Результат интеллектуальной деятельности: ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА МНОГОСЕКЦИОННЫЙ

Изобретение относится к технике глушения шума.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многосекционный глушитель шума по патенту РФ №2281405, 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 исключения «лучевого эффекта» и проникновения звуковых волн как по оси глушителя, так и через его две стенки путем введения на пути распространения звуковых волн звукопоглощающих элементов.

Это достигается тем, что в многосекционном глушителе шума, содержащем цилиндрический корпус, торцевой впускной патрубок, жестко соединенный с центральной трубой, имеющей перфорацию и образующей с корпусом посредством перфорированных перегородок в виде по меньшей мере одной коаксиально расположенной к корпусу и центральной трубе дополнительной перфорированной трубы, а торцы всех труб жестко соединены с корпусом посредством сплошных перегородок, причем одна из них жестко связана с впускным патрубком, а другая расположена с противоположной патрубку стороне, между корпусом и перфорированной трубой расположен звукопоглощающий элемент и в торцевой части центральной трубы расположен звукопоглощающий элемент, фиксируемый стопорной шайбой, пористость звукопоглощающего элемента, расположенного между корпусом и перфорированной трубой, в 2,5…5,0 раз ниже пористости звукопоглощающего элемента, расположенного в торцевой части центральной трубы, а звукопоглощающий элемент содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, которая состоит из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким, слоем и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - схема звукопоглощающего элемента.

Многосекционный глушитель шума содержит цилиндрический корпус 1, торцевой впускной патрубок 2, жестко соединенный с центральной трубой 3, имеющей перфорацию 9. Между корпусом 1 и центральной трубой 3 расположена, по меньшей мере, одна дополнительная перфорированная труба 4 с перфорацией 10, причем коаксиально расположенные трубы образуют резонансные полости, а торцы всех труб соединены с корпусом 1 посредством сплошных перегородок, одна из которых жестко связана с впускным патрубком 2, а другая - 5 расположена с противоположной патрубку 2 стороны. Между корпусом 1 и перфорированной трубой 4 расположен звукопоглощающий элемент 7. В торцевой части центральной трубы 3 расположен звукопоглощающий элемент 8, фиксируемый стопорной шайбой. Звукопоглощающие элементы 7 и 8 могут быть выполнены как из жестких звукопоглощающих материалов, например типа «акмигран», винипор и др., так и из мягких, например минеральной ваты или стекловолокна, тогда в этом случае звукопоглощающие элементы 7 и 8 должны быть помещены в стеклоткань (на чертеже не показано), чтобы предотвратить «выдувание» звукопоглотителя через перфорацию 6.

Многосекционный глушитель шума работает следующим образом.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают через торцевой впускной патрубок 2 в полость центральной перфорированной трубы 3, при этом явление лучевого эффекта полностью исключается за счет наличия сплошной перегородки 5, выполняющей функции звукоизолирующего экрана. Резонансные полости, образованные коаксиально расположенными трубами 1, 3, 4, выполняют функции резонаторов Гельмгольца, при этом отверстия 6, 9, 10 перфорации являются горловиной резонаторов, расположенных последовательно. Подбирая зазоры между трубами 1, 3, 4 и диаметры отверстий перфорации 6, 9, 10, можно настроить резонаторы Гельмгольца на любую частотную полосу, где требуется шумоглушение, а количеством резонансных полостей можно добиться любой требуемой эффективности. За счет наличия в предлагаемом глушителе нескольких труб увеличивается звукоизолирующая способность шумоглушения на прямое проникновение звуковых волн. Сопротивление предлагаемого глушителя шума невелико за счет расположения отверстий перфорации в несквозном исполнении, что позволяет увеличить их проходную способность. Повышение эффективности шумоглушения происходит за счет исключения «лучевого эффекта» и проникновения звуковых волн через стенки глушителя за счет введения на пути распространения звуковых волн звукопоглощающих элементов 7 и 8.

Причем пористость звукопоглощающего элемента 7 в 2,5…5,0 раз ниже пористости звукопоглощающего элемента 8 для исключения возможного повышения сопротивления глушителя шума, что может существенно повлиять на производительность оборудования.

Коаксиальное расположение труб позволило существенно упростить конструкции предлагаемого глушителя шума, а также улучшить его эксплуатацию за счет того, что из него легко удаляются загрязнители: капельки воды, масла, которые могут в процессе длительной эксплуатации повысить сопротивление глушителя шума.

Звукопоглощающий элемент (фиг. 2) выполнен в виде гладкой 11 и перфорированной 12 поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 13, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности 11, второй слой 14, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 13.

Прерывистый звукопоглощающий слой 14, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 13, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней 16 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 16), параллельных гладкой 11 и перфорированной 12 поверхностям, которые жестко связанны с гладкой поверхностью 11 посредством вертикальных, перпендикулярных к ним крепежных элементов, например, в виде пластин 17, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности 11, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 16 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).

Сплошной профилированный слой 13 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 15 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 15 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 14.

Третий слой 18 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом за счет заполнения пустот, образованных слоями 11 и 12, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 18 расположен между первым, более жестким, слоем 13 и перфорированной поверхностью 12 звукопоглощающего элемента.

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 13 применен материал на основе алюминийсодержащих 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 14 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 перфорированной поверхности 12 может быть выполнен из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 12, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа Э3-100 или полимером типа «Повиден».

Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 12 и третий слой 18 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой 14, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 13, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 13 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на мягкий звукопоглотитель 14. Здесь осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети микропор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной поверхности 12 принимается равным или более 0,25.