RU2568798C1

RU2568798C1 - Noise suppressor

Info

Publication number: RU2568798C1
Application number: RU2014125707/02A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева; Анна Михайловна Стареева; Татьяна Дмитриевна Ходакова
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2015-11-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: noise suppressor contains cylindrical casing, rigidly connected with end inlet and outlet nozzles, rigidly connected with central pipe. Central pipe is made perforated in form of rectangular slits, at least three. Outlet nozzle is made in form of disk having in the perforated part at least three holes. The central pipe is connected with central solid part of the disk, between the casing and central pipe the sound-absorbing element is installed such that disk holes are connected with cavity for the sound-absorbing element location. Sound absorbing element comprises a smooth surface and a perforated surface between which a multilayer sound absorbing structure is placed and consists of three layers of sound-absorbing material. The first layer is more rigid, solid and profiled and is fixed on the smooth surface. The second layer is softer, is intermittent and placed in the focus of the sound reflecting surfaces of the first layer. The third layer is made from foamed sound absorbing material, and is placed between the more rigid first layer and the perforated surface of the sound absorbing element.

EFFECT: invention allows increasing noise absorption efficiency.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике глушения шума.The invention relates to a technique for damping noise.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является глушитель шума по патенту РФ №2276736, F01N 1/00, содержащий цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, жестко соединенными с центральной трубой, имеющей перфорацию, выпускной патрубок выполнен в виде диска, имеющего в периферийной части по крайней мере три отверстия, а центральная труба, имеющая перфорацию в виде прямоугольных щелей числом не менее трех, связана с центральной сплошной частью диска, а между корпусом и центральной трубой расположен звукопоглощающий элемент таким образом, что отверстия диска соединены с полостью расположения звукопоглощающего элемента (прототип).The closest technical solution in technical essence is a noise muffler according to the patent of the Russian Federation No. 2276736, F01N 1/00, containing a cylindrical body rigidly connected to the end inlet and outlet pipes rigidly connected to the central pipe having perforation, the exhaust pipe is made in the form of a disk, having at least three holes in the peripheral part, and a central pipe having a perforation in the form of rectangular slots of at least three in number is connected to the central continuous part of the disk, and between the body and the central a sound-absorbing element is located in such a way that the holes of the disk are connected to the cavity of the location of the sound-absorbing element (prototype).

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.The disadvantage of the prototype is the relatively low efficiency of sound attenuation due to the possibility of the occurrence of a "radiation effect" and, as a result, the penetration of sound waves both along the axis of the silencer and through its two walls.

Технически достижимый результат - повышение эффективности шумоглушения за счет исключения «лучевого эффекта» и проникновения звуковых волн как по оси глушителя, так и через его стенки путем введения на пути распространения звуковых волн звукопоглощающих элементов.A technically achievable result is an increase in the efficiency of sound attenuation by eliminating the "radiation effect" and the penetration of sound waves both along the axis of the muffler and through its walls by introducing sound-absorbing elements on the propagation path of sound waves.

Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащем цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, жестко соединенными с центральной трубой, имеющей перфорацию, выпускной патрубок выполнен в виде диска, имеющего в периферийной части по крайней мере три отверстия, а центральная труба, имеющая перфорацию в виде прямоугольных щелей числом не менее трех, связана с центральной сплошной частью диска, а между корпусом и центральной трубой расположен звукопоглощающий элемент таким образом, что отверстия диска соединены с полостью расположения звукопоглощающего элемента, звукопоглощающий элемент 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.This is achieved by the fact that in a noise muffler comprising a cylindrical body rigidly connected to an end inlet and outlet nozzles rigidly connected to a central pipe having perforation, the exhaust nozzle is made in the form of a disk having at least three openings in the peripheral part, and the central a pipe having a perforation in the form of rectangular slots with a number of at least three is connected to the central solid part of the disk, and a sound-absorbing element is located between the body and the central pipe so that the holes the disk is connected to the cavity of the location of the sound-absorbing element, the sound-absorbing element contains a smooth and perforated surface, between which a multilayer sound-absorbing structure is placed, which consists of three layers of sound-absorbing material, while the first layer is more rigid, made solid and profiled and fixed on a smooth surface, and the second layer, softer than the first, is intermittent and located in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer, and the third layer is sound-absorbing the element is made of foamed sound-absorbing material, for example, construction sealing foam, and is located between the first, more rigid layer and the perforated surface of the sound-absorbing element.

На фиг.1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума.Figure 1 presents the frontal section of the proposed silencer.

Глушитель шума содержит цилиндрический корпус 1, жестко соединенный с торцевым впускным 2 и выпускным 3 патрубками, жестко соединенными с центральной трубой 6, имеющей перфорацию. Центральное отверстие 9 впускного патрубка 2 расположено напротив сплошной центральной части 10 выпускного патрубка 3. Выпускной патрубок 3 выполнен в виде диска, имеющего в периферийной части по крайней мере три отверстия 4, а центральная труба 6, имеющая перфорацию в виде прямоугольных щелей 8 числом не менее трех, связана с центральной сплошной частью дисков 2 и 3, а между корпусом и центральной трубой расположен звукопоглощающий элемент 5 таким образом, что отверстия диска соединены с полостью расположения звукопоглощающего элемента. Прямоугольные щели 8 выполнены в центральной трубе 6 симметрично, т.е. сплошные части трубы 7 слева и справа по торцам по длине одинаковы.The noise suppressor comprises a cylindrical housing 1, rigidly connected to the end inlet 2 and exhaust 3 pipes, rigidly connected to the Central pipe 6 having perforation. The central opening 9 of the inlet pipe 2 is located opposite the continuous central part 10 of the exhaust pipe 3. The exhaust pipe 3 is made in the form of a disk having at least three holes 4 in the peripheral part, and a central pipe 6 having a perforation in the form of rectangular slots 8 with a number of at least three, is connected with the central solid part of the disks 2 and 3, and between the body and the central pipe there is a sound-absorbing element 5 so that the holes of the disk are connected to the cavity of the sound-absorbing element. Rectangular slots 8 are made symmetrically in the central pipe 6, i.e. the solid parts of the pipe 7 on the left and right at the ends along the lengths are the same.

Глушитель шума работает следующим образом.Silencer works as follows.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость центральной перфорированной трубы 6, при этом явление лучевого эффекта полностью исключается за счет наличия глухой перегородки в диске 3, выполняющей функции звукоизолирующего экрана. Резонансные полости, образованные коаксиально расположенными корпусом 1 и центральной трубой 6, выполняют функции резонаторов Гельмгольца, при этом прямоугольные щели 8 являются горловиной резонатора. Повышение эффективности шумоглушения происходит за счет исключения «лучевого эффекта» и проникновения звуковых волн через стенки корпуса 1 глушителя за счет введения на пути распространения звуковых волн звукопоглощающих элементов 5 и 3.Sound waves along with a turbulent stream of compressed air enter the cavity of the central perforated pipe 6, while the phenomenon of radiation effect is completely eliminated due to the presence of a blank partition in the disk 3, which acts as a soundproofing screen. The resonance cavities formed by the coaxially located housing 1 and the central tube 6 serve as Helmholtz resonators, while the rectangular slots 8 are the neck of the resonator. An increase in the efficiency of sound attenuation occurs due to the exclusion of the "radiation effect" and the penetration of sound waves through the walls of the silencer housing 1 due to the introduction of sound-absorbing elements 5 and 3 on the path of propagation of sound waves.

Пористость звукопоглощающего элемента 5 в 2,5…5,0 раз ниже пористости звукопоглощающего элемента 3, из которого может быть выполнен выпускной патрубок 3, - это предусмотрено для исключения возможного повышения сопротивления глушителя шума, что может существенно повлиять на производительность оборудования.The porosity of the sound-absorbing element 5 is 2.5 ... 5.0 times lower than the porosity of the sound-absorbing element 3, from which the exhaust pipe 3 can be made - this is intended to exclude a possible increase in the resistance of the silencer, which can significantly affect the performance of the equipment.

Коаксиальное расположение труб позволило существенно упростить конструкции предлагаемого глушителя шума, а также улучшить его эксплуатацию за счет того, что из него легко удаляются загрязнители: капельки воды, масла, которые могут в процессе длительной эксплуатации повысить сопротивление глушителя шума.The coaxial arrangement of the pipes made it possible to significantly simplify the design of the proposed noise suppressor, as well as to improve its operation due to the fact that contaminants are easily removed from it: water droplets, oils, which can increase the noise suppressor resistance during long-term operation.

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.The sound-absorbing element (figure 2) is made in the form of a smooth 11 and perforated 12 surfaces, between which is placed a sound-absorbing structure consisting of three layers of sound-absorbing material, the first layer 13 being more rigid, made solid and profiled and fixed on a smooth surface 11, the second layer 14, softer than the first, is intermittent and located in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer 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).The intermittent sound-absorbing layer 14, located in the focus of the continuous profiled layer 13, is made in the form of bodies of revolution, for example in the form of balls, ellipsoids of revolution, and is fastened with rods 16 (a section with one rod 16 is shown in the drawing) parallel to smooth 11 and perforated 12 surfaces that are rigidly connected to a smooth surface 11 by means of vertical fastening elements perpendicular to them, for example, in the form of plates 17, one end of which is rigidly fixed to a smooth surface 11, and the second is made in the form slough covering the rod 16 and tightening the screw (not shown).

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.The continuous profiled layer 13 of the sound-absorbing element is made of a more rigid sound-absorbing material, in which the reflection coefficient of sound is greater than the sound-absorption coefficient, and the profiles 15 are formed by spherical surfaces interconnected so that as a whole each of the profiles 15 forms an integral dome-shaped profile focusing reflected sound on the same soft intermittent sound-absorbing layer 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 слоями 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.The third layer 18 of the sound-absorbing element is made of foamed sound-absorbing material, for example, construction sealing foam, which increases the sound-insulating properties of the structure as a whole by filling the voids formed by layers 11 and 12, and also increases the reliability of the structure as a whole when installed on equipment operating in conditions with increased shock and vibration loads. The third layer 18 is located between the first, more rigid, layer 13 and the perforated surface 12 of the sound-absorbing element.

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 пеноалюминий.As the sound-absorbing material of the first, more rigid layer 13, a material based on aluminum-containing alloys was used, followed by filling them with titanium hydride or air with a density in the range of 0.5 ... 0.9 kg / m ³ with the following strength properties: compressive strength in the range 5 ... 10 MPa, bending strength in the range of 10 ... 20 MPa, for example foam aluminum.

В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, 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.As sound-absorbing material of the second, softer layer 14, rockwool-type mineral wool or URSA-type mineral wool, or P-75-type basalt wool, or glass wool lined with glass wool, or foamed polymer can be used, for example polyethylene or polypropylene.

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».The material of the perforated surface 12 can be made of solid, decorative vibration-damping materials, for example, agate, antivibrate, and shvim plastic compounds, the inner surface of the perforated surface 12 facing the sound-absorbing structure, lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden."

Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.Sound-absorbing element operates as follows.

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, фокусирующий отраженный звук на мягкий звукопоглотитель 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.Sound energy, passing through a layer of perforated surface 12 and a third layer 18 of a sound-absorbing element made of foamed sound-absorbing material, falls on an intermittent sound-absorbing layer 14 located at the focus of a continuous profiled layer 13, where the primary dissipation of sound energy occurs. Then, sound energy enters the continuous profiled layer 13 of sound-absorbing material formed by spherical surfaces forming a solid dome-shaped profile focusing the reflected sound onto a soft sound absorber 14. Here, the sound energy is converted into heat (dissipation, energy dissipation), i.e. in the pores of the sound absorber, representing the Helmholtz resonator model, there are energy losses due to friction, which fluctuates with the excitation frequency of the mass of air in the mouth of the resonator, against the wall of the neck itself, which has the form of a branched network of micropores of the sound absorber. The perforation coefficient of the perforated surface 12 is taken to be equal to or more than 0.25.

Claims

1. A silencer comprising a cylindrical body rigidly connected to an end inlet and outlet nozzles rigidly connected to a central pipe made with perforation, wherein the exhaust nozzle is made in the form of a disk with at least three holes in the peripheral part, and the central the coarse made with perforation in the form of rectangular slots of at least three is connected with the central solid part of the disk, and between the body and the central pipe there is a sound-absorbing element so that the holes of the disk are connected walls with a cavity of the sound-absorbing element, characterized in that the sound-absorbing element contains a smooth and perforated surface, between which there is a multilayer sound-absorbing structure consisting of three layers of sound-absorbing material, while the first layer, more rigid, is made continuous and profiled and fixed on a smooth surface the second layer, softer, made intermittently and located in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer, and the third layer of the aforementioned sound-absorbing The first element is made of foamed sound-absorbing material and is located between the first, more rigid layer and the perforated surface of the sound-absorbing element.

2. A silencer according to claim 1, characterized in that the third layer of the sound-absorbing element is made of construction foam.