КОМБИНИРОВАННЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА
COMBINED NOISE SILENCER

Изобретение относится к технике глушения шума.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многокамерный глушитель шума по патенту РФ №2280173 (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 проникновение звуковых волн как по оси глушителя, так и через его две стенки.
Технически достижимый результат - повышение эффективности шумоглушения за счет настройки камерной части глушителя путем подбора свойств звукопоглощающего элемента и настройки резонансной части глушителя.
Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащем цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевыми впускным и выпускным патрубками, с центральной перегородкой, корпус изнутри облицован звукопоглощающим материалом, а центральная перегородка выполнена в виде перфорированной трубы, жестко связанной с одной стороны с впускным патрубком, а с другой - с кольцом Г-образного профиля, образующего с внутренней поверхностью корпуса кольцевой зазор с круговой щелью, причем зазор заполнен звукопоглощающим материалом.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - схема звукопоглощающего элемента 5, которым облицован изнутри корпус 1.
0
R
k
Комбинированный глушитель шума содержит цилиндрический корпус 1, жестко соединенный с торцевыми впускным 2 и выпускным 4 патрубками. Впускной патрубок 2 выполнен в виде центральной трубы с отверстиями 3 диаметром d, расположенными в плоскостях, перпендикулярных оси трубы и отстоящих друг от друга между собой на расстоянии «а». Изнутри корпус облицован звукопоглощающим элементом 5, который с внешней поверхностью трубы образует резонансную полость 6 объемом V. С другой стороны к трубе прикреплено кольцо Г-образного профиля 7 с зазором s между корпусом и кольцом, образующего камеру 10 объемом V. Полость 8, образованная зазором s, заполнена звукопоглощающим материалом.
Входом в кольцевой зазор s является круговая щель 9 размером z, причем она выполняет роль горловины резонатора.
Звукопоглощающий элемент 5 (фиг. 2), которым облицован изнутри корпус 1, 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», 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».
В качестве звукопоглощающего материала может быть использован пористый шумопоглощающий материал, например пеноалюминий, или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%, или металлопоролон, или материал в виде спрессованной крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм, а также могут быть использованы пористые минеральные штучные материалы, например пемза, вермикулит, каолин, шлаки с цементом или другим вяжущим, или синтетические волокна, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух, например, типа 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.
3
В качестве материала звукоотражающего слоя 12 могут быть применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м.
Звукопоглощающий элемент 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. В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходит на нескольких физических уровнях. Во-первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к трению. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, 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. Кроме того, происходит трение воздуха о волокна, поверхность которых также велика. В-третьих, волокна трутся друг о друга и, наконец, происходит рассеяние энергии из-за трения кристаллов самих волокон. Этим объясняется, что на средних и высоких частотах коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0.
Комбинированный глушитель шума работает следующим образом.
Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость корпуса 1 и встречают на своем пути центральную трубу 2 с отверстиями 3, что обеспечивает эффект гашения звуковой волны по принципу резонатора Гельмгольца. Камерная полость, образованная кольцом Г-образного профиля 7, выполняет функцию акустического фильтра низкой частоты. Повышение эффективности шумоглушения происходит за счет наличия звукопоглощающего элемента 5 на внутренней поверхности корпуса и за счет дополнительного резонансного встроенного глушителя, образованного полостью 8 с кольцевым зазором s и круговой щелью 9.
Конструкция глушителя шума проста в изготовлении и обслуживании.