RU2614564C1

RU2614564C1 - Jet noise reducer

Info

Publication number: RU2614564C1
Application number: RU2015138199A
Authority: RU
Inventors: Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2017-03-28

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: muffler comprises a cylindrical body rigidly connected with the end inlet and outlet port, and partitions. The body motion perpendicular to the direction of aerodynamic flow, are installed at least two discs with holes forming chambers, and alternately drives the holes offset relative to the housing axis so that the openings do not coincide in the two adjacent discs. The housing is made of structural materials coated on its surface with one or both sides of the vibration-damping layer of soft material, such as WD-17 mastic material or type "Gerlen-D", and the cells mounted sound-absorbing ring members and absorbing elements are circular.

EFFECT: increased efficiency due to attenuation of the muffler chamber settings by turning the sound-absorbing element.

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 silencer and through its two walls.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения за счет настройки камерного глушителя путем поворота звукопоглощающего элемента.The technical result is an increase in the efficiency of sound attenuation by tuning the chamber silencer by rotating the sound-absorbing element.

Это достигается тем, что в реактивном глушителе шума, содержащем цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, и перегородки, в корпус, перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, установлены по крайней мере два диска с отверстиями, образующие камеры, причем отверстия дисков поочередно смещены относительно оси корпуса таким образом, что отверстия в двух смежных дисках не совпадают, при этом отношение длины корпуса L₁ к его диаметру D лежит в оптимальном интервале величин: L_l/D=3,5…4,0; а отношение диаметра корпуса D к диаметру D₁ выпускного патрубка лежит в оптимальном интервале величин: D/D₁=4,5…5,5; а отношение диаметра корпуса D к диаметру d отверстия дисков лежит в оптимальном интервале величин: D/d=5,0…6,0; а отношение диаметра корпуса D к длине камеры L_K лежит в оптимальном интервале величин: D/L_K=2,0…4,5. Корпус выполнен из конструкционных материалов, с нанесенным на его поверхности с одной или двух сторон слоем 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), а в камерах установлены звукопоглощающие кольцевые элементы, и звукопоглощающие круглые элементы.This is achieved by the fact that in the jet silencer comprising a cylindrical body rigidly connected to the end inlet and outlet nozzles, and baffles, at least two disks with openings forming chambers are installed in the housing perpendicular to the direction of the aerodynamic flow, moreover, the openings of the disks alternately shifted relative to the axis of the case so that the holes in two adjacent disks do not coincide, while the ratio of the length of the case L ₁ to its diameter D lies in the optimal range of values: L _l / D = 3,5 ... 4.0; and the ratio of the diameter of the housing D to the diameter D _{1 of the} exhaust pipe lies in the optimal range of values: D / D ₁ = 4.5 ... 5.5; and the ratio of the diameter of the casing D to the diameter d of the hole of the disks lies in the optimal range of values: D / d = 5.0 ... 6.0; and the ratio of the diameter of the housing D to the length of the chamber L _K lies in the optimal range of values: D / L _K = 2.0 ... 4.5. The case is made of structural materials with a layer of soft vibration-damping material, for example, VD-17 mastic or “Gerlen-D” type material applied on one or two sides of the surface, and the ratio between the thickness of the lining and the vibration-damping coating lies in the optimal range of values - 1: (2.5 ... 3.5), and sound-absorbing ring elements and sound-absorbing round elements are installed in the chambers.

На фиг.1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг.2 - звукопоглощающие кольцевые элементы 7, установленные коаксиально цилиндрическому корпусу 1, в камерах 4 (осевое сечение) на фиг.3 - звукопоглощающие круговые элементы 8, установленные на дисках с отверстиями 3 со стороны впускного 5 патрубка (осевое сечение).Figure 1 shows a frontal section of the proposed noise muffler, figure 2 - sound-absorbing ring elements 7 mounted coaxially to the cylindrical body 1, in the chambers 4 (axial section) in figure 3 - sound-absorbing circular elements 8, mounted on disks with holes 3 from the inlet side 5 of the nozzle (axial section).

Реактивный глушитель шума содержит цилиндрический корпус 1, жестко соединенный с впускным 5 и выпускным 6 патрубками. В корпусе 1, перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, установлены по крайней мере два диска 2 с отверстиями 3, образующие камеры 4, причем отверстия 3 дисков поочередно смещены относительно оси корпуса 1 таким образом, что отверстия в двух смежных дисках 2 не совпадают. Отношение длины корпуса L₁ к его диаметру D лежит в оптимальном интервале величин: L₁/D=3,5…4,0; а отношение диаметра корпуса D к диаметру D₁ выпускного патрубка лежит в оптимальном интервале величин: D/D₁=4,5…5,5; а отношение диаметра корпуса D к диаметру d отверстия дисков лежит в оптимальном интервале величин: D/d=5,0…6,0, а отношение диаметра корпуса D к длине камеры L_K лежит в оптимальном интервале величин: D/L_K=2,0…4,5.Jet silencer contains a cylindrical housing 1, rigidly connected to the inlet 5 and outlet 6 pipes. At least two disks 2 with openings 3 forming chambers 4 are installed in the housing 1, perpendicular to the direction of the aerodynamic flow, and the openings 3 of the disks are alternately offset relative to the axis of the housing 1 so that the openings in the two adjacent disks 2 do not coincide. The ratio of the length of the housing L ₁ to its diameter D lies in the optimal range of values: L ₁ / D = 3.5 ... 4.0; and the ratio of the diameter of the housing D to the diameter D _{1 of the} exhaust pipe lies in the optimal range of values: D / D ₁ = 4.5 ... 5.5; and the ratio of the diameter of the casing D to the diameter d of the hole of the disks lies in the optimal range of values: D / d = 5.0 ... 6.0, and the ratio of the diameter of the casing D to the length of the chamber L _K lies in the optimal range of values: D / L _K = 2 , 0 ... 4.5.

На дисках с отверстиями 3, со стороны впускного 5 патрубка, установлены по крайней мере два звукопоглощающих круглых элемента 8. Корпус 1 выполнен из конструкционных материалов, с нанесенным на его поверхности с одной или двух сторон слоем 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).At least two sound-absorbing round elements 8 are installed on the disks with holes 3, on the inlet side 5 of the nozzle 8. The housing 1 is made of structural materials, with a layer of soft vibration-damping material, for example, VD-17 mastic, applied on its surface from one or two sides, or material like “Gerlen-D”, and the ratio between the thickness of the cladding and the vibration damping coating lies in the optimal range of values - 1: (2.5 ... 3.5).

Коаксиально цилиндрическому корпусу 1, в камерах 4, установлены звукопоглощающие кольцевые элементы 7, осевое сечение которых представлено на фиг.2.Coaxially to the cylindrical body 1, in the chambers 4, sound-absorbing ring elements 7 are installed, the axial section of which is shown in Fig.2.

Каждый из звукопоглощающих кольцевых элементов 7 (фиг.2) выполнен в виде жесткой 9 и перфорированной 12 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 10, прилегающий к жесткой стенке 9, и звукопоглощающий слой 11, прилегающий к перфорированной стенке 12. 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 11 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 7 (Fig. 2) is made in the form of a rigid 9 and perforated 12 walls, between which two layers are located: a sound-reflecting layer 10 adjacent to the rigid wall 9, and a sound-absorbing layer 11 adjacent to the perforated wall 12. 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 from holes - 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 inscribed diameter should be considered as a conditional diameter into a polygon of a circle. As the sound-absorbing material of layer 11, 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 sound absorbers is treated with special porous paints that allow air to pass through (for example, Acutex T), or covered with breathable fabrics or non-woven materials, such as Lutrasil.

В качестве звукопоглощающего материала может быть использован пористый шумопоглощающий материал, например пеноалюминий, или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%, или металлопоролон, или материал в виде спрессованной крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм, а также могут быть использованы пористые минеральные штучные материалы, например пемза, вермикулит, каолин, шлаки с цементом или другим вяжущим, или синтетические волокна, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух, например типа Acutex Т, или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.As a sound-absorbing material, a porous sound-absorbing material can be used, for example, foam aluminum, or cermets, or a shell rock with a degree of porosity in the range of optimal values: 30–45%, or metal foam, or a material in the form of pressed crumbs from solid vibration-damping materials, for example elastomer, polyurethane or plastic compound of the type "Agate", "Anti-Vibrate", "Shvim", moreover, the size of the fractions of the crumbs lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2.5 mm, and also porous can be used mineral piece materials, such as pumice, vermiculite, kaolin, slag with cement or other binder, or synthetic fibers, while the surface of the fibrous absorbers is treated with special porous air-permeable paints, such as Acutex T, or coated with breathable fabrics or non-woven materials, for example Lutrasil.

В качестве материала звукоотражающего слоя 10 может быть 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 material of the sound-reflecting layer 10, a material based on aluminum-containing alloys can be used, followed by filling them with titanium hydride or air with a density in the range 0.5 ... 0.9 kg / m ³ with the following strength properties: compressive strength in the range 5 ... 10 MPa, bending strength within 10 ... 20 MPa, for example foam aluminum.

В качестве материала звукоотражающего слоя 10 могут быть применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³.As the material of the sound-reflecting layer 10, sound-insulating boards based on glass staple fiber of the “Shumostop” type with a material density of 60 ÷ 80 kg / m ³ can be used.

Звукопоглощающий элемент 7 работает следующим образом.Sound-absorbing element 7 operates as follows.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 12 попадает на слой 11 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 10 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, снова направляя их на звукопоглощающий материал для вторичного поглощения и рассеяния звуковой энергии.Sound energy from equipment located in the room, or other object that emits intense noise, passing through the perforated wall 12 enters the layer 11 of soft sound-absorbing material, where it is absorbed, and then to the layer 10 of sound-reflecting material of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, again directing them to sound-absorbing material for secondary absorption and dissipation of sound energy.

На дисках с отверстиями 3, со стороны впускного 5 патрубка, установлены по крайней мере два звукопоглощающих круглых элемента 8 (фиг.3), каждый из которых выполнен в виде внешней 13 и внутренней 14 перфорированных поверхностей, между которыми размещен звукопоглотитель, состоящий из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 15, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на внешней поверхности 13, второй слой 16, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 15.At least two sound-absorbing circular elements 8 (Fig. 3) are installed on disks with holes 3 on the inlet side of the nozzle 5, each of which is made in the form of an external 13 and an internal 14 perforated surfaces, between which a sound absorber consisting of three layers is placed sound-absorbing material, while the first layer 15 is more rigid, made continuous and profiled and fixed on the outer surface 13, the second layer 16, softer than the first, is intermittent and located in the focus of the sound-reflecting surfaces first layer 15.

Прерывистый звукопоглощающий слой 16, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 15, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней 18 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 18), параллельных перфорированным поверхностям 13 и 14, которые жестко связаны между собой посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 19, один конец которых жестко закреплен на внешней поверхности 13, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 18 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).The intermittent sound-absorbing layer 16, located at the focus of the continuous profiled layer 15, is made in the form of bodies of revolution, for example, in the form of balls, ellipsoids of revolution, and is attached using rods 18 (a section with one rod 18 is shown in the drawing) parallel to the perforated surfaces 13 and 14 which are rigidly interconnected by means of vertical fastening elements perpendicular to them, for example in the form of plates 19, one end of which is rigidly fixed to the outer surface 13, and the second is made in the form of a clamp covering rod 18 and tightening it with a screw (not shown in the drawing).

Сплошной профилированный слой 15 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 15 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 17 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 16.The continuous profiled layer 15 of the sound-absorbing element is made of a more rigid sound-absorbing material, in which the reflection coefficient of sound is greater than the sound-absorption coefficient, and the profiles 15 are formed by spherical surfaces interconnected in such a way that as a whole each of the profiles 17 forms an integral dome-shaped profile focusing reflected sound on the same soft intermittent sound-absorbing layer 16.

Третий слой 20 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом, за счет заполнения пустот, образованных слоями 15 и 16, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 20 расположен между первым, более жестким слоем, и перфорированной поверхностью 14 звукопоглощающего элемента.The third layer 20 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 15 and 16, 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 20 is located between the first, more rigid layer, and the perforated surface 14 of the sound-absorbing element.

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 15 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 15, 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 within 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 вата 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 13 и 14 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 13 and 14 can be made of solid, decorative vibration-damping materials, such as 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 8 (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 8 (figure 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.

Реактивный глушитель шума работает следующим образом.Jet silencer works as follows.

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

A jet silencer comprising a cylindrical body rigidly connected to the front inlet and outlet nozzles, and partitions, and in the body, perpendicular to the direction of flow of the aerodynamic flow, at least two disks with holes forming chambers are installed, the openings of the disks being alternately offset relative to the axis of the body so that the holes in the two adjacent disks do not match, characterized in that the chambers are equipped with sound-absorbing ring elements and sound-absorbing round elements, p and each of the sound-absorbing ring elements is made in the form of a rigid and perforated wall, between which are two layers: a sound-reflecting layer adjacent to the rigid wall, and a sound-absorbing layer adjacent to the perforated wall, while the layer of sound-reflecting material is made of a complex profile consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, and the perforated wall has the following perforation parameters: hole diameter 3 ÷ 7 mm, the percentage of perforation 10 ÷ 15%, and the shape of the hole can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile, while in the case of non-circular holes, the maximum diameter of a circle inscribed in a polygon should be considered as a conditional diameter and as sound-absorbing material, rockwool-type basalt mineral wool or URSA-type mineral wool, or P-75 type basalt wool, or glass wool lined with glass wool, or foamed are used as sound-absorbing material. th polymer, polyethylene or polypropylene, the surface treated porous fibrous absorbers paints, air-permeable, «Acutex T" or coated breathable woven or nonwoven materials, "lutrasilom" and annular sound absorbing elements are installed coaxially to the cylindrical housing, with its inner side.