Результат интеллектуальной деятельности: ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ГАЗОВОГО ПОТОКА КОНУСНОГО ТИПА

Изобретение относится к машиностроению, а именно к глушителям шума газового потока преимущественно при стравливании сжатого газа.

Известен глушитель шума газового потока по патенту РФ №2310762, F01N 1/08, содержащий диффузорный корпус с впускным и выпускным отверстиями и дросселирующие решетки, установленные последовательно в корпусе и выполненные с сотовыми ячейками, причем суммарная площадь ячеек каждой решетки уменьшается в сторону от впускного отверстия (прототип).

Недостатком глушителя является низкая эффективность шумоглушения.

Технический результат - повышение эффективности глушителя путем увеличения надежности и уменьшения материалоемкости и выравнивания скорости газа на выходе.

Это достигается тем, что в глушителе шума газового потока, содержащем диффузорный корпус с впускным и выпускным отверстиями и дросселирующие решетки, установленные последовательно в корпусе, и выполненные с сотовыми ячейками, причем суммарная площадь ячеек каждой решетки уменьшается в сторону от впускного отверстия, каждая четная дросселирующая решетка выполнена с сотовыми ячейками, заполненными звукопоглощающими элементами, расположенными в шахматном порядке по сечению дросселирующей решетки. Звукопоглощающий элемент дросселирующей решетки 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 представлен глушитель, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение (вариант с прямоугольными ячейками); на фиг. 3 - то же (вариант с шестигранными ячейками), на фиг. 4, 5 - варианты звукопоглощающих элементов облицовки внутренних стенок диффузорного корпуса 1.

Глушитель шума газового потока конусного типа содержит диффузорный корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 отверстиями и дросселирующие решетки 4, выполненные с сотовыми ячейками, причем суммарная площадь ячеек каждой решетки 4 уменьшается в сторону от впускного отверстия 2. По меньшей мере последняя в сторону от впускного отверстия 2 решетка 4 может быть выполнена с уменьшающейся от периферии к центру площадью сечений сотовых ячеек. Сотовые ячейки могут быть выполнены с переменным по площади шагом или толщиной стенок, причем каждая четная дросселирующая решетка выполнена с сотовыми ячейками, заполненными звукопоглощающими элементами 5, расположенными в шахматном порядке по сечению дросселирующей решетки. Звукопоглощающий элемент 5 дросселирующей решетки выполнен из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекло-войлоком, 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». Звукопоглощающий элемент 5 дросселирующей решетки 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.

Звукопоглощающий элемент 5 дросселирующей решетки 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%. Звукопоглощающий элемент 5 дросселирующей решетки 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: 0,3…2,5 мм (на чертеже не показано).

Глушитель шума газового потока конусного типа работает следующим образом.

Поступающий через впускное отверстие 2 сжатый газ на каждой дросселирующей решетке 4 снижает полное давление и расширяется, причем в объеме за каждой решеткой 4 происходит выравнивание и торможение потока. В результате перед последней решеткой 4 полное давление будет докритическим, а скорость потока на выходе из выпускного отверстия 3 будет существенно дозвуковой. Жесткость дросселирующих решеток 4 обеспечивает отсутствие значительных вибраций в нестационарном потоке, что повышает ресурс и надежность глушителя. Жесткость и надежность конструкции повышается путем увеличения толщины сотовых ячеек, а площадь решеток 4 регулируется путем изменения шага сот или толщины их стенок. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя 3, 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.

Звукопоглощающий элемент (фиг. 4) для облицовки внутренних стенок диффузорного корпуса 1 выполнен в виде жесткой 6 и перфорированной 9 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 7, прилегающий к жесткой стенке 6, и звукопоглощающий слой 8, прилегающий к перфорированной стенке 9. 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 8 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool» или минеральная вата типа «URSA», поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т»), или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».

Перфорированная стенка 9 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).

В качестве материала звукоотражающего слоя 7 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.

Звукопоглощающий элемент (фиг. 4) работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 9, попадает на слой 8 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 7 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.

На фиг. 5 представлен вариант звукопоглощающего элемента облицовки внутренних стенок диффузорного корпуса 1. Звукопоглощающий элемент выполнен в виде жесткой 10 и перфорированной 15 стенок, между которыми расположены слои звукоотражающего 11 и 14 материала, а также звукопоглощающего 12 и 13 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 10 и перфорированной 15 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. 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.