Глушитель шума
NOISE SILENCER

Изобретение относится к водному транспорту, в частности к устройствам для гашения вибраций, пульсаций давления и излучаемых гидравлическими системами гидродинамических шумов. Изобретение предназначено для снижения уровня шума, излучаемого узлами и агрегатами водного транспорта, и может применяться в судовом и энергетическом машиностроении.
Известен глушитель гидродинамического шума в трубопроводе по патенту №2509252, МПК F16L 55/033, предназначенный для глушения гидродинамического шума, передаваемого по заполняющей трубопроводы жидкой среде. Глушитель содержит металлический корпус с упругим элементом, сообщенный с трубопроводом посредством горла. Упругий элемент выполнен в виде расположенных в металлическом корпусе полых металлических дисков с основаниями в виде мембран. Полые металлические диски расположены в корпусе концентрично, при этом в них предусмотрены центральные отверстия для размещения горла, которое выполнено съемным, с возможностью замены на горла различной длины. Металлический корпус установлен на трубопроводе посредством его охвата, а в области охвата в трубопроводе выполнены отверстия, часть которых снабжена заглушками для обеспечения дополнительной настройки глушителя.
Недостатком известной конструкции является то, что для изменения частотного диапазона шумопоглощения устройства требуется установка заглушек на отверстия в трубе, замена сменного горла и количества упругих пластин, надеваемых на горло. Все эти конструктивные элементы вместе усложняют конструкцию. К недостаткам также относится необходимость иметь набор сменных горловин и упругих пластин, что неудобно при эксплуатации. Кроме того, выполнение отверстий по диаметру трубы в конкретном, отведенном для этого месте, приводит к ослаблению конструкции трубы и нарушению ее герметичности.
Известен гидроакустический резонатор по патенту на изобретение №2321785, МПК F16F 15/04, предлагаемый к использованию в опытных бассейнах.
Гидроакустический резонатор включает инерционный элемент в виде заключенного в отрезок трубы из жесткого материала столба жидкости и связанный с ним упругий элемент. Упругий элемент размещен внутри отрезка трубы, состоит из двух дисков и выполнен из высокоэластичного материала, включающего герметичные воздушные полости. Между дисками из высокоэластичного материала герметично установлен диск из жесткого материала и имеет диаметр, равный внутреннему диаметру отрезка трубы, который выполнен прямым. Свободная поверхность хотя бы одного из дисков из высокоэластичного материала армирована пластиной из жесткого материала.
Резонатор обеспечивает необходимый уровень поглощения и рассеивания звуковой энергии на определенных частотах. Диск из жесткого материала прочно закреплен к стенке трубы на внутренней поверхности по ее диаметру, например болтовым соединением. Для расширения спектра поглощаемых критических частот требуется или изменение положения Диска из жесткого материала в трубе или изменение расстояния между пластинами, армирующими высокоэластичный упругий материал. Изменение положения и закрепление жесткого элемента болтовым соединением через стенку трубы для регулирования настроек поглощаемых частот приводит к необходимости выполнения дополнительных отверстий в стенке отрезка трубы. Кроме того, конструкцией не обеспечен доступ к жесткому элементу для его перемещения в трубе, а выполнение дополнительных отверстий для болтового соединения ослабляет стенки трубопровода. Таким образом, в известном техническом решении не предусмотрено регулирование объема воздушных полостей и изменение положения в трубе элемента из жесткого материала, следовательно, не обеспечивается настройка на требуемые критические частоты и, соответственно, не обеспечивается широкий диапазон шумопоглощения.
Общими признаками, присущими аналогу и заявленному изобретению, являются упругий элемент из эластичного материала, столб жидкости, заключенный в прямом отрезке трубы из жесткого материала, герметичные воздушные полости. Упругий элемент герметично скреплен с диском из жесткого материала, имеющим диаметр, равный внутреннему диаметру прямого отрезка трубы. Упругий элемент может быть установлен по длине отрезка трубы со смещением относительно ее середины.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является глушитель шума по патенту на изобретение №2101605, МПК F16L55/02. Изобретение относится к глушителям и устройствам снижения шума гидравлических систем.
Глушитель шума, содержит ступенчато расширяющуюся перфорированную оболочку, установленную в конце трубопровода, и имеет глухую стенку со стороны, противоположной трубопроводу, а также звукопоглощающий элемент, встроенный в оболочку и выполненный в виде резиновой вставки, опертой на глухую стенку оболочки. Вставка имеет выемки конической формы, заполненные воздухом и направленные вершинами в сторону трубопровода.
Недостатком известного устройства является акустическая эффективность в узком частотном диапазоне, обусловленная отсутствием возможности регулирования объемами воздушных полостей (конических выемок) резиновой вставки, и, как следствие, не решается задача регулирования изменением затухания широкого спектра частотных полос.
Общими признаками, присущими прототипу и заявленному изобретению являются: наличие оболочки с рабочей средой, входным отверстием и глухой противоположной стенкой, размещенного в оболочке звукопоглощающего элемента в виде эластичной вставки, полости, заполненной воздухом.
Задачей изобретения является повышение акустической эффективности устройства, удобство в эксплуатации.
Достигаемый технический результат:
- повышение эффективности шумопоглощения;
- расширение частотного диапазона шумопоглощения;
- настройка устройства на расчетную резонансную частоту без демонтажа его узлов, путем изменения объема воздушной полости перемещением жесткого диска с вставкой из эластичного звукопоглощающего элемента вдоль оси на расчетную величину при помощи стержня-линейки.
Указанный технический результат достигается тем, что в глушителе шума, содержащем оболочку с рабочей средой, входным отверстием и глухой противоположной стенкой, размещенную в оболочке вставку из эластичного звукопоглощающего элемента, герметичную полость, заполненную воздухом, согласно изобретению в оболочке установлен с обеспечением герметичности и возможности осевого перемещения на заданную расчетную величину жесткий диск, а вставка из эластичного звукопоглощающего элемента вмонтирована в жесткий диск со стороны входного отверстия оболочки, при этом полость, заполненная воздухом, имеет выпускной канал с запорным элементом, выполненный в стенке оболочки. Со стороны входного отверстия оболочки к жесткому диску по центру прикреплен съемный регулировочный стержень-линейка для его расчетного осевого перемещения.
Повышение акустической эффективности глушителя шума достигается совокупностью заявленных существенных признаков с их новой взаимосвязью, а именно, за счет:
- наличия входного отверстия в оболочку - эффект ячейки Гельмгольца;
- жесткого диска, в который вмонтирована со стороны входного отверстия вставка из эластичного звукопоглощающего элемента;
- наличия замкнутой воздушной полости, обеспечивающей демпфирование (гашение) колебаний рабочей среды;
- возможности регулирования объема воздушной полости и настройки глушителя шума на заданную расчетную частоту за счет:
- обеспечения возможности осевого перемещения жесткого диска с вставкой из эластичного звукопоглощающего элемента;
- закрепления в жестком диске по центру съемного регулировочного стержня-линейки;
- выполнения в стенке оболочки выпускного канала с запорным элементом.
Кроме того, глушитель шума может быть использован в устройствах, в которых требуется изменение диапазона шумопоглощения, за счет:
- расширения частотного диапазона шумопоглощения, путем конструктивной возможности настроек резонаторов на разные резонансные частоты изменением объема воздушной полости за счет осевого перемещения, установленного в оболочке жесткого диска, с помощью съемного центрального стержня-линейки;
- возможности регулирования объемом полости с воздухом за счет выполнения в стенке оболочки выпускного канала с запорным элементом.
На чертеже представлен общий вид глушителя шума.
Предлагаемый глушитель шума представляет собой оболочку 1 с рабочей средой 2 (например, водой), глухой противоположной стенкой 3 и входным отверстием 4 в крышке 5. В оболочке 1 установлен диск 6, разделяющий ее на две полости - одна полость 7 заполнена воздухом, другая полость 8 заполнена рабочей средой 2. Герметичность полости 7, заполненной воздухом, обеспечивается кольцевыми эластомерными прокладками 9. Полость 7 с воздухом имеет связь с атмосферой через выпускной канал 10 с запорным клапаном 11. В жесткий диск 6 со стороны входного отверстия 4 вмонтирована вставка 12 из эластичного звукопоглощающего элемента и выполнено посадочное место 13 для закрепления регулировочного стержня-линейки 14, проходящего через входное отверстие 4 в крышке 5.
Глушитель шума работает следующим образом:
предварительно измеряют акустический фон заглушаемого объекта;
определяют критические частоты шума, имеющие максимальное звуковое давление; рассчитывают объемы полостей 7 и 8 для шумопоглощения требуемых частот. После чего осуществляют настройку глушителя шума путем осевого перемещения жесткого диска 6 в полости оболочки 1 с помощью съемного регулировочного стержня-линейки 14 с рисками (градуировкой), обеспечивая расчетный объем воздуха в полости 7. Таким образом, оболочка 1 глушителя шума настраивается с учетом критических частот. При этом подача - сброс воздуха из полости 7 с воздухом осуществляется через выпускной канал 10 с запорным клапаном 11. Для изменения (регулирования) настроек поглощаемых частот глушителя необходимо изменить положение жесткого диска 6 перемещением его вдоль оси оболочки 1 с помощью регулировочного стержня-линейки 14 и, как следствие, изменить объем полости 7 с воздухом. Перемещение жесткого диска 6 и изменение объема полости 7 с воздухом дает возможность изменять диапазон поглощаемых частот и тем самым регулировать их значение, повышая эффективность глушителя. В процессе эксплуатации глушителя в рабочем режиме за счет звукового давления со стороны рабочей среды 2 жесткий диск 6 имеет возможность осевого возвратно-поступательного перемещения за счет сжимаемости воздуха в полости 7, переходя в резонансные колебательные движения, тем самым обеспечивая в противофазе гашение (поглощение) определенных частот шума рабочей среды.
Заявленная конструкция глушителя шума позволяет по сравнению с прототипом повысить эффективность гашения гидродинамического шума, обеспечивает удобство в эксплуатации и может быть использовано в устройствах, в которых требуется расширение диапазона шумопоглощения.