ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА
NOISE SUPPRESSOR

Изобретение относится к технике глушения шума.
Известен глушитель шума, 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 (патент РФ №2276736, F01N 1/00 - прототип).
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.
Технически достижимый результат - повышение эффективности шумоглушения за счет исключения «лучевого эффекта» и проникновения звуковых волн как по оси глушителя, так и через его две стенки путем введения на пути распространения звуковых волн звукопоглощающих элементов.
Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащем цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, жестко соединенными с центральной трубой, имеющей перфорацию, выпускной патрубок выполнен в виде диска, имеющего в периферийной части по крайней мере три отверстия, а центральная труба, имеющая перфорацию в виде прямоугольных щелей числом не менее трех, связана с центральной сплошной частью диска, а между корпусом и центральной трубой расположен звукопоглощающий элемент таким образом, что отверстия диска соединены с полостью расположения звукопоглощающего элемента, звукопоглощающий элемент, расположенный между корпусом и центральной трубой, выполнен 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 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, а в качестве звукопоглощающего материала применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается пористыми красками, пропускающими.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - звукопоглощающий элемент 5, расположенный между корпусом 1 и центральной трубой 6.
Глушитель шума содержит цилиндрический корпус 1, жестко соединенный с торцевым впускным 2 и выпускным 3 патрубками, жестко соединенными с центральной трубой 6, имеющей перфорацию. Выпускной патрубок 3 выполнен в виде диска, имеющего в периферийной части по крайней мере три отверстия 4, а центральная труба 6, имеющая перфорацию в виде прямоугольных щелей 8 числом не менее трех, связана с центральной сплошной частью диска, а между корпусом и центральной трубой расположен звукопоглощающий элемент 5 таким образом, что отверстия диска соединены с полостью расположения звукопоглощающего элемента. Прямоугольные щели 8 выполнены в центральной трубе 6 симметрично, т.е. сплошные части трубы 7 слева и справа по торцам по длине одинаковы.
Звукопоглощающий элемент 5 (фиг. 2) выполнен в виде жесткой 9 и перфорированной 12 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 10, прилегающий к жесткой стенке 9, и звукопоглощающий слой 11, прилегающий к перфорированной стенке 12. 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 11 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 вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т»), или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».
Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 12, попадает на слой 11 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 10 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 для вторичного поглощения и рассеяния звуковой энергии. В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходит на нескольких физических уровнях. Во-первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к трению. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собой модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Кроме того, происходит трение воздуха о волокна, поверхность которых также велика. В-третьих, волокна трутся друг о друга и, наконец, происходит рассеяние энергии из-за трения кристаллов самих волокон. Этим объясняется, что на средних и высоких частотах коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0.
Многосекционный глушитель шума работает следующим образом.
Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость центральной перфорированной трубы 6, при этом явление лучевого эффекта полностью исключается за счет наличия глухой перегородки в диске 3, выполняющей функции звукоизолирующего экрана. Резонансные полости, образованные коаксиально расположенными корпусом 1 и центральной трубой 6, выполняют функции резонаторов Гельмгольца, при этом прямоугольные щели 8 являются горловиной резонатора. Повышение эффективности шумоглушения происходит за счет исключения «лучевого эффекта» и проникновения звуковых волн через стенки корпуса 1 глушителя за счет введения на пути распространения звуковых волн звукопоглощающих элементов 5 и 3.
Пористость звукопоглощающего элемента 5 в 2,5…5,0 раз ниже пористости звукопоглощающего элемента 3, из которого может быть выполнен выпускной патрубок 3, это предусмотрено для исключения возможного повышения сопротивления глушителя шума, что может существенно повлиять на производительность оборудования.
Коаксиальное расположение труб позволило существенно упростить конструкции предлагаемого глушителя шума, а также улучшить его эксплуатацию за счет того, что из него легко удаляются загрязнители: капельки воды, масла, которые могут в процессе длительной эксплуатации повысить сопротивление глушителя шума.