[go: up one dir, main page]

RU2367807C2 - Multi-section cellular silencer to be mounted on gas turbine intake - Google Patents

Multi-section cellular silencer to be mounted on gas turbine intake Download PDF

Info

Publication number
RU2367807C2
RU2367807C2 RU2007142887/06A RU2007142887A RU2367807C2 RU 2367807 C2 RU2367807 C2 RU 2367807C2 RU 2007142887/06 A RU2007142887/06 A RU 2007142887/06A RU 2007142887 A RU2007142887 A RU 2007142887A RU 2367807 C2 RU2367807 C2 RU 2367807C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sound
section
absorbing
noise
silencer
Prior art date
Application number
RU2007142887/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007142887A (en
Inventor
Лев Гдалиевич Кореневский (RU)
Лев Гдалиевич Кореневский
Александр Вольфович Фишер (RU)
Александр Вольфович Фишер
Борис Исаакович Юдовин (RU)
Борис Исаакович Юдовин
Original Assignee
Закрытое Акционерное общество "Научно-Производственная Фирма "НЕВТУРБОТЕСТ" (ЗАО НПФ "НЕВТУРБОТЕСТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное общество "Научно-Производственная Фирма "НЕВТУРБОТЕСТ" (ЗАО НПФ "НЕВТУРБОТЕСТ") filed Critical Закрытое Акционерное общество "Научно-Производственная Фирма "НЕВТУРБОТЕСТ" (ЗАО НПФ "НЕВТУРБОТЕСТ")
Priority to RU2007142887/06A priority Critical patent/RU2367807C2/en
Publication of RU2007142887A publication Critical patent/RU2007142887A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2367807C2 publication Critical patent/RU2367807C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to power plant silencers and can be used at axial compressors of power drive for gas-compressor turbine plants. Multi-section cellular silencer fitted on gas turbine plant intake consists of separate jointed sections, each comprising consecutively arranged subsections accommodating noise-absorbing elements made from perforated enclosure that houses noise-absorbing material. Sections are made from metal carcass. Section lateral, bottom and top walls are covered with a layer of noise-absorbing material coated, inside the section, with perforated plate. Aforesaid rhomb-like noise-absorbing elements are integrated into modules arranged along subsection cross section to make vertical diagonal of each noise-absorbing element parallel to lateral walls of the section. Subsections are formed by vertical posts fitted on top and bottom walls of each section and furnished with cuts for noise-absorbing module to be attached.
EFFECT: expanded spectrum of sound vibration absorption, higher efficiency of absorption on unit length of noise absorber.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к глушителям шума энергетических установок и может быть использовано в осевых компрессорах энергетических и приводных (газоперекачивающих) ГТУ малой, средней и отчасти большой мощности, а также в высокооборотных осевых и центробежных воздушных турбокомпрессорах, работающих в различных климатических зонах в металлургии, химии, энергетике и других отраслях промышленности.The invention relates to silencers of power plants and can be used in axial compressors of energy and drive (gas pumping) gas turbines of small, medium and partially high power, as well as in high-speed axial and centrifugal air turbochargers operating in various climatic zones in metallurgy, chemistry, energy and other industries.

Такие конструкции являются глушителями активного типа. В них используется принцип пространственно-равномерного распределения звукопоглощающего материала по проходному сечению шумоглушителя. Этот принцип использован в пластинчатых шумоглушителях, получивших наибольшее распространение в практике как отечественного, так и зарубежного турбокомпрессоростроения. Пластинчатый глушитель представляет собой вставленный в прямоугольный короб ряд параллельных щитов из звукопоглощающего материала, разбивающих внутреннее пространство корпуса шумоглушителя на ряд параллельных каналов. Толщина пластин и расстояние между ними одинаковы по всему сечению канала. Затухание звука в глушителе имеет резонансный характер. Максимум поглощения наблюдается на частоте, удовлетворяющей равенству:Such designs are active type silencers. They use the principle of spatially uniform distribution of sound-absorbing material over the passage section of the silencer. This principle is used in plate silencers, which are most widely used in the practice of both domestic and foreign turbocompressor engineering. The plate silencer is a series of parallel shields of sound-absorbing material inserted into a rectangular box, dividing the interior of the silencer casing into a series of parallel channels. The thickness of the plates and the distance between them are the same throughout the channel section. The sound attenuation in the silencer is resonant in nature. The absorption maximum is observed at a frequency satisfying the equality:

Figure 00000001
Figure 00000001

где δ - толщина пластины, м; Cп - скорость звука в звукопоглощающем материале, м/с; fмах - частота, на которой наблюдается максимум поглощения, Гц.where δ is the plate thickness, m; C p - the speed of sound in sound-absorbing material, m / s; f max - the frequency at which the maximum absorption, Hz.

Значение затухания звука зависит не только от толщины пластин, но и от расстояния между ними. Для эффективного снижения шума расстояние между пластинами должно быть не более половины длины волны λ заглушаемого звука.The value of sound attenuation depends not only on the thickness of the plates, but also on the distance between them. To effectively reduce noise, the distance between the plates should be no more than half the wavelength λ of the muffled sound.

Figure 00000002
Figure 00000002

где С - скорость звука, м/с; f - частота звуковых колебаний, 1/с.where C is the speed of sound, m / s; f is the frequency of sound vibrations, 1 / s.

При работе компрессора, вследствие пульсации воздуха, при всасывании излучается широкополосный шум с наложенным на него рядом пик сиренного шума, достигающего 140 дБ.When the compressor is operating, due to air pulsation, a broadband noise is emitted during suction with a peak of siren noise superimposed on it reaching 140 dB.

Дискретные максимумы соответствуют лопаточным частотам:Discrete maxima correspond to blade frequencies:

Figure 00000003
Figure 00000003

где n - число оборотов ротора в минуту,where n is the number of revolutions of the rotor per minute,

zi - число рабочих лопаток i-й ступени.z i - the number of blades of the i-th stage.

В современной энергетике все большее применение находят конвертированные газотурбинные двигатели, имеющие высокие частоты вращения компрессорного вала и максимум шумового излучения, смещенный в область высоких частот. Для эффективного снижения шума в области частот 4000-8000 Гц толщина пластин и расстояние между ними должны быть около 40 мм, что при больших расходах воздуха и, соответственно, при больших размерах пластин вызывает известные технологические трудности. Применение при высокочастотном излучении более толстых пластин, устанавливаемых с промежутками, большими половины длины звуковой волны, нарушает диффузность поля. Звуковое поле становится неравномерным по сечению и возникает «лучевой эффект», состоящий в образовании осевого пучка звуковой энергии, на который облицовка пластин и стенок корпуса оказывает слабое воздействие. При этом величина затухания на единицы длины глушителя уменьшается, а габариты его, соответственно, растут.Converted gas turbine engines having high compressor shaft speeds and a maximum of noise radiation shifted to the high frequency region are finding increasing use in modern energy. To effectively reduce noise in the frequency range 4000-8000 Hz, the thickness of the plates and the distance between them should be about 40 mm, which at high air flow rates and, accordingly, with large sizes of plates causes known technological difficulties. The use of thicker plates with high-frequency radiation, installed at intervals greater than half the sound wavelength, violates the diffuseness of the field. The sound field becomes uneven in cross section and a "radiation effect" occurs, consisting in the formation of an axial beam of sound energy, on which the lining of the plates and the walls of the body has a weak effect. In this case, the attenuation per unit length of the muffler decreases, and its dimensions, respectively, grow.

Известна звукопоглощающая конструкция, в которой корпус блока шумоглушения устанавливается непосредственно на горизонтальные опорные балки КВОУ, а выходной вертикальный фланец блока шумоглушения присоединяется к вертикальному фланцу вертикальной шахты, в которой воздушный поток дважды поворачивается на 90° и внутренние стенки которой облицовываются звукопоглощающим материалом, а в блоке установлен пластинчатый глушитель с толщиной пластин 30-100 мм, высотой пластин (размер по ходу воздуха), равной 1,00÷2,00 м, и длиной пластин до 3 м (см. Терехов А.Л. «Борьба с шумом на компрессорных станциях». - Л.: Недра, 1985. - с.с.105-113).A sound-absorbing structure is known in which the casing of the sound attenuation unit is mounted directly on the horizontal support beams of the CVOU, and the output vertical flange of the sound attenuation unit is connected to the vertical flange of the vertical shaft, in which the air flow is rotated 90 ° twice and the inner walls of which are lined with sound-absorbing material, and in the block a plate silencer was installed with a plate thickness of 30-100 mm, a plate height (size along the air) of 1.00 ÷ 2.00 m, and plate lengths of up to 3 m (see Ter Hove AL "Combating noise at compressor stations." - L .: Nedra, 1985. - s.s.105-113).

Известный шумоглушитель обладает рядом недостатков. При толщине пластин 80-100 мм глушители имеют сравнительно низкую эффективность в высокочастотном диапазоне, что затрудняет их использование на современных высокооборотных турбомашинах. При меньших толщинах пластины теряют жесткость, что усложняет обеспечение при сборке равных зазоров между пластинами по всей площади поперечного сечения глушителя. Серьезные технологические затруднения вызывает задача обеспечения равномерного расположения звукопоглощающего материала по поверхности пластины, а также недопущение слеживания материала за время длительной эксплуатации. Серьезным недостатком указанного способа образования поглощающих конструкций является резкое снижение эффективности звукопоглощения на низких частотах. При толщинах пластин 30-50 мм может потребоваться установка во всасывающем тракте дополнительного низкочастотного шумоглушителя.Known silencer has several disadvantages. With a plate thickness of 80-100 mm, silencers have a relatively low efficiency in the high-frequency range, which complicates their use in modern high-speed turbomachines. At smaller thicknesses, the plates lose their rigidity, which complicates the provision during assembly of equal gaps between the plates over the entire cross-sectional area of the muffler. Serious technological difficulties are caused by the task of ensuring a uniform arrangement of sound-absorbing material on the surface of the plate, as well as preventing caking of the material during long-term operation. A serious disadvantage of this method of forming absorbing structures is a sharp decrease in the efficiency of sound absorption at low frequencies. With plate thicknesses of 30–50 mm, an additional low-frequency silencer may be required in the intake duct.

Кроме того, процесс изготовления пластин является очень трудоемким, т.к. требует применения, преимущественно, ручного труда.In addition, the manufacturing process of the plates is very time-consuming, because requires the use of mainly manual labor.

В качестве активного глушителя с равномерным пространственным распределением звукопоглотителя в воздушном тракте широко известны сотовые глушители (см., например, рис.12.23. монографии: «Снижение шума в зданиях и жилых районах» / Г.Л.Осипов, Е.Я.Юдин, Г.Хюбнер и др.; - М.: Стройиздат, 1987. - 558 с.). Этот глушитель можно рассматривать как ряд параллельных трубчатых глушителей прямоугольной формы, уложенных вплотную друг к другу и к стенкам воздуховода в месте его расширения под шумоглушитель. Набивку поглотителя выполняют в зазоры между внутренними и наружными перфорированными или сетчатыми стенками трубчатых глушителей. В трубчатых и сотовых глушителях цикловой воздух протекает по центральным каналам и в воздухе распространяется шумовая энергия, в то же время звукопоглощающий материал располагается по периферии каждого канала и звуковая энергия распространяется в звукопоглощающем материале в одной плоскости.Cellular silencers are widely known as an active silencer with a uniform spatial distribution of a sound absorber in the air duct (see, for example, Fig. 12.23. Monographs: “Noise Reduction in Buildings and Residential Areas” / G.L. Osipov, E.Ya. Yudin, G.Hyubner et al .; - M .: Stroyizdat, 1987.- 558 p.). This muffler can be considered as a series of parallel tubular mufflers of rectangular shape, laid close to each other and to the walls of the duct in the place of its expansion under the muffler. Absorber packing is performed in the gaps between the inner and outer perforated or mesh walls of the tubular silencers. In tubular and cellular silencers, cyclic air flows through the central channels and noise energy is distributed in the air, at the same time, sound-absorbing material is located on the periphery of each channel and sound energy is distributed in the sound-absorbing material in one plane.

Хотя эффективность сотовых глушителей существенно выше пластинчатых, особенно в области высоких частот, сотовые глушители не нашли широкого применения ввиду большой конструктивной сложности и слабой технологической подготовки производства предлагаемых разработчиками для использования в промышленности сотовых глушителей.Although the effectiveness of cellular silencers is significantly higher than plate-type silencers, especially in the high-frequency region, cellular silencers have not been widely used due to the great structural complexity and poor technological preparation of the production proposed by developers for use in the industry of cellular silencers.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является многосекционный глушитель, состоящий из отдельных, последовательно соединенных секций, каждая из которых выполнена из звукопоглощающего материала (ЗПМ), облицованного изнутри перфорированной оболочкой, причем каждая секция состоит из подсекций, в которых расположены одиночные звукопоглотители, выполненные сферической формы из полусфер из перфорированного материала, в которые заключен ЗПМ. Подсекция выполнена в виде прямоугольной трубы, покрытой перфорированными стенками, покрытыми шумопоглощающим материалом, в центре сечения ее размещены одиночные звукопоглощаюшие элементы, образующие квадрат, стороны которого параллельны стенкам подсекций.The closest technical solution to the proposed invention is a multi-section silencer, consisting of separate, series-connected sections, each of which is made of sound-absorbing material (ZPM), lined with a perforated shell from the inside, each section consisting of subsections in which single sound absorbers are made made of spherical forms from hemispheres from the perforated material in which ZPM is enclosed. The subsection is made in the form of a rectangular pipe covered with perforated walls covered with sound-absorbing material, in the center of its section there are single sound-absorbing elements forming a square, the sides of which are parallel to the walls of the subsections.

Крепление полусфер между собой и в подсекциях осуществлено посредством крепежных элементов в виде стержней и колец (Патент РФ №2280176).The hemispheres are fixed to each other and in subsections by means of fasteners in the form of rods and rings (RF Patent No. 2280176).

Это изобретение позволяет повысить эффективность шумоглушения, за счет увеличения площади контактирования всасываемого воздуха и звукопоглощающего материала, достигаемого заполнением корпуса блока шумоглушения прямоугольными трубчатыми глушителями, стенки которых располагаются параллельно стенкам блока шумоглушения. Вставленные в корпус блока шумоглушения прямоугольные трубчатые шумоглушители связываются друг с другом и образуют в совокупности сотовый массив.This invention improves the efficiency of sound attenuation by increasing the contact area of the intake air and sound-absorbing material, achieved by filling the casing of the sound attenuation block with rectangular tubular silencers, the walls of which are parallel to the walls of the sound attenuation block. Rectangular tubular silencers inserted into the body of the noise attenuation unit communicate with each other and form a honeycomb array.

Однако в этом шумоглушителе не совсем реализован основной принцип оптимальности шумоглушения - равномерности распределения звукопоглощающего материала и каналов для прохождения воздуха, таким образом, чтобы площадь, занимаемая звукопоглощаемым материалом, была равна площади проходных каналов.However, this muffler does not fully implement the basic principle of the optimum sound attenuation - the uniform distribution of sound-absorbing material and channels for air passage, so that the area occupied by sound-absorbing material is equal to the area of the passage channels.

Изготовление одиночной перфорированной полуоболочки, набивка ее ЗПМ и соединение каждого элемента и крепление их между собой и с корпусом подсекции за счет стержня не обеспечивает жесткость конструкции и довольно нетехнологично при выполнении.Making a single perforated half-shell, stuffing it with ZPM and connecting each element and fastening them together and with the subsection housing due to the rod does not provide structural rigidity and is rather non-technological when executed.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание такой конструкции сотового шумоглушителя всаса ГТУ, которая состояла бы из отдельных универсальных модулей, включающих несколько звукопоглощающих элементов, пригодных для использования в глушителях разных размеров, причем звукопоглощающие элементы расположены таким образом, что повышается эффективность снижения шума как на низких, так и на высоких частотах, а также облегчается труд по их изготовлению и труд обслуживающего персонала.The technical task of the invention is the creation of such a design of a cellular silencer suction GTU, which would consist of separate universal modules, including several sound-absorbing elements suitable for use in mufflers of different sizes, and sound-absorbing elements are arranged in such a way that increases the efficiency of noise reduction at low, and at high frequencies, and also facilitates the work of their manufacture and the work of staff.

Технический результат, который будет получен при осуществлении изобретения, заключается в расширении спектра частот интенсивного поглощения звуковых колебаний и увеличении эффективности звукопоглощения на единичном участке длины шумоглушителя.The technical result that will be obtained by carrying out the invention is to expand the frequency spectrum of the intense absorption of sound vibrations and increase the sound absorption efficiency in a single section of the length of the silencer.

Технический результат достигается за счет того, что в известный многосекционный сотовый шумоглушитель, состоящий из отдельно соединенных секций, выполненных из металлического каркаса, каждая из боковых, верхняя и нижняя стенки которых покрыты слоем звукопоглощающего материала (ЗПМ), облицованного изнутри секции перфорированной пластиной, причем каждая из секций содержит последовательно размещенные подсекции, в которых установлены звукопоглощающие элементы, выполненные из перфорированной оболочки, в которую помещен звукопоглощающий материал, внесены конструктивные изменения, а именно:The technical result is achieved due to the fact that in the well-known multi-sectional cellular silencer, consisting of separately connected sections made of a metal frame, each of the side, upper and lower walls of which are covered with a layer of sound-absorbing material (ZPM), lined from the inside of the section with a perforated plate, each of the sections contains successively placed subsections in which sound-absorbing elements are installed made of a perforated shell in which sound-absorbing is placed material made design changes, namely:

- единичные звукопоглощающие элементы (стержни), имеющие в поперечном сечении ромбическую форму, объединены в модули, устанавливаемые по всему поперечному сечению подсекции, таким образом, чтобы вертикальная диагональ каждого звукопоглощающего элемента была параллельна боковым стенкам секции;- single sound-absorbing elements (rods) having a rhombic cross-sectional shape are combined into modules installed along the entire cross-section of the subsection, so that the vertical diagonal of each sound-absorbing element is parallel to the side walls of the section;

- к верхней и нижней стенкам каждой секции прикреплены вертикальные стойки с горизонтальными прорезями, образующие подсекции и служащие для установки по высоте поперечного сечения подсекции, каждого звукопоглощающего модуля;- vertical racks with horizontal slots are attached to the upper and lower walls of each section, forming subsections and used to set the height of the cross section of the subsection, each sound-absorbing module;

- количество отдельных звукопоглощающих элементов в модуле и количество модулей соответствуют условию равенства площадей звукопоглощающих элементов и сквозных каналов для прохода воздуха в каждой подсекции.- the number of individual sound-absorbing elements in the module and the number of modules correspond to the condition of equality of the areas of sound-absorbing elements and through channels for the passage of air in each subsection.

Принятое расположение звукопоглощающих элементов обеспечивает равномерность их размещения по всему поперечному каналу подсекций. Объединение нескольких звукопоглощающих элементов в модули упрощает сборку блока за счет повышения технологичности их изготовления и упрощает сборку блока шумоглушения.The accepted arrangement of sound-absorbing elements ensures the uniformity of their placement along the entire transverse channel of the subsections. The combination of several sound-absorbing elements into modules simplifies the assembly of the unit by increasing the manufacturability of their manufacture and simplifies the assembly of the sound attenuation unit.

Ромбическая форма звукопоглощающего элемента выбрана из условия обеспечения равенства площадей, занимаемых в поперечном сечении блока воздушными каналами и звукопоглощающими элементами, технологической простотой обеспечения однообразного расположения всех звукопоглощающих элементов относительно стен блока (параллельности вертикальной диагонали боковым стенкам секций), а также обеспечение объемного (в двух взаимно перпендикулярных плоскостях) проникновения звуковых колебаний в ЗПМ звукопоглощающих элементов (стержней). Такое расположение звукопоглощающих элементов позволяет повысить эффективность диссипации энергии звуковых колебаний, особенно на высоких частотах.The rhombic shape of the sound-absorbing element is selected from the condition of ensuring the equality of the areas occupied by the air channels and sound-absorbing elements in the cross section of the block, the technological simplicity of ensuring the uniform arrangement of all sound-absorbing elements relative to the block walls (parallelism of the vertical diagonal to the side walls of the sections), and also providing volumetric (in two mutually perpendicular planes) penetration of sound vibrations in the ZPM of sound-absorbing elements (rods). Such an arrangement of sound-absorbing elements makes it possible to increase the energy dissipation efficiency of sound vibrations, especially at high frequencies.

Кроме того, толщина звукопоглощающего материала, армирующего стенки секции, зависит от интенсивности низкочастотных составляющих звуковых колебаний, распространяющихся в проходящем через блок шумоглушения воздухе, т.е. от мощности низкочастотных составляющих шума, поступающего от ГТД в комплексное воздухоподготовительное устройство (КВОУ). Толщина слоя звукопоглощающего материала (толщина стенок) секций принимается равной или близкой к равной половине длины волны, соответствующей средней частоте октавы, на которой уровень звукового давления превышает нормативное для нее значение на максимальную величину, сравнительно с величинами превышений звуковых давлений на других низкочастотных октавах.In addition, the thickness of the sound-absorbing material reinforcing the walls of the section depends on the intensity of the low-frequency components of sound vibrations propagating in the air passing through the sound attenuation unit, i.e. from the power of the low-frequency components of the noise coming from the gas turbine engine to the integrated air preparation device (CVO). The thickness of the layer of sound-absorbing material (wall thickness) of the sections is taken to be equal to or close to equal to half the wavelength corresponding to the average frequency of an octave, at which the sound pressure level exceeds its standard value by a maximum value, compared with the values of excess sound pressure on other low-frequency octaves.

Конструкция блока шумоглушения и отдельных элементов его показана на фигурах 1-6.The design of the noise reduction unit and its individual elements is shown in figures 1-6.

На фиг.1 показан общий вид блока шумоглушения всаса ГТУ; на фиг.2 показан вырыв по стрелке А; на фиг.3 - крепление секций шумоглушителя между собой; на фиг.4 приведена конструкция модуля шумоглушения; на фиг.5 - приспособление для установки звукопоглощающего элемента в модуль шумоглушения и на фиг.6 - крепление модуля шумоглушения в подсекции.Figure 1 shows a General view of the block silencing suction GTU; figure 2 shows a breakout in arrow A; figure 3 - mounting sections of the silencer between themselves; figure 4 shows the design of the noise reduction module; in Fig.5 - a device for installing a sound-absorbing element in a sound attenuation module; and Fig.6 - fastening of a sound attenuation module in a subsection.

На фиг.1 приведена копия фотографии опытного образца многосекционного сотового блока шумоглушения 1 всаса ГТУ. Каркас секций блока сварен из прямоугольных труб 2 с сечением 140×80×3 мм и обшит снаружи листовой сталью толщиной, равной (в зависимости от габаритов блока) d=3,0÷5,00 мм. К нижней и верхней стенкам корпуса на входе и выходе из каждой секции приварено по nст вертикальных стоек 3, образующих подсекции. В продольные направляющие стоек 3 равномерно по сечению установлены звукопоглощающие элементы, образующие модули 4 шумоглушения, между которыми образуются каналы 5 для прохождения воздуха, причем суммарная площадь элементов шумоглушения и суммарная площадь каналов в каждой подсекции примерно равны.Figure 1 shows a copy of a photograph of a prototype of a multi-section cellular noise blocking unit 1 of the gas turbine engine. The frame of the sections of the block is welded from rectangular pipes 2 with a cross section of 140 × 80 × 3 mm and sheathed on the outside with sheet steel with a thickness equal to (depending on the dimensions of the block) d = 3.0 ÷ 5.00 mm. To the upper and lower walls of the housing at the inlet and outlet of each section is welded by n v uprights 3 forming the sub-section. Sound-absorbing elements are installed in the longitudinal guides of the racks 3 evenly over the cross section, forming sound attenuation modules 4, between which channels 5 for air passage are formed, and the total area of the sound attenuation elements and the total area of the channels in each subsection are approximately equal.

На вырыве по стрелке А (фиг.2) видно, что наружные листы блока шумоглушения 6 и 7 покрыты звукопоглощающим материалом (ЗПМ) 8. Изнутри, по боковым стенкам, полу и потолку, блок обшит перфорированным стальным листом 9 толщиной d=0,8 мм.On the breakout along arrow A (Fig. 2), it is evident that the outer sheets of the noise suppression block 6 and 7 are covered with sound-absorbing material (ZPM) 8. From the inside, along the side walls, floor and ceiling, the block is sheathed with perforated steel sheet 9 with a thickness of d = 0.8 mm

При необходимости интенсификации поглощения стенками корпуса низкочастотной части спектра толщина стенок блока и, следовательно, слоя звукопоглощающего материала может быть увеличена до 200 мм и более за счет применения для изготовления каркаса секций и вертикальных фланцев прямоугольных труб большего типоразмера.If it is necessary to intensify the absorption by the walls of the casing of the low-frequency part of the spectrum, the thickness of the walls of the block and, therefore, the layer of sound-absorbing material can be increased to 200 mm or more due to the use of larger rectangular sections for the manufacture of the frame sections and vertical flanges.

Корпус сотового шумоглушителя состоит из двух секций 10 и 11, стянутых друг с другом болтовыми соединениями 13, а между секциями при сборке корпуса, с целью уменьшения передачи по корпусу блока структурного шума, устанавливается резиновая морозо-маслостойкая прокладка 12 (фиг.3).The body of the cellular silencer consists of two sections 10 and 11, tightened with each other by bolt connections 13, and between the sections when assembling the body, in order to reduce transmission of structural noise through the body of the unit, a rubber frost-resistant rubber gasket 12 is installed (Fig. 3).

На фиг.4 показан предлагаемый универсальный модуль 4 шумоглушения в сборе.Figure 4 shows the proposed universal module 4 noise attenuation assembly.

Корпус его состоит из двух гофрированных листов 14, которые при соединении образуют квадратные или в общем случае (при угле α≠90°) ромбические проемы 15, заполненные звукопоглощающим материалом 16, который обернут стеклотканью 16а. Каждый модуль состоит из трех элементов, снабженных крышками 17, причем во второй секции 10 каждый элемент имеет две крышки 17, а в секции 11 (лицевой) вместо крышки 17 снаружи установлен обтекатель 18 для уменьшения сопротивления входящему в шумоглушитель воздуху.Its body consists of two corrugated sheets 14, which, when connected, form square or generally (at an angle α ≠ 90 °) rhombic openings 15 filled with sound-absorbing material 16, which is wrapped with fiberglass 16a. Each module consists of three elements equipped with covers 17, and in the second section 10 each element has two covers 17, and in section 11 (front) instead of cover 17 a fairing 18 is installed outside to reduce resistance to the air entering the silencer.

Заполнение проемов каждого ромба звукопоглощающим материалом производится с использованием специального, но достаточно простого приспособления, конструкция которого представлена на фиг.5.Filling the openings of each rhombus with sound-absorbing material is carried out using a special, but rather simple device, the design of which is presented in Fig.5.

Приспособление представляет собой металлический лоток 19, изготовленный из листа толщиной 0,6-0,8 мм, имеющий в поперечном сечении форму ромба, идентичную поперечному сечению проема универсального модуля, но имеющий размеры на 1-2 мм меньшие, чем у проема, а длину «Lп» на 20-50 мм больше размера длины гофрированного листа 14 (см. фиг.4). С одной стороны лотка в него вваривается упорная пластина 20 и рукоятка-тяга 21. В лоток 19 по всей его длине последовательно укладывается стеклоткань 22 и звукопоглощающий материал 16.The device is a metal tray 19 made of a sheet with a thickness of 0.6-0.8 mm, having a diamond-shaped cross section identical to the cross-section of the opening of the universal module, but having dimensions 1-2 mm smaller than the opening, and the length "L p " 20-50 mm larger than the length of the corrugated sheet 14 (see figure 4). On one side of the tray, a thrust plate 20 and a handle-rod 21 are welded into it. Fiberglass 22 and sound-absorbing material 16 are successively stacked in the tray 19 along its entire length.

На фиг.6 показано крепление универсальных модулей 4 к стойкам 3, образующим подсекции посредством уголков 23. Конструкция не требует дополнительных пояснений.Figure 6 shows the mounting of the universal modules 4 to the racks 3, forming a subsection through the corners 23. The design does not require additional explanation.

На фиг.1 (общий вид) опытного образца многосекционного сотового шумоглушителя, в котором установлены брусковые звукопоглощающие элементы. Блок 1 шумоглушения предназначен для снижения звукового давления, обеспечивая наибольшее снижение по высоким и средним частотам, до санитарной нормы, равной 80 дБА.Figure 1 (General view) of the prototype of a multi-sectional cellular silencer, in which the bar sound absorbing elements are installed. Block 1 noise reduction is designed to reduce sound pressure, providing the greatest reduction in high and medium frequencies, to a sanitary norm of 80 dBA.

Высота проходного сечения блока шумоглушителя принимается кратной высоте универсального модуля 4 (см. фиг.1 и 4). Ширина проходного сечения блока шумоглушителя принимается кратной ширине корпуса модуля 4. Площадь Fш проходного сечения блока шумоглушения определяется уравнением:The height of the passage section of the silencer block is taken as a multiple of the height of the universal module 4 (see figures 1 and 4). The width of the passage section of the silencer block is taken to be a multiple of the width of the module housing 4. The area F w of the passage section of the silencer block is determined by the equation:

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где к - коэффициент перекрытия площади для не очень малых размеров сторон звукопоглощающего элемента и углах α° в вершинах ромбов, не сильно отличающихся от 90°, к≈2,0,where k is the area overlap coefficient for not very small sizes of the sides of the sound-absorbing element and the angles α ° at the vertices of rhombuses, not very different from 90 °, k≈2.0,

Qok - объемный расход воздуха через блок шумоглушения на номинальном режиме работы ГТД,Q ok - volumetric air flow through the noise attenuation unit at the nominal operation mode of the gas turbine engine,

Wш - средняя по сечению блока скорость потока в воздушных каналах, м/с; в зависимости от особенностей конструкции выбирается в пределах от 12 м/с до 30 м/с. Нижние значения ограничиваются стоимостью глушителя и массогабаритными показателями, верхние - повышенными гидравлическими потерями и вторичным шумообразованием в каналах глушителя.W W - the average cross-section of the block flow rate in the air channels, m / s; depending on the design features, it is selected in the range from 12 m / s to 30 m / s. The lower values are limited by the cost of the silencer and overall dimensions, the upper ones - by increased hydraulic losses and secondary noise formation in the channels of the silencer.

Звукопоглощающий материал 16 должен быть негорючим, нетоксичным, невзрывоопасным, мягким на ощупь, вибростойким материалом с высокими звукоизолирующими и звукопоглощающими свойствами, защищенным от выдувания оболочкой 18 из стеклоткани, например, с сопротивлением продуванию не более 300 Н·с/м2.Sound-absorbing material 16 should be non-combustible, non-toxic, non-explosive, soft to the touch, vibration-resistant material with high soundproof and sound-absorbing properties, protected from blowing by a shell 18 of fiberglass, for example, with a blow resistance of not more than 300 N s / m 2 .

Гофрированный лист 14 получается штамповкой из перфорированной заготовки (для обеспечения акустической прозрачности коэффициент перфорации должен быть не менее 0,22), выполненной из стального или нержавеющего листа. Благодаря наличию у гофрированного листа двух осей симметрии (оси х-х и у-у) второй лист получается из первого разворотом вокруг оси х-х на 180°. Листы 14 свариваются друг с другом в местах касания точечной или роликовой контактной сваркой. Обтекатели 18 и крышки 17 могут быть изготовлены как из металла методом штамповки, так и из морозостойкой пластмассы или полиэтилена на специализированном, но широко распространенном и часто используемом оборудовании.Corrugated sheet 14 is obtained by stamping from a perforated workpiece (to ensure acoustic transparency, the perforation coefficient should be at least 0.22) made of steel or stainless steel sheet. Due to the presence of two axes of symmetry on the corrugated sheet (x-x and y-y axes), the second sheet is obtained from the first by 180 ° rotation around the x-axis. The sheets 14 are welded to each other at the points of contact by spot or roller contact welding. Fairings 18 and covers 17 can be made both from metal by stamping, and from frost-resistant plastic or polyethylene on specialized, but widespread and often used equipment.

Использование предложенной конструкции стержневого шумоглушителя и новых звукопоглощающих элементов, фактически объединяющих в один модуль n стержневых звукопоглотителей (в рассмотренном варианте трех), позволяет решить задачу, поставленную в изобретении, и получить новый технический результат. Поскольку в настоящее время отсутствует точный метод расчета стержневого глушителя, его эффективность была проверена на акустическом стенде на натурных моделях стержневых ромбических звукопоглощающих элементов. В таблице приведены результаты измерений на моделях с типоразмерами ячеек: 40×40 мм, 60×60 мм и 80×80 мм, заполненных звукопоглощающим материалом АТМ-1.Using the proposed design of the rod silencer and new sound-absorbing elements, actually combining n rod sound absorbers into one module (three in the considered version), it allows to solve the problem posed in the invention and to obtain a new technical result. Since there is currently no exact method for calculating a rod silencer, its effectiveness has been tested on an acoustic bench on full-scale models of rod-shaped rhombic sound-absorbing elements. The table shows the results of measurements on models with cell sizes: 40 × 40 mm, 60 × 60 mm and 80 × 80 mm, filled with sound-absorbing material ATM-1.

№ п/пNo. p / p Тип глушителя шума, Основные характеристикиType of muffler, Main characteristics Снижение уровней звуковой мощности, дБ, при среднегеометрических частотах октавных полос, Гц и длине рабочей части 1 мDecrease in sound power levels, dB, at geometric mean frequencies of octave bands, Hz and working part length 1 m 3131 6363 125125 250250 500500 10001000 20002000 40004000 80008000 1one d×е=40×40 мм, Сотовостержневой глушитель с проемами под звукопоглотителиd × e = 40 × 40 mm, honeycomb silencer with openings for sound absorbers -- -- 20twenty 2424 2727 4242 4444 7070 8080 2*2 * Сотовостержневой глушитель с проемами под звукопоглотители d×е=60×60 ммHoneycomb silencer with openings for sound absorbers d × e = 60 × 60 mm -- -- 2121 19,519.5 3131 3737 4040 4747 50fifty 33 Сотовостержневой глушитель с проемами под звукопоглотители d×е=80×80 ммHoneycomb silencer with openings for sound absorbers d × e = 80 × 80 mm -- -- 2323 15fifteen 3434 3434 3535 3535 4343 4four Пластинчатый глушитель конструкции ЗАО НТТ, пластины 80 мм, шаг 80 ммPlate silencer design NTT ZAO, plates 80 mm, pitch 80 mm -- 2,02.0 3,53,5 4,54,5 9,59.5 14,514.5 2222 2626 26,526.5 55 Пластинчатый глушитель по СНиП II-12-77 приложение 3 табл.3, пластины 100, шаг - 200 мм, ЗПМ - супертонкое базальтовое волокноPlate silencer according to SNiP II-12-77 Appendix 3 Table 3, plates 100, pitch - 200 mm, ZPM - superthin basalt fiber -- 22 55 1313 20twenty 2929th 3131 2525 15fifteen 66 Превышение эффективности глушителя строка 3 по сравнению с глушителем строка 4, %Excessive efficiency of silencer line 3 compared with silencer line 4,% -- -- 557557 233233 257257 134134 5959 3535 6262 *Примечание: значения снижений уровней звуковой мощности для стержней типоразмера 60×60 мм получены аппроксимацией данных поз.1 и 3.* Note: the values of the reduction in sound power levels for rods of size 60 × 60 mm were obtained by approximating the data in poses 1 and 3.

Рассмотрение данных таблицы показывает, что использование предлагаемой конструкции блока шумоглушения позволяет достигнуть заявленного результата - повышения эффективности звукопоглощения на базовой длине активной части элемента звукопоглощения модуля 4 как на низких, так и на высоких частотах.Examination of the data in the table shows that using the proposed design of the noise suppression unit allows achieving the claimed result - increasing the sound absorption efficiency at the base length of the active part of the sound absorption element of module 4 both at low and at high frequencies.

Как отмечается в специальной литературе (см. Снижение шума в зданиях и жилых районах / Г.Л.Осипов, Е.Я.Юдин, Г.Хюбнер и др.: Под ред. Г.Л.Осипова, Е.Я.Юдина. - М.: Стройиздат, 1987, с.478 и рис.12.23), «затухание в пластинчатых глушителях на один калибр несколько меньше (на 20-40%) затухания в трубчатых» глушителях, образующих соответствующий сотовый глушитель.As noted in the specialized literature (see Noise Reduction in Buildings and Residential Areas / G.L. Osipov, E.Ya. Yudin, G.Hyubner et al .: Edited by G.L. Osipov, E.Ya. Yudin. - M .: Stroyizdat, 1987, p. 478 and Fig. 12.23), “attenuation in plate mufflers is one caliber slightly less (by 20–40%) attenuation in tubular” mufflers, which form the corresponding cellular muffler.

Из материала таблицы видно, что в случае использования вместо пластинчатого глушителя с толщиной пластин 80 мм (строка 4 таблицы) сотовостержневого (сотового) глушителя с проемами под стержневые звукопоглотители 80×80 мм (строка 3 таблицы), затухание в большинстве октавных полос для предлагаемого глушителя существенно выше, чем в известном сотовом глушителе (см. стр.6 таблицы).The table shows that instead of a plate muffler with a plate thickness of 80 mm (row 4 of the table), a honeycomb (honeycomb) muffler with openings for rod sound absorbers 80 × 80 mm (row 3 of the table), attenuation in most octave bands for the proposed muffler significantly higher than in the well-known cellular silencer (see page 6 of the table).

Большая эффективность звукопоглощения, полученная в эксперименте для предлагаемого варианта, объясняется обеспечением большей поверхности контакта ЗПМ-воздух, а также тем, что здесь диссипация и распространение звуковой энергии в ЗПМ происходит в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, в то время как в пластинчатом и сотовом глушителях эти же процессы идут в одной плоскости. Следует отметить, что площадь контакта воздуха с ЗПМ, а следовательно, и интенсивность звукопоглощения, могут быть дополнительно увеличены отклонением на ±Δα° углов при вершинах ромбов от базового значения α=90°. Влияние этих изменений в настоящее время не подается расчету и должна определяться экспериментально. Исходя из конструктивных соображений, целесообразно для ГТД с расходом через осевой компрессор 100÷55,0 кг/с применять звукопоглощающие элементы типоразмера 80×80, при расходе 54,9÷25,0 кг/с - типоразмера 60×60, при расходе менее 25 кг/с - типоразмера 40×40 мм.The greater sound absorption efficiency obtained in the experiment for the proposed option is explained by the provision of a larger contact surface for the ZPM-air, as well as the fact that here the dissipation and propagation of sound energy in the ZPM occurs in two mutually perpendicular planes, while in the plate and cellular silencers these the processes are on the same plane. It should be noted that the area of contact of air with ZPM, and hence the sound absorption intensity, can be further increased by a deviation of ± Δα ° of angles at the vertices of rhombuses from the base value α = 90 °. The impact of these changes is not currently calculated and should be determined experimentally. Based on design considerations, it is advisable for gas turbine engines with a flow rate of 100 ÷ 55.0 kg / s through an axial compressor to use sound absorbing elements of size 80 × 80, at a flow rate of 54.9 ÷ 25.0 kg / s - size 60 × 60, with a flow rate of less 25 kg / s - size 40 × 40 mm.

При возникновении развитого спроса на предлагаемые высокоэффективные звукопоглощающие элементы, процесс их создания может быть полностью автоматизирован и стоимость изготовления блоков шумоглушения значительно снижена.If there is a developed demand for the proposed high-performance sound-absorbing elements, the process of their creation can be fully automated and the cost of manufacturing silencing blocks is significantly reduced.

Использование предложенной конструкции звукопоглощающих элементов и корпуса шумоглушителя вместо прототипа позволяет решить поставленную задачу и получить новый технически результат - упростить и автоматизировать изготовление, обеспечить стабильность геометрии и стабильность звукопоглощающих свойств элементов, повысить эффективность снижения шума за счет увеличения площади контакта воздуха и звукопоглощающего материала, что в итоге позволит с максимальной эффективностью решать задачу снижения уровня шума.Using the proposed design of sound-absorbing elements and a silencer case instead of a prototype allows you to solve the problem and get a new technical result - simplify and automate manufacturing, ensure geometry stability and sound-absorbing properties of elements, increase noise reduction efficiency by increasing the contact area of air and sound-absorbing material, which As a result, it will allow solving the problem of noise reduction with maximum efficiency.

В настоящее время полностью разработана конструкция предлагаемого многосекционного шумоглушителя всаса ГТУ, универсальные модели прошли стендовые испытания и в конце 2007 г. аналогичные блоками шумоглушения будут оснащаться ГТУ различной мощности.Currently, the design of the proposed multi-section silencer for the gas turbine engine has been fully developed, universal models have passed bench tests, and at the end of 2007 similar gas turbine silencing units will be equipped with gas turbines of various capacities.

Claims (2)

1. Многосекционный сотовый глушитель шума всаса газотурбинной установки, состоящий из отдельно соединенных секций, выполненных из металлического каркаса, каждая из боковых, нижняя и верхняя стенок которых покрыта слоем звукопоглощающего материала, облицованного изнутри секции перфорированной пластиной, каждая из секций содержит последовательно размещенные подсекции, в которых установлены звукопоглощающие элементы, выполненные из перфорированной оболочки, в которую помещен звукопоглощающий материал, отличающийся тем, что звукопоглощающие элементы, выполнены в виде ромба и объединены в модули, которые установлены по всему поперечному сечению подсекции, таким образом, чтобы вертикальная диагональ каждого звукопоглощающего элемента была параллельна боковым стенкам секции, при этом подсекции образованы вертикальными стойками, установленными на верхней и нижней стенках каждой секции и имеющими прорези для крепления звукопоглощающего модуля.1. A multi-section honeycomb silencer for the exhaust gas turbine installation, consisting of separately connected sections made of a metal frame, each of the side, lower and upper walls of which are covered with a layer of sound-absorbing material, lined from the inside of the section with a perforated plate, each of the sections contains successively placed subsections in which are installed sound-absorbing elements made of a perforated shell, which is placed sound-absorbing material, characterized in that the sound absorption The clamping elements are made in the form of a rhombus and combined into modules that are installed along the entire cross-section of the subsection, so that the vertical diagonal of each sound-absorbing element is parallel to the side walls of the section, while the subsections are formed by vertical posts mounted on the upper and lower walls of each section and having slots for attaching a sound-absorbing module. 2. Многосекционный сотовый глушитель шума по п.1, отличающийся тем, что количество отдельных звукопоглощающих элементов в модуле и количество модулей соответствуют условию равенства площадей звукопоглощающих элементов и сквозных каналов для прохода воздуха в каждой подсекции. 2. The multi-sectional cellular noise muffler according to claim 1, characterized in that the number of individual sound-absorbing elements in the module and the number of modules correspond to the condition of equal areas of sound-absorbing elements and through channels for air passage in each subsection.
RU2007142887/06A 2007-11-19 2007-11-19 Multi-section cellular silencer to be mounted on gas turbine intake RU2367807C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007142887/06A RU2367807C2 (en) 2007-11-19 2007-11-19 Multi-section cellular silencer to be mounted on gas turbine intake

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007142887/06A RU2367807C2 (en) 2007-11-19 2007-11-19 Multi-section cellular silencer to be mounted on gas turbine intake

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007142887A RU2007142887A (en) 2009-05-27
RU2367807C2 true RU2367807C2 (en) 2009-09-20

Family

ID=41022826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007142887/06A RU2367807C2 (en) 2007-11-19 2007-11-19 Multi-section cellular silencer to be mounted on gas turbine intake

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2367807C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618642C1 (en) * 2016-04-26 2017-05-05 Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Silencer for path gas turbine plant

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU189980A1 (en) * Ю. М. Иль шук , И. М. Витринский CELLULAR NOISE MILKER
US3895686A (en) * 1972-11-21 1975-07-22 Gen Electric Acoustic attenuator providing relatively high insertion loss at low frequencies
US5679931A (en) * 1995-07-10 1997-10-21 Aaf-International Sound attenuating apparatus and method of forming the same
RU2187682C2 (en) * 2000-08-10 2002-08-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Silencer
RU2280176C1 (en) * 2005-02-28 2006-07-20 Олег Савельевич Кочетов Multisection noise silencer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU189980A1 (en) * Ю. М. Иль шук , И. М. Витринский CELLULAR NOISE MILKER
US3895686A (en) * 1972-11-21 1975-07-22 Gen Electric Acoustic attenuator providing relatively high insertion loss at low frequencies
US5679931A (en) * 1995-07-10 1997-10-21 Aaf-International Sound attenuating apparatus and method of forming the same
RU2187682C2 (en) * 2000-08-10 2002-08-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Silencer
RU2280176C1 (en) * 2005-02-28 2006-07-20 Олег Савельевич Кочетов Multisection noise silencer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618642C1 (en) * 2016-04-26 2017-05-05 Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Silencer for path gas turbine plant

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007142887A (en) 2009-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2002092B1 (en) Silencer for adsorption-based gas separation systems
CN104832247B (en) Exhaust silencer for screw-type unit
CN209244675U (en) Acoustic Mats and Exhaust Treatment Systems Using Acoustic Mats
CA2498409C (en) Compact silencer
RU2367807C2 (en) Multi-section cellular silencer to be mounted on gas turbine intake
KR20130104852A (en) Module type silencer
CN115111456A (en) Modular, combinable and broadband pipeline silencer design method
RU2324827C1 (en) Multisectional silencer of kochetovs
JP2005009483A (en) Perforated panel noise reduction structure
US8863895B2 (en) Silencer incorporating elongated members
RU2241843C1 (en) Noise-absorbing hood of gas-turbine plant
CN210343440U (en) Sound-proof housing for turbonator
RU2411398C2 (en) Multi-section noise silencer
Singh et al. Design and optimization of a performance muffler for a formula SAE vehicle
RU2618642C1 (en) Silencer for path gas turbine plant
RU144064U1 (en) COMBINED NOISE MUFFLER
CN214366634U (en) Sound insulation device, compressor unit and air conditioning system
US20020162703A1 (en) Q-pack silencer
CN210984260U (en) Noise reduction device of air cooler
CN220083302U (en) Impedance combined type ventilation muffler
Li et al. Application of Microperforated Panel Parallel Baffle Silencers in Ducts
RU2268384C1 (en) Silencer
CN201318206Y (en) Three-stage silencer for diesel generator group
CN116025596A (en) Sound absorption interference type silencer
RU2253806C1 (en) Noise silencer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141120