ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА С ДЕМПФИРУЮЩИМИ ПОЛОСТЯМИ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к технике глушения шума, и может быть использована для снижения уровня шума выхлопа отработанных газов двигателей внутреннего сгорания и может быть применена в стационарных силовых установках, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, в том числе и в газотурбинных установках.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее корпус с торцевыми стенками, соосные впускной и выпускной патрубки, шумоглушащие элементы, выполненные в виде резонатора, и закреплены при помощи перфорированной поперечной перегородки, звукопоглощающую облицовку, расположенную внутри корпуса с торцевыми стенками, дополнительно установлен второй шумоглушащий элемент, выполненный в виде резонатора, а звукопоглощающая облицовка расположена с образованием резонирующей полости между облицовкой и корпусом, и выполнена из двух слоев, первый - перфорированная пластина из твердого листового материала и второй - из звукопоглощающего материала, расположенного со стороны аэродинамического потока, причем отверстия перфорации в пластине и звукопоглощающем материале соосны (см. Патент РФ №19555, опубл. 10.09.2001).
Недостатком данного глушителя является малая эффективность шумоглушения вследствие сложности получения стабильного вихревого движения потока в камерах.
Сущность полезной модели заключается в использовании демпфирующих полостей для гашения высокочастотных пульсаций, при этом высокочастотные турбулентные пульсации давления (и скорости) вблизи поверхности приводят к перетеканию некоторой массы газа m в полость и обратно. Из-за пружинящего эффекта полости турбулентные пульсации будут ослабевать, что приведет к уменьшению сопротивления трения потока на обтекаемой поверхности, кроме того звуковые волны вместе с турбулентным потоком поступают в демпфирующие полости для гашения пульсации, что обеспечивает эффект гашения звуковой волны по принципу резонатора Гельмгольца. Кроме того, глушитель содержит камеру разрежения, в которой за счет разности давления потока на поверхности перед каналами для отсоса и отрыва пограничного слоя, что приведет к увеличению угла истекания газа в глушитель вдува в пограничный слой, создается разрежение в камере, в результате чего над каналом для вдува в пограничный слой образуется смещение точки и снизит аэродинамическое сопротивление в камере глушителя.
Технический результат - снижение турбулентного трения на поверхности обтекаемой турбулентным газовым потоком, повышение эффективности гашения звуковой волны в широком диапазоне частот и снижение аэродинамического сопротивления глушителя.
Согласно полезной модели, заявленный технический результат, достигается тем, что глушитель шума содержит корпус с торцевыми стенками, соосные впускной и выпускной патрубки, звукопоглощающую облицовку, расположенную внутри корпуса с торцевыми стенками.
Особенность заключается в том, что впускной патрубок совмещен с перфорированным цилиндрическим расширителем глушителя посредством диффузора, на стенке которого расположены каналы для вдува в пограничный слой, камера разрежения, которая сообщается только с приемной полостью, через каналы для вдува и отсоса пограничного слоя, в перфорированном цилиндрическом расширителе расположены перфорационные отверстия соединенные с демпфирующими полостями для гашения пульсации, перфорированный цилиндрический расширитель соединен с насадкой в форме усеченного конуса с глухой задней стенкой и перфорированной боковой стенкой, резонансная камера разделена поперечной перфорированной перегородкой на две части с плотно присоединенным к ней перфорированным выпускным патрубком, причем камеры соединены только через отверстия расположенные на поперечной перфорированной перегородке.
Полезная модель поясняется чертежом, показывающим схему его реализации.
Глушитель шума с демпфирующими полостями содержит: 1 - каналы для вдува в пограничный слой; 2 - камеру разрежения; 3 - звукопоглощающую облицовку; 4 - демпфирующие полости для гашения пульсации 5 - глухую поперечную стенку; 6 - резонансную камеру; 7 - поперечную перфорированную перегородку; 8 - перфорационные отверстия; 9 - перфорированный выпускной патрубок; 10 - насадку в форме усеченного конуса с глухой задней стенкой и перфорированной боковой стенкой; 11 - корпус с торцевыми стенками; 12 - перфорационные отверстия; 13 - впускной патрубок, совмещенный с перфорированным цилиндрическим расширителем 14, посредством диффузора - 15; 16 - каналы для отсоса пограничного слоя.
Глушитель шума с демпфирующими полостями работает следующим образом.
Звуковые волны вместе с турбулентным потоком газа проходят через впускной патрубок 13, причем впускной патрубок 13 расположен соосно с перфорированным выпускным патрубком 9, попадают в диффузор 15 совмещенный с перфорированным цилиндрическим расширителем 14, где в результате расширения температура и давление газа падают. Для сохранения кинетической энергии газа, предотвращения срыва потока и увеличения скорости, на стенке диффузора 15 распложены каналы 1 для вдува газа в пограничный слой из камеры разрежения 2 в результате образуется самоциркуляция газа препятствующая отрыву пограничного слоя потока газа от стенок диффузора 15. Звуковые волны вместе с турбулентным потоком газа проходя через перфорированный цилиндрический расширитель 14 взаимодействует с демпфирующими полостями 4 для гашения пульсации через перфорационные отверстия 12, расположенные соосно, в результате чего энергия звуковой волны гасится в демпфирующих полостях 4 для гашения пульсации, работающих по принципу резонатора Гельмгольца, а турбулентный поток движущийся со скоростью w, через перфорированный цилиндрический расширитель 14 взаимодействует через перфорационные отверстия 12 с демпфирующими полостями 4 для гашения пульсации. При этом турбулентные пульсации давления (и скорости) вблизи поверхности приводят к перетеканию некоторой массы газа m в демпфирующую полость 4 для гашения пульсации и обратно. Из-за пружинящего эффекта демпфирующей полости 4 для гашения пульсации турбулентные пульсации будут ослабевать, что приведет к уменьшению сопротивления трения потока на обтекаемой поверхности перфорированного цилиндрического расширителя 14. Далее поток проходит каналы 16 для отсоса пограничного слоя в камеру разрежения 2. Камера разрежения 2 отделена от резонансной камеры 6 глухой поперечной стенкой 5, которая плотно присоединена к перфорированному цилиндрическому расширителю 14 и к корпусу 11 с торцевыми стенками, содержащий внутри звукопоглощающую облицовку 3. В результате этого происходит циркуляция газа в камере разрежения 2, тем самым увеличивая угол истечения газа через диффузор 15, в результате снижается пульсация потока между каналами 1 для вдува в пограничный слой и каналами 16 отсоса пограничного слоя на поверхности перфорированного цилиндрического расширителя 14. Поток газов, проходя через насадку в форме усеченного конуса с глухой задней стенкой и перфорированной боковой стенкой 10, плотно соединенной с перфорированным цилиндрическим расширителем 14, поступает в резонансную камеру 6, которая разделена на две части поперечной перфорированной перегородкой 7, с плотно присоединенным к ней перфорированным выпускным патрубком 9, причем соединяются камеры только через перфорационные отверстия 8 на поперечной перфорированной перегородке 7, в результате пульсации и шум снижаются, и поток выходит в окружающую среду.