RU2577634C2

RU2577634C2 - Multi-chamber silencer

Info

Publication number: RU2577634C2
Application number: RU2014125706/02A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева; Анна Михайловна Стареева; Татьяна Дмитриевна Ходакова
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2016-03-20
Also published as: RU2014125706A

Abstract

FIELD: acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to noise suppression. Multi-chamber silencer comprises cylindrical casing, rigidly connected with inlet and outlet nozzles, a packet of partitions in form of discs with holes, and sound-absorbing element located on end part of outlet pipe on side facing partitions. Packet of partitions comprises rings arranged between discs, rigidly connected with inlet and outlet nozzles by rods arranged in peripheral part of packet of partitions. Between smooth (11) and perforated (12) surfaces of sound absorbing element (10) a multilayer sound absorbing structure comprises first rigid solid shaped layer (13) fixed on a smooth surface. Second layer (14) of sound absorbing element is softer than first, is made of rotation bodies located in focus of sound reflecting surfaces of first layer. Third layer (18) is located between first layer and perforated surface of sound absorbing element and is made of a construction sealing foam.

EFFECT: higher efficiency of noise suppression due to exclusion of “radiation effect” and penetration of sound waves.

1 cl, 2 dwg

Description

Известен глушитель шума, содержащий цилиндрический корпус с косым выпускным срезом, торцовый впускной патрубок, и последовательно расположенные в корпусе секции, каждая из которых снабжена центральной трубой и сплошными перегородками с конической обечайкой по патенту РФ №2062889, F01N 1/00, 1994 г., который содержит 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.Known silencer comprising a cylindrical body with an oblique exhaust cut, an end inlet pipe, and successively arranged sections in the body, each of which is equipped with a central pipe and solid walls with a conical shell according to RF patent No. 2062889, F01N 1/00, 1994, which contains a cylindrical body, an end outlet pipe, rigidly connected to a central pipe having perforation, the perforated partitions are made in the form of an additional p, coaxially located to the body and the central pipe perforated pipe, and the ends of all pipes are rigidly connected to the body by means of blind partitions.

Недостатком известного технического решения является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на низких частотах.A disadvantage of the known technical solution is the relatively low efficiency of noise attenuation at low frequencies.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является многокамерный глушитель шума по патенту РФ №2276735, F01N 1/00, который содержит 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 essence is a multi-chamber silencer according to the patent of Russian Federation No. 2276735, F01N 1/00, which contains a cylindrical body, an end exhaust pipe, rigidly connected to a central pipe having perforation, perforated partitions are made in the form of coaxially located to the body and the central pipe of an additional perforated pipe, and the ends of all pipes are rigidly connected to the body 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.

Технически достижимый результат - повышение эффективности шумоглушения за счет исключения «лучевого эффекта» и проникновения звуковых волн как по оси глушителя, так и через его две стенки путем введения на пути распространения звуковых волн звукопоглощающих элементов.A technically achievable result is an increase in the efficiency of sound attenuation by eliminating the "radiation effect" and the penetration of sound waves both along the axis of the muffler and through its two walls by introducing sound-absorbing elements on the path of propagation of sound waves.

Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащем цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, жестко соединенными с центральными перегородками, имеющими перфорацию, корпус выполнен в виде стакана, имеющего в днище впускной патрубок, а центральные перегородки выполнены в виде пакета дисков, причем у крайних дисков отверстия выполнены в периферийной части, а в центральной части пакета - в центре, а крепление пакета дисков выполнено посредством не менее двух стержней, один конец которых связан с впускным патрубком, а другой - с выпускным патрубком, соединенным с противоположной торцевой поверхностью корпуса, причем между дисками в пакете расположены кольца, связанные в периферийной части со стержнями, в торцевой части выпускного патрубка, с внутренней стороны расположения центральных перегородок, установлен звукопоглощающий элемент, который содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, которая состоит из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким слоем, и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента.This is achieved by the fact that in a noise muffler comprising a cylindrical body rigidly connected to an end inlet and outlet nozzles rigidly connected to central partitions having perforations, the body is made in the form of a cup having an inlet nozzle in the bottom, and the central partitions are made in the form of a packet disks, and at the extreme disks, the holes are made in the peripheral part, and in the central part of the package - in the center, and the disk package is secured by at least two rods, one end of which is connected to an inlet pipe, and the other with an outlet pipe connected to the opposite end surface of the housing, and between the disks in the bag there are rings connected in the peripheral part to the rods, in the end part of the exhaust pipe, from the inner side of the central partitions, a sound-absorbing element is installed, which contains a smooth and perforated surface, between which is placed a multilayer sound-absorbing structure, which consists of three layers of sound-absorbing material, while The first layer is more rigid, made continuous and profiled and fixed on a smooth surface, and the second layer, softer than the first, is intermittent and located in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer, and the third layer of the sound-absorbing element is made of foamed sound-absorbing material, for example, construction sealing foam, and is located between the first, more rigid layer, and the perforated surface of the sound-absorbing element.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - схема звукопоглощающего элемента, установленного в торцевой части выпускного патрубка с внутренней стороны расположения центральных перегородок.In FIG. 1 shows a frontal section of the proposed silencer, FIG. 2 is a diagram of a sound-absorbing element installed in the end part of the exhaust pipe from the inner side of the central partitions.

Многокамерный глушитель шума содержит цилиндрический корпус 1 (фиг. 1), который выполнен в виде стакана, имеющего в днище впускной патрубок 3 с отверстием, а центральные перегородки 5 выполнены в виде пакета дисков, причем у крайних дисков отверстия 6 выполнены в периферийной части, а в центральной части пакета отверстия 7 выполнены по центру каждого диска, а крепление пакета дисков выполнено посредством не менее двух стержней 8, один конец которых связан с впускным патрубком посредством шайб 9, а другой - с выпускным патрубком 2, соединенным с противоположной торцевой поверхностью корпуса 1, причем между дисками в пакете расположены кольца 4, связанные в периферийной части со стержнями.The multi-chamber silencer contains a cylindrical housing 1 (Fig. 1), which is made in the form of a cup having an inlet pipe 3 with an opening in the bottom, and the central partitions 5 are made in the form of a disk package, with holes 6 made in the peripheral part of the extreme disks, and in the central part of the package, openings 7 are made in the center of each disk, and the disk package is secured by at least two rods 8, one end of which is connected to the inlet pipe by means of washers 9, and the other to the outlet pipe 2 connected to otivopolozhnoy end surface of the housing 1, and between the discs located in the package ring 4 connected to the peripheral portion of the rods.

Многокамерный глушитель шума работает следующим образом.Multi-chamber silencer operates as follows.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полости центральных перфорированных дисков 5, при этом явление лучевого эффекта полностью исключается за счет расположения отверстий 6 и 7 не совпадающими, при этом крайние диски в пакете выполняют функции звукоизолирующего экрана. Камерные полости, образованные дисками 5, выполняют функции акустических фильтров низкой частоты. Повышение эффективности шумоглушения происходит за счет исключения «лучевого эффекта».Sound waves along with a turbulent stream of compressed air enter the cavity of the central perforated discs 5, while the phenomenon of radiation effect is completely eliminated due to the location of the openings 6 and 7 not coinciding, while the extreme discs in the package act as a soundproof screen. Chamber cavities formed by discs 5 serve as low-frequency acoustic filters. An increase in the efficiency of sound attenuation occurs due to the exclusion of the "radiation effect".

В торцевой части выпускного патрубка 2, с внутренней стороны расположения центральных дисков 5, установлен звукопоглощающий элемент 10. Звукопоглощающий элемент (фиг. 2) выполнен в виде гладкой 11 и перфорированной 12 поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 13, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности 11, второй слой 14, более мягкий чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 13.A sound-absorbing element 10 is installed in the end part of the exhaust pipe 2, on the inner side of the arrangement of the central disks 5. The sound-absorbing element (Fig. 2) is made in the form of smooth 11 and perforated 12 surfaces, between which a sound-absorbing structure consisting of three layers of sound-absorbing material is placed, wherein the first layer 13, which is more rigid, is made continuous and profiled and fixed on a smooth surface 11, the second layer 14, which is softer than the first, is intermittent and located in the focus of the sound reflection surfaces of the first layer 13.

Прерывистый звукопоглощающий слой 14, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 13, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения и крепится с помощью стержней 16 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 16), параллельных гладкой 11 и перфорированной 12 поверхностям, которые жестко связанны с гладкой поверхностью 11 посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 17, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности 11, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 16, и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).The intermittent sound-absorbing layer 14, located at the focus of the continuous profiled layer 13, is made in the form of bodies of revolution, for example, in the form of balls, ellipsoids of revolution and is fastened with rods 16 (a section with one rod 16 is shown in the drawing) parallel to a smooth 11 and perforated 12 surfaces which are rigidly connected to the smooth surface 11 by means of vertical fastening elements perpendicular to them, for example in the form of plates 17, one end of which is rigidly fixed to the smooth surface 11, and the second is made in the form of x mutations spanning bar 16 and tightening the screw (not shown).

Сплошной профилированный слой 13 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 15 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 14.The continuous profiled layer 13 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 so that as a whole each of the profiles 15 forms an integral dome-shaped profile focusing reflected sound on the same soft intermittent sound-absorbing layer 14.

Третий слой 18 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом, за счет заполнения пустот, образованных поверхностями 11 и 12, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 18 расположен между первым, более жестким слоем 13, и перфорированной поверхностью 12 звукопоглощающего элемента.The third layer 18 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 surfaces 11 and 12, 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 18 is located between the first, more rigid layer 13, and the perforated surface 12 of the sound-absorbing element.

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 13 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 sound-absorbing material of the first, more rigid layer 13, 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, звукопоглощающего слоя 14 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 the sound-absorbing material of the second, softer, sound-absorbing layer 14, rockwool type mineral wool or URSA type mineral wool or P-75 type basalt wool or glass wool lined with glass wool or foam polymer can be used. for example polyethylene or polypropylene.

Материал перфорированной поверхности 12 может быть выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 12, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».The material of the perforated surface 12 can be made of solid, decorative vibration-damping materials, for example, agate, antivibrate, and shvim plastic compounds, the inner surface of the perforated surface 12 facing the sound-absorbing structure, lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden."

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

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 12 и третий слой 18 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой 14, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 13, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 13 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль, и фокусирующий отраженный звук на мягкий звукопоглощающий слой 14. Здесь осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов ″Гельмгольца″, имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети микропор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной поверхности 12 принимается равным или более 0,25.Sound energy, passing through a layer of perforated surface 12 and a third layer 18 of a sound-absorbing element made of foamed sound-absorbing material, falls on an intermittent sound-absorbing layer 14 located at the focus of a continuous profiled layer 13, where the primary dissipation of sound energy occurs. Then, the sound energy enters the continuous profiled layer 13 of sound-absorbing material formed by spherical surfaces forming a solid dome-shaped profile, and focusing the reflected sound onto the soft sound-absorbing layer 14. Here, the sound energy is converted into heat (dissipation, energy dissipation), i.e. in the pores of the sound absorber, representing the Helmholtz resonator model, there are energy losses due to friction of the mass of air in the mouth of the resonator, which vibrates with the excitation frequency, against the neck wall, which has the form of a branched network of sound absorber micropores. The perforation coefficient of the perforated surface 12 is taken to be equal to or more than 0.25.

Claims

A multi-chamber silencer comprising a cylindrical body rigidly connected to an end inlet and outlet nozzles located on its opposite end surfaces, a package of partitions made in the form of disks, with rings placed between them, rigidly connected to the end inlet and outlet nozzles, by at least two rods located in the peripheral part of the package of partitions, while in the extreme disks of the package holes are made in the peripheral part, and in the disks of the central part of the package holes are made in the center, a sound-absorbing element located on the end of the exhaust pipe from the side facing the partitions, and having a smooth and perforated surface, between which is a multilayer sound-absorbing structure containing a first rigid continuous profiled layer fixed to a smooth surface of the sound-absorbing element, and softer than the first, second layer made of bodies of revolution located in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer, characterized in that a sound absorbing structure comprises a third layer positioned between the first layer and the perforated surface of the sound absorbing member made of the sealing construction foam.