Результат интеллектуальной деятельности: ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ГАЗОВОГО ПОТОКА

Изобретение относится к машиностроению, а именно к глушителям шума.

Известен глушитель шума газового потока по патенту РФ №2312232, F01N 1/00, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками, установленную соосно с корпусом полую вставку с дросселирующим элементом, выполненным из пористого шумопоглощающего материала, и цилиндрическую пружину, облицованную звукопоглощающим материалом и размещенную между вставкой и корпусом и образующую винтовой канал, связанный с впускным патрубком (прототип).

Недостатком глушителя является низкая эффективность шумоглушения.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.

Это достигается тем, что в глушителе шума газового потока, содержащем корпус с впускным и выпускным патрубками, установленную соосно с корпусом полую вставку с дросселирующим элементом, выполненным из пористого шумопоглощающего материала, и цилиндрическую винтовую пружину, облицованную звукопоглощающим материалом и размещенную между вставкой и корпусом и образующую винтовой канал, связанный с впускным патрубком, витки цилиндрической винтовой пружины в осевом сечении выполнены в виде жесткой и перфорированной стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой, прилегающий к жесткой стенке, и звукопоглощающий слой, прилегающий к перфорированной стенке, 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, а в качестве звукопоглощающего материала применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается пористыми красками.

На фиг. 1 представлен предлагаемый глушитель шума, разрез, на фиг. 2 - вариант выполнения цилиндрической винтовой пружины.

Глушитель шума газового потока содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 патрубками и установленную соосно с корпусом 1 полую вставку 4 с дросселирующим элементом 5. Между вставкой 4 и корпусом 1 размещена цилиндрическая пружина 6, которая образует винтовой канал 7 и облицована звукопоглощающим материалом 8. В корпусе 1 между вставкой 4 и выпускным патрубком 3 выполнена смесительная камера 9.

Винтовой канал 7 с одной стороны сообщен с впускным патрубком 2, а с другой - со смесительной камерой 9. Цилиндрическая винтовая пружина 7 выполнена с переменным шагом, увеличивающимся по мере удаления от впускного патрубка 2, и закреплена одним концом со стороны последнего. Дросселирующий элемент 5 может быть выполнен из пористого шумопоглощающего материала. Цилиндрическая пружина 6 облицована звукопоглощающим материалом 8, выполненным в виде 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, 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». Дросселирующий элемент 5 выполнен из пористого шумопоглощающего материала 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.

Дросселирующий элемент 5 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%. Дросселирующий элемент 5 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).

Цилиндрическая винтовая пружина 6 (фиг. 2) выполнена в виде пружины, витки которой в осевом сечении выполнены в виде жесткой 10 и перфорированной 13 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 11, прилегающий к жесткой стенке 10, и звукопоглощающий слой 12, прилегающий к перфорированной стенке 13. 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 12 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 Т»), или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».

В качестве звукопоглощающего материала может быть использован пористый шумопоглощающий материал, например пеноалюминий, или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%, или металлопоролон, или материал в виде спрессованной 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, а также могут быть использованы пористые минеральные штучные материалы, например пемза, вермикулит, каолин, шлаки с цементом или другим вяжущим, или синтетические волокна, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух, например типа Acutex Т, или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.

Перфорированная стенка 13 может быть выполнена из конструкционных материалов, с нанесенным на их поверхности с одной или двух сторон слоем 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).

Звукопоглощающий элемент винтового типа работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 13 попадает на слой 12 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 11 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".

Глушитель шума газового потока работает следующим образом.

Газовая струя поступает во внутреннюю полость корпусе 1 через впускной патрубок 2 и разделяется на два потока. Один из потоков проходит через дросселирующий элемент 5, тормозится в нем и поступает в смесительную камеру 9 с фазой колебаний, отличающейся от фазы колебаний поступающего в глушитель потока газа. Второй поток движется по винтовому каналу 7 и тормозится в нем за счет расширения винтового канала 7 в сторону выпускного патрубка 3. При этом поток газа теряет часть своей звуковой энергии как за счет вращательного движения, так и за счет взаимодействия со звукопоглощающим материалом 8. В случае прохождения через винтовой канал 7 газового потока со значительной пульсирующей составляющей цилиндрическая пружина 7 периодически разжимается, что сглаживает пульсации и уменьшает звуковую энергию потока. В смесительную камеру 9 оба потока поступают с различными фазами колебаний, и происходит интерференция звуковых воли. После перемешивания потоков в смесительной камере 9 весь газ выходит в атмосферу через выпускной патрубок 3.

Возможен вариант, когда в качестве звукопоглощающего материала слоя 12 цилиндрической винтовой пружины 6, 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.