ПАССИВНЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Предлагаемая полезная модель пассивного глушителя относится к техническим решениям снижения шума систем кондиционирования и вентиляции пассажирских вагонов железнодорожного транспорта.
3
Современные пассажирские вагоны снабжены системой кондиционирования и вентиляции с большими расходами воздуха до 4800 м/час. Для обеспечения такого расхода в системе кондиционирования и вентиляции используются мощные вентиляторы, акустический шум которых может негативно сказываться на комфорте пассажиров. Шум распространяется по воздуховоду системы кондиционирования и вентиляции и выходит в салон вагона через вентиляционные отверстия. Вследствие многократного отражения от стенок воздуховода, в воздуховоде накапливается акустическая энергия, что приводит к повышению уровня шума в воздуховоде, а, следовательно, и в салоне. Одним из способов снижения шума, генерируемым вентилятором системы кондиционирования и вентиляции, является использование глушителя, принцип действия которого заключается в поглощении звукопоглощающим материалом части акустической энергии и преобразовании ее в тепловую. При этом, особенность конструкции системы кондиционирования и вентиляции вагонов железнодорожного транспорта состоит в том, что глушитель шума можно размещать внутри воздуховода на его входе и при этом исключается возможность размещения дополнительных наружных звукоизолирующих материалов и эффект звукоизоляции достигается только конструктивными особенностями глушителя шума.
Из уровня техники известны различные конструкции глушителей шума.
Известен глушитель шума, который содержит корпус, в полости которого размещены звукопоглощающие элементы, попарно прилегающие друг к другу у входного отверстия, образующие сужающуюся форму каналов для прохода воздуха, и имеющие в местах примыкания друг к другу обтекатели выпуклой формы, а также механизм их поворота, состоящий из рычагов и стержней-тяг, жестко закрепленных на торцах звукопоглощающих элементов посредством шайб и шплинтов, предназначенный для снижения аэродинамического шума в воздуховодах систем механической вентиляции и кондиционирования воздуха (патент RU 2338964 С1, дата публикации 20.11.2008).
Известен сотовый глушитель шума, содержащий корпус с впускными и выпускными отверстиями, расположенный в корпусе пакет перфорированных элементов, образующих параллельные каналы в виде сот, и размещенный в сотах в шахматном порядке звукопоглощающий материал, отличающийся тем, что соты образованы из плоских перфорированных пластинчатых элементов с прорезями и плоских перфорированных пластинчатых элементов без прорезей, соединенных между собой (RU 23923, дата публикации 20.07.2002).
Известен глушитель шума, который содержит прямоугольный корпус, внутри которого расположен воздушный канал, образованный из пары одинаковых противоположно расположенных дугообразных элементов образующих выходную секцию, соединенных с входной секцией, образованной из пары плоских противоположно расположенных перфорированных поверхностей, при этом полости, образованные дугообразными элементами в соединении с плоскими перфорированными поверхностями и корпусом глушителя заполнены звукопоглощающим материалом типа неорганической минеральной ваты (патент US 3511336 А, дата публикации 12.05.1970). Недостатком известного глушителя, принятого за прототип, является сложность конструкции, а также повышенные трудозатраты на его изготовление, связанные с необходимостью установки двух плоских перфорированных поверхностей с дугообразными элементами.
Техническая задача, решаемая заявленной полезной моделью, заключается в упрощении конструкции глушителя системы кондиционирования и вентиляции пассажирских вагонов железнодорожного транспорта, при сохранении уровня поглощения звуковой энергии, поступающей в воздуховод системы кондиционирования и вентиляции от вентилятора, и, следовательно, эффективности шумоглушения.
Техническим результатом заявленной полезной модели является упрощение конструкции глушителя, и, как следствие, снижение трудозатрат на изготовление, при сохранении эффективности шумоглушения.
Указанный технический результат обеспечивается за счет создания пассивного глушителя системы кондиционирования и вентиляции пассажирских вагонов железнодорожного транспорта, состоящего из корпуса, в котором выполнен канал для прохода воздуха с шириной, меньшей ширины входного сечения вентиляционного воздуховода, при этом одна из стенок канала для прохода воздуха образована дугообразной перфорированной перегородкой, создающей полость, заполненную звукопоглощающим материалом, а вторая образована путем крепления листа звукопоглощающего материала, к внутренней стенке корпуса глушителя.
Заявленная полезная модель представлена на:
- фиг. 1 - эскиз пассивного глушителя шума системы кондиционирования и вентиляции пассажирских вагонов железнодорожного транспорта;
- фиг. 2 - фрагмент звукопоглощающего материала с защитной тканью, в разрезе.
Позиции на чертежах:
1 - корпус глушителя;
2, 3 - стенка корпуса глушителя;
4 - канал для прохода воздуха;
5 - дугообразная перфорированная перегородка;
6 - звукопоглощающий материал;
7 - лист звукопоглощающего материала;
8 - защитная ткань.
Предлагаемая конструкция полезной модели состоит из корпуса глушителя 1, канала 4 для прохода воздуха в воздуховод системы вентиляции и кондиционирования вагона. Одна из стенок канала для прохода воздуха 4 образована путем крепления к стенке 3 корпуса глушителя дугообразной перфорированной перегородки 5, а полость между дугообразной перфорированной перегородкой 5 и стенкой 3 корпуса глушителя 1 заполнена звукопоглощающим материалом 6, который покрыт защитной тканью 8. Вторая стенка канала для прохода воздуха 4 образована путем крепления к стенке 2 корпуса глушителя листа звукопоглощающего материала 7, толщина которого меньше толщины стенки канала 4, состоящей из дугообразной перфорированной перегородки 5, заполненной звукопоглощающим материалом 6. При этом, лист звукопоглощающего материала 7, также покрыт защитной тканью 8.
Дугообразная перфорированная перегородка 5 пассивного глушителя выполняется из материала толщиной 0,25≤δ≤3 мм, с коэффициентом перфорации 0,25≤k≤0,80, и, за счет перфорации, обеспечивает доступ звуковых волн к звукопоглощающему материалу 6. Материалом для изготовления дугообразных перфорированных перегородок 5, а также корпуса глушителя 1, может служить сталь, алюминиевые сплавы или термостойкие полимеры.
Дугообразная перфорированная перегородка может быть выполнена либо цельной, либо состоящей из нескольких частей, соединенных между собой. При выполнении дугообразной перфорированной перегородки из нескольких частей, предварительно, до установки перегородки, ее составные части соединяют между собой любым известным способом (например, сварным швом, или используют механический способ соединения с помощью болтов, винтов или вытяжных заклепок). При этом, в случае выполнения дугообразной перфорированной перегородки цельной, исключаются операции по сборке перегородки, что приводит к дополнительному усилению указанного технического результата, который заключается в упрощении конструкции глушителя, как следствие, снижении трудозатрат на изготовление, при сохранении эффективности шумоглушения.
В качестве звукопоглощающего материала для пассивного глушителя, плотностью 10≤ρ≤600 кг/м3, могут быть использованы: минеральная вата, стекловата, кремнеземные волокна, базальтовые волокна.
Звукопоглощающий материал первой и второй стенок покрыт защитной тканью. В качестве защитной ткани 8 может использоваться, например, стеклоткань.
Используемые звукопоглощающие материалы и защитная ткань должны иметь огнестойкие и негигроскопические свойства, а также соответствовать санитарно-гигиеническим нормам и правилам, принятым на железнодорожном транспорте.
Крепление листа звукопоглощающего материала 7 к корпусу глушителя осуществляется с помощью механических крепежных элементов (например, болты, винты, вытяжные заклепки и др.), кроме того, дополнительно к механическому способу соединения, можно использовать клеевые соединения или липкие ленты (двухсторонний скотч) с высокой степенью адгезии.
Пассивный глушитель шума работает следующим образом.
Воздушный поток, создаваемый вентилятором системы вентиляции и кондиционирования пассажирского вагона железнодорожного транспорта, поступает в канал для прохода воздуха 4 пассивного глушителя. За счет того, что проходное сечение канала для прохода воздуха 4 пассивного глушителя 1 выполнено в 1.2-1.6 раза меньше проходного сечения вентиляционного канала пассажирского вагона, происходит концентрация звуковой мощности и эффективное ее поглощение звукопоглощающим материалом 6, находящимся внутри полости, образованной дугообразной перфорированной перегородкой 7 и стенкой 3, а также листом звукопоглощающего материала 7, закрепленным к стенке 2. При этом, благодаря плавным закруглениям дугообразной перфорированной перегородки 7 на входе, и, особенно на выходе канала для прохода воздуха 4 пассивного глушителя, аэродинамическое сопротивление в вентиляционном канале пассажирского вагона железнодорожного вагона уменьшается, что способствует сохранению необходимого уровня шумоглушения.
Пассивный глушитель шума размещается на входе вентиляционного канала вагона и создает препятствие на пути распространения звука в салоне пассажирского вагона. Такое размещение пассивного глушителя шума позволяет максимально возможно снизить шум непосредственно у его источника и исключить использование дополнительных звукопоглощающих материалов по всей длине вентиляционного канала пассажирского вагона, а эффект шумопоглощения достигается только конструктивными особенностями глушителя шума.
Сохранение эффективности шумоглушения заявленной конструкции пассивного глушителя подтверждается результатами исследований, полученных в ходе испытания экспериментального образца, которые представлены на фиг. 3, и показывают разницу 1/3-октавных спектров шума, создаваемых вентилятором, в канале кондиционирования и вентиляции, 9 - без пассивного глушителя, 10 - с установленным в нем, пассивным глушителем.
Эффект шумоподавления в диапазоне частот 500-5000 Гц составил не менее 10 дБА, при этом указанный диапазон частот соответствует частотному распределению фактического шума, создаваемого вентилятором системы вентиляции и кондиционирования пассажирского вагона железнодорожного транспорта.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявленная конструкция пассивного глушителя позволяет исключить из технологического процесса операции по сборке и установке одной из стенок канала, состоящей из дугообразной перфорированной перегородки и звукопоглощающего материала, за счет выполнения стенки канала из листа звукопоглощающего материала, при этом эффективность шумоглушения не снижается. Следовательно, заявленный пассивный глушитель обеспечивает упрощение конструкции, снижение трудоемкости и затрат на его изготовление, а также снижение себестоимости заявленного глушителя, при сохранении эффективности шумоглушения.