RU2594089C1

RU2594089C1 - Active aerodynamic noise suppressor

Info

Publication number: RU2594089C1
Application number: RU2015138204/06A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Дмитриевна Ходакова
Original assignee: Татьяна Дмитриевна Ходакова
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2016-08-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: silencer is intended for reduction of noise level of machines and engines. Silencer comprises a housing consisting of a cylindrical shell, rigidly connected with end circular plates with inlet and outlet pipes, where in housing, perpendicular to direction of aerodynamic flow, there are reactive chambers, formed by circular discs with holes, wherein reactive chambers are connected with inlet pipe to one of end of circular plates, axially symmetrical to housing are attached resonance silencer insert and outlet pipe, and to other end circular plate axisymmetrical to housing is attached an inlet pipe, wherein resonance silencer insert is made in form of a cylindrical sleeve attached coaxial to housing circular end plate, and consists of a sound-absorbing chambers and resonance chamber, formed by rigid partitions, where in resonance chamber there are at least two resonance inserts, fixed on sleeve, perpendicular to its axis, and sound-absorbing chamber is formed by circular end plate with outlet pipe, rigid partition and part of cylindrical sleeve of resonance insert, which is lined with sound absorbing material, in sound-absorbing chamber there are least three exhaust bushings, fixed on sleeve, perpendicular to its axis, wherein surfaces of partitions facing away from resonance chamber, are lined with sound-absorbing circular elements, and sound-absorbing circular elements are installed coaxially to cylindrical housing on its inner side, wherein part of circular end plate of sound absorbing chamber is lined with sound absorbing material.

EFFECT: technical result is higher efficiency of noise suppression.

1 cl, 3 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 многокамерный глушитель шума по патенту РФ №2305779, 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 the patent of the Russian Federation No. 2305779, F01N 1/00, (prototype), comprising a cylindrical body, an end exhaust pipe, rigidly connected to a central pipe having perforation, the 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 muffler and through its two walls.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.The technical result is an increase in the efficiency of sound attenuation.

Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащем корпус, состоящий из цилиндрической обечайки, жестко соединенной с торцевыми круглыми пластинами с впускным и выпускным патрубками, при этом в корпусе, перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, размещены реактивные камеры, образованные круглыми дисками с отверстиями, причем реактивные камеры соединены с впускным патрубком, к одной из торцевых круглых пластин, осесимметрично корпусу прикреплены резонансная вставка глушителя и выпускной патрубок, а к другой торцевой круглой пластине, осесимметрично корпусу прикреплен впускной патрубок, при этом резонансная вставка глушителя выполнена в виде цилиндрической гильзы, прикрепленной соосно корпусу к торцевой круглой пластине и состоит из звукопоглощающей камеры и резонансной камеры, образованных жесткими перегородками, при этом в резонансной камере расположены, по крайней мере, две резонансные вставки, закрепленные на гильзе, перпендикулярно ее оси, а звукопоглощающая камера образована торцевой круглой пластиной с выпускным патрубком, жесткой перегородкой и частью цилиндрической гильзы резонансной вставки, которая облицована звукопоглощающим материалом, в звукопоглощающей камере расположены, по крайней мере, три выхлопных втулки, закрепленные на гильзе, перпендикулярно ее оси, причем поверхности перегородок, обращенные в сторону от резонансной камеры, облицованы звукопоглощающими круглыми элементами, а звукопоглощающие кольцевые элементы установлены коаксиально цилиндрическому корпусу, с его внутренней стороны, при этом часть торцевой круглой пластины звукопоглощающей камеры, облицована звукопоглощающим материалом.This is achieved by the fact that in the noise suppressor comprising a housing consisting of a cylindrical shell rigidly connected to end circular plates with inlet and outlet nozzles, while in the housing, perpendicular to the direction of flow of the aerodynamic flow, reaction chambers are formed of circular disks with holes, moreover, the reaction chambers are connected to the inlet pipe, to one of the end round plates, the resonant muffler insert and the exhaust pipe are attached axisymmetrically to the body, and to the other end an inlet pipe, axisymmetrically attached to the body, an inlet pipe is attached, while the resonant silencer insert is made in the form of a cylindrical sleeve attached coaxially to the body of the circular end plate and consists of a sound-absorbing chamber and a resonant chamber formed by rigid partitions, while at least at least two resonant inserts mounted on the sleeve perpendicular to its axis, and the sound-absorbing chamber is formed by a circular end plate with an outlet pipe, rigid at least three exhaust bushings mounted on the sleeve perpendicular to its axis are located in the sound-absorbing chamber by the partition and part of the cylindrical sleeve of the resonant insert, which is lined with sound-absorbing material, and the surface of the partitions facing away from the resonance chamber is lined with sound-absorbing round elements, and sound-absorbing ring elements are installed coaxially to the cylindrical body, from its inner side, while part of the end round plate is sound-absorbing to measures, lined with sound-absorbing material.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - звукопоглощающие кольцевые элементы 7, установленные коаксиально цилиндрическому корпусу, (осевое сечение) с его внутренней стороны, на фиг. 3 - звукопоглощающие круглые элементы 16 и 4 (осевое сечение), установленные на перегородках 12 и 14 резонансной вставки 8.In FIG. 1 shows a frontal section of the proposed silencer, FIG. 2 - sound-absorbing ring elements 7 mounted coaxially to a cylindrical body (axial section) from its inside, in FIG. 3 - sound-absorbing round elements 16 and 4 (axial section) mounted on the partitions 12 and 14 of the resonant insert 8.

Активный аэродинамический глушитель шума (фиг. 1) содержит корпус, состоящий из цилиндрической обечайки 1, жестко соединенной с торцевыми круглыми пластинами 2 и 3. К торцевой круглой пластине 3 осесимметрично корпусу прикреплены резонансная вставка 8 глушителя и выпускной 10 патрубок, а к торцевой круглой пластине 2 осесимметрично корпусу прикреплен впускной 17 патрубок.Active aerodynamic silencer (Fig. 1) contains a housing consisting of a cylindrical shell 1, rigidly connected to the end circular plates 2 and 3. To the end round plate 3 axisymmetrically attached to the body are the resonant insert 8 of the muffler and exhaust 10 pipe, and to the end round plate 2 axisymmetrically attached to the housing inlet 17 pipe.

Резонансная вставка 8 глушителя выполнена в виде цилиндрической гильзы, прикрепленной соосно корпусу к торцевой круглой пластине 3, и состоит из звукопоглощающей камеры 6 и резонансной камеры 11, образованных жесткими перегородками 12 и 14, при этом в резонансной камере 11 расположены, по крайней мере, две резонансные вставки 13, закрепленные на гильзе, перпендикулярно ее оси.The resonant muffler insert 8 is made in the form of a cylindrical sleeve attached coaxially to the body to the circular end plate 3, and consists of a sound-absorbing chamber 6 and a resonant chamber 11 formed by rigid partitions 12 and 14, with at least two located in the resonant chamber 11 resonant inserts 13 mounted on the sleeve perpendicular to its axis.

Звукопоглощающая камера 6 образована торцевой круглой пластиной 3 с выпускным 10 патрубком, жесткой перегородкой 14 и частью цилиндрической гильзы резонансной вставки 8, которая облицована звукопоглощающим материалом 5. В звукопоглощающей камере 6 расположены, по крайней мере, три выхлопных втулки 15, закрепленные на гильзе, перпендикулярно ее оси.The sound-absorbing chamber 6 is formed by an end round plate 3 with an outlet 10 pipe, a rigid partition 14 and a part of the cylindrical sleeve of the resonant insert 8, which is lined with sound-absorbing material 5. At least three exhaust sleeves 15 are mounted in the sound-absorbing chamber 15, mounted on the sleeve, perpendicular its axis.

Поверхности перегородок 12 и 14, обращенные в сторону от резонансной камеры 11, облицованы звукопоглощающими круглыми элементами 16 и 4, а звукопоглощающие кольцевые элементы 7 установлены коаксиально цилиндрическому корпусу, с его внутренней стороны. Часть торцевой круглой пластины 3 звукопоглощающей камеры 6, облицована звукопоглощающим материалом 9.The surfaces of the partitions 12 and 14, facing away from the resonance chamber 11, are lined with sound-absorbing round elements 16 and 4, and the sound-absorbing ring elements 7 are mounted coaxially to the cylindrical body from its inner side. Part of the end round plate 3 of the sound-absorbing chamber 6, lined with sound-absorbing material 9.

Корпус выполнен из конструкционных материалов с нанесенным на его поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщиной облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1:(2,5…3,5).The case is made of structural materials with a layer of soft vibro-damping material deposited on its surface on one or two sides, for example, VD-17 mastic or “Gerlen-D” type material, and the ratio between the thickness of the lining and the vibrodamping coating lies in the optimal range of values - 1: (2.5 ... 3.5).

Каждый из звукопоглощающих кольцевых элементов (фиг. 2), выполнен в виде жесткой 18 и перфорированной 21 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 19, прилегающий к жесткой стенке 18, и звукопоглощающий слой 20, прилегающий к перфорированной стенке 21. При этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. В качестве звукопоглощающего материала слоя 20 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. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т») или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».Each of the sound-absorbing ring elements (Fig. 2) is made in the form of a rigid 18 and perforated 21 walls, between which two layers are located: a sound-reflecting layer 19 adjacent to the rigid wall 18, and a sound-absorbing layer 20 adjacent to the perforated wall 21. In this case the layer of sound-reflecting material is made of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons, which allow reflecting sound waves incident in all directions, and the perforated wall has the following perforation parameters: diameter o versts - 3 ÷ 7 mm, perforation percentage 10% ÷ 15%, and according to the shape of the hole can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or diamond-shaped profile, while in the case of non-circular holes, the maximum diameter should be considered as a conditional diameter circle inscribed in a polygon. As the sound-absorbing material of layer 20, 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, such as polyethylene or polypropylene can be used. The surface of the fibrous absorbers is treated with special porous paints that allow air to pass through (for example, Acutex T) or coated with breathable fabrics or non-woven materials, such as Lutrasil.

На перегородках 12 и 14 резонансной вставки 8 установлены звукопоглощающие круглые элементы 16 и 4. Каждый из звукопоглощающих круглых элементов (фиг. 3), выполнен в виде внешней 22 и внутренней 23 перфорированных поверхностей, между которыми размещен звукопоглотитель, состоящий из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 24, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на внешней поверхности 22, второй слой 25 более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 24.Sound-absorbing round elements 16 and 4 are installed on the partitions 12 and 14 of the resonant insert 8. Each of the sound-absorbing round elements (Fig. 3) is made in the form of external 22 and internal 23 perforated surfaces, between which is placed a sound absorber consisting of three layers of sound-absorbing material, wherein the first layer 24, which is more rigid, is made continuous and profiled and fixed on the outer surface 22, the second layer 25 is softer than the first one, made intermittent and located in the focus of the sound-reflecting surfaces ne first layer 24.

Прерывистый звукопоглощающий слой 25, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 24, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения и крепится с помощью стержней 27 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 27), параллельных перфорированным поверхностям 22 и 23, которые жестко связанны между собой посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 28, один конец которых жестко закреплен на внешней поверхности 22, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 24 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).The intermittent sound-absorbing layer 25, located at the focus of the continuous profiled layer 24, is made in the form of bodies of revolution, for example, in the form of balls, ellipsoids of revolution and is fastened with rods 27 (a section with one rod 27 is shown in the drawing) parallel to the perforated surfaces 22 and 23, which are rigidly interconnected by means of vertical fastening elements perpendicular to them, for example in the form of plates 28, one end of which is rigidly fixed to the outer surface 22, and the second is made in the form of a clamp covering rod of 24 and tightening the screw (not shown).

Сплошной профилированный слой 23 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 26 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 25 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 27.The solid profiled layer 23 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 26 are formed by spherical surfaces interconnected in such a way that each of the profiles 25 forms a solid dome-shaped focusing profile reflected sound on the same soft intermittent sound-absorbing layer 27.

Третий слой 29 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом за счет заполнения пустот, образованных слоями 22 и 23, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 29 расположен между первым, более жестким слоем, и перфорированной поверхностью 23 звукопоглощающего элемента.The third layer 29 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 22 and 23, 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 29 is located between the first, more rigid layer, and the perforated surface 23 of the sound-absorbing element.

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 24 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 a sound-absorbing material of the first, more rigid layer 24, 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 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.As a sound-absorbing material of the second, softer layer, 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, for example, can be used. polyethylene or polypropylene.

Материал перфорированных поверхностей 22 и 23 может быть выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 30, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».The material of the perforated surfaces 22 and 23 can be made of solid, decorative vibration damping materials, for example, plastic compounds such as Agate, Anti-Vibrate, Shvim, and the inner surface of the perforated surface 30 facing the sound-absorbing structure is lined with an acoustically transparent material, for example fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden."

Каждый из звукопоглощающих круглых элементов (фиг. 3) работает следующим образом. Звуковая энергия, пройдя через слой внешней перфорированной поверхности и третий слой звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой из звукопоглощающего материала.Each of the sound-absorbing round elements (Fig. 3) works as follows. Sound energy, passing through a layer of an external perforated surface and a third layer of a sound-absorbing element made of foamed sound-absorbing material, falls on an intermittent sound-absorbing layer located at the focus of a continuous profiled layer, where the primary dissipation of sound energy occurs. Sound energy then enters a continuous profiled layer of sound-absorbing material.

Активный аэродинамический глушитель шума.Active aerodynamic silencer.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость корпуса и встречают на своем пути диски с отверстиями, образующими реактивные камеры, при этом явление «лучевого эффекта» полностью исключается за счет резонансной и звукопоглощающей камер. Камерные полости, образованные дисками, выполняют функцию акустического фильтра низкой частоты.Sound waves, together with a turbulent stream of compressed air, enter the body cavity and encounter disks with holes forming reactive chambers on their way, and the “radiation effect” phenomenon is completely eliminated due to the resonant and sound-absorbing chambers. Chamber cavities formed by disks serve as a low-frequency acoustic filter.

Claims

An active aerodynamic silencer comprising a housing consisting of a cylindrical shell rigidly connected to end face plates with inlet and outlet nozzles, while reactive chambers formed by circular disks with openings are placed perpendicular to the direction of movement of the aerodynamic flow, the reactive chambers being connected to the inlet nozzle, characterized in that to one of the end round plates, axisymmetrically attached to the casing, a resonant muffler and exhaust the inlet, and an inlet pipe is attached axisymmetrically to the casing to the other end round plate, while the resonant silencer insert is made in the form of a cylindrical sleeve attached coaxially to the casing to the end round plate, and consists of a sound-absorbing chamber and a resonant chamber formed by rigid partitions, while in the resonant the chamber has at least two resonant inserts mounted on the sleeve perpendicular to its axis, and the sound-absorbing chamber is formed by a circular end plate with an outlet atrubk, a rigid partition and part of the cylindrical sleeve of the resonant insert, which is lined with sound-absorbing material, in the sound-absorbing chamber there are at least three exhaust bushings mounted on the sleeve, perpendicular to its axis, and the surface of the partitions facing away from the resonant chamber is lined with sound-absorbing round elements and sound-absorbing ring elements are mounted coaxially to the cylindrical body from its inner side, while part of the end round plate vukopogloschayuschey chamber is lined with sound absorbing material.