RU2599215C1

RU2599215C1 - Noise suppressor with variable cross-section

Info

Publication number: RU2599215C1
Application number: RU2015136130/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2016-10-10

Abstract

FIELD: manufacturing technology.

SUBSTANCE: invention relates to noise suppression. Silencer comprises a cylindrical housing, inner pipe with perforation in form of longitudinal slots and blank end face, spiral element located between housing and pipe, and an end outlet branch pipe, wherein spiral element is movable and is equipped with adjustable support located on blind end of internal pipe, inner surface of housing and spiral element surface are lined with sound absorbing material made of mineral wool on basalt base of “Rockwool” type, or “URSA” mineral wool, basalt wool P-75, or glass wool with glass felt, wherein sound absorbing element over its entire surface is lined with acoustically transparent material.

EFFECT: high efficiency of noise suppression by acoustic adjustment.

1 cl, 2 dwg

Description

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

Известен глушитель шума по патенту РФ №2310761, F01N 1/00, содержащий цилиндрический корпус, внутреннюю трубу с перфорацией в виде продольных прорезей и глухим торцом, спиральный элемент, расположенный между корпусом и трубой, и торцевой выпускной патрубок, причем спиральный элемент выполнен подвижным и снабжен регулируемой опорой, расположенной на глухом торце внутренней трубы (прототип).Known silencer according to the patent of the Russian Federation No. 2310761, F01N 1/00, containing a cylindrical body, an inner pipe with perforation in the form of longitudinal slots and a blind end, a spiral element located between the body and the pipe, and an end exhaust pipe, and the spiral element is made movable and equipped with an adjustable support located on the blind end of the inner pipe (prototype).

Недостатком известного устройства является то, что газовый поток в известном устройстве проходит между витками спирали, жестко закрепленной на патрубке, и частотная характеристике шумоглушения его зависит от геометрических соотношений и является фиксированной.A disadvantage of the known device is that the gas flow in the known device passes between the turns of a spiral rigidly fixed to the nozzle, and the frequency response of its sound attenuation depends on geometric ratios and is fixed.

Технический результат - повышение эффективности глушения шума путем проведения акустической регулировки.The technical result is an increase in the efficiency of damping noise by conducting acoustic adjustment.

Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащем цилиндрический корпус, внутреннюю трубу с перфорацией в виде продольных прорезей и глухим торцом, спиральный элемент, расположенный между корпусом и трубой, и торцевой выпускной патрубок, причем спиральный элемент выполнен подвижным и снабжен регулируемой опорой, расположенной на глухом торце внутренней трубы, внутренняя поверхность корпуса и поверхности спирального элемента облицованы звукопоглощающим материалом, согласно изобретению звукопоглощающий элемент для облицовки внутренней поверхности корпуса выполнен в виде жесткой и перфорированной стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой, прилегающий к жесткой стенке, и звукопоглощающий слой, прилегающий к перфорированной стенке, 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, а в качестве звукопоглощающего материала применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается пористыми красками, пропускающими воздух.This is achieved by the fact that in the noise suppressor comprising a cylindrical body, an inner pipe with perforation in the form of longitudinal slots and a blind end, a spiral element located between the body and the pipe and an end exhaust pipe, the spiral element being movable and provided with an adjustable support located on the blind end of the inner pipe, the inner surface of the casing and the surface of the spiral element are lined with sound-absorbing material, according to the invention, the sound-absorbing element for lining the inside The lower surface of the casing is made in the form of rigid and perforated walls, between which two layers are located: 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, perforation percentage 10% ÷ 15%, moreover, 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 the circle inscribed in the polygon should be considered as a conditional diameter, and mineral material used as sound-absorbing material Rockwool-type basalt cotton wool, or URSA-type mineral wool, or P-75 type cotton wool, or glass wool with glass wool lining, and the surface of the fibrous sound absorbers treated with porous paints that allow air to pass through.

На фиг. 1 представлен продольный разрез глушителя шума с переменным сечением, на фиг. 2 - вариант звукопоглощающего элемента для облицовки внутренней поверхности корпуса 1.In FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a variable silencer, FIG. 2 - a variant of a sound-absorbing element for lining the inner surface of the housing 1.

Глушитель шума с переменным сечением содержит цилиндрический корпус 1, внутреннюю трубу 2 с перфорацией и глухим торцом. К внутренней трубе 2 подсоединен входной штуцер 3. Между корпусом 1 и трубой 2 расположен спиральный элемент 4, закрепленный с одной стороны к трубе 2, а с другой - к подвижной опоре 5, выполненной в виде гайки. К торцовой части корпуса закреплен выпускной патрубок 6. Внутренняя поверхность корпуса 1 облицована звукопоглощающим материалом. Также может быть облицована и поверхность спирального элемента 4. Перфорация во внутренней трубе выполнена в виде продольных прорезей 8. По обеим торцевым сторонам корпуса 1 установлены кольцевые звукопоглощающие пластины 9 и 10.The variable silencer comprises a cylindrical body 1, an inner pipe 2 with perforation and a blind end. An inlet fitting 3 is connected to the inner pipe 2. Between the housing 1 and the pipe 2 there is a spiral element 4, fixed on one side to the pipe 2, and on the other to a movable support 5, made in the form of a nut. An outlet pipe 6 is fixed to the end part of the housing. The inner surface of the housing 1 is lined with sound-absorbing material. The surface of the spiral element 4 may also be lined. Perforation in the inner pipe is made in the form of longitudinal slots 8. On both end faces of the housing 1, annular sound-absorbing plates 9 and 10 are installed.

Внутренняя поверхность корпуса 1 и поверхности спирального элемента 4 облицованы звукопоглощающим материалом 7, выполненным из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден». Внутренняя поверхность корпуса и поверхности спирального элемента могут быть облицованы звукопоглощающим материалом 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 или звукопоглощающим материалом из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30…45% (на чертеже не показано). Внутренняя поверхность корпуса 1 и поверхности спирального элемента 4 облицованы звукопоглощающим материалом 7, выполненным в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», помещенной в оболочку из звукопрозрачного материала, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм (на чертеже не показано).The inner surface of the housing 1 and the surface of the spiral element 4 are lined with sound-absorbing material 7 made of rockwool basalt mineral wool or URSA mineral wool or P-75 basalt wool or glass wool lined with glass wool or foamed polymer, for example polyethylene or polypropylene, and the sound-absorbing element over its entire surface is lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden." The inner surface of the body and the surface of the spiral element can be lined with a sound-absorbing material based on aluminum-containing alloys, 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 of 5 ... 10 MPa, bending strength in the range of 10 ... 20 MPa or with sound-absorbing material from a rigid porous sound-absorbing material, for example, foam aluminum or cermets, or metal roll, or a shell rock with Epen porosity in the range of optimal values of 30 ... 45% (not shown). The inner surface of the housing 1 and the surface of the spiral element 4 are lined with sound-absorbing material 7, made in the form of crumbs of solid vibration-damping materials, such as elastomer, polyurethane, or plastic compound such as “Agate”, “Anti-vibration”, “Shvim”, placed in a shell of translucent material, moreover, the size of the fractions of the crumbs lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2.5 mm (not shown in the drawing).

Глушитель шума с переменным сечением работает следующим образом.Silencer with variable cross-section works as follows.

Газовый поток через входной штуцер 3 и продольные прорези 8 внутренней трубы 2 поступает в расширительную камеру глушителя и далее через выпускной патрубок 6 выходит в атмосферу. При определенном шаге спирального элемента 4 звуковые волны, излученные из прорезей 8 внутренней трубы 2, складываются в зазоре между поверхностью спирального элемента 4 и внутренней поверхностью корпуса 1 в таких фазовых соотношениях, что амплитуды звуковых волн в определенном диапазоне частот будут взаимно компенсироваться. Поскольку каждый из конкретных однотипных устройств обычно имеет свою специфическую форму спектра, то выполнение спирального элемента 4 подвижным позволяет производить акустическую регулировку непосредственно после установки на рабочем объекте. При этом, вследствие изменения шага спирального элемента 4, изменяется дифракционная картина в зазоре между спиралью 4 и внутренней поверхностью корпуса 1 глушителя, и форма спектра поглощения звуковой энергии может изменяться до оптимального соответствия шумовым характеристикам рабочего объекта. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя 3, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя.The gas stream through the inlet fitting 3 and the longitudinal slots 8 of the inner pipe 2 enters the expansion chamber of the muffler and then through the exhaust pipe 6 enters the atmosphere. At a certain step of the spiral element 4, the sound waves emitted from the slots 8 of the inner pipe 2 are added in the gap between the surface of the spiral element 4 and the inner surface of the housing 1 in such phase ratios that the amplitudes of the sound waves in a certain frequency range mutually cancel out. Since each of the specific devices of the same type usually has its own specific shape of the spectrum, the implementation of the spiral element 4 movable allows acoustic adjustment immediately after installation at the work site. In this case, due to a change in the pitch of the spiral element 4, the diffraction pattern in the gap between the spiral 4 and the inner surface of the silencer body 1 changes, and the shape of the absorption spectrum of sound energy can change to the optimal fit with the noise characteristics of the working object. The transition of sound energy into thermal energy (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of the sound absorber 3, which are the Helmholtz resonator model, where energy losses occur due to friction of the mass of air in the resonator neck, which oscillates with the excitation frequency, against the wall of the neck itself, which has view of a branched network of pores of a sound absorber.

Возможен вариант звукопоглощающего элемента (фиг. 2) для облицовки внутренней поверхности корпуса 1, который выполнен в виде жесткой 11 и перфорированной 14 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 12, прилегающий к жесткой стенке 11, и звукопоглощающий слой 13, прилегающий к перфорированной стенке 14. 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 13 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т»), или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».A variant of the sound-absorbing element (Fig. 2) for facing the inner surface of the housing 1, which is made in the form of a rigid 11 and perforated 14 walls, between which two layers are located: a sound-reflecting layer 12 adjacent to the rigid wall 11, and a sound-absorbing layer 13 adjacent to perforated wall 14. At the same time, the layer of sound-reflecting material is made of a complex profile, consisting of evenly distributed hollow tetrahedra, which allow sound waves incident in all directions to be reflected, and the perforated wall The perforation has the following perforation parameters: the diameter of the holes is 3 ÷ 7 mm, the percentage of perforation is 10% ÷ 15%, and the shape of the holes 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 in as the conditional diameter should be considered the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon. Rockwool-type mineral wool or URSA-type mineral wool can be used as sound-absorbing material for layer 13; or non-woven materials, such as Lutrasil.

В качестве материала звукоотражающего слоя 12 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:As the material of the sound-reflecting layer 12, 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 of 0.5 ... 0.9 kg / m ³ with the following strength properties:

прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминия.compressive strength within 5 ... 10 MPa, bending strength within 10 ... 20 MPa, for example foam aluminum.

Звукопоглощающий элемент (фиг. 2) работает следующим образом.Sound-absorbing element (Fig. 2) works as follows.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 14 попадает на слой 13 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 12 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 another object that emits intense noise, passing through the perforated wall 14 enters the layer 13 of soft sound-absorbing material, where it is absorbed, and then to the layer 12 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 dispersion of sound energy.

Claims

A variable cross-section silencer comprising a cylindrical body, an inner pipe with perforations in the form of longitudinal slots and a blind end, a spiral element located between the body and the pipe, and an end exhaust pipe, the spiral element being movable and provided with an adjustable support located on the blind end the inner pipe, the inner surface of the housing and the surface of the spiral element are lined with sound-absorbing material, characterized in that the sound-absorbing element for facing the inner the body surface is made in the form of rigid and perforated walls, between which two layers are located: 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 reflecting sound waves incident in all directions, and the perforated wall has the following perforation parameters: hole diameter - 3 ÷ 7 mm, perforation percentage 10% ÷ 15%, p In shape, the holes 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 the circle inscribed in the polygon should be considered as a conditional diameter, and basalt mineral wool is used as sound-absorbing material basis of the Rockwool type, or mineral wool of the URSA type, or basalt cotton wool of the P-75 type, or glass wool lined with glass wool, while the surface of the fibrous sound absorbers Titel treated porous paints, air-permeable.