ГЛУШИТЕЛЬ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ШУМА

Полезная модель относится к машиностроительной акустике и может быть использована для глушения гидродинамического шума, передаваемого преимущественно насосным оборудованием и гидроарматурой по заполняющей трубопроводы жидкой рабочей среде.
Известен глушитель гидродинамического шума [Никишов С.Ю., Иванов В.Г., Брайнин Б.П., Миронов М.А. «Глушитель гидродинамического шума», патент РФ 2509252 С1, МПК F16L 55/033 дата публикации 10.03.2014], содержащий установленный на трубопроводе с рабочей жидкостью и охватывающий его цилиндрический металлический корпус, в котором установлены концентрично металлические упругие элементы, закрепленные шпильками и закрытые крышкой через резиновое уплотнение. Причем внутренний объем корпуса сообщен с трубопроводом посредством закрепленного на нем съемного горла и выполненных в трубопроводе в пределе зоны охвата его корпусом отверстий, при необходимости закрываемых заглушками. Упругий элемент представляет собой полый металлический диск с центральным отверстием для установки его на горле.
Недостатком данного глушителя является ограниченный диапазон работы - из графика экспериментальной частотной зависимости (фиг. 3) видно, что его эффективность была подтверждена в диапазоне частот до 1000 Гц. Данный глушитель не показывает эффективность на более высоких частотах, актуальных при нормировании ГДШ. Причем заявленная эффективность достигается путем установки четырех глушителей, настроенных на разные частоты.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является глушитель шума [Карандашов Б.М., Шевнина Е.В., Колбин А.Н. «Глушитель шума», патент РФ 2187682, МПК F02K 1/34 F16L 55/033, дата публикации 20.08.2002], предназначенный для выхлопа газотурбинных установок, содержащий корпус с впускными и выпускными отверстиями, расположенные в корпусе вдоль проточного тракта звукопоглощающие элементы, имеющие гофрированные оболочки, заполненные звукопоглощающим материалом; при этом звукопоглощающие элементы выполнены в виде цилиндров с коническими крышками, закрепленными вершинами на диафрагмах, которые размещены во входном и выходном отверстиях корпуса, при этом с одной стороны узлы крепления конических крышек с диафрагмой имеют телескопически установленные детали. Звуковые волны распространяются от источника шума (в данном случае от лопаток осевого компрессора ГТУ) по выхлопному тракту и, поступая в свободное пространство глушителя, вызывают колебательное движение воздуха в порах звукопоглощающего материала. За счет вязкого трения газа в порах звукопоглощающего материала колебательное движение воздуха преобразуется в тепловую энергию, что приводит к снижению шума.
К достоинствам можно отнести использование диссипативных элементов, позволяющих глушителю работать в широком диапазоне частот. Недостатком этого конструктивного решения является невозможность работы в жидкой среде, поскольку подобные звукопоглощающие элементы при смачивании теряют акустические звукопоглощающие свойства.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание глушителя с диссипативными элементами, позволяющими обеспечить широкий частотный диапазон работы, который при этом способен эффективно работать в жидких средах.
Техническим результатом является создание глушителя с диссипативными элементами, работающего в широком диапазоне частот при его использовании в жидких средах.
Технический результат достигается за счет выполнения диссипативных звукопоглощающих элементов, обеспечивающих широкий диапазон частот, из упругопористого материала MP для обеспечения влагостойкости и сохранности структуры звукопоглощающего материала при воздействии колебаний давления и расхода в жидких средах. Упругопористый материал MP представляет собой прессованную и предварительно отформованную проволоку. ) (Способ изготовления данного материала запатентован Сойфером A.M. [а.с. 183174 СССР. Способ изготовления нетканого материала MP из металлической проволоки / A.M. Сойфер, В.Н. Бузицкий, В.А. Першин. - Опубл. 1966, Бюл. №13], а характеристики и свойства его описаны Изжеуровым Е.А. [Изжеуров Е.А. Формирование элементов конструкций гидродинамического тракта энергетических установок из упругопористого материала MP / Е.А. Изжеуров. - М.: Машиностроение, 2001. - 284 с.]).
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - изображен предлагаемый глушитель гидродинамического шума;
на фиг. 2 - показано размещение звукопоглощающих элементов;
на фиг. 3 - изображен график экспериментальной частотной зависимости эффективности гасителя от его длины.
Глушитель гидродинамического шума устанавливается в трубопроводе за источником шума. Глушитель содержит металлический корпус 1 с плавно расширяющимся входом (диффузором 2) и плавно сужающимся выходом (конфузор 3) для снижения скорости внутри глушителя. В центральной части глушителя вдоль проточного тракта расположена группа перфорированных трубок 4, зафиксированных на концах трубными досками 5 (перегородками с отверстиями под установку трубок 4). Трубки облицованы звукопоглощающим упругопористым материалом MP.
Количество каналов определяется по формуле (фиг. 2):
,
где n - количество рядов элементов.
Диаметр диссипативного элемента рассчитывается:
,
гас
где D - диаметр гасителя определяем диаметр канала:
,
вx
где S - площадь входного трубопровода;
К - коэффициент запаса по гидравлическому сопротивлению К-1,1…1,5.
Глушитель гидродинамического шума работает следующим образом.
Звуковые волны распространяются от источника шума (в данном случае от гидронасосов или поворотов и сужений) по трубопроводу, попадая в пространство глушителя, вызывают колебательное движение жидкости в порах звукопоглощающего упругопористого материала MP. За счет вязкого трения жидкости в порах звукопоглощающего материала колебательное движение жидкости преобразуется в тепловую энергию, что приводит к снижению шума.
Для обеспечения высокой акустической эффективности работы при малом гидравлическом сопротивлении параметры глушителя выбираются исходя из следующих условий:
1) Условие эффективного поглощения ГДШ - сопротивление звукопоглощающего элемента должно удовлетворять неравенству [Юдин Е.Я. Борьба с шумом, - М., 1964., стр 349.]:
MP
где R - удельное сопротивление потоку;
B
Z - волновое сопротивление пористой среды с рабочей жидкостью.
2) Условие неплоскостности волны (условие интенсивного взаимодействия поперечных волновых мод с пористой диссипативной средой)
где D - диаметр глушителя;
min
f - минимальная граничная частота работы глушителя;
CP
С - скорость звука в среде.
Эффективность глушителя проверена в лабораторных условиях при работе опытного образца дроссельно-регулирующего клапана. Испытаниям была подвергнута группа из 4 гасителей с унифицированными корпусами, содержащими звукопоглощающие участки разной длины. Акустическая эффективность глушителей определялась по изменению звукового давления в точке, противоположной от места возбуждения жидкой среды, при замене глушителей на отрезок трубопровода. Экспериментальная частотная зависимость глушителей приведена на фиг. 2, где по вертикальной оси отложена эффективность глушителей, выраженная в дБ, а по горизонтальной оси - частота звукового давления.
Таким образом, предлагаемый глушитель по сравнению с известными аналогичными устройствами обладает рядом эксплуатационных преимуществ, основным из которых является использование диссипативных элементов из материала MP, способных эффективно работать в гидравлических средах, и, как следствие, снижение уровня гидродинамического шума за глушителем в широком диапазоне частот (до 10000 Гц). 3 ил.