RU2666703C1 - Пластинчатый глушитель шума к канальным вентиляторам - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к технике глушения шума. Глушитель содержит корпус квадратного сечения, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, звукопоглощающие пластины, выполненные из каркаса, содержащего перфорированные листы, заполненные звукопоглотителем и расположенные в корпусе с определенным шагом, и образующие в нем плоские каналы, а между звукопоглотителем и перфорированными листами расположен акустически прозрачный материал, звукопоглотитель для звукопоглощающих пластин выполнен в виде двух внешних перфорированных стенок и внутренней, средней стенки, выполненной в виде мембранной резонансной пластины, между которыми размещены слои звукопоглощающего материала, при этом каркас выполнен симметричным относительно средней стенки, которая разделяет его на две конгруэнтные части, каждая из которых имеет три слоя звукопоглощающего материала, причем более жесткие, первые, слои выполнены сплошными, профилированными и закреплены соответственно на внешних перфорированных стенках, вторые слои, более мягкие, чем первые, выполнены прерывистыми и расположены с зазором в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев, вторые имеют форму тел вращения в виде соединенных основаниями конусов, а первые слои выполнены из материала с коэффициентом отражения звука, большим, чем его коэффициент звукопоглощения в виде профилей конических поверхностей, фокусирующих отраженный звук на вторые слои, третьи звукопоглощающие слои выполнены из вспененного звукопоглощающего материала в виде строительной герметизирующей пены и расположены в зазорах и пустотах, образованных между первыми и вторыми слоями, при этом каждая из внешних перфорированных стенок жестко связана с соответствующим ей вторым слоем посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов, выполненных в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомутов, охватывающих соответственно стержни и стягивающих их винтами, при этом стержни выполнены параллельными перфорированным стенкам, а средняя стенка, выполненная в виде мембранной резонансной пластины, жестко связана с каркасом за счет строительной герметизирующей пены, расположенной в зазорах и пустотах каркаса, отличающийся тем, что на одном из оппозитно расположенных конусов вторых слоев, соединенных основаниями конусов звукопоглотителя, выполнены резонансные отверстия, выполняющие функции горловины резонаторов Гельмгольца, при этом резонансные отверстия выполнены разного диаметра для поглощения звуковой энергии в широком диапазоне частот. Технический результат - повышение эффективности шумоглушения. 3 ил.

Description

Изобретение относится к технике глушения шума.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является глушитель шума по Патенту РФ №2305781, F01N 1/00, содержащий корпус, впускной и выпускной патрубки и звукопоглотитель (прототип).

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.

Это достигается тем, что в пластинчатом глушителе шума, содержащим корпус квадратного сечения, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, звукопоглощающие пластины, выполненные из каркаса, содержащего перфорированные листы, заполненные звукопоглотителем и расположенные в корпусе с определенным шагом, и образующие в нем плоские каналы, причем коэффициент перфорации перфорированных листов принимается равным или более 0,25, а между звукопоглотителем и перфорированными листами расположен акустически прозрачный материал.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - вид А фиг. 1, на фиг. 3 - вариант звукопоглотителя для звукопоглощающих пластин.

Пластинчатый глушитель шума (фиг. 1, 2) содержит корпус 1 квадратного сечения с фланцем 3 для крепления через отверстия 4, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками (на чертеже не показаны), звукопоглощающие пластины 2, выполненные из каркаса, содержащего перфорированные листы (на чертеже не показаны), заполненные звукопоглотителем и расположенные в корпусе 1 с определенным шагом «а», и образующие в нем плоские каналы шириной «а». Оптимальные режимы работы глушителя имеют место при следующих условиях: отношение стороны А внутреннего сечения корпуса глушителя к его длине L лежит в оптимальном интервале величин: A/L=0,25…0,9; отношение стороны D внешнего сечения корпуса глушителя к его длине L лежит в оптимальном интервале величин: D/L=0,26…0,95; отношение ширины b пластин к стороне корпуса глушителя А лежит в оптимальном интервале величин: b/А=0,05…0,5; отношение ширины «а» плоских каналов между пластинами к стороне корпуса глушителя А лежит в оптимальном интервале величин: а/А=0,05…0,5; ширина плоских каналов между пластинами и корпусом лежит в оптимальном интервале величин: 0…а/2. Звукопоглощающие пластины 2 (фиг. 2) выполнены таким образом, что: отношение ширины пластины глушителя b к ее высоте лежит в оптимальном интервале величин: b/А=0,1…0,8; отношение ширины пластины глушителя b к ее длине L лежит в оптимальном интервале величин: b/L=0,1…0,54; отношение высоты пластины глушителя А к ее длине L лежит в оптимальном интервале величин: A/L=0,25…0,9.

Корпус 1 глушителя с патрубками и звукопоглощающие пластины 2, выполненные из каркаса, содержащего перфорированные листы, выполнены из конструкционных материалов, с нанесенным на их поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщинами материала и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…3,5).

Корпус 1 глушителя и звукопоглощающие пластины 2, выполненные из каркаса, содержащего перфорированные листы, выполнены из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм. Коэффициент перфорации перфорированных листов принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрен акустически прозрачный материал (на чертеже не показан), например стеклоткань типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированным листом.

Звукопоглотитель выполнен из минеральной ваты на базальтовой основе «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». Звукопоглотитель выполнен 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.

Звукопоглотитель выполнен из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30…45%. Звукопоглотитель выполнен в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм.

Пластинчатый глушитель шума работает следующим образом.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость корпуса 1 глушителя и взаимодействуют со звукопоглотителем пластин 2. Конструкция глушителя шума проста в изготовлении и обслуживании. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, 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 пластин 2.

Звукопоглотитель звукопоглощающих пластин 2 (фиг. 3) содержит каркас, выполненный в виде двух внешних перфорированных стенок 5 и 6, и внутренней, средней стенки 7, выполненной в виде мембранной резонансной пластины, между которыми размещены слои 8, 9, 10, 11, 16, 17 звукопоглощающего материала. Каркас выполнен симметричным относительно средней стенки 7, которая разделяет его на две конгруэнтные части, каждая из которых имеет три слоя звукопоглощающего материала.

Более жесткие, первые слои 8 и 9 выполнены сплошными, профилированными и закреплены соответственно на внешних 5 и 6 перфорированных стенках, вторые слои 10 и 11, более мягкие чем первые, выполнены прерывистыми, и расположены с зазором в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев 8 и 9.

Вторые слои 10 и 11 имеют форму тел вращения в виде соединенных основаниями конусов. Первые слои 8 и 9 выполнены из материала с коэффициентом отражения звука большим, чем его коэффициент звукопоглощения в виде профилей конических поверхностей, фокусирующих отраженный звук на вторые слои 10 и 11. Третьи звукопоглощающие слои 16 и 17 выполнены из вспененного звукопоглощающего материала в виде строительной герметизирующей пены и расположены в зазорах и пустотах, образованных между первыми и вторыми слоями.

Каждая из внешних перфорированных стенок 5 и 6 жестко связана с соответствующим ей вторым слоем 10 и 11 посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов 14 и 15, выполненных в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомутов, охватывающих соответственно стержни 12 и 13, и стягивающих их винтами. При этом стержни 12 и 13 выполнены параллельными перфорированным стенкам 5 и 6.

Средняя стенка 7, выполненная в виде мембранной резонансной пластины, жестко связана с каркасом за счет строительной герметизирующей пены, расположенной в зазорах и пустотах каркаса.

Первые слои выполнены из звукопоглощающего материала на основе алюминесодержащих сплавов, наполненными их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³, прочностью на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например из пеноалюминия.

В качестве звукопоглощающего материала вторых, более мягких, слоев 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.

Материал перфорированных стенок 5, 6 и 7 выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности стенок, обращенная в сторону звукопоглощающего материала, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

Звукопоглотитель работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой одной из внешней перфорированной стенки 5 или 6, затем третьи слои звукопоглотителя, 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 8 или 9 из звукопоглощающего материала, где 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. Низкочастотное звукопоглощение осуществляется за счет мембранной резонансной пластины 7.

Возможен вариант, когда на одном из оппозитно расположенных конусов вторых слоев 10 и 11, соединенных основаниями конусов, выполнены резонансные отверстия (на чертеже не показано), выполняющие функции горловины резонаторов Гельмгольца, при этом резонансные отверстия выполнены разного диаметра для поглощения звуковой энергии в широком диапазоне частот.

Возможен вариант выполнения одной из внешних перфорированных стенок сплошной, комбинированной (на чертеже не показано), состоящей из трех слоев: центральный слой выполнен из крошки вибродемпфирующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, пластиката «Швим», с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, залитых эластомером, полиуретаном, или из сплошного демпфирующего материала, в котором использована губчатая резина, или иглопробивной материал «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, или нетканый вибродемпфирующий материал, а оппозитно расположенные слои выполнены из жесткого вибродемпфирующего материала «Агат», или «Антивибрит».

Возможен вариант, когда средняя стенка 7, выполненная в виде мембранной резонансной пластины, состоит из плоского, полого прямоугольного параллелепипеда (на чертеже не показано) с резонансными вставками, при этом одна из сторон прямоугольника, в его сечении, по крайней мере в 10 раз меньше другой стороны, а резонансные вставки выполнены разной длины и диаметра для того, чтобы эффективно снижать шум в широкой полосе частот.

Claims (1)

1. Пластинчатый глушитель шума к канальным вентиляторам, содержащий корпус квадратного сечения, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, звукопоглощающие пластины, выполненные из каркаса, содержащего перфорированные листы, заполненные звукопоглотителем и расположенные в корпусе с определенным шагом, и образующие в нем плоские каналы, причем коэффициент перфорации перфорированных листов принимается равным или более 0,25, а между звукопоглотителем и перфорированными листами расположен акустически прозрачный материал, звукопоглотитель для звукопоглощающих пластин выполнен в виде двух внешних перфорированных стенок и внутренней, средней стенки, выполненной в виде мембранной резонансной пластины, между которыми размещены слои звукопоглощающего материала, при этом каркас выполнен симметричным относительно средней стенки, которая разделяет его на две конгруэнтные части, каждая из которых имеет три слоя звукопоглощающего материала, причем более жесткие, первые слои выполнены сплошными, профилированными и закреплены соответственно на внешних перфорированных стенках, вторые слои, более мягкие, чем первые, выполнены прерывистыми и расположены с зазором в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев, вторые имеют форму тел вращения в виде соединенных основаниями конусов, а первые слои выполнены из материала с коэффициентом отражения звука, большим, чем его коэффициент звукопоглощения в виде профилей конических поверхностей, фокусирующих отраженный звук на вторые слои, третьи звукопоглощающие слои выполнены из вспененного звукопоглощающего материала в виде строительной герметизирующей пены и расположены в зазорах и пустотах, образованных между первыми и вторыми слоями, при этом каждая из внешних перфорированных стенок жестко связана с соответствующим ей вторым слоем посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов, выполненных в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомутов, охватывающих соответственно стержни и стягивающих их винтами, при этом стержни выполнены параллельными перфорированным стенкам, а средняя стенка, выполненная в виде мембранной резонансной пластины, жестко связана с каркасом за счет строительной герметизирующей пены, расположенной в зазорах и пустотах каркаса, отличающийся тем, что на одном из оппозитно расположенных конусов вторых слоев, соединенных основаниями конусов звукопоглотителя, выполнены резонансные отверстия, выполняющие функции горловины резонаторов Гельмгольца, при этом резонансные отверстия выполнены разного диаметра для поглощения звуковой энергии в широком диапазоне частот, при этом первые слои звукопоглотителя выполнены из звукопоглощающего материала на основе алюминийсодержащих сплавов, наполненными их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³, прочностью на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочностью на изгиб в пределах 10…20 МПа, из пеноалюминия, а в качестве звукопоглощающего материала вторых, более мягких, слоев звукопоглотителя применена минеральная вата на базальтовой основе «Rockwool», или минеральная вата «URSA», или базальтовая вата П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененный полимер, полиэтилен или полипропилен.

Images