Активный аэродинамический глушитель шума
Изобретение относится к технике глушения шума. Глушитель содержит корпус, состоящий из цилиндрической обечайки, жестко соединенной с торцевыми круглыми пластинами с впускным и выпускным патрубками, при этом в корпусе, перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, размещены реактивные камеры, образованные круглыми дисками с отверстиями, причем реактивные камеры соединены с впускным патрубком, к одной из торцевых круглых пластин осесимметрично корпусу прикреплены резонансная вставка глушителя и выпускной патрубок, а к другой торцевой круглой пластине осесимметрично корпусу прикреплен впускной патрубок, при этом резонансная вставка глушителя выполнена в виде цилиндрической гильзы, прикрепленной соосно корпусу к торцевой круглой пластине, и состоит из звукопоглощающей камеры и резонансной камеры, образованными жесткими перегородками, при этом в резонансной камере расположены по крайней мере две резонансные вставки, закрепленные на гильзе перпендикулярно ее оси, а звукопоглощающая камера образована торцевой круглой пластиной с выпускным патрубком, жесткой перегородкой и частью цилиндрической гильзы резонансной вставки, которая облицована звукопоглощающим материалом, в звукопоглощающей камере расположены по крайней мере три выхлопные втулки, закрепленные на гильзе перпендикулярно ее оси, причем поверхности перегородок, обращенные в сторону от резонансной камеры, облицованы звукопоглощающими круглыми элементами, а звукопоглощающие кольцевые элементы установлены коаксиально цилиндрическому корпусу, с его внутренней стороны, при этом часть торцевой круглой пластины звукопоглощающей камеры облицована звукопоглощающим материалом. Технический результат - повышение эффективности шумоглушения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к технике глушения шума.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многокамерный глушитель шума по патенту РФ №2305779, 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.
Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащим корпус, состоящий из цилиндрической обечайки, жестко соединенной с торцевыми круглыми пластинами с впускным и выпускным патрубками, при этом в корпусе, перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, размещены реактивные камеры, образованные круглыми дисками с отверстиями, причем реактивные камеры соединены с впускным патрубком, к одной из торцевых круглых пластин осесимметрично корпусу прикреплены резонансная вставка глушителя и выпускной патрубок, а к другой торцевой круглой пластине осесимметрично корпусу прикреплен впускной патрубок, при этом резонансная вставка глушителя выполнена в виде цилиндрической гильзы, прикрепленной соосно корпусу к торцевой круглой пластине, и состоит из звукопоглощающей камеры и резонансной камеры, образованными жесткими перегородками, при этом в резонансной камере расположены по крайней мере две резонансные вставки, закрепленные на гильзе перпендикулярно ее оси, а звукопоглощающая камера образована торцевой круглой пластиной с выпускным патрубком, жесткой перегородкой и частью цилиндрической гильзы резонансной вставки, которая облицована звукопоглощающим материалом, в звукопоглощающей камере расположены по крайней мере три выхлопные втулки, закрепленные на гильзе перпендикулярно ее оси, причем поверхности перегородок, обращенные в сторону от резонансной камеры, облицованы звукопоглощающими круглыми элементами, а звукопоглощающие кольцевые элементы установлены коаксиально цилиндрическому корпусу, с его внутренней стороны, при этом часть торцевой круглой пластины звукопоглощающей камеры облицована звукопоглощающим материалом.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - звукопоглощающие кольцевые элементы 7, установленные коаксиально цилиндрическому корпусу, (осевое сечение) с его внутренней стороны, на фиг. 3 - звукопоглощающие круглые элементы 16 и 4 (осевое сечение), установленные на перегородках 12 и 14 резонансной вставки 8.
Активный аэродинамический глушитель шума (фиг. 1) содержит корпус, состоящий из цилиндрической обечайки 1, жестко соединенной с торцевыми круглыми пластинами 2 и 3. К торцевой круглой пластине 3, осесимметрично корпусу прикреплены резонансная вставка 8 глушителя и выпускной 10 патрубок, а к торцевой круглой пластине 2, осесимметрично корпусу прикреплен впускной 17 патрубок.
Резонансная вставка 8 глушителя выполнена в виде цилиндрической гильзы, прикрепленной соосно корпусу к торцевой круглой пластине 3, и состоит из звукопоглощающей камеры 6 и резонансной камеры 11, образованными жесткими перегородками 12 и 14, при этом в резонансной камере 11 расположены по крайней мере две резонансные вставки 13, закрепленные на гильзе перпендикулярно ее оси.
Звукопоглощающая камера 6 образована торцевой круглой пластиной 3 с выпускным 10 патрубком, жесткой перегородкой 14 и частью цилиндрической гильзы резонансной вставки 8, которая облицована звукопоглощающим материалом 5. В звукопоглощающей камере 6 расположены по крайней мере три выхлопные втулки 15, закрепленные на гильзе перпендикулярно ее оси.
Поверхности перегородок 12 и 14, обращенные в сторону от резонансной камеры 11, облицованы звукопоглощающими круглыми элементами 16 и 4, а звукопоглощающие кольцевые элементы 7 установлены коаксиально цилиндрическому корпусу, с его внутренней стороны. Часть торцевой круглой пластины 3 звукопоглощающей камеры 6, облицована звукопоглощающим материалом 9.
Корпус выполнен 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 облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1: (2,5…3,5).
Каждый из звукопоглощающих кольцевых элементов (фиг. 2) выполнен в виде жесткой 18 и перфорированной 21 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 19, прилегающий к жесткой стенке 18, и звукопоглощающий слой 20, прилегающий к перфорированной стенке 21. 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 20 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 Τ») или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».
На перегородках 12 и 14 резонансной вставки 8 установлены звукопоглощающие круглые элементы 16 и 4. Каждый из звукопоглощающих круглых элементов (фиг. 3) выполнен в виде внешней 22 и внутренней 23 перфорированных поверхностей, между которыми размещен звукопоглотитель, состоящий из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 24, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на внешней поверхности 22, второй слой 25, более мягкий чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 24.
Прерывистый звукопоглощающий слой 25, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 24, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней 27 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 27), параллельных перфорированным поверхностям 22 и 23, которые жестко связанны между собой посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 28, один конец которых жестко закреплен на внешней поверхности 22, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 24 и стягивающего его винтом (не показано).
Сплошной профилированный слой 23 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 26 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 25 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 27.
Третий слой 29 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом за счет заполнения пустот, образованных слоями 22 и 23, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 29 расположен между первым, более жестким, слоем и перфорированной поверхностью 23 звукопоглощающего элемента.
В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 24 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 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 перфорированных поверхностей 22 и 23 может быть выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 30, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Каждый из звукопоглощающих круглых элементов (фиг. 3) работает следующим образом. Звуковая энергия, пройдя через слой внешней перфорированной поверхности и третий слой звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой из звукопоглощающего материала.
Активный аэродинамический глушитель шума.
Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость корпуса и встречают на своем пути диски с отверстиями, образующими реактивные камеры, при этом явление «лучевого эффекта» полностью исключается за счет резонансной и звукопоглощающей камер. Камерные полости, образованные дисками, выполняют функцию акустического фильтра низкой частоты.
1. Активный аэродинамический глушитель шума, содержащий корпус, состоящий из цилиндрической обечайки, жестко соединенной с торцевыми круглыми пластинами с впускным и выпускным патрубками, при этом в корпусе, перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, размещены реактивные камеры, образованные круглыми дисками с отверстиями, причем реактивные камеры соединены с впускным патрубком, отличающийся тем, что к одной из торцевых круглых пластин осесимметрично корпусу прикреплены резонансная вставка глушителя и выпускной патрубок, а к другой торцевой круглой пластине осесимметрично корпусу прикреплен впускной патрубок, при этом резонансная вставка глушителя выполнена в виде цилиндрической гильзы, прикрепленной соосно корпусу к торцевой круглой пластине, и состоит из звукопоглощающей камеры и резонансной камеры, образованными жесткими перегородками, при этом в резонансной камере расположены по крайней мере две резонансные вставки, закрепленные на гильзе перпендикулярно ее оси, а звукопоглощающая камера образована торцевой круглой пластиной с выпускным патрубком, жесткой перегородкой и частью цилиндрической гильзы резонансной вставки, которая облицована звукопоглощающим материалом, в звукопоглощающей камере расположены по крайней мере три выхлопные втулки, закрепленные на гильзе перпендикулярно ее оси, причем поверхности перегородок, обращенные в сторону от резонансной камеры, облицованы звукопоглощающими круглыми элементами, а звукопоглощающие кольцевые элементы установлены коаксиально цилиндрическому корпусу, с его внутренней стороны, при этом часть торцевой круглой пластины звукопоглощающей камеры, облицована звукопоглощающим материалом.
2. Активный аэродинамический глушитель шума по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен из конструкционных материалов с нанесенным на его поверхности с одной или двух сторон слоем мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщиной облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1:(2,5…3,5).
