ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ
NOISE SUPPRESSOR WITH VARIABLE CROSS-SECTION

Изобретение относится к технике глушения шума.
Известен глушитель шума по патенту РФ №2310761, F01N 1/00, содержащий цилиндрический корпус, внутреннюю трубу с перфорацией в виде продольных прорезей и глухим торцом, спиральный элемент, расположенный между корпусом и трубой, и торцевой выпускной патрубок, причем спиральный элемент выполнен подвижным и снабжен регулируемой опорой, расположенной на глухом торце внутренней трубы (прототип).
Недостатком известного устройства является то, что газовый поток в известном устройстве проходит между витками спирали, жестко закрепленной на патрубке, и частотная характеристике шумоглушения его зависит от геометрических соотношений и является фиксированной.
Технический результат - повышение эффективности глушения шума путем проведения акустической регулировки.
Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащем цилиндрический корпус, внутреннюю трубу с перфорацией в виде продольных прорезей и глухим торцом, спиральный элемент, расположенный между корпусом и трубой, и торцевой выпускной патрубок, причем спиральный элемент выполнен подвижным и снабжен регулируемой опорой, расположенной на глухом торце внутренней трубы, внутренняя поверхность корпуса и поверхности спирального элемента облицованы звукопоглощающим материалом, согласно изобретению звукопоглощающий элемент для облицовки внутренней поверхности корпуса 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 воздух.
На фиг. 1 представлен продольный разрез глушителя шума с переменным сечением, на фиг. 2 - вариант звукопоглощающего элемента для облицовки внутренней поверхности корпуса 1.
Глушитель шума с переменным сечением содержит цилиндрический корпус 1, внутреннюю трубу 2 с перфорацией и глухим торцом. К внутренней трубе 2 подсоединен входной штуцер 3. Между корпусом 1 и трубой 2 расположен спиральный элемент 4, закрепленный с одной стороны к трубе 2, а с другой - к подвижной опоре 5, выполненной в виде гайки. К торцовой части корпуса закреплен выпускной патрубок 6. Внутренняя поверхность корпуса 1 облицована звукопоглощающим материалом. Также может быть облицована и поверхность спирального элемента 4. Перфорация во внутренней трубе выполнена в виде продольных прорезей 8. По обеим торцевым сторонам корпуса 1 установлены кольцевые звукопоглощающие пластины 9 и 10.
3
Внутренняя поверхность корпуса 1 и поверхности спирального элемента 4 облицованы звукопоглощающим материалом 7, выполненным из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден». Внутренняя поверхность корпуса и поверхности спирального элемента могут быть облицованы звукопоглощающим материалом на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5… 10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа или звукопоглощающим материалом из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30…45% (на чертеже не показано). Внутренняя поверхность корпуса 1 и поверхности спирального элемента 4 облицованы звукопоглощающим материалом 7, выполненным в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», помещенной в оболочку из звукопрозрачного материала, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм (на чертеже не показано).
Глушитель шума с переменным сечением работает следующим образом.
Газовый поток через входной штуцер 3 и продольные прорези 8 внутренней трубы 2 поступает в расширительную камеру глушителя и далее через выпускной патрубок 6 выходит в атмосферу. При определенном шаге спирального элемента 4 звуковые волны, излученные из прорезей 8 внутренней трубы 2, складываются в зазоре между поверхностью спирального элемента 4 и внутренней поверхностью корпуса 1 в таких фазовых соотношениях, что амплитуды звуковых волн в определенном диапазоне частот будут взаимно компенсироваться. Поскольку каждый из конкретных однотипных устройств обычно имеет свою специфическую форму спектра, то выполнение спирального элемента 4 подвижным позволяет производить акустическую регулировку непосредственно после установки на рабочем объекте. При этом, вследствие изменения шага спирального элемента 4, изменяется дифракционная картина в зазоре между спиралью 4 и внутренней поверхностью корпуса 1 глушителя, и форма спектра поглощения звуковой энергии может изменяться до оптимального соответствия шумовым характеристикам рабочего объекта. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя 3, представляющих собою 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.
Возможен вариант звукопоглощающего элемента (фиг. 2) для облицовки внутренней поверхности корпуса 1, который выполнен в виде жесткой 11 и перфорированной 14 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 12, прилегающий к жесткой стенке 11, и звукопоглощающий слой 13, прилегающий к перфорированной стенке 14. 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 13 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т»), или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».
3
В качестве материала звукоотражающего слоя 12 может быть применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами:
прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминия.
Звукопоглощающий элемент (фиг. 2) работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 14 попадает на слой 13 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 12 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.