ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА

Полезная модель относится к конструкции турбомашин, в частности к конструкции устройств снижения шума в выхлопном тракте газотурбинной установки.
Известен глушитель шума (RU 2187682 С2), содержащий корпус с впускными и выпускными окнами, расположенные в корпусе звукопоглощающие элементы в виде цилиндров с коническими крышками, имеющие гофрированные оболочки и заполненные звукопоглощающим материалом.
Недостатком известного глушителя является недостаточно полное использование внутреннего объема глушителя. При одних и тех же габаритных размерах и площади проходного сечения глушитель с несоосным расположением цилиндрических звукопоглощающих элементов имеет меньшую площадь звукопоглощающей поверхности, чем глушителя с соосным расположением полых цилиндрических звукопоглощающих элементов. Кроме того, несоосное расположение цилиндров приводит непостоянству расстояния между цилиндрическими поверхностями звукопоглощения, что расширяет диапазон звукопоглощения, но лишает возможности настраивать глушитель на требуемую частоту эффективного звукопоглощения.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности шумоглушения и технологичности конструкции.
Технический результат достигается тем, что корпус глушителя изнутри облицовывается многослойным пакетом Z-гофра, через который прокачивается теплоноситель, а звукопоглощающие элементы выполнены в виде полых обтекаемых цилиндров с перфорированными оболочками, пространство между которыми заполнено криволинейным, складчатым
заполнителем Z-гофр и на наружных поверхностях которых установлены лопатки для закрутки потока вокруг оси цилиндра. Цилиндрические звукопоглощающие элементы закреплены на диафрагмах, установленных во входном и выходном сечениях глушителя.
Диафрагмы выполнены в виде решеток из стержней обтекаемого сечения, которые имеют отверстия для крепления цилиндрических звукопоглощающих элементов. Корпус глушителя представляет из себя силовой каркас в виде пространственной конструкции из поперечного набора кольцевых элементов двутаврового сечения, снаружи облицованный листами из прочного материала, а с внутренней стороны - перфорированными листами. Объем между внутренней и наружной стенками обеспечивает дополнительную звукоизоляцию. Изнутри корпус глушителя облицован многослойным пакетом складчатого заполнителя Z-гофр, между слоями которого проложены листы, из прочного материала, а последний слой Z-гофра закрыт перфорированными листами, которые образуют проточную часть глушителя.
Входные и выходные торцы полых цилиндрических звукопоглощающих элементов имеют обтекатели специальной формы. На входных участках установлены кольцевые обтекатели полукруглого сечения, а на выходных - конического сечения. Это позволяет снизить гидравлическое сопротивление газового тракта. При течении горячих газов цилиндрические элементы расширяются, но за счет того, что отверстия в диафрагмах для крепления имеют радиальные проточки, происходит компенсация теплового расширения звукопоглощающих элементов в радиальном направлении. Глушитель представляет из себя модуль, эффективный диапазон частот звукопоглощения которого зависит от геометрических параметров применяемого Z-гофра и радиальным расстоянием между поверхностями цилиндрических звукопоглощающих элементов. Таким образом, при последовательном соединении модулей, настроенных на звукопоглощение в
разных диапазонах частот, можно получить систему эффективного шумоглушения в широком диапазоне частот.
На фиг.1 показан предлагаемый глушитель.
На фиг.2 показан криволинейный складчатый заполнитель Z-гофр.
Предлагаемый глушитель включает в себя корпус 1 и размещенные в нем цилиндрические звукопоглощающие элементы 2. Изнутри корпус 1 облицован многослойным пакетом Z-гофра 3, представляющим собой несколько слоев криволинейного Z-гофра, между которыми проложены листы прочного материала, а последний слой Z-гофра закрыт перфорированным листом, поверхность которого образует проточную часть глушителя. Каждый звукопоглощающий элемент 2 представляет собой полый цилиндр с оболочками из перфорированного листа, пространство между которыми заполнено криволинейным Z-гофром. На входной и выходной кромках полых цилиндров установлены обтекатели 4 и 5 полукруглого и конического сечения соответственно. На входных участках наружных оболочек звукопоглощающих элементов установлены лопатки 6, для закрутки потока. Звукопоглощающие цилиндрические элементы 2 устанавливаются с помощью осей 7 в пазы 8 диафрагм, которые в свою очередь крепятся к корпусу глушителя 1. Корпус глушителя представляет из себя силовой каркас в виде пространственной конструкции из поперечного набора кольцевых элементов 9 двутаврового сечения, снаружи облицованный листами 10 из прочного материала, а с внутренней стороны - перфорированными листами 11. Объем между внутренней и наружной стенками обеспечивает дополнительную звукоизоляцию. На выходном участке глушителя установлен трубопровод 12, для подвода теплоносителя в пространство между впадинам Z-гофра и стальным листом, а на входном участке глушителя установлен трубопровод 13, для отвода теплоносителя.
Глушитель работает следующим образом. Звуковые волны распространяются от источника шума по выхлопному тракту и попадают на вход в глушитель. При прохождении газового потока через лопатки завихрителя ему придается вращательное движение. Таким образом увеличивается время пребывания газового потока в глушителе, а также создаются границы разностей плотностей потока и увеличивается степень перемешивания потока, что способствует переводу низкочастотных составляющих шума в область средних частот, в которой эффективнее работают звукопоглощающие элементы. При прохождении газового потока через глушитель звуковые волны взаимодействуют с резонансными камерами, образованными Z-гофром и перфорированными листами и вызывают резонансные колебания, приводящие к диссипации энергии звуковых волн. Прокачка теплоносителя через Z-гофр позволяет эффективно отбирать тепло на другие нужды и, кроме того, приводит к снижению температуры потока, а следовательно, к снижению шума струи газов.
За счет применения цилиндрических соосных звукопоглощающих элементов достигается более эффективная их работа и более полное использование внутреннего объема глушителя, а применение криволинейного Z-гофра позволяет расширить диапазон частот эффективного звукопоглощения и улучшить технологические параметры глушителя. Кроме того, применение Z-гофра позволяет организовать в глушителе шума теплообменник с достаточно развитой площадью теплообмена без загромождения проточной части глушителя. Применение предварительной закрутки потока газа на входе в глушитель приводит к дополнительному повышению его акустической эффективности за счет увеличения времени пребывания газа в глушителе и перевода низкочастотных составляющих шума в диапазон средних частот из-за увеличения степени перемешивания и турбулезации потока. Установка обтекателей на входных и выходных участках звукопоглощающих элементов и применение хорошо обтекаемого профиля для
диафрагм позволяет снизить гидравлические потери на прокачку потока газа через глушитель. Формирование радиальных проточек в диафрагмах позволяет компенсировать радиальное тепловое расширение звукопоглощающих элементов и снизить нагрузки на конструкцию.