Результат интеллектуальной деятельности: ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА

Изобретение относится к текстильному машиностроению, а именно к глушителям шума системы обработки текстильных отходов.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является глушитель шума по патенту РФ №2305194, F01N 1/04, содержащий корпус, в виде цилиндрической обечайки, соосные впускной и выпускной патрубки и установленную соосно корпусу с образованием кольцевого зазора резонансную вставку в виде тела вращения (прототип).

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.

Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащем корпус, в виде цилиндрической обечайки, соосные впускной и выпускной патрубки и установленную соосно корпусу с образованием кольцевого зазора резонансную вставку в виде тела вращения, резонансная вставка выполнена в виде тела вращения, состоящего из центральной цилиндрической оболочки радиусом R₁ и длиной 2×Н_Ц и двух конических оболочек длиной Н_К, закрепленных по краям цилиндрической оболочки, причем со стороны свободных плоскостей конических оболочек к ним жестко прикреплены перфорированные диски радиусом R₂, а посередине резонансной вставки установлен элемент, увеличивающий жесткость резонансной вставки, и выполненный в виде сплошного диска, причем резонансная вставка закреплена в корпусе при помощи крепежных элементов, выполненных в виде, по крайней мере одного, кольца с отверстиями, причем корпус изнутри, а резонансная вставка снаружи облицованы звукопоглощающим материалом, соответственно имеющим толщины h₁ и h₂.

На фиг. 1 изображен предлагаемый глушитель шума, продольный разрез, на фиг. 2 - вариант выполнения кольцевого звукопоглощающего элемента 8, охватывающего резонансную вставку 2, и кольцевого звукопоглощающего элемента 9, коаксиально расположенного на внутренней поверхности корпуса 1 (на фиг. 2 показан фрагмент осевого сечения) кольцевых звукопоглощающих элементов 8 и 9.

Глушитель шума содержит корпус 1, в виде цилиндрической обечайки, соосные впускной и выпускной патрубки (на чертеже не показаны) и установленную соосно корпусу 1 с образованием кольцевого зазора резонансную вставку в виде тела вращения, состоящего из центральной цилиндрической оболочки 2 радиусом R₁ длиной 2×Н_Ц, и двух конических оболочек длиной Н_К, закрепленных по краям цилиндрической оболочки. Со стороны свободных плоскостей конических оболочек к ним жестко прикреплены перфорированные диски 6 и 7 радиусом R₂, являющиеся горловинами резонатора «Гельмгольца», образованного камерами 4, полученными при установке посередине резонансной вставки 2 элемента 5, увеличивающего жесткость резонансной вставки, и выполненного в виде сплошного диска. Резонансная вставка 2 закреплена в корпусе 1 при помощи крепежных элементов 3, выполненных в виде, по крайней мере одного, кольца 3 с отверстиями.

Корпус 1 изнутри, а резонансная вставка 2 снаружи облицованы звукопоглощающим материалом 8 соответственно имеющим толщины h₁ и h₂. Корпус 1 и резонансная вставка 2 выполнены из конструкционных материалов, с нанесенным на его поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщиной корпуса и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1:(2,5…3,5).

Звукопоглощающий материал 8 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». Звукопоглощающий материал 8 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 материал 8 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 материал выполнен в виде элементов с послойной и перекрестной намоткой из пористых нитей, намотанных на акустически прозрачный каркас, например проволочный каркас (на чертеже не показано).

Звукопоглощающий материал 8 выполнен в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», помещенной в акустически прозрачную оболочку, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм (на чертеже не показано).

Возможен вариант выполнения кольцевого звукопоглощающего элемента 8 (фиг. 2), охватывающего резонансную вставку 2 и кольцевого звукопоглощающего элемента 9, коаксиально расположенного на внутренней поверхности корпуса 1 (на фиг. 2 показан фрагмент осевого сечения) кольцевых звукопоглощающих элементов 8 и 9.

Каждый из кольцевых звукопоглощающих элементов 8 и 9 выполнен в виде кольца, охватывающего либо резонансную вставку 2 (звукопоглощающий элемент 8), либо коаксиально расположенного на внутренней поверхности корпуса 1 (звукопоглощающий элемент 9), 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 вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Τ») 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 Τ или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.

В качестве материала звукоотражающего слоя 11 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.

В качестве материала звукоотражающего слоя 11 могут быть применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³.

Звукопоглощающий элемент 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", 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. Кроме того, происходит трение воздуха о волокна, поверхность которых также велика. В-третьих, волокна трутся друг о друга и, наконец, происходит рассеяние энергии из-за трения кристаллов самих волокон. Этим объясняется, что на средних и высоких частотах коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0.

Глушитель шума работает следующим образом.

Резонансная вставка 2 глушителя, представляющая собой реактивную резонансную камеру, настраивается по типу резонатора «Гельмгольца», т.е. на среднюю частоту лопастного шума осевого вентилятора системы, кратную частоте реактивной камеры, что обеспечивает расширение частотного спектра глушения шума. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглощающего материала 8, представляющих собою также каноническую элементарную 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.