RU2752539C1

RU2752539C1 - Noise muffler (nm) (options)

Info

Publication number: RU2752539C1
Application number: RU2020141509A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Коваленко
Original assignee: Владимир Викторович Коваленко
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-07-29

Abstract

FIELD: aerodynamic sources noise reduction.

SUBSTANCE: invention relates to the field of noise reduction of aerodynamic sources and can be used in duct networks of ventilation and air conditioning systems. The muffler contains a confuser, a circular inlet and outlet, a sound-absorbing material adjacent to the body with a perforated screen, and equipped with an air guide element with openings for air, and the ratio of the diameters of the inlet and outlet openings lies in the range of 1.2÷1.4, while the body is made in the form of a Venturi tube (1) containing a conical confuser section (2) with an inlet (3) and a conical diffuser section (4) with an outlet (5), separated by a cylindrical neck (6) of circular cross-section with a pair opposite passage openings, while the diameters of the inlet (3) and outlet (5) openings are equal to each other, and the ratio of the diameters of the inlet (3) and each of the opposite passage openings of the neck (6) lies in the range of values equal to 1.2÷1.4, while the air-conducting element is made in the form of a perforated elastic membrane (7) with the possibility of elastic deformation under the influence of the air flow placed in the Venturi pipe (1).

EFFECT: muffler is created that has a higher ease of installation of the muffler in the air duct network while ensuring a higher efficiency of noise reduction with a variable direction of air flow.

2 cl, 8 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области снижения шума аэродинамических источников и может быть использовано в сетях воздуховодов систем вентиляции и кондиционирования воздуха.The proposed invention relates to the field of noise reduction of aerodynamic sources and can be used in duct networks of ventilation and air conditioning systems.

Известным является устройство для глушения аэродинамических шумов, содержащее корпус с впускным и выпускным отверстиями, снабженный звукопоглощающей облицовкой, выполненной из звукопоглощающего материала переменной толщины с перфорированным экраном и образованием между звукопоглощающим материалом и перфорированным экраном конфузорного кольцевого зазора переменной толщины, сообщенного с атмосферой через отверстия, расположенные со стороны впускного отверстия. Отверстия перфорации экрана выполнены в виде просечек с выпуклыми кромками, обращенными выпуклостью в сторону впускного отверстия, причем углы конфузорности звукопоглощающего материала и перфорированного экрана составляют 10-17°, а кольцевой зазор образован с толщиной, пропорциональной разности углов конфузорности звукопоглощающего материала и перфорированного экрана (Авторское свидетельство СССР №1244423, кл. F16L 55/02, опубл. 15.07.1986, Б.И. №26).Known is a device for damping aerodynamic noise, comprising a housing with inlet and outlet openings, equipped with a sound-absorbing lining made of sound-absorbing material of variable thickness with a perforated screen and the formation between the sound-absorbing material and the perforated screen of a confuser annular gap of variable thickness communicated with the atmosphere through the holes located from the inlet side. The perforation holes of the screen are made in the form of cuts with convex edges facing the convexity towards the inlet, and the confusion angles of the sound-absorbing material and the perforated screen are 10-17 °, and the annular gap is formed with a thickness proportional to the difference in the confusion angles of the sound-absorbing material and the perforated screen (Copyright certificate of the USSR No. 1244423, class F16L 55/02, publ. 15.07.1986, BI No. 26).

Наличие кольцевого зазора является обходным путем распространения шума, в то же время наличие криволинейных кромок повышает гидравлическое сопротивление конструкции и снижает ее эффективность, в связи с генерацией дополнительного шума при контакте аэродисперсного потока с кромками, также в конструкции необоснованно повышен расход звукопоглощающего материала, что снижает эффективность устройства по абсолютной величине и одновременно сдвигает ее в область низких частот.The presence of an annular gap is a workaround for the propagation of noise, at the same time, the presence of curved edges increases the hydraulic resistance of the structure and reduces its efficiency, due to the generation of additional noise when the aerodispersed flow contacts the edges, and the consumption of sound-absorbing material is unreasonably increased in the structure, which reduces efficiency device in absolute value and at the same time shifts it to the low frequency region.

Прототипом предлагаемого глушителя шума может служить глушитель шума воздушного потока преимущественно систем вентиляции и кондиционирования воздуха, включающий корпус с впускным и выпускным отверстиями, примыкающий к корпусу звукопоглощающий материал с перфорированным экраном, отличающийся тем, что корпус выполнен конфузорной формы и снабжен съемной сеткой, размещенной во впускном отверстии, а соотношение диаметров впускного D_BX и выпускного О_ВЫХ отверстий лежит в оптимальном интервале величин O_BX/О_ВЫХ=1,2÷1,4 (Патент РФ на изобретение №2372499, кл. F01N 1/24, опубл. 10.11.2009 г.).The prototype of the proposed silencer can be an air flow silencer of mainly ventilation and air conditioning systems, which includes a housing with inlet and outlet openings, a sound-absorbing material adjacent to the housing with a perforated screen, characterized in that the housing is made of a confuser shape and is equipped with a removable mesh located in the inlet holes, and the ratio of the diameters of the inlet D _BX and outlet O _OUT holes lies in the optimal range of values O _BX / O _OUT = 1.2 ÷ 1.4 (RF patent for invention No. 2372499, class F01N 1/24, publ. 10.11. 2009).

Недостатком данного глушителя шума является низкая эффективность глушения шума при переменном направлении потока воздуха и отсутствие удобства монтажа глушителя шума в сеть воздуховодов.The disadvantage of this silencer is the low efficiency of noise suppression with a variable direction of air flow and the lack of ease of installation of the silencer in the air duct network.

Технической задачей является создание вариантов конструктивного исполнения устройства, обладающих более высокой эффективностью глушения шума при переменном направлении потока воздуха.The technical task is to create options for the design of the device, which have a higher efficiency of noise suppression with a variable direction of air flow.

Техническим результатом первого варианта конструктивного исполнения глушителя шума является повышение эффективности глушения шума при переменном направлении потока воздуха и повышение удобства монтажа.The technical result of the first variant of the design of the noise muffler is to increase the efficiency of noise suppression with a variable direction of air flow and to increase the ease of installation.

Указанный технический результат в первом варианте конструктивного исполнения глушителя шума, достигается тем, что в глушителе шума воздушного потока, преимущественно систем вентиляции и кондиционирования воздуха, включающем корпус, содержащий конфузор, впускное и выпускное отверстия круглой формы, примыкающий к корпусу звукопоглощающий материал с перфорированным экраном, и снабженный воздухопроводным элементом с проходными для воздуха отверстиями, причем соотношение диаметров впускного и проходного отверстий лежит в оптимальном интервале величин равным 1,2÷1,4, при этом корпус выполнен в виде трубы Вентури, содержащей конический конфузорный участок с впускным отверстием и конический диффузорный участок с выпускным отверстием, разделенные цилиндрической горловиной круглого поперечного сечения с парой оппозитных проходных отверстий, при этом диаметры впускного и выпускного отверстий равны между собой, а соотношение диаметров впускного и каждого из оппозитных проходных отверстий горловины лежит в оптимальном интервале величин равным 1,2÷1,4, при этом воздухопроводный элемент выполнен в виде перфорированной упругой мембраны с возможностью упругой деформации под воздействием потока воздуха, размещенной в трубе Вентури, и закрепленной по внутреннему периметру перфорированного экрана на участке горловины или воздухопроводный элемент выполнен в виде рассекателя потока, размещенного в трубе Вентури, и закрепленного по внутреннему периметру перфорированного экрана на участке горловины с образованием сужающегося по ходу потока воздуха кольцевого зазора с экраном конфузорного участка и расширяющегося по ходу потока воздуха кольцевого зазора с экраном диффузорного участка, причем рассекатель имеет форму полого перфорированного двойного конуса с парой оппозитных вершин, одна из которых расположена со стороны впускного отверстия, а другая - со стороны выпускного отверстия, или форму полого перфорированного эллипсоида вращения, вытянутого вдоль продольной оси трубы Вентури, или форму полого цилиндра с перфорированной цилиндрической стенкой и парой заглушенных оснований, одно из которых расположено со стороны впускного отверстия, а другое - со стороны выпускного отверстия, при этом каждое из оснований с двух сторон покрыто слоем звукопоглощающего материала.The specified technical result in the first embodiment of the design of the muffler is achieved by the fact that in the muffler of the noise of the air flow, mainly of ventilation and air conditioning systems, which includes a housing containing a confuser, inlet and outlet openings of a circular shape, adjacent to the housing is a sound-absorbing material with a perforated screen, and equipped with an air conduit element with openings for air, and the ratio of the diameters of the inlet and outlet openings lies in the optimal range of values equal to 1.2 ÷ 1.4, while the body is made in the form of a Venturi tube containing a conical confuser section with an inlet and a conical diffuser a section with an outlet, separated by a cylindrical neck of circular cross-section with a pair of opposite passage holes, while the diameters of the inlet and outlet openings are equal to each other, and the ratio of the diameters of the inlet and each of the opposite passage openings of the neck lies in the optimal range of values equal to 1.2 ÷ 1.4, while the air-conducting element is made in the form of a perforated elastic membrane with the possibility of elastic deformation under the influence of an air flow, placed in the Venturi pipe and fixed along the inner perimeter of the perforated screen at the throat section or air-conducting the element is made in the form of a flow divider located in the Venturi pipe and fixed along the inner perimeter of the perforated screen in the throat section with the formation of an annular gap narrowing along the air flow with a converging section screen and an annular gap expanding along the air flow with a diffuser section screen, and the splitter has the form of a hollow perforated double cone with a pair of opposite tops, one of which is located on the side of the inlet and the other on the side of the outlet, or the form of a hollow perforated ellipsoid of revolution, elongated along the longitudinal axis of the Venturi pipe, or shape mu of a hollow cylinder with a perforated cylindrical wall and a pair of plugged bases, one of which is located on the side of the inlet, and the other on the side of the outlet, with each of the bases on both sides covered with a layer of sound-absorbing material.

Сущность варианта конструктивного исполнения глушителя шума поясняется чертежами: на фиг. 1 схематически изображен глушитель шума с корпусом в форме трубы Вентури и мембраной с проходными отверстиями (продольный разрез); на фиг. 2 схематически изображен глушитель шума с корпусом в форме трубы Вентури и рассекателем потока в форме полого перфорированного двойного конуса (продольный разрез); на фиг. 3 схематически изображен глушитель шума с корпусом в форме трубы Вентури и рассекателем потока в форме полого перфорированного эллипсоида вращения (продольный разрез); на фиг. 4 схематически изображен глушитель шума с корпусом в форме трубы Вентури и рассекателем потока в форме полого цилиндра с перфорированной цилиндрической стенкой (продольный разрез).The essence of the design variant of the noise muffler is illustrated by drawings: in Fig. 1 schematically shows a silencer with a body in the form of a Venturi tube and a membrane with through holes (longitudinal section); in fig. 2 schematically shows a silencer with a body in the form of a Venturi tube and a flow divider in the form of a hollow perforated double cone (longitudinal section); in fig. 3 schematically shows a silencer with a body in the form of a Venturi tube and a flow divider in the form of a hollow perforated ellipsoid of revolution (longitudinal section); in fig. 4 schematically shows a silencer with a body in the form of a Venturi tube and a flow divider in the form of a hollow cylinder with a perforated cylindrical wall (longitudinal section).

Глушитель шума содержит корпус в виде трубы Вентури 1, содержащей конические конфузорный участок 2 с впускным отверстием 3 и диффузорный участок 4 с выпускным отверстием 5, цилиндрическую горловину 6 круглого поперечного сечения, упругую мембрану 7 с проходными отверстиями, перфорированный экран 8, сужающийся по ходу потока воздуха кольцевой зазор 9, расширяющийся по ходу потока воздуха кольцевой зазор 10, рассекатель потока в форме полого перфорированного двойного конуса 11 или в форме полого перфорированного эллипсоида вращения 12, или в форме полого цилиндра 13 с перфорированной цилиндрической стенкой 14 и парой заглушенных оснований 15, покрытых звукопоглощающим материалом 16.The noise muffler contains a body in the form of a Venturi tube 1 containing a conical converging section 2 with an inlet 3 and a diffuser section 4 with an outlet 5, a cylindrical neck 6 of circular cross-section, an elastic membrane 7 with through holes, a perforated screen 8, tapering along the flow air annular gap 9, expanding along the air flow annular gap 10, flow divider in the form of a hollow perforated double cone 11 or in the form of a hollow perforated ellipsoid of revolution 12, or in the form of a hollow cylinder 13 with a perforated cylindrical wall 14 and a pair of plugged bases 15 covered sound absorbing material 16.

Глушитель шума работает следующим образом.The muffler works as follows.

Воздушный поток поступает в глушитель через впускное отверстие 3 и выходит из глушителя через выпускное отверстие 5. Корпус глушителя имеет вид трубы Вентури 1 и содержит конические конфузорный участок 2, и диффузорный участок 4, разделенные цилиндрической горловиной 6 круглого поперечного сечения и парой оппозитных проходных отверстий. Мембрана 7 (на фиг. 1) закреплена в горловине 6, по внутреннему периметру экрана 8 и выполнена из перфорированного упругого материала с возможностью упругой деформации под воздействием потока воздуха. К конфузорному участку 2, диффузорному участку 4 и горловине 6 примыкает звукопоглощающий материал с перфорированным экраном 8. Звуковые волны, распространяющиеся внутри трубы Вентури 1 через отверстия перфорации экрана 8, свободно проникают в звукопоглощающий материал, где энергия звуковых волн переходит в тепловую энергию. Звукопоглощение достигает максимума, когда колебательное движение молекул воздуха становится максимальным, т.е. когда максимум скорости звуковой волны находится в слое звукопоглощающего материала. Проходя через упругую перфорированную мембрану 7, поток рассекается на отдельные струи, которые поступают в диффузорный участок 4, где происходит снижение скоростей струй, а отверстия в деформированной мембране 7 изменяют направление струй и звуковых волн, которые воздействуют на звукопоглощающий материал под углом. Упругая деформация мембраны 7 вызвана совершением потоком воздуха работы и переходом кинетической энергии потока воздуха в энергию упругой деформации, что снижает как скорость потока, так и аэродинамический шум. Разбивание потока с использованием перфорации на более мелкие отдельные струи снижает градиенты скоростей, увеличивает трение, рассеивает часть энергии пульсаций давления, что ведет к снижению вихревого шума в широком диапазоне частот. Источником аэродинамических шумов являются пульсации (колебания) скорости и давления потока воздуха. Поток воздуха в диффузоре 4 расширяется и турбулизируется, что приводит к росту хаотичности перемещения звуковых волн и способствует их большему затуханию. Конфузорный участок 2 способствует более плотному контакту потока воздуха со звукопоглощающим материалом, что приводит к интенсивному звукопоглощению. Дополнительный эффект шумоглушения обеспечивается за счет того, что распространяющаяся внутри трубы Вентури 1 от источника аэродинамического шума звуковая энергия эффективно снижается на средних и высоких частотах из-за необратимых потерь на трение, а снижение звуковой энергии в области низких частот происходит постепенно в конфузорном участке 2, который имеет переменный объем. Наличие диффузорного участка 4 увеличивает звукопоглощающую поверхность, что так же приводит к снижению шума, при этом глушитель может выполнять свои функции при переменном направлении потока воздуха, что повышает удобство монтажа глушителя в сеть воздуховодов. Так же повышение удобства монтажа достигается тем, что впускное отверстие 3 конфузорного участка 2 и выпускное отверстие 5 диффузорного участка 4 имеют одинаковые диаметры. Рассекатель потока также может быть выполнен в форме полого перфорированного двойного конуса 11 (на фиг. 2), образующего сужающийся по ходу потока воздуха кольцевой зазор 9 с перфорированным экраном 8 конфузорного участка 2 и расширяющийся по ходу потока воздуха кольцевой зазор 10 с перфорированным экраном 8 диффузорного участка 4 или в форме перфорированного полого эллипсоида вращения 12 (на фиг. 3), или в форме полого цилиндра 13 с перфорированной цилиндрической стенкой 14 и заглушенными основаниями 15, которые покрыты слоем звукопоглощающего материала 16 (на фиг. 4). Проходя через отверстия двойного конуса 11 или эллипсоида вращения 12, или цилиндра 13, поток рассекается на отдельные струи, которые сталкиваются друг с другом, что приводит к снижению скорости результирующего потока. Результирующий поток поступает в область диффузорного участка 4 и повторно дросселируется, снижая скорость отдельных струй, при этом отверстия в двойном конусе 11 или в эллипсоиде вращения 12, или в цилиндре 13 изменяют направление струй и звуковых волн, которые воздействуют на звукопоглощающий материал в диффузорном участке 4 под углом. Разбивание потока с использованием перфорации на более мелкие отдельные струи снижает градиенты скоростей, увеличивает трение, рассеивает часть энергии пульсаций давления, что ведет к снижению вихревого шума в широком диапазоне частот. Источником аэродинамических шумов являются пульсации (колебания) скорости и давления потока воздуха. Поток воздуха в диффузоре 4 расширяется и турбулизируется, что приводит к росту хаотичности перемещения звуковых волн и способствует их большему затуханию. Заглушенные основания 15 цилиндра 13 выполняют функции отражательных экранов для звуковых волн.The air flow enters the muffler through the inlet 3 and leaves the muffler through the outlet 5. The muffler body has the form of a Venturi tube 1 and contains a tapered converging section 2, and a diffuser section 4, separated by a cylindrical neck 6 of circular cross-section and a pair of opposite passage holes. The membrane 7 (in Fig. 1) is fixed in the neck 6, along the inner perimeter of the screen 8 and is made of a perforated elastic material with the possibility of elastic deformation under the influence of the air flow. A sound-absorbing material with a perforated screen 8 adjoins the confuser section 2, the diffuser section 4 and the neck 6. Sound waves propagating inside the Venturi tube 1 through the perforation holes of the screen 8 freely penetrate into the sound-absorbing material, where the energy of the sound waves is converted into thermal energy. Sound absorption reaches its maximum when the vibrational motion of air molecules becomes maximum, i.e. when the maximum speed of the sound wave is in the layer of sound-absorbing material. Passing through the elastic perforated membrane 7, the flow is split into separate jets, which enter the diffuser section 4, where the jet velocities decrease, and the holes in the deformed membrane 7 change the direction of the jets and sound waves that act on the sound-absorbing material at an angle. The elastic deformation of the membrane 7 is caused by the work performed by the air flow and the transition of the kinetic energy of the air flow to the energy of elastic deformation, which reduces both the flow rate and aerodynamic noise. Splitting the flow using perforation into smaller separate jets reduces the velocity gradients, increases friction, dissipates part of the pressure pulsation energy, which leads to a decrease in vortex noise in a wide frequency range. The source of aerodynamic noise are pulsations (fluctuations) in the speed and pressure of the air flow. The air flow in the diffuser 4 expands and turbulizes, which leads to an increase in the chaotic movement of sound waves and contributes to their greater attenuation. Confusion area 2 contributes to a tighter contact of the air flow with the sound-absorbing material, which leads to intensive sound absorption. An additional noise damping effect is provided due to the fact that the sound energy propagating inside the Venturi tube 1 from the source of aerodynamic noise is effectively reduced at medium and high frequencies due to irreversible friction losses, and the decrease in sound energy in the low frequency region occurs gradually in the confuser section 2, which has a variable volume. The presence of the diffuser section 4 increases the sound-absorbing surface, which also leads to a decrease in noise, while the muffler can perform its functions with a variable air flow direction, which increases the convenience of installing the muffler into the air duct network. An increase in the convenience of installation is also achieved by the fact that the inlet 3 of the converging section 2 and the outlet 5 of the diffuser section 4 have the same diameters. The flow divider can also be made in the form of a hollow perforated double cone 11 (in Fig. 2), which forms an annular gap 9 narrowing in the direction of the air flow with a perforated screen 8 of the converging section 2 and an annular gap 10 expanding along the direction of the air flow with a perforated screen 8 of the diffuser section 4 either in the form of a perforated hollow ellipsoid of revolution 12 (in Fig. 3), or in the form of a hollow cylinder 13 with a perforated cylindrical wall 14 and damped bases 15, which are covered with a layer of sound-absorbing material 16 (in Fig. 4). Passing through the holes of the double cone 11 or the ellipsoid of revolution 12, or the cylinder 13, the flow is split into separate jets that collide with each other, which leads to a decrease in the speed of the resulting flow. The resulting flow enters the area of the diffuser section 4 and is re-throttled, reducing the speed of individual jets, while the holes in the double cone 11 or in the ellipsoid of revolution 12, or in the cylinder 13 change the direction of the jets and sound waves that act on the sound-absorbing material in the diffuser section 4 at an angle. Splitting the flow using perforation into smaller separate jets reduces the velocity gradients, increases friction, dissipates part of the pressure pulsation energy, which leads to a decrease in vortex noise in a wide frequency range. The source of aerodynamic noise are pulsations (fluctuations) in the speed and pressure of the air flow. The air flow in the diffuser 4 expands and turbulizes, which leads to an increase in the chaotic movement of sound waves and contributes to their greater attenuation. The muffled bases 15 of the cylinder 13 act as reflective screens for sound waves.

Техническим результатом второго варианта конструктивного исполнения глушителя шума является повышение эффективности глушения шума при переменном направлении потока воздуха.The technical result of the second embodiment of the design of the noise muffler is to increase the efficiency of noise suppression with a variable direction of air flow.

Указанный технический результат во втором варианте конструктивного исполнения глушителя шума, достигается тем, что в глушителе шума воздушного потока преимущественно систем вентиляции и кондиционирования воздуха, включающем корпус, содержащий конфузор, впускное и выпускное отверстия круглой формы, примыкающий к корпусу звукопоглощающий материал с перфорированным экраном, и снабженный воздухопроводным элементом с проходными для воздуха отверстиями, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде однополостного гиперболоида, содержащего конфузорный участок с впускным отверстием и диффузорный участок с выпускным отверстием, а воздухопроводный элемент выполнен в виде размещенного в гиперболоиде и закрепленного между конфузорным и диффузорным участками, по внутреннему периметру перфорированного экрана, упругой перфорированной мембраны, имеющей возможность упругой деформации под воздействием потока воздуха или воздухопроводный элемент выполнен в виде рассекателя потока, размещенного в гиперболоиде и закрепленного между конфузорным и диффузорным участками, по внутреннему периметру перфорированного экрана с образованием сужающегося по ходу потока воздуха кольцевого зазора с экраном конфузорного участка, и расширяющегося по ходу потока воздуха кольцевого зазора с экраном диффузорного участка, причем рассекатель имеет форму полого перфорированного двойного конуса с парой оппозитных вершин, одна из которых расположена со стороны впускного отверстия, а другая - со стороны выпускного отверстия, или в форме полого перфорированного эллипсоида вращения, вытянутого вдоль продольной оси гиперболоида, или в форме полого цилиндра с перфорированной цилиндрической стенкой, и парой заглушенных оснований, одно из которых расположено со стороны впускного отверстия, а другое - со стороны выпускного отверстия, при этом каждое из оснований с двух сторон покрыто слоем звукопоглощающего материала.The specified technical result in the second embodiment of the design of the muffler is achieved by the fact that in the muffler of the air flow noise mainly of ventilation and air conditioning systems, including a housing containing a confuser, inlet and outlet openings of a circular shape, adjacent to the housing is a sound-absorbing material with a perforated screen, and equipped with an air duct element with openings for air, characterized in that the body is made in the form of a single-cavity hyperboloid containing a converging section with an inlet hole and a diffuser section with an outlet, and the air duct element is made in the form of a hyperboloid placed in the hyperboloid and fixed between the converging and diffuser sections, along the inner perimeter of a perforated screen, an elastic perforated membrane capable of elastic deformation under the influence of an air flow, or the air duct element is made in the form of a flow divider placed in a hyperbolo ide and fixed between the confuser and diffuser sections, along the inner perimeter of the perforated screen with the formation of an annular gap narrowing in the direction of the air flow with the shield of the confuser section, and an annular gap expanding in the direction of the air flow with the shield of the diffuser section, and the diffuser has the form of a hollow perforated double cone with a pair of opposite vertices, one of which is located on the side of the inlet, and the other on the side of the outlet, or in the form of a hollow perforated ellipsoid of revolution elongated along the longitudinal axis of the hyperboloid, or in the form of a hollow cylinder with a perforated cylindrical wall, and a pair of plugged bases, one of which is located on the side of the inlet, and the other on the side of the outlet, with each of the bases covered on both sides with a layer of sound-absorbing material.

Сущность варианта конструктивного исполнения глушителя шума поясняется чертежами: на фиг. 5 схематически изображен глушитель шума с корпусом в форме однополостного гиперболоида и перфорированной мембраной (продольный разрез); на фиг. 6 схематически изображен глушитель шума с корпусом в форме однополостного гиперболоида и рассекателем потока в форме полого перфорированного двойного конуса (продольный разрез); на фиг. 7 схематически изображен глушитель шума с корпусом в форме однополостного гиперболоида и рассекателем потока в форме полого перфорированного эллипсоида вращения (продольный разрез); на фиг. 8 схематически изображен глушитель шума с корпусом в форме однополостного гиперболоида и рассекателем потока в форме полого цилиндра с перфорированной цилиндрической стенкой (продольный разрез).The essence of the design variant of the noise muffler is illustrated by drawings: in Fig. 5 schematically shows a silencer with a housing in the form of a single-cavity hyperboloid and a perforated membrane (longitudinal section); in fig. 6 schematically shows a silencer with a housing in the form of a single-cavity hyperboloid and a flow divider in the form of a hollow perforated double cone (longitudinal section); in fig. 7 schematically shows a silencer with a housing in the form of a single-cavity hyperboloid and a flow divider in the form of a hollow perforated ellipsoid of revolution (longitudinal section); in fig. 8 schematically shows a silencer with a housing in the form of a single-cavity hyperboloid and a flow divider in the form of a hollow cylinder with a perforated cylindrical wall (longitudinal section).

Глушитель шума содержит корпус в виде однополостного гиперболоида 17, содержащего конфузорный участок 18 с впускным отверстием 19 и диффузорный участок 20 с выпускным отверстием 21, к конфузорному участку 18 и диффузорному участку 20 примыкает звукопоглощающий материал с перфорированным экраном 22, перфорированная упругая мембрана 23, закреплена в центральной части гиперболоида 17 по внутреннему периметру перфорированного экрана 22, сужающийся по ходу потока кольцевой зазор 24, расширяющийся по ходу потока кольцевой зазор 25, перфорированный рассекатель потока выполнен в форме полого двойного конуса 26 или в форме полого перфорированного эллипсоида вращения 27 вытянутого вдоль продольной оси гиперболоида 17, или в форме полого цилиндра 28 с перфорированной цилиндрической стенкой 29 и парой заглушенных оснований 30, покрытых звукопоглощающим материалом 31.The noise muffler contains a housing in the form of a single-cavity hyperboloid 17, containing a converging section 18 with an inlet 19 and a diffuser section 20 with an outlet 21, a sound-absorbing material with a perforated screen 22 adjoins the converging section 18 and the diffuser section 20, a perforated elastic membrane 23 is fixed in the central part of the hyperboloid 17 along the inner perimeter of the perforated screen 22, the annular gap 24 narrowing along the flow, the annular gap 25 expanding along the flow, the perforated flow divider is made in the form of a hollow double cone 26 or in the form of a hollow perforated ellipsoid of revolution 27 elongated along the longitudinal axis of the hyperboloid 17, or in the form of a hollow cylinder 28 with a perforated cylindrical wall 29 and a pair of plugged bases 30 covered with sound-absorbing material 31.

Воздушный поток поступает в глушитель через впускное отверстие 19 и выходит из глушителя через выпускное отверстие 21. Корпус глушителя имеет вид однополостного гиперболоида и содержит конфузорный участок 18, и диффузорный участок 20. Мембрана 23 (на фиг. 5) закреплена по внутреннему периметру перфорированного экрана 22 и выполнена из перфорированного упругого материала с возможностью упругой деформации под воздействием потока воздуха. К конфузорному участку 18, и диффузорному участку 20 примыкает звукопоглощающий материал с перфорированным экраном 22. Звуковые волны, распространяющиеся внутри однополостного гиперболоида 17 через отверстия перфорации экрана 22, свободно проникают в звукопоглощающий материал, где энергия звуковых волн переходит в тепловую энергию. Звукопоглощение достигает максимума, когда колебательное движение молекул воздуха становится максимальным, т.е. когда максимум скорости звуковой волны находится в слое звукопоглощающего материала. Проходя через упругую перфорированную мембрану 23, поток рассекается на отдельные струи, которые поступают в диффузорный участок 20, где происходит снижение скоростей струй, а отверстия в деформированной мембране 23 изменяют направление струй и звуковых волн, которые воздействуют на звукопоглощающий материал под углом. Упругая деформация мембраны 23 вызвана совершением потоком воздуха работы и переходом кинетической энергии потока воздуха в энергию упругой деформации, что снижает как скорость потока, так и аэродинамический шум. Разбивание потока с использованием перфорации на более мелкие отдельные струи снижает градиенты скоростей, увеличивает трение, рассеивает часть энергии пульсаций давления, что ведет к снижению вихревого шума в широком диапазоне частот. Источником аэродинамических шумов являются пульсации (колебания) скорости и давления потока воздуха. Поток воздуха в диффузоре 20 расширяется и турбулизируется, что приводит к росту хаотичности перемещения звуковых волн и способствует их большему затуханию. Конфузорный участок 18 способствует более плотному контакту потока воздуха со звукопоглощающим материалом, что приводит к интенсивному звукопоглощению. Дополнительный эффект шумоглушения обеспечивается за счет того, что распространяющаяся внутри однополостного гиперболоида 17 от источника аэродинамического шума звуковая энергия эффективно снижается на средних и высоких частотах из-за необратимых потерь на трение, а снижение звуковой энергии в области низких частот происходит постепенно в конфузорном участке 18, который имеет переменный объем. Наличие диффузорного участка 20 увеличивает звукопоглощающую поверхность, что так же приводит к снижению шума, при этом глушитель может выполнять свои функции при переменном направлении потока воздуха. Рассекатель потока также может быть выполнен в форме полого перфорированного двойного конуса 26 (на фиг. 6), образующего сужающийся по ходу потока воздуха кольцевой зазор 24 с перфорированным экраном 22 конфузорного участка 18 и расширяющийся по ходу потока воздуха кольцевой зазор 25 с перфорированным экраном 22 диффузорного участка 20 или в форме перфорированного полого эллипсоида вращения 27 (на фиг. 7), или в форме полого цилиндра 28 с перфорированной цилиндрической стенкой 29 и заглушенными основаниями 30, которые покрыты слоем звукопоглощающего материала 31 (на фиг. 8). Проходя через отверстия двойного конуса 26 или эллипсоида вращения 27, или цилиндра 28, поток рассекается на отдельные струи, которые сталкиваются друг с другом, что приводит к снижению скорости результирующего потока. Результирующий поток поступает в область диффузорного участка 20 и повторно дросселируется, снижая скорость отдельных струй, при этом отверстия в двойном конусе 26 или в эллипсоиде вращения 27, или в цилиндре 28 изменяют направление струй и звуковых волн, которые воздействуют на звукопоглощающий материал в диффузорном участке 20 под углом. Разбивание потока с использованием перфорации на более мелкие отдельные струи снижает градиенты скоростей, увеличивает трение, рассеивает часть энергии пульсаций давления, что ведет к снижению вихревого шума в широком диапазоне частот. Источником аэродинамических шумов являются пульсации (колебания) скорости и давления потока воздуха. Поток воздуха в диффузоре 20 расширяется и турбулизируется, что приводит к росту хаотичности перемещения звуковых волн и способствует их большему затуханию. Заглушенные основания 30 цилиндра 28 выполняют функции отражательных экранов для звуковых волн.The air flow enters the muffler through the inlet 19 and leaves the muffler through the outlet 21. The muffler body has the form of a single-cavity hyperboloid and contains a converging section 18, and a diffuser section 20. The membrane 23 (in Fig. 5) is fixed along the inner perimeter of the perforated screen 22 and is made of a perforated elastic material with the possibility of elastic deformation under the influence of air flow. A sound-absorbing material with a perforated screen 22 adjoins the confuser section 18 and the diffuser section 20. Sound waves propagating inside the single-cavity hyperboloid 17 through the perforation holes of the screen 22 freely penetrate into the sound-absorbing material, where the energy of the sound waves is converted into thermal energy. Sound absorption reaches its maximum when the vibrational motion of air molecules becomes maximum, i.e. when the maximum speed of the sound wave is in the layer of sound-absorbing material. Passing through the elastic perforated membrane 23, the flow is split into separate jets, which enter the diffuser section 20, where the jet velocities decrease, and the holes in the deformed membrane 23 change the direction of the jets and sound waves that act on the sound-absorbing material at an angle. The elastic deformation of the membrane 23 is caused by the work performed by the air flow and the transition of the kinetic energy of the air flow to the elastic deformation energy, which reduces both the flow rate and aerodynamic noise. Splitting the flow using perforation into smaller separate jets reduces the velocity gradients, increases friction, dissipates part of the pressure pulsation energy, which leads to a decrease in vortex noise in a wide frequency range. The source of aerodynamic noise are pulsations (fluctuations) in the speed and pressure of the air flow. The air flow in the diffuser 20 expands and turbulizes, which leads to an increase in the chaotic movement of sound waves and contributes to their greater attenuation. Confusion area 18 promotes tighter contact of the air flow with the sound-absorbing material, which leads to intense sound absorption. An additional noise damping effect is provided due to the fact that the sound energy propagating inside the single-cavity hyperboloid 17 from the source of aerodynamic noise is effectively reduced at medium and high frequencies due to irreversible friction losses, and the decrease in sound energy in the low-frequency region occurs gradually in the confuser section 18, which has a variable volume. The presence of the diffuser section 20 increases the sound-absorbing surface, which also leads to a decrease in noise, while the muffler can perform its functions with a variable direction of air flow. The flow divider can also be made in the form of a hollow perforated double cone 26 (in Fig. 6), which forms an annular gap 24 narrowing in the direction of the air flow with a perforated screen 22 of the converging section 18 and an annular gap 25 expanding in the course of the air flow with a perforated screen 22 of the diffuser section 20 either in the form of a perforated hollow ellipsoid of revolution 27 (in Fig. 7), or in the form of a hollow cylinder 28 with a perforated cylindrical wall 29 and damped bases 30, which are covered with a layer of sound-absorbing material 31 (in Fig. 8). Passing through the holes of the double cone 26 or the ellipsoid of revolution 27, or the cylinder 28, the flow is split into separate jets, which collide with each other, which leads to a decrease in the speed of the resulting flow. The resulting flow enters the area of the diffuser section 20 and is re-throttled, reducing the speed of individual jets, while the holes in the double cone 26 or in the ellipsoid of revolution 27, or in the cylinder 28 change the direction of the jets and sound waves that act on the sound-absorbing material in the diffuser section 20 at an angle. Splitting the flow using perforation into smaller separate jets reduces the velocity gradients, increases friction, dissipates part of the pressure pulsation energy, which leads to a decrease in vortex noise in a wide frequency range. The source of aerodynamic noise are pulsations (fluctuations) in the speed and pressure of the air flow. The air flow in the diffuser 20 expands and turbulizes, which leads to an increase in the chaotic movement of sound waves and contributes to their greater attenuation. The muffled bases 30 of the cylinder 28 act as reflective screens for sound waves.

Claims

1. Silencer of air flow noise, mainly of ventilation and air conditioning systems, including a housing containing a confuser, inlet and outlet openings of a circular shape, adjacent to the housing sound-absorbing material with a perforated screen, and equipped with an air guide element with openings for air, and the ratio of the diameters of the inlet and through holes lies in the range of values equal to 1.2 ÷ 1.4, characterized in that the body is made in the form of a Venturi tube containing a conical confuser section with an inlet and a conical diffuser section with an outlet, separated by a cylindrical neck of circular cross-section with a pair of opposite passage openings, while the diameters of the inlet and outlet openings are equal to each other, and the ratio of the diameters of the inlet and each of the opposite passage openings of the neck lies in the range of values equal to 1.2 ÷ 1.4, while the air guide element is made in the form of a perforated an elastic membrane with the possibility of elastic deformation under the influence of an air flow placed in the Venturi tube and fixed along the inner perimeter of the perforated screen at the throat section, or the air duct element is made in the form of a flow divider placed in the Venturi tube and fixed along the inner perimeter of the perforated screen at the section necks with the formation of an annular gap narrowing in the direction of the air flow with a screen of the confuser section, and an annular gap expanding in the course of the air flow with a screen of the diffuser section, and the divider has the shape of a hollow perforated double cone with a pair of opposite tops, one of which is located on the side of the inlet opening, and the other - from the side of the outlet, or the shape of a hollow perforated ellipsoid of revolution, elongated along the longitudinal axis of the Venturi pipe, or the shape of a hollow cylinder with a perforated cylindrical wall and a pair of plugged bases, one of which is located with on the side of the inlet, and the other on the side of the outlet, with each of the bases covered on both sides with a layer of sound-absorbing material.

2. Silencer of air flow noise, mainly of ventilation and air conditioning systems, including a housing containing a confuser, inlet and outlet openings of a circular shape, adjacent to the housing sound-absorbing material with a perforated screen, and equipped with an air duct element with openings for air, characterized in that the body is made in the form of a single-cavity hyperboloid containing a converging section with an inlet and a diffuser section with an outlet, and the air-conducting element is made in the form of an elastic perforated membrane located in the hyperboloid and fixed between the converging and diffuser sections, along the inner perimeter of the perforated screen, an elastic perforated membrane having the possibility of elastic deformation under the influence of the air flow, or the air guide element is made in the form of a flow divider placed in the hyperboloid and fixed between the converging and diffuser sections, along the inner perimeter of the perforated screen with the formation of an annular gap narrowing along the flow of air with a screen of the confuser section, and an annular gap expanding along the course of the flow of air with a screen of the diffuser section, and the diffuser has the form of a hollow perforated double cone with a pair of opposite tops, one of which is located on the side of the inlet, and the other - from the side of the outlet, or in the form of a hollow perforated ellipsoid of revolution, elongated along the longitudinal axis of the hyperboloid, or in the form of a hollow cylinder with a perforated cylindrical wall, and a pair of plugged bases, one of which is located on the side of the inlet, and the other - from the side outlet, with each of the bases covered on both sides with a layer of sound-absorbing material.