Результат интеллектуальной деятельности: КОМБИНИРОВАННЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА КОЧЕТОВА

Изобретение относится к технике глушения шума.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многокамерный глушитель шума по патенту 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, 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, а 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, шумопоглощающий элемент выполнен в виде двух перфорированных стенок, между которыми расположен многослойный звукопоглощающий элемент, многослойный звукопоглощающий элемент выполнен двухслойным, причем слой, прилегающий к одной из стенок, выполнен звукопоглощающим, а прилегающий к другой перфорированной стенке выполнен из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, 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, а в качестве звукопоглощающего материала используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - профильная проекция, на фиг. 3 - схема 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 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. Емкость 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.

Возможен вариант, когда в качестве звукопоглощающего материала слоя 21 шумопоглощающего элемента 12 использован пористый звукопоглощающий керамический материал, имеющий объемную плотность 500÷1000 кг/м³ и состоящий из 100 массовых частей перлита с диаметром частиц 0,5÷2,0 мм, 100÷200 массовых частей одного или нескольких спекающих материалов и 10÷20 массовых частей связующих материалов.