RU2789987C1

RU2789987C1 - Gas flow noise muffler (gfnm)

Info

Publication number: RU2789987C1
Application number: RU2022102207A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Коваленко
Original assignee: Владимир Викторович Коваленко
Filing date: 2022-01-31
Publication date: 2023-02-14

Abstract

FIELD: noise suppression.

SUBSTANCE: invention relates to the field of reduction in noise of noise sources, namely to devices for noise suppression. A gas flow noise muffler consists of a case and a channel having an inlet and a cone-shaped expending outlet, an element in the form of a body of rotation, made of sound-absorbing material, overlapping the outlet with the possibility of adjustment and possibility of placement of a removable element of a cone shape, coming inside the channel, while the case is made of thin-sheet metal in the form of cone diffusor (1) with channel (2) expanding along a gas flow, inlet (3) of a smaller diameter, and outlet (4) of a larger diameter. In diffusor (1), from a side of outlet (4) and along a perimeter of the latter, longitudinal cuts are made to form recesses and protrusions alternating with recesses, and protrusions are bent towards a longitudinal axis of diffusor (1) to partial overlap outlet (4) and form reflective shields (5), and the element in the form of a body of rotation is made in the form of a replaceable insert, in the form of truncated cone (6) installed in channel (2) of diffusor (1) to overlap outlet (4) of the latter with the possibility of adjustment of a gas flow rate at an output from diffusor (1), while a base of a smaller diameter of truncated cone (6) is located from a side of inlet (3) of diffusor (1), and a base of a larger diameter of truncated cone (6) has a possibility of mechanical contact with reflective shields (5).

EFFECT: increase in manufacturability, simplification of a structure, reduction in overall dimensions.

6 cl, 3 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к области снижения шума источников шума, а именно к устройствам для глушения шума.The proposed invention relates to the field of reducing the noise of noise sources, namely, devices for noise suppression.

Известным является глушитель шума газового потока, состоящий из корпуса и канала, имеющего входное и конусообразно расширяющееся выходное отверстия (Патент США №3503465, кл. 181-187, опубл. 1967).Known is a silencer gas flow, consisting of a housing and a channel having an inlet and a conically expanding outlet (US Patent No. 3503465, class 181-187, publ. 1967).

Недостатком известного технического решения является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения, но при этом глушитель отличается простотой конструкцией.The disadvantage of the known technical solution is the relatively low efficiency of sound attenuation, but the muffler has a simple design.

Прототипом предлагаемого глушителя шума может служить глушитель шума газового потока, состоящий из корпуса и канала, имеющего входное и конусообразно расширяющееся выходное отверстия, элемент в форме тела вращения, выполненный из звукопоглощающего материала, перекрывающий выходное отверстие с возможностью регулирования, и возможностью размещения съемного элемента конусной формы, входящего внутрь канала (Авторское свидетельство СССР на изобретение №699542, МПК G10K 11/00, опубл. 25.11.1979 г., Бюл. №43).The prototype of the proposed silencer can be a gas flow silencer, consisting of a housing and a channel having an inlet and a conically expanding outlet, an element in the form of a body of rotation, made of sound-absorbing material, blocking the outlet with the possibility of regulation, and the possibility of placing a removable cone-shaped element entering inside the channel (USSR author's certificate for the invention No. 699542, IPC G10K 11/00, publ. 11/25/1979, Bull. No. 43).

Недостатком данного глушителя шума является достаточно сложная конструкция, высокая материалоемкость и большой габаритный размер, но при этом обеспечивается высокая эффективность глушения шума.The disadvantage of this silencer is a rather complicated design, high material consumption and large overall size, but it provides high noise suppression efficiency.

Технической задачей является создание варианта конструктивного исполнения глушителя, обладающего более высокой технологичностью, более простой конструкцией, низкой материалоемкостью и малым габаритным размером при обеспечении высокой акустической эффективности глушения шума.The technical task is to create a variant of the design of the muffler, which has a higher manufacturability, simpler design, low material consumption and small overall size while ensuring high acoustic efficiency of noise suppression.

Техническим результатом конструктивного исполнения устройства является повышение технологичности путем упрощения конструкции, снижения материалоемкости и габаритного размера при обеспечении высокой акустической эффективности глушения шума.The technical result of the design of the device is to improve manufacturability by simplifying the design, reducing material consumption and overall size while ensuring high acoustic efficiency of noise suppression.

Дополнительный технический результат заключается в повышение акустической эффективности глушения шума.An additional technical result is to increase the acoustic efficiency of noise suppression.

Повышение технологичности путем упрощения конструкции, снижения материалоемкости и габаритного размера при обеспечении высокой акустической эффективности глушения шума достигается тем, что в глушителе шума газового потока, состоящего из корпуса и канала, имеющего входное и конусообразно расширяющееся выходное отверстия, элемент в форме тела вращения, выполненный из звукопоглощающего материала, перекрывающий выходное отверстие с возможностью регулирования, и возможностью размещения съемного элемента конусной формы, входящего внутрь канала, при этом корпус выполнен из тонколистового металла, в виде конусного диффузора с расширяющимся по ходу потока газа каналом, входным отверстием меньшего диаметра и выходным отверстием большего диаметра, причем в диффузоре, со стороны выходного отверстия, и по периметру последнего, выполнены продольные вырезы с образованием впадин и выступов, чередующихся с впадинами, а выступы отогнуты в сторону продольной оси диффузора с частичным перекрытием выходного отверстия и образованием отражательных щитков, а элемент в форме тела вращения выполнен в виде сменной вставки, в форме усеченного конуса, установленного в канале диффузора с перекрытием выходного отверстия последнего с возможностью регулирования скорости газового потока на выходе из диффузора, при этом основание меньшего диаметра усеченного конуса расположено со стороны входного отверстия диффузора, а основание большего диаметра усеченного конуса имеет возможность механического контакта с отражательными щитками.Improving manufacturability by simplifying the design, reducing material consumption and overall size while ensuring high acoustic efficiency of noise suppression is achieved by the fact that in the gas flow silencer, consisting of a housing and a channel having an inlet and a conically expanding outlet, an element in the form of a body of revolution, made of sound-absorbing material, blocking the outlet with the possibility of regulation, and the possibility of placing a removable cone-shaped element entering the channel, while the body is made of sheet metal, in the form of a cone diffuser with a channel expanding along the gas flow, an inlet of a smaller diameter and an outlet of a larger diameter, and in the diffuser, from the side of the outlet, and along the perimeter of the latter, longitudinal cuts are made with the formation of depressions and projections alternating with depressions, and the projections are bent towards the longitudinal axis of the diffuser with partial overlap of the outlet about the holes and the formation of reflective shields, and the element in the form of a body of revolution is made in the form of a replaceable insert, in the form of a truncated cone, installed in the diffuser channel with overlapping of the outlet of the latter with the ability to control the gas flow rate at the outlet of the diffuser, while the base of a smaller diameter is truncated The cone is located on the side of the inlet of the diffuser, and the base of the larger diameter of the truncated cone has the possibility of mechanical contact with the baffles.

Повышение технологичности путем снижения материалоемкости и габаритного размера при обеспечении более высокой акустической эффективности глушения шума достигается тем, что в диффузоре, со стороны входного отверстия, и по периметру последнего, выполнены продольные вырезы с образованием впадин и выступов, чередующихся с впадинами, а выступы отогнуты в сторону продольной оси диффузора с частичным перекрытием входного отверстия и образованием отражательных щитков.Increasing manufacturability by reducing material consumption and overall size while providing a higher acoustic efficiency of noise damping is achieved by the fact that in the diffuser, from the side of the inlet, and along the perimeter of the latter, longitudinal cuts are made with the formation of cavities and protrusions, alternating with cavities, and the protrusions are bent into side of the longitudinal axis of the diffuser with a partial overlap of the inlet and the formation of baffles.

Повышение акустической эффективности глушения шума достигается тем, что на основании меньшего диаметра усеченного конуса дополнительно закреплен отражательный экран, выполненный в форме полого перфорированного конуса с основанием, при этом вершина перфорированного конуса обращена к входному отверстию.An increase in the acoustic efficiency of noise suppression is achieved by the fact that, on the basis of a smaller diameter of the truncated cone, a reflective screen is additionally fixed, made in the form of a hollow perforated cone with a base, while the top of the perforated cone faces the inlet.

Повышение акустической эффективности глушения шума достигается тем, что отверстия, расположенные на боковой поверхности перфорированного конуса, выполнены просечными с образованием кромок, отогнутых в сторону стенки диффузора, поперечно газовому потоку и/или отверстия, расположенные в основании перфорированного конуса, выполнены просечными с образованием, отогнутых в сторону полости перфорированного конуса, кромок, которые сориентированы под острыми углами к основанию перфорированного конуса.An increase in the acoustic efficiency of noise damping is achieved by the fact that the holes located on the side surface of the perforated cone are made punched with the formation of edges bent towards the diffuser wall, transverse to the gas flow and/or the holes located at the base of the perforated cone are made punched with the formation of bent towards the cavity of the perforated cone, edges that are oriented at acute angles to the base of the perforated cone.

Повышение акустической эффективности глушения шума достигается тем, что на основании меньшего диаметра усеченного конуса дополнительно закреплен отражательный экран в виде диска, в котором выполнены проходные лункообразные отверстия с криволинейными перекрытиями в форме арок, каждая из которых обращена выпуклой стороной к входному отверстию диффузора и вогнутой стороной - к основанию меньшего диаметра усеченного конуса.An increase in the acoustic efficiency of noise suppression is achieved by the fact that, on the basis of a smaller diameter of a truncated cone, a reflective screen in the form of a disk is additionally fixed, in which pass-through holes are made with curvilinear ceilings in the form of arches, each of which faces the convex side towards the diffuser inlet and the concave side - to the base of a smaller diameter truncated cone.

Повышение акустической эффективности глушения шума достигается тем, что усеченный конус выполнен из сохраняющего форму полимерного звукопоглощающего и газопроницаемого материала с волокнисто-пористой структурой, например, полипропилена.Increasing the acoustic efficiency of noise suppression is achieved by the fact that the truncated cone is made of shape-retaining polymer sound-absorbing and gas-permeable material with a fibrous-porous structure, such as polypropylene.

Сущность варианта конструктивного исполнения заявляемого технического решения поясняется чертежами: на фиг. 1 схематически изображен глушитель шума газового потока (продольный разрез); на фиг. 2 схематически изображен глушитель шума газового потока с отражательным экраном конусной формы (продольный разрез); на фиг. 3 схематически изображен глушитель шума газового потока с отражательным экраном в форме диска (продольный разрез).The essence of the design variant of the proposed technical solution is illustrated by drawings: in Fig. 1 schematically shows a gas flow silencer (longitudinal section); in fig. 2 schematically shows a gas flow silencer with a cone-shaped reflective screen (longitudinal section); in fig. 3 is a diagrammatic representation of a gas flow silencer with a disc-shaped reflective screen (longitudinal section).

Глушитель шума газового потока содержит конусный диффузор 1 с каналом 2, входным отверстием 3, выходным отверстием 4, отражательные щитки 5 со стороны выходного отверстия 4, звукопоглощающую съемную и сменную вставку в форме усеченного конуса 6, отражательные щитки 7 со стороны входного отверстия 3, отражательный экран в форме полого перфорированного конуса 8, просечные отверстия 9 в полом перфорированном конусе 8, кромки 10 просечных отверстий 9 в полом перфорированном конусе 8, кромки 11 просечных отверстий 9 в основании полого перфорированного конуса 8, отражательный экран в форме диска 12, проходные лункообразные отверстия 13 и перекрытия в форме арок 14 проходных лункообразных отверстий 13 диска 12.The gas flow silencer contains a cone diffuser 1 with a channel 2, an inlet 3, an outlet 4, baffles 5 on the side of the outlet 4, a sound-absorbing removable and replaceable insert in the form of a truncated cone 6, baffles 7 on the side of the inlet 3, reflective screen in the form of a hollow perforated cone 8, perforated holes 9 in a hollow perforated cone 8, edges of 10 perforated holes 9 in a hollow perforated cone 8, edges of 11 perforated holes 9 in the base of a hollow perforated cone 8, reflective screen in the form of a disk 12, holes through holes 13 and ceilings in the form of arches 14 through holes 13 of the disk 12.

Глушитель шума работает следующим образом.The noise suppressor works as follows.

Поток газа поступает в канал 2 конусного диффузора 1 через входное отверстие 3 и теряет скорость в канале 2 за счет его расширения при движении потока газа вдоль оси канала 2 диффузора 1, при этом происходит снижение уровня шума (на фиг. 1). Значительная часть акустической энергии теряется за счет трения при прохождении газовой струи через звукопоглощающую вставку в форме усеченного конуса 6, которая установлена в канале 2 диффузора 1 с перекрытием выходного отверстия 4. В диффузоре 1, со стороны выходного отверстия 4, и по периметру последнего, выполнены продольные вырезы с образованием впадин и выступов, чередующихся с впадинами, а выступы отогнуты в сторону продольной оси диффузора 1 с частичным перекрытием выходного отверстия 4 и образованием отражательных щитков 5. Конусный диффузор 1 выполнен из тонколистового металла, а сменная и съемная вставка в форме усеченного конуса 6 - из сохраняющего форму полимерного звукопоглощающего и газопроницаемого материала с волокнисто-пористой структурой. Замена усеченного конуса 6 на другой, обладающий большей (меньшей) толщиной, позволяет изменять сопротивление потоку газа и регулировать скорость (расход) газового потока на выходе из диффузора 1. Основание меньшего диаметра усеченного конуса 6 расположено со стороны входного отверстия 3 диффузора 1, а основание большего диаметра усеченного конуса 6 имеет возможность механического контакта с отражательными щитками 5. Энергия акустических колебаний газа за счет трения о волокна звукопоглощающего материала уменьшается и переходит в тепловую. При этом звуковые волны, проходя через звукопоглощающий материал, встречают на своем пути щитки 5, отражаются от них в сторону источника звука и стенок канала 2 диффузора 1, в результате чего происходит диссипация их звуковой энергии, что приводит к снижению суммарного уровня шума. В результате такой глушитель можно применять для глушения газовых струй различной скорости. Для повышения технологичности путем снижения материалоемкости и габаритного размера при обеспечении более высокой акустической эффективности глушения шума в диффузоре 1, со стороны входного отверстия 3, и по периметру последнего, выполнены продольные вырезы с образованием впадин и выступов, чередующихся с впадинами, а выступы отогнуты в сторону продольной оси диффузора 1 с частичным перекрытием входного отверстия 3 и образованием отражательных щитков 7 (на фиг. 2). Звуковые волны встречают на своем пути щитки 7, отражаются от них в сторону источника звука, стенок канала 2 диффузора 1 и отражательных щитков 5, в результате чего происходит диссипация их звуковой энергии, что приводит к снижению суммарного уровня шума. Повышение акустической эффективности глушения шума обусловлена тем, что на основании меньшего диаметра усеченного конуса 6 дополнительно закреплен отражательный экран, выполненный в форме полого перфорированного конуса 8 с основанием, при этом вершина перфорированного конуса 8 обращена к входному отверстию 3. Звуковые волны встречают на своем пути перфорированный конус 8, отражаются от него в сторону стенок канала 2 диффузора 1, и в результате происходит диссипация их звуковой энергии, что приводит к снижению суммарного уровня шума. Для повышения акустической эффективности глушения шума отверстия 9, расположенные на боковой поверхности перфорированного конуса 8, выполнены просечными с образованием кромок 10, отогнутых в сторону стенки диффузора 1, поперечно газовому потоку и/или отверстия 9, расположенные в основании перфорированного конуса 8, выполнены просечными с образованием, отогнутых в сторону полости перфорированного конуса 8, кромок 11, которые сориентированы под острыми углами к основанию перфорированного конуса 8. Звуковые волны встречают на своем пути кромки 10 и 11 выполняющих функции акустических отражателей, отражаются от них в сторону стенок канала 2 диффузора 1 и в результате происходит диссипация их звуковой энергии, что приводит к снижению суммарного уровня шума. Также повысить акустическую эффективность глушения шума можно, если на основании меньшего диаметра усеченного конуса 6 дополнительно закрепить отражательный экран в виде диска 12 с проходными лункообразными отверстиями 13 и криволинейными перекрытиями в форме арок 14, каждая из которых обращена выпуклой стороной к входному отверстию 3 диффузора 1 и вогнутой стороной - к основанию меньшего диаметра усеченного конуса 6 (на фиг. 3). Звуковые волны встречают на своем пути арки 14, отражаются от них в сторону источника звука и стенок канала 2 диффузора 1, в результате чего происходит диссипация их звуковой энергии, что приводит к снижению суммарного уровня шума.The gas flow enters the channel 2 of the cone diffuser 1 through the inlet 3 and loses speed in the channel 2 due to its expansion when the gas flow moves along the axis of the channel 2 of the diffuser 1, while the noise level decreases (in Fig. 1). A significant part of the acoustic energy is lost due to friction during the passage of a gas jet through a sound-absorbing insert in the form of a truncated cone 6, which is installed in the channel 2 of the diffuser 1 with the overlap of the outlet 4. In the diffuser 1, from the side of the outlet 4, and along the perimeter of the latter, longitudinal cuts with the formation of cavities and protrusions, alternating with cavities, and the protrusions are bent towards the longitudinal axis of the diffuser 1 with a partial overlap of the outlet 4 and the formation of reflective shields 5. The cone diffuser 1 is made of thin sheet metal, and the replaceable and removable insert is in the form of a truncated cone 6 - from a shape-retaining polymeric sound-absorbing and gas-permeable material with a fibrous-porous structure. Replacing the truncated cone 6 with another having a greater (smaller) thickness allows you to change the resistance to gas flow and adjust the speed (flow rate) of the gas flow at the outlet of the diffuser 1. The base of the smaller diameter of the truncated cone 6 is located on the side of the inlet 3 of the diffuser 1, and a larger diameter truncated cone 6 has the possibility of mechanical contact with reflective shields 5. The energy of acoustic oscillations of the gas due to friction on the fibers of the sound-absorbing material decreases and turns into heat. At the same time, sound waves passing through the sound-absorbing material meet shields 5 on their way, are reflected from them towards the sound source and the walls of the channel 2 of the diffuser 1, as a result of which their sound energy is dissipated, which leads to a decrease in the total noise level. As a result, such a silencer can be used to silence gas jets of various speeds. To improve manufacturability by reducing material consumption and overall size while providing a higher acoustic efficiency of noise damping in the diffuser 1, from the side of the inlet 3, and along the perimeter of the latter, longitudinal cuts are made with the formation of cavities and protrusions, alternating with cavities, and the protrusions are bent to the side the longitudinal axis of the diffuser 1 with a partial overlap of the inlet 3 and the formation of baffles 7 (in Fig. 2). Sound waves encounter shields 7 on their way, are reflected from them towards the sound source, channel walls 2 of the diffuser 1 and reflective shields 5, as a result of which their sound energy is dissipated, which leads to a decrease in the total noise level. The increase in the acoustic efficiency of noise suppression is due to the fact that, on the basis of a smaller diameter of the truncated cone 6, a reflective screen is additionally fixed, made in the form of a hollow perforated cone 8 with a base, while the top of the perforated cone 8 faces the inlet 3. Sound waves encounter a perforated cone 8 are reflected from it towards the walls of the channel 2 of the diffuser 1, and as a result, their sound energy is dissipated, which leads to a decrease in the total noise level. To increase the acoustic efficiency of noise damping, the holes 9 located on the side surface of the perforated cone 8 are made perforated with the formation of edges 10 bent towards the wall of the diffuser 1 transversely to the gas flow and/or the holes 9 located at the base of the perforated cone 8 are made perforated with the formation of edges 11 bent towards the cavity of the perforated cone 8, which are oriented at acute angles to the base of the perforated cone 8. Sound waves encounter edges 10 and 11 on their way, performing the functions of acoustic reflectors, are reflected from them towards the walls of the channel 2 of the diffuser 1 and as a result, their sound energy is dissipated, which leads to a decrease in the total noise level. It is also possible to increase the acoustic efficiency of noise suppression if, on the basis of the smaller diameter of the truncated cone 6, a reflective screen in the form of a disk 12 with through hole-shaped holes 13 and curved ceilings in the form of arches 14 is additionally fixed, each of which faces the convex side to the inlet 3 of the diffuser 1 and concave side - to the base of the smaller diameter of the truncated cone 6 (Fig. 3). Sound waves encounter arches 14 on their way, are reflected from them towards the sound source and the walls of the channel 2 of the diffuser 1, as a result of which their sound energy is dissipated, which leads to a decrease in the total noise level.

Такое устройство может быть использовано в качестве воздухораспределителя в системах приточной вентиляции, который обладает низким уровнем шума и регулируемым расходом воздуха, но и возможностью очистки воздуха от механических примесей, ввиду наличия звукопоглощающего элемента, имеющего волокнисто-пористую структура и обеспечивающего фильтрацию воздуха.Such a device can be used as an air distributor in supply ventilation systems, which has a low noise level and adjustable air flow, but also the ability to clean the air from mechanical impurities, due to the presence of a sound-absorbing element having a fibrous-porous structure and providing air filtration.

Claims

1. A gas flow silencer, consisting of a body and a channel having an inlet and a cone-shaped expanding outlet, an element in the form of a body of revolution, made of sound-absorbing material, blocking the outlet with the possibility of regulation and the possibility of placing a removable cone-shaped element entering the channel, characterized in that the housing is made of thin sheet metal, in the form of a cone diffuser with a channel expanding along the gas flow, an inlet of smaller diameter and an outlet of a larger diameter, and in the diffuser, from the side of the outlet, and along the perimeter of the latter, longitudinal cuts are made to form depressions and protrusions, alternating with depressions, and the protrusions are bent towards the longitudinal axis of the diffuser with a partial overlap of the outlet and the formation of reflective shields, and the element in the form of a body of revolution is made in the form of a replaceable insert, in the form of a truncated cone, installed in the diffuser channel with a by closing the outlet of the latter with the possibility of regulating the gas flow rate at the outlet of the diffuser, while the base of the smaller diameter of the truncated cone is located on the side of the inlet of the diffuser, and the base of the larger diameter of the truncated cone has the possibility of mechanical contact with the reflective shields.

2. Silencer according to claim 1, characterized in that in the diffuser, from the side of the inlet, and along the perimeter of the latter, longitudinal cutouts are made with the formation of cavities and protrusions alternating with cavities, and the protrusions are bent towards the longitudinal axis of the diffuser with partial overlap of the inlet holes and the formation of reflective shields.

3. Silencer according to claim 2, characterized in that on the basis of the smaller diameter of the truncated cone, a reflective screen is additionally fixed, made in the form of a hollow perforated cone with a base, while the top of the perforated cone faces the inlet.

4. Silencer according to claim 3, characterized in that the holes located on the side surface of the perforated cone are made perforated with the formation of edges bent towards the wall of the diffuser, transverse to the gas flow and/or the holes located at the base of the perforated cone are made perforated with the formation of edges bent towards the cavity of the perforated cone, which are oriented at acute angles to the base of the perforated cone.

5. Silencer according to claim 2, characterized in that, on the basis of a smaller diameter of a truncated cone, a reflective screen in the form of a disk is additionally fixed, in which pass-through holes are made with curved ceilings in the form of arches, each of which faces the convex side to the inlet of the diffuser and the concave side - to the base of the smaller diameter of the truncated cone.

6. Silencer according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the truncated cone is made of shape-retaining polymer sound-absorbing and gas-permeable material with a fibrous-porous structure, such as polypropylene.