Многокамерный глушитель шума
Изобретение относится к технике глушения шума. Многокамерный глушитель содержит цилиндрический корпус, жестко соединенный с впускным и выпускным патрубками, пакет перегородок, выполненных в виде дисков с отверстиями, и звукопоглощающий элемент, расположенный на торцевой части выпускного патрубка со стороны, обращенной к перегородкам. Пакет перегородок содержит кольца, размещенные между дисками, жестко соединенные с впускным и выпускным патрубками стержнями, расположенными в периферийной части пакета перегородок. Между гладкой (11) и перфорированной (12) поверхностями звукопоглощающего элемента (10) размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, содержащая первый жесткий сплошной профилированный слой (13), закрепленный на гладкой поверхности. Второй слой (14) звукопоглощающего элемента, более мягкий, чем первый, выполнен из тел вращения, расположенных в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя. Третий слой (18) расположен между первым слоем и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента и выполнен из строительной герметизирующей пены. Обеспечивается повышение эффективности шумоглушения за счет исключения «лучевого эффекта» и проникновения звуковых волн. 2 ил.
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, содержащем 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, которая состоит из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким слоем, и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента.
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 не совпадающими, 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) выполнен в виде гладкой 11 и перфорированной 12 поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 13, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности 11, второй слой 14, более мягкий чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 13.
Прерывистый звукопоглощающий слой 14, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 13, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения и крепится с помощью стержней 16 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 16), параллельных гладкой 11 и перфорированной 12 поверхностям, которые жестко связанны с гладкой поверхностью 11 посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 17, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности 11, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 16, и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).
Сплошной профилированный слой 13 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 15 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 15 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 14.
Третий слой 18 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом, за счет заполнения пустот, образованных поверхностями 11 и 12, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 18 расположен между первым, более жестким слоем 13, и перфорированной поверхностью 12 звукопоглощающего элемента.
В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 13 применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м3 со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминия.
В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, звукопоглощающего слоя 14 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.
Материал перфорированной поверхности 12 может быть выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 12, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.
Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 12 и третий слой 18 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой 14, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 13, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 13 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль, и фокусирующий отраженный звук на мягкий звукопоглощающий слой 14. Здесь 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. Коэффициент перфорации перфорированной поверхности 12 принимается равным или более 0,25.
Многокамерный глушитель шума, содержащий цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, расположенными на его противоположных торцевых поверхностях, пакет перегородок, выполненных в виде дисков, с размещенными между ними кольцами, жестко соединенными с торцевым впускным и выпускным патрубками, посредством не менее двух стержней, расположенных в периферийной части пакета перегородок, при этом в крайних дисках пакета выполнены отверстия в периферийной части, а в дисках центральной части пакета выполнены отверстия в центре, звукопоглощающий элемент, расположенный на торцевой части выпускного патрубка со стороны, обращенной к перегородкам, и имеющий гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, содержащая первый жесткий сплошной профилированный слой, закрепленный на гладкой поверхности звукопоглощающего элемента, и более мягкий, чем первый, второй слой, выполненный из тел вращения, расположенных в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, отличающийся тем, что звукопоглощающая конструкция содержит третий слой, расположенный между первым слоем и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента, выполненный из строительной герметизирующей пены.
