МНОГОКАМЕРНЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ПРОМЫШЛЕННОГО ПЫЛЕСОСА
INDUSTRIAL VACUUM CLEANER MULTI-CHAMBER SOUND SUPPRESSOR

Изобретение относится к технике глушения шума.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многокамерный глушитель шума по патенту РФ №2305779, F01N 1/00, (прототип), 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.
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.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.
Это достигается тем, что в многокамерном глушителе шума, содержащим корпус, состоящий из цилиндрической обечайки, жестко соединенной с торцевыми круглыми пластинами с впускным и выпускным патрубками, при этом в корпусе, перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, размещены, по крайней мере, три реактивные камеры, образованные круглыми дисками с отверстиями, причем отверстия в дисках поочередно смещены относительно оси корпуса таким образом, что отверстия в двух смежных дисках не совпадают, при этом три, последовательно соединенные, реактивные камеры, соединены с впускным патрубком корпуса, в корпусе размещена реактивная камера, которая расположена между комбинированной камерой, и звукопоглощающей камерой, примыкающей к выпускному патрубку и торцевой круглой пластине, причем комбинированная камера образована дисками, соединенными между собой посредством центральной втулки, соосной цилиндрической обечайке, и с внутренней поверхностью, облицованной звукопоглощающим материалом, при этом один из дисков, обращенный в сторону впускного патрубка, выполнен перфорированным и облицован звукопоглощающим круглым элементом, которые установлены также и на дисках с отверстиями, образующими реактивные камеры, а звукопоглощающая камера образована цилиндрической обечайкой, торцевой круглой пластиной с выпускным патрубком и диском с центральным отверстием, соосным с центральной втулкой комбинированной камеры, причем внутренние поверхности звукопоглощающей камеры облицованы звукопоглощающим кольцевым элементом, установленным коаксиально цилиндрическому корпусу, каждый из которых 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. В качестве звукопоглощающего материала слоя 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».
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - вариант звукопоглощающих кольцевых элементов 19 (осевое сечение).
Многокамерный глушитель шума промышленного пылесоса (фиг. 1) содержит корпус, состоящий из цилиндрической обечайки 1, жестко соединенной с торцевыми круглыми дисками 2 и 3, соответственно с впускным 4 и выпускным 20 патрубками. В корпусе, перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, размещены, по крайней мере, три реактивные камеры 6, 7, 8, образованные круглыми дисками с отверстиями 5, причем отверстия в дисках поочередно смещены относительно оси корпуса таким образом, что отверстия в двух смежных дисках не совпадают. При этом три, последовательно соединенные, реактивные камеры 6, 7, 8, соединены с впускным 4 патрубком корпуса, а одна реактивная камера 10 расположена между комбинированной камерой 9, и звукопоглощающей камерой 11, примыкающей к выпускному 20 патрубку с диском 3.
Комбинированная камера 9 образована дисками 13 и 15, соединенными между собой посредством центральной втулки 12, соосной цилиндрической обечайке 1, и с внутренней поверхностью, облицованной звукопоглощающим материалом, при этом один из дисков 13, обращенный в сторону впускного 4 патрубка, выполнен перфорированным и облицован звукопоглощающим, пористым круглым элементом 14, которые установлены также и на дисках с отверстиями, образующими реактивные камеры 6, 7, 8.
Звукопоглощающая камера 11 образована цилиндрической обечайкой 1, торцевым круглым диском 3 с выпускным 20 патрубком, и диском 17 с центральным отверстием 16, соосным с центральной втулкой 12 комбинированной камеры 9. Внутренние поверхности звукопоглощающей камеры 11 облицованы звукопоглощающими кольцевыми элементами 19 (фиг. 2), установленными коаксиально цилиндрическому корпусу, а круглый диск 3 с выпускным 20 патрубком и диск 17 с центральным отверстием 16, облицованы звукопоглощающим материалом 18.
Корпус 1 выполнен из конструкционных материалов, с нанесенным на его поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщиной облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1:(2,5…3,5).
Многокамерный глушитель шума работает следующим образом.
Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость корпуса и встречают на своем пути диски с отверстиями, образующими реактивные камеры 6, 7, 8, при этом явление «лучевого эффекта» полностью исключается за счет того, что отверстия дисков поочередно смещены относительно оси корпуса таким образом, что отверстия в двух смежных дисках не совпадают. Камерные полости, образованные дисками, выполняют функцию акустического фильтра низкой частоты.
Каждый из звукопоглощающих кольцевых элементов 19 (фиг. 2), в осевом сечении содержит каркас, выполненный в виде двух внешних перфорированных стенок 21 и 22, и внутренней, средней стенки 23, выполненной в виде мембранной резонансной пластины, между которыми размещены слои 24, 25, 26, 27, 32, 33 звукопоглощающего материала. Каркас выполнен симметричным относительно средней стенки 23, которая разделяет его на две конгруэнтные части, каждая из которых имеет три слоя звукопоглощающего материала.
Более жесткие, первые слои 24 и 25 выполнены сплошными, профилированными и закреплены соответственно на внешних 21 и 22 перфорированных стенках, вторые слои 26 и 27, более мягкие чем первые, выполнены прерывистыми, и расположены с зазором в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев 24 и 25.
Вторые слои 26 и 27 имеют форму тел вращения в виде соединенных основаниями конусов. Первые слои 24 и 25 выполнены из материала с коэффициентом отражения звука большим, чем его коэффициент звукопоглощения в виде профилей конических поверхностей, фокусирующих отраженный звук на вторые слои 26 и 27. Третьи звукопоглощающие слои 32 и 33 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 21 и 22 жестко связана с соответствующим ей вторым слоем 26 и 27 посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов 30 и 31, выполненных в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомутов, охватывающих соответственно стержни 28 и 29, и стягивающих их винтами. При этом стержни 28 и 29 выполнены параллельными перфорированным стенкам 21 и 23.
Средняя стенка 23, 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 алюминийсодержащих сплавов с наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м, прочностью на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочностью 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 вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.
Материал перфорированных стенок 21, 22 и 23 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 21 или 22, 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 24 или 25 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 23.
Возможен вариант, когда на одном из оппозитно расположенных конусов вторых слоев 26 и 27, 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.
Возможен вариант выполнения одной из внешних перфорированных стенок сплошной, комбинированной (на чертеже не показано), состоящей из трех слоев: центральный слой выполнен из крошки вибродемпфирующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, пластиката «Швим», с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, залитых эластомером, полиуретаном, или из сплошного демпфирующего материала, в котором использована губчатая резина, или иглопробивной материал «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, или нетканый вибродемпфирующий материал, а оппозитно расположенные слои выполнены из жесткого вибродемпфирующего материала «Агат», или «Антивибрит».
Возможен вариант, когда средняя стенка 23, выполненная в виде мембранной резонансной пластины, состоит из плоского, полого прямоугольного параллелепипеда (на чертеже не показано) с резонансными вставками, при этом одна из сторон прямоугольника, в его сечении, по крайней мере в 10 раз меньше другой стороны, а резонансные вставки выполнены разной длины и диаметра для того, чтобы эффективно снижать шум в широкой полосе частот.