ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА С ЗВУКОПОГЛОТИТЕЛЕМ В ВЫХОДНОМ СЕЧЕНИИ
NOISE SUPPRESSOR WITH SOUND ABSORBER IN THE OUTLET OF THE SECTION

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 с звукопоглотителем в выходном сечении, 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, к цилиндрическому корпусу в выходном сечении осесимметрично и жестко прикреплен дополнительный диск с звукопоглотителем, расположенным в его центральной части, при этом в периферийной части дополнительного диска выполнены по крайней мере три отверстия большего диаметра, расположенные осесимметрично отверстиям выпускного патрубка в его периферийной части.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - вариант звукопоглотителя 10, расположенного в центральной части дополнительного диска 9, жестко прикрепленного к цилиндрическому корпусу 1, в его выходном сечении.
Глушитель шума с звукопоглотителем в выходном сечении 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. К цилиндрическому корпусу 1 в выходном сечении осесимметрично и жестко прикреплен дополнительный диск 9 с звукопоглотителем 10, расположенным в его центральной части. При этом в периферийной части дополнительного диска 9 выполнены по крайней мере три отверстия большего диаметра, расположенные осесимметрично отверстиям 4 выпускного патрубка 3 в его периферийной части.
Звукопоглотитель 10 (фиг. 2), расположенный в центральной части дополнительного диска 9, содержит каркас, выполненный в виде двух внешних перфорированных стенок 11 и 12 и внутренней средней стенки 13, выполненной в виде мембранной резонансной пластины, между которыми размещены слои 14, 15, 16, 17, 22, 23 звукопоглощающего материала. Каркас выполнен симметричным относительно средней стенки 13, которая разделяет его на две конгруэнтные части, каждая из которых имеет три слоя звукопоглощающего материала.
Более жесткие первые слои 14 и 15 выполнены сплошными, профилированными и закреплены соответственно на внешних 11 и 12 перфорированных стенках, вторые слои 16 и 17, более мягкие, чем первые, выполнены прерывистыми и расположены с зазором в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев 14 и 15.
Вторые слои 16 и 17 имеют форму тел вращения в виде соединенных основаниями конусов. Первые слои 14 и 15 выполнены из материала с коэффициентом отражения звука большим, чем его коэффициент звукопоглощения в виде профилей конических поверхностей, фокусирующих отраженный звук на вторые слои 16 и 17. Третьи звукопоглощающие слои 22 и 23 выполнены из вспененного звукопоглощающего материала в виде строительной герметизирующей пены и расположены в зазорах и пустотах, образованных между первыми и вторыми слоями.
Каждая из внешних перфорированных стенок 11 и 12 жестко связана с соответствующим ей вторым слоем 16 и 17 посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов 20 и 21, выполненных в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомутов, охватывающих соответственно стержни 18 и 19 и стягивающих их винтами. При этом стержни 18 и 19 выполнены параллельными перфорированным стенкам 11 и 13.
Средняя стенка 13, выполненная в виде мембранной резонансной пластины, жестко связана с каркасом за счет строительной герметизирующей пены, расположенной в зазорах и пустотах каркаса.
3
Первые слои выполнены из звукопоглощающего материала на основе алюминесодержащих сплавов, наполненных гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м, прочностью на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например из пеноалюминия.
В качестве звукопоглощающего материала вторых, более мягких слоев 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 вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.
Материал перфорированных стенок 11, 12 и 13 выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности стенок, обращенная в сторону звукопоглощающего материала, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Звукопоглотитель работает следующим образом.
Звуковая энергия, пройдя через слой одной из внешней перфорированной стенки 11 или 12, затем третьи слои звукопоглотителя, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 14 или 15 из звукопоглощающего материала, где 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. Низкочастотное звукопоглощение осуществляется за счет мембранной резонансной пластины 13.
Возможен вариант, когда на одном из оппозитно расположенных конусов вторых слоев 16 и 17, соединенных основаниями конусов, выполнены резонансные отверстия (на чертеже не показано), выполняющие функции горловины резонаторов Гельмгольца, при этом резонансные отверстия выполнены разного диаметра для поглощения звуковой энергии в широком диапазоне частот.
Глушитель шума с звукопоглотителем в выходном сечении 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.