МНОГОКАМЕРНЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА
MULTI-CHAMBER NOISE SUPPRESSOR

Изобретение относится к технике глушения шума.
Известен глушитель шума, содержащий цилиндрический корпус с косым выпускным срезом, торцовый впускной патрубок, и последовательно расположенные в корпусе секции, каждая из которых снабжена центральной трубой и сплошными перегородками с конической обечайкой по патенту РФ №2062889, F01N 1/00, 1994 г., который содержит 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 известного технического решения является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на низких частотах.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многокамерный глушитель шума по патенту РФ №2276735, F01N 1/00, который содержит 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.
Технически достижимый результат - повышение эффективности шумоглушения за счет исключения «лучевого эффекта» и проникновения звуковых волн как по оси глушителя, так и через его две стенки путем введения на пути распространения звуковых волн звукопоглощающих элементов.
Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащим цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, жестко соединенными с центральными перегородками, имеющими перфорацию, корпус выполнен в виде стакана, имеющего в днище впускной патрубок, а центральные перегородки выполнены в виде пакета дисков, причем у крайних дисков отверстия выполнены в периферийной части, а в центральной части пакета - в центре, а крепление пакета дисков выполнено посредством не менее двух стержней, один конец которых связан с впускным патрубком, а другой - с выпускным патрубком, соединенным с противоположной торцевой поверхностью корпуса, причем между дисками в пакете расположены кольца, связанные в периферийной части со стержнями, в торцевой части выпускного патрубка, с внутренней стороны расположения центральных перегородок, установлен звукопоглощающий элемент, который содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - схема звукопоглощающего элемента, установленного в торцевой части выпускного патрубка с внутренней стороны расположения центральных перегородок.
Многокамерный глушитель шума содержит цилиндрический корпус 1 (фиг. 1), который выполнен в виде стакана, имеющего в днище впускной патрубок 3 с отверстием, а центральные перегородки 5 выполнены в виде пакета дисков, причем у крайних дисков отверстия 6 выполнены в периферийной части, а в центральной части пакета - отверстия 7 выполнены по центру каждого диска, а крепление пакета дисков выполнено посредством не менее двух стержней 8, один конец которых связан с впускным патрубком посредством шайб 9, а другой - с выпускным патрубком 2, соединенным с противоположной торцевой поверхностью корпуса 1, причем между дисками в пакете расположены кольца 4, связанные в периферийной части со стержнями.
Многокамерный глушитель шума работает следующим образом.
Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полости центральных перфорированных дисков 5, при этом явление лучевого эффекта полностью исключается за счет расположения отверстий 6 и 7 несовпадающими, при этом крайние диски в пакете выполняют функции звукоизолирующего экрана. Камерные полости, образованные дисками 5, выполняют функции акустических фильтров низкой частоты. Повышение эффективности шумоглушения происходит за счет исключения «лучевого эффекта».
В торцевой части выпускного патрубка 2, с внутренней стороны расположения центральных дисков 5, установлен звукопоглощающий элемент 10. Звукопоглощающий элемент (фиг. 2) содержит каркас, выполненный в виде двух внешних перфорированных стенок 11 и 12, и внутренней, средней стенки 13, выполненной в виде мембранной резонансной пластины, между которыми размещены слои 14, 15, 16, 17, 22, 23 звукопоглощающего материала. Каркас выполнен симметричным относительно средней стенки 13, которая разделяет его на две конгруэнтные части, каждая из которых имеет три слоя звукопоглощающего материала.
Более жесткие, первые слои 14 и 15 выполнены сплошными, профилированными и закреплены соответственно на внешних 11 и 12 перфорированных стенках, вторые слои 16 и 17, более мягкие чем первые, выполнены прерывистыми, и расположены с зазором в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев 14 и 15.
Вторые слои 16 и 17 имеют форму тел вращения в виде соединенных основаниями конусов. Первые слои 14 и 15 выполнены из материала с коэффициентом отражения звука большим, чем его коэффициент звукопоглощения в виде профилей конических поверхностей, фокусирующих отраженный звук на вторые слои 16 и 17. Третьи звукопоглощающие слои 22 и 23 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 11 и 12 жестко связана с соответствующим ей вторым слоем 16 и 17 посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов 20 и 21, выполненных в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомутов, охватывающих соответственно стержни 18 и 19 и стягивающих их винтами. При этом стержни 18 и 19 выполнены параллельными перфорированным стенкам 11 и 13.
Средняя стенка 13, 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, прочность 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 11, 12 и 13 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 11 или 12, 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 14 или 15 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 13.
Возможен вариант, когда на одном из оппозитно расположенных конусов вторых слоев 16 и 17, 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.