RU2611226C1

RU2611226C1 - Active aerodynamic suppressor

Info

Publication number: RU2611226C1
Application number: RU2015138221A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2017-02-21

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: suppressor includes a housing, consisting of a cylinder shell, rigidly connected to the end circular plates with inlet and outlet nozzles. The reactive chambers, formed by the circular discs with holes, are mounted perpendicularly to the direction of aerodynamic flow motion in the housing. The reactive chambers are connected with the inlet nozzle, the resonance suppressor insert and the outlet nozzle is attched to one of the end circular plates axially-symmetrically to the housing, and the inlet nozzle is attached to the other end circular plate axially-symmetrically to the housing. The resonance suppressor insert is formed as a cylindrical sleeve, attached to the circular end plate coaxially to the housing, and consists of the acoustic chamber and a resonance chamber, formed by the rigid walls. The resonance chamber has at least two resonance inserts, fixed to the sleeve, perpendicular to its axis, and the acoustic chamber is formed by the end circular plate with an outlet nozzle, the rigid wall and the part of the resonance insert cylindrical sleeve, which is coated with the acoustic material, at least three exhausted liners, attached to the sleeve perpendicular to its axis, are located in the acoustic chamber. The walls surfaces, turning away from the resonance chamber, are coated with acoustic circular elements, and the acoustic ring elements are installed coaxially to the cylindrical housing from its inner side. The part of the end circular plate of the acoustic chamber is coated with acoustic material.

EFFECT: improved efficiency of noise suppression.

5 cl, 4dwg, 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 for the technical essence is a multi-chamber silencer according to the patent of the Russian Federation No. 2305779, F01N 1/00 (prototype), containing 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.The technical result is an increase in the efficiency of sound attenuation.

Это достигается тем, что в глушителе шума, содержащим корпус, состоящий из цилиндрической обечайки, жестко соединенной с торцевыми круглыми пластинами с впускным и выпускным патрубками, при этом в корпусе, перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, размещены реактивные камеры, образованные круглыми дисками с отверстиями, причем реактивные камеры соединены с впускным патрубком, к одной из торцевых круглых пластин, осесимметрично корпусу прикреплены резонансная вставка глушителя и выпускной патрубок, а к другой торцевой круглой пластине, осесимметрично корпусу прикреплен впускной патрубок, при этом резонансная вставка глушителя выполнена в виде цилиндрической гильзы, прикрепленной соосно корпусу к торцевой круглой пластине, и состоит из звукопоглощающей камеры и резонансной камеры, образованными жесткими перегородками, при этом в резонансной камере расположены, по крайней мере, две резонансные вставки, закрепленные на гильзе, перпендикулярно ее оси, а звукопоглощающая камера образована торцевой круглой пластиной с выпускным патрубком, жесткой перегородкой и частью цилиндрической гильзы резонансной вставки, которая облицована звукопоглощающим материалом, в звукопоглощающей камере расположены, по крайней мере, три выхлопных втулки, закрепленные на гильзе, перпендикулярно ее оси. причем поверхности перегородок, обращенные в сторону от резонансной камеры, облицованы звукопоглощающими круглыми элементами, а звукопоглощающие кольцевые элементы установлены коаксиально цилиндрическому корпусу, с его внутренней стороны, при этом часть торцевой круглой пластины звукопоглощающей камеры, облицована звукопоглощающим материалом.This is achieved by the fact that in the noise suppressor comprising a housing consisting of a cylindrical shell rigidly connected to end circular plates with inlet and outlet nozzles, while in the housing, perpendicular to the direction of flow of the aerodynamic flow, reaction chambers are formed of circular disks with holes, moreover, the reaction chambers are connected to the inlet pipe, to one of the end round plates, the resonant muffler insert and the exhaust pipe are attached axisymmetrically to the body, and to the other end an inlet pipe, axisymmetrically attached to the casing, an inlet pipe is attached, while the resonant silencer insert is made in the form of a cylindrical sleeve attached coaxially to the casing to the end round plate, and consists of a sound-absorbing chamber and a resonance chamber formed by rigid partitions, while in the resonance chamber are located, along at least two resonant inserts mounted on the sleeve perpendicular to its axis, and the sound-absorbing chamber is formed by a circular end plate with an exhaust pipe, rigid eregorodkoy cylindrical sleeve part and the resonance insert which is lined with sound absorbing material disposed in the acoustic chamber, at least three exhaust sleeve attached to the liner, perpendicular to its axis. moreover, the surface of the partitions facing away from the resonance chamber is lined with sound-absorbing round elements, and the sound-absorbing ring elements are mounted coaxially to the cylindrical body, on its inner side, while part of the circular end plate of the sound-absorbing chamber is lined with sound-absorbing material.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - звукопоглощающие кольцевые элементы 7, установленные коаксиально цилиндрическому корпусу (осевое сечение) с его внутренней стороны, на фиг. 3 - звукопоглощающие круглые элементы 16 и 4 (осевое сечение), установленные на перегородках 12 и 14 резонансной вставки 8.In FIG. 1 shows a frontal section of the proposed silencer, FIG. 2 - sound-absorbing ring elements 7 mounted coaxially to a cylindrical body (axial section) from its inside, in FIG. 3 - sound-absorbing round elements 16 and 4 (axial section) mounted on the partitions 12 and 14 of the resonant insert 8.

Активный аэродинамический глушитель шума (фиг. 1) содержит корпус, состоящий из цилиндрической обечайки 1, жестко соединенной с торцевыми круглыми пластинами 2 и 3. К торцевой круглой пластине 3, осесимметрично корпусу прикреплены резонансная вставка 8 глушителя и выпускной 10 патрубок, а к торцевой круглой пластине 2, осесимметрично корпусу прикреплен впускной 17 патрубок.Active aerodynamic silencer (Fig. 1) contains a housing consisting of a cylindrical shell 1, rigidly connected to the end circular plates 2 and 3. To the end round plate 3, axisymmetrically attached to the body are the resonant insert 8 of the muffler and exhaust 10 pipe, and to the end round plate 2, axisymmetrically to the housing attached inlet 17 pipe.

Резонансная вставка 8 глушителя выполнена в виде цилиндрической гильзы, прикрепленной соосно корпусу к торцевой круглой пластине 3, и состоит из звукопоглощающей камеры 6 и резонансной камеры 11, образованными жесткими перегородками 12 и 14, при этом в резонансной камере 11 расположены, по крайней мере, две резонансные вставки 13, закрепленные на гильзе, перпендикулярно ее оси.The resonant muffler insert 8 is made in the form of a cylindrical sleeve attached coaxially to the body to the circular end plate 3, and consists of a sound-absorbing chamber 6 and a resonant chamber 11 formed by rigid partitions 12 and 14, with at least two located in the resonant chamber 11 resonant inserts 13 mounted on the sleeve perpendicular to its axis.

Звукопоглощающая камера 6 образована торцевой круглой пластиной 3 с выпускным 10 патрубком, жесткой перегородкой 14 и частью цилиндрической гильзы резонансной вставки 8, которая облицована звукопоглощающим материалом 5. В звукопоглощающей камере 6 расположены, по крайней мере, три выхлопных втулки 15, закрепленные на гильзе, перпендикулярно ее оси.The sound-absorbing chamber 6 is formed by an end round plate 3 with an outlet 10 pipe, a rigid partition 14 and a part of the cylindrical sleeve of the resonant insert 8, which is lined with sound-absorbing material 5. At least three exhaust sleeves 15 are mounted in the sound-absorbing chamber 15, mounted on the sleeve, perpendicular its axis.

Поверхности перегородок 12 и 14, обращенные в сторону от резонансной камеры 11, облицованы звукопоглощающими круглыми элементами 16 и 4, а звукопоглощающие кольцевые элементы 7 установлены коаксиально цилиндрическому корпусу, с его внутренней стороны. Часть торцевой круглой пластины 3 звукопоглощающей камеры 6 облицована звукопоглощающим материалом 9.The surfaces of the partitions 12 and 14, facing away from the resonance chamber 11, are lined with sound-absorbing round elements 16 and 4, and the sound-absorbing ring elements 7 are mounted coaxially to the cylindrical body from its inner side. Part of the end round plate 3 of the sound-absorbing chamber 6 is lined with sound-absorbing material 9.

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).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).

Каждый из звукопоглощающих кольцевых элементов (фиг. 2) выполнен в виде жесткой 18 и перфорированной 21 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 19, прилегающий к жесткой стенке 18, и звукопоглощающий слой 20, прилегающий к перфорированной стенке 21. 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 20 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 (Fig. 2) is made in the form of a rigid 18 and perforated 21 walls, between which two layers are located: a sound-reflecting layer 19 adjacent to the rigid wall 18, and a sound-absorbing layer 20 adjacent to the perforated wall 21. The layer 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 the shape of the holes can be made in the form of holes of round, triangular, square, rectangular or diamond-shaped profile, while in the case of non-circular holes, the maximum diameter should be considered as a conditional diameter circle inscribed in a polygon. As the sound-absorbing material of layer 20, 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.

На перегородках 12 и 14 резонансной вставки 8 установлены звукопоглощающие круглые элементы 16 и 4. Каждый из звукопоглощающих круглых элементов (фиг. 3) выполнен в виде внешней 22 и внутренней 23 перфорированных поверхностей, между которыми размещен звукопоглотитель, состоящий из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 24, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на внешней поверхности 22, второй слой 25, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 24.Sound-absorbing round elements 16 and 4 are installed on the partitions 12 and 14 of the resonant insert 8. Each of the sound-absorbing round elements (Fig. 3) is made in the form of external 22 and internal 23 perforated surfaces, between which a sound absorber consisting of three layers of sound-absorbing material is placed, at this, the first layer 24, which is more rigid, is made continuous and profiled and fixed on the outer surface 22, the second layer 25, which is softer than the first, is discontinuous and is located in the focus of the sound-reflecting surfaces first layer 24.

Прерывистый звукопоглощающий слой 25, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 24 выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения и крепится с помощью стержней 27 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 27), параллельных перфорированным поверхностям 22 и 23, которые жестко связаны между собой посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 28, один конец которых жестко закреплен на внешней поверхности 22, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 27, и стягивающего его винта (на чертеже не показано).The intermittent sound-absorbing layer 25 located at the focus of the continuous profiled layer 24 is made in the form of bodies of revolution, for example in the form of balls, ellipsoids of revolution and is fastened using rods 27 (the cross-section with one rod 27 is shown in the drawing) parallel to the perforated surfaces 22 and 23, which rigidly interconnected by means of vertical fastening elements perpendicular to them, for example in the form of plates 28, one end of which is rigidly fixed to the outer surface 22, and the second is made in the form of a clamp covering rod 27, and its tightening screw (not shown in the drawing).

Сплошной профилированный слой 23 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 26 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 25 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 24.The solid profiled layer 23 of the sound-absorbing element is made of a more rigid sound-absorbing material, in which the sound reflection coefficient is greater than the sound absorption coefficient, and the profiles 26 are formed by spherical surfaces interconnected in such a way that each of the profiles 25 forms a solid dome-shaped focusing profile reflected sound onto the same soft intermittent sound-absorbing layer 24.

Третий слой 29 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом за счет заполнения пустот, образованных слоями 22 и 23, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 29 расположен между первым, более жестким слоем, и перфорированной поверхностью 23 звукопоглощающего элемента.The third layer 29 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 22 and 23, 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 29 is located between the first, more rigid layer, and the perforated surface 23 of the sound-absorbing element.

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 24 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 24, 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, слоя может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты 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 22 и 23 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 22 and 23 can be made of solid, decorative vibration damping materials, for example, 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 (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 (Fig. 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.

Активный аэродинамический глушитель шумаActive aerodynamic silencer

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

1. An active aerodynamic silencer comprising a housing consisting of a cylindrical shell rigidly connected to end circular plates with inlet and outlet nozzles, while in the housing, perpendicular to the direction of movement of the aerodynamic flow, there are reaction chambers formed by circular disks with holes, moreover reactive the chambers are connected to the inlet pipe, characterized in that the resonant muffler and exhaust are attached to one of the end round plates, axisymmetrically to the body a nozzle, and an inlet nozzle is mounted axisymmetrically to the other end round plate, the resonant muffler is made in the form of a cylindrical sleeve attached coaxially to the end round plate, and consists of a sound-absorbing chamber and a resonant chamber formed by rigid partitions, while in the resonance chamber has at least two resonant inserts mounted on the sleeve perpendicular to its axis, and the sound-absorbing chamber is formed by a circular end plate with an outlet At least three exhaust bushings mounted on the sleeve perpendicular to its axis are located in the sound-absorbing chamber with a rigid pipe, a rigid partition, and a part of the cylindrical sleeve of the resonant insert, which is lined with sound-absorbing material, and the surface of the partitions facing away from the resonance chamber is lined sound-absorbing round elements, and sound-absorbing ring elements are installed coaxially to the cylindrical body, from its inner side, while part of the end round Stina acoustic chamber lined with sound absorbing material.

2. Active aerodynamic silencer according to claim 1, characterized in that the casing 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 its surface from one or two sides. while 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).

3. The active aerodynamic silencer according to claim 1, characterized in that the surface of the partitions facing away from the resonance chamber is lined with sound-absorbing round elements, and the sound-absorbing ring elements are installed coaxially to the cylindrical body, from its inner side, while part of the end round plate sound-absorbing chamber is lined with sound-absorbing material.

4. The active aerodynamic silencer according to claim 1, characterized in that the sound-absorbing ring elements that are installed coaxially to the cylindrical body are 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 falling into all directions the sound waves.

5. Active aerodynamic silencer according to claim 1, characterized in that the sound-absorbing round elements that are facing the surface of the partitions facing away from the resonance chamber are made in the form of external and internal perforated walls, between which layers of sound-absorbing material are placed, moreover the hard first layer is solid, profiled and fixed on the outer perforated wall, the second layer, softer than the first, is intermittent, located in the focus of the sound-reflecting surfaces the core of the first layer and has the shape of bodies of revolution in the form of balls and ellipsoids of revolution, while the first layer is made of a material with a sound reflection coefficient greater than its sound absorption coefficient, in the form of profiles of spherical surfaces connected to each other to form a solid dome-shaped focusing profile reflected sound on the second layer, the second layer being fixed with rods parallel to the perforated walls, and contains a third sound-absorbing layer made of foam sound-absorbing material in the form of building sealing foam and located in the voids formed between the first and second layers, while the external perforated wall is rigidly connected to the second layer by means of vertical fastening elements in the form of plates perpendicular to it, one end of which is rigidly fixed to the external perforated wall, and the second end is made in the form of a clamp covering the rod and the screw tightening it.