МНОГОСЕКЦИОННЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА
MULTI-SECTION NOISE SUPPRESSOR

Изобретение относится к технике глушения шума компрессорных станций и испытательных боксов для газотурбинных двигателей.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многосекционный глушитель шума по патенту РФ №2280176, 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, т.е. отсутствует блок одиночных звукопоглотителей.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.
Это достигается тем, что в многосекционном глушителе шума, содержащем цоколь, в который перпендикулярно его оси входит эжектор, на цоколе размещена выравнивающая решетка, соединенная с переходником, на котором закреплен звукопоглощающий блок, состоящий из отдельных последовательно соединенных секций, каждая из которых выполнена из слоя звукопоглощающего материала, облицованного изнутри перфорированной оболочкой, причем секции состоят из подсекций, в которых расположены одиночные звукопоглотители, цоколь выполнен цилиндрическим, каждая секция состоит из четырех подсекций, а одиночные звукопоглотители выполнены сферической формы из полусфер из перфорированного материала, в которые заключен звукопоглощающий материал, при этом звукопоглощающий элемент звукопоглощающего блока глушителя содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, выполненная 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 в качестве звукопоглощающего материала применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool» или минеральная вата типа «URSA».
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого глушителя шума; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5 - звукопоглощающий элемент глушителя сферической формы и его варианты крепления в глушителе; на фиг. 6 - звукопоглощающий элемент звукопоглощающего блока глушителя.
Многосекционный глушитель шума содержит цилиндрический цоколь 7, в который перпендикулярно его оси входит эжектор 1. На цоколе 7 размещена выравнивающая решетка, соединенная с переходником 6, на котором закреплен звукопоглощающий блок 3, состоящий из слоя звукопоглощающего материала (ЗПМ), облицованного изнутри перфорированной оболочкой 4. Звукопоглощающий блок 3 состоит из отдельных последовательно соединенных секций 8, разрез одной из которых приведен на фиг. 2. Каждая из секций 8 выполнена из слоя звукопоглощающего материала (ЗПМ) толщиной «а», облицованного изнутри перфорированной оболочкой 4. Секция 8 состоит из четырех подсекций с характерным размером «с» (например, стороной квадрата), в которых расположены одиночные звукопоглотители 5 с шагом «b». Секции 8 могут быть выполнены в сечении, перпендикулярном оси, прямоугольной, цилиндрической и любой другой формы, а также иметь любое количество подсекций, начиная с одного, и в сечении, перпендикулярном оси, иметь прямоугольную, цилиндрическую и любую другую форму (на чертеже не показано). Одиночные звукопоглотители 5 могут быть выполнены сферической формы, как показано на фиг. 3-5. В этом случае ЗПМ 10 заключен в полусферы 9, выполненные из перфорированного материала. Крепление полусфер между собой и в секциях 8 может быть осуществлено посредством крепежных элементов 11 и 12 в виде стержней и колец, как показано на фиг. 3-5.
Многосекционный глушитель шума работает следующим образом.
Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха из эжектора 1 поступают через выравнивающую решетку 2 в полости секций 8 из ЗПМ. При этом явление лучевого эффекта полностью исключается за счет расположения в полостях этих секций одиночных звукопоглощающих элементов 5 глушителя сферической формы (фиг. 3-5).
Возможен вариант, когда звукопоглощающий элемент звукопоглощающего блока глушителя (фиг. 6) выполнен в виде жесткой 13 и перфорированной 16 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 14, прилегающий к жесткой стенке 13, и звукопоглощающий слой 15, прилегающий к перфорированной стенке 16. 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 15 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 Т»), или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».
Перфорированная стенка 16 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).
3
В качестве материала звукоотражающего слоя 14 может быть применен материал на основе алюминийсодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминия.
Звукопоглощающий элемент (фиг. 6) работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 16, попадает на слой 15 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 14 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.
Повышение эффективности шумоглушения происходит за счет исключения «лучевого эффекта» и увеличенной поверхности звукопоглощения за счет выполнения одиночных звукопоглощающих элементов в виде сферической формы, а также расширения полосы частот шумоглушения за счет наличия резонансных элементов.
3
3
В качестве звукоотражающего материала звукопоглощающей конструкции применен материал на основе алюминийсодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 Мпа, например пеноалюминий, или звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м.
Перфорированная стенка звукопоглощающей конструкции 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), или 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, или из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».