RU2568801C1

RU2568801C1 - Complex noise suppressor

Info

Publication number: RU2568801C1
Application number: RU2014125710/02A
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, with central partition. From inside the casing is lined with sound absorbing material. The partition is made in form of the perforated pipe, rigidly connected with the inlet nozzle and ring of L-shale profile, making with the internal surface of the casing the ring clearance with circle slit. The clearance is filled with sound absorbing material. 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 first layer and the perforated surface of the sound absorbing element.

EFFECT: improved efficiency of noise suppression.

6 cl, 2 dwg

Description

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

Известен глушитель шума, содержащий цилиндрический корпус с косым выпускным срезом, торцовый впускной патрубок и последовательно расположенные в корпусе секции, каждая из которых снабжена центральной трубой и сплошными перегородками с конической обечайкой (авт.св. СССР №371354, F01N 1/00,1971 г.).Known silencer containing a cylindrical body with an oblique exhaust cut, an end inlet pipe and sequentially located in the housing sections, each of which is equipped with a central pipe and solid partitions with a conical shell (ed. St. USSR No. 371354, F01N 1 / 00.1971 g .).

Недостатком известного технического решения является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на низких частотах.A disadvantage of the known technical solution is the relatively low efficiency of noise attenuation at low frequencies.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многокамерный глушитель шума по Патенту РФ №2280173, F01N 1/00 (прототип), содержащий цилиндрический корпус, торцовый выпускной патрубок, жестко соединенный с центральной трубой, имеющей перфорацию, перфорированные перегородки выполнены в виде коаксиально расположенной к корпусу и центральной трубе дополнительной перфорированной трубы, а торцы всех труб жестко соединены с корпусом посредством глухих перегородок.The closest technical solution to the technical nature is a multi-chamber silencer according to RF Patent No. 2280173, F01N 1/00 (prototype), containing a cylindrical body, an end exhaust pipe, rigidly connected to a central pipe having perforation, perforated partitions are made in the form of coaxially located to the casing and the central pipe of the additional perforated pipe, and the ends of all pipes are rigidly connected to the casing by means of blind partitions.

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.

Задача изобретения - повышение эффективности шумоглушения за счет настройки камерной части глушителя путем подбора свойств звукопоглощающего элемента и настройки резонансной части глушителя.The objective of the invention is to increase the efficiency of sound attenuation by tuning the chamber part of the muffler by selecting the properties of the sound-absorbing element and tuning the resonant part of the muffler.

Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащем цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, с центральной перегородкой, корпус изнутри облицован звукопоглощающим материалом, а центральная перегородка выполнена в виде перфорированной трубы, жестко связанной с одной стороны с впускным патрубком, а с другой - с кольцом Г-образного профиля, образующего с внутренней поверхностью корпуса кольцевой зазор с круговой щелью, причем зазор заполнен звукопоглощающим материалом, 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 containing a cylindrical body rigidly connected to the end inlet and outlet pipes, with a central partition, the housing is lined with sound-absorbing material from the inside, and the central partition is made in the form of a perforated pipe rigidly connected on one side to the inlet pipe, and on the other hand, with an L-shaped ring, forming an annular gap with a circular slit with the inner surface of the housing, the gap being filled with sound-absorbing material, sound-absorbing element nt contains smooth and perforated surfaces, between which a multilayer sound-absorbing structure is placed, which consists of three layers of sound-absorbing material, the first layer being more rigid, made solid and profiled and fixed on a smooth surface, and the second layer softer than the first one made intermittent and located in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer, and the third layer of the sound-absorbing element is made of foamed sound-absorbing material, for example a construction seal ziruyuschey foam and disposed between the first, more rigid layer and the perforated surface of sound-absorbing element.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - звукопоглощающий элемент.In FIG. 1 shows a frontal section of the proposed silencer, FIG. 2 - sound absorbing element.

Комбинированный глушитель шума (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1, жестко соединенный с торцевым впускным 2 и выпускным 4 патрубками. Центральная труба 2 выполнена с отверстиями 3 диаметром do, расположенными в плоскостях, перпендикулярных оси трубы и отстоящих друг от друга между собой на расстоянии «а». Изнутри корпус облицован звукопоглощающим элементом 5, который с внешней поверхностью трубы образует резонансную полость 6 объемом V_R. С другой стороны к трубе прикреплено кольцо Г-образного профиля 7 с зазором s между корпусом и кольцом, образующего камеру 10 объемом V_k. Полость, образованная зазором s, заполнена звукопоглощающим материалом 8.Combined silencer (Fig. 1) contains a cylindrical housing 1, rigidly connected to the front inlet 2 and outlet 4 nozzles. The central pipe 2 is made with holes 3 of diameter do, located in planes perpendicular to the axis of the pipe and spaced from each other at a distance of "a". From the inside, the housing is lined with a sound-absorbing element 5, which forms a resonant cavity 6 of volume V _R with the outer surface of the pipe. On the other hand, a ring of an L-shaped profile 7 is attached to the pipe with a gap s between the body and the ring forming a chamber 10 of volume V _k . The cavity formed by the gap s is filled with sound-absorbing material 8.

Входом в кольцевой зазор s является круговая щель 9 размером z, причем она выполняет роль горловины резонатора.The entrance to the annular gap s is a circular slit 9 of size z, and it plays the role of the neck of the resonator.

Комбинированный глушитель шума работает следующим образом.Combined silencer works as follows.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость корпуса 1 и встречают на своем пути центральную резонансную трубу 2 с отверстиями 3, что обеспечивает эффект гашения звуковой волны по принципу резонатора Гельмгольца. Камерная полость 7, образованная кольцом Г-образного профиля, выполняет функцию акустического фильтра низкой частоты. Повышение эффективности шумоглушения происходит за счет наличия звукопоглощающего слоя 5 на внутренней поверхности корпуса и за счет дополнительного резонансного встроенного глушителя, образованного полостью 8 с кольцевым зазором s и круговой щелью 9.Sound waves along with a turbulent stream of compressed air enter the cavity of the housing 1 and meet in their way the central resonant tube 2 with holes 3, which provides the effect of damping the sound wave according to the principle of the Helmholtz resonator. The chamber cavity 7 formed by the ring of the L-shaped profile performs the function of an acoustic low-pass filter. An increase in the efficiency of sound attenuation occurs due to the presence of a sound-absorbing layer 5 on the inner surface of the housing and due to an additional resonant built-in muffler formed by a cavity 8 with an annular gap s and a circular slit 9.

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 (Fig. 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 связаны 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 the 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 the smooth surface 11; and the second is made in the form of a clamp covering the rod 16 and tightening it with a screw (not shown in the drawing).

Сплошной профилированный слой 13 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем простили 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 solid profiled layer 13 of the sound-absorbing element is made of a more rigid sound-absorbing material, in which the sound reflection coefficient is greater than the sound absorption coefficient, and forgiven 15 are formed by spherical surfaces interconnected in such a way that each of the profiles 15 forms a solid 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 пеноалюминия.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 профилированною 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 a 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, which are the Helmholtz resonator model, there are energy losses due to friction, which fluctuates with the excitation frequency of the mass of air in the resonator neck against the walls of the neck itself, which has the form of an extensive 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. The noise suppressor is combined, comprising a cylindrical body rigidly connected to the end inlet and outlet pipes, with a central partition, the housing being lined with a sound-absorbing element from the inside, and the central partition made in the form of a perforated pipe rigidly connected on one side to the inlet nozzle, and on the other hand, with a ring of a L-shaped profile, forming an annular gap with a circular slit with the inner surface of the housing, while a sound-absorbing element is placed in the gap, characterized in that the sound-absorbing element is made with smooth and perforated surfaces, between which a multilayer sound-absorbing structure is placed, consisting of three layers of sound-absorbing material, the first layer being more rigid, made solid and profiled and fixed on a smooth surface, and the second layer, softer, made intermittent and is located in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer, and the third layer is made of foamed sound-absorbing material in the form of building sealing foam and placed dix between a first, more rigid layer and the perforated surface of sound-absorbing element.

2. A noise suppressor according to claim 1, characterized in that the intermittent sound-absorbing layer located in the focus of the continuous profiled layer is made in the form of bodies of revolution, for example, in the form of balls, revolution ellipsoids and is attached using rods parallel to smooth and perforated surfaces, which rigidly connected to a smooth surface by means of vertical fastening elements perpendicular to them, for example, in the form of plates, one end of which is rigidly fixed to a smooth surface, and the other is made in the form of a clamp, covering its rod and tightening it with a screw.

3. The noise suppressor according to claim 1, characterized in that the continuous profiled layer of the sound-absorbing element is made of a more rigid sound-absorbing material, in which the sound reflection coefficient is greater than the sound absorption coefficient, and the profiles are formed by spherical surfaces interconnected in such a way that On the whole, each of the profiles forms an integral dome-shaped profile focusing the reflected sound onto the same soft intermittent sound-absorbing layer.

4. A silencer according to claim 1, characterized in that a material based on aluminum-containing alloys is used as the sound-absorbing material of the first, more rigid layer, 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 within 5 ... 10 MPa, bending strength within 10 ... 20 MPa, for example foam aluminum.

5. A silencer according to claim 1, characterized in that rockwool type mineral wool or URSA type mineral wool or P-75 type basalt wool is used as sound-absorbing material of the second, softer layer. or glass wool lined with glass wool, or a foamed polymer, for example polyethylene or polypropylene.

6. The silencer according to claim 1, characterized in that the material of the perforated surface is made of solid, decorative vibration damping materials, for example, plastic compounds such as Agate, Anti-Vibrate, Shvim, the inner surface of the perforated surface facing the sound-absorbing structure , lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden."