекания смеси частицы перлита образуют сообщающиеся отверстия между своими контактирующими поверхностями так, что внутренние поры являются сообщающимися между собой.