RU165516U1

RU165516U1 - NOISE MUFFLER WITH DAMPING CAVES

Info

Publication number: RU165516U1
Application number: RU2016103196/06U
Authority: RU
Inventors: Владислав Николаевич Ковальногов; Руслан Владимирович Федоров; Лариса Валерьевна Хахалева; Андрей Валентинович Чукалин; Никита Сергеевич Софронов
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2016-10-20

Abstract

Глушитель шума с демпфирующими полостями, содержащий корпус с торцевыми стенками, соосные впускной и перфорированный выпускной патрубки, звукопоглощающую облицовку, расположенную внутри корпуса с торцевыми стенками, отличающийся тем, что впускной патрубок совмещен с перфорированным цилиндрическим расширителем глушителя посредством диффузора, на стенке которого расположены каналы для вдува в пограничный слой, камера разрежения, которая сообщается через каналы для вдува и отсоса пограничного слоя, в перфорированном цилиндрическом расширителе расположены перфорационные отверстия, соединенные с демпфирующими полостями для гашения пульсации, перфорированный цилиндрический расширитель соединен с насадкой в форме усеченного конуса с глухой задней стенкой и перфорированной боковой стенкой, резонансная камера разделена поперечной перфорированной перегородкой на две части с плотно присоединенным к ней перфорированным выпускным патрубком, причем камеры соединены только через перфорационные отверстия, расположенные на поперечной перфорированной перегородке.A silencer with damping cavities, comprising a housing with end walls, coaxial inlet and perforated exhaust pipes, a sound-absorbing cladding located inside the housing with end walls, characterized in that the intake pipe is combined with a perforated cylindrical dilator of the muffler by means of a diffuser, on the wall of which there are channels blowing into the boundary layer, a vacuum chamber, which communicates through channels for injection and suction of the boundary layer, in a perforated cylindrical the expander has perforation holes connected to the damping cavities to suppress ripple, the perforated cylindrical expander is connected to the nozzle in the form of a truncated cone with a blind back wall and a perforated side wall, the resonance chamber is divided into two parts by a transverse perforated partition with a perforated outlet tightly attached to it moreover, the cameras are connected only through perforations located on the transverse perforated partition.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к технике глушения шума, и может быть использована для снижения уровня шума выхлопа отработанных газов двигателей внутреннего сгорания и может быть применена в стационарных силовых установках, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, в том числе и в газотурбинных установках.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular, to the technique of damping noise, and can be used to reduce the noise level of exhaust gases from internal combustion engines and can be used in stationary power plants equipped with internal combustion engines, including gas turbine units .

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее корпус с торцевыми стенками, соосные впускной и выпускной патрубки, шумоглушащие элементы, выполненные в виде резонатора, и закреплены при помощи перфорированной поперечной перегородки, звукопоглощающую облицовку, расположенную внутри корпуса с торцевыми стенками, дополнительно установлен второй шумоглушащий элемент, выполненный в виде резонатора, а звукопоглощающая облицовка расположена с образованием резонирующей полости между облицовкой и корпусом, и выполнена из двух слоев, первый - перфорированная пластина из твердого листового материала и второй - из звукопоглощающего материала, расположенного со стороны аэродинамического потока, причем отверстия перфорации в пластине и звукопоглощающем материале соосны (см. Патент РФ №19555, опубл. 10.09.2001).The closest in technical essence is a device containing a housing with end walls, coaxial inlet and outlet pipes, sound attenuating elements made in the form of a resonator, and fixed with a perforated transverse partition, a sound-absorbing cladding located inside the housing with end walls, an additional second sound attenuating is installed an element made in the form of a resonator, and the sound-absorbing cladding is located with the formation of a resonating cavity between the cladding and the body, and Nena of two layers, the first - the perforated plate of rigid sheet material and a second - from sound absorptive material disposed on the part of the aerodynamic flow, the perforations in the plate and coaxial with the sound-absorbing material (see RF Patent №19555, published 10.09.2001..).

Недостатком данного глушителя является малая эффективность шумоглушения вследствие сложности получения стабильного вихревого движения потока в камерах.The disadvantage of this muffler is the low efficiency of sound attenuation due to the difficulty of obtaining a stable vortex flow in the chambers.

Сущность полезной модели заключается в использовании демпфирующих полостей для гашения высокочастотных пульсаций, при этом высокочастотные турбулентные пульсации давления (и скорости) вблизи поверхности приводят к перетеканию некоторой массы газа m в полость и обратно. Из-за пружинящего эффекта полости турбулентные пульсации будут ослабевать, что приведет к уменьшению сопротивления трения потока на обтекаемой поверхности, кроме того звуковые волны вместе с турбулентным потоком поступают в демпфирующие полости для гашения пульсации, что обеспечивает эффект гашения звуковой волны по принципу резонатора Гельмгольца. Кроме того, глушитель содержит камеру разрежения, в которой за счет разности давления потока на поверхности перед каналами для отсоса и отрыва пограничного слоя, что приведет к увеличению угла истекания газа в глушитель вдува в пограничный слой, создается разрежение в камере, в результате чего над каналом для вдува в пограничный слой образуется смещение точки и снизит аэродинамическое сопротивление в камере глушителя.The essence of the utility model is the use of damping cavities to damp high-frequency pulsations, while high-frequency turbulent pressure (and velocity) pulsations near the surface cause some gas mass m to flow into the cavity and vice versa. Due to the spring effect of the cavity, the turbulent pulsations will weaken, which will lead to a decrease in the friction drag of the flow on the streamlined surface, in addition, the sound waves along with the turbulent flow enter the damping cavities to suppress the pulsation, which provides the effect of damping the sound wave according to the principle of the Helmholtz resonator. In addition, the silencer contains a rarefaction chamber in which, due to the difference in the pressure of the flow on the surface in front of the channels for suction and separation of the boundary layer, which will increase the angle of gas outflow into the silencer blowing into the boundary layer, a vacuum is created in the chamber, as a result of which above the channel for injection into the boundary layer, a point displacement is formed and will reduce the aerodynamic drag in the silencer chamber.

Технический результат - снижение турбулентного трения на поверхности обтекаемой турбулентным газовым потоком, повышение эффективности гашения звуковой волны в широком диапазоне частот и снижение аэродинамического сопротивления глушителя.The technical result is a reduction in turbulent friction on the surface of a streamlined turbulent gas flow, an increase in the damping efficiency of a sound wave in a wide frequency range, and a decrease in aerodynamic drag of a silencer.

Согласно полезной модели, заявленный технический результат, достигается тем, что глушитель шума содержит корпус с торцевыми стенками, соосные впускной и выпускной патрубки, звукопоглощающую облицовку, расположенную внутри корпуса с торцевыми стенками.According to a utility model, the claimed technical result is achieved in that the silencer comprises a housing with end walls, coaxial inlet and outlet pipes, a sound-absorbing lining located inside the housing with end walls.

Особенность заключается в том, что впускной патрубок совмещен с перфорированным цилиндрическим расширителем глушителя посредством диффузора, на стенке которого расположены каналы для вдува в пограничный слой, камера разрежения, которая сообщается только с приемной полостью, через каналы для вдува и отсоса пограничного слоя, в перфорированном цилиндрическом расширителе расположены перфорационные отверстия соединенные с демпфирующими полостями для гашения пульсации, перфорированный цилиндрический расширитель соединен с насадкой в форме усеченного конуса с глухой задней стенкой и перфорированной боковой стенкой, резонансная камера разделена поперечной перфорированной перегородкой на две части с плотно присоединенным к ней перфорированным выпускным патрубком, причем камеры соединены только через отверстия расположенные на поперечной перфорированной перегородке.The peculiarity lies in the fact that the inlet pipe is combined with a perforated cylindrical muffler expander by means of a diffuser, on the wall of which there are channels for blowing into the boundary layer, a rarefaction chamber that communicates only with the receiving cavity, through channels for blowing and suction of the boundary layer, in the perforated cylindrical the expander has perforation holes connected to the damping cavities to suppress ripple, the perforated cylindrical expander is connected to the nozzle in Orme hollow truncated cone with a rear wall and an apertured sidewall, the resonant chamber is divided by a perforated transverse partition into two parts with closely attached thereto perforated exhaust pipe, wherein the chambers are connected only through the orifices disposed on a transverse perforated partition.

Полезная модель поясняется чертежом, показывающим схему его реализации.The utility model is illustrated by a drawing showing a diagram of its implementation.

Глушитель шума с демпфирующими полостями содержит: 1 - каналы для вдува в пограничный слой; 2 - камеру разрежения; 3 - звукопоглощающую облицовку; 4 - демпфирующие полости для гашения пульсации 5 - глухую поперечную стенку; 6 - резонансную камеру; 7 - поперечную перфорированную перегородку; 8 - перфорационные отверстия; 9 - перфорированный выпускной патрубок; 10 - насадку в форме усеченного конуса с глухой задней стенкой и перфорированной боковой стенкой; 11 - корпус с торцевыми стенками; 12 - перфорационные отверстия; 13 - впускной патрубок, совмещенный с перфорированным цилиндрическим расширителем 14, посредством диффузора - 15; 16 - каналы для отсоса пограничного слоя.A silencer with damping cavities contains: 1 - channels for injection into the boundary layer; 2 - a vacuum chamber; 3 - sound-absorbing lining; 4 - damping cavity for damping the pulsation; 5 - blind transverse wall; 6 - resonance chamber; 7 - transverse perforated partition; 8 - perforation holes; 9 - perforated exhaust pipe; 10 - a nozzle in the form of a truncated cone with a blank back wall and a perforated side wall; 11 - housing with end walls; 12 - perforation holes; 13 - inlet pipe, combined with a perforated cylindrical expander 14, by means of a diffuser - 15; 16 - channels for suction of the boundary layer.

Глушитель шума с демпфирующими полостями работает следующим образом.A silencer with damping cavities works as follows.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком газа проходят через впускной патрубок 13, причем впускной патрубок 13 расположен соосно с перфорированным выпускным патрубком 9, попадают в диффузор 15 совмещенный с перфорированным цилиндрическим расширителем 14, где в результате расширения температура и давление газа падают. Для сохранения кинетической энергии газа, предотвращения срыва потока и увеличения скорости, на стенке диффузора 15 распложены каналы 1 для вдува газа в пограничный слой из камеры разрежения 2 в результате образуется самоциркуляция газа препятствующая отрыву пограничного слоя потока газа от стенок диффузора 15. Звуковые волны вместе с турбулентным потоком газа проходя через перфорированный цилиндрический расширитель 14 взаимодействует с демпфирующими полостями 4 для гашения пульсации через перфорационные отверстия 12, расположенные соосно, в результате чего энергия звуковой волны гасится в демпфирующих полостях 4 для гашения пульсации, работающих по принципу резонатора Гельмгольца, а турбулентный поток движущийся со скоростью w, через перфорированный цилиндрический расширитель 14 взаимодействует через перфорационные отверстия 12 с демпфирующими полостями 4 для гашения пульсации. При этом турбулентные пульсации давления (и скорости) вблизи поверхности приводят к перетеканию некоторой массы газа m в демпфирующую полость 4 для гашения пульсации и обратно. Из-за пружинящего эффекта демпфирующей полости 4 для гашения пульсации турбулентные пульсации будут ослабевать, что приведет к уменьшению сопротивления трения потока на обтекаемой поверхности перфорированного цилиндрического расширителя 14. Далее поток проходит каналы 16 для отсоса пограничного слоя в камеру разрежения 2. Камера разрежения 2 отделена от резонансной камеры 6 глухой поперечной стенкой 5, которая плотно присоединена к перфорированному цилиндрическому расширителю 14 и к корпусу 11 с торцевыми стенками, содержащий внутри звукопоглощающую облицовку 3. В результате этого происходит циркуляция газа в камере разрежения 2, тем самым увеличивая угол истечения газа через диффузор 15, в результате снижается пульсация потока между каналами 1 для вдува в пограничный слой и каналами 16 отсоса пограничного слоя на поверхности перфорированного цилиндрического расширителя 14. Поток газов, проходя через насадку в форме усеченного конуса с глухой задней стенкой и перфорированной боковой стенкой 10, плотно соединенной с перфорированным цилиндрическим расширителем 14, поступает в резонансную камеру 6, которая разделена на две части поперечной перфорированной перегородкой 7, с плотно присоединенным к ней перфорированным выпускным патрубком 9, причем соединяются камеры только через перфорационные отверстия 8 на поперечной перфорированной перегородке 7, в результате пульсации и шум снижаются, и поток выходит в окружающую среду.Sound waves together with a turbulent gas flow pass through the inlet pipe 13, and the inlet pipe 13 is aligned with the perforated exhaust pipe 9, fall into the diffuser 15 combined with the perforated cylindrical expander 14, where the gas temperature and pressure drop as a result of expansion. To preserve the kinetic energy of the gas, to prevent stalling of the gas and to increase the speed, channels 1 are arranged on the diffuser wall 15 for injecting gas into the boundary layer from the rarefaction chamber 2; as a result, gas self-circulation is formed which prevents the boundary layer of gas flow from separating from the diffuser walls 15. Sound waves together with passing through a perforated cylindrical expander 14 by a turbulent gas stream interacts with damping cavities 4 to dampen the pulsation through perforation holes 12 located coax but, as a result, the energy of the sound wave is quenched in the damping cavities 4 for damping the pulsations, operating on the principle of the Helmholtz resonator, and the turbulent flow moving with a speed w through the perforated cylindrical expander 14 interacts through the perforation holes 12 with the damping cavities 4 for damping the pulsations. In this case, turbulent pressure (and velocity) pulsations near the surface cause a certain mass of gas m to flow into the damping cavity 4 to suppress the pulsation and vice versa. Due to the spring effect of the damping cavity 4 for damping the pulsation, the turbulent pulsations will weaken, which will lead to a decrease in the friction resistance of the flow on the streamlined surface of the perforated cylindrical expander 14. Then, the flow passes through channels 16 for suction of the boundary layer into the rarefaction chamber 2. The rarefaction chamber 2 is separated from the resonance chamber 6 with a blind transverse wall 5, which is tightly connected to the perforated cylindrical expander 14 and to the housing 11 with end walls, containing inside the sound absorbent lining 3. As a result, gas circulates in the rarefaction chamber 2, thereby increasing the gas outflow angle through the diffuser 15, as a result, the flow pulsation between the injection channels 1 into the boundary layer and the suction channels 16 of the boundary layer on the surface of the perforated cylindrical expander 14 decreases The gas flow passing through the nozzle in the form of a truncated cone with a blind back wall and a perforated side wall 10, tightly connected to the perforated cylindrical expander 14, enters the resonance chamber 6, which is divided into two parts by a transverse perforated partition 7, with a perforated outlet pipe 9 tightly attached to it, and the chambers are connected only through perforations 8 on the transverse perforated partition 7, as a result of ripple and noise, and the flow goes into the environment Wednesday

Claims

A silencer with damping cavities, comprising a housing with end walls, coaxial inlet and perforated exhaust pipes, a sound-absorbing cladding located inside the housing with end walls, characterized in that the intake pipe is combined with a perforated cylindrical dilator of the muffler by means of a diffuser, on the wall of which there are channels blowing into the boundary layer, a vacuum chamber, which communicates through channels for injection and suction of the boundary layer, in a perforated cylindrical the expander has perforation holes connected to the damping cavities to suppress ripple, the perforated cylindrical expander is connected to the nozzle in the form of a truncated cone with a blind back wall and a perforated side wall, the resonance chamber is divided into two parts by a transverse perforated partition with a perforated outlet tightly attached to it moreover, the cameras are connected only through perforations located on the transverse perforated partition.