Глушитель шума

 

Изобретение относится к конструкциям глушителей шума преимущественно пненмоустановок и энергоустановок . Цель изобретения - повышение эффективности глушителя. Перфорированная вставка (ПВ) 3, соосная с корпусом (К) , вьтолнена в виде цилиндрической обечайки сотовой конструкции . В сотовых ячейках ПВ 3 размещен звукопоглощающий наполнитель (ЗПН) 10, вьшолненный из капиллярнопористого материала. Наружная поверхность ПВ 3 снабжена обмоткой 1I в виде размещенных послойно и перекрестно нитей. К 1 м.б. также вьшолнен в виде сотовой структуры. Сотовые ячейки вставки 3 и К 1 вьшолнены поперечным размером, не превьш1ающим длины волны наибольшей составляющей спектра заглушаемого шума. ЗПН 10 разделяет газовый поток на отдельные струйки при прохождении через капилляры ЗПН IО и активно поглощает энер (Л со ел со Г)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) (5)) 4 F 01 N 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

«Ю «

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4076604/25 — 06 (22) 16. 06. 86 (46) 23. ) 1.87. Бюл. ¹ 43 (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проектированию оборудо— вания для целлюлозно-бумажной промышленности (72) М.Д.Лотвинов, А.В.Сметанин, A.Н.Краснощеков и А.В.Великанова (53) 621.43.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 492913, кл. G 10 К !)/00. (54 ) ГЛУШИТЕЛЬ llIYMA (57) Изобретение относится к конструкциям глушителей шума преимущест-: венно пневмоустановок и энергоустановок. Цель изобретения — повышение эААективности глушителя, Перфорированная вставка (ПВ) 3, соосная с корпусом (К) 1, выполнена в виде цилиндрической обечайки сотовой конструкции. В сотовых ячейках ПВ 3 размещен звукопоглощающий наполнитель (ЗПН) 10, выполненный из капиллярнопористого материала. Наружная поверхность ПВ 3 снабжена обмоткой !! в виде размещенных послойно и перекрестно нитей. К I м.б. также выполнен в виде сотовой структуры. Сотовые ячейки вставки 3 и К 1 выполнены поперечным размером, не превышающим длины волны наибольшей составляющей спектра заглушаемого шума ° ЗПН 10 62 разделяет газовый поток на отдельные струйки при прохождении через капилляры ЗПН IO и активно поглощает энер13539ОО

h<

Ь

«(ds + 2h<)

<

< (2) гию звуковых колебаний, распространяющихся в газовом потоке за счет трения на стенках капилляров. При этом обеспечивается значительное снижение гидравлического сопротивления

<1зобретение относится к машиностроению, в частности энергетическому и бумагоделательному машиностроению, а именно к глушителям шума.преимущественно пневмоустановок и энер5 гоустановок.

Цель изобретения — повышение эффективности глушителя.

На фиг.1 представлен глушитель шума, продольный разрез на фиг.2 — 10 то же, вариант с перфорацией корпуса в виде отверстий и обмоткой корпуса и вставки из сетки; на фиг.3 — то же, вариант сотовой конструкции корпуса; на фиг.4 — сечение А — А на фиг.1; на 15 фиг.5 — сечение Б — Б на фиг.3; на фиг.6 — вид В на фиг.3 на фиг.7 вид Г на фиг.2; на фиг.8 — элемент сотовой конструкции корпуса (разрезное кольцо); на фиг.9 — элемент сото- 20 вой конструкции вставки (кольцо); на фиг.10 — элемент сотовой конструкции корпуса (ребро); на фиг.11 — элемент сотовой конструкции вставки (ребро); на фиг.12 — схема взаимодействия зву- 25 ковых волн с элементами конструкции глушителя; на фиг.13 — эпюры распределения скоростей в газовом потоке; на фиг.14 — эпюры распределения давлений в газовом потоке. 30

Глушитель шума содержит корпус 1„ впускной патрубок 2 с передней крышкой, имеющий внутренний диаметр d перфорированную вставку 3 с внутрен—

HHM H eT oM d, соосную с корпу- 35 сом 1 и глухую торцовую стенку 4.

Передняя крышка патрубка 2, корпус I и торцовая стенка 4 соединены между собой болтовыми соединениями. Центровка вставки 3 в корпусе 1 при сборке обеспечивается круговым выступом на торцовой стенке 4 диаметром, d>, равным внутреннему диаметру глушителя и существенное повьпяение его звукопоглошающей способности,Кроме того, исключается опасность через— мерного увлажнения 3!1Н 10 и обмерзания глу«<ителя. б з.п. ф-лы, 14 ил.

2 вставки 3, выполненной в виде цилиндрической обечайки сотовой конструкции. Сотовая конструкция вставки 3 образована системой колец 5 с внутренним диаметром d и ребер 6 длиной

Н,, соответственно перпендикулярных и параллельных оси устройства и имеющих одинаковую ширину h<. Кольца 5 по внешнему периметру снабжены ради— альными прорезями 7 с шагом 1, а

Э ребра б по одной своей стороне снабжены перпендикулярными к ней прорезями 9 с шагом 1 . Глубина прорезей 7 и 8 1<, а ширина — соответственно

8, и Г . При сборке вставки 3 ее кольца 5, число М которых равно числу прорезей 8 на ребрах 6, совмещаются своими прорезями 7 с прорезями

8 в ребрах 6. При этом и число ребер

N равно числу вырезов 7 на кольцах 5.

Между укаэанными размерами и числами существуют следующие соотноше— ния:

1-т ° (3)

111ирина .прорезей 7 на кольцах 5 8< равна толщине ребер 6, а ширина прорезей Я на ребрах 6 - толщине колец

5. Кромки кольца 5 по внутреннему периметру (обращенные к оси) и соответствующие кромки ребер 6 могут быть выполнены заостренными. Ребра

6 и кольца 5 скрепляются между собой после сборки, например, сваркой. Свар— кой или иным способом могут быть

< скреплены с ребрами 6 только самое верхнее и нижнее кольца 5, что обеспечивает достаточную прочность сото-.

1353900

15 (7) 30 вой конструкции вставки 3. Возможно размещение прорезей 7 по внутренним периметрам колец 5. Это несколько усложняет изготовление колец 5 сбор5 ку вставки 3 и корпуса l но повыша— ет их прочность.

В результате сборки получается вставка 3 цилиндрической формы с внутренним диаметром d, наружным диамет- 1О ром d „ и высотой Н сотовой конструкции. При этом высота сотовой ячейки

9 h т.е. равна ширине колец 7 и

Ф ребер 8, а поперечные размеры ячеек

9 имеют соответственно высоту 1 и наибольшую ширину 1,, а наименьшую

h, удовлетворяющие соотношениям

1,=1, — б, (4)

<1е

= — — -- — b (5) (т 20

-S (6)

Поперечные размеры 1, и 1 ячеек

9 вставки 3 при конструировании глу— шителя выполняются не превышающими длины волны наибольшей частотной сос- 25 тавляющей спектра заглушаемого шума выхлопа

Длина звуковой волны „ определяется по формуле

С

fm где С вЂ” скорость распространения зву— ка в потоке газа, выбрасыва— емого через впускной патрубок 2 во внутреннюю полость глушителя шума, м/с; — верхняя граница частотного м спектра шума выхлопа, заглушаемого глушителем, Гц.

Величина скорости звука С опреде- 4р ляется по справочным данным, исходя из известных температуры, давления и состава газового потока. Величина частоты Е„ либо принимается равной наибольшей частоте в спектре заглушаемого шума, на которой уровень укаэанного шума выхлопа превышает в расчетной точке (на рабочем месте, в рабочей зоне) предельно допускамый, установленный ГОСТом, либо принимает- ВО ся равной 11500 Гц — верхней граничной частоте спектра шума, нормируемого ГОСТом, в случае, если верхняя граница спектра заглушаемого шума точно не определена (например, при проектировании глушительного устройства, предназначенного для серийного выпуска и использования его для глушения шума разнообразных машин, спектры заглушаемого шума которых имеют высокочастотный характер) .

Таким образом, „практически ограничивается 3 см при С=343 м/с (скорость звука в воздухе при 20 С и нормальном атмосферном давлении).

Величины 1, и 1 могут быть и больше 3 см, если „ 11500 Гц. В то же время по конструктивным соображениям (например, при общих малых габаритных размерах проектируемого глушителя шума) размеры 1, и 1 сотовой конструкции вставки 3 могут быть выбраны и меньшими, чем A „, определяемая формулой (7), так как величина эффекта шумоглушения от этого практически не снижается и hм без снижения эффективности глушителя может быть уменьшена до 2 мм (сетка с ячейками 2х2 мм и больше акустически прозрачны).

Ячейки 9 вставки 3 заполнены звукопоглощающим наполнителем 10 из капиллярно-пористого материала, например ультросупертонким стекловолокном.

Внешняя цилиндрическая поверхность вставки 3 снабжена обмоткой 11, образованной послойной или перекрестной намоткой хлопчатобумажных или синтетических нитей, или намоткой металлической проволоки. Обмотка ll может быть выполнена из одного или несколь. ких слоев сетки 12, причем последняя удерживается на внешней поверхности вставки 3 шнуровкой, образуемой шнурами (Аиг.7), крест-накрест продетыми через отверстия в кромках сетки

12. Диаметры нитей или проволоки, из которых выполняется обмотка 11, лежат в пределах 0,3-3,0 мм, плотность набивки звукопоглощающего наполнителя 10 в ячейках 9 вставки 3— в пределах 10 †2 кг/м, так что жие вое сечение капилляров наполнителя

10 составляет 0,995-0,95. Объемная плотность навивки нитей обмотки 11 и живое сечение сетки 12 лежат в пределах 0,7-0,95.

Намотка нитей или проволоки обмотки 11 (либо сетки 12) на внешнюю поверхность вставки 3 характеризуется средней объемной плотностью В, величина которой при равномерной намотке вычисляется по формуле

ms

В (8) е., i< 11е Ра 0s H где m — масса обмотки II вставки

3, кг;

1353900

ln к

Ь Л

oL (10) de Гн а о 2 ц внешний диаметр вставки

3, м;

Ь вЂ” удельная масса материала з, обмотки 11, кг/м — толщина обмотки 11. 5

При неравномерной намотке обмотки !1 — увеличении ее плотности вдоль оси глушителя в сторону от впускного патрубка 2, например, по линейному закону, средняя объемная плотность 10 намотки вычисляется по формуле

2тп (9) ь "D р,(f,.g, )Н где 6е и t — толщийы оимотки !1

I 2 вставки 3 соответственно у передней крышки впускного патрубка 2 и торцовой стенки 4.

Намотка заданной плотности обмотки 11 и неравномерная плотность ее намотки. обеспечиваются применением нитей и проволоки различного диаметра или сетки различных номеров.

Корпус 1 глушителя шума выполняется в виде тонкостенной цилиндрической оболочки диаметром D толщиной стенки 8„ с фланцами для присоединения передней крышки патрубка 2 и торцовой стенки 4 соответственно ди— аметрами D „ D Боковая поверхность корпуса 1 выполнена перфорированной с отверстиями в виде продольных прорезей 13 длиной 10 и шириной P„ либо в виде отверстий 14 перфорации, имеющими диаметры d Коэффициент живого сечения (отношение суммарной площади продольных прорезей 13 или отверстий 14 перфорации к площади боковой поверхности) корпуса 1 лежит в пределах 6=0,25-0,9. Длина продольных прорезей 13 составляет 1„ = 0,70,95 Н, где Н вЂ” высота корпуса. Ширина прорезей 13 о и диаметры отвери стий 14 перфорации d „ лежат в пределах 3-20 мм.

Таким образом, шаг между продольными прорезями 13 по окружности 1д и расстояние между соседними отверстиями 14 перфорации по окружности и вдоль оси (в случае квадратной схемы расположения отверстий 14 а, определяются из соотношений и< к (Вв+ 2h )

1 (12) (13) Н

4 М У т (14) Ds и т (15) (16) (17) 14 4е где M u N — число сотов 19 в корпусе I соответственно вдоль оси и вдоль окружности.

Поперечные размеры ячеек 19 сотовой конструкпии корпуса 1 1, и 1 также как ячеек 9 вставки 3; выполнены не превышающими наибольшей длины волны частотной составляющей спектра заглушаемого шума, определяемой по Формуле (7).

Внутренний диаметр d „ корпуса 1 сотовой конструкции определяется соотношением

dк Пк 2h °

При этом внутренний диаметр корпуса d больше наружного диаметра вставки dä на удвоенную толщину обмотки 11 вставки 3.

Ширина 3 прорезей 16 на кольцах

15 соответствует толщине ребер 17, а ширина 34 прорезей на ребрах 18— толщине колец 15.

Для повышения эффекта шумоглушения и снижения гидравлического сопротивления корпус может выполняться путем сборки сотовой конструкции аналогично конструкции вставки 3. При этом сотовую конструкцию корпуса 1 образуют системы взаимно перпендикулярных колец 15 (фиг.8) шириной Ь с прорезями 16 по внешнему периметру, 1 идущими с шагом 11, глубиной b u шириной 3> и ребер 17 (фиг,10) дли— ной Н, шириной h и с прорезями 18 й. по одной стороне, идущими с шагом 1„, глубИной Ь И шИрИной F4 е ОграНИ ченные соседними кольцами 15 и ребрами 16 сотовые ячейки 19 имеют высоту 1„ и наибольшую ширину 1, а наименьшую п . Между указанными размерами сотовой конструкции корпуса 1 имеют место следующие соотношения размеров (1)-(6) аналогичные соотношениям для сотовой конструкции вставки 3

1353900

Внешняя цилиндрическая поверхность корпуса 1 охвачена нитяной или проволочной обмоткой 20, аналогичной по назначению и выполнению обмотке ll вставки 3, или сеткой 21, аналогич- 5 ной сетке 12, удерживаемой на корпусе 1 шнуровкой (не показана) ° При этом, как и в случае со вставкой. 3, плотность обмотки 20 на корпусе 1 одинакова или увеличивается в сто— рону от впускного патрубка 2.

Для упрощения сборки глушителя и обеспечения плотного прилегания внутренней поверхности корпуса 1 к внеш— ней поверхности вставки 3 с обмоткой

11, толщина которого имеет неопределенную величину, в большой степени зависящую от случайности, особенно при намотке нитей или проволоки, кольца 15 корпуса 1 снабжены сквозными радиальными прорезями 22 (фиг.8) и сборка корпуса 1 осуществляется таким образом, чтобы прорези 22 ле\ жали в одной плоскости. В результате корпус 1 сотовой конструкции получается разрезанным вдоль оси сквозной прорезью, и при сборке всего устройства корпус 1 надевается на вставку 3, а затем осуществляется обжатие корпуса I на вставке 3 с помощью шпи- 30 лек с гайками, продетыми через отверстия в ребрах !7, расположенных по обе стороны от сквозной прорези, и затем к корпусу 1 присоединяются передняя крышка патрубка 2, торцовая 35 стенка 4 и наносится внешняя обмотка 20.

Фланцы корпуса 1 сотовой конструкции выполняются за одно целое с самым верхним и самым нижним кольцами

15, внешние диаметры которых при этом увеличены по сравнению с внешним диаметром корпуса D до величин диаметров передней крышки патрубка 2 45

Dn и торцовой стенки 4 D,. .Для уменьшения габаритов глушителя диаметры крышки патрубка 2 и стенки 4 могут быть равны диаметру корпуса 1, и тогра диаметры фланцев Koprryca 1 выбираются равными его диаметру: внутренний диаметр впускного патрубка 2 d „ при проектировании глушителя выбирается равным внутреннему диаметру выпускного патрубка пневматической (энергетической) машины, для глушения шума которой он предназначается. Остальные основные конструктивные размеры определяются с учетом

8 рабочих характеристик и особенностей рабочего цикла заглушаемой машины, Глушитель шума работает следующим образом.

Вытекающий из механизма газ со скоростью, обычно близкой к звуковой непрерывно или периодически поступает через присоединенный к нему впускной патрубок 2 во внутреннюю полость глушителя, откуда под действием разности давлений, последовательно проходя через поры эвукопоглощающего наполнителя !О, заполняющего ячейки 9 вставки 3, через внешнюю обмотку 11 вставки 3, через кольцевое пространство и далее между вставкой 3 и корпусом и через отверстия 14 перфорации и капилляры обмотки 20 корпуса 1 либо через соты 19 и капилляры обмотки 20 корпуса 1 вытекают в атмосферу. При этом истечение струи газа во внутреннюю полость глушителя сопровождается шумом, звуковая мощность которого определяется формулой

„ в — d m, — t.c (18) где Х вЂ” коэффициент пропорциональности;

P — плотность газа в струе;

V — скорость струи на срезе впускного патрубка 2;

P — плотность газовой среды на срезе впускного патрубка 2;

С вЂ” скорость звука в среде газа.

Частотный спектр шума выхлопа обычно носит сплошной характер со слабо выраженным максимумом и со слабо выраженными дискретными составляющими на частотах, равных и кратных частоте Струхаля, а также частоте срабатывания механизма, если истечение .газа на выхлопе носит периодический характер и определяется расчетным путем по справочной литературе или в результате непосредственных измерений.

Фронт звуковых волн шума выхлопа имеет форму полусферы с центром во вспускном патрубке 2, так что звуковые волны шума выхлопа распространяются преимущественно вдоль поверхности звукопоглощающего наполнителя

10, заполняющего ячейки 9 вставки 3 и отражаются от торцовой стенки 4 согласно. схеме (фиг.12). Расчет величин эвукопоглощения шума выхлопа по частотным полосам может быть осуществлен по методике расчета каналовых

9 135 (активных) глушителей шума. Вычисленные при этом значения величин эвуко. поглощения в частотных полосах ЬК„„ имеют размерность дБ/м, и по ним в соответствующих полосах определяются величины звукопоглощения по формуле

Ь 1 д 1 ц 11 т (l 9) где Н вЂ” размер корпуса вдоль оси глушителя M.

Эффективность эвукоплоглощения глушителя сохраняется на максимально высоком уровне и в широком диапазоне частот и при использовании сотовой

Конструкции вставки 3, а также корпуса 1, с ограниченными поперечными размерами сотовых ячеек 9 и 19 1,, 1 1 и 1 за счет того, что тем са ° мым исключается возможность распространения звуковых волн в объеме эвукопоглощающего наполнителя 10, заполняющего вставку 3, и в кольцевом пространстве между обмотками II и 20 вставки 3 и корпуса l в том же на— правлении вдоль оси глушителя, в котором распространяются звуковые волны внутри вставки 3, излучаемые впускным патрубком 2. Возможным остается взаимодействие звуковых волн с материалом звукопоглощающего наполнителя, обмотками 11 и 20 вставки 3 и корпуса 1 только в радиальном направлении, при котором и обеспечи— вается наибольший эффект звукопоглощения энергии шума, излучаемого через впускной патрубок 2.

Продольные же размеры сотовых ячеек 9 и 19, т,е. толщина вставки h u поперечный размер кольца 15 hz между вставкой 3 и корпусом 1 или толщина сотовой конструкции корпу"а 1

h>, определяются исходя из потребной эффективности и спектра снижения уровней звуковой мощности шума выхлопа в стандартных октавных полосах частот в соответствии с ГОСТом. Если, например, требуется снизить уровень шума выхлопа на 20 — 40 дБ и преимущественно на низких и средних частотах (до 500 Гц), то суммарная толщина Ь (Ь, + h или h, + h ) должна быть принята в пределах 100

200 мм, а если требуется снизить шум выхлопа преимущественно на высоких частотах (свыше 500 Гц), то суммарная толщина должна быть взята из пределов h = 40-150 мм. При этом слег дует выбирать относительную толщину

10 воздушного подслоя h =h /h. +h в пределах Ь = 0,1 — 0,9.

Если же требуется обеспечить равномерное, т.е. примерно на одну и ту же величину, снижение уровня шума в диапазоне низких, средних и высоких частот от 100 до 10000 Гц, то выбирается конструктивное исполнение корпуса I в виде оболочки, перфориро l0 ванной отверстиями 14 или продоль— ными прорезями 13, а если требуется снизить шум выхлопа. на величину, возрастающую с ростом частоты, тогда выбирается сотовая конструкция кор-!

5 пуса 1-, а относительная толщина воздушного подслоя h =05-0,9. Если требуется снизить шум выхлопа íà 10—

30 дБ, то суммарная толщина вставки

3 и кольцевой полости или корпуса 1

20 сотовой конструкции выбирается в пределах h< + h = 40-150 мм, а относительная толщина воздушного подслоя

h = 0,1-0,3 или h =0,7-0,9.

Размер корпуса 1 вдоль оси Н и внутренний диаметр вставки 3 d определяются, во †перв, исходя иэ обеспечения требуемой средней скорости

Ч, протекания выбрасываемого газа через стенки вставки 3 и корпуса 1 в случаях, когда расход газа через входной патрубок осуществляется непрерывно, с мало изменяющейся производительностью. В этом случае средняя скорость для данного глушителя

35 выбирается в пределах V = 10-40 м/с.

При Ч <10 м/с обычно оказываются черезмерно большими габаритные раз- . меры и материалоемкость глушителя шума, а при V > 40 и/с черезмерную ве !0 личину имеют гидравлические потери глушителя шума, а также возможно вторичное шумообраэование повышенной мощности при взаимодействии газового потока с элементами конструкции данного устройства на больших скоростях.

Расчетная средняя скорость протекания газа через заполняющий сотовые ячейки 9 вставки 3 звукопоглощающий наполнитель IO определяется по фор 0 муле

V = т .d Н ° оь Я (20) где Q — - расход газа через впускной патрубок 2, м /с;

aC — объемная плотность заполне" ния звукопоглощающим наполнителем 10 ячеек 9 вставки 3 лежащая в данном случае в пределах м,„=О, 95-0, 995, 1353900

12 либо средняя объемная плотность обмотки 11 вставки 3, (или корпуса

1М„), лежащая в данном случае в пределах ohio = 0,8 — 0,95; oL =0,5-0, 9 (подставляется значение о, соответ" ствующее минимальному из значений

" н ° o s но а ) °

Выбор сравнительно более высокой средней плотности обмотки 20 внешнего покрытия корпуса 1 в сравнении с плотностью обмотки 11 покрытия вставки 3 обусловлен тем, что для эффективного поглощения энергии звуковой волны, распространяющейся вдоль поверхности слоя звукопоглощающего наполнителя 10, позади которого имеется воздушный подслой, требуется как можно более высокая акустическая проницаемость покрытий с обеих сторон от него и в то же время хорошая способность поверхности, ограничивающей воздушный подслой, отражать звуковые колебания.

В свою очередь, акустическая проницаемость тонких покрытий тем выше, чем больше их воздухопроницаемость, поэтому и можно регулировать величи— ну акустической проницаемости покрытий данного глушителя плотностью их обмоток 11 и 20.

Внешнее покрытие корпуса 1 и вставки 3, кроме того, дополнительно поглощает энергию шума выхлопа, обладая микропористой структурой, подобной структуре звукопоглощающего наполнителя 10. Однако величина этого звукопоглощения сравнительнО невелика: составляет 1-3 дБ на низких и средних частотах (до 500 Гц) и 310 дБ — на более высоких частотах.

Тем не менее укаэанный эффект звукопоглощения следует учитывать при акустическом расчете предполагаемого устройства.

Дополнительные условия, в соответствии с которыми уточняются эйачения

do и Н по формуле (17), — это соблюдение неравенства !ь d» а также выполняющееся в некоторых случаях условие настройки полости глушителя, ограниченной внутренней поверхностью вставки 3 и крьппкой пат рубка 2 и торцовой стенки 4, в резонанс к основной частоте заглушаемого шума выхлопа f „, для чего величина

Н принимается равной четверти длины

50 звуковой волны на основной частоте

f,„, заглушаемого шума по формуле

H (21) 4 С где С вЂ” скорость распространения о звука в газе, заполняющем полость глушителя, м/с.

Выбор размера Н по формуле (l6) дает особенно большой эффект шумо— глушения в случаях, когда имеет место "тональныи спектр шума выхлопа, т.е. такой спектр, в составе которого имеются одна или несколько частотных составляющих, не менее чем на

10 дБ превьш ающих уровни других частотных составляющих спектра. В то же время внутренний диаметр do вставки

3 должен быть возможно меньшим, чем обеспечивается наиболее эффективное поглощение шума данным устройством.

При этом чем больше величина отношения Н/д, тем выше эффект звукопоглощения данного устройства.

Роль обмоток 11 и 20 вставки 3 и корпуса 1 не исчерпывается участием их в активном поглощении звуковой энергии вместе со звукопоглощающим наполнителем 10, но оказывается более значительной и в итоге обеспечивающей вклад в суммарный эффект сни— жения звуковой мощности шума выхлопа, сравнимый с акустической эффективностью звукопоглощающего наполнителя

10 и находящегося за ним воздушного подслоя, поскольку указанные обмотки

11 и 20 оказывают существенное влияние на газодинамические процессы в глушителе, от которых, в свою оче— редь, зависит как суммарная его эффективность, так и излучательная спо— собность впускного патрубка 2, которую можно до той или иной степени снизить за счет выбора плотности намотки обмоток 11 и 20.

Истекающая через впускной патрубок 2 газовая струя, имея на его срезе начальную скорость „, тормозится затем внутри вставки 3 до нуля у торцовой стенки 4, например, по линейно— му закону, если воздухопроницаемость стенок вставки 3 и корпуса 1 вместе с покрытиями постоянна по высоте устройства (кривая 1 на фиг.13) . По та— кому же линейному закону (кривая 3 на фиг.14) возрастает, например, давление по высоте корпуса 1 от величины Р, (давление на срезе впускного!

353900!

4 патрубка 2) до величины Р,, определя— емой по формуле

1"! . d ---+P к (22) "о 8 o где о, — плотность газа в струе;,1— коэффициент торможения струи до подхода к торцовой стенке 4; g — ускорение свободного падения.

Перепад давлений между атмосферным и внутри глушителя обуславливает истечение выбрасываемого газа через стенки устройства в радиальном направлении с расходом по высоте, пропорциональным перепаду давления.

При неравномерной плотности обмоток 11. и 20 на внешней поверхности вставки 3 и корпуса 1, возрастающей от передней крышки впускного патрубка 2, но такой, что полное гидравлическое сопротивление глушителя сохраняется на прежнем уровне, скорость газовой струи внутри глушителя уменьшается от величины Ч„ до нуля (кривая 2 на фиг.13) по нелинейному закону, увеличивается и давление, однако

Ф уже до величины Р,, меньшей Р,, так как площади, ограничиваемые кривыми

4 и 3, и 2, должны быть одинаковыми в связи с тем, что неизменными в обоих случаях остается величина гидравлического сопротивления устройства и величина механической энергии истекающей газовой струи. E результате уменьшения величины максимального перепада давления между атмос— фЕрным давлением и давлением Р, внутри глушителя у торцовой стенки

4, а также выравнивания перепада давлений по высоте устройства достигается уменьшение максимума локального (на единицу площади) расхода выбрасываемого газа у торцовой стенки 4, а также общее выравнивание расхода газа через стенки по высоте глушителя. При этом, поскольку гидравлические потери пропорциональны

2-й степени скорости, а звуковая мощность вторичного звукообразования пропорциональна 6 — 8-й степени скорости потока, соответственно снижается общее гидравлическое сопротивление данного устройства (в связи с чем становится возможным увеличить среднюю плотность обмотки 20 корпуса 1 и среднюю плотность обмотки !! вставки 3 при заданной величине гидросопротивления и за счет этого повысить акустическую эффективность данного устройства) и снижается звуковая мощность вторичного шума при газодинамическом взаимодействии истекающей струи с элементами конструкции глушителя.

При этом уменьшается также и опасность увлажнения и обмерзания, связанная с ней опасность снижения эффективности или полного выхода иэ строя глушителя шума, особенно при большом влагосодержании выбрасываемого газа. Известно, что пары жидкости, содержащиеся в выбрасываемом газе, могут конденсироваться в капельки жидкости, если температура газовой струи понижается в связи с понижением давления на срезе выпускного патрубка 2 ниже точки росы.Эти капельки задержкиваются, оседают в капиллярах звукопоглощающего наполнителя 10 и снижают его звукопоглощающую способность. Они, кроме того, могут замерзать и разрушать капиллярную структуру наполнителя !О при отрицательных температурах окружающей атмосферы и даже при комнатной температуре при глубоком переохлаждении газовой струи и плохом теплообмене с окружающей средой. Опасность черезмерного увлажнения звукопоглощающего наполнителя 10 и обмерзания глушителя 9 исключается или сводится до минимума, а возможности применения глушителя шума в связи с этим значительно расширяются эа счет того, что при выравнивании перепада давлений и расхода вдоль оси устройства за счет неравномерности намотки обмоток 11 и 20 исключаются локальные перепады давления в газовом потоке, а значит, легче осуществима органиэация сброса газа в атмосферу через глушитель при температурах выше точки росы во всем его объеме. Этому в значительной степени способствует также практически полная воздухонепроницаемость (1 00%-ное живое сечение) сотовой конструкции вставки 3 и корпуса 1.

Звукопоглощающий наполнитель 10, заполняющий сотовые ячейки 9 вставки

3, при этом играет двоякую роль в де55

50 ле ослабления звуковой мощности газового потока, выбрасываемого через выпускной патрубок 2: разделяет газовый поток на отдельные струйки при прохождении через капилляры наполнителя 10, что само по себе способству".

I6 шителя.

При приближенных расчетах выбирают такие значения с „ и („, при которых их произведение для одного и того же элемента конструкции (звукопоглощающего наполнителя 10 обмоток II и 20 вставки 3 или корпуса 1) дает минимальную величину, вкладом же ос- тальных проницаемых элементов в гидравлическое сопротивление устройства пренебрегают, Расчетная величина г должна удовлетворять условию ет снижению шумности газового потока, и активно поглощает энергию звуковых колебаний, распространяющихся в газовом потоке, за счет трения на стенках капилляров. При этом особенностью глушителя шума является то, что сотовые ячейки 9 вставки 3 имеют ограниченные поперечные размеры, и их площади поперечного сечения возрастают в направлении к внешней поверхности корпуса 1, а также то, что газовый поток течет изнутри наружу устройства, Этим и обеспечиваются условия для надежного удержания наполнителя

10 в ячейках 9 одним только внешним покрытием обмотки ll, и нет необходимости в дополнительном применении для этой цели каких †ли устройств, например, конструкции типа перфорированного цил дра, примыкающего к 20 внутренней поверхности вставки 3. В результате внутренняя цилиндрическая поверхность вставки образуется практически только пористой поверхностью звукопоглощающего наполнителя 10, чем при одних и тех же габаритных размерах устройства обеспечивается эна— чительное снижение гидравлического сопротивления глушителя и вместе с тем существенное (на 10 — 20 дБ) повышение его знукопоглощающей способ— ности. Этому способствует применение заостренных кромок колец 5 и ребер 6, образующих сотовую конструкцию вставки 3 и обращенных к оси корпуса 1. 35

При использовании глушителя шума для снижения шума машин, работающих в режиме периодического (с периодом

Т) сброса газа в течение времени, 40 причем с Т (на выхлопе пневмоцилиндра, гтластинчатого компрессора и т.п.), приведенные рекомендации по его проектированию и расчету эффективности в основном сохраняют силу, за исключением того, что расчетная средняя скорость V. в данном случае может быть принята существенно большей величины. Кроме того, в дан— ном случае имеется возможность дополнительного использования для глушения шума внутренней полости устройства в качестве буфера, выравнивателя давления. Гидравлическое сопротивление устройства и средняя скорость протекания газа V, могут быть значительно увеличены по сравнению с данным случаем, в котором важно только, чтобы давление в полости глушительноro устройства в пределах периода его срабатывания Т успело сравняться с атмосферным до прихода следующей порции газа при следующем по счету выхлопа заглушаемой машины. При Г Т, расчетная максимальная величины избыточного давления Р„ в полости глушительного устройства, создаваемая при каждом очередном выхлопе, рассчитывается по формуле т (23)

7 V«dy(d H+d Ч„с y) где Р— атмосферное давление, Па;

Н вЂ” высота рабочей полости глушительного устройства, м; d — внутренний диаметр вставки, м, d — внутренний диаметр впускного патрубка 2; V критическая (максимальная) скорость истечения газа через впускной патрубок 2, м/с (для приближенньгх расчетов может быть принята равной 300 м/с), безразмерный коэффициент формы газового импульса ныхлопа, показывающий, какая часть массы газа прошла через впускной патрубок 2 в докритическом режиме расхода (обычно лежит н пределах =0,7-1 0 и н приб- . лиженных расчетах принимается гГ

=0,95);, — длительность выхлопа газа н закритическом режиме.

Длительность выхлопа в атмосферу, увеличивающаяся из-эа присоединения к выпускному патрубку заглушаемой машины предлагаемого глушителя, увеличивается при этом до величины г С (24)

ds H n(n где ос„ — безразмерный принеднный коэффициент живого сечения проницаемых элементов конструкции глушительного устройства; „ — безразмерный приведенный коэффипиент местного сопротивления глу1353900 !

17 (25) где Т вЂ” периодичность выхлопов, Прочностный расчет с использованием формулы (16) и rидравлический расчет с использованием формул (24) и (25) обеспечивают высокую эффективность и надежность глушителя шума в режиме периодических выхлопов эаглу- 10 шаемой машины.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Глушитель шума, содержащий ци- 15 линдрический корпус, снабженный впускным патрубком, глухой торцовой стенкой и наружнс1й обмоткой, соосную перфорированную вставку и эвукопоглощающий наполнитель, причем боковая по- 20 верхность корпуса выполнена перфорированной, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, перфорированная вставка выполнена в виде цилиндрической обечайки сотовой конструкции, эвукопоглощающий накопитель размещен в сотовых ячейках вставки и выполнен из капиллярно-пористого материала, а наружная поверхность вставки снабжена обмоткой в виде размещенных послойно и перекрестно нитей, причем сотовые ячейки выполнены поперечным размером, не превышающим длины волны наибольшей составляющей спектра заглушаемого шума.

2. Глушитель по п.l, о т л и ч аю шийся тем, что корпус выпол— нен в виде сотовой конструкции, причем сотовые ячейки корпуса выполнены поперечным размером, не превышающим длины волны наибольшей составляющей спектра заглушаемого шума.

3. Глушитель по пп.l и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что .обмотка вставки выполнена из сетки.

4. Глушитель по пп.1-3, о т л и— ч а ю шийся тем, что обмотка корпуса выполнена иэ сетки.

5. Глушитель по пп.l-4, о т л и— ч а ю шийся тем, что обмотка корпуса выполнена с плотностью, превышающей плотность обмотки вставки.

6. Глушитель по пп.l-5, о т л и— ч а ю шийся тем, что плотность обмотки корпуса и вставки выполнена с плотностями, увеличивающимися в сторону от впускного патрубка, 7. Глушитель по пп.l-б, о т л ич а ю щ и и с.я тем, что кромки сотовых ячеек вставки, обращенные к оси, выполнены заостренными.

1353900!

353900

1353900 и к

Уиа 14

Со с тав ит ель В . Слав ников

Техред А. Кравчук Корректор N. Максимишинец

Редактор А.Козориз

Заказ 5677/29 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4