ПНЕВМОГЛУШИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области пневматических машин и предназначена для снижения шума выброса сжатого воздуха в атмосферу.
Известен многокамерный металлокерамический глушитель (Камерный диафрагменный глушитель шума. АС №313652 от 1971 г. МПК F 01 N 1/00, 1/02) представляющий собой несколько вмонтированных друг в друга металлокерамических стаканов, образующих систему расширительных камер. Однако при достаточно высокой акустической эффективности данный глушитель имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих его широкое применение. К ним относится малая прочность, высокая стоимость материала, сложность изготовления металлокерамики. Основным существенным недостатком данного глушителя являются низкие эксплуатационные качества, связанные с относительно быстрым засорением металлокерамических стаканов.
Наиболее близким по технической сущности является пневмоглушитель (Пневмоглушитель. Свидетельство на полезную модель №28189 от 10.07.2002. МПК F 01 N 1/00, 1/02), который состоит из центральной трубы-рассекателя, соединенной посредством торцевых фланцев с наружной и внутренней цилиндрическими перфорированными оболочками, расположенными соосно с трубой. Между внутренней и наружной оболочками размещен гранулированный поглотитель.
Недостатком прототипа является малая эффективность, обусловленная в частности, реализацией критического истечения через отверстия трубы-рассекателя и дополнительным шумообразованием за счет "экранного эффекта" реализующегося при натекании струй под прямым углом на внутреннюю перфорированную оболочку.
В основу полезной модели поставлена задача повышения эффективности шумоглушения.
0
1
2
3
Данная задача решается за счет того, что в пневмоглушителе, содержащим шайбу-рассекатель, внутреннюю и наружную перфорированные оболочки с мелкогранулированным поглотителем, входной корпус и крышку, согласно полезной модели, на входе в глушитель установлена шайба-рассекатель, а закон изменения эквивалентных проходных сечений элементов глушителя обеспечивает их непрерывное увеличение, причем отношение эквивалентных проходных сечений элементов глушителя к входной площади находится в диапазонах:  и  где S - площадь входа в глушитель; S - эквивалентная проходная площадь шайбы-рассекателя; S - эквивалентная проходная площадь внутренней перфорированной оболочки; S - эквивалентная проходная площадь наружной перфорированной оболочки, что обеспечивает отсутствие критического режима истечения на всех элементах глушителя.
0
1
2
3
В результате многократных экспериментов было установлено, что отношение эквивалентных площадей элементов глушителя к площади входа в глушитель должно находиться в диапазонах:  и  где S - площадь входа в глушитель; S - эквивалентная проходная площадь шайбы-рассекателя; S - эквивалентная проходная площадь внутренней перфорированной оболочки; S - эквивалентная проходная площадь наружной перфорированной оболочки.
На основании результатов экспериментов, произведенных авторами, так же установлено, что при отклонении отношений эквивалентных проходных площадей от указанных диапазонов в меньшую или большую сторону на одном или нескольких элементах глушителя реализуется критическое истечение. Этот факт обуславливает дополнительную генерацию шума
самим глушителем и вследствие чего снижается его эффективность. Результаты расчета подтверждены экспериментальными данными.
На фиг.1 представлен общий вид устройства.
Пневмоглушитель состоит из входного корпуса 1, шайбы-рассекателя 2 с отверстиями 3, перфорированных оболочки 4 и 5 с отверстиями 6 и крышки 7 соединенной с входным корпусом посредством шпильки 8. Между оболочками расположен мелкогранулированный поглотитель 9.
Пневмоглушитель работает следующим образом (см. фиг.1). Акустические колебания, возбуждаемые при истечении потока из пневмоустройства преобразуются в шайбе-рассекателе 2, при этом максимум частотного спектра смещается в область повышенных частот. Смещение частотного спектра производится в целях улучшения эффективности поглощения акустических колебаний мелкогранулированным поглотителем. После прохода воздуха через отверстия в шайбе-рассекателе 2, он поступает на внутреннюю перфорированную оболочку, которая благодаря малым отверстиям перфорации 6 приводит к преобразованию крупномасштабной турбулентности в мелкомасштабную. За счет увеличения кромочных потерь возрастает рассеивание акустических колебаний. Причем, отношение диаметра отверстий к расстоянию между ними равно 1, что обеспечить увеличение скорости эжектируемого воздуха, т.е. уменьшает градиент средней скорости в зонах смешения отдельных струек, что обеспечивает максимальное снижение уровня шума.
Воздух, проходя через внутреннюю перфорированную оболочку 4, поступает в слой гранулированного звукопоглотителя 8, который выполняет следующие функции:
1. Погашение энергии пневмоудара за счет упругой деформации гранул.
2. Преобразует акустическую энергию потока в энергию трения гранул между собой.
3. Поглощает акустические колебания за счет сил трения и реализации сложного пространственного многократно конфузорно-диффузорного течения при движении потока по каналам между гранулами.
И, наконец, воздух выходит из глушителя через наружную перфорированную оболочку 5, выполняющей функции аналогичные внутренней. Таким образом, исходная направленная цилиндрическая струя преобразуется во множество мелких струек, направленных по всем направлениям.
0
1
2
3
Повышенная эффективность пневмоглушителя обусловлена установкой шайбы-рассекателя, законом изменения эквивалентных проходных площадей элементов обеспечивающим их непрерывное увеличение от входа в глушитель к выходу и отношениями эквивалентных проходных площадей элементов к площади входа в глушитель равными:  и  где S - площадь входа в глушитель; S - эквивалентная проходная площадь шайбы-рассекателя; S - эквивалентная проходная площадь внутренней перфорированной оболочки; S - эквивалентная проходная площадь наружной перфорированной оболочки. Что обеспечивает отсутствие критического режима истечения на всех элементах глушителя. При отклонении отношений эквивалентных проходных площадей от указанных диапазонов в меньшую или большую сторону на одном или нескольких элементах глушителя реализуется критическое истечение. Этот факт обуславливает дополнительную генерацию шума самим глушителем и вследствие чего снижается его эффективность.