RU154807U1

RU154807U1 - COMBINED NOISE MUFFLER OF POWER PLANTS

Info

Publication number: RU154807U1
Application number: RU2015118066/06U
Authority: RU
Inventors: Сергей Георгиевич Смирнов; Алексей Сергеевич Терехин; Елена Евгеньевна Невская; Никита Сергеевич Нестеров
Original assignee: Сергей Георгиевич Смирнов; Алексей Сергеевич Терехин; Елена Евгеньевна Невская; Никита Сергеевич Нестеров
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2015-05-14
Publication date: 2015-09-10

Abstract

Комбинированный глушитель шума энергетических установок, содержащий цилиндрический корпус, охватывающий всасывающую трубу и ограниченный торцевыми стенками, отличающийся тем, что цилиндрический корпус разделен поперечными перегородками на три камеры, каждая из которых сообщена с пространством газо-воздушного канала во всасывающей трубе рядом отверстий, под которыми вдоль оси трубы расположены цилиндрические диссипативные вставки из листового перфорированного элемента, заполненные звукопоглощающим материалом.Combined silencer for power plants, comprising a cylindrical body enclosing the suction pipe and bounded by end walls, characterized in that the cylindrical body is divided by transverse partitions into three chambers, each of which is connected with the space of the gas-air channel in the suction pipe by a number of openings under which along the axis of the pipe are cylindrical dissipative inserts from a sheet of perforated element filled with sound-absorbing material.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к технике глушения шума, и может быть использована для снижения уровня шума энергетических установок: ДВС, поршневых компрессоров, вентиляторных установок.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to the technique of damping noise, and can be used to reduce the noise level of power plants: ICE, reciprocating compressors, fan units.

Известны глушители шума для компрессорных установок или газотурбинных двигателей, содержащих корпус, покрытый изнутри звукопоглощающим материалом, облицованный изнутри перфорированной оболочкой (патент на полезную модель RU №2283434 C1), а также многосекционный глушитель (патент на полезную модель RU №2392467 C1), у которого помимо внутренней облицовки звукопоглощающим материалом нескольких параллельно расположенных трубок, в самих трубках располагаются звукопоглощающие вставки.Known silencers for compressor installations or gas turbine engines containing a housing coated internally with sound absorbing material, lined with a perforated shell from the inside (Utility Model Patent RU No. 2283434 C1), as well as a multi-section silencer (Utility Model Patent RU No. 2392467 C1), in which In addition to the inner lining of the sound-absorbing material of several tubes located in parallel, sound-absorbing inserts are located in the tubes themselves.

Эффективность таких глушителей определяется длиной облицованной части трубы и коэффициентом звукопоглощения применяемого пористого или волокнистого материала. Данный коэффициент у ныне существующих материалов на частотах до 1000 Гц незначителен (менее 0,4÷0,5). Следовательно, вышеперечисленные конструкции малоэффективны на низких и средних частотах (63÷500 Гц).The effectiveness of such silencers is determined by the length of the lined part of the pipe and the sound absorption coefficient of the applied porous or fibrous material. This coefficient for existing materials at frequencies up to 1000 Hz is negligible (less than 0.4 ÷ 0.5). Therefore, the above structures are ineffective at low and medium frequencies (63 ÷ 500 Hz).

Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание такой конструкции комбинированного глушителя шума, которая состояла бы из отдельных универсальных резонаторных камер, включающих несколько звукопоглощающих элементов, пригодных для использования в газовоздушных трубах разных размеров, причем звукопоглощающие элементы расположены таким образом, что повышается эффективность снижения шума как на низких, так и на высоких частотах.The technical task of the proposed utility model is the creation of such a design of a combined noise suppressor that would consist of separate universal resonator chambers, including several sound-absorbing elements suitable for use in gas pipes of different sizes, and the sound-absorbing elements are arranged in such a way that the noise reduction efficiency is increased both by low and high frequencies.

Технический результат, который будет получен при осуществлении полезной модели, заключается в повышении эффективности шумоглушения за счет настройки резонансной части глушителя на частоты соседних октавных полос и настройки внутренних диссипативных вставок, путем подбора свойств звукопоглощающего элемента.The technical result that will be obtained in the implementation of the utility model is to increase the efficiency of sound attenuation by tuning the resonant part of the muffler to the frequencies of adjacent octave bands and tuning the internal dissipative inserts by selecting the properties of the sound-absorbing element.

Технический результат достигается за счет того, что глушитель шума энергетических установок содержит три последовательно расположенных резонатора, настроенных на частоты соседних октавных полос. Резонаторы монтируются на всасывающей трубе энергетической установки в виде соосного цилиндрического корпуса большего диаметра, ограниченного торцевыми стенками, объем которого разделен поперечными перегородками. Образованные таким образом три камеры резонаторов сообщаются с пространством газо-воздушного канала рядами отверстий. Частота, на которой наблюдается максимальное глушение резонатором, определяется из выражения

, где с - скорость звука, м/с; V - объем резонаторной камеры, м³;

- проводимость отверстий, м; n - количество отверстий; S₁ - площадь одного отверстия, м²; l₁ - толщина стенки всасывающей трубы, м. При расчете резонаторов производится подбор размера и количества отверстий для обеспечения необходимой резонансной частоты f_р при известном объеме резонаторной камеры. Под действием звуковой волны, проходящей по газо-воздушному каналу, масса воздуха в отверстиях совершает возвратно-поступательные колебания, вследствие чего газ в резонаторной камере испытывает переменное сжатие и расширение, то накапливая энергию, то ее отдавая. Происходит процесс выравнивания звукового давления в канале за резонатором и, следовательно, снижение шума на резонансной частоте. Принимают, что газ в отверстиях колеблется подобно жесткому поршню и в этой области частицы газа совершают возвратно-поступательные движения перпендикулярные оси трубы. Исходя из этого, в конструкции глушителя для расширения частотного диапазона глушения предлагается располагать соосно под отверстиями резонаторов цилиндрические диссипативные вставки, выполненные из перфорированного листового материала (с коэффициентом перфорации >0,2) и заполненные звукопоглощающим материалом. В районе отверстий наблюдается максимальная колебательная скорость частиц газа и более интенсивный процесс перехода кинетической энергии в тепловую за счет трения в пористой структуре звукопоглощающего материала диссипативных вставок. Диаметр диссипативных цилиндрических вставок для обеспечения заметного затухания шума в канале всасывающей трубы и сохранения живого сечения последнего, должен находиться в пределах (0,5÷0,6)d, где d - диаметр всасывающей трубы. Эксперименты показали, что одна общая цилиндрическая вставка, выполненная по всей длине всех последовательно расположенных резонаторов менее акустически эффективна, чем отдельные короткие вставки длиной (0,75÷1)d и расположенные последовательно в трубе в зоне отверстий каждого резонатора. Диаметр резонаторов рекомендуется принимать (1,6÷2)d.The technical result is achieved due to the fact that the noise suppressor of power plants contains three sequentially located resonators tuned to the frequencies of adjacent octave bands. Resonators are mounted on the suction pipe of a power plant in the form of a coaxial cylindrical body of a larger diameter bounded by end walls, the volume of which is divided by transverse partitions. The three cavity chambers thus formed communicate with the space of the gas-air channel in rows of holes. The frequency at which maximum resonance jamming is observed is determined from the expression

where c is the speed of sound, m / s; V is the volume of the resonator chamber, m ³ ;

- conductivity of the holes, m; n is the number of holes; S ₁ - the area of one hole, m ² ; l ₁ is the wall thickness of the suction pipe, m. When calculating the resonators, the size and number of holes are selected to provide the necessary resonant frequency f _p with a known volume of the resonator chamber. Under the influence of a sound wave passing through the gas-air channel, the air mass in the holes performs reciprocating oscillations, as a result of which the gas in the resonator chamber undergoes variable compression and expansion, either accumulating energy or sometimes giving it away. There is a process of equalization of sound pressure in the channel behind the resonator and, consequently, noise reduction at the resonant frequency. It is assumed that the gas in the holes oscillates like a rigid piston and in this area the gas particles make reciprocating movements perpendicular to the axis of the pipe. Based on this, in the design of the muffler, to extend the frequency range of muffling, it is proposed to arrange cylindrical dissipative inserts coaxially under the resonator holes made of perforated sheet material (with a perforation coefficient> 0.2) and filled with sound-absorbing material. In the region of the holes, the maximum vibrational velocity of the gas particles and a more intense process of the transfer of kinetic energy into heat due to friction in the porous structure of the sound-absorbing material of dissipative inserts are observed. The diameter of the dissipative cylindrical inserts to ensure a noticeable attenuation of noise in the channel of the suction pipe and to preserve the living section of the latter should be in the range (0.5 ÷ 0.6) d, where d is the diameter of the suction pipe. The experiments showed that one common cylindrical insert made along the entire length of all sequentially located resonators is less acoustically effective than individual short inserts of length (0.75 ÷ 1) d and located sequentially in the pipe in the area of the holes of each resonator. The diameter of the resonators is recommended to take (1.6 ÷ 2) d.

На Фиг. представлена конструкция глушителя с указанием отдельных частей (№№1-8) и соотношения их размеров относительно диаметра d газовоздушной трубы.In FIG. the design of the silencer is presented, indicating the individual parts (No. 1-8) and the ratio of their sizes relative to the diameter d of the gas pipe.

Предложенный глушитель монтируется на всасывающей трубе 1, по которой движется поток воздуха и распространяются звуковые волны. Корпус глушителя выполнен в виде соосного цилиндра 2 размером (1,6÷2)d, где d - диаметр всасывающей трубы, ограничен торцевыми стенками 3 и разделен поперечными перегородками 4. Образованные таким образом три резонаторные камеры 5 сообщаются с пространством газо-воздушного канала во всасывающей трубе рядами отверстий 6. (Фиг.). Внутри всасывающей трубы под отверстиями резонаторов, располагают соосно три цилиндрические диссипативные вставки 7, выполненные из перфорированного листового материала с коэффициентом перфорации >0,2, и заполненные звукопоглощающим материалом 8. Для эффективного снижения шума и сохранения приемлемого гидравлического сопротивления газовому потоку, диаметр цилиндрических диссипативных вставок рекомендуется принимать равным (0,5÷0,6)d, а их длину (0,75÷1)d. Иные соотношения размеров возможны, но это приведет или к понижению акустической эффективности глушителя, или увеличению его гидравлического сопротивления газо-воздушному потоку.The proposed silencer is mounted on the suction pipe 1, through which a stream of air moves and sound waves propagate. The silencer case is made in the form of a coaxial cylinder 2 of size (1.6 ÷ 2) d, where d is the diameter of the suction pipe, is limited by the end walls 3 and divided by transverse partitions 4. The three resonant chambers 5 formed in this way communicate with the space of the gas-air channel in the suction pipe in rows of holes 6. (Fig.). Three cylindrical dissipative inserts 7, made of perforated sheet material with a perforation coefficient> 0.2, and filled with sound-absorbing material 8, are arranged coaxially under the holes of the resonators inside the suction pipe. To effectively reduce noise and maintain acceptable hydraulic resistance to the gas flow, the diameter of the cylindrical dissipative inserts it is recommended to take equal to (0.5 ÷ 0.6) d, and their length (0.75 ÷ 1) d. Other size ratios are possible, but this will lead either to a decrease in the acoustic efficiency of the muffler, or to an increase in its hydraulic resistance to the gas-air flow.

Claims

Combined silencer for power plants, comprising a cylindrical body enclosing the suction pipe and bounded by end walls, characterized in that the cylindrical body is divided by transverse partitions into three chambers, each of which is connected with the space of the gas-air channel in the suction pipe by a number of openings under which along the axis of the pipe are cylindrical dissipative inserts from a sheet of perforated element filled with sound-absorbing material.