КОМБИНИРОВАННЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к технике глушения шума, и может быть использована для снижения уровня шума энергетических установок: ДВС, поршневых компрессоров, вентиляторных установок.
Известны глушители шума для компрессорных установок или газотурбинных двигателей, содержащих корпус, покрытый изнутри звукопоглощающим материалом, облицованный изнутри перфорированной оболочкой (патент на полезную модель RU №2283434 C1), а также многосекционный глушитель (патент на полезную модель RU №2392467 C1), у которого помимо внутренней облицовки звукопоглощающим материалом нескольких параллельно расположенных трубок, в самих трубках располагаются звукопоглощающие вставки.
Эффективность таких глушителей определяется длиной облицованной части трубы и коэффициентом звукопоглощения применяемого пористого или волокнистого материала. Данный коэффициент у ныне существующих материалов на частотах до 1000 Гц незначителен (менее 0,4÷0,5). Следовательно, вышеперечисленные конструкции малоэффективны на низких и средних частотах (63÷500 Гц).
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание такой конструкции комбинированного глушителя шума, которая состояла бы из отдельных универсальных резонаторных камер, включающих несколько звукопоглощающих элементов, пригодных для использования в газовоздушных трубах разных размеров, причем звукопоглощающие элементы расположены таким образом, что повышается эффективность снижения шума как на низких, так и на высоких частотах.
Технический результат, который будет получен при осуществлении полезной модели, заключается в повышении эффективности шумоглушения за счет настройки резонансной части глушителя на частоты соседних октавных полос и настройки внутренних диссипативных вставок, путем подбора свойств звукопоглощающего элемента.
3
2
1
1
р
Технический результат достигается за счет того, что глушитель шума энергетических установок содержит три последовательно расположенных резонатора, настроенных на частоты соседних октавных полос. Резонаторы монтируются на всасывающей трубе энергетической установки в виде соосного цилиндрического корпуса большего диаметра, ограниченного торцевыми стенками, объем которого разделен поперечными перегородками. Образованные таким образом три камеры резонаторов сообщаются с пространством газо-воздушного канала рядами отверстий. Частота, на которой наблюдается максимальное глушение резонатором, определяется из выражения , где с - скорость звука, м/с; V - объем резонаторной камеры, м;  - проводимость отверстий, м; n - количество отверстий; S - площадь одного отверстия, м; l - толщина стенки всасывающей трубы, м. При расчете резонаторов производится подбор размера и количества отверстий для обеспечения необходимой резонансной частоты f при известном объеме резонаторной камеры. Под действием звуковой волны, проходящей по газо-воздушному каналу, масса воздуха в отверстиях совершает возвратно-поступательные колебания, вследствие чего газ в резонаторной камере испытывает переменное сжатие и расширение, то накапливая энергию, то ее отдавая. Происходит процесс выравнивания звукового давления в канале за резонатором и, следовательно, снижение шума на резонансной частоте. Принимают, что газ в отверстиях колеблется подобно жесткому поршню и в этой области частицы газа совершают возвратно-поступательные движения перпендикулярные оси трубы. Исходя из этого, в конструкции глушителя для расширения частотного диапазона глушения предлагается располагать соосно под отверстиями резонаторов цилиндрические диссипативные вставки, выполненные из перфорированного листового материала (с коэффициентом перфорации >0,2) и заполненные звукопоглощающим материалом. В районе отверстий наблюдается максимальная колебательная скорость частиц газа и более интенсивный процесс перехода кинетической энергии в тепловую за счет трения в пористой структуре звукопоглощающего материала диссипативных вставок. Диаметр диссипативных цилиндрических вставок для обеспечения заметного затухания шума в канале всасывающей трубы и сохранения живого сечения последнего, должен находиться в пределах (0,5÷0,6)d, где d - диаметр всасывающей трубы. Эксперименты показали, что одна общая цилиндрическая вставка, выполненная по всей длине всех последовательно расположенных резонаторов менее акустически эффективна, чем отдельные короткие вставки длиной (0,75÷1)d и расположенные последовательно в трубе в зоне отверстий каждого резонатора. Диаметр резонаторов рекомендуется принимать (1,6÷2)d.
На Фиг. представлена конструкция глушителя с указанием отдельных частей (№№1-8) и соотношения их размеров относительно диаметра d газовоздушной трубы.
Предложенный глушитель монтируется на всасывающей трубе 1, по которой движется поток воздуха и распространяются звуковые волны. Корпус глушителя выполнен в виде соосного цилиндра 2 размером (1,6÷2)d, где d - диаметр всасывающей трубы, ограничен торцевыми стенками 3 и разделен поперечными перегородками 4. Образованные таким образом три резонаторные камеры 5 сообщаются с пространством газо-воздушного канала во всасывающей трубе рядами отверстий 6. (Фиг.). Внутри всасывающей трубы под отверстиями резонаторов, располагают соосно три цилиндрические диссипативные вставки 7, выполненные из перфорированного листового материала с коэффициентом перфорации >0,2, и заполненные звукопоглощающим материалом 8. Для эффективного снижения шума и сохранения приемлемого гидравлического сопротивления газовому потоку, диаметр цилиндрических диссипативных вставок рекомендуется принимать равным (0,5÷0,6)d, а их длину (0,75÷1)d. Иные соотношения размеров возможны, но это приведет или к понижению акустической эффективности глушителя, или увеличению его гидравлического сопротивления газо-воздушному потоку.