Модальный аттенюатор
Модальный аттенюатор содержит кольцевые камеры, расположенные между корпусом аттенюатора и перфорированным экраном, окружающим основной канал потока. В некоторых конфигурациях модальный аттенюатор выполнен в виде секции расширителя. В некоторых конфигурациях высота и/или ширина кольцевых камер могут изменяться в продольном направлении корпуса аттенюатора так, чтобы объемы камер менялись в продольном направлении корпуса аттенюатора. Каждая камера предпочтительно содержит открытую часть, расположенную напротив перфорированного экрана таким образом, чтобы акустические волны, проходящие через перфорированный экран, могли распространяться в камеру через открытую часть. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к модальному аттенюатору, который может использоваться в некоторых устройствах для снижения шума, создаваемого флюидом, протекающим через технологическую линию, такую как труба, клапан или регулятор.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Управление потоком флюида, протекающего из одного места в другое, осуществляется посредством гидравлического клапана. Когда гидравлический клапан находится в закрытом положении, флюид, находящийся на одной стороне под высоким давлением, не может протекать в место с более низким давлением, на другой стороне клапана. Из-за разности давлений между впускным и выпускным отверстиями регулирующего клапана, а также извилистого пути потока, протекающего через регулирующий клапан, на нагнетательной стороне регулирующего клапана создается турбулентный поток флюида, который приводит к возникновению нежелательных и потенциально опасных шумов.
С целью снижения шума в некоторых регуляторах использовались многопортовые клети или панели, посредством которых уменьшалось падение давления потока проходящего через клеть, и выходящий поток становился более равномерным. Однако данные шумоподавители клеточного типа также снижают скорость течения флюида через клеть, из-за чего может снижаться эффективность регулятора.
Устройства для снижения шума другого типа содержат материалы, расположенные на пути потока и поглощающие звуковые волны, преобразуя звуковые волны в тепловую энергию. Однако эффективные частоты данных звукопоглощающих материалов ограничены, при этом данные материалы уменьшают поток флюида, протекающего через материал.
В других случаях для снижения шума использовали поглощающие устройства, расположенные на нагнетательной стороне регулятора. В частности, устройство подавления совпадения мод, описанное в "The Modal Coincidence Suppression Device (MCSD) For The Reduction Of Noise From Control Valves", автор Ali E. Broukhiyan, далее («MCSD»), содержание которого включено в данную заявку посредством ссылки. Однако устройство подавления совпадения мод, описанное в MCSD, имело очень большую массу и было сложным для реализации.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с некоторыми аспектами данного изобретения модальный аттенюатор для снижения шума в технологической системе содержит множество камер, расположенных на расстоянии друг от друга в продольном направлении корпуса аттенюатора, причем ширина камер увеличивается от первой концевой камеры, примыкающей к впускному отверстию, по направлению к промежуточной камере. В некоторых случаях ширина камер может уменьшаться от промежуточной камеры по направлению ко второй концевой камере, примыкающей к выпускному отверстию.
В соответствии с некоторыми аспектами данного изобретения модальный аттенюатор для снижения шума в технологической системе содержит множество камер, расположенных на расстоянии друг от друга в продольном направлении корпуса аттенюатора, причем ширина камер уменьшается от первой концевой камеры, примыкающей к впускному отверстию, по направлению к промежуточной камере. В некоторых случаях ширина камер может увеличиваться от промежуточной камеры по направлению ко второй концевой камере, примыкающей к выпускному отверстию.
В соответствии с некоторыми аспектами данного изобретения модальный аттенюатор для снижения шума в технологической системе содержит множество камер, расположенных на расстоянии друг от друга в продольном направлении корпуса аттенюатора, причем глубина камер изменяется ступенчато.
В одной конфигурации впускное отверстие может быть выполнено с возможностью подсоединения в линию к первой трубе, а выпускное отверстие может быть выполнено с возможностью дополнительного подсоединения в линию ко второй трубе, при этом корпус аттенюатора расширяется в продольном направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию, образуя основной путь потока флюида от впускного отверстия к выпускному отверстию. Внутри корпуса аттенюатора может быть расположен перфорированный экран. Перфорированный экран может располагаться вокруг основного канала потока флюида от впускного отверстия к выпускному отверстию. Между корпусом аттенюатора и перфорированным экраном могут быть образованы камеры. Каждая камера может иметь ширину, высоту и открытую часть, расположенную напротив перфорированного экрана таким образом, чтобы акустические волны, проходящие через перфорированный экран, могли распространяться в камеру через открытую часть.
В соответствии с некоторыми аспектами данного изобретения модальный аттенюатор выполнен в виде секции расширителя для вставки в линию между первой трубой, имеющей первый диаметр, и второй трубой, имеющей второй диаметр, больший, чем первый диаметр. Перфорированный экран может быть расположен внутри корпуса аттенюатора, причем перфорированный экран располагается вокруг основного канала потока флюида от впускного отверстия к выпускному отверстию. Основной путь потока флюида может расширяться в направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию. В продольном направлении корпуса аттенюатора может быть расположено множество камер. Каждая камера может иметь ширину, высоту и открытую часть, расположенную напротив перфорированного экрана таким образом, чтобы акустические волны, проходящие через перфорированный экран, могли распространяться в камеру через открытую часть.
В одной конфигурации впускное отверстие имеет первый диаметр, а выпускное отверстие имеет второй диаметр. Корпус аттенюатора расширяется в продольном направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию.
Кроме того, данные аспекты и конфигурации могут содержать один или более следующих дополнительных аспектов и конфигураций.
В некоторых конфигурациях множество камер может включать по меньшей мере семь камер, расположенных в продольном направлении корпуса аттенюатора. Множество камер может включать по меньшей мере девять камер, расположенных в продольном направлении корпуса аттенюатора. Количество камер, расположенных в продольном направлении корпуса аттенюатора, может быть большим или меньшим.
В некоторых конфигурациях высота камер может постепенно увеличиваться от каждой из первой концевой камеры и второй концевой камеры до промежуточной камеры. В некоторых конфигурациях высота камер может изменяться в продольном направлении корпуса аттенюатора от большей высоты камеры до меньшей высоты камеры. Высота и/или ширина камер может последовательно уменьшаться в направлении потока от впускного отверстия к выпускному отверстию.
В некоторых конфигурациях ширина камер может быть одинаковой. В других конфигурациях некоторые из камер шире других камер.
В некоторых конфигурациях первый соединительный фланец может быть расположен на впускном отверстии, соединяемом с первой трубой. Второй соединительный фланец может быть расположен на выпускном отверстии, соединяемом со второй трубой.
В некоторых конфигурациях камеры и/или основной канал потока флюида могут по меньшей мере частично образовываться множеством кольцевых стенок, расположенных на внутренней поверхности корпуса аттенюатора. Стенки могут иметь одинаковый внутренний диаметр, образующий практически цилиндрический основной путь потока. Одна или более стенок могут иметь различные внутренние диаметры. По мере перемещения от впускного отверстия к выпускному отверстию диаметр внутренних кольцевых поверхностей кольцевых стенок может увеличиваться.
В некоторых конфигурациях объем каждой камеры последовательно уменьшается от наибольшего объема первой концевой камеры, примыкающей к впускному отверстию, до наименьшего объема второй концевой камеры, примыкающей к выпускному отверстию.
В некоторых конфигурациях перфорированный экран может содержать корпус экрана, имеющий форму усеченного конуса. Форма корпуса экрана может повторять форму внутренних диаметров внутренних кольцевых поверхностей кольцевых стенок.
Дополнительные аспекты и конфигурации станут очевидными при тщательном изучении прилагаемых графических материалов и их последующего подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На Фиг. 1 проиллюстрирован вид в перспективе модального аттенюатора, изображенный в разрезе, в соответствии с одной конфигурацией;
На Фиг. 2 схематически проиллюстрирован поперечный разрез модального аттенюатора, выполненный по линиям A-A на Фиг. 1, в соответствии с другой конфигурацией;
На Фиг. 3 схематически проиллюстрирован поперечный разрез модального аттенюатора, выполненный по линиям A-A на Фиг. 1, в соответствии с дополнительной конфигурацией;
На Фиг. 4 схематически проиллюстрирован поперечный разрез модального аттенюатора, выполненный по линиям A-A на Фиг. 1, в соответствии с еще одной конфигурацией; и
На Фиг. 5 схематически проиллюстрирован поперечный разрез модального аттенюатора, выполненный по линиям A-A на Фиг. 1, в соответствии с еще дополнительной конфигурацией.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с некоторыми аспектами данного изобретения модальный аттенюатор содержит кольцевые камеры, расположенные между корпусом аттенюатора и перфорированным экраном, окружающим основной канал потока, причем высота и/или ширина кольцевых камер варьируется в продольном направлении корпуса аттенюатора так, чтобы объемы камер изменялись в продольном направлении корпуса аттенюатора.
В соответствии с некоторыми аспектами данного изобретения модальный аттенюатор выполнен в виде секции расширителя, содержащей корпус аттенюатора, проходящий в продольном направлении от впускного отверстия, имеющего первый диаметр, к выпускному отверстию, имеющему второй диаметр, и образующий основной путь потока флюида, расширяющийся от впускного отверстия к выпускному отверстию, а также множество камер, расположенных в продольном направлении корпуса аттенюатора, причем камеры образуются между корпусом аттенюатора и перфорированным экраном, при этом каждая камера имеет ширину, высоту и открытую часть, расположенную напротив перфорированного экрана таким образом, чтобы акустические волны, проходящие через перфорированный экран, могли распространяться в камеру через открытую часть.
Если не указано иное, любые признаки или характеристики любого из вариантов реализации модального аттенюатора, описанного в данной заявке, могут быть объединены с признаками или характеристиками любого из других вариантов реализации модальных аттенюаторов.
На Фиг. 1 в соответствии с некоторыми аспектами изобретения проиллюстрирован модальный аттенюатор 10, содержащий полый корпус 12 аттенюатора и полый перфорированный экран 32, расположенный внутри полого корпуса 12 аттенюатора. Корпус 12 аттенюатора предпочтительно выполнен в виде удлиненного полого трубчатого элемента, как правило, приблизительно соответствующего секции трубопровода и, предпочтительно, проходящего от первого соединительного фланца 14 на первом конце 16 полого корпуса 12 аттенюатора ко второму соединительному фланцу 18 на втором конце 20 полого корпуса 12 аттенюатора. Первый соединительный фланец 14 и второй соединительный фланец 18 подсоединены в линию с технологическими трубами и/или в линию с регулятором, клапаном или другим оборудованием для поточной технологической обработки на одном конце и с технологической трубой или оборудованием для поточной технологической обработки на другом конце. Таким образом, описанные модальные аттенюаторы 10 выполнены с возможностью быстрой модернизации практически в любой технологической системе, потому что отсутствует необходимость в замене или модификации регуляторов или клапанов, причем модальный аттенюатор 10 выполнен с возможностью присоединения, как и любой другой сегмент трубы.
Корпус 12 аттенюатора может содержать впускную часть 22, соединенную с первым соединительным фланцем 14 и/или выпускную часть 24, соединенную со вторым соединительным фланцем 18. Впускная часть 22 и выпускная часть 24 могут иметь практически цилиндрическую форму с практически постоянным внутренним диаметром. Например, впускные и выпускные части 22 и 24 могут иметь такой же внутренний диаметр, как у технологических труб, к которым должны быть присоединены соединительные фланцы 14 и 18. К впускной части 22 может быть присоединен конусообразный впускной сегмент 26, а к выпускной части 24 может быть присоединен конусообразный выпускной сегмент 28. Впускной сегмент 26 может иметь меньший диаметр, приближенный к диаметру впускного отверстия 22. Выпускной сегмент 28 может иметь меньший диаметр, приближенный к диаметру выпускного отверстия 24. Другими словами, впускной сегмент может расширяться в направлении потока флюида через корпус 12 аттенюатора, при этом выпускной сегмент 28 может сужаться в направлении потока. Впускной сегмент 26 может быть соединен с выпускным сегментом 28 посредством практически цилиндрического промежуточного сегмента 30.
Перфорированный полый экран 32 имеет внутренний диаметр, который, предпочтительно, практически совпадает с внутренним диаметром впускного отверстия 22 и/или выпускного отверстия 24. Таким образом, экран 32, предпочтительно, имеет такой же внутренний диаметр, что и секции труб, соединенные с противоположными концами 16, 20 модального аттенюатора. Экран 32, предпочтительно, имеет цилиндрический корпус 34, содержащий множество перфораций 36. В одном иллюстративном варианте реализации изобретения по меньшей мере одна и вплоть до всех перфораций 36 может иметь круглую форму. В других вариантах реализации изобретения перфорации 36 могут иметь другую форму, такую как, например, квадрат, прямоугольник, треугольник, многоугольник, овал или иметь неправильную форму. В других вариантах реализации изобретения корпус 34 экрана может быть полностью или частично покрыт звукопоглощающим материалом.
Множество кольцевых стенок 38, расположенных на внутренней поверхности корпуса 12 аттенюатора, расположены на расстоянии друг от друга в продольном направлении корпуса аттенюатора. Посредством стенок 38 пространство между внутренней поверхностью корпуса 12 аттенюатора и внешней поверхностью корпуса 34 экрана разделяется на множество кольцевых камер 40. Каждая кольцевая камера 40 по меньшей мере частично и, предпочтительно, полностью проходит вокруг внешней поверхности перфорированного экрана 32. Каждая кольцевая камера 40 на внутренних кольцевых частях кольцевых стенок 38 имеет открытую часть. Открытая часть расположена напротив перфорированного экрана 32 таким образом, чтобы акустические волны, проходящие через перфорации 36, могли распространяться в камеры 40, а отраженные акустические волны могли выходить из камер через открытую часть и возвращаться к перфорированному экрану.
Две или более камер 40 имеют разные объемы. Считается что, камеры 40 разных объемов могут ослаблять звуковые волны разных частот с большей или меньшей эффективностью. Таким образом, модальный аттенюатор 10 может быть выполнен с возможностью ослабления широкого диапазона акустических частот и/или ослабления некоторых выбранных акустических частот в большей степени, чем других акустических частот.
В проиллюстрированном на Фиг. 1 варианте реализации изобретения объем камер 40 увеличивается во впускном сегменте 26 корпуса 12 аттенюатора от впускного отверстия 22 по направлению к промежуточному сегменту 30. С другой стороны, объем камер 40 уменьшается в выпускном сегменте 28 от промежуточной части 30 по направлению к выпускному отверстию 24. Однако данная конфигурация увеличивающихся и уменьшающихся объемов камер 40 является только одной иллюстративной конфигурацией, содержащей камеры 40 с изменяющимся объемом в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора. Также возможны дополнительные конфигурации, которые могут включать различные структуры и/или случайные или псевдослучайные размещения различных объемных камер 40 в продольном направлении корпуса аттенюатора.
Протекание флюида через внутреннюю часть модального аттенюатора 10, например, из впускной части 22 в выпускную часть 24, часто сопровождается и/или создает акустические волны, например шум. Часто акустические волны распространяются наружу в радиальном направлении. Таким образом, когда флюид перемещается в продольном направлении внутренней части (например, внутреннего диаметра) корпуса 24 экрана, акустические волны распространяются наружу в камеры 40, например, через перфорации 36. Стенки 38 и камеры 40 выполнены с возможностью отражения акустических волн в флюид, перемещающийся через модальный аттенюатор 10, назад по направлению к внутренней части корпуса 34 экрана, что приводит к разрушению или подавлению отраженных звуковых волн при их столкновении с другими звуковыми волнами внутри корпуса 34 экрана. Отверстия 36 позволяют звуковым волнам распространяться в прямом и обратном направлении между внутренней частью корпуса 34 экрана и камерами 40.
Посредством управления объемом камер 40, например, путем изменения ширины и/или высоты каждой из камер, а также расстояния между противоположными камерами, может быть достигнуто разрушение звуковых волн на определенных частотах. Объем каждой камеры 40 образуется кольцевым пространством 46 между корпусом 34 экрана и корпусом 12 аттенюатора. Каждое кольцевое пространство 46 имеет ширину 47 и высоту 49. Ширина и высота камер может варьироваться от одной камеры 40 до другой камеры 40. Таким образом, для изменения объема камер 40 может использоваться множество различных комбинаций вариантов. Например, ширина некоторых или всех камер 40 может поддерживаться постоянной, при этом может варьироваться только высота данных камер 40. Высота некоторых или всех камер 40 может поддерживаться постоянной, при этом может варьироваться только ширина данных камер 40. Высота некоторых или всех камер 40 может варьироваться, при этом также может варьироваться ширина данных камер 40.
В конфигурации, проиллюстрированной на Фиг. 1, ширина каждой камеры 40 является практически одинаковой, при этом высота камер 40 варьируется в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора. Высота камер 40 варьируется от наименьшей высоты в камерах 40, расположенных рядом с впускным отверстием 22 и выпускным отверстием 24, до наибольшей высоты вдоль промежуточной части 30.
На Фиг. 2 проиллюстрирован другой модальный аттенюатор 110, аналогичный модальному аттенюатору 10 на Фиг. 1, за исключением того, что объем камер 40 изменяется путем изменения как высоты 49, так и ширины 47 камер 40 в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора. Для упрощения поиска в данной иллюстративной конфигурации идентичным или сходным деталям присваивается одинаковый ссылочный номер, что и на Фиг. 1, при этом их описание является одинаковым, как приводится выше, за исключением случаев, указанных в данной заявке. Таким образом, модальный аттенюатор 110 содержит корпус 12 аттенюатора, который проходит между впускным отверстием 22 и выпускным отверстием 24, перфорированный экран 32, имеющий цилиндрический корпус 34 экрана, проходящий от впускного отверстия 22 до выпускного отверстия 24, и множество камер 40 в виде кольцевых пространств 46, образуемых между кольцевыми стенками 38, проходящими внутрь в радиальном направлении от корпуса 12 аттенюатора.
Ширины 47 камер 40 увеличиваются в размере от камер, расположенных рядом с каждым из впускным отверстием 22 и выпускным отверстием, по направлению к центральной части корпуса 12 аттенюатора. В данной конфигурации семь камер 40 расположены на расстоянии друг от друга в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора между впускным отверстием 22 и выпускным отверстием 24, при этом дополнительные или меньшее количество камер 40 могут быть расположены в продольном направлении корпуса аттенюатора. Например, ширины камер 40 увеличиваются от впускного отверстия 22 до промежуточного сегмента 30. В данном примере крайняя левая камера 40, расположенная рядом с впускным отверстием 22, имеет первую ширину 47, при этом следующая камера 40, расположенная рядом с правой, имеет большую ширину 47, следующая камера 40 вправо имеет еще большую ширину 47, причем центральная камера 40, которая полностью расположена внутри промежуточного сегмента 30, имеет наибольшую ширину 47. Кроме того, например, ширина камер 40 уменьшается от промежуточного сегмента 32 до выпускного отверстия 24. В данном примере ширина камеры 40, расположенной рядом и справа от центральной камеры 40, имеет меньшую ширину 47, при этом следующая камера 40 справа имеет еще меньшую ширину 47, следующая камера 40 справа и корпус 12 аттенюатора имеет еще меньшую ширину 47. Ширина 47 крайних левых и крайних правых камер может быть одинаковой или различной.
Наряду с изменением ширин 47 камер 40 в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора также изменяются высоты 49 камер 40. Так, например, высоты 49 камер 40 постепенно увеличиваются от каждого из впускного отверстия 22 и выпускного отверстия 24 к промежуточному сегменту 30. В данном примере, центральная камера 40, расположенная внутри промежуточного сегмента 30, имеет наибольшую высоту 49, крайняя левая камера 40, расположенная рядом с впускным отверстием 22, имеет наименьшую высоту 49 по сравнению с любой из камер слева от центральной камеры 40, при этом крайняя правая камера 40, расположенная рядом с выпускным отверстием 24, имеет наименьшую высоту 49 по сравнению с любой из камер справа от центральной камеры 40. Высота 49 крайней левой камеры 40 и крайней правой камеры 40 может быть одинаковой или различной. Внутренний диаметр поверхности каждой из стенок 38 предпочтительно является одинаковым, который практически совпадает с внутренними диаметрами впускного отверстия 22 и выпускного отверстия 24, и образует практически цилиндрическую форму, повторяющую форму корпуса 34 экрана. Внешние диаметры стенок 38 изменяются, предпочтительно, в соответствии с изменениями контура внутреннего диаметра корпуса 12 аттенюатора.
В данной иллюстративной конфигурации объемы камер 40 являются наибольшими в центральной области корпуса 12 аттенюатора и наименьшими на противоположных левом и правом концах корпуса аттенюатора. При этом в других структурах объемы камер 40 могут изменяться случайным и/или псевдослучайным образом. Кроме того, структура с увеличивающимися и уменьшающимися объемами и/или ширинами 47 и высотами 49 камер 40 не ограничивается структурой, описанной применительно к данному примеру. Скорее, ширины 47 и/или высоты 49 камер 40 могут выборочно изменяться в разных структурах и/или в случайных или псевдослучайных структурах, например, по мере необходимости, для более интенсивного ослабления определенных акустических частот и/или большего или меньшего ослабления различных диапазонов частот.
На Фиг. 3 проиллюстрирован другой модальный аттенюатор 210, аналогичный модальным аттенюаторам 10 и 110, за исключением того, что объемы камер 40 варьируются в пределах другой структуры, содержащей камеры 40 с чередующимися большими и меньшими объемами в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора. Для упрощения поиска в данной иллюстративной конфигурации идентичным или сходным деталям присваивается одинаковый ссылочный номер, что и на Фиг. 1 или 2, при этом их описание является одинаковым, как приводится выше, за исключением случаев, указанных в данной заявке. Таким образом, модальный аттенюатор 210 содержит корпус 12 аттенюатора, который проходит между впускным отверстием 22 и выпускным отверстием 24, перфорированный экран 32, имеющий цилиндрический корпус 34 экрана, проходящий от впускного отверстия 22 до выпускного отверстия 24, и множество камер 40 в виде кольцевых пространств 46, образуемых между кольцевыми стенками 38, проходящими внутрь в радиальном направлении от корпуса 12 аттенюатора. В отличие от предыдущих примеров, корпус 12 аттенюатора содержит относительно длинный промежуточный сегмент 30 и относительно короткие впускные и выпускные сегменты 26 и 28. В данной иллюстративной конфигурации промежуточный сегмент 30 имеет практически цилиндрическую внешнюю поверхность, при этом все камеры 40 расположены вдоль промежуточного сегмента 30 между впускным сегментом 26 и выпускным сегментом 28. При этом в других конфигурациях форма корпуса 12 аттенюатора может быть более сходной с формами, проиллюстрированными на Фиг. 1 и 2, при этом некоторые из камер 40 могут быть расположены вдоль одного или обоих впускного и выпускного сегментов 26 и 28.
В данной конфигурации глубины камер 40 изменяются ступенчато; то есть высоты 49 изменяются вдоль длины корпуса 12 аттенюатора от большей высоты камеры 40 к меньшей высоте камеры 40. Так, например, в иллюстративной конфигурации, проиллюстрированной на Фиг. 3, высоты 49 камер 40 начинаются с большей высоты (то есть большей глубины), начиная с крайней левой камеры 40, расположенной рядом с впускным отверстием 22, при этом меньшая высота и большая высота чередуются попеременно. В некоторых конфигурациях все камеры с большими высотами могут иметь одинаковую высоту и/или все камеры с меньшими высотами могут иметь одинаковую высоту. При этом в других конфигурациях камеры 40 с большими высотами могут сами иметь разные высоты и/или камеры 40 с меньшими высотами могут сами иметь разные высоты. В данной конфигурации высоты камер 40 могут быть выбраны таким образом, что разные высоты используются для выборочного ослабления различных частот. Внутренний диаметр поверхности каждой из кольцевых стенок 38 предпочтительно является одинаковым, практически совпадающим с внутренними диаметрами впускного отверстия 22 и выпускного отверстия 24, и образует основной путь потока практически цилиндрической формы, который повторяет форму корпуса 34 экрана. В данном примере модальный аттенюатор 210 содержит девять кольцевых камер 40, расположенных на расстоянии друг от друга в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора; при этом количество камер 40 может быть большим или меньшим.
В данной иллюстративной конфигурации ширины 47 камер 40 являются одинаковыми. При этом ширины 47 камер 40 могут меняться таким образом, что некоторые из камер 40 являются более широкими или более узкими по сравнению с другими камерами 40, расположенными в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора.
Кроме того, структура с попеременно чередующимися высотами 49 камер 40 не должна ограничиваться структурой, проиллюстрированной на Фиг. 3. Предпочтительнее, чтобы высоты 49 могли, например, чередоваться в группах из 2, 3 или более камер 40 с большей высотой и камер 40 с меньшей высотой. Например, высоты 49 могут чередоваться в различных группах камер 40 с большей высотой и камер 40 с меньшей высотой.
Как можно увидеть из примеров на Фиг. 1, 2 и 3, структура и модальность изменения объема камер 40 в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора не ограничиваются каким-либо одним из конкретных примеров, но могут включать различные сочетания вариаций любого из данных примеров и/или могут не иметь повторяющейся структуры, могут быть случайными или могут иметь псевдослучайную структуру в зависимости от конкретных акустических частот, которые необходимо ослабить.
На Фиг. 4 проиллюстрирован другой модальный аттенюатор 310, который в данной конфигурации образует секцию расширителя для вставки в линию между первой трубой (не показана), имеющей первый, меньший диаметр d1 на впускном отверстии 22, и второй трубой (не показана), имеющей второй, больший диаметр d2 на выпускном отверстии 24. Для упрощения поиска в данной иллюстративной конфигурации идентичным или сходным деталям присваивается одинаковый ссылочный номер, что и на Фиг. 1 ̶ 3, при этом их описание является одинаковым, как приводится выше, за исключением случаев, указанных в данной заявке. Модальный аттенюатор 310 содержит корпус 12 аттенюатора, который проходит от впускного отверстия 22 к выпускному отверстию 24, множество камер 40, расположенных вдоль внутренней поверхности корпуса 12 аттенюатора, и перфорированный экран 32, который отделяет основной канал потока флюида вдоль продольной оси корпуса 12 аттенюатора от камер 40. Впускное отверстие 22 имеет первый внутренний диаметр d1, при этом выпускное отверстие 24 имеет второй внутренний диаметр d2, который является больше первого внутреннего диаметра. Фланец 14 выполнен с возможностью соединения, например, посредством болтов, с трубой первого размера, при этом фланец 18 выполнен с возможностью соединения, например, посредством болтов, со второй трубой большего размера. В данной конфигурации корпус 12 аттенюатора имеет практически цилиндрическую внешнюю поверхность, которая проходит от первой торцевой стенки 26 до второй торцевой стенки 28. Первая торцевая стенка 26 выполнена в виде радиальной стенки, проходящей наружу от впускного отверстия 22, а вторая торцевая стенка 28 выполнена в виде радиальной стенки, проходящей наружу от выпускного отверстия 24. В других конфигурациях первая и вторая торцевые стенки 26, 28 могут быть выполнены в виде конических секций, аналогичных приведенным и описанным ранее впускным и выпускным секциям 26, 28.
Перфорированный экран 32 имеет коническую форму, а также меньший диаметр на впускном отверстии 22 и больший диаметр на выпускном отверстии 24. В данной конфигурации перфорированный экран 32 содержит корпус 34 экрана, выполненный в виде усеченного конуса. Корпус 34 экрана проходит от впускного отверстия 22 к выпускному отверстию 24. Корпус 34 экрана имеет первый диаметр d1 на впускном отверстии 22 и второй диаметр d2 на выпускном отверстии 24. Перфорированный экран 32 проиллюстрирован с перфорациями 36 в виде отверстий, например, круглых отверстий, проходящих через корпус 34 экрана; при этом перфорации 36 могут иметь любую форму, позволяющую распространять через нее акустические волны между основным каналом потока флюида и камерами 40, имеющими любую из форм, описанных выше в данной заявке.
Кольцевые стенки 38 проходят внутрь в радиальном направлении от внутренней поверхности корпуса 12 аттенюатора. Внутренние кольцевые поверхности кольцевых стенок 38 по меньшей мере частично образуют основной канал потока флюида и камеры 40, причем основной канал потока флюида расширяется от впускного отверстия 22 по направлению к выпускному отверстию 24. Диаметр внутренних кольцевых поверхностей кольцевых стенок увеличивается от впускного отверстия 22 по направлению к выпускному отверстию 24. В данном примере кольцевые стенки 38 последовательно уменьшаются от примыкающей к впускному отверстию 22 стенки по направлению к выпускному отверстию 24, так что основной канал потока флюида расширяется в направлении потока от впускного отверстия 22 по направлению к выпускному отверстию 24. В данной конфигурации внутренние диаметры кольцевых стенок 38 образуют поверхность усеченного конуса. Поверхность усеченного конуса, образуемая внутренними кольцевыми поверхностями кольцевых стенок 38, дополняет усеченный конус корпуса 34 экрана перфорированного экрана 32. Таким образом, корпус 34 экрана соприкасается с внутренними кольцевыми поверхностями кольцевых стенок 38, тем самым обеспечивая дополнительное прилегание между перфорированным экраном 32 и внутренними кольцевыми поверхностями кольцевых стенок. Таким образом, корпус 34 экрана образует внешнюю кольцевую поверхность основного канала потока флюида, проходящего между впускным отверстием 22 и выпускным отверстием 24. Кроме того, камеры 40 в данной конфигурации проходят внутрь в радиальном направлении вплоть до корпуса 34 экрана, причем каждая камера 40 изолирована от соседних камер 40 посредством промежуточной кольцевой стенки 38 и корпуса 34 экрана. При этом данное дополнительное прилегание между корпусом 34 экрана и внутренними кольцевыми поверхностями кольцевых стенок 38 не является необходимым, и в некоторых конфигурациях между внутренними кольцевыми поверхностями кольцевых стенок 38 и корпусом экрана 34 может быть один или более зазоров.
Объемы камер 40 изменяются в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора. В данном примере объемы камер 40 последовательно уменьшаются вдоль направления потока от впускного отверстия 22 к выпускному отверстию 24. Таким образом, камеры 40, непосредственно примыкающие к впускному отверстию 22, имеют наибольшие объемы, при этом камеры 40, непосредственно примыкающие к выпускному отверстию 24, имеют наименьшие объемы, причем объемы промежуточных камер 40 последовательно уменьшается от камер с наибольшими объемами слева к камерам с наименьшими объемами справа. Объемы камер 40 могут варьироваться путем изменения высоты 49 кольцевых стенок 38, образующих камеру 40, и/или ширины 47 камеры. В данной конфигурации радиальная высота 49 каждой кольцевой стенки 38 последовательно уменьшается так, что поверхность внутреннего диаметра кольцевых стенок 38 образует усеченный конус, проходящий от впускного отверстия 22 к выпускному отверстию 24. При этом радиальные высоты 49 каждой кольцевой стенки 38 могут изменяться, образуя другие формы или кривые между впускным отверстием 22 и выпускным отверстием 24. Например, радиальная высота 49 может изменяться, образуя выпуклую или вогнутую эллиптическую форму, может образовывать одну или более групп камер 40, имеющих одинаковую высоту и образующих ступенчатые формы, или может образовывать другие формы, расширяющиеся в направлении потока флюида от впускного отверстия 22 к выпускному отверстию 24. Предпочтительно, чтобы внешний диаметр каждой из кольцевых стенок 38 был практически одинаковым, например, проходил внутрь от внешней цилиндрической стенки корпуса 12 аттенюатора. При этом, в некоторых конфигурациях внешние кольцевые диаметры кольцевых стенок 38 могут не быть одинаковыми, что также влияет на объемы камер 40. Также в данной конфигурации некоторые из камер 40, расположенные ближе к впускному отверстию 22, имеют одинаковую ширину 47, при этом некоторые из камер 40 ближе к выпускному отверстию 24 имеют меньшие ширины 47 и большие ширины 47. Однако в других конфигурациях каждая камера 40 может иметь одинаковую ширину, или ширины одной или более камер 40 могут изменяться в соответствии со случайной или псевдослучайной структурой. Например, ширины 47 камер 40 также могут последовательно уменьшаться, начиная от крайней левой камеры 40, примыкающей к впускному отверстию 22, и перемещаться к крайней правой камере 40, примыкающей к выпускному отверстию 24. Как и в предыдущих примерах, высота 49 и ширина 47 камер 40 может выбираться для образования выбранного объема для ослабления конкретных акустических частот и/или группы частот в любом выбранном месте в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора.
На Фиг. 5 проиллюстрирован другой модальный аттенюатор 410, в котором ширины 47 камер 40 последовательно изменяются в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора от наибольшей ширины 47 в одной или обеих из крайней левой и крайней правой камер 40 до наименьшей ширины 47 в одной или более промежуточных камерах 40. В данной иллюстративной конфигурации модальный аттенюатор 410 содержит девять камер 40, расположенных вдоль длины корпуса 12 аттенюатора между впускным отверстием 22 и выпускным отверстием 24; при этом вдоль длины корпуса аттенюатора 30 может быть расположено большее или меньшее количество камер 40. Крайняя левая камера 40, непосредственно примыкающая к впускному отверстию 22, имеет первую ширину 47, а центральная камера 40 имеет вторую ширину 47, которая меньше первой ширины. В данной конфигурации имеются три камеры 40, расположенные между крайней левой камерой и центральной камерой, причем ширины 47 данных трех камер последовательно уменьшаются от крайней левой камеры 40 до центральной камеры 40; при этом некоторые из камер от крайней левой камеры 40 до центральной камеры 40 могут иметь одинаковую ширину 47. Подобным образом, крайняя правая камера 40, непосредственно примыкающая к выпускному отверстию 24, имеет третью ширину 47, которая больше второй ширины 47 центральной камеры 40. Кроме того, три камеры 40, расположенные между крайней правой камерой и центральной камерой, также имеют последовательно уменьшающиеся ширины 47 от крайней правой камеры 40 до центральной камеры 40; при этом некоторые из камер от крайней правой камеры 40 до центральной камеры 40 могут иметь одинаковую ширину 47.
В данной конфигурации модальный аттенюатор 410 выполнен с возможностью подсоединения в линию к двум трубам, имеющим одинаковый диаметр или размер трубы. Таким образом, соединительный фланец 14 на первом конце 16 и соединительный фланец 18 на втором конце 20 имеют одинаковый размер, при этом впускное отверстие 22 и выпускное отверстие 24 имеют одинаковый диаметр. Промежуточный сегмент 30 имеет внешнюю цилиндрическую стенку, при этом все камеры 40 расположены вдоль промежуточного сегмента 30. Каждая кольцевая стенка 38 имеет одинаковую высоту или внутренний диаметр, так что внутренние кольцевые поверхности кольцевых стенок 38 образуют цилиндрический основной канал потока, проходящий от впускного отверстия 22 до выпускного отверстия 24. Предпочтительно, чтобы каждая камера 40 являлась кольцевой камерой, частично или полностью проходящей вокруг основного пути потока в плоскости, перпендикулярной оси основного пути потока. Вокруг основного пути потока в продольном направлении корпуса 12 аттенюатора от впускного отверстия 22 к выпускному отверстию 24 проходит перфорированный экран 32. Перфорированный экран 32 содержит цилиндрический корпус 34, имеющий такой же диаметр, как у впускного отверстия 22 и выпускного отверстия 24. Другие детали модального аттенюатора 410 практически идентичны таким же нумерованным деталям, которые были описаны ранее применительно к другим примерам, описания которых для краткости не повторяются в данной заявке.
Иллюстративная конфигурация, показанная на графических материалах и подробно описанная в данной заявке, не предназначена для ограничения объема изобретения, а скорее представляет собой лишь один пример из множества возможных конфигураций, позволяющих специалисту в данной области техники реализовать и использовать данное изобретение. Дополнительные конфигурации, комбинации признаков и/или преимущества изобретения рассматриваются в пределах объема формулы изобретения, прилагаемой к данной заявке.
1. Модальный аттенюатор для снижения шума в технологической системе, имеющей флюид, протекающий через трубу, содержащий:
впускное отверстие для подсоединения в линию к первой трубе;
выпускное отверстие для подсоединения в линию ко второй трубе;
корпус аттенюатора, проходящий в продольном направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию и образующий основной путь потока флюида от впускного отверстия к выпускному отверстию;
перфорированный экран, расположенный внутри корпуса аттенюатора, при этом перфорированный экран имеет корпус, расположенный вокруг основного канала потока флюида от впускного отверстия к выпускному отверстию;
множество кольцевых стенок, проходящих внутрь в радиальном направлении от корпуса аттенюатора так, что множество кольцевых стенок расположено на внутренней поверхности корпуса аттенюатора; и
множество камер, расположенных в продольном направлении корпуса аттенюатора, причем камеры образуются множеством кольцевых стенок между корпусом аттенюатора и перфорированным экраном, причем каждая камера имеет ширину, высоту и открытую часть, расположенную напротив перфорированного экрана таким образом, чтобы акустические волны, проходящие через перфорированный экран, могли распространяться в камеру через открытую часть;
при этом высота и/или ширина камер увеличивается от первой концевой камеры, примыкающей к впускному отверстию, по направлению к промежуточной камере.
2. Модальный аттенюатор по п. 1, отличающийся тем, что высота или/и ширина камер уменьшаются от промежуточной камеры по направлению ко второй концевой камере, примыкающей к выпускному отверстию.
3. Модальный аттенюатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что множество камер содержит по меньшей мере семь камер, расположенных в продольном направлении корпуса аттенюатора.
4. Модальный аттенюатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что высоты камер постепенно увеличиваются от каждой из первой концевой камеры и второй концевой камеры до промежуточной камеры.
5. Модальный аттенюатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что множество кольцевых стенок имеют одинаковый внутренний диаметр, образующий практически цилиндрический основной путь потока.
6. Модальный аттенюатор для снижения шума в технологической системе, имеющей флюид, протекающий через трубу, содержащий:
впускное отверстие для подсоединения в линию к первой трубе;
выпускное отверстие для подсоединения в линию ко второй трубе;
корпус аттенюатора, проходящий в продольном направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию и образующий основной путь потока флюида от впускного отверстия к выпускному отверстию;
перфорированный экран, расположенный внутри корпуса аттенюатора, причем перфорированный экран имеет корпус, расположенный вокруг основного канала потока флюида от впускного отверстия к выпускному отверстию;
множество кольцевых стенок, проходящих внутрь в радиальном направлении от корпуса аттенюатора так, что множество кольцевых стенок расположено на внутренней поверхности корпуса аттенюатора; и
множество камер, расположенных в продольном направлении корпуса аттенюатора, причем камеры образуются множеством кольцевых стенок между корпусом аттенюатора и перфорированным экраном, при этом каждая камера имеет ширину, высоту и открытую часть, расположенную напротив перфорированного экрана таким образом, чтобы акустические волны, проходящие через перфорированный экран, могли распространяться в камеру через открытую часть; и
при этом ширины камер уменьшаются от первой концевой камеры, примыкающей к впускному отверстию, по направлению к промежуточной камере и увеличиваются от промежуточной камеры по направлению ко второй концевой камере, примыкающей к выпускному отверстию.
7. Модальный аттенюатор для снижения шума в технологической системе, имеющей флюид, протекающий через трубу, содержащий:
впускное отверстие для подсоединения в линию к первой трубе;
выпускное отверстие для подсоединения в линию ко второй трубе;
корпус аттенюатора, проходящий в продольном направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию и образующий основной путь потока флюида от впускного отверстия к выпускному отверстию;
перфорированный экран, расположенный внутри корпуса аттенюатора, причем перфорированный экран имеет корпус, расположенный вокруг основного канала потока флюида от впускного отверстия к выпускному отверстию;
множество кольцевых стенок, проходящих внутрь в радиальном направлении от корпуса аттенюатора так, что множество кольцевых стенок расположено на внутренней поверхности корпуса аттенюатора; и
множество камер, расположенных в продольном направлении корпуса аттенюатора, причем камеры образуются множеством кольцевых стенок между корпусом аттенюатора и перфорированным экраном, при этом каждая камера имеет ширину, высоту и открытую часть, расположенную напротив перфорированного экрана таким образом, чтобы акустические волны, проходящие через перфорированный экран, могли распространяться в камеру через открытую часть; и
причем высоты камер изменяются в продольном направлении корпуса аттенюатора от большей высоты камеры до меньшей высоты камеры.
8. Модальный аттенюатор по п. 7, отличающийся тем, что ширины камер являются одинаковыми.
9. Модальный аттенюатор по п. 7 или 8, отличающийся тем, что множество кольцевых стенок имеют одинаковый внутренний диаметр, образующий практически цилиндрический основной путь потока.
10. Модальный аттенюатор в виде секции расширителя для вставки в линию между первой трубой, имеющей первый диаметр, и второй трубой, имеющей второй диаметр, который является больше первого диаметра, причем модальный аттенюатор содержит:
впускное отверстие для подсоединения в линию к первой трубе, причем впускное отверстие имеет первый диаметр;
выпускное отверстие для подсоединения в линию ко второй трубе, причем выпускное отверстие имеет второй диаметр;
корпус аттенюатора, проходящий в продольном направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию и образующий основной путь потока флюида, который проходит от впускного отверстия в направлении выпускного отверстия;
перфорированный экран, расположенный внутри корпуса аттенюатора, причем перфорированный экран расположен вокруг основного канала потока флюида от впускного отверстия к выпускному отверстию; и
множество камер, расположенных в продольном направлении корпуса аттенюатора, причем камеры образуются между корпусом аттенюатора и перфорированным экраном, при этом каждая камера имеет ширину, высоту и открытую часть, расположенную напротив перфорированного экрана таким образом, чтобы акустические волны, проходящие через перфорированный экран, могли распространяться в камеру через открытую часть, причем высота или/и ширина камер последовательно уменьшаются в направлении потока от впускного отверстия к выпускному отверстию.
11. Модальный аттенюатор по п. 10, отличающийся тем, что объем каждой камеры последовательно уменьшается от наибольшего объема первой концевой камеры, примыкающей к впускному отверстию, до наименьшего объема второй концевой камеры, примыкающей к выпускному отверстию.
12. Модальный аттенюатор по п. 10 или 11, отличающийся тем, что камеры и основной канал потока флюида образуются множеством кольцевых стенок, расположенных на внутренней поверхности корпуса аттенюатора, при этом каждая кольцевая стенка из множества кольцевых стенок имеет внутренние кольцевые поверхности, увеличивающиеся в диаметре от впускного отверстия к выпускному отверстию.
13. Модальный аттенюатор по любому из пп. 10-12, отличающийся тем, что перфорированный экран содержит корпус перфорированного экрана, имеющий форму усеченного конуса, комплементарного внутренним диаметрам внутренних кольцевых поверхностей кольцевых стенок.
