КОМБИНИРОВАННЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА КОЧЕТОВА
KOCHETOV'S COMBINED NOISE SUPPRESSOR

Изобретение относится к технике глушения шума.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многокамерный глушитель шума по Патенту РФ №2285811, F01N 1/00 (проютип), содержащий корпус с торцевыми стенками, впускной и выпускной патрубки и шумоглушащий элемент, выполненный в виде заполненных шумоглушащим материалом камер, образованных коаксиально установленными перфорированными вставками с перегородками и внутренней поверхностью корпуса, в средней части шумоглушащего элемента, по его периметру, выполнена емкость, открытая со стороны воздуховода и образованная внутренней поверхностью корпуса и торцевыми поверхностями вставок, а одна из камер содержит подвижную в осевом направлении перегородку, выполненную по форме поперечного сечения камеры.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения за счет настройки камерной части глушителя путем подбора свойств звукопоглощающего элемента и настройки резонансной части глушителя.
1
2
Это достигается тем, что в комбинированном глушителе шума, содержащем корпус с торцевыми стенками, впускной и выпускной патрубки и шумоглушащий элемент, выполненный в виде заполненных шумоглушащим материалом камер, образованных коаксиально установленными перфорированными вставками с перегородками и внутренней поверхностью корпуса, в средней части шумоглушащего элемента, по его периметру, выполнена емкость, открытая со стороны воздуховода и образованная внутренней поверхностью корпуса и торцевыми поверхностями вставок, а одна из камер содержит подвижную в осевом направлении перегородку, выполненную по форме поперечного сечения камеры, а подвижная перегородка жестко соединена с не менее двумя направляющими планками, расположенными по обе стороны диагонали поперечного сечения, взаимодействующими с пазами, выполненными в торцевой поверхности вставки, причем к подвижной перегородке перпендикулярно ей и по всему периметру прикреплен направляющий фартук, взаимодействующий с внутренней поверхностью вставки, причем перфорация вставок смещена от их торцевых поверхностей на величину: h=(1,5…2,5)l, где l - ширина емкости, а отношение диаметров отверстий перфорации крайних вставок лежит в оптимальном интервале величин: d/d=0,3…0.6, звукопоглощающий элемент содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, которая состоит из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким, слоем и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - профильная проекция, на фиг. 3 - вариант выполнения звукопоглощающего элемента 12.
Комбинированный глушитель шума содержит корпус 1 (фиг. 1) с торцевыми стенками 2, впускной 3 и выпускной 4 патрубки и шумоглушащий элемент, выполненный в виде коаксиально установленных перфорированных вставок 5 и 6, образующих своими торцевыми поверхностями 7 и 8 емкость 9, открытую со стороны воздуховода и замкнутую с другой стороны внутренней поверхностью корпуса. В то же время перфорированные вставки 5 и 6 образуют с внутренней поверхностью корпуса камеры 10 и 11 резонансного типа с горловинами, выполненными в виде перфорации во вставках, и заполнены звукопоглощающим элементом 12. Одна из камер, например 11, содержит подвижную в осевом направлении перегородку 13, выполненную по форме поперечного сечения камеры 11. Перегородка 13 жестко соединена с не менее двумя направляющими планками 14 и 15, которые расположены по обе стороны диагонали поперечного сечения воздуховода. Планки 14 и 15 перемещаются в пазах 16 и 17 (фиг. 2) такой же формы, выполненных в торцевой стенке камеры 11. К подвижной перегородке 13, перпендикулярно ей, прикреплен направляющий фартук 18, взаимодействующий по всему периметру с внутренней поверхностью вставки 6. Фартук 18 и направляющие планки 14 и 15 позволяют перемещать перегородку 13, во-первых, без перекосов, а во-вторых, герметично разделять камеру 11 на две полости для более точной подстройки на частоту лопастного шума вентилятора. При этом выступающие части 19 и 20 планок способствуют снижению турбулизации потока. После чего перегородка 13 фиксируется в требуемом положении.
Комбинированный глушитель шума работает следующим образом.
1
2
Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость корпуса 1 и встречают на своем пути центральную резонансную трубу с отверстиями 5, что обеспечивает эффект гашения звуковой волны по принципу резонатора Гельмгольца. Камерная полость 9 настраивается на частоту воздуходувки с учетом числа оборотов вала и количества лопаток на колесе и выполняет функцию акустического фильтра низкой частоты. Повышение эффективности шумоглушения происходит за счет наличия звукопоглощающею слоя. Резонансные камеры 10 и 11 настраиваются на более узкую полосу частот, причем перфорация вставок смещена от их торцевых поверхностей на величину: h=(1,5…2,5)l, где l - ширина емкости, а отношение диаметров отверстий перфорации крайних вставок лежит в оптимальном интервале величин: d/d=0,3…0,6.
Звукопоглощающий элемент (фиг. 3) выполнен в виде гладкой 21 и перфорированной 22 поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 23, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности 21, второй слой 24, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 23.
Прерывистый звукопоглощающий слой 24, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 23, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней 26 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 16), параллельных гладкой 21 и перфорированной 22 поверхностям, которые жестко связанны с гладкой поверхностью 21 посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например, в виде пластин 27, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности 21, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 26 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 25 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 24.
Третий слой 28 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом за счет заполнения пустот, образованных слоями 21 и 22, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 28 расположен между первым, более жестким, слоем 23 и перфорированной поверхностью 22 звукопоглощающего элемента.
3
В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 23 применен материал на основе алюминиесодержащих 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.
В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя 24 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 вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.
Материал перфорированной поверхности 22 может быть выполнен из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 22, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.
Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 22 и третий слой 28 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой 24, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 23, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 23 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль, и фокусирующий отраженный звук на мягкий звукопоглотитель 24. Здесь осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов Гельмгольца, имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети микропор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной поверхности 22 принимается равным или более 0,25.